24. OMÓWIĆ CYKL I PARAMETRY PROCESU PRASOWANIA.
Prasowanie jest technologią przetwórstwa mającą szczególne zastosowanie w wyrobach przemysłu elektrotechnicznego i przetwórstwie tworzyw zbrojonych włóknami ciągłymi i matami. Technologia ta polega na cyklicznym powtarzaniu następujących czynności:
wprowadzaniu tworzywa do gniazda formującego
kohezyjnym łączeniu ziaren lub częściej jego uplastycznianie
stapianie
utwardzanie bądź zestalanie
wyjęcie przedmiotu z gniazda (tzw. wypraskę)
Prasowanie jest procesem cyklicznym.
Cykl prasowania rozpoczyna się od zasypania określonej ilości tworzywa do gniazda formy. Następnie formę zamyka się, przykładając na pewien czas (zwykle nie przekraczający 1 minuty) ciśnienie równe średnio połowie nominalnego ciśnienia prasowania. W etapie tym, nazywanym prasowaniem wstępnym, zachodzi intensywne stapianie (uplastycznianie tworzywa) połączone z zapoczątkowaniem reakcji utwardzania. Wydziela się przy tym zwykle duża ilość małocząsteczkowych substancji lotnych, będących produktami reakcji kondensacji przy sieciowaniu tworzywa (np. woda, amoniak itp.) Substancje te muszą zostać usunięte, gdyż w przeciwnym razie sprężone pod dużym ciśnieniem wewnątrz utwardzonego tłoczywa mogłyby prowadzić do jego pękania po obniżeniu ciśnienia i otwarciu formy. Z tego względu formę po okresie prasowania wstępnego otwiera się na krótką chwilę w celu odgazowania, po czym ponownie zamyka, przykładając nominalne ciśnienie prasowania na okres niezbędny do całkowitego utwardzania wyrobu. Jest to tzw. etap prasowania właściwego, po upływie którego formę otwiera się w celu wyjęcia wyrobu, a następnie oczyszczenia z ewentualnych pozostałości tworzywa,
co kończy cykl prasowania.
Podstawowymi parametrami prasowania są: ciśnieniem, temperatura i czas prasowania.
Parametry te zależą w sposób istotny od rodzaju żywicy, a zwłaszcza napełniacza. Ponadto w pewnym stopniu wpływają na nie właściwości samego wyrobu, takie jak: grubość i smukłość ścianek określające drogę płynięcia tworzywa w gnieździe, dlatego dla danego rodzaju tworzywa podaje się zwykle pewien zakres optymalnych parametrów prasowania. Prasowanie płytowe, z uwagi na zastosowanie surowca w postaci zwartej (arkuszy, nieraz o bardzo dużych powierzchniach), wymaga znacznie mniejszych ciśnień, które w skrajnym przypadku
są nawet o rząd mniejsze niż dla tłoczyw w postaci rozdrobnionej.
CIŚNIENIE PRASOWANIA - minimalna wartość ciśnienia wytwarzanego podczas prasowania powinna być taka, aby pod jej wpływem zostały pokonane opory przepływu i wskutek tego tworzywo w stanie płynnym wypełniło dokładnie całą przestrzeń gniazda oraz aby zostało w gnieździe ściśnięte i wskutek tego osiągnęło odpowiednią gęstość.
TEMPERATURA PRASOWANIA - do osiągnięcia temperatury wstępnego uplastycznienia T min pl (zazwyczaj nieco powyżej 100°C) tłoczywo nagrzewa się powoli, jego lepkość jest wówczas dość duża. W temperaturze całkowitego upłynnienia T max pl lepkość osiąga wartość minimalną. Ze względu na wydajność procesu powinno się stosować temperaturę formy Tf jak najwyższą, przy której jednak tworzywo ma jeszcze na tyle niską średnią lepkość,
że wypełnia całkowicie formę.
CZAS PRASOWANIA - najistotniejszą częścią czasu cyklu prasowania jest czas wygrzewania tw, który jest sumą czasu nagrzewania tn i czasu utwardzania tu. Czas wygrzewania powinien być na tyle długi, aby w wyprasce nastąpiło utwardzenie żądanego stopnia. Częścią czasu nagrzewania jest z kolei czas płynięcia tp, liczony
od momentu zapoczątkowania do zakończenia istnienia stanu płynnego. Czas prasowania podaje się zwykle
w sekundach na milimetr grubości prasowanego wyrobu. Wynika to z faktu, że prasowane wyroby mogą różnić się dość znacznie grubością.
25. OMÓWIĆ RODZAJE PRASOWANIA I SCHARAKTERYZOWAĆ STOSOWANE DO TEGO CELU TŁOCZYWA
I FORMY.
Prasowanie stanowi jeden z podstawowych procesów przetwarzania tworzyw termoutwardzalnych. Przy pewnych modyfikacjach metodę tę wykorzystuje się w niewielkim zakresie także do formowania wyrobów (zwłaszcza płyt)
z tworzyw termoplastycznych.
Wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje prasowania, tj. prasowanie tłoczne oraz prasowanie płytowe.
PRASOWANIE TŁOCZNE stosuje się do otrzymywania wyrobów z tzw. tłoczyw będących sypkimi mieszaninami żywic termoutwardzalnych, zwłaszcza fenolowo-formaldehydowych i epoksydowych z wypełniaczami organicznymi (np. mączka drzewna, włókna naturalne, skrawki tkanin) oraz nieorganicznymi (np. kwarc, mika, włókna szklane), pigmentami i innymi modyfikatorami. Prasowanie prowadzi się w zamykanych, ogrzewanych formach, zamocowanych na stołach prasy hydraulicznej, do których wcześniej wsypuje się tłoczywo.
PRASOWANIE PŁYTOWE służy do otrzymywania wyrobów warstwowych (laminatów). Stosuje się tu materiały
w postaci arkuszy papieru lub tkanin o różnej gramaturze nasycanych wspomnianymi żywicami. Arkusze takie składa się po kilkanaście sztuk, przy czym warstwy zewnętrzne są często ozdobne i poddaje prasowaniu między płytami na dużych prasach półkowych (można prasować równocześnie wiele pakietów).
Wyróżnia się trzy rodzaje zamknięć form:
stykowe - zamknięcie formy w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny stołów
teleskopowe - zamknięcie formy w płaszczyźnie prostopadłej
teleskopowo-stykowe - mieszany typ zamknięcia
Niezależnie od rodzaju w dolnej, nieruchomej części formy, zwanej matrycą, istnieje gniazdo formujące stanowiące część komory zasypowej o objętości zapewniającej swobodne pomieszczenie całej naważki luźno zasypanego tworzywa. W dolnej części gniazda formującego znajduje się wyrzutnik służący do usuwania utwardzonego wyrobu po otwarciu formy. Górna część formy umieszczona na ruchomym stole prasy nosi nazwę stempla. Profil stempla
w dolnej części odzwierciedla kształt wyrobu. Górna część stempla stanowi natomiast zamknięcie komory zasypowej matrycy.
Każde z wymienionych rodzajów zamknięć ma określone wady i zalety. Przy stykowym zamknięciu musi być bardzo dokładnie określona naważka tworzywa. Niedomiar tworzywa powoduje powstawanie niedolewów; jego nadmiar wywołuje nadlewy w postaci tzw. rąbka prasowalniczego. Przy odpowiednim doborze naważki wymiary wyrobu,
tj. wysokość i grubość ścianek, są zawsze stałe. Nie jest też możliwe powstawanie zbyt dużych lokalnych ciśnień
w obrębie gniazda, gdyż po zamknięciu formy ewentualny „nadmiar ciśnienia” przejmuje matryca. Formy
o zamknięciu teleskopowym wykazują znacznie większą tolerancję na zmiany naważki, tzn. prawdopodobieństwo powstawania nadlewów i niedolewów jest znacznie mniejsze. Pewnym zmianom podlegać mogą natomiast wymiary wyrobu przy zmianie naważki. Ponadto istnieje niebezpieczeństwo powstawania wewnątrz formy zbyt dużych ciśnień lokalnych, gdyż „nadmiar ciśnienia” nie jest przejmowany przez matrycę po zamknięciu formy. Formy teleskopowo-stykowe jednoczą niektóre z zalet oraz wad obu podstawowych rodzajów zamknięć.
26. OMÓWIĆ METODY LAMINOWANIA I SCHARAKTERYZOWAĆ STOSOWANE DO TEGO CELU MATERIAŁY.
Laminowanie jest procesem związanym z przetwarzaniem kompozycji opartych na ciekłych żywicach chemoutwardzalnych, zwłaszcza poliestrowych i epoksydowych oraz wzmacniających nośniki włókniste w postaci włókien ciętych rowingu, mat, tkanin, itp. Najczęściej stosuje się nośniki oparte na włóknach szklanych. Do zastosowań specjalnych używa się także włókien węglowych, ar amidowych i metalicznych (np. borowych). Proces laminowania umożliwia otrzymanie bardzo dużej gamy wyrobów, takich jak: płyty zwykłe i faliste, wanny, kadłuby łodzi, rury zbrojne itp.
Z uwagi na postać zastosowanego nośnika można wyróżnić następujące techniki laminowania: laminowanie natryskowe, przeciąganie, nawijanie, nakładanie.
Laminowanie natryskowe
Technikę tą stosuje się w przypadku użycia jako nośnika krótko ciętych włókien spajanych za pomocą żywicy
z dodatkiem środków utwardzających. Do natryskiwania służy specjalny pistolet, do którego pod ciśnieniem podawana jest żywica mieszana w trakcie procesu ze środkiem utwardzającym. Równocześnie do pistoletu podawane jest włókno w postaci długich pasm, tzw. rowingu. Cięcie włókna na krótsze odcinki odbywa się
w pistolecie. Pocięte włókno wraz z żywicą (zawartość włókien wynosi zazwyczaj 30-50%) natryskiwane jest na powierzchnię gniazda formującego, którego kształt należy odwzorować. Po naniesieniu warstwy kompozycji
o określonej grubości żywica ulega utwardzeniu, po czym uzyskany produkt usuwany jest z gniazda formującego
i poddawany obróbce wykańczającej (szpachlowanie, szlifowanie, lakierowanie itp.)
Przeciąganie
Ta technika jest stosowana przy formowaniu profili laminowanych z włókien długich (rowingu) spajanych ciekłymi żywicami. Polega ona na ciągłym przesyceniu włókien żywicą w urządzeniu zwanym przeciągadłem. Głównym elementem przeciągadła jest dysza o kształcie odpowiadającym formowanemu profilowi. Z uwagi na bardziej równomierny rozkład sił proces przeciągania jest realizowany najczęściej w układzie pionowym przy czym zawartość szkła w kompozycji dochodzi do 75%. Technika ta umożliwia otrzymywanie kształtowników o różnych przekrojach, np. koła, płaskownika, kątownika, ceownika, dwuteownika itp., mających bardzo dużą wytrzymałość
w kierunku wzdłużnym z uwagi na zastosowanie długich włókien.
Nawijanie
Technika ta jest stosowana do otrzymywania takich detali jak zbiorniki i rury. Polega ona na nawijaniu na odpowiedni rdzeń pasm rowingu lub taśmy spajanych żywicą. Proces realizuje się za pomocą tzw. nawijarek.
Z uwagi na sposób ich działania rozróżnia się nawijanie planetarne i śrubowe. W przypadku nawijania planetarnego (proces speriodyczny) stosowanego najczęściej do laminowania zbiorników, dzięki obrotowemu ruchowi rdzenia
i obiegowemu ruchowi ramienia nawijającego rowing lub taśmę następuje naniesienie kilku warstw nośnika przy różnym kącie pochylenia włókien. Nawijanie śrubowe (periodyczne lub ciągłe) stosuje się zwłaszcza do otrzymywania rur. Realizuje się go przez obrotowy ruch rdzenia rury oraz posuwisto-zwrotny ruch prowadnika pasma rowingu lub taśmy przesyconych na wale żywicą. Również i w tym przypadku uzyskuje się różne kierunki położenia włókien odpowiadające posuwistemu i zwrotnemu ruchowi prowadnika wzdłuż wału.
Nakładanie
Ta technika jest stosowana w przypadku użycia nośnika w formie arkuszy, np. mat lub tkanin. Polega ona na nakładaniu na powierzchnię formy o zdalnym kształcie kolejnych arkuszy (warstw) nośnika przesycanych warstwami żywicy. Laminowanie takie jest prowadzone w sposób ręczny za pomocą pędzli lub wałków albo częściowo mechaniczny. Jest ono szczególnie przydatne przy wykonywaniu dużych detali, np. korpusów łodzi.