Конструкционные полимерные материалы в производстве мебели (стр. 4 из 8)

НПО «Полимерсинтез» (г. Владимир) разработаны рецептуры вспенивающихся композиций на основе полистирола для переработки на серийно выпускаемом литьевом оборудовании. Разработана технология получения декоративных элементов из вспененного полистирола, имитирующих резьбу по древесине на серийных термопластовтоматах, такие изделия могут применяться взамен декоративных элементов из жесткого пенопо-лиуретана, причем себестоимость элементов из BПC примерно в 7 раз меньше, чем из жесткого ППУ.

Проводятся работы по применению различных газообразователей при получении вспененных термопластов. Так, в НПО «Пластик» совместно с фирмой «Баттенфельд» проведены работы по переработке на машине «Структомат 2000/90» полистирола, его производных и различных полиэфиров с применением в качестве газообразователя хладона (физического газообразователя). Па этих машинах получают изделия из вспененных композиций с использованием химических газообразователей. Получены положительные результаты.

Таблица 2.

Сравнительная характеристика монолитных и вспененных материалов

Полиэтилен высокого давления ИР-2 г/10 мин

Полиэтилен г/10 мин ИР-4

Показатель	Монолит-ный	Вспен-ный	Монолитный	Вспен-ный	Монолит-ный	Вспен-ный	Монолит-ный	Вспенный
Кажущаяся плотность, кг/куб.см	918	620	915	675	910	733	1050	767
Удел прочности при растяжении, мПа	12,5	8	26	9	26,5	18,3	40,6	18
Относительное удлинение при разрыве, %	350	215	280	150	204	10	20	5
Модуль упругости при растяжении, мПа	420	310	950	780	1020	696	1710	1290
Удел прочности при изгибе, мПа	12,5	7,6	28	17	40,2	30,4	59,3	18
Удельная ударная вязкость, Дж/кв.см	-	-	-	-	50	32,6	55	25
Средняя удельная теплоёмкость, 1100/20 в паровой фазе, ккал/кгград	-	-	-	-	0,605	0,409	-	-
Теплопроводность, ккал/мчград	-	-	-	-	0,276	0,148	-	-
Температуропроводность, С/ч	-	-	-	-	0,620	0,180	-	-

Полипропилен ИР-l г/10 мин

Сополимер

АБС-2 ИР-20 г/10 мин

Для производства профильно-погонажных деталей из вспененных пластмасс наиболее рациональным является метод экструзии, не требующий дорогостоящей оснастки. Сущность его заключается в следующем. Композиция, содержащая полимер и газообразователь, загружается в цилиндр и под действием вращающегося червяка уплотняется, перемешается по цилиндру экструдера, нагревается и размягчается. При достижении температуры разложения порофора происходит выделение газа, который частично растворяется в расплаве под действием давления в экструдере, частично распределяется в нем в виде пузырьков. При выходе через головку давление в композиции попадает растворенный газ начинает образовывать новые пузырьки. Вес пузырьки газа, содержащегося в композиции, начинают быстро увеличиваться в размерах, и происходит вспенивание композиции.

Для получения изделий с мелкоячеистой равномерной текстурой в композицию вводят путем механического смешивания инициаторы вспенивания, в качестве которых применяют специальные добавки в количестве 1... .4%. инициаторы вспенивания могут быть жидкими (спирты, новолачные смолы и т.д.), высоковязкими (ударопрочный или эмульсионный полистирол) и мелкодисперсными минеральными веществами (тальк, алюминиевая пудра, лимонная кислота. Процесс производства погонажных элементов из вспененных пластмасс регулируется в основном по длительности пребывания расплава в зоне термического разложения порофора и температуре в головке.

При экструзии вспененных термопластов в цилиндре экструдера имеются три зоны: 1) разогрева материала до температуры газообразования: 2) газообразования; 3) растворения и диспергирования газа в расплаве полимера. В зависимости от перерабатываемого материала и применяемых режимов размеры этих зон различны.

При экструзионной переработке вспененных материалов необходимо соблюдать следующие основные условия: давление в начале зоны газооб-

разования должно быть достаточным, чтобы не допустить выделения образующихся газов через загрузочное устройство экструдера, а в зоне газообразования - в пределах 4....5 мПа; высокие давления от начала зоны газообразования до головки, чтобы предотвратить преждевременное вспенивание материала; червяк экструдера должен быть короткокомпрессионным со степенью компрессии не менее трех; конструкция головки должна обеспечивать равномерное давление на формируемый материал; длина выходного приспособления должна быть минимальной; температура на выходе 2О...ЗО°С ниже температуры расплава в зоне формирования.

При экструзионном методе вспенивания можно полностью автоматизировать процесс непрерывного получения погонажных изделий любого профиля, различной плотности. Регулирование плотности производят путем изменения содержания профона в композиции давления или температуры в головке, длительности пребывания расплава в экструдере.

Механические показатели вспененных пластмасс зависят в основном от вида полимерной основы и структуры материала (открыто- или закры-топористая), размера газовых ячеек и толщины их полимерных стенок. Эти параметры обусловливают величину кажущейся плотности материала, которая может колебаться в интервале 0,02....0,9 г/куб.м. Вспененные пластмассы с кажущейся плотностью 0,5....0,9 г/куб. содержат менее 50% газовой фазы. При увеличении кажущейся плотности повышаются их прочностные и упругие характеристики.

НПО «Полимерсинтез» разработана технология получения профиля стенки ящика сечением 4,5 кв.см методом экструзии из вспененной композиции на основе поливинилхлорида (ПВХ) с добавлением 0,18....0,25 мас. ч. порофора (ЧХЗ-21) и других целевых добавок на оборудовании, используемом для экструзии монолитного профила. Экономия ПВХ составляет 25...30%.

Выпуск погонажных профильных деталей из вспененных пластмасс организован на Ml 1ФО «Мосфурнитура», ВПО «Центромебель», что позволило снизить расход материалов в среднем на 30% и получив экономический эффект 0.1 тыс.р. на 1 тыс. пог. м профиля.

НАПОЛНЕННЫЕ ПЕНОПЛАСТЫ

В последние годы в России и за рубежом все большее распространение находят наполненные пенопласты. Введение наполнителей не только обеспечивает снижение расхода дефицитных и дорогостоящих полимеров, но и способствует повышению прочности и стойкости к воздействию высоких температур и влаги, снижению в ряде случаев склонности к старению и улучшению других показателей получаемых изделий.

В качестве наполнителей применяют измельченные отходы пенопластов и пластмасс, древесную муку и стружку, крахмал, песок, стекловолокно и т.д.

Для повышения прочности пенопластов предпочтительно увеличивать прочность их поверхностных слоев. Наибольший - эффект дает применение волокнистых наполнителей (например, стекловолокна), вводимого, как правило, в виде коротких волокон, Пенопласты, наполненные стекловолокном, имеют боле высокие физико-механические показатели, меньшую усадку и исключается образование трещин. Оптимальное содержание наполнителей зависит от плотности пенопластов: чем выше плотность, тем большее количество наполнителя следует вводить.

В отечественной мебельной промышленности внедрено производство каркасов и других деталей мебели из наполненной пенополистирольной композиции (ПМО «Краснодар», Шумерлинский комбинат автофургонов). Композиция содержит суспензионный вспенивающийся полистирол ПСВ (30. ...40%) и отходы прессового полистирольного пенопласта ПС-1 (70.... 60%).

Детали, изготовленные из наполненной пенополистирольной композиции, имеют следующие физико-механические показатели: кажущуюся плотность не менее 200 кг/куб.м, предел прочности при статическом изгибе не менее 1 мПа. Применение наполненной пенополистирольной композиции позволяет в 2,5 раза увеличить выпуск каркасов и деталей кресел из имеющихся фондов пенополистирола.

Кроме того, цикл формирования из наполненных композиций примерно в 2,5 раза короче цикла формирования аналогичных деталей из чистого пенополистирола.

В ВПКТИМе разработана технология изготовления методом литья под давлением деталей мебельной фурнитуры из наполненной композиции на основе полипропилена и полиэтилена взамен более дефицитного ударопрочного полистирола. В качестве, наполнителей рекомендуется мел, тальк, каолин и другие добавки. При их введении увеличивается прочность материала при статическом изгибе и сжатии, повышается твердость, стойкость к растрескиванию и старению и значительно уменьшается усадка и коробление готовых изделий. Наполненная композиция гранулируется и перерабатывается на обычных отечественных или импортных термопла-ставтоматах без каких-либо конструктивных изменений оборудования.

Режимы переработки наполненных композиций на основе полиэтилена и полипропилена несколько отличаются от режимов переработки не-наполненных материалов. Так, для поддержания требуемой текучести композиции необходимо увеличение температуры по зонам обогреваемого цилиндра на 10....15 °С. давление литья практически то же.