Способ изготовления изделий из вспенивающейся термопластичной композиции

Способ изготовления изделий из вспенивающейся термопластичной композиции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВй ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 270978 (21) 2668067/23-05 (51) .

3 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

В 29 F 5/02

А 01 К 73/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15,10,80. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 15.1030 (5Ç) УДК 6 78 . 742 ..2.04:027 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю.Д. Филиппов, A.Þ. Кисс, B . .Н. Чалов, Ю.Ì . Кузовлев

Р

Н.A.Âëàñîâ и В.Е.Рубинов;Государственный проектно-конструкторский институт рыбопромыслового флота "Гипрорыбфлот" (Мурманское отделение) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

ИЗ ВСПЕНИВАЮЩЕЙСЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНОЙ

КОМПОЗИЦИИ

Изобретение относится к способу переработки вспенивающихся термопластичных композиций в иэделия прессовым методом и может быть испольэова5 но для получения плавучих тел, преимущественно поплавков, преднаэнаl ченных для оснащения рыбопромысловых орудий лова.

Известен способ изготовления иэделий из- вспенивающейся термопластичной композиции, включающий уплотнение композиции в форме, спекание и вспенивание полученной заготовки в форме, которая соответствует размерам готового изделия, например поплавка

f1). Первоначальное формование заготовки по этому способу осуществляют на плитах пресса. Для этого вспенивающуюся композицию засыпают в прессформу уплотняют ее при давлении 120I L

170 кгс/см, а затем нагревают и выдерживают при заданной температуре (160-180 С) и давлении в течении 1030 мин (в зависимости от толщины изделия), в результате чего происходит спекание заготовки.

По окончании выдержки пресс-формы .на плитах пресса при заданной температуре плавно уменьшают давление сжатия пресс-формы, при этом происходит частичное подвспенивание заготовки. После охлаждения пресс-формы 3 агот ов ку из влек ают и осущест вляют окончательное всгенивание заготовки в среде теплоносителя (водяной пар, горячая вода, воздух, инфракрасные лучи), при этом заготовку помещают в форму для вспенивания, соответствующую по конфигурации и размерам готовому изделию.

В:известном способе применяется высокое удельное давление прессования вспенивакяцейся композиции, что в свою очередь приводит к возникно.вению внутри пресс-формы высоких давлений газов, выделяющихся в результате разложения гаэообразователя, входящего в состав композиции. Это требует применения громоздкого прессового оборудования. Высокие давления, возникающие в пресс-формах в процессе спекания заготовки, предьявляют повышенные требования и к самим пресс-формам, которые имеют небольшой срок службы, сложны в изготовлении, дорогостоящи и громоздки. Значительный вес пресс-формы при большом их количестве, участвующем

770825 в производственном процессе, выэывает трудности при работе с ними.

Недостатком вышеупомянутого способа является также и то, что весь технологический цикл формования заготовки ведется на плитах пресса, который при значительной длительности цикла становится малопроизводительным, а следовательно, при значительной производственной мощности производства требуется большое количество прессового оборудования.

При значительных габаритах по высоте и сложной конфигурации пресс-форм ухудшается процесс теплопередачи при спекании заготовки за счет неравномерного прогрева боковых стенок и t5 нижней и верхней частей пресс-формы.

Вследствие этого изделия могут быть слабоспекшимися и недостаточно прочными, что снижает качество заготовки, а следовательно и качество 2О готового изделия.

Все эти причины ограничивают технологические возможности изготовления изделий, преимущественно поплавков, и снижают их качество. 25

Целью изобретения является улучшение качества изделий.

Цель достигается тем, что в способе изготовления изделий из вспенивающейся термопластичной композиции, включающем уплотнение композиции в форме, спекание уплотненной композиции, охлаждение и последующее вспенивание полученной заготовки в соответствующей размерам готового изделия форме, в качестве вспени- 35 вающейся термопластичной композиции используют композицию на основе пенообразующего вулканизующегося полиэтилена, уплотнение осуществляют в съемной форме до плотности 0,65- 4О

0,70 г/см, после чего форму поме3 щают в камеру и спекают уплотнен- ную композицию в среде теплоносителя сначала при температуре выше температуры плавления композиции, но ниже температуры разложения газообраэователя в течение времени, достаточного для полного расплавления композиции, а затем при температуре, не превышающей температуру термичного разложения композиции в течение времени, достаточного для полного разложения газообразователя.

Использование в качестве термопластичной вспенивающейся композиции пенополиэтилена позволяет улучшить M качество, например, поплавков эа счет меньшей хрупкости этого материала по сравнению с применяемым в прототипе пенополистиролом. Повышенная хрупкость материала, особенно gg для таких изделий как поплавки, является отрицательным фактором.

Применение в предлагаемом способе плотности эапрессовки композиции, равной 0,65 — 0,70 г/см в совокупнос- д

„3 ти с использованием съемной формы позволяет исключить высокие удельные давления прессования и тем самым обеспечить возможность изготовления изделий беэ применения дорогостоящего прессового оборудования, что расширяет технологические возможности способа.

Совокупность этих признаков позволяет также улучшить качество иэделий.

Как показывает эксперимент, при плотности запрессовки большей верхнего предела указанного интервала, получаемая заготовка имеет по линии разъема формы большой облой, что не позволяет осуществить вспенивание заготовки до нужных размеров (в местах образования облоя композиция плохо вспенивается, имеются раковины).

Плотность эапрессовки, меньшая нижнего предела указанного интервала, приводит к тому, что внутри формы остается воздух, находящийся между гранулами композиции. Этот воздух является причиной образования раковин на поверхности поплавка как при его спекании, так и при вспенивании.

Таким образом, плотность запрессовки композиции, равная 0,65-0,70г/см (что соответствует удельному давлению около 30-40 кгс/см ) является

2 оптимальной для формования поплавков в съемной форме и позволяет получить качественные изделия.

Улучшение качества изделий дости- гается также эа счет равномерного прогревания формы, осуществляемого в термокамере в отличие от нагрева форм, закрепленных на плитах пресса, где нагрев стенок формы и, например, днища формы, расположенного непосредственно на обогреваемой плите, не одинаков.

Кроме того, формование в съемной форме при плотности запрессовки

0,65-0,70 г/см именно пенополиэтиз лена позволяет расширить технологические возможности способа и достичь улучшения качества поплавков с одной стороны за счет исключения в предлагаемом способе операции предварительного вспенивания композиции, проведение которой характерно для пенополистирола, с другой — за счет исключения возможности перевспенивания гранул, которое приводит к получению непрочных. иэделий.

Приведенная выше совокупность существенных признаков обеспечивает достижение цели изобретения только при ступенчатом режиме спекания заготовки, т.к. сначала необходимо расплавить композицию, а потом обеспечить разложение гаэообразователя, причем эти процессы необходимо осуществить равномерно, без перегрева или недогрева отделЬных частей эа77082

90,55

Навеску пенополиэтилена предварительно рассчитывают, исходя из выбранной плотности запрессовки композиции, которая в данном примере равняется 0,67 г, см. и объема форготовки, что вызывает неравномерное ее вспенивание и не позволяет осуществить способ.

Равномерное и полное прогревание вспенивающейся композиции достигается в термокамере, где процесс теплопередачи одинаков как для нижней, верхней, так и для боковых частей формы.

На фиг. 1 показан разрез формы для спекания с заготовкой; на фиг. 2 форма для вспенивания заготовки. 10

Форма для спекания выполнена разьемной и состоит из корпуса 1, вставляемого внутрь его донышка 2, крышки 3 и надеваемого сверху на форму хомута 4 с быстрозакрывающимся замком l5

5. Хомут 4, надеваемый на форму, после уплотнения композиции, соединяет корпус 1 с крышкой 3 формы и не позволяет композиции в процессе спекания выйти из формы. Отверстие 6 в нижней части корпуса 1 служит для разборки формы после процесса спекания и выпрессовки заготовки 7.

Для улучшения процессов теплопередачи корпус 1 формы выполнен с ребрами 8.

Форма с поплавком 9 состоит из двух половинок 10 и 11 и центрального стягивающего болта 12.

Пример. Изготовляют поплавки с плотностью 0,18-0,20 г/см и массой 30

Э

540 и 570 г.

В качестве вспенивающейся композиции применяют полиэтилен пенообразующий вулканизующийся марки 108-58П по

ТУ 6-05-1753-76. 35

Состав композиции, Ъ:

Полиэтилен низкой плотности

Диамид азодикарбоновой кислоты 6,00 40

Окись цинка 0,50

Стеауат цинка 1,40

Стеариновая кислота 0,90

Перекись дикумила 0,65

Вспенивающаяся композиция имеет о температуру плавления около 120 С.

Сборка формы и уплотнение композиции.

В корпус 1 формы для спекания помещают донышко 2, после чего в корпус

1 засыпают навеску пенополиэтилена в

540 r.

После этого крышку 3 формы закрывают и с помощью плунжера гидравлического пресса производят уплотнение пенополиэтилена до заданной плотнос- 55 ти . При полном прижатии крышки 3 к корпусу 1 на форму одевают хомут 4, фиксирующий плотное смыкание частей формы. мы для спекания, который замеряется при помощи воды по формуле, P нОяески

1 ндэес„„(навеску пенополиэтилена в 540 r засыпают в форму объемом 806 см ) .

Исходным моментом для выбора плотности запрессовки композиции принимают кривую зависимость удельного объема от температуры для полиэтилена.

Согласно этой кривой при нагревании полиэтилена его удельный объем (р„.„,„. )

VHO ЕСКИ 1 увеличивается и для температуры 175- 180 С (температура, при которой навеска композиции полI ностью расплавилась и прогрелась) составляет 1,3. Учитывая, что удельный объем является величиной, обратной плотности, м" -, для а V наклески данной температуры плотность запрессовки композиции будет равна

О, 77 г/см

Опытным путем в дальнейшем установлен оптимальный интервал плотности запрессовки композиции, который составляет 0,65-0,70 г/смэ.

Спекан. е заготовки.

Закрытую i эрму, заполненную вспенивающейся - ìïoçèöèåé, помещают в термокамеру с принудительной циркуляцией воздуха внутри термокамеры. Температура в камере в момент загрузки формы равна 175 С. При этой температуре форму с композицией выдерживают в течение 1 ч, за это время материал полностью расплавляется. После этого температуру в термокамере повышают до 190-200 С-.При этом гаэообразователь, содержащийся в составе вспенивающейся композиции и имеющий температуру термического разложения

170-190ОС, разлагается. Полное разложение газообразователя, содержащегося в навеске композиции, происходило за 75 мин.

Охлаждение формы с заготовкой °

После спекания заготовки горячую форму извлекают из термокамеры и помещают в камеру для охлаждения, где охлаждают воздухом, имеющим комнатную температуру, методом обдува в течение

1,5 ч, при этом температура формы и заготовки, находящейся в ней, понижается до 25-30 С.

Извлечение заготовки из формы.

После охлаждения форму с заготовкой распрессовывают. Распрессовку произ; водят следующим образом.

Охлажденную форму с заготовкой помещают на плиту гидравлического пресса, верхним плунжером поднимают крышку 3 формы с усилием 1,5 т, раскрывают быстрораскрывающийся замок 5 и снимают хомут 4 с форьы. Затем поднимают верхний плунжер гидравличес770825 кого пресса в крайнее верхнее положение и нижним плунжером выжимают вверх крышку 3 формы, извлекают заготовку 7 и донышко 2 формы.

Подготовка заготовки.

После извлечения заготовки из формы для спекания ее подготавливают к вспениванию. Подготовка заключается в сверлении на сверлильном станке сверлом диаметром 13 мм перемычки центрального отверстия 6 в заготовке и удалении с ее поверхности облоя, появившегося в процессе спекания в местах сопряжения внутренних частей формы. Облой с поверхности заготовки снимают с помощью быстро вращающе-,. гося матерчатого круга. !5

Вспенивание заготовки.

Готовую заготовку помещают в нижнюю половину 10 формы для вспенивания, закрывают верхней половинкой 11 и обе половинки стягивают стяжным Щ болтом 12. После этого вспенивание заготовки проводят в воде в автоклаве при 100-110 C и повышенном до

1,18-1,23 ат давлении пара в течение

3 ч. Через 3 часа вспенивающаяся заготовка полностью заполняет внутреннюю полость формы, после чего форму извлекают, охлаждают в холодной о воде до температуры не выше 25-30 С и распрессовывают. Ъ

Использование предлагаемого способа позволяет осуществить изготовление поплавков, полностью отвечающих предъявляемым требованиям, позволяет наладить производство поплавков с применением минимального количества дефицитного и дорогостоящего прессового оборудования, повысить его производительность за счет возможности проводить процессы уплотнения вспенивающейся композиции, спекания, 40 охлаждения и извлечения заготовки из формы параллельно.

При этом упрощается процесс формо.-. вания поплавков за счет применения съемных, легких, малогабаритных фоРм и уменьшения удельного давления прессования.

Предлагаемый способ позволяет свести к минимуму образование отходов производства. По предлагаемому способу могут быть получены поплавки не только из пенополиэтилена, но и из пенополипропилена, т.к. одинаковая химическая природа этих полимеров делает их сходными по своим физическим, механическим и технологическим свойствам.

Формула изобретения

Способ изготовления изделий из вспенивающейся термопластичной композиции, включающий уплотнение композиции в форме, спекание уплотненной композиции, охлаждение и последующее вспенивание полученной заготовки в соответствующей размерам готового изделия форме, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества изделий, в качестве вспенивающейся термопластичной композиции используют композицию на основе пенообразующего вулканизующегося полиэтилена, уплотнение осуществляют в съемной форме до плотности 0,65-0,70 г/см

3 после чего форму помещают в термокамеру и спекают уплотненную композицию в среде теплоносителя сначала при температуре выше температуры плавления композиции, но ниже температуры разложения газообразователя в течение времени, достаточного для полного расплавления композиции, а затем при температуре, не превыщающей температуру термического разложения композиции в течение времени, достаточного для полного разложения газообразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Брацыхин E.A. и др. Переработка пластических масс в иэделия. М., "Химия", 1966, с. 298-300,