архитектура и строительство

Как формуют строительные изделия из пластика

Плпстик|Как формуют строительные изделия из пластика В строительстве становятся все более популярными изделия из пластика: ведерная тара для лакокрасочных материалов, блистерная упаковка для шурупов, гвоздей и т. п. Изготавливают такие изделия различными способами: механической вытяжкой, вакуумным и пневматическим формованием, комбинированными методами. Самым технологичным и эффективным из них является термоформинг - метод вакуумформования. При этом оптимален вариант, когда экструзионная линия для таких листов и термоформинговая машина совмещены.

Во всех методах формования строительных изделий из пластиков перед формованием лист термопласта нагревают до температуры высокоэластичного состояния, а затем закрепленную по контуру заготовку устанавливают над формовочной камерой. Формование происходит под действием перепада давлений, создающегося между внутренней и внешней поверхностями листа. При вакуум-формовании этот перепад равен разности давления окружающего воздуха и остаточного давления в форме, при пневмоформовании - разности между давлением сжатого воздуха и атмосферным давлением.

Рассмотрим процесс формования строительных изделий из пластиков подробно.

Методы формования

В зависимости от конструкции, формы и способа придания изделию окончательной конфигурации различают несколько основных методов формования:

- свободное формование (нагретой заготовке придают сферическую форму, создавая перепад давлений на ее поверхности ;

- негативное вакуум-формование (нагретая заготовка втягивается в форму под действием разности между атмосферным давлением и остаточным давлением в вакуумируемой полости формы;

- негативное вакуум-формование с предварительной вытяжкой пуансоном (нагретую заготовку вначале вытягивают при помощи специального пуансона, а затем придают ей окончательную конфигурацию, создавая разрежение в полости формы;

- позитивное вакуум-формование (нагретый лист прижимается к пуансону при перепаде давлений, возникающем из-за разности давлений, действующих на противоположных сторонах листа: атмосферное - на наружной и остаточное - на вакуумируемой;

- позитивное с предварительной вытяжкой воздухом;

- позитивное с предварительной вытяжкой пуансоном.

При негативном формовании толщина стенок изделия по мере приближения к основанию уменьшается. Применение предварительной механической вытяжки позволяет увеличивать равностенность изделий с глубокой вытяжкой. Однако дно таких изделий имеет несколько увеличенную толщину, потому что в зоне контакта пуансона с заготовкой формуемый лист охлаждается и практически не растягивается.

Если необходимо получить равностенное изделие, то применяют негативное формование с предварительной пневматической вытяжкой.

При позитивном формовании с предварительной механической вытяжкой лист термопласта, закрепленный в раме над расположенным под ней пуансоном и нагретый до необходимой температуры, плотно обтягивает поднявшийся пуансон: под листом создается разрежение, и под влиянием атмосферного давления он плотно прижимается к поверхности пуансона, точно воспроизводя его форму. Получаемые таким способом из делия имеют более толстое дно и равномерно вытянутые боковые стенки.

Основным параметром формовочной машины принято считать максимальный размер ее зажимного устройства и наибольшую глубину формования. Минимальные размеры зажимной рамы - 200х200 мм, максимальные - 2000x1000 мм. Глубина формования - от 100 до 600 мм. Машины для термоформования обычно классифицируют по следующим признакам:

- по методу формования (механические, пневматические, вакуумные, комбинированные);

- по виду перерабатываемого материала (листы, рулоны);

- по количеству позиций (одно-, двух- и многопозиционные);

- по конструктивным признакам и виду управления;

- по назначению (универсальные, специализированные).

Пневмоформование

Однопозиционная универсальная машина для пневмовакуум-формования состоит из вакуум-насоса, ресивера, инфракрасных нагревателей, верхнего пуансона, рамки и формы. При работе лист термопласта закладывают в рамку и перемещают на позицию нагрева между нагревателями, где рамку с нагретым до высокоэластичного состояния листом устанавливают над формой и приступают к формованию. Пуансон может использоваться как для предварительной механической вытяжки, так и для позитивного формования.

При использовании пневматической вытяжки или формовании с воздушной подушкой к пуансону через клапанный распределитель подводят сжатый воздух. При этом открывается клапан, а полость формы соединяется с ресивером, и из нее быстро отсасывается воздух. Когда давление в ресивере и форме сравняется, этот клапан закрывается и открывается другой, соединяющий форму с вакуум-насосом, создающим в форме окончательное разрежение.

Нагрев листа до температуры формования может осуществляться инфракрасными нагревателями, расположенными с одной или по обеим сторонам. В качестве нагревателей используют элементы сопротивления, изготовленные из нихромовой проволоки, лент или стержней.

Проволочные элементы выполняются, как правило, в стеклянной или керамической изоляции. Максимальная температура проволоки со стеклянной изоляцией составляет 643-693?С. Удельная мощность таких нагревателей при максимальной температуре равна 2,2-3,3 Вт/см2. Использование керамической изоляции позволяет повысить температуру поверхности проволоки до 873?С и довести удельную мощность до 6 Вт/см2. Недостатком керамической изоляции является большая масса нагревателя.

Рабочая температура ленточных и стержневых нагревателей составляет от 773 до 1073?С. Их удельная мощность зависит от плотности монтажа отдельных элементов и может достигать 10 Вт/см2.

На некоторых машинах в качестве нагревательных элементов устанавливают трубчатые электронагреватели (ТЭНы). Они состоят из жаропрочных металлических трубок, внутри которых расположена нихромовая спираль, изолированная от стенок трубки электроизоляционным материалом, обладающим хорошей теплопроводностью (например, оксидоммагния). Рабочая температура трубчатых нагревателей достигает 1023-1273?С. Применяют также кварцевые излучатели, трубка которых заполняется инертным газом. По оси трубки в дисковых изоляторах проходит вольфрамовая спираль, нагревающаяся при работе до 2473?С. Эти нагреватели работают в коротковолновом диапазоне инфракрасного излучения. Они обладают малой инерционностью и высоким КПД.

Конструкция нагревателя должна обеспечивать равномерную температуру по всей поверхности нагреваемого листа, поэтому, если площадь обогреваемого листа превышает 0,5 м2, нагреватель разбивают на несколько тепловых зон с индивидуальным регулированием температуры. В каждую зону, снабженную индивидуальным регулятором температуры, входит один или несколько нагревательных элементов. Группируя нагревательные элементы в тепловые зоны, необходимо придерживаться следующих правил.

Тепловые зоны должны располагаться таким образом, чтобы обеспечивать компенсацию потери тепла на краях листа. При наличии комплекта зажимных рамок, рассчитанных на формование изделий с различной площадью обогрева, тепловые зоны должны располагаться таким образом, чтобы изменение поверхности обогрева, достигаемое отключением части элементов, обеспечивало ее соответствие поверхности любого зажимного устройства, входящего в комплект машины.

Для нагрева жестких (таких как полистирол, поликарбонат, полипропилен) и толстолистовых термопластов рекомендуется применять двусторонний обогрев. Для этого машины снабжаются двумя нагревателями с одинаковой площадью нагрева, излучающие поверхности которых направлены навстречу друг другу. При этом, как правило, мощность верхнего нагревателя в 1,5 раза больше мощности нижнего.

В одно- и двухпозиционных машинах чаще всего применяют подвижные нагреватели, перемещающиеся в горизонтальной плоскости; на многопозиционных обычно используют неподвижные нагреватели.

Подвижный нагреватель для одностороннего нагрева состоит из каркаса и нагревательных элементов. В рабочем положении он остается до тех пор, пока лист не будет нагрет до заданной температуры. По окончании нагрева он отключается и перемещается влево, оказываясь при этом над штабелем заготовок, верхняя из которых предварительно подогревается теплом, выделяемым остывающим нагревателем.

Подвижный нагреватель для двустороннего нагрева состоит из верхнего и нижнего нагревателей, установленных на каретках, перемещающихся в горизонтальной плоскости. Недостатком такой конструкции является необходимость в большой нише для размещения нижнего нагревателя. В некоторых конструкциях эта ниша просто отсутствует, а нижний нагреватель целиком выходит из формовочной камеры, при этом боковое окно плотно прикрывается заслонкой, надежно защищая формовочную камеру. В некоторых машинах применяют подвижную зажимную рамку, которая горизонтально перемещается в пространстве между нагревателями.

Вакуум-формование

Теперь о конструкциях машин, нагрев листовых заготовок в которых происходит в закрытых камерах. По принципу действия эти камеры разделяют на камеры с чисто конвективным обогревом, камеры с инфракрасными нагревателями и камеры со смешанным лучисто-конвективным обогревом.

В камерах с конвективным обогревом нагрев заготовки осуществляется потоком горячего воздуха, поступающего от воздуходувки через электрический калорифер. Недостатком таких камер является большая продолжительность нагрева, достигающая для толстолистовых заготовок 40 мин.

В камерах инфракрасного обогрева обычно используют двусторонний нагрев. Применение таких камер полностью исключает влияние микроклимата цеха на скорость и равномерность нагрева, однако наличие камеры утяжеляет машину и увеличивает ее габариты.

Наилучшие результаты дает применение комбинированных камер, сочетающих инфракрасный и конвективный нагрев.

Контроль температуры нагреваемого в камере листа может осуществляться по продолжительности нагрева либо по показаниям измерительных приборов. Применяют как контактные, так и бесконтактные методы замера. К контактным методам относится использование различных термопар, чувствительный элемент которых соприкасается с поверхностью заготовки; иногда прибегают к заделке спая в толщу листа. Бесконтактные методы замера температуры основаны на применении различных пирометров.

Для уменьшения энергетических затрат, связанных с повторным нагревом охлаждаемой пленки, используются комплексные агрегаты, в состав которых входит листовой экструдер и многопозиционная формовочная машина конвейерного типа.

Питание агрегата осуществляется гранулами термопласта, поступающими из системы пневмотранспорта в бункер. Отформованное полотно листа проходит через охлаждающие валки гладильного каландра, где температура листа снижается до температуры формования, а затем лист подхватывается цепным транспортером формовочной машины. Установленные на транспортере формы подходят к той позиции, где происходит формование изделия. Двигаясь по транспортеру, отформованные в матрицах изделия охлаждаются и вырубаются. Готовые, они по лотку соскальзывают в приемную тару, а отходы ленты возвращаются на повторную переработку, попадая вначале в установленную на верхней части бункера дробилку, а оттуда - в бункер экструдера. Для согласования непрерывного движения экструдируемого листа с периодическим движением транспортера формующей машины служит компенсатор.

Достоинствами агрегата являются снижение энергозатрат и транспортных расходов, равномерность прогрева листа, недостатками - сложность управления и необходимость точной синхронизации работы экструдера и вакуум-формовочного агрегата.

Другой современной разновидностью термоформования является так называемое "топ-формование", при котором на экструдере формуется листовая заготовка, а затем распрессовывается между плоским торцом головки и плоскостью основания и превращается в лист. Полученный горячий лист захватывается зажимной рамкой и переносится на позицию вакуум-формования, где он устанавливается над формой. Сначала лист подвергается предварительной механической вытяжке пуансоном, а затем окончательно формуется под действием вакуума, создаваемого в форме. Отформованное и охлажденное изделие выталкивается из формы и направляется в приемную тару.

Этот метод характеризуется малой энергоемкостью, снижением отходов (поскольку листовой заготовке легко придать любую форму), возможностью получать заготовку с заданным распределением толщины.

Источник: Еженедельник "Снабженец"














Выбираем люструОрганизация системы освещения в квартире или доме является важным условием...
Виды и марки цемента и их применение.О цементе человек знает с давних пор. До его появления...
Сайты для бизнесаВашей компании нужно создать веб-представительство? Где строительные компании заказывают сайты?...
Поставка кабельной продукцииНашу современную цивилизацию в полной мере можно назвать «электрической» из-за...