Оборудование заводов по переработке пластмасс

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ФОРМУЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

Основным параметром формовочной машины принято считать максимальный размер ее зажимного устройства и наиболыную - глубину формования. Минимальные размеры зажимной рамы составляют 200X200 мм, а максимальные могут достигать 2000x1000 мм. Глубина формования составляет от 100 до €00 мм.

Машины для термоформования обычно классифицируют по следующим признакам: а) метод формования (механиче­ское, пневматическое, вакуумное, комбинированное); б) вид перерабатываемого материала (лист, рулон); в) количество позиций (одно-, двух- и многопозиционные); г) конструктив­ные признаки и вид управления; д) назначение (универсальные или специализированные).

Однопозиционная универсальная машина для пневмова - куум-формования (рис. 9.2) состоит из вакуум-насоса 1, реси­вера 2, инфракрасных нагревателей 3 и 4, верхнего пуансона 5, рамки 6 и формы 7. Лист термопласта закладывают при ра­боте в рамку, которую затем перемещают на позицию нагрева между нагревателями 3 и 4. Рамку с нагретым до высокоэла­стического состояния листом устанавливают над формой 7 и приступают к формованию. Пуансон 5 может использоваться как для предварительной механической вытяжки, так и для позитивного формования. При использовании пневматической вытяжки или формовании с воздушной подушкой к пуансону через клапанный распределитель 10 подводят сжатый воздух. Затем открывается клапан 8, полость формы соединяется с ре­сивером и из нее быстро отсасывается воздух. Когда давления в ресивере и форме сравняются, клапан 8 закрывается и от­крывается клапан 9, соединяющий форму с вакуум-насосом 1, создающим в форме окончательное разрежение.

Нагрев листа до температуры формования может осуществ­ляться инфракрасными нагревателями, расположенными с од­ной или с обеих сторон нагреваемого листа. В качестве нагре­вателей используют элементы сопротивления, изготовленные из нихромовой проволоки, лент или стержней. Проволочные элементы выполняют в стеклянной или керамической изоляции. Максимальная температура проволоки со стеклянной изоля­цией составляет 643—693 К. Удельная мощность таких нагре­вателей при максимальной температуре равна 2,2—3,3 Вт/см2. Использование керамической изоляции позволяет повысить температуру поверхности проволоки до 873 К и довести удель­ную мощность до 6 Вт/см2. Недостатком керамической изоля­ции является большая масса нагревателя.

Рабочая температура ленточных и стержневых нагревате­лей составляет 773—1073 К - Их удельная мощность зависит ■от плотности монтажа отдельных элементов и может достигать 10 Вт/см2.

Рис. 9.2. Однопозиционная уни­версальная машина для пнев - мовакуум-формования. Поясне­ния в тексте.

На некоторых маши­нах в качестве нагрева­тельных элементов ис­пользуют трубчатые элек­тронагреватели (ТЭНы). Они состоят из жаро­прочных металлических трубок, внутри которых расположена нихромовая спираль, изолированная от стенок трубки элект­роизоляционным матери­алом, обладающим хорошей теплопроводностью (например, ок­сидом магния). Рабочая температура трубчатых нагревателей достигает 1023—1273 К,

Применяют также кварцевые излучатели, трубка которых заполняется инертным газом. По оси трубки в дисковых изоля­торах проходит вольфрамовая спираль, нагревающаяся при работе до 2473 К - Эти нагреватели работают в коротковолно­вом диапазоне инфракрасного излучения. Они обладают малой инерционностью и высоким к. п.д.

Инфракрасный нагреватель представляет собой металличе­ский каркас, на котором укреплена батарея нагревательных элементов. Со стороны, противоположной нагреваемому термо­пласту, и с боков каркас обшит тонкой листовой сталью. Для уменьшения потерь энергии в окружающую среду между каркасом и обшивкой устанавливают теплоизоляцию из листо­вого асбеста.

Конструкция нагревателя должна обеспечивать равномер­ную температуру по всей поверхности нагреваемого листа. Поэтому, если площадь обогреваемого листа превышает 0,5 м2, нагреватель разбивают на несколько тепловых зон с индиви­дуальным регулированием температуры. В каждую зону, снаб­женную индивидуальным регулятором температуры, входит один или несколько нагревательных элементов. Группируя на­гревательные элементы в тепловые зоны, необходимо придер­живаться следующих правил.

Тепловые зоны должны располагаться таким образом, чтобы обеспечивать компенсацию потерь тепла на краях листа.

При наличии комплекта зажимных рамок, рассчитанных на формование изделий с различной площадью обогрева, теп­ловые зоны должны располагаться таким образом, чтобы из­менение поверхности обогрева, достигаемое отключением части элементов, обеспечивало ее соответствие поверхности любого зажимного устройства, входящего в комплект машины.

Для нагрева жестких (полистирол, поликарбонат, полипро­пилен) и толстолистовых термопластов рекомендуется приме­нять двухсторонний обогрев. Поэтому машины снабжают дву­мя нагревателями с одинаковой площадью нагрева, излучаю­щие поверхности которых направлены навстречу друг Другу. При этом в большинстве случаев мощность верхнего нагрева­теля в 1,5 раза больше мощности нижнего.

На одно- и двухпозиционных машинах чаще всего приме­няют подвижные нагреватели, перемещающиеся в горизонталь­ной плоскости; на многопозиционных обычно используют не­подвижные нагреватели.

Подвижный нагреватель для одностороннего нагрева (рис. 9.3, а) состоит из каркаса 1 и нагревательных элементов 2. На :рис. 9.3, а нагреватель показан в рабочем положении, в ко­тором он остается до тех пор, пока лист 3 не будет нагрет до заданной температуры. По окончании нагрева он отключается и отодвигается влево. При этом он оказывается над штабелем заготовок 4, верхняя из которых предварительно подогревает­ся теплом, выделяемым остывающим нагревателем. Подвиж­ные нагреватели для двухстороннего нагрева (рис. 9.3, б) со­стоят из двух перемещающихся в горизонтальной плоскости кареток 1, на которых установлены верхний и нижний нагрева­тели 2 и 3. Недостатком такой конструкции нагревателей яв­ляется необходимость в большой нише для помещения ниж­него нагревателя. В некоторых конструкциях эта ниша отсут­ствует, а нижний нагреватель просто целиком выходит из фор­мовочной камеры, а затем боковое окно плотно прикрывается заслонкой, надежно уплотняющей формовочную камеру.

На некоторых машинах вместо подвижных нагревателей применяют подвижную зажимную рамку, которая горизонталь­но перемещается в прост­ранстве между нагревате­лями.

В некоторых конструк­циях нагрев листовых заго­товок производится в за­крытых камерах. По прин­ципу действия эти камеры можно разделить на каме­ры с чисто конвективным обогревом, камеры с инфра­красными нагревателями и камеры со смешанным лу-

Рис. 9.3. Подвижные инфракрас­ные нагреватели для односторон­него (с) и двухстороннего (б) на­грева. Пояснения в тексте.

Чисто-конвективным обогревом. В камерах с конвективным обо­гревом нагрев заготовки осуществляется потоком горячего воз­духа, поступающего от воздуходувки через электрический ка­лорифер. Недостатком таких камер является большая продол­жительность нагрева, достигающая для толстолистовых загото­вок 40 мин.

В камерах инфракрасного обогрева обычно используют двухсторонний нагрев. Применение таких камер полностью исключает влияние микроклимата цеха на скорость и равно­мерность нагрева, однако наличие камеры утяжеляет машину и увеличивает ее габариты. Наилучшие результаты дает при­менение комбинированных камер, сочетающих инфракрасный и конвективный нагрев.

Контроль температуры нагреваемого листа может произ­водиться либо по продолжительности нагрева, либо по пока­заниям измерительных приборов. Применяют как контактные, так и бесконтактные методы замера. К контактным методам относится использование различных термопар, чувствительный элемент которых соприкасается с поверхностью заготовки. Иногда прибегают к заделке спая в толщу листа. Бесконтакт­ные методы замера температуры основаны на. применении раз­личных пирометров.