Литье реактопластов

Литье жидкого силиконового каучука

Из-за термореактивной природы материала, литье жидкого силиконового каучука требует особой обработки, например, интенсивное перемешивание при непрерывном охлаждении, прежде чем материал попадет в форму. На рис.2 представлена схема литья жидкого силиконового каучука.



Рис. 2. Литье жидкого силиконового каучука.

Жидкий каучук поставляется в бочонках и жестяных канистрах. Благодаря своей низкой вязкости, жидкий каучук можно транспортировать по трубопроводам к вулканизирующему оборудованию. Два компонента (компоненты А и В на рис.2) насосом продавливаются через статический смеситель. В одном из компонентов содержится катализатор, обычно на основе платины. Окрашивающие пасты также как и другие добавки вносят, прежде чем материал попадет в смеситель. В статическом смесителе компоненты тщательно перемешиваются и подаются в зону питания литьевой машины.



Рис. 3. Схема литьевой формы для литья жидкого силикона.

Статический смеситель обеспечивает получение одинаково однородных изделий. Это отличает литье жидкого силиконового каучука от твердого. Твердый силиконовый каучук - это частично вулканизированная готовая смесь. Его перерабатывают литьевым прессованием, и в результате получаются разнородные изделия. Ко всему прочему, переработка твердого каучука требует более высоких температур и более длительного времени вулканизации.

Из зоны питания литьевой машины смесь продвигается через охлаждаемую систему литниковых каналов в горячую матрицу, где происходит вулканизация. Охлаждение каналов обеспечивает перемещение материала без потерь. На рис.3 представлена схема литьевой формы с охлаждаемыми литниковыми каналами.

Силиконовые каучуки - это термореактивные эластомеры с чередующимися атомами кремния и кислорода и метильными или виниловыми боковыми группами. Силиконовые каучуки сохраняют свои свойства в широком диапазоне температур, а наличие метильных групп делает эти материалы чрезвычайно гидрофобными. Силиконовые каучуки применяют для высокоточных изделий, например, печати, мембраны, электрические соединители; для детских изделий, например, соски бутылок; для медицинских и кухонных принадлежностей, например, формы для пирогов и лопаточки. На рис.4 представлены примеры изделий.



Рис. 4. Примеры изделий, полученных литьем жидкого силиконового каучука.

Реакционное литье под давлением

Метод представляет собой смешение двух реагирующих между собой жидкостей в смесительной головке, перед подачей полученной низковязкой смеси в полость формы с достаточно высокой скоростью. Жидкости реагируют в форме с образованием поперечно-сшитой структуры. На рис.5 представлена схема впрыска полиуретана под высоким давлением. Смешение происходит на высоких скоростях в специальной сталкивающей смесительной головке, как показано на рис.6. Впрыск полиуретана под низким давлением, как показано на рис.7, требует использования смесительных головок с механическими перемешивающими устройствами, как на рис.8.

Метод позволяет получать изделия с высокой прочностью, термо- и химстойкостью при низких давлениях впрыска, коротком цикле, и малых усилиях запирания. Реакционным литьем под давлением быстро получают большие партии сложных изделий, таких как бамперы и панели кузова. Метод позволяет получать готовые изделия непосредственно из мономеров или олигомеров. В отличие от термопластичных материалов, при реакционном литье под давлением изделие принимает конечную форму не благодаря отверждению, а благодаря полимеризации (образованию поперечных связей). Реакционное литье под давлением также отличается от литья термореактивных материалов тем, что полимеризация активируется в результате химической реакции в форме, а не за счет нагревания формы и материала.

Рис. 5. Схема впрыска полиуретана под высоким давлением.	Рис. 6. Схема сталкивающей смесительной головки для впрыска полиуретана под высоким давлением

Во время реакционного литья, два жидких реагента (например, многоатомный спирт и эфир изоциановой кислоты для получения полиуретанов) отмеряют в нужной пропорции в смесительную камеру, где потоки сталкиваются друг с другом на высокой скорости и начинают полимеризоваться, прежде чем попасть в форму. Благодаря низкой вязкости реагентов, давление литья достаточно низкое даже притом, что скорость впрыска достаточно высокая. В связи с большой скоростью реакции, вынимать изделия из формы можно в течение минуты.

У реакционного литья под давлением есть несколько вариантов. Например, усиленное реакционное литье, при этом используются наполнители, как короткое стекловолокно или хлопья, для усиления жесткости, улучшения стабильности размеров и снизить стоимость изделия. Другим примером служит структурное реакционное литье. Оно используется для получения сложных изделий пропиткой заготовок из стекловолокна с отверждающей смолой, предварительно установленных в форме.



Рис. 7. Схема отливки полиуретана при низком давлении.



Рис. 8. Схема механической смесительной головки, используемой для отливки полиуретана при низком давлении.

Оборудование для реакционного литья достаточно сложное из-за протекания химической реакции. Например, медленное наполнение формы может вызвать прждевременное гелеобразование и как результат недолив, тогда как быстрое наполнение формы может вызвать турбулентный поток и как результат поры внутри изделия. Неправильное управление температурой стенки формы или неадекватная толщина изделия приводят к проблемам формуемости или подгоранию материала. другим недостатком реакционного литья является то, что реакция с эфиром изоциановой кислоты требует специальных мер предосторожности, так как он вызывает проблемы со здоровьем. К тому же вторичная переработка полученных данным методом изделий достаточно сложна, по сравнению с термопластами. 95% всех изделий полученных данным методом это изделия из полиуретана, твердого, вспененного, высокоэластичного. 5% приходится на нейлон, дициклопентадиен, эпоксиды, ненасыщенные полиэфиры, фенолы, реактопласты и модифицированный полиизоцианурат.