∗ Ép nguội nhựa nhiệt rắn
Quá trình ép nguội được thực hiện theo 2 giai đoạn: thành hình và đóng rắn trên 2 thiết bị khác nhau.
- Nguyên tắc gia công:
Vật liệu ép có hàm lượng ẩm cao, thường gồm: nhựa, dầu mau khô, chất độn và dung môi, được chuẩn bị phối liệu ngay tại nhà máy gia công từng mẻ, sử dụng ngay trước khi khô. Để có độ nhớt thích hợp cho việc gia công thành hình, sau khi phối liệu, hỗn hợp phải được ủ trong một thời gian trước khi ép sao cho khi ép vật liệu không quá mềm hoặc quá cứng. Sau khi đạt được độ linh độngt hích hợp, vật liệu được cho vào khuôn ép và tiến hành ép với áp suất từ 150 ÷ 800 kg/cm2. Do vật liệu khó chảy lấp đầy khuôn.
Sau khi đã thành hình xong, sản phẩm được lấy khỏi khuôn và đem sấy để thực hiện việc đóng rắn. Do khi lấy sản phẩm khỏi khuôn vật liệu ở trạng thái chưa đóng rắn nên cần phải cẩn thận để tránh sản phẩm bị biến dạng.
Phương pháp này có ưu điểm là: - Giá thành hạ
- Tránh được sự hoá than và phân huỷ của nhựa. Điểm này thuận lợi cho tính chất cách nhiệt của sản phẩm.
Tuy nhiên phương pháp này cũng có những nhược điểm:
- Ngoại quan không hấp dẫn, bề mặt sản phẩm không đều, không bóng, màu đậm. - Cường lực kém.
- Trong quá trình bay hơi và đóng rắn không thể tránh được sự có rút sản phẩm, biến thiên từ 0,2 ÷ 2% và đôi khi gây ra sự cong vênh sản phẩm.
- Để có sản phẩm tốt đòi hỏi su thiết kế sản phẩm cẩn thận hơn so với phương pháp ép nóng.
Do những đặc điểm này nên sản phẩm ép nguội được sử dụng nhiều trong lĩnh vực cách điện và cách nhiệt.
Ngoài lĩnh vực nhựa nhiệt rắn, phương pháp ép nguội còn được sử dụng cho hỗn hợp các chất kết dính vô cơ và nhựa dẽo. Đối với nhựa nhiệt dẽo, để có thể gia công thì phải dùng dm để làm trương vật liệu, tăng độ linh động của vật liệu khi thành hình và trong quá trình đóng rắn sẽ có sự thoát dm.
Ép nóng nhựa nhiệt dẽo:
Việc dùng phương pháp ép nóng nhựa nhiệt dẻo thì trong trường hợp bất đắt dĩ và khi năng suất quá nhỏ đối với việc đầu tư các phương pháp gia công khác như đúc dưới áp suất. Nguyên do là sau khi thành hình, sản phẩm phải được làm nguội trong khuôn đến nhiệt độ thấp hơn Tg của nhựa. Mặc khác tính dẫn nhiệt của polymer kém nên quá trình này đòi hỏi thời gian lớn để tránh ứng suất nội làm giảm phẩm chất của sản phẩm => Năng suất thấp. Quá trình gia công nhựa nhiệt dẽo bằng phương pháp ép nóng có thể tiến hành theo 2 cách:
- Ép nóng trong khuôn nóng - Ép nóng trong khuôn nguội * Ép nóng trong khuôn nóng:
Quá trình này được chia làm 2 giai đoạn;
Giai đoạn 1: Đốt nóng và ép: ở giai đoạn này vật liệu và khuôn được đốt nóng đến nhiệt độ gia công. Nhiệt độ này phụ thuộc vào bản chất của vật liệu và hình dạng sản phẩm. Sau khi đạt được nhiệt độ này, chày ép hạ xuống tạo áp suất làm cho nhựa chảy vào các chi tiết của khuôn. Thời gian này rất ngắn so với thời gian làm nguội.
Giai đoạn 2: Sau khi vật liệu đã lấp đầy vùng tạo hình sẽ tiến hành làm nguội sản phẩm trong khuôn. Thời gian làm nguội làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm.
Do trong quá trình gia công khuôn được đốt nóng và làm nguội nên trong khuôn phải có rãnh để chất tải nhiệt di chuyển trong khuôn. Để đốt nóng, người ta thường dùng hơi nước còn để làm nguội thì dùng nước.
Đối với các sản phẩm có hình dạng đơn giản như dạng phẳng hoặc khối, quá trình đốt nóng có thể tiến hành đơn giản hơn trong khuôn nguội. Khi đó quá trình làm nguội xảy ra khi sản phẩm tiếp xúc với khuôn.
Thường trong phương pháp gia công này, vật liệu được đốt nóng đến nhiệt độ cao hơn trường hợp dùng khuôn nóng và thực hiện trên máy đùn trục vít. Do quá trình làm nguội ngay khi vật liệu tiếp xúc với khuôn trong quá trình nên phải sử dụng áp suất cao hơn để ép. Các thông số gia công thay đổi theo khối lượng, bề dày và hình dạng sản phẩm.
Do sự co rút đáng kể của nhựa nên trong giai đoạn làm nguội của nhựa áp suất ép gia tăng lên gấp 2 ÷ 3 lần so với khi thành hình.
Bảng sau đây là một số thông số gia công nhựa nhiệt dẻo bằng phương pháp ép trực tiếp:
Thông số gia công Áp suất ép khi
thành hình kg/cm2
Nhiệt độ (0C) Nhiệt độ lấy sản phẩm (0C)
PVC cứng PVC mềm (20% DOP) PVC mềm (40% hoá dẻo DOP)
PVC bền va đập PS PE bền va đập PE PP PMMA PMMA bền va đập 25 ÷ 35 20 ÷ 30 15 ÷ 25 10 ÷ 20 40 ÷ 70 50 ÷ 70 15 ÷ 30 25 ÷ 50 50 ÷ 70 50 ÷ 70 170 ÷ 180 160 ÷ 170 150 ÷ 165 150 ÷ 160 170 ÷ 180 170 ÷ 180 150 ÷ 170 200 ÷ 250 160 ÷ 180 170 ÷ 200 40 ÷ 80 40 ÷ 80 40 ÷ 80 40 ÷ 80 60 ÷ 70 60 ÷ 70 60 ÷ 80 60 ÷ 80 40 ÷ 60 40 ÷ 60
Chương VI
GIA CÔNG SẢN PHẨM BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC DƯỚI ÁP SUẤT
I. Đặc điểm
Đúc dưới áp suất hay còn gọi là đúc tiêm là phương pháp gia công chủ yếu trong công nghiệp gia công các polymer nhiệt dẽo. Đối với nhựa nhiệt rắn phương pháp này ít sử dụng hơn. Tuy nhiên, đối với kết cấu và điều kiện gia công thích hợp được kiểm soát chặt chẽ phương pháp này cũng có thể dùng để gia công nhựa nhiệt rắn mà không bị đóng rắn vật liệu khi vào khuôn.
- Phương pháp này thuộc nhóm 1 trong cách phân nhóm theo trạng thái vật liệu và điều kiện gia công.
- Hoạt động gián đoạn.
- Sản phẩm có kích thước chính xác theo 3 chiều vì được tạo hình trong khuôn kín. - Quá trình nhựa hoá và tạo hình được thực hiện theo 2 giai đoạn riêng biệt trong
những bộ phận khác nhau của máy: nhựa hoá trong xi lanh, nguyên liệu và tạo hình trong khuôn đúc.
- Quá trình tạo hình chỉ tiến hành sau khi đã khép kín 2 nữa khuôn lại với nhau,
- Tuỳ theo loại nguyên liệu đúc, chế độ nhiệt độ của khuôn đúc khác nhau. Đối với loại nhiệt dẽo, nhiệt độ khuôn thấp hơn nhiệt đô nhựaü lỏng. Đối với nhựa nhiệt rắn thì nhiệt độ khuôn cao hơn nhiệt độ nhựa lỏng.
- Khi vùng tạo hình của khuôn đã được lấp đầy nguyên liệu thì khuôn mới chịu tác dụng của lực piston đúc gián tiếp qua nhựa lỏng.
- Năng suất của phương pháp đúc dưới áp suất cao. Tuỳ theo kích thước của sản phẩm, chu kỳ có thể từ mấy giây đến mấy chục phút.
- Tiết kiệm được nhiều nguyên liệu, đồng thời công đoạn hoàn tất cũng ít tốn thời gian. - Không ổn định nhiệt độ và áp suất. Đây là 1 đặc điểm không thuận lợi của phương
pháp và chất lượng sản phẩm cũng chịu ảnh hưởng rất lớn đặc điểm này.