Классификация наполнителей полимерных материалов

№	Типы наполнителей	Эффект от введения
1 2 3 4 5 6 7	Видоизменяющие механические свойства Армирование Пластификаторы Стабилизаторы Замедлители горения Смазочные вещества Пигменты и красители	Для уменьшения стоимости материала (вводится мел, древесный порошок), но снижается прочность Повышение прочности (стеклянные волокна, сферические частицы) Повышается гибкость материала Повышение сопротивления материала деградации Увеличение сопротивляемости возгоранию Улучшают механическую обработку Для эстетических целей

Свойствами полимерных материалов можно управлять, так использованием некоторых технологических приемов можно обеспечить необходимые физические, технологические, механические и эксплуатационные характеристики материалов:

1. Усложнение 3-х мерной структурной сетки, выполняемое способами:

-увеличение длины и создание разветвлений в линейной цепи и введение боковых молекулярных цепей;

- введение больших групп в цепи;

-сшивание цепей.

2. Введение жидкости между структурными цепями увеличивает гибкость материала.

3. Уменьшением кристалличности увеличивают прочность и жесткость материала.

4. Включением наполнителей, ориентацией в определенном направлении цепей, смешиванием полимеров. Этими приемами можно получать различные свойства. Например, введением сажи существенно увеличивают прочность резины.

Трубопроводы изготовляют из полиэтилена, полипропилена, повинилхлорида и метало - и стеклопластика. В табл. 7.4. показаны годы и страны, где были впервые разработаны и начали широко использоваться полимерные материалы.

Таблица 7.4

Календарные годы и страны, в которых были созданы полимерные материалы

Материал	Обозначение	Год создания	Страна
Полиэтилен высокого давления	ПВД	1952	Англия, США
Полиэтилен низкого давления	ПНД	1955	Германия, США
Полипропилен	ПП	1958	Италия, США
Металлопластик	МП	1979	Англия

В последнее время в нашей стране успешно внедряются пластмассовые трубы в системах газо-, тепло-, водоснабжения и водоотведения. При этом из-за отсутствия коррозии и повышенной износостойкости увеличиваются надежность и срок службы трубопроводов (до 50 лет и выше), существенно уменьшаются потери тепла в системах отопления, увеличивается производительность и снижаются затраты на монтаж и эксплуатацию трубопроводов, повышается качество воды.

7.3. Изготовление и ремонт деталей

Детали из пластмасс изготовляются следующими способами:

- литьем под давлением штучных изделий (фитинги, ручки, кнопки, втулки, рычаги,…);

- экструдированием (трубы, плинтуса, стержни,…);

- формированием листовых материалов на каландрах.

При изготовлении деталей из пластмасс значения температуры и давления ниже, чем при производстве деталей из металлов и сплавов, стекла и керамики.

Технология переработки пластмасс не сложна, она включает:

-дозировку и приготовление полимерной композиции;

-формирование изделий;

-стабилизацию формы и физико - механических свойств.

Существенным достоинством технологий является то, что механической обработки деталей после формовки, в основном, не требуется.

Для изготовления строительных материалов (трубы, профили,…) чаще всего применяется экструдирование. Пластмассу перемешивают и нагревают в шнековом прессе, продавливают через мундштук с сечением, соответствующим профилю изделия.

Д ля изготовления листовых материалов (рис. 7.1) исходное сырье перемешивают и нагревают, пластифицируют вальцами, а затем формируют в рулонный материал на специальных машинах - каландрах, представляющих собой прессовое устройство из системы валков.

Пластмассы применяют для восстановления размеров деталей, заделки трещин и пробоин, герметизации и стабилизации неподвижных соединений, изготовления некоторых деталей и пр. Их наносят намазыванием, газопламенным напылением, вихревым, вибрационным и вибровихревым способами, литьем под давлением, прессованием и другими способами.

Детали с изношенными или поврежденными поверхностями можно восстанавливать полимерными материалами различными способами:

1-вихревое наплавление;

2-газопламенное напыление;

3-опрессовкой на литьевых машинах;

4-опрессовкой на гидравлических прессах термореактивными материалами;

5-методом оплавления.

П ри вихревом наплавлении (рис.7.2) деталь, предварительно нагретую на 30…50 ºС выше температуры плавления полимера, помещают в установку. В верхнюю камеру засыпают порошок полимера, а в нижнюю подают воздух или инертный газ, который приводит порошок (полиамид, полиэтилен и др.) во взвихренное состояние. Деталь выдерживается во взвихренном порошке такое время, которое необходимо для получения заданной толщины покрытия (до 1,5 мм). После наплавления для термообработки полимерного слоя деталь помещают в ванну с инертным маслом, нагретым до 140…160 ºС, где и выдерживают 15…60 минут.

С аналогичным успехом вместо вихревого наплавления применяют вибрационный способ, основанный на способности порошка при вибрационных колебаниях так же приобретать свойства жидкости.

Ц ентробежным способом (рис. 7.3) восстанавливаются износы гильз и втулок. Деталь крепится в патроне станка. Порошок расплавляется с помощью нагревательного устройства и под действием центробежных сил заполняет равномерно и плотно внутреннюю поверхность гильзы.

При газопламенном напылении порошок наплавляемого материала, взвешенный в воздухе или в инертном газе, проходит через пламя газовой горелки. Зерна порошка, ударяясь о покрываемую нагретую поверхность, прилипают, расплавляются и растекаются по ней. Газопламенное напыление применяется для покрытий металлических тонкостенных деталей больших размеров (кузовов, кабин и т.д.) Этим способом можно наносить как износостойкие, так и декоративные покрытия.

Метод опрессовки (рис.7.4) используется при изготовлении или ремонте деталей. Термореактивный материал размягчается нагревом и плунжером напрессовывается на поверхность изношенной детали, находящейся в специальной пресс-форме.

Посадочные места коробок перемен передач, редукторов и других деталей строительно – дорожных машин при восстановлении наращиванием металла требуют сложной технологии и длительны. При использовании эпоксидных композиций в процессе полимеризации ее можно произвести размерное формирование отверстия (рис. 7.5), после которого не требуется дальнейшей механической обработки.

П осле зачистки и обезжиривания поверхности наносится шпателем слой композиции толщиной 1…1,5 мм. Когда слой частично затвердеет, то производится калибровка отверстия пуансоном. Далее выполняется полное отверждение. Следует иметь в виду, что при преждевременной калибровке ухудшается чистота поверхности и искажается форма слоя из-за текучести покрытия, а при запоздалой калибровке из- за высоких усилий возможно разрушение покрытия.