Специфические технологические свойства термопластов при литье под давлением

В процессе литья под давлением полимер расплавляется, а затем впрыскивается под давлением в форму, где он формуется в изделие, охлаждается и выталкивается. При этом плотность или обратная ей величина - удельный объем полимера значительно изменяется  в зависимости от температуры и давления. Зависимость удельного объема полимера от давления и температуры в виде диаграммы p-V-T относится к важным технологическим характеристикам термопластов, так как кривые изменения удельного объема полимера необходимы для расчета  усадки, выбора условий переработки и охлаждения.

Различие объема полимера в твердом и расплавленном состоянии, т.е. его усадка определяется разностью коэффициентов объемного теплового расширения и сжимаемости полимера  под действием давления на материал в форме. На практике технологическая усадка рассчитывается по уравнению: S_L = (L_ф - L)/L_ф, где  L_ф - линейный размер формы; L - соответствующий размер изделия.

Для изделия простой геометрической формы и одинаковой толщины объемную усадку можно рассчитать по формуле: 
S_v = (V_ф - V)/V_ф , где V_ф - объем формы; V - объем изделия. Если L = V^1/3, то S = 1 - (V/V_ф)^1/3.

Полагая, что  V_ф = mV_n (где m - масса полимера в форме; V_n - удельный объем полимера в условиях формования), а 
V = m (где  - удельный объем полимера при комнатной температуре и атмосферном давлении), и используя уравнение состояния, например, Спенсера-Джилмора: (p + ) (V_п - b) = RT/M (где V_п - удельный объем полимера; p - давление; М - молекулярная масса структурной единицы;  и b - константы определяемые экспериментально; R - универсальная газовая постоянная), среднюю усадку можно рассчитать следующим образом:

 

где

 

Значения усадки необходимо знать при конструировании изделий и формообразующей оснастки. Наименьшей усадкой характеризуются аморфные полимеры - полистирол, полиметилметакрилат, поликарбонат, полисульфон (см. табл. 3). В определенной степени это связано с тем, что данные полимеры  имеют низкий коэффициент линейного теплового расширения и высокую сжимаемость. Кристаллизующиеся полимеры со сравнительно высоким коэффициентом линейного теплового расширения и минимальной сжимаемостью (полиэтилен высокой и низкой плотности, полипропилен, полиамид и др.) обладают большой усадкой.

Усадка практически всех отливаемых изделий  неоднородна, что объясняется  неравномерным охлаждением изделий из-за их разной толщины. В участках изделия меньшей толщины плотность возрастает быстрее, чем в участках большей толщины, поэтому создается перепад давления, обусловливающий перетекание определенного количества полимера из участков большей толщины в участки меньшей толщины. 
     

Технологические свойства композиционных материалов на основе термопластов

Композиционные материалы на основе термопластов, кроме рассмотренных, обладают рядом других  специфических технологических свойств. К ним относятся наличие предела текучести расплавов наполненных термопластов; нижний предел оптимальной скорости деформирования, при которой образуется  оптимальная структура вспененных изделий; расслоение потоков смесей  полимеров и др.