Пневмо-вакуумформование

            Шерышев
            Михаил Анатольевич



БИБЛИОТЕЧКА ПЕРЕРАБОТЧИКА

ПЛАСТМАСС

ПНЕВМО
ВАКУУМФОРМОВАНИЕ

ЦЕНТР ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ
ПРОГРАММ

глет

а


        ПРОФЕССИЯ


Санкт-Петербург
2010

УДК 678.027
ББК 35.719
Ш49




        Шерышев, М. А.
Ш49 Пневмо- вакуумформование / М.А. Шерышев (Библиотечка переработчика пластмасс); — СПб.: ЦОП «Профессия», 2010. — 192 с., ил., табл., сх.
        ISBN 978-5-91884-004-7

        В книге подробно изложено описание процессов пневмо-вакуумформования для изготовления изделий из полимерных материалов, приведено большое количество практических советов и справочной информации. Отдельные разделы посвящены конструкциям используемого оборудования и формующего инструмента, принципам организации и оптимизации производства, технологическому контролю, идентификации дефектов и способам их устранения.
        Издание будет полезно специалистам среднего звена (мастерам участков, операторам технологических линий и машин, наладчикам оборудования и т. д.) для самообразования и ознакомления с основами процесса. Руководители могут использовать книгу как инструмент обучения и подготовки персонала непосредственно на производстве.

УДК 678.027
ББК 35.719












ISBN 978-5-91884-004-7

© ЦОП «Профессия», 2010
© Шерышев М. А., 2010
© Оформление, ЦОП «Профессия», 2010

СОДЕРЖАНИЕ




ВВЕДЕНИЕ...............................................7

1. ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ СВОЙСТВА............10
  1.1. Общие понятия..................................10
  1.2. Особенности термопластов.......................13
  1.3. Краткая характеристика формуемых термопластов..15

2. СПОСОБЫ ПНЕВМО- ВАКУУМНОГО ФОРМОВАНИЯ..............28
  2.1. Основные стадии процесса пневмовакуумного формования................................28
  2.2. Классификация видов пневмо- вакуумформования...29
  2.3. Типы нагрева заготовок.........................31
  2.4. Методы закрепления заготовок...................32
  2.5. Методы упаковки изделий и продуктов............53

3. ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ..................................55

4. ПОДГОТОВКА МЕРНЫХ ЗАГОТОВОК........................63

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПНЕВМОВАКУУМНОГО ФОРМОВАНИЯ.................................76
  5.1. Вопросы организации производства...............76
  5.2. Критерии пригодности листовых термопластов к переработке методом термоформования..............................77
  5.3. Основные технологические параметры при формовании листовых термопластов.................79
      5.3.1. Температура и способы разогрева листовой заготовки.79
      5.3.2. Температура оформляющего инструмента ....84
      5.3.3. Формующий перепад давления...............86
      5.3.4. Скорость вытяжки материала...............86
      5.3.5. Степень вытяжки..........................87


3

6. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ФОРМОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ...............................................89
  6.1. Вырубка и вырезка изделий.......................90
  6.2. Зачистка изделий................................92
  6.3. Доводка изделий.................................94
  6.4. Операции резания................................96

7. КОНТРОЛЬ ГОТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ...........................99

8. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПНЕВМОВАКУУМНОГО ФОРМОВАНИЯ.................................108
  8.1. Классификация формовочного оборудования........108
  8.2. Однопозиционные формовочные машины.............111
  8.3. Многопозиционные формовочные машины............115
      8.3.1. Многопозиционные машины с однородными позициями........................115
      8.3.2. Многопозиционные машины с позициями различного назначения..........................117
      8.3.3. Многопозиционные машины ленточного типа..120
      8.3.4. Машины с вертикальным узлом формования и возвратно-поступательным движением плит......126
      8.3.5. Машины ротационного типа.................127
      8.3.6. Автоматические линии экструдер—формующий агрегат.... 130
      8.3.7. Машины с позициями различного назначения.131

9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ............138
  9.1. Классификация..................................138
  9.2. Примеры конструкций............................139
  9.3. Организация технического обслуживания..........158
  9.4. Дефекты изделий, вызванные неправильной конструкцией оснастки...........................................161

10. ОСНОВЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНЫ ТРУДА........163

И. ПРИЛОЖЕНИЯ.........................................169
  11.1. Перечень действующих Государственных стандартов на основное сырье и готовые изделия................169


4

  11.2. Пример оформления технических условий......170
  11.3. Примерная последовательность операций при формовании внутренней коробки шкафа холодильника............182

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА...........................186

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ..................................187


5

        От издательства




                      ЦОП «Профессия» выражает признательность генеральному директору ООО «Петрополимер» Жукову Сергею Борисовичу за помощь в подготовке книги.

ВВЕДЕНИЕ






  В последние полтора десятилетия производство объемных изделий из листовых или пленочных термопластичных заготовок в нашей стране увеличилось более чем в три раза. По объемам выпускаемой продукции оно вышло на четвертую позицию вслед за экструзией, ка-ландрованием и литьем под давлением. Подобный рост производства формованных изделий вызван, в первую очередь, огромным спросом на различного вида упаковку из полимерных материалов. Кроме того, все возрастающим спросом в нашей стране пользуется одноразовая посуда, а также декоративные изделия, используемые при строительстве и ремонте жилых и общественных зданий.
  Рассматриваемый в брошюре метод переработки пластмасс в изделия является, пожалуй, единственным, который имеет много названий при одном и том же содержании технологического процесса. Поэтому в начале этого издания необходимо договориться о том названии процесса, которое будет в нем использоваться.
  Несмотря на то что переработка термопластичных листов и пленок в объемные изделия впервые в промышленных масштабах началась в конце XIX века (первыми изделиями были лица кукол, отформованные из листового целлулоида), в наше время этот процесс получил множество названий. Кто-то называет его «вторичным формованием», кто-то «штамповкой», широко распространен термин «термоформование», многие, вне зависимости от используемого в процессе получения изделий давления, называют процесс «вакуумным формованием», многие «пневмоформованием» — всех названий и не перечислишь.
  Однако если подумать, ни одно из перечисленных названий не отвечает полностью сути процесса.
  Термин «вторичное формование» говорит лишь о том, что в данном процессе в качестве сырья используется заранее оформленная из гранулированного или порошкообразного полимера листовая или пленочная заготовка. Но этот термин также применим и к производству изделий методами раздувного формования из экструдированных или отлитых под давлением заготовок.
  Термин «термоформование», вообще говоря, можно применять по отношению к большинству методов получения изделий из пластмасс, в которых перед непосредственно формованием изделия полимер нагревается до той или иной температуры.

7

  Термины «вакуумное формование» и «пневмоформование» отражают лишь одну из разновидностей формования и не учитывает возможность использования других методов вытяжки заготовок, тем более что современное технологическое оборудование, как правило, позволяет использовать вакуум, избыточное давление воздуха и механическую вытяжку одновременно.
  Мы же оставим прерогативу выработки единого термина соответствующим специалистам и условимся, что в этой книге будем использовать понятие «пневмо- вакуумформование».
  Преимуществом пневмо- вакуумформования по сравнению с другими методами переработки пластмасс является возможность использования как самого примитивного, а следовательно, и недорогостоющего оборудования и очень дешевой технологической оснастки при получении малых серий или единичных изделий, так и полностью автоматизированных и роботизированных технологических линий при крупносерийном производстве.
  Современные процессы переработки пластмасс в изделия развиты настолько, что многие виды изделий можно получать насколькими способами. В этом смысле основным «конкурентом» пневмо- вакуумформования является литье под давлением. При определении метода производства каждого конкретного изделия следует иметь в виду, что использование литья под давлением для получения крупногабаритных изделий неэкономично из-за необходимости применения громоздкого оборудования с узлами смыкания большой мощности и литьевых форм, изготовление которых требует уникального станочного оборудования. Невыгодно применение литьевых машин и для небольших серий изделий, а также для организации производства тонкостенных изделий.
  Наряду с достоинствами метод пневмо- вакуумформования имеет и недостатки, к которым в первую очередь относится значительная по сравнению с другими методами переработки разнотолщинность получаемых изделий и недостаточная стабильность размеров деталей, эксплуатируемых в условиях повышенных температур. При выборе метода переработки необходимо учитывать, что листы и пленка всегда дороже гранулированного или порошкообразного сырья. Кроме того, литьем под давлением удается производить изделия с более сложной конфигурацией, чем пневмо- вакуумформованием.
  В книге рассматривается только формование изделий из термопластичных листовых и пленочных заготовок. В промышленности используется и формование из заготовок, полученных на базе термореактивных смол. Так существует метод формования объемных изделий из листовых нерастекающихся препрегов, однако, здесь этот процесс не описывается, так как по своей специфике он бли

8

же к процессам производства слоистых пластиков и изделий из во-локнитов.
  Не рассматривается в брошюре и формование изделий из листованных резин с последующей их вулканизацией, так как этот технологический процесс используется, как правило, только на предприятиях по производству резинотехнических изделий.
  Предлагаемая вниманию читателя брошюра в первую очередь адресуется операторам формовочных машин и наладчикам оборудования, занятых в производстве объемных изделий из листовых или пленочных термопластичных заготовок. Однако она может оказаться также полезной инженерному составу соответствующих подразделений и студентам технических колледжей, обучающихся по соответствующим специальностям.
  Автор будет признателен за все пожелания и замечания читателей.

Д. т. н., проф. Шерышев М. А.

9

      ТЕРМОПЛАСТИЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ СВОЙСТВА




        1.1. Общие понятия

Полимеры Для пневмо- вакуумформования используются термопластичные полимерные материалы в виде листов и пленок. Известно, что полимеры — это природные или искусственные химические соединения, в молекулах которых звенья сходного строения и состава, повторяются большое число раз. Многократно повторенные звенья полимера сходны между собой по строению и составу, а каждое звено, взятое в отдельности, повторяет структуру низкомолекулярного вещества (мономера), из которого был получен данный полимер. Число звеньев в зависимости от природы полимера может изменяться от нескольких сот до нескольких десятков тысяч.
Термопласты Термопласты относятся к высокомолекулярным соединениям, которые с повышением температуры размягчаются, т. е. переходят из твердого состояния в вязкотекучее. Если при этом температура не превысила того предела, за которым начинается разложение полимера, сопровождающееся обычно выделением низкомолекулярных продуктов, то при последующем охлаждении полимер вновь можно перевести в твердое состояние. Теоретически процесс перехода термопласта из твердого состояния в вязкотекучее можно повторить многократно. Однако практика показывает, что как бы аккуратно ни нагревали полимер, происходит его частичное термическое разложение (так называемая термодеструкция). Методами пневмо- вакуумформования в настоящее время перерабатываются в основном термопластичные материалы. Дело в том, что с термореактивными материалами при нагревании происходят химические превращения необратимого характера. Они затвердевают, и после этого их нельзя вновь перевести в пластическое состояние ни путем нагревания, ни путем растворения (отвержденные реактопласты в растворителях лишь набухают). В зависимости от взаимного расположения (упорядоченности) отдельных цепей молекул и их звеньев, термопластичные материалы подразделяют на кристаллизующиеся и амфорные. При этом необходимо помнить, что понятие кристалличности в полимерах и обычных низкомолекулярных веществах существенно различается.


10