Формование листов монолитного поликарбоната

В предыдущих номерах журнала вниманию читателей были представлены статьи об основных технических и эксплуатационных характеристиках основных марок монолитного листового поликарбоната (ПК), различных способах его обработки и правилах монтажа листов при вертикальном и горизонтальном остеклении. Важным свойством монолитного поликарбоната является способность листов подвергаться различным процессам термоформования. В настоящей статье рассмотрены практически все возможные способы термоформования монолитного листового ПК, посредством которыхполучают качественные изделия самых различных сфер применения - наружная реклама, строительство, медицина, транспорт, приборостроение.

ХОЛОДНОЕ ФОРМОВАНИЕ

Монолитный листовой поликарбонат можно изгибать в холодном состоянии, Это дает огромную свободу дизайнерских решений при его использовании для покрытия архитектурных сооружений сложной формы - арок , куполов, конусов, цилиндров. При изгибании монолитного ПК под прямыми углами минимальный радиус изгиба зависит от толщины листа.

ГОРЯЧИЙ ИЗГИБ

Листы ПК могут быть согнуты с малым радиусом в месте сгибания посредством нагревания необходимой области с обеих сторон электрическим линейным (проволочным) нагревателем и быстрого сгибания листа по линии нагрева. Если достигнута оптимальная температура листа (приблизительно 160°С) и сопротивление сгибанию невелико, процесс проходит легко. Предварительная сушка необходима только в случае появления эффекта пузырения в зоне сгибания. В случае осуществления процесса сгибания в недогретом состоянии возникаюшие внутренние напряжения могут привести к растрескиванию материала. Защитную пленку необходимо удалять с обеих сторон листа или, по крайней мере, с зоны нагрева.

ТЕРМОФОРМОВАНИЕ

Существует несколько способов термоформования, которые могут быть использованы для листов ПК: нагрев листов с последующим применением матриц и механических усилий, давления воздуха или вакуума. Применяются оба вида матриц - положительные и отрицательные. Необходимая температура для термопластического формования ПК лежит в интервале 180-210°С. Рекомендуется нагревать листы с обеих сторон при используемой мощности инфракрасного (ИК) излучения 30 кВт/м². Для многотиражной формованной продукции из ПК следует использовать матрицы, изготовленные из таких жестких материалов как алюминий и сталь. При этом необходимо поддерживать определенную температуру матрицы. Оптимальные температуры матрицы, при которых достигается высокое качество поверхности изделий из ПК составляют 80-120°С, а для холодных участков формуемого листа - до 130°С. Перед формованием необходимо подвергать листы предварительной сушке, которая осуществляется при температурах 110-120°С в камерах с циркуляцией воздуха для каждого листа индивидуально с удалением защитной пленки. При формовании листов ПК с с защитным слоем от ультрафиолетового (УФ) излучения следует учитывать, что достаточная УФ-защитный слой сохраняется только в том случае, когда соотношение вытяжки не превышает 1 : 1,5.

ПРЯМОЕ ВАКУУМФОРМОВАНИЕ

Прямое вакуумформование является одним из самых распространенных процессов формования. Оборудование достаточно дешево, а процесс по технологичности проще, чем при использовании механического воздействия и давления. При вакуумформовании лист ПК зажимается в раму и нагревается. Когда лист достигнет эластичного состояния, он опускается в негативную форму в виде углубления. Воздух удаляется из формы с помощью вакуума и под действием атмосферного давления горячий лист облегает форму по всему контуру. После охлаждения изделие извлекается из формы. При глубоком негативном формовании обычно происходит утончение нижних угловых частей изделия. Это происходит из-за того, что горячий лист сначала опускается на дно в центре формы. Из-за утончения листа в угловых частях изделия могут образовываться трещины.

ПОЗИТИВНОЕ ФОРМОВАНИЕ

Процесс позитивного формования похож на процесс прямого вакуумформования за исключением того, что после зажимания и нагрева листа его механически натягивают на вакуумированную форму и за счет разницы давлений он облегает «положительную» (выпуклую) матрицу. При этом лист имеет везде свою начальную толщину. Это позволяет проводить формование с соотношением глубина/диаметр = 4/1, однако технологически процесс более сложен, чем в случае прямого формования. Положительные матрицы более просты в изготовлении и дешевле, чем отрицательные, однако первые легче повреждаются. Позитивное формование также можно осуществлять при использовании только силы тяжести (без вакуума).

ФОРМОВАНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТРИЦЫ И ПУАНСОНА

Формование с помощью матрицы и пуансона представляет собой процесс выдавливания нагретого листа ПК под давлением между положительной и отрицательной матрицами, изготовленными из дерева, гипса, эпоксидной смолы и подобных материалов.

ПОЗИТИВНОЕ ВАКУУМФОРМОВАНИЕ С РАЗДУВОМ

Позитивное вакуумформование с раздувом применяется в тех случаях, когда необходимо отформовать листы ПК в изделия большой глубины с равнотолщинными стенками. Лист закрепляется в раме, нагревается и при контролируемом давлении воздуха раздувается в «пузырь». После того, как «пузырь» достигнет определенной высоты, нагретый положительный пуансон вдавливает лист в матрицу, причем воздух под давлением подается из пуансона, а вакуумируется матрица. Размер пуансона составляет 75-85% от глубины матрицы.

ПОЗИТИВНОЕ ФОРМОВАНИЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Позитивное формование под давлением похоже на позитивное вакуумформование, при котором пуансон вдавливает горячие листы ПК в негативную матрицу. Давлением со стороны пуансона пластиковый лист распределяется по стенкам формы.

ПОЗИТИВНОЕ ВАКУУМФОРМОВАНИЕ

Периферические или угловые утончения цилиндрических и кубических формованных изделий могут быть сглажены при использовании процесса механического вдавливания пластичного материала в негативную матрицу. Пуансон должен быть на 10-20% меньше матрицы и должен нагреваться до температуры листа. После вдавливания горячего листа в матрицу воздух удаляется из формы с помощью вакуума и формуется изделие.

Позитивное вакуумформование и позитивное формование под давлением предполагают высокую вытяжку материала, укороченный цикл охлаждения и хороший контроль толщины стенок готового формованного изделия. Эти процессы позволяют контролировать температурные режимы прогрева и формования и поэтому являются более универсальными, чем процесс прямого вакуумформования.