Пластмассовые изделия

Технология Push-Pull Injection Molding для литья пластмассовых изделий.

Технология Push-Pull Injection Molding (PPIM) представляет собой способ приложе­ния вибрационных усилий к расплаву полимера для создания эффекта ориентации в расплавах, содержащих волокна, или в расплавах кристаллизующихся полимеров. В этом процессе расплав подается из двух узлов впрыска, расположенных напротив друг друга, при этом создается возвратно-поступательное движение расплава в про­цессе впрыска и затвердевания. В результате этого процесса молекулы и волокна ориентируются в продольном направлении, что позволяет получать пластмассовые изделия с заданной ориентацией. Это также минимизирует образование линий спая, предотвращает возникновение пустот, трещин и микропористой струк­туры в пластмассовых изделиях большого размера.

Описание технологического процесса

Он был представлен компанией Klockner Feiromatik Desma на выставке. Как показано на рис. 7. 47, для реализации этой технологии в систему добавляют второй узел впрыска, а пресс-форма имеет два места впуска. Основной узел впрыска подает расплав в полость че­рез один из впускных литников. Происходит заполнение формующей полости таким образом, что избыточный расплав попадет во второй узел впрыска, в котором шнек ото­двинут на 10-15 мм, чтобы освободить пространство для расплава. Затем процесс происходит в обратном направлении, то есть расплав под действием второго узла впры­ска подается обратно в формующую полость, после чего цикл повторяется.

При перемещении расплава в прямом и обратном направлениях в литьевой фор­ме возникает ориентация молекул, которая непрерывно создается и последователь­но фиксируется по мере затвердевания расплава от внешних слоев по направлению к разогретому расплаву в центре. Поддерживая расплав полимера в состоянии по­стоянного перемещения, удается создать в отливке ориентированную структуру по всему объему. Если литьевая форма имеет сложную геометрию и потоку расплава приходится обтекать препятствия, то перемещение расплава создает лучшее смеше­ние в зонах «завихрения» перед ними.

Рис. 7. 47. Технология литья под давлением с прямым и обратным перемещением расплава: 7 — основной узел впрыска; 2 и 3 — центральные литниковые каналы; 4 — дополнительный узел впрыска; 5 — литьевая форма

Стандартное число циклов возвратно-поступательного перемещения расплава равно 10. Частота вращения шнеков обоих узлов может варьироваться для генера­ции различных давлений внутри формующей полости. Очевидно, что цикл впрыска в данном процессе имеет большую длительность, чем цикл при использовании тра­диционной технологии. Однако поскольку постепенное затвердевания расплава происходит в процессе движения, то суммарное время на заполнение и уплотнение приблизительно равно длительности этих двух стадий.

Модификация ранее упомянутой системы путем добавления двух дополнитель­ных узлов впрыска и четырех впускных литников была разработана для получения пластмассового изделия с изотропными свойствами. Процесс изменения направления давления в расплаве происходит в двух взаимно перпендикулярных направлениях за счет попе­ременного открывания противоположных впускных литников. Другие варианты данной технологии включают в себя стадию дегазации, изменение длительности циклов и последовательности открывания впускных литников для компенсации градиентов охлаждения, а также использование азота для отливки полых пластмассовых изделий (аналогично литью с газом). В качестве примера на рис. 7. 48 и 7. 49 приведен элемент стабилизатора автомобиля, изготовленный по технологии, использующей одновременно и PPIM, и литье пластика с газом. До впрыска газа было совершено шесть цик­лов возвратно-поступательного движения.

Преимущества и недостатки

Недостатки и преимущества технологии PPIM идентичны тем, которые описаны для технологии LFIM.

Рис. 7. 48. Автомобильный стабилизатор. Используемый материал армированный ПА с 50%-ным содержанием наполни­теля (короткие стекловолокна) (с разрешения Structoform GmbH)

Рис. 7. 49. Элемент стабилизатора автомобильный

Используемый материал ароматический ПА с 50%-ным содержанием наполнителя (короткие стекловолокна) (с раз-1 Structoform GmbH)

 Материалы

Для данной технологии хорошо подходят ПА армированные стекловолокном. В ре­зультате получаются пластмассовые изделия с большей на 30% жесткостью в продольном направ­лении.

Кроме того, технология PPIM может использоваться для литья частично кри­сталлизующихся полимеров и этих же по­лимеров, армированных стекловолокна­ми. Повышенная степень ориентиро­вания частично кристаллизующихся поли­меров приводит к дополнительному увели­чению прочности при растяжении на 150% и ударной вязкости на 250%, согласно дан­ным, опубликованным производителем материала. В других применениях уда­стся устранить анизотропию механических свойств жидкокристаллических полиме­ров, делая их ортотропными.

Рис. 7. 50. Рама иллюминатора, изготовлен­ная из жидкокристаллического полимера по технологии PPIM  (с разрешения Klokner Ferromatik)

Типичные варианты применения

Возможно применение данной технологии для изготовления пластмассовых  деталей автомобилей, а также компонентов для аэрокосмической и пластмассовые изделия для электронной промышленности. На рис. 7. 50 в качестве примера приведена рама иллюминатора, изготовленная из жид­кокристаллического полимера но технологии PPIM. Кроме того, технология PPIM имеет определенный потенциал для литья под давлением с добавлением порошко­вых материалов из металла или керамики.