Похожий метод применяется при производстве тонкой пленки, в особенности полиэтиленовой. Экструдируемая труба мгновенно раздувается подобно шару. Затем она разрезается по длине, раскрывается и наматывается в рулоны. Этим методом можно получать пленку шириной около 10 м.
Экструзия термореактивных материалов
Этот процесс является более сложной операцией, нежели экструзия термопластичных материалов. Если бы термореактивный материал расплавился в цилиндре экструдера, то его дальнейшее употребление было бы невозможно. Поэтому разработана и применяется совершенно другая разновидность этой технологии, при которой смола в виде пресс-порошка в холодном состоянии подается к мундштуку, где она разогревается примерно до 180°С и отверждается только тогда, когда выходит из него. Таким образом, если что-либо нарушается, то страдает только мундштук, а не вся машина. Сейчас этим вполне надежным методом начинают пользоваться для изготовления оконных рам, архитравов1 и плинтусов.
1 В английском языке термином «архитрав» обозначают также наличники дверных и оконных проемов (прим. переводчика).
Литье термопластов под давлением
Это дозированный (пульсирующий) процесс производства отдельных изделий на больших скоростях. Из питательного бункера в нагретый цилиндр подаются гранулы, затем размягченный материал плунжером выдавливается через сопло под давлением в 2800 кгс/см2. Сопло ведет в форму, и материал к тому времени становится достаточно пластичным, чтобы проникнуть в мельчайшие щели и полые пространства формы. Давление поддерживается до тех пор, пока материал не остынет и не затвердеет, тогда форма раскрывается, и изделие вынимается либо ручным, либо автоматическим способом.
Общее время, затрачиваемое на операцию, — от нескольких секунд до 0,5 мин и более, для убыстрения цикла применяются различные операции и устройства. Охлаждение пресс-форм способствует ускорению отверждения, а применение многогнездных пресс-форм позволяет производить 100 изделий и более за один цикл. Кроме того, разработан технологический процесс, во время которого один цилиндр обслуживает шесть пресс-форм и более, вращающихся и поочередно останавливающихся перед ним. Эта система используется и для упомянутого выше производства бутылок методом пневмоформования.
Пресс-формы, которые длительное время должны выдерживать высокие напряжения и температуры (машины для литья под давлением обычно работают 24 ч в сутки, 365 дней в году), делаются из зеркально отполированной или хромированной высокосортной стали и, следовательно, чрезвычайно дороги.
Пресс-форма для производства мелких сложных изделий на очень высоких скоростях состоит из многих гнезд, и готовые пресс-изделия обычно выходят из формы соединенными вместе посредством так называемого литника, т. е. стержня или стержней, которые являются материалом, отвержденным в трубках, через которые расплавленный материал нагнетается в различные полости формы.
Пресс-изделия, как правило, освобождаются от литников вручную, но если затраты на рабочую силу очень высоки, может быть применена более дорогая форма с так называемыми точечными литниками, т. е. форма сама срезает литники с формованного изделия. В обоих случаях срезанные литники бросаются в дробилку, из которой материал подается обратно в питательный бункер вместе с гранулами.
Пресс-формы являются сложными и красивыми изделиями, а их проектирование — большим искусством, хотя едва ли оно считается таковым.
Проектирование некоторых сложных многогнездных форм выливается в изящные решения, и упражнения ума в решении этой проблемы были бы интересны для архитектора с точки зрения развития его способности объемно мыслить.
Метод литья под давлением так же, как и экструзия, при переработке термопластичных материалов может обеспечивать высокую производительность. Эта производительность зависит от размера и сложности формуемого изделия, а также от веса материала, отливаемого машиной за одну дозу впрыска. Типичная производительность небольшого масштаба была недавно достигнута одним местным поставщиком на маленькой машине (454 г), которая производила 2,5 млн. колец для занавесей за десять недель. Пресс-форма состояла из 96 гнезд, и дневная выработка составляла 35 тыс. штук.
В настоящее время производятся гигантские машины и проектируются супергиганты, которые могут отливать объемные элементы величиной с комнату. Подсчитано, что одна машина супергигант сможет производить такое число объемных элементов, которое хватит для строительства 100 тыс. жилых домов в год, причем стоимость их будет ниже традиционной. К сожалению, эта операция сможет себя оправдать только при наличии потребности, но подобного стандартизированного спроса пока еще нет.
Тем не менее возможное решение проблемы использования этого большого потенциала производительности механизмов при изготовлении строительных объемных блоков лежит в технике, интенсивно применяемой в промышленности пластмасс, а именно в регулируемых вычислительными машинами проектировании и изготовлении пресс-форм.
Литие термореактивных материалов под давлением
Это более трудная проблема. Литье под давлением подходит для производства термопластов на больших скоростях, но сами термопластичные материалы не пригодны для всех случаев применения, в особенности там, где необходима высокая прочность.
Инженерами-практиками была сделана попытка разработать такую технологию, при которой термореактивные материалы можно было обрабатывать со скоростью, хотя бы немного приближающейся к скорости обработки термопластов. Это бы ло так же сложно, как и разработка технологии экструзии термореактивных материалов; опасность заключалась в возможности отверждения смолы в цилиндре.
Решением пока является сочетание прямого прессования и литья под давлением. Прямое прессование, как правило, осуществляется в пресс-форме, состоящей из двух частей. Термореактивный пресс-порошок засыпают в полую часть или в матрицу, пуансон опускается в нее, и затем вся пресс-форма нагревается до тех пор, пока пресс-порошок не расплавится, потечет и заполнит всю форму. После полного отверждения материала форма разъединяется и изделие вынимается.
Применяемое давление может доходить до 700 кгс/см2, и такие пресс-формы часто требуют прессов с мощностью в сотни или даже тысячи тонн. Это—длительный процесс.
Тем не менее принцип прямого прессования был применен к литью под давлением посредством замены литьевого цилиндра на тигель для литьевого прессования.
Тщательно подготавливаются навески материала, и каждая навеска поочередно помещается в тигель для литьевого прессования, где нагревается до точки пластичности. Затем сразу же перемещается в пресс-форму, в которой и происходит отверждение. Это происходит быстрее, чем при прямом прессовании, но все же не достигает скорости формования термопластов.
Однако недавно созданная литьевая машина с червячным пластикатором, совершающим возвратно-поступательное движение, где создаваемое тепло полностью является результатом работы червяка и по этой причине может точно регулироваться и где только небольшое количество материала перемещается вдоль спиральной нарезки червяка, сделала возможным литье под давлением термореактивных материалов.
Фактически теперь все полимерные материалы можно формовать этим методом, включая фенольные, эпоксидные, меламиновые смолы и мочевины, которые до недавнего времени перерабатывались только малопроизводительным методом прямого прессования.
Вакуум-формование
Этот метод применяется для формования сравнительно небольших партий изделий из термопластичных листовых материалов. Инструмент для формования в простейшей форме состоит из открытой сверху воздухонепроницаемой емкости, к которой прижимается нагретый и размягченный лист материала. Воздух откачивается из емкости и листовой материал всасывается в пузыреобразную или иную форму, очертания которой он сохраняет после охлаждения. В результате, например, получаем такое изделие, как кровельный фонарь.
Разработано много вариантов этой техники формования, таких, как всасывание материала поверх матрицы, находящейся внутри емкости, или формование при помощи пуансона, который опускается вниз на разогретый лист до применения вакуума. Последний метод применяют обычно для формования изделий с большой глубиной вытяжки и для того, чтобы избежать истончения материала на углах. Другая техника состоит в вытяжке разогретого листа над выступающим пуансоном, вакуумом завершается формование более тонких деталей.
Запроцессом вакуум-формования очень интересно наблюдать; есть какое-то сходство с волшебством в зрелище возникновения обшивки холодильника при формовании при помощи пуансона Блестящий лист возвышается бесформенными очертаниям, и вдруг после применения вакуума, как бы без видимой причины, появляются четкие детали.
Вакуум-формование применяют для выпуска сравнительно небольших производственных партий изделий. Причина, несмотря на дешевизну пресс-форм, в том, что скорость процесса невелика а трудовые затраты довольно высоки. Более того, производствовакуум-формовочных изделий ведется из листового материала. который намного дороже гранул. Если требуется высокаяпроизводительность, даже для производства таких как упомянутая выше внутренняя облицовка холодильников, предпочтительней будет применить метод литья под давлением.
Центробежное литье
Это старый и сравнительно дешевый метод, широко применяемый дляпроизводства больших полых изделий в формах, состоящих из двух частей, из поливинилхлоридной пасты или полиэтиленового пресс-порошка. Нагретая металлическая форма загружается точным количеством порошка и затем вращается одновременно вокруг двух осей, расположенных под прямыми углами по отношению друг к другу. Это обеспечивает ровное распределение материала на внутренней поверхности формы, после охлаждения форма разъединяется и готовое изделие вынимается. Этим методом можно производить очень большие и чрезвычайно сложной формы полые объемы; если нужно, образуемый слой может быть тонким, как бумага. Выполнение внутренней облицовки комнаты или конструкции в виде оболочки с очень сложным внутренним профилем представляется вполне возможным.