polümeermaterjalid ja polümeerkomposiitmaterjalid valmistustehnoloogia ja omadused
DESCRIPTION
Polümeermaterjalid ja polümeerkomposiitmaterjalid valmistustehnoloogia ja omadused. Renno Veinthal, Jaan Kers e-post: [email protected] ; [email protected]. Metallid Keraamilised materjalid Polümeerid Komposiidid. Tuntud 105 Mendelejevi tabeli elemendist on: 81 metallid - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Polümeermaterjalid ja polümeerkomposiitmaterjalidvalmistustehnoloogia ja omadused
Renno Veinthal, Jaan Kerse-post: [email protected]; [email protected]
Konstruktsioonimaterjalide jaotus
Metallid Keraamilised materjalid Polümeerid Komposiidid
Tuntud 105 Mendelejevi tabeli elemendist on:
81 metallid 6 üleminekumetallid 18 mittemetallid
Polümeeride olemus ja liigitus
Polümeerid: kõrgmolekulaarsed ühendid (molaarmass jääb vahemikku 2000-2 000 000 g/mol)
• Makromolekulid on ülesehitatud madalamolekulaarsetest ainetest- monomeeridest
Plastid: polümeeride baasil valmistatud tehismaterjalid, mille põhikomponendiks on polümeer ning mis töötlemisfaasis on plastsed, tavaliselt kõrgendatud temperatuuri ja rõhu mõjul
Polümeerkomposiidid (plastkomposiidid): on materjalid, mis koosnevad polümeersest maatriksist (sideainest) ning tugevdavast ehk armeerivast lisandist (täiteaine – teraline või kiud materjal ).
NB! Kõik plastid on polümeerid aga kõik polümeerid ei pruugi olla plastid (kummid, liimid, pinnakattematerjalid)
Polümeeride liigitus
• Päritolu järgi: looduslikud (tselluloos, kautšuk), modifitseeritud looduslikud (struktuur säilib peale keemilist töötlemist) ja sünteetilised (naftast, maagaasist, kivisöest)
• Peaahela kuju järgi: lineaarse, hargnenud ja ristsillatud ahelaga
• Rakendusomaduste järgi: tarbeplastid, konstruktsioonplastid, eriotstarbelised plastid
Polümeeride supermolekulaarne struktuur
• Polümeerid ei saa oma supermolekulaarse struktuuri tõttu olla gaasilises olekus, sest keemistemperatuur on üldjuhul kõrgem polümeeri lagunemistemperatuurist.
• Polümeerid võivad olla ainult vedelas või tahkes agregaatolekus.
• Supermolekulaarse struktuuri põhimõisted on kristallilisus ja amorfsus
• Kristallilisus on kolmedimensionaalne korrastatus atomaarsel tasandil, kus aatomid võrepunktidena moodustavad määratud parameetritega kristallvõre.
Kristalliinsus
• Polümeerid ei ole perfektselt kristallilised vaid sisaldavad ka amorfset osa. Seetõttu tuleks polümeeride puhul kasutada mõisted kristalliinsus (poolkristalliline).
• Polümeerid ei ole ka kolmedimensionaalselt isotroopsed, seetõttu on neile iseloomulik polümorfism, st et ühesuguse koostise ja konfiguratsiooniga polümeerid võivad kristallumisel anda erinevaid kristallmodifikatsioone.
• Plastide mehaanilised omadused sõltuvad suurel määral kristallisatsiooniastmest.
Kristalliinne struktuur mõjutab polümeeride omadusi:
• Suureneb ahelate pakkimistihedus, seega ka polümeeri tihedus
• Tõuseb pehmenemistemperatuur
• Väheneb polümeeri läbipaistvus
Kristalliinsus
Polümeeride kristallisatsiooniastmeid (%):
Polüetüleen PE (lineaarne) 95%
Polütetrafluoroetüleen PTFE (teflon) 88%
Polüpropüleen PP 80%
Polüoksimetüleen POM 75%
Polüetüleentereftalaat PET 60%
Polüamiid 50%
Amorfsus
Amorfsus on polümeersete ahelate täiesti juhuslik asetus ruumis, seega tähendab maksimaalset ebakorrapärast struktuuri.
• Plast on amorfne kui tema polümeeri makromolekulide paiknemisel ei ole korrapärasust: molekulid on üksteisest läbipõimunud.
• Kuuma amorfse plasti jahutamisel muutub ta esmalt vedelikulaadsest ainest kummilaadseks ning edasisel jahutamisel klaasilaadseks aineks
Amorfsed plastid: PMMA (pleksiklaas), PS, PVC
Iseloomulik on suur läbipaistvus
Plastide mehaanilisi omadusi kirjeldab hästi deformatsiooni sõltuvus temperatuurist konstantse koormuse korral.
Graafiliselt esitatuna nimetatakse neid termomehaanilisteks kõverateks
Amorfsus
Klaasistumine on amorfse sulapolümeeri üleminek tahkesse olekusse. Klaasistumistemperatuuril Tg toimub üleminek polümeersest klaasiolekust kummisesse olekusse või vastupidi.
Sulamistemperatuuril Tm toimub üleminek polümeersest klaasiolekust sulaolekusse (kristalliinsed polüm.)
Kasutamistemperatuuril on polümeer, kas klaasiolekus (PS, PMMA) või kummiolekus (elastomeerid) sõltuvalt sellest, kas kasutamistempratuur on madalam või kõrgem kui Tg.
Polümeeride termomehaanilised kõverad
Polümeeride liigitamine vormimisomaduste järgi
Termoplastid Reaktoplastid e.Termosetid
Elastomeerid
Lineaarsed, vähehargnenudmakromolekulid
Võrkstruktuuriga, ristsillatud makromolekulid
Lineaarsed, harvalt ristsillatud makromolekulid
Toatemperatuuril jäigad Toatemperatuuril jäigad ja tugevad
Toatemperatuuril elastsed
Võimalik korduvalt vormida, viies materjali soojendamisel sulaolekusse ja jahutamisel uuesti tahkestada
Võimalik vormida ainult üks kord, mille käigus toimub molekulide omavaheline ristsildumine ja tugeva struktuuri moodustamine
Võimalik vormida ainult üks kord, mille käius toimub osaline molekulide omavaheline sildumine ja elastse struktuuri moodustamine
Polümeeride liigitamine taaskasutuskoodide põhjal
PET Polüetüleentereftalaat Gaseeritud joogi pudelid ja ahju panemiseks mõeldud nõud
HDPE Kõrgtihe polüetüleen
Ketšupi, majoneesi, nõudepesuvahendi jne. pudelid
PVC Polüvinüülkloriid Aknaprofiilid
LDPE Madaltihe Polüetüleen
Kilekotid
PP Polüpropeen Margariini topsid, mikrolaineahju nõud
PS Polüstüreen Jogurtitopsid, plastmassist söögiriistad, kaitsepakendid elektroonikaseadmetele
MUU Kõik teised plastikud, mis ei kuulu juba nimetatud kuude rühma. Näiteks melamiin, mida tihti kasutatakse plastiktaldrikute ja -topside valmistamisel
Plastide töötlejad ja plastide kasutamine• Plaste tootvad firmad tegelevad ainult plastide
tootmisega toorainest, mis moodustab ainult ühe osa tootmisest.
• Plastide töötlejad – toodavad plastist tooteid kuid üldiselt plastide toormaterjali – polümeere ei tooda.
• Euroopas ca. 25 000 firmat, 1 milj. Töötajat, 85% firmadest on alla 100 töötajaga
• Plastitoodang on kasvanud viimastel aastatel 4%
Plastide kasutamine
Plastide rakendusalad: Pakend 40% Ehitus 17% Autotööstus 10% Elektroonika 6% Põllumajandus 4% Muud 23%
Plastide rakendusalad: Pakend 40% Ehitus 17% Autotööstus 10% Elektroonika 6% Põllumajandus 4% Muud 23%
Plastide kasutamine PE 35% PP 20% PVC 18%
Termoplastid 90%Reaktoplastid 10%
Standardid
ISO 1043 Plastid - Tähised ja termini-lühendid. ISO 1043-1 Osa 1: Polümeerid ja nende eri-omadused. ISO 1043-2 Osa 2: Täidised ja sarrused. EVS-EN ISO 1043-3 Osa 3: Plastifikaatorid. EVS-EN ISO 1043-4 Osa 4: Leegiaeglustid. ISO 11469 Plastid – Identifitseerimine ja plasttoodete
markeerimine. ISO 1629 Kautšukid ja lateksid – Nomenklatuur
Lühendid (vt ka www.plast.ee)
ABS- akrüülonitriilbutadieenstüreenplast ASA- akrüülnitriilstüreenakrülaatplast EP- epoksüvaik või –plast E/P van. EPM- eteenpropeenplast ETFE- eteentetrafluoreteenplast EVAC van. EVA- eteenvinüülatsetaatplast LCP- vedelkristallpolümeer MF- melamiinformaldehüüdvaik PA
PA6 PA66 polüamiid,
Lühendid
PAI- polüamiidimiid PC- polükarbonaat PE- polüeteen PF -fenoolformaldehüüdvaik PE-HD van. HDPE, PEH polüeteen; kõrgtihe PE-HMW van. HMWPEpolüeteen; kõrge molekulkaaluga PE-LLD van. LLDPEpolüeteen; lineaarne madaltihe PEEK polüeetereeterketoon
Lühendid
PI polüimiid POM polüoksümeteen, polüatsetaal,
polüformaldehüüd PP- polüpropeen PS- polüstüreen PS-E van. EPS polüstüreen; vahustatav
PS-HI van. HIPS polüstüreen; löögikindel PVC- polüvinüülkloriid
Lühendid
SI- silikoonplast UF- karbamiidformaldehüüdvaik UP- küllastamata polüestervaik
Liigitus lõppomaduste ja otstarbe järgi
Tarbeplastid: Polüetüleen (PE) Polüpropüleen (PP) Polüvinüülkloriid (PVC) Polüstüreen (PS) Fenoolformaldehüüdvai
k (PF)
Konstruktsiooniplastid: Polükarbonaat (PC) Polüamiid (PA) Polüatsetaal (POM) Polüetüleentereftalaat
(PETP) Polümetüülmetakrülaat
(PMMA), Epoksüvaik (EP)
Olulised talitlusomadused
Mehaanilised Vastupanu mehaanilistele
mõjudele (tõmme, surve, paine)
Kõvadus Hõõrdumine,
kulumiskindlus Optilised
Läbipaistvus Valguse neeldumine/
peegeldumine
Füüsikalised Sooja-/külmakindlus Soojusjuhtivus Soojuspaisumine
Keemiline vastupidavus Sanitaar-hügieenilised
omadused
Põhiliste termoplastide omadusedPlasti liik Tihedus
Kg/m3
Rm, MPa E, GPa A% AU, J/m2
PolüetüleenHDPELDPE
960920
22…381…16
0,4…1,40,1…0,3
20…130090…650
80…100
Polüpropüleen (PP)
905 27…40 0,5…1,9 30…200 2…12
Polüvinüülkloriid (PVC)plastifitseerimata (UPVC)Plastifitseeritud (PPVC)
1470
1375
24…62
7…56
2,4…4,1
0,01…0,4
2…40
200…450
2…100
Põhiliste termoplastide omadusedPlasti liik Tihedus
kg/m3
Rm, MPa E, GPa A% AU, J/m2
Polüstüreen (PS) 1070 35…84 2,8…3,5 1…4,5 1,3…3,4
Akrüülplastid (PMMA)
1100 50…75 2,7…3,5 5…8 -
Polükarbonaat (PC)
1200 59…70 2,2…2,4 50…120 65…90
Polüamiidid (PA)- PA 6- PA 11- PA 12
110010501020
40…9040…5549…65
1,9…3,31,21,1…1,4
40…150100…350120….350
3,2…5,540…7064…100
Polüatsetaal (POM)
1400 62….80 2,9…3,3 25…60 70…120
Põhiliste termoreaktiivide omadused
Plasti liik Tiheduskg/m3
Rm, MPa E, GPa A% AU, J/m2
Epoksüplastid (EP) 1850 60 3…4 4 8…10
Fenoplastid (PF) 1275 35…55 165 5,2…7 1…1,5
Aminoplastid-Karbamiid-formaldehüüd (UF)-melamiin-formaldehüüd (MF)
1550
1550
40…90
41…70
7…10
7…11
0,5…1,0
0,5…1,0
-
-
Termoplastid Polüetüleen (PE)
Polüetüleeni omadused ja kasutusvaldkonnad võivad erineda suurtes piirides
HDPE - lineaarne polümeer. Madalatel temperatuuridel hea löögisitkus, suurepärane keemiline vastupanu, tundlik UV kiirgusele
LDPE - ulatuslikult hargnenud ahelaga polümeer Madalatel temperatuuridel hea löögisitkus, väike kõvadus ja tugevus, suur keemiline inertsus, suurepärane dielektrik
Termoplastid Polüetüleen (PE)
LLDPE - lineaarne madaltihe PE (korrapärase struktuuriga)
Kõrgem tõmbetugevus, Kõrgem löögisitkus, Parem sulavoolavus kui
LDPE UHMWPE – ülikõrge
molekulmassiga PE Suur kõvadus ja tugevus, suur keemiline inertsus, Vastupidav kriimustustele
ja abrasiivkulumisele Suur sitkus Ei ole sulatöödeldav;
töödeldakse kummiolekus
TermoplastidPolüpropüleen (PP)
Kõrgkristalne polümeer (nagu PE)
Võib olla nii termoplast kui ka elastomeer (sõltub polümeeriahela külgrühma paiknemisest)
Suurema kõvadusega kui HDPE Tihedus sarnane LDPE Hea keemiline vastupanu, kõrge
väsimustugevus Madalal temperatuuril haprub Väga tundlik UV-kiirgusele! Koostisse peavad kuuluma
antioksüdandid ja UV filtrid
TermoplastidPolüvinüülkloriid (PVC)
Odav termoplast Hea keemiline vastupanu
hapetele ja leelistele Cl aatomid muudavad polümeeri
molekulid polaarseteks-> tõmbejõud molekulide vahel tõstavad kõvadust ja jäikust
Termiliselt väga ebastabiilne Kompaundis peavad olema
stabilisaatorid
TermoplastidFluorosüsinikpolümeerid
PTFE- Polütetrafluoretüleen PVDF- polüvinüülideenfluoriid
Iseloomustab: Kõrge termopüsivus (kuni 350
ºC) Keemiliselt inertne Head antifriktsioonomadused Omaduste tõstmiseks erilisandid:
klaaskiud, pronkspulber, grafiit
TermoplastidPolüstüreen (PS)
PS- polüstüreen ABS- akrüülnitriil-butadieen-
stüreen SAN- stüreenakrüülnitriil
PS - rabe, klaasjas ja läbipaistev, hõlpsasti töödeldav, hea mõõtmepüsivus, madal kemikaalikindlus, väga tundlik UV kiirgusele
TermoplastidPolüstüreen (PS)
ABS- akrüülnitriidist, butadieenist ja stüreenist koosnev kopolümeer
Iseloomustavad: Head mehaanilised omadused Kõrge löögisitkus Hea mõõtmetepüsivus Keemiliselt vastupidav hapetes, leelistes,
lahustites Kergesti vormitav
TermoplastidAkrüülplast (PMMA)
Toatemperatuuril amorfne kuni klaasistumistemperatuurini Tk=110ºC
Kõva, jäik, kõrge löögisitkusega Hea läbipaistvus (pleksiklaas) Inertne majapidamis-
kemikaalidele Ei kannata orgaanilisi lahusteid
Termoreaktiivid
Epoksüüdvaigud Elektriskeemidel elektroonika komponentide
fikseerimiseks; Hammasrattad; Adhesiividena.
Termoreaktiivid
Fenoolvaigud Piljardipallid; Adhesiividena (laastplaadid, friktsioonmaterjalid); Käepidemed; Elektrilised isolaatorid; Hammasrattad (vähekoormatud); Laagrid; Vahustatud kujul plaaditüüpi ehitusmaterjalina.
Termoreaktiivid
Elastomeerid Rehvid; Voolikud (butüül kummi, isopreen); Tihendid (akrülaat hea õlikindlus) ; Vibrosummutid; Elektrilised isolaatorid (bütuul, isopreen); Jalatsite tallad (etüleen-propüleen); Mänguasjad (looduslik kummi, madal UV- ja õlikindlus); Jne.
Plastide töötlemise põhiprotsessid
Termoplastide töötlemise põhiprotsessid: Survevalu Ekstrusioon Termovormimine Rotovormimine
Põhiprotsesse võib jaotada: Primaarsed – toote lõplik vormimine toimub ühe
protsessina Sekundaarsed – toote vormimine toimub pooltootest
Survevalu protsess Survevalu teostamiseks on vaja plast muuta sisestatud tahkest olekust (tavaliselt
pelletite või pulbri vormis) töödeldavasse sulaolekusse. • sisestatud materjali plastifitseerimine pöörleva teo abil (samm 1)• peale vormi sulgemist järgneb plastifitseeritud materjali surumine vormi läbi teo
edasi liikumise (samm 2), • surve hoidmine ja detaili jahutamine vormis (samm 3) • teo tagasiliikumine ja uus tsükkel(samm 4)• viimane protsessi samm on vormi avamine ja detaili väljutamine vormist (samm 5).
Survevalu masina komponendid
Sõltumata töödeldavast materjalist, koosneb survevalu masin järgmistest komponentidest:
• Masina raam toetab sisestusüksust ja sulgemisüksust (vormi avamine ja sulgemine tootmistsüklis)
• Survevalu tsükli jada kontrollitakse kontrollsüsteemi poolt
• Vormitud detaili jahutamisel, peab vormitud segu olema jahutatud enne vormist väljavõttu (temperatuuri kontrollerid).
Survevalu eelised:
• Võimalus valmistada avatud anumaid.
• Valudetaili omahind on madal tingituna masstootmisest;
• Valmistoode enamasti ei vaja järeltöötlust, kui siis minimaalselt
• Protsessi automatiseeritus;
• Suur tootlikkus – ööpäevas 5000 – 10 000 detaili;
• Vormide pikk tööiga (10 000 000 tsüklit);
• Lühike tootmistsükkel;
• Võimalik reguleerida tootmistsüklit ja suurendada toodangut.
Survevalu puudused:
• Vormide kõrge hind, tingituna keerulisest ehitusest ning pinnakvaliteedist;
• Kallid seadmed, keeruline seadistus;
• Keerulise kuju ja suurte mõõtude suhtega detaile ei saa valmistada;
• Teisest materjalist lisade sissevormimine on keeruline ja kallis;
• Vormi ümbertegemine on kulukas
3. Plastide töötlemise põhiprotsessid
Ekstrusioon • Ekstrusioon on pooltoodete nagu toru, profiili või lehe pidevtootmine
plastist.
• Lisaks teistele komponentidele, sisaldub ekstrusioonsüsteemis: ekstruuder, ekstrusioonipea, kalibreerimis/jahutus osa, ajam, lõikemehhanism.
• Ekstruuderi kuumas silindris (140 – 240 °C) muudetakse plastikud pöörleva teo toimel plastseks
• Plastne segu surutakse läbi vormiva kanali (ekstrusioonipea ehk suulise) ja seejärel toode jahutatakse.
3. Plastide töötlemise põhiprotsessid
Ekstrusioon-puhumisvormimine
Ekstrusioon puhumisvormimisel toimub kaks protsessi paralleelselt: vormitooriku ekstrusioon ekstrudeeritud vormitooriku puhumine õhu abil soovitud tooteks
Venitus-puhumisvormimine Venitus puhumisvormimine on erivariatsioon
puhumisvormimisest.
Kasutatav efekt – sarnane nagu kile puhul – venitus
ligilähedal klaasistumis või kristalliitide
sulamistemperatuurile
Sellel teel tõstetakse mehaanilisi omadusi
märgatavalt.
Sellel protsessil ei venitata vormitoorikut
mitte ainult radiaalselt (nagu ekstrusioon
puhumisvormimisel) vaid ka pikisuunaliselt.
Kilede tootmine
Venitus-puhumisvormimine
3. Plastide töötlemise põhiprotsessid
PET plastpudelite tootmine
Termovormimine (pneumo- ja vaakumvormimine) Lehtmaterjlide korral kasutatakse üle- või alarõhu abil
vormimist, vastavalt pneumo- või vaakumvormimist.
Termoplastid soojendatakse temperatuurini 100 – 200°C ja surutakse (rõhk kuni 2,5 MPa) või tekitataksevaakumi abil alarõhk, mille abil surutakse leht vastu vormi, mille kuju ta jahtudes omandab.
Pneumovormimine võimaldab võrreldes vaakumvormimisega valmistada sügavamaid ja suurema seinapaksusega tooteid.
3. Plastide töötlemise põhiprotsessid
Termovormimine (pneumo- ja vaakumvormimine)
3. Plastide töötlemise põhiprotsessid
Vaakumvormimine matriitsi abil
RotovormimineRotatsioonvalu korral surutakse pulbriline plast tsentrifugaaljõu mõjulvastu kuuma vormi, jahtudes omandab sulanud materjal vormi kuju.Nii saab vormida suuri ja keeruka kujuga esemeid.
Rotovormimise meetodil valmistatavad plasttooted:
anumad ja mahutid, välisvalgustite kuplid, settekaevud ja kuivtualetid erineva suuruse ja kujuga merepoid). sanitaartoodetest valmistatakse kuivkäimlaid, autotööstusele Volvo ja Scania veoautode ja teemasinate
kütusepaagid
Rotovormimine
Rotovalu tsükkel:
a) laadimine, b) kuumutamine, c) jahutamine d) vormist väljavõtmine
Plastmaatrikskomposiitmaterjalid (PMKM)
EELISED: suur eritugevus, vastupanu keemiliselt
agressiivsetele keskkondadele, väike soojus- ja elektrijuhtivus,
hea raadiolainete läbitavus; tehnoloogilisus – madalad
temperatuurid ja väiksed surved tootmisel;
valmistamisviiside paljusus
PUUDUSED: suhteliselt väike jäikus, madal soojus- ja kiirguspüsivus, hügroskoopsus, füüsikalis-mehaaniliste omaduste
muutumine vananedes ja
keskkonnategurite mõjul.
Jäikuse suurendamiseks kasutatakse suure jäikusega armatuuriliike nagu suure elastsusmooduliga klaaskiud, süsinikkiud, boorkiud, ränikarbiidkiud.
Polümeerkomposiitide armeerimise skeemid
a) pidevarmeerimine, b) diskreetne armeerimine, c) dispersioonarmeerimine d) kihtarmeerimine
4. Polümeerkomposiitide olemus ja liigitus
Polümeerkomposiittoodete valmistamise tehnoloogiad
Käsitsi lamineerimine (hand-lay-up) Vormimine vaakumkotis (Vacuum bag
moulding), Injektsioonvormimine Pihustamismeetod (spray-up) Kerimine ehk mähkimine (filament winding) Pultrusioon
Käsitsi lamineerimine
Käsitsi lamineerimisel (hand-lay-up) kasutatakse ühepoolseid vorme,sobilik suurte mõõtmetega toodete (vannid, basseinid, paadid)väikeseeria tootmiseks, kõvenemine toimub ruumitemperatuuril
Pihustamismeetod
Pihustamismeetodi (spray-up), puhul pihustatakse
sideaine ja kiudude segu vormile.
Vormimine vaakumkoti abilVormimine vaakumkotis (Vacuum bag moulding), mille korralkäsitsi asetatud materjalikihid (klaaskiudmatt, kärgpaneelid, jt)surutakse kokku elastse diafragma või vaakumkoti abil, kasutadesülerõhku või vaakumit. Üheks variandiks on ka vormimineautoklaavis, kus kasutatavad kõrgendatud temperatuuridkiirendavad toote kõvenemist.
Vormimine vaakumkoti abil
Injektorvormimine (RTM)
Injektorvormimine erineb vaakumvormimisest selle poolest,et kõvendiga segatud vaigu vormiviimiseks kasutatakse alarõhuasemel ülerõhku (kuni 20 bar),millega surutakse vaik vormi.Vormist õhu välja saamiseks kasutatakse õhutus kanalit.
Vormimise skeemid: otsepressimine (a), valupressimine (b), survevalu (c)
1 – tempel,
2 – valuvorm,
3 – punker,
4 – valusõlm
Kerimine ehk mähkimine
Kerimine ehk mähkimine (filament winding), tehnoloogilisimmeetod tsisternide ja mahutite valmistamiseks. Reeglinakasutatakse ringja või ovaalse ristlõikega toodete valmistamiseks.
Mähkimistehnoloogia ja tooted
Kevlariga armeeritud surveanum
CNC- mähkimismasin
Süsinikkiud- epoksüvaigust toru
Klaaskiudarmatuuriga mähitud torude mehaanilised omadused
Mähitud komposiitide rakendused
Märg survevormimine
Suhteliselt lihtne vorm, madalad rõhud;
Suhteliselt pikk valmistus-tsükkel;
Sobib lihtsamate detailide valmistamiseks, kuni mõnituhat tk. seerias;
Polüestervaik (külm või kuni 150 ºC)
Kõvenemisaeg 5-15 min
BMC ja SMC protsess
BMC pooltoode on tainjas mass; SMC pooltooteks painduv leht paksusega kuni mõni mm; Rõhk: SMC- 5-10 MPa, BMC- 10-15 MPa; Tsükli pikkus 30-150 s; SMC reeglina suurseeriatootmises.
SMC ja BMC materjali koostis
Tooraine Low-profile SMC
Standard BMC
Vaik 20-27% 20%
Klaaskiud 25-30% 15%
Kaltsiumkarbonaat 40-50% 54%
Kahanemst reg. manus 9%
Muud 3-5% 2%
Survevalu protsess Survevalu teostamiseks on vaja plast
muuta sisestatud tahkest olekust (tavaliselt pelletite või pulbri vormis) töödeldavasse sulaolekusse.
• Sisestatud materjali plastifitseerimine pöörleva teo abil (samm 1)
• peale vormi sulgemist järgneb plastifitseeritud materjali surumine vormi läbi teo edasi liikumise (samm 2),
• surve hoidmine ja detaili jahutamine vormis (samm 3)
• teo tagasiliikumine ja uus tsükkel(samm 4)
• viimane protsessi samm on vormi avamine ja detaili väljutamine vormist (samm 5).
Survevaluvorm
Pultrusiooniprotsess
• Põhiprotsess seisneb pikkade kiudude tõmbamises läbi • (pull trough-> pultrusioon):• plastiga täidetud vanni (vaik+kõvendi)->• läbi tõmbesilma, milles antakse tootele kuju ja eemaldatakse liigne vaik->• tõmbesilma, milles antakse lõplik ristlõikekuju ning pinnaviimistlus->• Tõmmatud detaili jahutamine suruõhuga või veega• Tõmbekiirus 0-5...2 m/min• Tõmbesilm on reeglina pikkusega 500...1200 mm pikk, sisaldab tsoone eri temperatuuriga
Pultrusiooniprotsess
Pultrusiooniprotsessis kasutatavad materjalid
Armatuur: E-klaas (punutud kiud, matt) eeliseks odavus, Rm- 3450 MPa, E-
moodul- 70 GPa, suhteline pikenemine 3…4%, varieeritakse kiu läbimõõtu, optimeeritakse pinnakatte abil nakkeomadusi
S-klaas (punutud kiud, matt), vastutusrikkad konstruktsioonid, Rm- 4600 MPa, E-moodul: 85 GPa
Süsinikkiud Rm- 2050-5500 MPa, E-moodul: 210…830 GPa, suhteline pikenemine 0,5…1,5%. Eeliseks madal tihedus (ρ=1,8 g/cm3)
Orgaanilised kiud- kasutatakse suure sitkusega KM valmistamiseks Rm- 2750 MPa, E-moodul: 130 GPa, suhteline pikenemine 4%
Polüesterkiud- kasutatakse klaaskiu asendajana juhul kui vajalik on sitkus ja löögikindlus kuid suur tõmbe- ja paindetugevus pole vajalikud
Pultrusiooniprotsessis kasutatavad materjalid
Maatriks: Küllastamata polüestervaik- kõveneb kiiresti- mitmesugused lisamanused Vinüül-estrid- kõrgemad meh. omadused, talub kõrgemaid temperatuure,
75% kallim kui polüester, paremad sitkusnäitajad Epoksüvaigud- eelmistest kallimad, paremate meh. Omadustega, max
temperatuur kuni 150ºC , kõvenemisprotsss aeglasem kui teistel, pultrusiooniprotsessiks seetõttu vähemsobiv
Teised reaktoplastid - metüül-metakrülaat (suurem leegikindlus, hea tehnoloogilisus) ja fenoolvaigud
Termoplastid: Täitematerjalid (fillerid)- kaltsium karbonaat, alumiinium-silikaat
Termovormimine (pneumo- ja vaakumvormimine)
Lehtmaterjlide korral kasutatakse üle- või alarõhu abilvormimist, vastavalt pneumo- või vaakumvormimist.
Termoplastid soojendatakse temperatuurini 100 – 200°C ja surutakse (rõhk kuni 2,5 MPa) või tekitataksevaakumi abil alarõhk, mille abil surutakse leht vastu vormi, mille kuju ta jahtudes omandab.
Pneumovormimine võimaldab võrreldes vaakumvormimisega valmistada sügavamaid ja suurema
seinapaksusega tooteid.
Erinevate meetoditega valmistatud PMKM tehnilis-majanduslikud näitajad
Vormimise viis
Seadmete maksumus
Tootlikkus Tugevus Vormija kvalifikatsioon
Toote maksumus
Toote homo-
geensus
Käsitsivormimine Vaakumvormimine Autoklaavis elastse kotiga vormimine Pihustusvormimine Riide mähkimine Pultrusioon Lehtstantsimine Vaigu sissepritsimine Survevalu
1 2
3 4 6 7 10
3 10
3 2
1 4 6 9 8
2 10
3 4
6 3 10 9 7
3 6
10 10
6 10 2 2 4
7 2
9 9
7 8 4 2 9
7 10
1 3
4 1 9 10 10
8 10