35. Прессование термореактивных материалов. Сущность процесса. Прямое (компрессионное) прессование. Литьевое (трансферное) прессование. Физико-химические процессы, происходящие при прессовании.

Сущность процесса прессования термореактивных материалов. Прессование основано на способности мат-ла переходить при высоких темп-рах в вязкотекучее сост-е, кот. обесп-ет формообразование изд-й и последующий переход связующего в неплавкое нераств-е сост-е с образ-ем сетчатой стр-ры.

Если мат-ал способен течь и отверж-ся без нагрев-ия, то пр-сс назыв-ют холодным пресс-ем. Формование в нагретой форме наз.горячим пресс-ем. Для пресс-ния испол-ют мат-лы,сод-щие в кач-ве связ-щего ФФС, карбамидоформ., эпоксидные, полиэфирные смолы, а в кач-ве напол-лей порошкообр-ные, волокн-тые, слоистые мат-лы разл. природы (прир., искусств., синтетич.).

Изгот-е изделий из термореакт-х мат-в может осущ-ся: 1) компресс-м (прямым) пресс-ем; 2) литьевым (трансф-м) пресс-ем.

Прямое (компрессионное) прессование.

З акл-ся в том, что пресс-материал в виде порошка или таблеток загружается в пресс-форму (рис. 8.1, а) и подвергается воздействию температуры и давления (рис. 8.1, б). При этом материал размягчается и растекается по внутренней полости пресс-формы, принимая её конфигурацию. После отверждения материала изделие извлекается с помощью выталкивателей.

1 – пуансон, 2 – пресс-порошок, 3 – матрица, 4 – выталкиватель, 5 – изделие

Достоинства: простая по конструкции дешевая пресс-форма

Нед-тки: 1)выдержка изделия в пресс-форме занимает значит. часть времени всего цикла пресс-ния; 2)некот. виды арматуры нельзя запрессовать в изделие ,т.к оно может деформ-ться; 3) трудно изготовить тонкие изделия с глубокими глухими отверстиями,у к-ых d > 3.5; 4) в изделии с разной толщиной стенок возникают настолько большие напряжения, что эти изделия сильно деформируются после их извлечения.

Литьевое (трансферное) прессование.

З аключается в том, что пресс-материал в необходимом для литья количестве загружают в загрузочную камеру пресс-формы, где он нагревается до вязкотекучего состояния (рис. 8.2, а). Из этой камеры пресс-материал выдавливают через один или несколько литниковых каналов в оформляющую полость, где материал отверждается(рис. 8.2, б).

1 – пуансон, 2, 5 – детали пресс-формы, 3 – пресс-материал, 4 – оформляющая полость, 6 – изделие

Преимущества: 1) в силу высокого давления масса дополнительно равномерно прогревается внутри и снаружи. 2)пресс-материал прогревается в литниковых каналах также за счет возникающего внутреннего трения. Благодаря интенсивному и равномерному прогреву пресс-материал в форме отверждается быстро; 3) при литьевом прессовании выдержка может сократиться на 50 % и более; 4) ввиду хорошего прогрева изделия, изготовленные этим методом, хорошо отверждаются по всему сечению. Поэтому по сравнению с изделиями, полученными другими способами, они обладают лучшими диэлектрическими и физико-механическими свойствами; 5) поскольку в оформляющую полость поступает достаточно мягкая пластичная пластмасса, то «нежные» детали пресс-формы и арматура не повреждаются. Это позволяет изготавливать изделия с более тонкой арматурой, чем при обычном прессовании; 6) пресс-масса впрыскивается в закрытую пресс-форму, что дает возможность изготавливать изделия такой конфигурации, которые при обычном прессовании получить невозможно, так как подвижные детали пресс-формы могут разойтись под давлением массы. Именно поэтому литьевым прессованием изготавливают изделия с близко расположенными рядами арматуры, а также изделия сложной конфигурации;

7) в силу того, что при литьевом прессовании перерабатываемая масса впрыскивается в закрытую форму, то возникающие в месте разъема пресс-формы заусеницы отсутствуют. Кроме того, можно точнее соблюдать размеры изделия.

Литьевому прессованию характерны и некоторые недостатки: 1) несколько больший расход материала; 2) сложность конструкции пресс-формы по сравнению с обычным прессованием.

Физико-химические процессы, происходящие при прессовании

П ри нагревании материала выше 100-120ºС он расплавляется и переходит в вязкотекучее состояние и может заполнять оформляющую полость пресс-формы. По характеру течения пресс-материалы в вязкотекучем состоянии относятся к неньютоновским псевдопластичным жидкостям, то есть обладают аномальной вязкостью. Вязкость этих материалов с увеличением скорости сдвига уменьшается. Кривая течения таких материалов имеет вид, представленный на рис. 8.5.

Кривые течения реактопластов снимают только в период нахождения материала в вязкотекучем состоянии, когда свойства меняются незначительно.

Пресс-материалы, содержащие резольные олигомеры (метилольные группы), вступают в реакцию взаимодействия с аналогичными группами (рис. 8.6) и при нагревании образуют неплавкие и нерастворимые продукты трехмерной структуры (резит).

Рис. 8.6. Схема отверждения резольных смол

В отличие от резолов новолаки не содержат таких групп и при нагревании не образуют продукты трехмерной структуры. Однако если в смолу ввести формальдегид и смесь нагреть, то новолак переходит в резол, который при дальнейшем нагреве превращается в резит. При нагреве новолачных смол с уротропином ((СН₂)₆N₄) они превращаются в резит минуя стадию превращения в резол (рис. 8.7).

Предполагается, что с новолаком реагируют продукты распада уротропина, в результате чего между молекулами новолака образуются метиленовые мостики и триметиленаминовые узлы.

Считают, что процессы превращения в резол, резитол и резит не могут быть резко разграничены. Хотя, в общем, процессы протекают в одном указанном направлении, все же существует некоторая ступень, разделенная во времени и характеризуемая определенными свойствами. В первой фазе отверждения существует смесь резола и резитола, затем возникает тройная смесь – резол, резитол и резит, и на последней стадии отверждения возникает система из резитола и резита.

Температура прессования является осн. технологическим параметром, который обеспечивает качество изделия и прочность прессования. Чем выше температура, тем быстрее протекает отверждение и уменьшается время выдержки в пресс-форме, снижается вязкость и, соответственно, облегчаются условия формования изделия. Но при увеличении температуры сокращается время нахождения материала в вязкотекучем состоянии. При очень высокой температуре может произойти преждевременное отверждение, то есть даже быстрее, чем сомкнется форма. При этом ухудшается качество изделий, они получаются недооформленными. Поэтому температура должна иметь оптимальное значение.

На скорость отверждения оказывает влияние содержание влаги в пресс-материале. Чем больше влаги, тем медленнее происходит отверждение. Содержание летучих и влаги может быть снижено предварительным нагревом, применением подпрессовок или сушкой пресс-материала перед прессованием.