Rif27.ru

Дизайн и интерьер
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как осуществляется формовка поликарбоната

Как осуществляется формовка поликарбоната

Двумя наиболее интересными качествами поликарбоната являются его прозрачность и гибкость. Первое свойство позволяет использовать материал вместе силикатного стекла – полимер прочнее, дешевле в изготовлении и уступает стеклу в прозрачности всего лишь на 10–15%. Второе качество охотно используют дизайнеры, создавая светопропускные конструкции самой разной конфигурации.

Как формуется поликарбонат?

Изготовление исходного сырья

До недавнего времени промышленное изготовление гранул для дальнейшей переработки производилось только методом межфазной поликонденсации. Процесс полимеризации при этом происходит на границе раздела жидкости и газа, то есть двух фаз. Для производства используются двухатомный фенол и угольная кислота (фосген). В реакции также участвуют определенный органический растворитель и пиридин, служащий и катализатором, и акцептором.

К достоинствам данной методики, по которой и сейчас производится свыше 80% полимера, относится невысокая, до 25 ° С, температура реакции и сравнительно небольшие затраты энергии. Кроме того, она позволяет получать разнообразные виды поликарбоната, в том числе высокой молекулярной массы. Основным недостатком является присутствие в реакции фосгена, обладающего высокой токсичностью. Полученный полимер нуждается в очистке от побочных продуктов и от остатков реагентов. Как следствие, на его промывку уходит много воды. Это, в свою очередь, приводит к большому объему сточных вод. Осаждение полученной массы производится специальным реагентом, к примеру, ацетоном.

Более новая технология производства методом переэтерификации позволяет осуществлять реакцию в расплаве при температуре от 250 до 300 ° С. Реакция основана на химическом взаимодействии двух основных ингредиентов: дифенилолпропана и диметилового эфира угольной кислоты. Это позволяет сэкономить на растворителе и обойтись без токсичного фосгена. Недостаток же заключается в том, что выделяется побочный продукт, анизол, мировая потребность в котором ничтожно мала. Из-за этого его просто приходится сжигать. Кроме того, при такой методике увеличиваются расход энергии и затраты на особо чистые реагенты. Наконец, данный способ пока не дает возможности создавать высокомолекулярный поликарбонат.

При необходимости в выделенную и промытую полимерную массу добавляют какой-нибудь краситель. Затем ее сушат, еще теплой пропускают через экструдер для получения крупинок или прутьев, а потом фасуют в многослойные мешки.

Химические реакции, в результате которых получается поликарбонат, являются необратимыми, а синтезированная продукция — нетоксичной.

Поскольку приобрести очень дорогую лицензию на производство гранул могут позволить себе лишь немногие фирмы, большинство предприятий для дальнейшей переработки предпочитает покупать готовое сырье.

Обработка

Для обработки монолитного поликарбоната (МПК) применяются стандартные методы и оборудование для работ по дереву и металлу. Но для получения качественного результата следует строго соблюдать рекомендации по настройке оборудования.

Обе поверхности листа монолитного поликарбоната защищены полиэтиленовой плёнкой, которая должна сохранятся в течение всей обработки и удаляться сразу после монтажа готового изделия. Но при проведении «горячих» работ её необходимо предварительно удалить. Если плёнка термоустойчивая, то работы при высоких температурах проводятся в плёночной защите.

Чтобы избежать вибрации и сдвига материала во время порезки, фрезеровании и сверлении, его необходимо зафиксировать на слесарном столе при помощи струбцин. При этом между зажимом и самим материалом необходимо использовать специальные прокладки (войлочные, полимерные, замшевые), которые предохранят материал от повреждений.

Для того, чтобы избежать травм при работе с листами монолитного поликарбоната, рекомендуется пользоваться рукавицами и защитными очками.

Резание

Если толщина листов монолитного поликарбоната не превышает 3 мм, то их можно резать ножницами или гильотиной. Для гильотины угол резания до 40 градусов и зазор 0,01-0,02 мм. Во всех остальных случаях используется стандартное раскроечное оборудование: ленточные, циркулярные пилы, лобзик, ножовка, фрезер. Наиболее качественный результат получается при работе с карбидными остро заточенными лезвиями.

Рекомендации по настройке оборудования

ХарактеристикаФрезерованиеСверлениеЛенточная пилаЦиркулярная пила
Угол задней кромки20 — 25 «15 «20 — 30 «20 — 30 «
Передний угол резания0 — 5 «0 — 5 «0 — 5 «10 — 15 «
Скорость резания100 — 500 м/мин350 — 1750 об/мин600 — 1000 м/мин1800 — 3000 м/мин
Скорость подачи1,5 м/мин0,035 — 0,075 мм/об20 — 25 м/мин15 — 25 м/мин
Расстояние между зубьями3 — 12 мм1,5 — 3 мм8 — 12 м

При резании листов монолитного поликарбоната следует придерживаться следующего правила: чем тоньше лист, тем меньше расстояние между зубьями режущей поверхности.

Толщина листов МПК, ммРасстояние между зубьями, мм
Меньше 3 мм1 — 3 мм
4 — 8 мм3 — 8 мм
Свыше 8 мм8 — 12 мм

При раскрое листов монолитного поликарбоната необходимо следить за постоянным удалением стружки, которая может поцарапать поверхность листа. Не рекомендуется использовать высокоскоростные инструменты для резки стали, не смотря на то, что монолитный поликарбонат обладает довольно высокой температурой плавления, края могут получится оплавленными.

Фрезерование

Используя фрезер, с монолитным поликарбонатом можно совершать разные операции:

  • вырезать криволинейные формы
  • создать закругления на предварительно вырезанном изделии
  • снять кромку с формованных изделий
  • произвести гравировку

Для этого используется стандартные фрезы для металла с острым углом резания и большим задним углом резца. Оборудование — ручной электрический фрезер и координатно-фрезерный станок. Фреза — одно-перьевая из быстрорежущей стали.

Читать еще:  Потолок из гипсокартона

При фрезеровании монолитного поликарбоната конечный результат зависит от остроты инструмента и удалением образовавшихся опилок, которые могут привести к образованию царапин на изделии.

Ручной электрический фрезер даёт возможность резки (вырезания) материала, зафиксированного на рабочем столе. Для простой порезки листа монолитного поликарбоната используется направляющая шина. А чтобы вырезать деталь по заданному контуру, достаточно сделать её заготовку из фанеры и, наложив её на монолитный поликарбонат, обвести фрезером. На фрезу одевается ролик, который обеспечивает постоянный контакт с заготовкой без её деформации.

Для выбора настройки фрезера обращайтесь в инструкцию прилагающуюся к оборудованию.

Формование монолитного поликарбоната

Формовать монолитный поликарбонат можно двумя способами: холодным и горячим (термоформование).

Холодное формование

Производится на металлических вальцах, вдоль направления экструзии (длина листа). Максимальный угол холодного формования зависит от толщины материала, и приблизительно может рассчитываться исходя из соотношения угла изгиба = 150 толщин материала.

  1. В случае холодного формования лист получает значительные внутренние напряжения, которые можно снизить последующим отжигом изделия.
  2. После холодного изгибания происходит релаксация пластика. Поэтому необходимо закладывать дополнительно 20 — 25 градусов изгиба, чтобы в окончательном состоянии достичь нужного результата.

Возможности применения холодного изгиба ограничены многими факторами: опытом специалиста, исходным качеством пластика, внутренними напряжениями, которые могут остаться после производства материала. Поэтому применять его необходимо с большой осторожностью.

Термоформование

Формование в горячем состоянии можно производить разными методами:

  • поместив горячий пластик на выпуклую (позитивное формование) или вогнутую (негативное) форму, где он под собственным весом примет вид изделия
  • свободным втягиванием в вакуум-плотной камере
  • свободным выдуванием сжатым воздухом (с формами или без)

При работе с монолитным поликарбонатом способом негативного формования, особенно толстыми листами, свободное обволакивание матрицы может быть недостаточным. Это объясняется высокой вязкостью материала в пластичном состоянии. Поэтому для заполнения углов и глубоких участков матрицы может потребоваться дополнительное давление.

Монолитный поликарбонат — абсорбирующий материал. Поэтому, перед началом термоформования, если выбранный способ формования материала требует температур свыше 160`С, листы необходимо просушить. В противном случае, внешний вид готового изделия будет испорчен пузырьками.

Сушка

Рекомендации по проведению сушки листов монолитного поликарбоната:

  1. Процесс сушки монолитного поликарбоната происходит в циркулярной печи при температуре 120-125 оС.
  2. Перед помещением материала в печь с него необходимо снять защитную плёнку. Иначе она спечётся и испортит внешний вид листа.
  3. При одновременной сушке нескольких листов, расстояние между ними должно состоять не менее 30 мм для циркуляции воздуха.
  4. Просушивание листов необходимо производить не ранее 10 часов до начала термоформования. По прошествии более длительного времени материал снова может вобрать влагу и операцию придётся повторить.
  5. Листы монолитного поликарбоната можно оставить в выключенной печи до начала термоформования. Это сократит время достижения листом температуры пластичности.

Чем толще лист, тем длительнее сушка. Таблица 1

Толщина, ммВремя сушки при 125 оС, часы
24
37
412
518
626
845

Нагревание до температуры пластичности

Результат термоформования зависит от качественного нагрева материала в печи. Необходимо тщательно контролировать, чтобы температура листа была одинаковой по всей плоскости, а это напрямую зависит от равномерной циркуляции тёплого воздуха в камере. Медленно повышая температуру в камере, необходимо перейти рубеж «точки стеклования» (150 оС) и довести лист до пластичного состояния.

Свободное формование

Самый простой способ формования. Заключается в свободном обволакивании формы разогретым листом. Лист укладывают поверх формы и помещают в разогретую до 150 оС печь. После полного обволакивания, вынимают из печи (вместе с формой) и оставляют до остывания. Качество результата зависит от отсутствия зон локальных перепадов температур. Также, если лист не подвергается сушке, необходимо учитывать размер усадки пластика, потому что лист не фиксируется рамой. Свободное формование применяется при производстве несложных изделий.

Формование под давлением

Разогретый лист укладывается на матрицу и свободно обволакивает её. После этого, если заполнение матрицы недостаточно плотное, применяется давление (дополнительный прижим пластичного материала) к форме. Этот вид формования применяется для производства изделий несложной формы — как правило, это различные куполообразные конструкции, с незначительной вытяжкой заготовок.

Необходимо очень быстро выполнять все операции, так как монолитный поликарбонат очень быстро остывает.

Формы (матрицы) изготавливаются из стали или алюминия. Изделия, которые требуют хороших оптических свойств (защитные стёкла на транспорте, полицейские щиты, защитные маски) изготавливаются на матрицах из отполированной стали/алюминия. а также стекла/керамики, покрытых глазурью.

Кроме давления воздухом или усилий рукой (защищённой перчаткой или другим мягким материалом), к этой технологии термоформования относятся формования с пуансоном, формование при помощи матрицы и пуансона.

Вакуум-формование

Этот вид формования проще, чем механическое воздействие на разогретый лист и даёт более качественный результат. Необходимо помнить, что вакуум-формование всегда нуждается в предварительной сушке материала, так как использует материалы, превышающие 160-165 оС,

Также необходимо контролировать равномерность толщины отформованного изделия, потому что разные отрезки листа растягиваются неравномерно.

Этапы техпроцесса вакуумной формовки пластиков, оргстекла и поликарбоната

Заготовкой для вакуумной формовки служит плоский лист материала – оргстекла, поликарбоната или пластика. Эти материалы становятся пластичными при нагреве, могут менять форму и сохранять новую конфигурацию после остывания. Температура нагрева зависит от марки материала. Например, экструзионное оргстекло PLEXIGLAS XT нагревается до температуры 150-160°С, литьевое оргстекло PLEXIGLAS GS – до 160-175°С, поликарбонат Макролон – до 190-210°C. Матрица для формовки оргстекла нагревается до температуры 60-80°С, для поликарбоната – до 80-125°С. Нагрев матрицы необходим, чтобы при контакте с ней заготовка не остывала. В остывшем виде после завершения процесса вакуумной формовки изделие восстанавливает первоначальную прочность. Толщина заготовки уменьшается за счет изменения ее формы.

Читать еще:  Как правильно настелить линолеум на бетонный пол

Изготовление матрицы для вакуумной формовки. Конструкция, которая служит «лекалом» для будущего изделия, называется матрицей и изготавливается на фрезерном станке с числовым программным управлением. Матрица изготавливается из термостойких материалов – дерева, стеклопластика, эпоксидной смолы, алюминия, МДФ. Форма матрицы задается компьютерной программой фрезерного станка. Изготовление матрицы – самый сложный и дорогостоящий этап технологического процесса вакуумной формовки.

Вакуумная формовка. Лист укладывается на матрицу для вакуумной формовки, фиксируется по периметру, нагревается в печи. Под действием вакуума откачивается воздух из пространства между листом и матрицей, пластичная заготовка плотно прилегает к поверхности матрицы, плавно огибая все выступы и углубления. Отрицательное давление создается вакуумным насосом.

Финишная обработка изделия. Остывшая заготовка извлекается из матрицы, после чего выполняется обрезка по контуру и выравнивание краев. Все поверхности начисто полируются. При необходимости готовое формованное изделие направляется на дальнейшую механическую обработку (сверление, фрезерование).

Под формовкой поликарбоната подразумевается технологический процесс изменения формы твердого полимерного пластика. Существует несколько разновидностей формовки термопластического полимера.

Термическая

Термоформование начинается с процедуры высушивания поликарбоната. Рекомендуется предварительно провести тестовую сушку материала. Для этого необходимо взять образец полимерного пластика небольшого размера и поместить его в нагретую печь. Длительность процедуры высушивания зависит от плотности полимера и количества ранее впитавшейся влаги.

Спустя несколько часов – в среднем сушка поликарбоната занимает от 2 до 4 часов – образцы вынимают и прогревают. При этом температура нагревания соответствует температурному режиму, который был установлен во время сушки материала. Если на поверхности образца появляются «пузырьки», нужно продолжить процедуру сушки. Отсутствие «пузырьков» говорит о том, что поликарбонат готов к последующей формовке.

Поликарбонат легко поддается формовке в нагретом состоянии

Высушенные и прогретые с двух сторон листы поликарбонатного полотна можно формовать методом вытяжки либо гибки.

Обратите внимание, что при длительном высушивании и прогревании начинает плавиться защитная пленка. Во избежание «приклеивания» полиэтилена к поверхности поликарбоната рекомендуется снять пленку до начала процедуры термоформования.

Вакуумная

В процессе вакуумоформирования применяются специальные вакуумные аппараты. Некоторые машины оборудованы программой предварительной сушки синтетического полимера.

Лист поликарбоната фиксируется в специальной раме, высушивается и нагревается до установленной в программе температуры. Когда полотно становится эластичным, его помещают в форму в виде углубления. Под воздействием вакуума и массы убирается воздух из поликарбоната. Готовые изделия извлекаются из форм и охлаждаются.

Метод вакуумного формирования полимерного пластика редко применяется в домашних условиях. Не каждый мастер имеет под рукой специальное вакуумное оборудование.

Вакуумная формовка позволяет создать сложные детали из поликарбоната

Данный метод используется для изготовления деталей и изделий со сложным рельефом: детские игрушки, посуда, маски, декоративные элементы и различные аксессуары.

Линейная

Изгибание листа полимера по линии нагрева не требует предварительного высушивания материала.

Технология линейного формирования поликарбоната проста: необходимо прогреть условную линию сгиба строительным феном и аккуратно согнуть полотно. При этом не забывайте следить за температурой нагрева. Если температура на линии сгиба упадет до 150 °C и ниже, изделие из полимерного пластика утратит свои ударопрочные свойства.

Не менее важно заранее определить величину угла изгиба полотна. Данная информация указывается в маркировочном листе поликарбоната.

Холодная

Метод холодной формовки требует значительных физических усилий. Используя металлические вальцы, лист поликарбоната сгибают по всей длине. Материал частично релаксирует, поэтому угол изгиба должен быть больше на 20–25% нужной величины. Так, при холодном формировании полимера под прямым углом радиус изгиба полотна толщиной 2–3 мм составляет 2 мм, толщиной 4 мм – до 3 мм. Радиус изгиба панели поликарбоната толщиной 6 мм не должен превышать 5 мм.

Формовка полимерного пластика требует определенных знаний и навыков. Отсутствие практического опыта, суета и спешка могут привести к повреждению либо деформации поликарбонатного листа.

Монтаж монолитных панелей

Укладка монолитных листов имеет небольшие отличия и может быть осуществлена двумя способами. Первый называют «влажным», так как он основан на применении полимерной смеси. Стык двух листов промазывается герметиком с учетом на температурное расширение. Данный способ хорош для деревянных каркасов, в случае с металлом требуется дополнительная резиновая прокладка. Поверх нее также наносится полимерная смазка.

«Сухой» способ подойдет там, где не требуется защита от воды. Здесь соединение ограничивается резиновыми уплотнителями

Как устанавливать поликарбонат самостоятельно сложно рассмотреть в одной статье во всех подробностях. Но каждый начинающий мастер способен освоить основные моменты на основании описанных инструкций. Если вы умеете держать в руках лобзик и дрель, то остальное обязательно получится.

Работа с поликарбонатом своими руками видео

Читать еще:  Материалы для отделки фасадов частных домов

Формовка поликарбоната — уникальные изделия высокой прочности

В последнее время на рынке появляется все больше изделий из поликарбоната — твердый полимерный бесцветный пластик, состоящий из гранул, крепко сцепленных друг с другом. Популярность этого материала связана с уникальными свойствами: гибкостью, небольшим весом, ударопрочностью, прозрачностью и т.д.

Самый распространенный способ обработки поликарбоната — это формование. Таким образом, производятся стулья разнообразных форм, небьющаяся посуда, корпусы бытовой техники, покрытия мобильных телефонов, оптика для автомобилей, прочее.

Формование поликарбоната — это процесс придания твердому пластиковому листу разнообразной формы различными технологическими способами. Важный момент технологии производства из поликарбоната — это непрекословное соблюдение в формовочной зоне температуры 150 градусов по Цельсию. Нарушение этого правила может привести к уменьшению связи между гранулами пластика, что приведет к снижению физической и химической прочности формуемого изделия.

Формовка поликарбоната делится на следующие виды:

  • термическая формовка;
  • термическая формовка с защитной упаковочной пленкой;
  • вакуумная формовка;
  • формовка под давлением;
  • холодное формование.

Остановимся на каждом виде более детально.

  1. Термическая формовка
  2. Термическая формовка с защитной упаковочной пленкой
  3. Вакуумная формовка
  4. Формовка под давлением
  5. Формование с изгибом по линии нагрева
  6. Холодное формование
  7. Видео про формование поликарбонатного материала

Термическая формовка

Термическая формовка начинается с процесса сушки. Зеркальные листы пластика нагреваются до температуры 120 градусов по Цельсию, а отражающие до температуры 110 градусов. Далее поликарбонат накаляют до температуры 180 градусов, далее путем вытяжки и сгибания из него формируют изделия по шаблону. Для проверки степень сухости листа пластика из печи достается небольшой кусок, доведенный до температуры 180 градусов и если в течение 10 минут на нем не появились пузырьки, то процесс сушки завершен.

Термическая формовка с защитной упаковочной пленкой

Термоформование поликарбоната с упаковочной пленкой довольно распространено в производстве. Это связано с тем, что пластиковые листы выпускаются с защитной пленкой, которая способна выдерживать значительное термическое воздействие. Если изделие не требует значительных изгибов и продолжительного процесса сушки, то пленочное покрытие не снимается.

На заметку: При производстве изделий с высокими оптическими характеристиками, требуется длительное термическое воздействие, при котором пленка может оставить заметные следы, поэтому ее удаляют.

Вакуумная формовка

Вакуумная формовка поликарбоната выполняется на специальных вакуумных аппаратах. Такой способ позволяет производить изделия достаточно детальные формы. Процесс вакуумной формовки состоит из следующих этапов:

  1. Фиксация. Пластиковая заготовка помещается в зажимную раму вакуумного станка.
  2. Нагрев. Поликарбонат равномерно прогревается по всей поверхности и толщине. Для этого используются керамические и кварцевые нагреватели. Если листы достаточно толстые, то для одинакового проникновения тепла применяются двойные нагреватели. Более дорогие вакуумные станки позволяют контролировать температуру с помощью компьютерных программ.
  3. Контроль положения листа. Обычно это производится благодаря фотоэлектрическому датчику, который при провисании листа включает подачу воздуха и останавливает данный процесс.
  4. Предварительный раздув листа. При достижении поликарбонатом пластичного состояния, для придания равномерной толщины будущего изделия, его растягивают.
  5. Откачка воздуха. После предварительного растягивания листу придается форма путем создания вакуума. В более мощных станках вакуумный насос позволяет проводить двухступенчатую откачку воздуха, ускоряя тем самым формование поликарбоната.
  6. Вдавливание. Пресс под воздействием гидро- или пневмо-цилиндра вдавливает пластиковый лист в матрицу.
  7. Охлаждение. Перед извлечением изделия из матрицы нужно дождаться его охлаждения. Ускорить данный процесс позволяют вентиляторы с туманообразующими форсунками.
  8. Обрезка. Извлеченные изделия отправляется на обрезку излишков материала. Далее на нем делаются необходимые отверстия, прорези и другие элементы постобработки.

Формовка под давлением

Формовка поликарбоната выполняется без процесса сушки монолитного листа. Метод оптимален при неглубокой вытяжке и производстве несложных изделий.

Формование с изгибом по линии нагрева

Формование с изгибом

Благодаря нагреву только линии сгиба, предварительная сушка не применяется. В процессе производства важно соблюдение оптимальной температуры (не менее 150 градусов по Цельсию) на линии сгиба листа. Для этого используются электрические нагреватели, которые располагаются над рабочей плоскостью с обеих сторон. Если в момент сгиба температура упадет ниже минимально допустимой температуры, то изделие утратит свою прочность.

Холодное формование

Формовка поликарбоната выполняется с использованием стальных вальцов, которые проходят по всей длине заготовки. Максимальный угол сгиба напрямую зависит от толщины материала. В процессе холодного формования имеется ряд нюансов:

  • при сгибании в листе возникает внутреннее напряжение, которое снижается благодаря отжигу;
  • полотна обладают релаксирующими свойствами, поэтому их сгибают на 25% больше от необходимо угла.

Поликарбонат является прекрасным материалом для изготовления изделий с повышенной прозрачностью и прочностью. При этом процесс производства ставит перед формовщиками довольно сложную задачу — остаточное напряжение, которое возникает при неоптимальном температурном режиме. Решить данную проблему можно путем использования более современного оборудования и увеличения времени производственного цикла. Это в свою очередь требует финансовых затрат и влияет на себестоимость. Но в конечном итоге, даже при идеальном процессе формовки могут наблюдаться остаточные стрессы на этапе снятия, что влияет на качество окончательной конструкции. Поэтому формовка поликарбоната должно завершаться тестированием изделия.

Учитывая нюансы технологического процесса, формовка — это лучший способ изготовить тонкостенные и бесшовные изделия со сложными контурами.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector