Садовский технологии (стр. 19 )

•  специфические оптические свойства, способность пропускать лучи света в широком диапазоне волн, в том числе ультрафиолетовые (70 % для полиметилметакрилата против 1—3 % для силикатного стекла);

•  возможность целенаправленного изменения физико-механических и химических свойств полимеров, сочетания в одном материале противоположных качеств, например твердости и гибкости.

К недостаткам полимерных материалов относятся:

•  низкая теплостойкость (как правило, она не превышает 120 ° С, за исключением фторопластов и кремнийорганических полимеров);

•  недостаточные по сравнению с металлическими сплавами твердость и прочность;

•  ползучесть, т. е. изменение формы и прочности под механическими воздействиями, особенно при повышении температуры;

•  большое тепловое расширение;

•  низкая теплопроводность, затрудняющая отвод тепла;

254

• склонность к старению, т. е. деструктивному разрушению с течением времени и ухудшению показателей физико-механических свойств.

Тем не менее, использование современных полимеров позволяет снизить материалоемкость продукции за счет замены традиционных конструкционных материалов. Технически возможное и экономически целесообразное применение полимеров вместо металлических сплавов позволяет достичь значительной экономии капитальных затрат, так как для производства пластмасс требуются значительно меньшие капиталовложения, чем для производства эквивалентного объема металлов, особенно тяжелых цветных. Особенно эффективна замена полимерами тяжелых цветных металлов, коррозионно-стойкой стали, ценных сортов древесины.

В последнее время расширяется использование нефтехимического
сырья для производства полимеров, синтезируются новые виды полимеров и сополимеров с улучшенными свойствами, в том числе с применением радиационно-химической технологии (см. подробнее параграф 15.7), создаются полимеры с уникальными свойствами, например для мембранной технологии (см. подробнее параграф 15.6).

Использование полимеров в качестве матрицы для композитов (см. подробнее параграф 15.1) обеспечивает получение конструкционных материалов, превосходящих традиционные по своим прочностным, физико-химическим свойствам. В процессы производства и переработки полимеров внедряются автоматизированные поточные линии, робототехнические комплексы и высокопроизводительные агрегаты, повышается качество выпускаемых изделий.

9.4.2. Основные методы производства синтетических полимеров

Все синтетические полимеры производят двумя способами: полимеризацией и поликонденсацией.

Полимеризация — процесс соединения многих молекул мономера в макромолекулу полимера, имеющего тот же элементарный состав, что и исходный мономер. При реакциях полимеризации происходит разрыв двойных связей мономеров с образованием мономерных группировок, которые, соединяясь между собой, образуют молекулы полимера. Побочные продукты при этой реакции не выделяются.

Поликонденсация — образование высокомолекулярного соединения в результате взаимодействия большого числа моле-

255

кул двух или больше разных мономеров с одновременным выделением побочных низкомолекулярных продуктов реакции (Н20, NH3, СO2 и др.). Образующиеся при поликонденсации полимеры имеют как линейную (полиамиды, полиэфиры, поликарбонаты), так и пространственную структуру (аминокислоты, фенолоальдегидные смолы).

Процесс полимеризации может быть цепным и ступенчатым.

В ходе цепной полимеризации под действием температуры, давления, катализаторов сначала активируется одна молекула мономера, которая далее вступает во взаимодействие с неактивированными молекулами и присоединяет их, сохраняя свою реакционную способность. По мере протекания процесса количество активных молекул возрастает. Цепной полимеризацией получают полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид и другие материалы.

Ступенчатая полимеризация характеризуется образованием полимера по ступеням: она происходит за счет перемещения в молекуле мономера атома водорода или других групп атомов и сопровождается последовательным соединением мономеров в димеры, тримеры и т. д., которые могут быть выделены на нужной стадии полимеризации. Образующиеся промежуточные продукты обладают высокой устойчивостью, что позволяет регулировать степень полимеризации, изменяя температуру процесса. Методом ступенчатой полимеризации получают полиуретаны, полиэфирные смолы, полиформальдегид и др.

Кроме того, для получения полимеров требуемых свойств применяется также сополимеризация, т. е. совместная полимеризация двух и более различных мономеров (например, бутади-ен-стирольный каучук).

В условиях промышленного производства полимеризация может осуществляться следующими методами:

•  полимеризация в массе (блочный метод);

•  полимеризация в растворе;

•  полимеризация в эмульсии (эмульсионная полимеризация);

•  полимеризация в суспензии (суспензионная полимеризация).

При полимеризации в массе исходные мономеры находятся в основном в жидкой фазе в неразбавленном состоянии. Для такой полимеризации характерна высокая вязкость реакционной среды при больших степенях превращения, из-за чего затрудняется тепло - и массообмен. Поэтому полимеризацию проводят обычно при энергичном перемешивании и заканчивают при неполном превращении мономера, остатки которого отгоняют под вакуумом. Достоинствами этого метода являются высокая чистота по-

256

лучаемого полимера и малые затраты на производство из-за отсутствия растворителей, разбавителей, эмульгаторов и других добавок, недостатком — сложность регулирования температурного режима. Методом полимеризации в массе получают, например, полиэтилен, полистирол (в том числе ударопрочный).

Полимеризация в растворе осуществляется с применением инертных растворителей, в которых растворяется мономер, а затем — и образующийся полимер. Готовый продукт представляет собой раствор полимера, который применяют, например, в качестве лака или клея. При необходимости полимер из раствора выделяют испарением растворителя. Если полимер в растворителе не растворяется, а выпадает в осадок, то его отфильтровывают, промывают и сушат. Получаемые по такой технологии полимеры отличаются однородностью состава (поливинилаце-тат, полибутилакрилат и др.).

Эмульсионная полимеризация происходит посредством смешивания мономера с инициатором (веществом, способствующим началу и протеканию полимеризации) и эмульгатором (веществом, обеспечивающим агрегатную устойчивость смеси) в воде. При этом частицы мономера находятся в смеси во взвешенном состоянии, так как он нерастворим или плохо растворим в воде. При нагревании в исходной эмульсии идет реакция полимеризации и образуется полимер. Эмульсионный способ прост, дает полимер более однородного состава, чем блочный. К преимуществам этого метода следует отнести возможности достижения высоких скоростей полимеризации при низких температурах и получения продуктов высокой молекулярной массы. Недостатки связаны главным образом с необходимостью отмывания полимера от эмульгатора. Эмульсионная полимеризация является основным методом получения каучуков, поли-винилхлорида, полиакрилатов и др.

Суспензионная полимеризация заключается в том, что мономер равномерно распределяется (диспергируется) в воде. Инициаторы полимеризации, применяемые при этом, растворяются в мономере, но нерастворимы в воде. Полимеризация происходит в каждой крупной капле мономера размером 0,05—0,3 см (в отличие от эмульсии, где размер капли составляет 10~4—10~3 см). Полимер образуется в виде твердых частиц (гранул), нерастворимых в воде, и отделяется фильтрованием. Таким методом получают полимеры из плохо растворимых в воде мономеров, например эфиров акриловой кислоты, диви-нилбензола и их смесей с другими мономерами. Процесс осуществляется при интенсивном перемешивании, обеспечивающем требуемое диспергирование мономера в воде, определен-

257

ный гранулометрический состав и пористость полимерных зерен. Из полученной суспензии отгоняют остаточный мономер, полимер отделяют от воды, сушат, рассеивают (классифицируют) и расфасовывают в соответствующую тару.

Процесс поликонденсации в условиях производства может осуществляться в расплаве, растворе и при непосредственном поверхностном взаимодействии мономеров.

Для осуществления поликонденсации используется большое число реакций замещения (реже обмена) между функциональными группами исходных веществ (мономеров, олигоме-ров). Поликонденсация, в которой принимают участие только бифункциональные исходные молекулы, приводит к образованию линейных макромолекул. Поликонденсация, в которой участвуют молекулы с числом функциональных групп три и более, приводит к образованию разветвленных или трехмерных (сетчатых) структур. При поликонденсации полимер образуется в результате как взаимодействия макромолекул с молекулами исходных соединений, так и реакций между уже образовавшимися макромолекулами, имеющими в наличии реакцион-носпособные функциональные группы.

Для поликонденсации характерно несовпадение мономерных звеньев продуктов поликонденсации и исходных соединений (мономеров). На всех стадиях роста макромолекул промежуточные соединения вполне устойчивы и могут быть выделены в свободном виде. В этом состоит отличие поликонденсации от цепной полимеризации и в некоторой степени — ее сходство со ступенчатой полимеризацией.

Методом поликонденсации получают полиэфиры (например, полиэтилентерефталат), полиамиды, полиуретаны, поликарбонаты, полиакрилаты, фенолоформальдегидные смолы и др.

9.4.3. Основы технологии производства изделий из пластмасс

Пластические массы (пластмассы, пластики) — конструкционные материалы на основе полимеров, способные приобретать требуемую форму при нагревании под давлением и устойчиво сохранять ее после охлаждения.

По составу пластмассы бывают простые (ненаполненные) и сложные (наполненные).

Простые пластмассы состоят только из полимеров (иногда с добавкой пластификатора или красителя).

Сложные пластмассы содержат, кроме того, ряд других компонентов в зависимости от требуемых свойств материала.

258

Основными компонентами сложных пластмасс являются связующие вещества, наполнители, пластификаторы, отверж-дающие вещества и катализаторы, стабилизаторы, красители, газообразователи.

Связующие вещества — это полимерная основа пластмасс (различные смолы, соединяющие в монолитный материал другие компоненты пластмассы). Они обусловливают основные свойства пластмасс.

Наполнители вводятся в состав пластмасс с целью направленного изменения их свойств, а также снижения расхода связующего вещества и удешевления пластмассы. В качестве наполнителей применяются порошкообразные, волокнистые и другие вещества как органического, так и неорганического происхождения.

Пластификаторы придают материалу повышенную пластичность, в результате чего облегчается формование изделий, уменьшается их хрупкость, особенно при низких температурах, увеличиваются гибкость и эластичность. В качестве пластификаторов используются вещества, химически инертные по отношению к другим компонентам смеси.

Отверждающие вещества и катализаторы вводятся в состав пластмасс для ускорения их перехода в твердое состояние.

Стабилизаторы замедляют процесс старения пластмасс, но не влияют на их первоначальные свойства.

Красители — вещества, которые придают пластмассе тот или иной цвет или оттенок, улучшая ее внешний вид.

Газообразователи вводятся в состав пластмасс с целью образования в них пор, обеспечивающих уменьшение плотности и повышение теплоизолирующих свойств (например, в производстве пенопластов, поропластов).

Классифицируют пластмассы по тем же признакам, что и полимерные материалы.

Главное преимущество использования пластмасс по сравнению с другими материалами — это простота переработки их в изделия.

Переработка пластмасс — комплекс процессов, обеспечивающий получение готовых изделий или полуфабрикатов из пластмасс с заданными свойствами на специальном оборудовании. Переработке пластмасс предшествуют проектирование рациональной конструкции изделия, выбор оптимального метода переработки и условий его осуществления, разработка состава материала, наиболее пригодного для выбранного метода производства, оборудования и последующих условий эксплуатации.

Технология переработки пластмасс включает следующие основные стадии:

259

а) приготовление материала на основе исходного полимера и
подготовка его к формованию (например, таблетирование);

б) формование полученного материала и изготовление из не
го изделий или полуфабрикатов;

в) последующая обработка с целью улучшения свойств поли
мера или изделия (термическая обработка, механическая обра
ботка, сварка и др.).

Способы формования изделий из пластмасс зависят от их отношения к нагреву, т. е. от того, являются они термопластами или реактопластами. Рассмотрим более подробно те способы, которые наиболее часто применяются в промышленном производстве пластмасс.

Прямое (компрессионное) прессование (рис. 9.11) — самый распространенный способ переработки пластмасс (преимущественно — термореактивных).

Рис 9.11 Схема прямого прессования изделий из пластмасс:

а — открытая пресс-форма; б — закрытая пресс-форма;

1 — пуансон; 2 — направляющие стержни; 3 — матрица;

4 — пресс-материал; 5 — готовое изделие

Прессование включает следующие операции: дозировку прессовочного материала, загрузку его в пресс-форму, закрытие пресс-формы, выдержку изделия в пресс-форме при повышенной температуре (130—190 °С) и под давлением (20—60 МПа) для осуществления реакции поликонденсации, разъем пресс-формы, извлечение изделия, очистку и подготовку пресс-формы для следующей запрессовки, очистку изделия от заусенцев.

Увеличению производительности прессования способствуют предварительные нагрев прессовочных материалов и их табле-тирование.

Для переработки термопластичных материалов метод прессования используется значительно реже, так как в этом случае после каждой запрессовки прессуемое изделие нужно охлаждать в пресс-форме до полного затвердевания, что резко снижает производительность установки.

260

Прессованием получают также многие слоистые материалы, представляющие собой ткань, бумагу или древесный шпон,-пропитанные раствором фенолоальдегидной или карбамидной» смолы и спрессованные в листы, трубки или другие профили. Смолу растворяют в спирте или другом растворителе и полученным раствором пропитывают ткань, бумагу или древесину, которые затем высушивают в сушильных камерах. Из высушенного материала делают заготовки, складывают их в пачки и прессуют горячим способом в листы или профили. Одновременно с прессованием происходит отверждение смолы, которая прочно склеивает слои пропитанного материала. Таким способом получают текстолит (наполнихлопчатобумажная ткань), стеклопластики (наполнитель — стеклянная ткань), ге-тинакс (наполнитель — бумага).

Для осуществления прямого прессования используют различные гидравлические и механические прессы. Достоинства метода — простая конструкция пресс-форм и сравнительно малая стоимость оборудования. Прессованием можно получать изделия несложной формы, разнообразных размеров и толщины.

К недостаткам прямого прессования относятся низкая производительность, трудность достижения высокого уровня автоматизации (периодический процесс) и прессования изделий сложной конфигурации, с глубокими несквозными отверстиями.

Литьевое прессование применяется для переработки термореактивных и термопластичных материалов. От прямого прессования оно отличается тем, что загрузочная камера (тигель) отделена от формующей полости пресс-формы, а перед заполнением формы пресс-материалом формующая полость находится в замкнутом состоянии. Материал, загруженный в камеру, прогревается до вязкотекучего состояния и с помощью пуансона продавливается через каналы (литники) в формующую полость пресс-формы, где он дополнительно прогревается. Этим способом можно перерабатывать термореактивные (при 140—200 ° С) и термопластичные материалы (при 30—50 °С).

Основными преимуществами литьевого прессования по сравнению с прямым являются: возможность изготовления более сложных деталей; более короткий цикл прессования; отсутствие больших внутренних напряжений в изделиях; большие точность размеров деталей и срок службы пресс-форм. В то же время пресс-формы этого типа сложнее и дороже, чем пресс-формы для прямого прессования.

Литье под давлением (инжекционное прессование) (рис. 9.12) основано на том же принципе, что и литьевое прессование. Разни-

261

ца состоит в том, что материал нагревается до вязкотекучего состояния в нагревательном элементе и выдавливается (впрыскивается) плунжером через сопло в охлаждаемую пресс-форму.

а — открытая пресс-форма; б — закрытая пресс-форма;

1 — подвижная часть пресс-формы; 2— неподвижная часть

пресс-формы; 3 — нагревательный элемент; 4 — плунжер; 5 — сопло;

6 — загрузочное устройство; 7 — готовое изделие

Этим методом перерабатывают в основном термопластичные пластмассы (полиэтилен, полистирол, полиамиды). Литье под давлением высокопроизводительно, им можно получать изделия массой от долей граммов до десятков килограмм. Литье под давлением из термореактивных материалов возможно, но для этого требуются специальные машины.

Литье под давлением имеет короткий цикл формования, что позволило полностью автоматизировать процесс. При этом методе не требуется таблетирования материала, до минимума сокращается механическая обработка готовых деталей. Современные конструкции литьевых машин позволяют получать изделия двух и более цветов, пористые с различной плотностью по сечению, многослойные и др.

Недостатки литья под давлением — высокая стоимость формующего инструмента, сравнительно низкая производительность при изготовлении армированных изделий и изделий сложной конфигурации.

Экструзия (шприцевание или выдавливание) — процесс получения профилированных изделий большой длины (трубы, стержни, ленты, нити) непрерывным или периодическим выдавливанием. Шприцевание выполняется на экструдерах, основной рабочей деталью которых является винт (червяк, шнек), или на гидравлических прессах, имеющих поршень (плунжер), совершающий возвратно-поступательное движение. Методом экструзии можно перерабатывать большинство термопластичных материалов.

В промышленности наиболее широкое применение получили одночервячные экструдеры (рис. 9.13).

262

1 — редуктор; 2 — эластичная муфта; 3 — упорный подшипник;

4— бункер; 5 — загрузочная воронка; 6 — червяк; 7 —термопара,

8 — обогреваемый корпус, 9 — закаленная гильза; 10 — ленточный

нагреватель; 11 — сетки; 12 — нагреватель присоединительного

фланца; 13 — незащищенная термопара; 14 — головка;

15 — присоединительный фланец; 16 — решетка; 17 — стойка;

18 — охлаждающая рубашка загрузочной зоны; 19 — электродвигатель

Исходный материал из бункера 4 через загрузочную воронку 5 поступает в канал червяка 6. Червяк вращается внутри корпуса, снабженного закаленной гильзой 9 и обогреваемого наружными нагревателями 10 и 12. Продвигающийся вдоль канала червяка материал расплавляется и продавливается через решетку 16 в головку 14, где происходит формование изделия.

Обогрев экструдера осуществляется или паром через рубашку корпуса, или электричеством. При этом температура головки экструдера должна всегда быть выше температуры корпуса.

После выхода из экструдера некоторые виды профилированных материалов подвергаются таким операциям, как охлаждение, вытяжка, намотка, обрезка. Для их осуществления эк-струдеры дооборудуют соответствующими механизмами (тянущими, охлаждающими, устройствами для намотки и обрезки). В отдельных случаях вытяжку совмещают с намоткой, например, при производстве нитей или листового материала.

Методом выдавливания перерабатывается в полимерные пленки большинство синтетических полимеров, для чего используют экструдеры с кольцевой или плоскощелевой головкой. В первом случае расплав полимера экструдируется в виде рукава, который растягивается сжатым воздухом. Рукавный способ — наиболее производительный и экономичный метод изготовления полимерных пленок. Плоскощелевой способ позволяет формовать полимерные пленки, которые в некоторых случаях дополнительно подвергаются разглаживанию на гладильных валках. Он предпочтительнее в тех случаях, когда требуется получить равнотол-щинную пленку с высоким качеством поверхности.

263

Экструзией можно получать объемные, многослойные и вспененные изделия с поверхностью, имитирующей различные декоративные материалы; непрерывные изделия — пленки, профили самого разнообразного типа, листы, трубы и шланги, наносить покрытия из пластмассы на проволоку. Масса погонного метра изделий, изготовленных методом экструзии, может составлять от нескольких граммов до 100 кг и более. Им получают пленки шириной до 25 м и трубы диаметром до 1,2 м. Производительность крупных экструдеров достигает 3—3,5 т/ч, степень автоматизации производства также достаточно высока.

Недостатки экструзии — сложность управления процессом и высокая стоимость оборудования.

Листовое формование предназначено для получения из листов термопластичных материалов изделий коробчатой формы или профилированных листов. Формование этим способом (рис. 9.14) осуществляется путем штампования, сжатым воздухом (пневмоформование), вакуумом (вакуум-формование). Формование из листов является единственным методом изготовления изделий с большой поверхностью и малой толщиной стенки.

а — штампование:

1 — лист; 2 — пуансон; 3 — отверстия для выхода воздуха;

4 — прижимная рама, 5 — матрица;

б — формование с проскальзыванием листа в прижимной раме:

1 — лист; 2 — пуансон; 3 — верхняя прижимная полурама; 4 — упор;

5 — нижняя прижимная рама;

в — формование сжатым воздухом:

1 — лист; 2 — прокладка; 3 — сжатый воздух; 4 — отверстия для выхода

воздуха; 5 — матрица;

з — вакуум-формование:

1 — лист; 2 — прижимная рама; 3 — вакуумный стол; 4 — вакуум;

5 — вакуумные каналы

Кроме термопластов, методом штамповки могут перерабатываться и слоистые термореактивные пластики, например, на основе фенолформальдегидных смол, модифицированных частично термопластичными полимерами. Таким способом, в частности, производятся декоративные бумажно-слоистые пластики, в том числе и огнестойкие.

При вакуум-формовании в полости между листом и поверхностью формы создается разрежение, а размягченный материал формуется в изделие с помощью наружного атмосферного давления. Методом вакуум-формования перерабатывают многие виды листовых материалов: полистирол, виниловые полимеры, полиакрилаты, эфиры целлюлозы, поликарбонаты и др.

Выдувание можно считать разновидностью листового формования, его применяют для формовки преимущественно полых изделий из термопластичных материалов. Заготовка (нагретая трубка или два листа) помещается между двумя половинками разъемной металлической формы, имеющей отверстия (сопла) для подвода горячего воздуха, который нагнетается в трубку или между листами. Размягченная заготовка под давлением воздуха вытягивается и заполняет форму. Этим способом получают изделия из полиэтилена, полистирола, полиакрилатов и др.

Каландрование (обработка полимерных материалов на каландрах) по своей сути аналогично прокатке при обработке металлов давлением (см. подпараграф 7.1.2).

Каландр — устройство с 2- 20 горизонтальными валами (обычно расположенными один над другим), между которыми пропускают полимерный материал для повышения его плотности и гладкости, нанесения рисунка или поверхностного узора, получения соответствующего профиля.

Каландрованием (рис. 9.15, а) получают полуфабрикаты в виде гладких или профилированных листов, лент, периодических профилей. На каландрах производится также обрезинива-ние тканей для приводных ремней и транспортерных лент.

а — схема каландрования при производстве обрезиненной ткани;

б — схема изготовления медицинских перчаток маканием;

1 — рулон ткани для обкладки; 2 — рулон прокладочной ткани;

3 — готовое изделие; 4 — модель; 5 — ванна с латексом

Прокатка наиболее широко применяется для производства слоистых композиционных материалов на основе полимеров.

Полив раствора полимера на холодную или нагреваемую полированную поверхность — один из первых промышленных методов получения полимерных пленок и листов. В настоящее время он имеет ограниченное применение. Этим методом производятся главным образом пленки на основе целлюлозы и ее производных, а также из некоторых термореактивных полимеров. Он состоит из приготовления раствора, полива его на гладкую полированную поверхность барабана или металлической бесконечной ленты и отделения растворителя от листа или пленки. Полученное изделие подвергают термической обработке для снятия внутренних напряжений.

Макание можно считать разновидностью предыдущего метода, когда тонкостенные изделия, например медицинские перчатки, получают по заранее подготовленной модели (рис. 9.15, б) многократным ее окунанием в ванну с латексом. Этот метод применяется также для изготовления других резиновых санитарно-гигиенических изделий.

Латекс представляет собой водную дисперсию синтетических полимеров, главным образом каучуков. Он образуется при полимеризации соответствующих мономеров в водной среде или при эмульгировании в ней растворов полимеров в органических растворителях (синтетические латексы последнего типа называются искусственными).

Механическая обработка пластмасс похожа на обработку металлов резанием (см. подробнее параграф 7.3), однако вследствие меньшей твердости пластмасс по сравнению с металлами их обработку проводят при большей скорости подачи соответствующих инструментов (резцы, сверла и т. д.). Из методов обработки резанием для обработки пластмасс используют точение, шлифование, полирование, фрезерование, сверление и т. д.

Механической обработке подвергают в основном термореактивные или блочные пластмассы, такие как фторопласт. Ее используют при изготовлении мелкосерийной или опытной продукции, а также для удаления заусенцев, литников с изделий, полученных, например, прессованием и литьем. Поверхности прессованных и литьевых деталей после снятия заусенцев, как правило, полируют.

Достаточно распространенной операцией является сверление отверстий, так как глубокие или боковые отверстия, а также отверстия малого диаметра трудно получить при прессовании.

Обрезке подвергают листовые материалы после их прессования (этим их обработка и ограничивается). Для шлифования

266

используют шлифовальные пасты, наносимые на фетровые или войлочные диски станков, шлифовальных шкурок и камней на обычных шлифовальных станках. Полирование проводят на хлопчатобумажных или суконных кругах с применением или без применения полировочных паст.

Сварка пластмасс — процесс неразъемного соединения термопластов и реактопластов, в результате которого исчезает гра-* ница раздела между соединяемыми деталями.

Выбор способа сварки зависит от материала, подлежащего сварке, типа конструкции или изделия, их назначения и условий эксплуатации.

Сварку термопластов производят с использованием тепла посторонних источников нагрева (газовых теплоносителей, нагретого присадочного материала или инструмента) либо с генерированием тепла внутри пластмассы при преобразовании различных видов энергии (сварка трением, токами высокой частоты, ультразвуком, инфракрасным излучением и др.).

Соединение реактопластов осуществляют способом, основанным на химическом взаимодействии между поверхностями — непосредственно или с участием присадочного материала (так называемая химическая сварка). Сварка этим способом требует интенсивного прогрева поверхностей и интенсификации колебаний звеньев молекул полимера токами высокой частоты или ультразвуком.

Среди различных способов сварки наибольшее распространение получили: сварка с применением газовых теплоносителей; сварка при нагреве трением; сварка контактным нагревом; сварка токами высокой частоты.

При сварке с применением газовых теплоносителей используются воздух или инертные газы, подогретые при прохождении через электронагревательные элементы. Теплоноситель прогревает термопласт в месте сварки до необходимой температуры вместе со сварочным прутком из того же материала, чем и обеспечивается сварка. Термопласты, чувствительные к кислороду воздуха (например, полиамиды), сваривают подогретым азотом. Этот вид сварки применяется в основном при изготовлении изделий из толстых листов или для сварки массивных деталей, отлитых методом литья под давлением.

Применяется два способа сварки при нагреве трением. Первый из них состоит в следующем: свариваемые детали (обычнс небольшой длины) располагают на станке соосно, одну из них закрепляют неподвижно, а другую вращают вокруг общей оси, При трении сопряженных торцевых поверхностей выделяете* тепло, достаточное для сварки давлением без расплавления по-

267

лимера. При достижении заданной температуры вращающаяся деталь мгновенно останавливается, и сварное соединение образуется при естественном охлаждении свариваемых поверхностей. При применении второго способа детали закрепляют неподвижно, а между ними вращается вставка вокруг общей оси свариваемых деталей. Дальше процесс сварки осуществляется так же, как и первым способом. Сваркой при нагреве трением обычно соединяют детали прутков и труб. Давление, возникающее в плоскости трения, достигает примерно 0,5—0,8 МПа при скорости вращения до 30 м/мин. С момента возникновения трения и до остановки станка проходит 3—25 секунд, шов затвердевает через 5—8 мин после остановки вращения детали.