Это опять связано с малым относительным удлинением полистирола и с температурной усадкой.
Вероятность получения трещин при формовке полистирола общего назначения больше, чем при формовке оргстекла.
Ниже представлены рекомендации завода-изготовителя полистирола общего назначения PLAZGLAS (GPPS) по его формовке.
Термоформование полистирола GPPS
Температура формования полистирола | Максимальная степень вытягивания | Нагревательный элемент (длина волны) | Температура нагревательного элемента |
GPPS | 150 – 190°С | 1 : 8 | 3,1 – 3,7 мкм | 950°С – 1170°C |
Очень важно поддерживать постоянную температуру с отклонением не более 5°С.
Нагревательный элемент | Кварц | Керамика |
Температура | 550°С | 510°С |
Длина волны | 3,8 мкм | 4,0 мкм |
КПД | 15% | 13% |
Пространство между прутьями нагревателя зависит от расстояния до листа, т.е. расстояние между прутьями должно быть меньше, чем расстояние от нагревателя до листа.
Рекомендуем на поверхности листа достигать температуры 200°С, в центре листа достигать температуры 165°С.
| Толщина, мм | 1,00 | 2,00 | 3,00 | 4,00 | 5,00 | 6,00 |
| Время нагрева, с | 12 | 18 | 40 | 53 | 68 | 80 |
Следует обратить внимание на глубину вытяжки и на уклоны формы. Дело в том, что усадка полистирола при формовке достигает 3%, а его относительная деформация при разрушении составляет (см. таблицу1) 1-3%. Это означает, что при малых уклонах и при охлаждении изделия на форме, его может «закусить». Или изделие сразу может треснуть.
Поэтому при формовке полистирола общего назначения существует значительный риск в получении брака. Из вышеуказанного помните: уклоны должны быть побольше, а съем заготовки производить в горячем состоянии.
Термоизоляция
Использование пластиковых листов для остекления дает значительную экономию энергозатрат благодаря тому, что листы препятствуют избыточной потери тепла зимой и блокируют, проникновение тепла летом. Коэффициент потери тепла К значительно ниже, чем у стекла при такой же толщине. Двойное остекление с воздушным пространством дает еще большую термоизоляцию.
Обработка полистирола
Листы обычно обрабатываются большинством инструментов, используемыми для машинообработки дерева или металла. Скорость инструмента должна быть такой, чтобы лист не плавился от нагрева при трении.
Поскольку пластики плохо проводят тепло, образовавшееся в результате машинообработки, оно должно поглощаться инструментом или выводитсься при помощи охладителей. Струя воздуха, направленная на место порезки помогает охладить инструмент и удалять опилки. Обычная вода или мыльный раствор иногда используется для охлаждения, если только обрезки пластика не будут использоваться повторно.
Cгибание по прямой линии
Листы можно сгибать по маленькому радиусу, предварительно нагрев лист с двух сторон на электрическом линейном нагревательном приборе (струне), а затем быстро согнуть лист вдоль нагретой линии. При толщинах более 3.0мм, необходимо периодически переворачиавать материал во время нагрева. Та сторона материала, которая должна образовать внутренний угол, должна нагреваться первой, а внешняя сторона последней. при достижении оптимальной температуры (120 - 140°С), когда будет чувтсвоваться слабое сопротивление, можно проводить сгибание.
Cверление
Предполагается использование специальных сверл для пластика, можно использовать также стандартные винтовые сверла для дерева или металла, но для получения ровных отверстий они требуют меньшую скорость и подачу. Винтовые сверла для пластика должны иметь две выемки, с точкой схождения прилегающих углов от 60° до 90°. Выемки должны быть широкими и хорошо отполированными, поскольку они выбрасывают опилки с меньшим трением и это помогает избежать перегрева и последующей заштыбовки.
Сверла следует часто вытаскивать из пластика для освобождения опилок, особенно при сверлении глубоких отверстий. Окружная скорость винтового сверла для пластика обычно составляет от 30 до 61 м в минуту. Подача обычно варируется от 0.25 до 0.63 мм за полный оборот.
Примечание: Во время сверления на месте предполагаемого отверстия с обратной строны необходимо поместить кусок дерева и надежно закрепить это место во избежании растрескивания или проскальзывания.
Распиловка
Для распиловки термопластичных материалов можно использовать следующие виды пил: ленточная, циркулярная пила и лобзик. Рекомендуется использовать новые, а также хорошо заточенные инструменты. При очень высокой скорости резки, полотно пилы должно охлаждаться водой или другой подходящей охлаждающей эмульсией.
| Тип распиловки | Ленточная пила | Циркулярная пила |
| Расстоние между зубцами | толщ. листа менее 3мм: 1 - 2мм
толщ. листа от 3мм до 12мм: 2 - 3мм | 8 - 12мм |
| Угол зазора (a) | 30° - 40° | 15° |
| Главный передний угол (b) | 15° | 10° |
| Угол режущего зуба (с) | -- | 15° |
| Скорость резания | 1200-1700 м/мин | 2500-4000 м/мин |
| Скорость подачи | -- | 30 м/мин |
Термоформовка полистирола
Полистирол - идеальный материал для изготовления объемных форм. Для формования полистирола применимы все известные методы термоформовки: механически, под давлением воздуха или вакуумом. Могут использоваться обе формы: и матрица и пунсон. Инструмент используется как дешевые гипсовые формы, так и дорогие стальные формы с водным охлаждением, но наиболее популярный материал для изготовления форм - литой алюминий, могут использоваться другие материалы, включая дерево, гипс, эпоксид. Если при нагревании в листе образуются пузырьки, то это результат проникновения влаги внутрь листа. В таких случаях необходимо провести предварительную сушку.
Простое вакуум формование
Вакуум формование - наиболее универсальный и широко распространенный процесс, используемый для формовки. Оборудование не дорогостоящее и простое в обращении.
При таком способе формования лист помещается в рамку и нагревается. Когда нагретый лист становится эластичным, его помещают сверху полости матрицы. Затем из полости вакуумом откачивается воздух и атмосферное давление оказывает давление на лист против контуров формы. Когда лист достаточно охлажден, отформованную часть можно убирать.
Утоньшение на верхних краях обычно происходит с относительно глубокими фомами. Утоньшение происходит из-за того, что лист втягивается сначала к центру формы. Лист на концах формы должен растягиваться больше всего и поэтому края становятся самой тонкой частью отформованного изделия. Простое вакуумформование обычно сводится к простым, неглубоким конструкциям.
Драпировочное формование
Драпировочное формование похоже на прямое формование, за исключением того, что после того, как лист вставлен в рамку и нагрет, он механически растягивается, а затем применяется разница в давлении для формования сверху пуансона. В этом случае, лист, касающийся формы, близок к своей натуральной толщине. Таким способом возможно формовать с соотношением 4:1 (глубина:диаметр), сам способ однако сложнее, чем прямое формование. Пуансоны легче изготовить и обычно они стоят дешевле, но и повредить их гораздо проще. Такое формование можно проводить используя только силу гравитации. Для серийного формования предпочтительнее использование матриц, поскольку они занимают гораздо меньше места
Формование с одновременным использованием матрицы и пуансона
Этот способ, при котором лист зажат между матрицей и пуансоном, с использованием водного охлаждения, дает более точные изделия с близкими допусками, не смотря на то, что формы стоят дороже.
Вакуум формование под давлением пузыря с использованием пуансона
от способ используется для формования глубоких изделий с получением однородной толщины. Лист помещается в рамку и нагревается, контролируемое воздушное давление используется для образования пузырька. Когда пузырь растягивается на заранее определенную высоту, опускают вспомогательный пуансон (обычно нагретый) для того, чтобы вдавить растянутый лист в полость.
Скорость и форма пуансона может быть разной для лучшего распределения материала, пуансон следует делать настолько большого размера насколько это возможно, так чтобы пластик растянулся близко к форме конечного продукта. Пуансон должен зайти в полость формы глубинь на 75-85%. Воздушное давление затем применяется со стороны пуансона, в то время как вакуум вытягивается из полости. Матрица должна иметь вентиляционные ходы, чтобы воздух мог выходить.
Формование под давлением воздуха с использованием пуансона
Пуансон вдавливает горячий лист в полость матрицы. Давление воздуха со стороны пуансона давит лист против стен формы. Форма пунсона и его скорость может изменяться для оптимизации распределения материала.
Вакуум формование с использованием пуансона
Этот способ, как и предыдущий позволяет производить глубокие формы, избегать утоньшения материала на углах и сокращать цикл охлаждения. Оба процесса требуют близкого температурного контроля и более сложные, чем простое вакуум формование. Пуансон должен быть на 10-20% меньше, чем матрица и должен быть нагрет до температуры, чуть ниже температуры формования листа. Как только пуансон вдавливает лист в полость матрицы, из матрицы выкачивают воздух для формирования изделия.
Свободное формование
При этом способе формования используется давление воздуха приблизительно 2.76Мра для выдувания горячего листа через силует матрицы. Давление воздуха приводит к тому, что лист формуется с получением гладких шарообразных изделий. Поскольку только воздух касается каждой стороны изделия, на них не будет никаких отметин, если только не используется какой-либо упор для создания специального рельефа.
