Как сделать матрицу из пенопласта

Обновлено: 06.07.2024

Уже долгие годы вспененный полистирол широко применяется для производства разнообразных теплоизоляционных и декоративных деталей для строительной индустрии, ударо/виброзащитных элементов упаковки, водоизмещающих деталей для спасательных средств и спортивного инвентаря.

В дополнение к вспененному полистиролу в последнее время все активнее в производстве пенопластовых деталей используется пенополипропилен и пенополиэтилен. Рассмотрим современные технологии производства изделий из пенопластов на основе полистирола и производственное оборудование.

В качестве исходного полимерного материала для производства деталей из пенополистирола применяются различные марки полимерного гранулята сферической формы. Процесс полимеризации стирола осуществляется с добавлением естественного газа - пентана (иногда СО2), а также прочих стабилизирующих добавок. Пентан является экологически безопасным природным газом, поэтому его присутствие в полимерном материале не налагает каких-то специальных требований на производственный процесс. Пентан выступает в качестве вспенивающего агента. Концентрация пентана в гранулах пенополистирола обычно не превышает 3-6%. Диаметр гранул исходного полимерного материала зависит от конкретной марки материала и обычно лежит в диапазоне от 0,5-1,3 мм.

Предварительное вспенивание материала

Процесс производства изделий из вспененного полистирола состоит из нескольких самостоятельных фаз. Первая - предварительное вспенивание материала. Сначала необходимо осуществить первичное вспенивание шариков полистирола путем экспансии содержащегося в них пентана. Степень уменьшения плотности материала в процессе первичного вспенивания зависит от необходимой плотности готовых изделий. Обычно средняя величина уменьшения плотности в процессе первичного вспенивания составляет 40-50 раз от начального показателя плотности исходного материала.

Для вспенивания исходный материал подвергается тепловому воздействию насыщенного водяного пара, находящегося при температуре 90-110°С. Предварительное вспенивание осуществляется в специальных агрегатах - предвспенивателях. Предвспениватель представляет собой вертикальный цилиндрический бак из нержавеющей стали. Внутри бака имеется агитатор (ворошитель), который перемешивает материал в двух направлениях относительно подвижных и неподвижных лопастей.

Исходный материал из накопительного бункера шнековым транспортером или гребенчатым элеватором направляется в приемный бункер дозатора. Из дозатора исходный материал продвигается шнеком в рабочую камеру предвспенивателя. Свежий материал вводится в камеру предвспенивателя в области днища. Нагрев исходного пеноматериала осуществляется путем воздействия водяного пара, который под давлением подается в камеру предвспенивателя со стороны днища и направляется через толщу материала в верхние слои камеры. Вращающийся агитатор непрерывно перемешивает шарики материала, пока идет его обработка паром. Постоянное перемешивание материала и равномерное паровое воздействие исключает вероятность образования агломератов шариков материала с разной степенью готовности. В результате теплового воздействия пара полимерный материал приобретает пластичность, пентан увеличивается в объеме, что приводит к увеличению размеров шариков - они начинают раздуваться, а плотность материала падать. Образующийся в результате парового воздействия конденсат оседает на шариках пенополистирола и стенках паровой камеры. Для вывода конденсата из установки в нижней части паровой камеры предусмотрена магистраль для забора конденсата.

Непрерывный и циклический типы

Существуют два типа предвспенивателей пенополистирола - непрерывного и циклического действия.

Устройства непрерывного типа имеют негерметичное открытое исполнение паровой камеры. Вспененные до необходимого уровня плотности шарики пенополистирола, достигая выгрузного окна, по отводу выводятся из установки. Питающий шнек работает непрерывно, подавая в камеру свежие порции материала. Скорость подачи материала - один из определяющих параметров процесса. Другой важный параметр, определяющий процесс непрерывного предварительного вспенивания, - паровая производительность. Эти параметры определяют степень увеличения объема пенополистирола и длительность процесса вспенивания.

В зависимости от параметров удельного веса готового изделия предвспенивание может осуществляться в одну, две или даже три стадии. Для повторного вспенивания материал просушивается в установке с "кипящим слоем", вылеживается в матерчатых бункерах и снова подается в установку для предварительного вспенивания.

Из-за открытой конструкции предвспенивателя невозможно добиваться высокого давления пара в рабочей камере. Существует лишь возможность снижения давления пара путем подмешивания воздуха. Это требуется для достижения небольшой степени вспенивания, когда материл готовится для формовки изделий большей плотности.

Предвспениватели циклического действия имеют герметичную конструкцию. Материал в них загружается порциями в соответствии с существующими нормативами, учитывающими марку материала и плотность готовых изделий. Для более точного формирования порций материала для каждого рабочего цикла применяются гравиметрические дозаторы. Давление пара в камере предвспенивателя циклического действия может достигать нескольких атмосфер. Кроме того, наличие фотодатчиков в верхней части рабочей камеры циклического предвспенивателя позволяет более точно контролировать длительность теплового воздействия при достижении заданной степени вспенивания. Обеспечение более высокого давления пара в предвспенивателях циклического действия позволяет более рационально использовать пар, уменьшать потребление электроэнергии, улучшать эффективность теплового воздействия, что позволяет достигать большего эффекта вспенивания за более короткое время по сравнению с установками непрерывного типа. Вместе с тем установки циклического действия стоят существенно дороже.

Для подготовки материала низкой плотности (для получения пенопласта плотностью менее 5 кг/куб. м) могут использоваться сразу оба типа предвспенивателей. В этом случае первое точное вспенивание осуществляется в циклической установке, второе - в установке непрерывного типа.

После выхода из предвспенивателя шарики пенополистирола имеют повышенное содержание остаточной влаги. Естественное испарение влаги с поверхности материала потребует слишком много времени. Поэтому для ускорения просушки гранул предназначены сушильные туннели. В них вспененные шарики транспортируются сетчатым транспортером через восходящие потоки сжатого воздуха и быстро подсушиваются в "кипящем слое". Использование сушки в "кипящем слое" позволяет значительно сократить время выдерживания предварительно вспененного материала в специальных силосах.

Релаксация вспененного материала

После предварительного вспенивания пенополистирола подготовленный материал транспортируется в матерчатые бункеры, где он отлеживается на протяжении нескольких часов (от 12 до 48). Это делается для того, чтобы осуществить постепенное выравнивание давления внутри вспененных шариков и атмосферного давления в производственном помещении. По завершении процесса предварительного вспенивания пентан частично покидает газопроницаемый материла, а частично конденсируется на поверхности сот. В результате внутри сот материала происходит разряжение, без устранения которого невозможно перейти к формованию готовых изделий. В процессе вылеживания в матерчатых бункерах шарики пенополистирола постепенно наполняются атмосферным воздухом и давление внутри них и снаружи выравнивается.

Формование готовых изделий осуществляется в специальных блокформах или формовочных автоматах. Блокформы позволяют получать блоки пенопласта стандартных размеров, которые далее нарезаются на готовые изделия необходимых размеров с помощью горячей нихромовой проволоки, либо с использованием различных видов деревообрабатывающих станков. Формовочные автоматы позволяют получать изделия произвольной формы без необходимости выполнения финишных операций. Для этого они оснащаются пресс-формой с формообразующими элементами из алюминия.

После смыкания пресс-формы предвспененный полистирол, поступая из пневмодозатора, полностью заполняет ее формообразующую полость. Далее вспененный материал снова подвергается тепловому воздействию насыщенного пара. Пар нагнетается из набора инжекторов, равномерно распределенных на всей формообразующей поверхности, как матрицы, так и пуансона пресс-формы. Подвод пара осуществляется при помощи специальных дюз, установленных на пресс-форме. Встречное воздействие потоков пара - инжекторы пуансона и матрицы разнесены относительно друг друга - позволяет в кротчайшее время разогреть материал до температуры переработки пенополистирола - около 100°С. Температурное воздействие вновь приводит к увеличению термопластичности полистирола с одновременным тепловым расширением газов внутри сот пенополистирольных шариков. Так как процесс происходит в ограниченном объеме пресс-формы, рост давления внутри каждого отдельного шарика пенополистирола приводит к нарастанию давления внутри пресс-формы. Разрастаясь, шарики пенополистирола спекаются друг с другом, образуя цельную структуру из многогранников. Увеличение давления материала внутри пресс-формы приводит к формированию монолитного изделия, форма и поверхность которого полностью соответствуют геометрии формообразующей поверхности пресс-формы. Однако процесс нарастания температуры и давления в замкнутом объеме гнезда пресс-формы инерционен, что не приводит к стабилизации давления после прекращения парового давления. Поэтому для легкого извлечения готовой детали из пресс-формы необходимо осуществить эффективное охлаждение полимерной детали. В современных условиях охлаждение осуществляется путем вакуумирования полсти пресс-формы и охлаждением стенок пресс-формы водой. По окончании фазы охлаждения готовое изделие извлекается из пресс-формы толкателем либо пневматически.

Конденсат, образующийся внутри пресс-формы, выводится в магистраль для забора конденсата.

Время цикла формования зависит от итоговой плотности изделия и его объема и может длиться несколько минут.

Готовое изделие обычно также выдерживается 5-6 часов для релаксации структуры пенопласта и поступает для финишной обработки (резка блоков, нанесение защитного лака, окрашивание, маркировка и т. д.).

Отходы после резки стандартных блоков измельчаются в специальной дробилке, полученные крупицы подмешиваются к предвспененному материалу перед формовкой в небольшом количестве (до 5-10%).

Типовая линия для формовки изделий из пенополистирола (BASF Styropor/Neopor) обычно состоит из нескольких машин: парогенератора и паронакопителя, компрессора, силосов исходного материала, накопительного бункера материала, предвспенивателя, сушилки, бункеров для вылеживания, формовочного оборудования (блокформа, формовочный автомат), дробилки для отходов.

Немецкие и итальянские производители предлагают более дорогие и производительные машины. Европейское оборудование отличает высочайшее качество исполнения, повышенный контроль над всеми процессами, высокий уровень автоматизации, а также большая стабильность качественных показателей. Ведущими производителями оборудования для выпуска изделий из пенополистирола являются такие фирмы, как Erlenbach, Hirsch, Kurtz (Германия), Alessio (Италия) и др.

Лидеры рынка продолжают совершенствовать оборудование и технологии. В частности, сейчас все большее распространение получает процесс формования готовых изделий с так называемым глазированием одной или сразу двух поверхностей изделия. В процессе формования наружные слои вспененного полистирола спекаются вместе, образуя особую гладкую корку, которая, с одной стороны, призвана улучшить внешний вид изделия, с другой стороны - повысить физико-механические свойства готовых изделий - прочность, ударостойкость, влагонепроницаемость и т. д.

Статьи публикуются с разрешения автора и обязательным указанием ссылки на источник

Редакция оплачивает на договорной основе
технические статьи, маркетинговые отчеты, рецептуры, обзоры рынка
и другую отраслевую информацию и права не ее размещение

Приглашаем специалистов к сотрудничеству в качестве внештатных авторов и консультантов!

Обвес-неотъемлемый элемент современного автотюнинга. Основной разновидностью обвеса является спойлер. В этой статье мы рассмотрим наиболее простые, и в то же время наиболее эффективные технологии создания спойлера.
Чтобы сделать спойлер на любой автомобиль необходимо сделать матрицу (поверхность будущей детали). После чего ее нужно укрепить, сделать более жесткой и прочной. Укрепляют матрицу, как правило, эпоксидным клеем (смолой) и стеклотканевой сеткой (стеклотканью). Однако существует несколько способов создания матрицы.
1. Матрица из пенопласта и гипса.
Для матрицы необходимо 10-12кг. гипса, квадрат 5-ти сантиметрового пенопласта. Отрезаем кусок пенопласта шириной 30 см и, с помощью клея. еще на 15 см с каждой стороны в длину. С помощью канцелярского ножа вырезаем углубления, края и изгибы, затем шлифуем с помощью бруска и наждачной бумаги. В результате должна получиться болванка из пенопласта.

С помощью скотча обклеиваем поверхность болванки. После этого можно развести гипс и обмазать болванку. После высыхания гипса, аккуратно извлекаем болванку из пенопласта, используя скотч.

Теперь в отпечаток от болванки аккуратно укладываем тонкую целлофановую клеенку и заливаем более жидкий гипс. После застывания гипса, достаем матрицу из формы.

Бруском производим конечную шлифовку.
2. Матрица из пенопласта и металла.
Чтобы изготовить матрицу можно использовать лист оцинковки. Этот лист будет выполнять роль каркаса. Края листа загибают в виде латинской буквы L, для лучшего крепления спойлера на поверхности автомобиля.

Полученный каркас обклеиваем со всех сторон пенопластовыми заготовками (толщина по желанию), которые выпиливаются заранее.

Вытачиваем форму из пенопласта с помощью пилы по металлу и наждачной бумаги.

3. Матрица из металлического каркаса и полистирола.
В основе макета 2 куска проволоки диаметром 8 мм и 5 пластин, которые повторяют форму сечения спойлера. В пластинах делаем отверстия и вставляем проволоку, прихватываем сваркой.

После этого, используя пенополистирол, толщиной 50 мм и вырезаем профиль спойлера, вставляя его в каркас и склеивая куски, друг с другом.

4. Матрица из пластилина.
Самый простой вариант матрицы. Изготавливается при помощи пластилина непосредственно на автомобиле. Для этого изготовления необходимо будет предварительно оклеить поверхность авто клеенкой.

Используя пластилин, лепим будущую форму

Дальнейшая технология изготовления для любой матрицы практически одинаковая. Когда матрица спойлера готова, ее необходимо укрепить стеклотканью. Наносим не мене трех слоев стекловолокна с небольшим интервалом между слоями, чтобы смола успела полимеризоваться. Чтобы ускорить этот процесс, допускается использование фена.
1. Матрица.

В 4 матрице установку стекловолокна осуществляем прямо на автомобиле.

После этого можно снять заготовку спойлера.

Если Вы желаете установить стоп-сигнал в спойлер или подсветить спойлер светодиодами, то проложить провода стоит именно сейчас.
Далее следует переходить к грунтовке поверхности спойлера (для получения хорошей адгезии) и нанесению шпатлевки. После чего следует долгий процесс зачистки поверхности наждачной бумагой. После этого, если Вы делали матрицу из примера 2 и 4, можно переходить к окраске,лакировке и последующей установки спойлера.

2. Матрица

В остальных двух случаях необходимо дополнительно создать стойку-держатель.
На машине подбираем высоту спойлера, затем из картона вырезаем шаблон стойки. И по технологии изготовления спойлера, делаем стойки.

Далее необходимо изготовить держатели спойлера. Можно взять за основу этот чертеж.

После изготовления, можно переходить к покраске и лакировке спойлера. После чего установить держатель, а к нему прикрутить спойлер.

В качестве дополнительного "наворота" рекомендуем установить на спойлер снизу диодную подсветку
В качестве подсветки можно использовать ленту такого типа

Также интересным решением была бы обтяжка контура антикрыла гиким неоновым шнуром. Например таким.

Изготовление матриц для литья по газифицируемым моделям из пенополистирола ЛГМ.

Можем изготовить матрицы для формовки деталей из пенопласта, сложной геометрической формы.

Купить матрицы для производства деталей из пенополистирола, у нас можно в любое время! Мы их изготавливаем сами.

Видео, по оборудованию, представляем немедленно — по Вашему запросу!

Изготовление матриц для ЛГМ.
Принимаем заказы на изготовление матриц различной сложности, для производства изделий из пенополистирола.
Для изготовления любого изделия сложной геометрической формы, необходимо сначала спроектировать и изготовить пресс-форму под данное изделие.
Обеспечим полный цикл. От проектирования — до получения готового образца.
Матрицы проходят полный цикл испытаний, с получением образца детали.
На матрицу устанавливаются выталкиватели и инжекционные системы для загрузки сырья.

Где применяются изделия из пенопласта:

упаковка медицинских препаратов
— для изготовления полых изделий, для литья металлов по методу ЛГМ;
— упаковка для различных приборов;
— упаковка бытовой техники;
— упаковка дверей, окон и т.п.
— декоративные фигуры из пенопласта;
— шары разного диаметра из пенополистирола;

Специфика изготовления матриц для литья ЛГМ.

Пресс-формы эксплуатируются в сложных условиях с большими температурными скачками, давлением.
Поэтому металл должен быть прочным и устойчивым к истиранию, механическим повреждениям, выдерживать высокие температуры с наименьшими деформациями.
Выбор металла для форм — обусловлен их назначением.
В процессе изготовления пресс-форм используются фрезерные, токарные,сверлильные, строгальные, шлифовальные станки.

Технология изготовления пресс-форм зависит от их конструкционных особенностей.
Но в любом случае процесс состоит из нескольких этапов.

Начальный предполагает проектирование пресс-формы на основании отливок или чертежей заказчика или же разработку конструкторской документации согласно предоставленному техническому заданию.
3D-модель формы выполняется максимально точно, поскольку от этого зависит качество матрицы.

Детали пресс-форм должны плотно соприкасаться без значительных зазоров, на внутренних поверхностях не допускается наличие царапин, степень шероховатости должна быть не менее 8 класса.
С этой целью выполняется механическая обработка пресс-форм.

Пресс-формы для изделий сложных геометрических форм не поддаются шлифованию, поэтому их доводка и полировка выполняются после чистовой обработки и термообработки.
Формы для плоскостных изделий и тел вращения шлифуют после закалки, в заключение выполняется доводка и полировка.

Предлагаем формовочное оборудование, для изготовления деталей из пенопласта.

Давно уже собирался рассказать о том, как был сделан антураж для показанного здесь недавно ассасина.
Наконец нашёл для этого время.

Изначально была задумка, и задумка была такая…
Какая-то нелёгкая, а может и служебная необходимость, занесла ассасина внутрь замка.
Чего уж он там хотел отчебучить, никто не знает. Но, два здоровенных клинка в его руках явно не сулят оппонентам ничего хорошего.
Рассуждая дальше, решил, что поскольку персонаж представляет некое вымышленное злобно-компьютерное существо, то и окружающий антураж тоже будет без особых претензий на историчность – просто внутренний дворик некоего средневекового замка.

Итак, нарисовав на бумаге примерный эскиз, приступил к работе.

Для начала из упаковочного крафт-картона был склеен каркас будущего строения.

В первую очередь это нужно сделать для того, чтобы придать жесткость и долговечность всей конструкции. А ещё это позволяет сразу наглядно убедиться в правильности выбранных размеров конструкции, от которых будет зависеть зрительное восприятие всей работы.

В принципе, ступени можно сделать и из картона, но мне почему-то в этом месте захотелось некой аутентичности материалов.
Вообще-то, это не более, чем глупая блажь, которая не сильно повлияла на зрелищность виньетки. Но, зато уменьшила мой запас нервных клеток, и обогатила лексикон новыми матерными словами.
Для желающих повторить эту затею, рассказываю рецепт:
1. Вырезаем ровный квадратик из любого твёрдого материала (картон, жесть, пластмасса, и т.д.).
2. Раскатываем на большой ровной пластине пластилин.
3. Вдавливаем этот квадратик туда в неимоверных количествах.
4. Заливаем в получившуюся многоквадратную форму жидкий алебастр.
5. После застывания выковыриваем готовые изделия.
6. Долго клеим их в нужные места, с тоской понимая свою глупость.

Итак, лестница готова.
Следующим этапом снова проверяем свои эскизные зарисовки в виде уже натурного образца.

Поскольку увиденное меня удовлетворило, двигаюсь дальше.
По размеру картонного основания стены из пенополистирола вырезается кусок, на котором с помощью обычной линейки и подходящего ножа расчерчивается каменная кладка. После чего в нем прорезаются оконный и дверной проёмы. И в завершении он приклеивается к картонному каркасу.

Дальше любым острым резаком прорезаем в картоне отверстия под большое окно и маленькое окошко в двери.
Под саму дверь картон прорезать не стал, поскольку дверь не предполагалась открывать. Да и всю конструкцию ослаблять разными дырками тоже без нужды не стоит.

Закончив с основными элементами, устанавливаю всё на подставку. А потом заклеиваю основание всё теми же алебастровыми квадратиками.

Тыльная сторона декораций ещё раз оклеивается бумагой, что связывает её в единое целое.

Немного отведя душу с красками, снова продолжаю пилить-строгать-клеить.

Следующий этап - столярные работы.
Для двери идеально подходит шпон. После склеивания её, прорезаю маленькое окошко, в которое вставляется решётка (заранее найденная в закромах).
Ручка двери выгибается из алюминиевой проволоки.
Петли - из фольги и проволоки.

И уже в самом конце из набора решёток MiniArt для окна вырезается подходящий фрагмент.

Переходим к последнему серьёзному этапу.
Фактически от него и будет зависеть, на что это в результате будет похоже – на кукольный домик, или на фрагмент реального строения.
С помощью разных подручных инструментов и шпаклёвки необходимо придать предварительно расчерченной стене вид настоящего камня.
Если в наличии есть наблюдательность, самокритичность и энтузиазм, то сам процесс превращения мягкой пластинки в каменную кладку, не должен вызвать больших затруднений. Здесь главное - уметь представлять, как эта фактура будет смотреться после покраски.
И ещё нужна изобретательность, которая и подскажет, чем именно можно поковырять пенополистирол, чтобы он стал камнем. Лично я для этого использовал всё, что попалось под руку - от старой вилки, до зубоврачебного шпателя.

Перед установкой оконной решётки и двери на своё место, внутреннюю часть получившегося строения красим в чёрный цвет.
Ведь никому не нужно, чтобы в окне потом сверкал картон. Пусть уж лучше там будет таинственная чернота, подчёркивающая глубину здания.

Потом устанавливаю фигурку и… ву а ля!
Грозный ассасин вышел на тропу войны.

В завершении несколько маленьких практических советов:

Читайте также: