Теряева Т.Н. Прессование реактопластов - файл n1.doc

приобрести
Теряева Т.Н. Прессование реактопластов
скачать (201 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc201kb.14.09.2012 11:54скачать

n1.doc



Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

Кафедра технологии переработки пластических масс

ПРЕССОВАНИЕ РЕАКТОПЛАСТОВ

Методические указания к лабораторной работе

по курсу «Технология переработки полимеров»

для студентов специальности 240502

«Технология переработки пластических масс и эластомеров»

Составитель Т. Н. ТЕРЯЕВА

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 4 от 14.11.2008

Рекомендованы к печати

учебно-методической комиссией специальности 240502

Протокол № 3 от 20.11.2008
Электронная копия находится

в библиотеке главного корпуса

ГУ КузГТУ
КЕМЕРОВО 2008

ВВЕДЕНИЕ


Получение изделий из реактопластов методом прессования основано на горячем формовании изделий, заключающемся в пластичной деформации материала при одновременном действии на него тепла и давления с последующей фиксацией формы изделия.

Прессованием получают изделия из пресс-порошков, волокнитов, слоистых пластиков, преимущественно на основе реактопластов.

Технологическая схема получения изделий прессованием из реактопластов состоит из следующих операций: приём сырья в контейнерах или мешках, хранение сырья, его растаривание и входной контроль, таблетирование или жгутирование, передача подготовленного сырья к формующей полости пресс-формы или литьевой формы, формование изделий в гидравлическом прессе или литьевой машине, механическая обработка и контроль готовых изделий, транспортирование готовых изделий на склад, переработка отходов.

Готовые изделия подвергают высоко- или низкотемпературной термообработке. В процессе высокотемпературной термообработки при температуре равной или выше температуры прессования происходит доотверждение материала, повышение его жёсткости, твёрдости и электроизоляцинных свойств. Низкотемпературная термообработка при температуре близкой к температуре стеклования способствует снятию остаточных напряжений и повышению прочности изделий.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ


Установление влияния технологических параметров прессования на свойства прессованных изделий.

Рекомендуемые изделия – стандартный брусок размером 120±215±0,510±0,5 мм.

Материалы – порошкообразные и волокнистые прессовочные материалы на основе фенолоальдегидных смол (фенопласты).

Оборудование и оснастка, приборы – пресс гидравлический с номинальным усилием 630 кН, пресс-форма для стандартных образцов, термошкаф на 200 єС, пластометр Р-1, твёрдомер, маятниковый копёр, весы технические, штангенциркуль, набор сит с размерами ячеек сетки 0,315; 0,15; 0,1; 0,063; 0,05 мм, секундомер, мерный стакан на 200 мл, воронка для определения сыпучести, аналитические весы, бюксы, эксикатор.

ЗАДАНИЕ 1. Определение технологических свойств прессовочных материалов



Качество пресс-материалов оценивают по содержанию влаги и летучих, удельному объёму, насыпной плотности, гранулометрическому составу, сыпучести, продолжительности вязкотекучего состояния, скорости отверждения, усадке и ряду других показателей.

1.1. Определение содержания влаги и летучих продуктов проводят по следующей методике. В чистый, предварительно взвешенный бюкс помещают слой испытуемого материала высотой около 5 мм и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,001 г. Открытый бюкс помещают в термостат и выдерживают при температуре 105±2 єС в течение 30 мин. После этого открытый бюкс переносят в эксикатор для охлаждения до комнатной температуры. Затем бюкс закрывают и после охлаждения вторично взвешивают вместе с материалом. Относительное содержание влаги и других летучих веществ рассчитывают по формуле

,

где М – масса бюкса, г; – масса бюкса с материала до и после удаления летучих веществ, соответственно, г.

Проводят три параллельных опыта, рассчитывают по полученным данным среднее значение, определяют доверительный интервал.
1.2. Определение удельного объёма и насыпной плотности (характеристика, обратная удельному объёму) проводят по ГОСТ 1035, для чего в предварительно взвешенный на технических весах мерный стакан объёмом 200 мл засыпают пресс-порошок, избыток материала срезают с поверхности ножом и снова взвешивают. Расчёт удельного объёма (Vуд) и насыпной плотности (?нас) проводят по следующим формулам

Vуд=(M1-M)/200, см 3/г,
?нас=1/ Vуд, г/см3;

где М и М1 – масса мерного стакана с пресс-порошком и без него, соответственно.

Проводят три параллельных опыта, рассчитывают по полученным данным среднее значение, определяют доверительный интервал.

1.3. Определение гранулометрического состава, который характеризует размеры частиц и соотношение между количеством частиц разных размеров (фракционный состав), проводят с применением набора сит с размером ячеек сетки 0,315; 0,15; 0,1; 0,063; 0,05 мм, через которые просеивают пробу пресс-порошка (примерно 200 г). Затем определяют массу частиц порошка, оставшегося на каждом сите и строят дифференциальную и интегральную кривые распределения частиц порошка по размерам. Полученные данные сравнивают с оптимальным гранулометрическим составом, приведённым в табл. 1.1.

1.4. Определение сыпучести пресс-порошка

Сыпучестью называется способность порошка равномерно высыпаться из какой-либо ёмкости, она зависит от гранулометрического состава и влажности. Чем однороднее пресс-порошок по составу, чем меньше его влажность и содержание в нём пыли и мелких частиц, тем лучше сыпучесть. Сыпучесть пресс-порошка определяют с помощью металлической конусной воронки с углом 60є и нижним диаметром 10 мм. Перед определением сыпучести нижнее отверстие закрывают шибером и насыпают в неё 120 г порошка, затем шибер открывают и по секундомеру определяют время высыпания порошка. Выражают сыпучесть в кг/мин.

Проводят три параллельных опыта, рассчитывают по полученным данным среднее значение, определяют доверительный интервал.

1.5. Определение пластометрических характеристик проводят на пластометре Полимер Р-1 в соответствии с ГОСТ 15882. Пластограммы, полученные при испытании, используют для определения продолжительности вязко-текучего состояния (?в-т), вязкости расплава (?), времени отверждения до напряжения сдвига 6 МПа (?отв), полного времени отверждения (?полн) и скорости отверждения материала (?отв).

Полученные результаты испытаний по пунктам 1.1–1.5 заносят в табл. (среднее значение, доверительный интервал), сравнивают со стандартными характеристиками пресс-порошков, приведённых в табл. 1.1, 2.2, и делают заключение о пригодности испытуемого пресс-порошка к переработке.

Таблица 1.1

Технологические свойства пресс-порошков


№ п/п

Показатель

Значение



Содержание влаги и летучих, % масс.

2-4



Удельный объём, см3

1,6-2,2



Насыпная плотность, г/см3

0,625-0,455



Фракционный состав - остаток на сите с размером ячейки, %

1 мм

0,5 мм

0,25 мм

0,18 мм



12-34

31-46

9-20

11-20



Сыпучесть пресс-порошка, кг/мин

более 0,4



Продолжительность вязко-текучего состояния, с

см. табл. 2.2.



Вязкость расплава, Па с

то же



Время отверждения, с

то же



Время полного отверждения, с

-"-



Скорость отверждения, МПа/с

-"-


ЗАДАНИЕ 2. Определение технологических параметров прессования


Основными параметрами процесса прессования реактопластов являются температура, время выдержки под давлением и давление прессования. На качество изделий также в значительной мере оказывают влияние условия предварительной подготовки материала: температура и продолжительность предварительного подогрева. Эти параметры рассчитываются на основании технологических свойств пресс-материала или определяются опытным путём.

2.1. Расчёт температуры и продолжительности предварительного подогрева


Предварительный подогрев материала может проводиться в термостате, контактным способом, в генераторе токов высокой частоты. Скорость нагрева в каждом из названных устройств различна, поэтому определённые температура и продолжительность подогрева (опытным путём или рассчитанные) проверяются при прессовании изделий и корректируются при необходимости.

Температура предварительного подогрева определяется по формуле


где Тпп – температура предварительного подогрева, К;, – путь пуансона при холостом и рабочем ходе, м; , – скорость опускания плиты пресса при холостом и рабочем ходе, м/с; – продолжительность загрузки пресс-материала в форму, с; U – энергия активации реакции поликонденсации, кДж/моль; R – универсальная газовая постоянная 8,314 Дж/(моль·К); А – коэффициент.

Значения опытных характеристик пресс-материалов приведены в табл. 2.1.


Таблица 2.1.

Характеристики пресс-материалов




О3-010-02

Э2-330-02

О1-040-02

Э3-34-65

А·107

1,77

1,76

1,9

7,4

U, кДж/моль

69,5

47,31

69,5

62,8

2.2. Давление прессования

Определяется, прежде всего, свойствами пресс-материала (вязкостью, жёсткостью), а также конструкцией изделия и пресс-формы. Для большинства пресс-материалов давление формования составляет 24–40 МПа и уточняется опытным путём при формовании изделия.


В целях удаления летучих веществ и водяных паров из полости пресс-формы используют специальный приём – подпрессовку: сразу после полного смыкания формы пуансон поднимают на 10–20 мм и сразу опускают. При этом из нагретого, но ещё не отверждённого материала легко удаляются газообразные продукты, образующиеся при нагреве пресс-порошка. Тип подпрессовок и их количество выбираются с учётом свойств материала, характеристик изделия и типа пресса.

2.3. Температура пресс-формы оказывает влияние на скорость отверждения пресс-материала и свойства получаемого изделия. Для большинства фенопластов форма нагревается до температуры 160–190 єС, конкретное значение температуры уточняют с учётом массы и толщины стенки изделия, скорости отверждения пресс-материала, теплового эффекта реакции отверждения.

Рассчитать температуру прессования можно по формуле



где – температура испытаний материала на пластометре, К, – продолжительность вязко-текучего состояния, с; – время отверждения по пластометру, с; – температурный коэффициент, =0,8.

2.4. Продолжительность отверждения и выдержки материала в форме рассчитываются по формулам:


tв = tн + tотв; tотв = В·е-Тотв; tн = (2R)·Fo/(4a),
где tв – продолжительность выдержки материала в пресс-форме, с; tотв – продолжительность отверждения материала, с; tн – продолжительность нагрева материала до температуры формования, с; В – константа материала; Тотв – температура отверждения, К; =4,5816-0,0092Тотв, – температурный коэффициент;

Fo – критерий Фурье; а – коэффициент температуропроводности м2/с; 2R – максимальная толщина изделия, м.
Если для данной марки, партии материала имеется значение времени отверждения по пластометру, то время выдержки в форме рассчитывают по следующим формулам:
tв = tн +  ·(tв.пл – tн.пл)· е-g(Тотв.пл – Тотв), с;
tв = ·(jх/jпл)· (2Rх/2Rпл)2 ·tн.пл + ·(tв.пл – 19), с;
где =36,23-0,5825Тотв+0,006Тотв2 – параметр, учитывающий предварительный нагрев материала; tв.пл – время отверждения образца в пластометре, с; tн.пл = 19 с; Тотв.пл – температура испытаний в пластометре, К; Тотв – температура отверждения при формовании изделия (обычно принимается равной температуре формы), К; jх, jпл – коэффициенты формы для изделия и образца пластометра (jпл = 1,54); 2Rх – толщина изделия, мм; 2Rпл – толщина образца пластометра (3 мм); tн.пл – продолжительность нагрева образца в пластометре, 19 с, ?= 4,5816-0,0092Тотв – коэффициент, учитывающий влияние температуры прессования.

Величина jх для изделий различной формы составляет: плита – 1,54; брусок – 0,84; цилиндр бесконечной длины – 0,8; куб – 0,72; цилиндр высотой, равной диаметру – 0,64; шар – 0,48.

При загрузке материала форму с температурой, близкой к температуре формы (Тф – Тм < 15 К), расчёт времени нагрева не производят.
Ориентировочные режимы прессования реактопластов приведены в табл. 2.2.


Таблица 2.2

Пластометрические характеристики

и режимы прессования фенопластов


Марка материала

О3-010-02

Э2-330-02

Сп1-342-02

АГ-4В

Амино-пласт

Плотность, г/см3

1,4

1,4

1,4

1,7-1,9

1,35-1,45

Вязкость при 120°С, Па·с

21-35

40

21-40

10-20

18-36

Продолжительность вязко-текучего состояния, с (120°С/170°С)

420

20-40

600

80

600

75

480

30-40

71-154

30-60

Время отверждения, с

50-80

140

120-150

-

78-130

Напряжение, при котором определялось время отверждения, МПа

6

6

6

-

4

Температура предварительного подогрева, оС

130-170

80-100

150-160

120-130

90-100

Температура прессования без подогрева, оС

155±5

155±5

155±5

145±5

155±5

Температура прессования с подогревом, оС

185±5

160±5

185±5

145±5

160±5

Давление прессования, МПа

25-35

25-35

25-35

30-40

25-35



2.5. Время цикла рассчитывают как сумму времени, затрачиваемого на выполнение операций прессом (машинное время) и на процессы нагрева и отверждения материала (технологическое время):


tц = tмаш + tтехн;

tмаш = tразм + tзагр + tсм + tпаузы,
где tразм, tсм, tзагр, tпаузы – соответственно продолжительность размыкания, смыкания пресс-формы, загрузки материала в форму, паузы между циклами, с.

Полученные результаты расчётов и принятые параметры прессования приводятся в таблице и сравниваются с литературными данными.

ЗАДАНИЕ 3. Прессование стандартных изделий


Стандартными изделиями являются образцы типа «стандартный брусок».

При выполнении этого задания, прежде всего, следует изучить конструкцию пресса и оснастки, порядок их работы.

Основные характеристики пресса (по техническому описанию) внести в отчёт по работе:

ЗАДАНИЕ 4. Определение качества отпрессованных изделий


Качество образцов определяют по внешнему виду, массе образцов, плотности, усадке, ударной вязкости, твёрдости, теплостойкости, водопоглощению.

4.1. Определение качества изделий по внешнему виду.


Тщательно осматривают отпрессованные образцы, отмечая следующие дефекты: недопрессовку, вздутия, трещины и коробления.

Недопрессовка проявляется в наличии на поверхности изделия рыхлых или пористых мест. Она может быть обусловлена недостаточным давлением прессования (если заусенец толстый), малой навеской пресс-материала (заусенец тонкий), низкой текучестью пресс-материала (несоблюдение режима предварительного подогрева), слишком высокой или низкой температурой прессования, медленным опусканием пуансона и преждевременным отверждением и т.п. Разновидностью недопрессовки является матовость – отсутствие глянцевой плёнки на поверхности изделия. Матовость появляется при слишком низкой температуре оформляющей поверхности пресс-формы.

Вздутия – это мелкие или крупные пузыри, вспучивания на поверхности изделия, иногда сопровождающиеся появлением трещин. Образование вздутий объясняется преимущественно тем, что оставшиеся в изделии деформируют ещё не полностью отверждённую поверхность. Соответственно, причиной вздутий являются низкая температура прессования, повышенная влажность материала, недостаточный предварительный подогрев и отсутствие подпрессовок, неравномерный прогрев поверхности пресс-формы, повышенная температура пресс-формы и т.д.

Коробление проявляется в искажении формы изделия и в большинстве случаев является следствием неравномерного прогрева оформляющей поверхности формы или недостаточной степени отверждения материала.

4.2. Определение эксплуатационных свойств изделий


Для каждой точки плана проводят определение эксплуатационных показателей пресс-изделий на трёх параллельных образцах в следующей последовательности:

ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЁТУ


Отчёт по лабораторной работе оформляют в специальном лабораторном журнале. Текст, схемы и таблицы должны соответствовать требованиям, предъявляемым государственными стандартами.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ


  1. Сущность и разновидности метода прессования.

  2. Основные технологические параметры процесса прессования и методы их определения или расчёта.

  3. Технологические свойства реактопластов, методы их определения.

  4. Эксплуатационные свойства реактопластов, методы их определения.

  5. Влияние технологических параметров процесса на эксплуатационные характеристики изделий.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


  1. Бортников, В. Г. Основы технологии переработки пластических масс: учеб. пособие для вузов / В. Г. Бортников.  Л.: Химия, 1983.  304 с.

  2. Основы технологии переработки пластмасс: учеб. для вузов / С. В. Власов, Э. Л. Калинчев, Л. Б. Кандырин [и др.].  М.: Химия, 1995.  528 с.

  3. Бахман, А. Фенопласты / А. Бахман, К. Мюллер; пер. с нем.  М.: Химия, 1978.  288 с.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ПРОГРАММЫ


  1. Microsoft Office Excel 2003 SP2. Электронные таблицы. – Корпорация Майкрософт, 1985–2003.

СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ 2

ЦЕЛЬ РАБОТЫ 2

ЗАДАНИЕ 1. Определение технологических свойств прессовочных материалов 3

ЗАДАНИЕ 2. Определение технологических параметров прессования 6

2.1. Расчёт температуры и продолжительности предварительного подогрева 6

2.2. Давление прессования 7

Определяется, прежде всего, свойствами пресс-материала (вязкостью, жёсткостью), а также конструкцией изделия и пресс-формы. Для большинства пресс-материалов давление формования составляет 24–40 МПа и уточняется опытным путём при формовании изделия. 7

2.4. Продолжительность отверждения и выдержки материала в форме рассчитываются по формулам: 8

2.5. Время цикла рассчитывают как сумму времени, затрачиваемого на выполнение операций прессом (машинное время) и на процессы нагрева и отверждения материала (технологическое время): 10

ЗАДАНИЕ 3. Прессование стандартных изделий 10

ЗАДАНИЕ 4. Определение качества отпрессованных изделий 12

4.1. Определение качества изделий по внешнему виду. 12

4.2. Определение эксплуатационных свойств изделий 13

ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЁТУ 14

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 14

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 15

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ПРОГРАММЫ 15

СОДЕРЖАНИЕ 15



Составитель

Теряева Татьяна Николаевна
ПРЕССОВАНИЕ РЕАКТОПЛАСТОВ

Методические указания к лабораторной работе

по курсу «Технология переработки полимеров»

для студентов специальности 240502

«Технология переработки пластических масс и эластомеров»
Печатается в авторской редакции


Подписано в печать 10.12.2008. Формат 60Ч84/16.

Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 0,8.

Тираж 56 экз. Заказ

ГУ КузГТУ. 650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография ГУ КузГТУ. 650000, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а.



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации