Способ центробежного формования изделий из полимерных композиций и устройство для его осуществления
1. Способ центробежного .формования изделий из полимерных композиций , включающий загрузку композиции в дозировочный стакан, установленный концентрично в форме, и выгрузку композиции из дозировочного стакана в форму с последующим формованием вращением формы с дозировочным стаканом , отличающийся тем, что, с целью пbвьIшeн я качества Изделий за счет исключения газовых включений при изготовлений изделий из полимерных композиций на основе форполимеров с концевыми изоцианатными и эпоксидными группами, перед выгрузкой композиции из дозировочного стакана осуществляют ее перемешивание в дозировочном стакане мешалкой, обеспечивая вращение дозировочного стакана с формой со скоростью, соответствующей достижению центробежного ускорения на внутренней поверхности стакана от 1,2 до 1,8 q, после чего вращение мещалки прекращают . 2. Устройство для центробежного формования изделий из полимерных композиций, содержащее форму, дозировочный стакан, установленный концентрично в форме, и привод вращения , связанный с формой и стаканом, отличающееся тем, что оно снабжено установленной в дозировочном стакане мешалкой в виде шнека с приводом ее вращения, причем отношение длины шнека к высоте дозировочного стакана составляет 0,8:1 1:1, отношение диаметра щнека к диаметру дозировочного стакана - 1:2 - 1:10, а отношещ1е зазора между образующей шнека и внутренней поверхностью дозировочного стакана составляет 0,05-0,25 диаметра шнека. i (Л СЛ 4 4а
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИН (191 (111(51) 4 В 29 С 41/04
OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA
К АВТО Сном СвиДкткльСтвМ (21) 3833038/23-05 (22) 30.12.84 (46) 23.07.86. Бюл. У 27 (72) В.Н.Саракуз,Г.М.Тиманьков, Н.А.Петрова, И.M.Àáðàìçîí, А.А.Белов, Ю.И.Борейко, P.Т.Шияпов, В.А.Быстров и О.В.Доманский (53) 678.057(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 298630, кл. В 29 С 5/04, 1968. (54) СПОСОБ ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ФОРМИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМ ПОЗИЦИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ центробежного,формования изделий иэ полимерных композиций, включакш(ий загрузку композиции в дозировочный стакан, установленный концентрично в форме, и выгрузку композиции из дозировочного стакана в форму с последующим формованием вращением формы с дозировочным стаканом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий за счет .исключения газовых включений при изготовлении изделий иэ полимерных композиций на основе форполимеров с концевыми изоцианатными и эпоксидными группами, перед выгрузкой композиции из дозировочного стакана осуществляют ее перемешивание в дозировочном стакане мешалкой, обеспечивая вращение дозировочного стакана с формой со скоростью, l соответствующей достижению центробежного ускорения на внутренней поверхности стакана от 1,2 до 1,8 q, после чего вращение мешалки прекращают.
2. Устройство для центробежного формования изделий иэ полимерных композиций, содержащее форму, дозировочный стакан, установленный концентрично в форме, и привод вращения, связанный с формой и стаканом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено установленной в дозировочном стакане мешалкой в виде шнека с приводом ее вращения, причем отношение длины шнека к высоте дозировочного стакана составляет
0,8:1 — 1:1, отношение диаметра шнека к диаметру дозировочного стакана — 1:2 — 1:10, а отношение зазора между образующей шнека и внутренней поверхностью дозировочного стакана составляет 0,05-0,25 диаметра шнека..
1?45441
10 !
Изобретение относится к способам и устройствам для центробежного фор мования изделий из полимерных композиций и может найти применение в промышленности синтетического каучука, пластических масс, легкой, автомобильной и др.
Цель изобретения — повышение ка чества иэделий за счет исключения газовых включений при изготовлении изделий из полимерных композиций на основе форполимеров с концевыми изо. цианатными и эпоксидными группами.
На чертеже представлено устройство, продольный разрез.
Устройство состоит из термошкафа
1,, в нижней части которого закреплен основной электродвигатель 2, соединенный с валом 3, на котором установлена форма 4, и дозировочный стакан
5. В стакан опущена мешалка в виде шнека 6, соединенного с валом вспомогательного электродвигателя 7.
Отношение длины шнека к высоте дозировочного стакана 5 составляет
0,8: 1 — 1: 1, отношение диаметра шнека к диаметру стакана составляет
1:2 — 1:10, зазор между образующей шнека к диметру стакана составляет
1:2 — 1: 10, зазор между образующей шнека и внутренней поверхностью стакана — 0,05 — 0,25 диаметра шнека.
Способ центробежного формования иэделий из полимерных композиций на предлагаемом устройстве заключается в следующем.
Включается электронагреватель термошкафа 1. В дозировочный стакан 5 по весу или объему загружаются навески составляющих полимерной композиции — олигомер и отвердитель. Включается вспомогательный электродвигатель 7 и при вращении шнека 6 ведется перемешивание составляющих композиции. При этом основной электродвигатель 2 выключен. За счет сил вязкостного трения стакан 5 с формой
4 и валом 3 вовлекается шнеком 6 во вращение. При этом создаются благоприятные условия для перемешивания и вывода газовых включений: из жидкостной композиции, которые. под действием центробежных сил устремляются к центру и выводятся из композиции.
Освобождение композиции от газовых включений пузырей происходит к .моменту, когда стакан с формой разгоняется до скорости вращения, соот20
10 ф5
55 ветствующей значению центробежного ускорения на внутренней поверхности стакана 1,2-1,8 q. Для стакана диаметром 100 мм соответствующая скорость вращения составляет 160190 об/мин. После этого включают основной электродвигатель 2, вращающий форму 4 со скоростью, обеспечивающей выгрузку перемешанной композиции из стакана в форму и придание изделию необходимой формы. Для большинства изделий скорость вращения формы составляет 1000-3000 об/мин, Вспомогательный электродвигатель отключают.
Удаление газовых пузырей иэ полимерной композиции достигается при отнош:=нни длины шнека к высоте стакана 0,8,".1 — 1:1, так как при меньшей длине шнека не достигается уров летворительное перемешивание составляющих композиции, при отношении диаметра шнека к диаметру стакана
1:2 — 1:10, так как при меньшем отношении время разгона формы со стаканом во вращение может превысить время жизнеспособности полимерной композиции, в результате чего композиция может отвердиться в стакане и произойдет нецолив изделия,при зазоре между образующей шнека и внутренней поверхностью стакана 0,050,25„ так как при меньшем зазоре происходит слишком быстрый разгон стакана и формы во вращение и композиция переливается из стакана в форму раньше, чем произойдет полное перемешивание составляющих композиции, при большем зазоре время разгона формы со стаканом во вращение до значения . центробежного ускорения 1,2q превышает время жизни полимерной композиции.
При формовании изделий из уретановых композиций оптимальным оказалась мешалка в виде шнека, угол наклона
Ф винтс вой линии 75 и полуцилиндрическая форма винтовой канавки.
Качество получаемых иэделий оценивается визуально по количеству газовых пузырьков на 1 см поверхности изделия и экспериментально по прочности отвержденного полимера на разрыв и на примере формования манжетного уплотнения вала по пропуску машинного масла в кг/час.
Пример 1 (контрольный). В до зтровочный стакан 5, установленный
1245441 вне формы 4, загружают при 80 С
700 r форполимера с концевыми изоцианатными группами на основе полиэтиленадипината и толуилендиизоцианата и 70 г расплавленного метилен- 5
-бис-ортохлоранилина.
Перемешивание составляющих полимерной композиции ведут путем включения электродвигателя, соединенного с лопастной мешалкой при скорости ее вращения 200 об/мин в течение
5 мин. Затем выключают электродвигатель мешалки, устанавливают дозировочный стакан в форме соосно с ней, включают электродвигатель, соединен--!5 ный с формой., и ведут формование изделия — манжетного уплотнения при
120 С, скорости вращения 1500 об/мин в течение 5 ч.
Затем форму разбирают, извлекают 20 готовое изделие ° Качество изделия в этом и последующих примерах оценивали визуально по количеству газовых пузырьков на 1 см поверхности изделия и экспериментально по прочности отвержденной полимерной композиции на разрыв и герметичности манжетного уплотнения, о котором судили по пропуску машинного масла при уплотнении вала диаметром .400 мм и перепаде зо давлений 1,5 кг/см . Полученные результаты приведены в таблице.
Пример 2. В дозировочный стакан 5 с диаметром 100 мм и высотой 100 мм, установленный в форме
4, соосно с ней загружают при 80 С
700 r ..форполимера с концевым изоцианатными группами на основе полиэтиленадипината и толуилендиизоцианата и 70 г расплавленного метилен-бис-ор-<< тохлоранилина.
Перемешивание составляющих полимерной композиции ведут путем вклю- . чения электродвигателя 7, соединенного со шнековой мешалкой 6 диаметром4
10 мм (отношение диаметра стакана к диаметру шнека 10:1), длиной 100 мм (отношение высоты стакана к длине шнека 1:1), и зазоре между шнеком и стаканом 2,5 мм (отношение величины зазора к диаметру шнека 0,25).
Скорость вращения шнека 900 o6/мин.
При этом стакан 5 и форма 4 вовле) каются во вращение.При достиженииими скорости вращения 166 об/мин, что соответствует значению центробежного ускорения на внутренней поверхности дозирсвочного стакана 1,2 q,âêëþчают электродвигатель 2, вращающий форму 4 со скоростью 1500 об/мин и ведут формование и отверждение изделия — манжетного уплотнения при
Р
120 С в течение 5 ч. Затем форму разбирают, извлекают готовое изделие.
Качество изделий оценивают визуально по количеству газовых пузырьков на 1 см поверхности и эксперименХ тально по прочности на разрыв и герметичности манжетного уплотнения,о котором судили по пропуску машинного масла при диаметре уплотняемого вала 400 мм и перепаде давлений
1,5 кг/см . Полученные результаты приведены в таблице.
Пример ы 3-19. Способ центробежного формования осуществляют также, как в примере 2, изменяя режимные и конструктивные параметры способа и устройства,-которые приведены в таблк,е.
Полученные результаты указаны в табл. 1 °
Как видно из приведенных примеров перемешивание составляющих полимерной композиции в дозировочном стакане шнековой мешалкой при отношении длины шнека к высоте стакана 0,8:1
1:1, отношение диаметра шнека к диаметру стакана 1:2 — 1: 10 и зазоре между образующей шнека и внутренней поверхностью стакана 0,05-0,25 диаметра шнека, при значении центробежного ускорения на внутренней поверхности стакана 1,2-1,8 обеспечивает удовлетворительное качество формуемых изделий (примеры 2,3,4,7,8, 11, 12,15, 19) .
Перемешивание до скорости вращения стакана, соответствующей значению центробежного ускорения меньше
1,2 q не обеспечивает вывод газовых включений, что отрицательно сказывается на прочностных показателях иэделия и его работоспособности (герметичности манжетного уплотнения, пример 6).
Перемешивание до скорости вращения стакана, соответствующей значению центробежного ускорения больше
1,8 q òàêæå не обеспечивает вывод газовых включений, так как жидкая полимерная композиция переливается через верхнюю кромку дозировочного стакана раньше, чем из нее выйдут газовые включения (пример 7).
1245441
Перемешивание составляющих полимерной композиции в стакане при зазоре между шнеком и стаканом 6 мм (т.е. более, чем 0,25 от диаметра шнека) приводит к браку, так как время разгона стакана до скорости вращения, соответствующей значению центробежного ускорения 1,2 q составляет 18 мин, что больше времени 10 жизнеспособности композиции (пример 10) .
Перемешивание составляющих полимерной композиции в стакане при зазоре между шнеком и стаканом мень- 15 ше, чем 0,05 от диаметра шнека, приводит к получению изделий плохого ка чества, так как вследствие малого времени перемешивания (2 мин) осуществляется плохая гомогенизация 20 составляющих полимерной композиции (пример 11).
Перемешивание составляющих полимерной композиции в стакане при диаметре шнека 67 мм (отношение диаметра шнека к диаметру стакана больше, чем 1:2, также приводит к получению изделий плохого качества вследствие малого времени перемешивания — 1,5 мин (пример 14). 30
Перемешивание составляющих полимерной композиции н стакане при отношении диаметра шнека к диаметру стакана меньше, чем 1:10, приводит к получению бракованного изделия вслед- З5 ствие недолива формы„ так как время разгона формы до скорости, соответствующей значению центробежного ускорения 1,2 q составляет 15 мин, что выше времени жизнеспособности @» композиции (пример 16).
Перемешивание составляющих полимерной композиции в стакане при отношении длины шнека к высоте стакана меньше 0,8: . приводит к получению изделий плохого качества иэ-за йеудовлетворительного перемешивания (пример 17).
Перемешивание составляющих полимерной композиции в стакане лопастной мешалкой требует длительного времени перемешивания, большего, чем время: жизнеспособности композиции, что приводит к получению бракованного изделия вследствие недолива формы (пример 18).
Таким образом, формование изделий из полимерных композиций по предлагаемому способу и на предлагаемом устройстве обеспечивает получение качественных изделий„ свободных от газовых включений. Изменение вязкости композиции в пределах, известных для изоцианат-и эпоксисодержащих форполимеров не влияет на выбор режимов формования, На основе экспериментов с выпускаемыми отечественной промышленностью форполимерами с концевыми эпоксидными группами (табл. 2) установлено„ что при тех же режимах, что в примерах 3-5, вязкость форполимеров составляла 50 и 150 пуаз.
Время разгона формы до 1,2-1,8 q уменьшилось соответственно до 5,0, 5,5, 6,5 с для форполимера с вязкостью 50 пуаз и 3,3,5,4,5 сек, для Форполимера с вязкостью 100 П. уменьшение времени в указанных случаях не сказалось на качестве изделий (прочностные показатели соответствуют техническим условиям), но в то же время уменьшилась вероятность попадания B композицию газовых включений и, несмотря на увеличение.вязкости композиции при указанных режимах формования обеспечено минимальное содержание газовых включений в изделии.
1245441
I о -о
o,лее и х ос х
4 I ! 1ООХ
О«3 О хох е к х л х
1 I
4I Э а!
C Z3.
С l СО О
В о э } 34 ха Оа
f l/l 1 1 /3
it ii".
С 3
Ю аа ч с} е а 1
Ь ZCIV
mcx vm o
» эе ох
z ах-с н х х хЗ
3» 34
33
I 1 Х
z 4! 41
О«С3.
«исаи
34 Z m
С4 63 f аоееэ
co o aI r z со Ъа °
43
In
С 4 с/Ъ
Т
С 3
In са сЧ а1 «и ооеха е* ° °
}5«
1 со Х а а3
1 f 43
}хх
s o. е
a31 а а« иоьса
m Si4»Z о о о
/3 о
/3 о
С4
«х
Ч3 CO
CV т и а о сваее оо
xvzo
I !
I
1 !
1
I !
I !
1
1 !
1
In In
С3 «3
In Ю
3 О
In
D о о о
Ос
Ю
СЧ с/\
СЧ о с/\
СЧ
Ч
In
Ю о о сО
Ю с \
Ю с 3 в 3 о
3 al э f
X v a3 а! х
Х» If
33 О, х! хххааа
Z Э ф f ф
z Gf.m ихоох
CO о а3 ф
Ю
D
CO а о х
О.
4l
5 о с х х с е х
x m
Х О с и
l с
О.
° 3 х! I
3 4I
I X Z х с
} 1 И
1 1 о о
34 34
4l «33 «
4 m Й а
С ф д х
1
1 а а
1 f. Z
1 э е
xxz
I Cc m x х 1et v
I о
D о
1 ф I
1 о ф
1 Ь са О
I — — ——
Ю
Z O э о о х о о
} *
I CX а
I э а
l ф о о
} х а
i 3 z
1 а х о х о
33
1
}
I !
I !
La
m3x к х
О.а g
CX 3f C
I а о о
G f. ха х!
O/3 ОО х с с-., О о аь-=
3. Z — 3Г
I х
О
Э
l1 I
1 э
«
СО Е
} о v х о
u a
I 1
1 Е 1 I э э«лао ! с а!-аа
}-г—
) Ю о
ХОКЭХ1
} эаэоо4»х
5 3 IO Z» О
}- 1 ! Jl 4l
1 f И 1 оиа«а
x o az f
Е } uamzv
О 1 О О Ф Z X Х О
1 — г —.— т—
О 1 и X Е 1
43ZO3ХЭ
zохосх
m 1 хас и
I 4l X f
«1ахеаоа
О И 3
m v Х3.
m(cnс4хЕСzx
5 х I I 1
Э /4 1 t" 4l
Е х! 1 43 Э Z
Э е! ОХЕИХ о 1 о!о иса
«11а! х «1-э
Ф 3 Z Э Х с4
О ICXZZX3 с и
» I э
} o
1 х э
D" х
Ч4 О3
Ф о о с \
ОО CC D D -т с/3 р т с/3
СЧ С 3 п3 с 4
СЧ сч ос 31 In .
1 1 1 I
Z О Z 4
О Ц О С
О.З ах
In Сс 1 Z f Z
1245441
1(7 л сч о о
ГГ
С 4
4Г\ м м мъ
1 э х
О 6te к а х ах 46
1 о
-т
z о х
Г4 ф 5 а х
Р.
Ф
1- Ю ф н о со л о
4t4 ГЧ
4сс
444
С 4
Ю
Ю
4ГЪ
Ю
ГЧ
-т К4 ГЧ
*oxex1 е э аэ o v э х
4-н 1ао о о ф х а х å 66-КОаХ1- 6 Otn
u ax x v x u z o
z х о
Ф ! o
1 .1 х х
I ! t6
I 6l
1 46 ф
1 а
)! Э ! = о
Ц
I »
1 !
I к э х ахх ! ооакн коnхэхсо
vatxxzxo оо оо
Ю о
ezo ах а ю
Ой!а v фа 5
44
«Ю о
I а 1
Х 6I ст н
o e
Р
44 1"
t6 Э 46
С Z
444
44 о
\/4
С 4
-У
1 о! .6 а л
-Т о
4Г\ т
Г
Ю
Ю
4С\
444
С 4 о
Л о
tt4 о!
I э о х ! х
1 I э
О и
i э
6l и ф
Х 46 с6
44 Р х! 1 э с
6l f»
zve
l6 х»а а х
I
1
4t! а! х э Ф а х
IOtZ6IXZ! L
1 л о
Г о н 3 а 1 t6 охкхэк эхэак!
1о
I
1.
I a о !
1 ! э !
I ф
1 it х и
1 Х а
I 1I e
I о.
I a ! х
1
I
1 !
I Х э Z х
16!
Е.
IJ
46 х о ф х! о к э х
ttl
1 I
1 э
1 Z
1 O х
44 а.)!
x z ф Х
I.
z ф
Ф i ct о о 1 а о! 1" Э о ь.!
z а
i х I о Ф
Р
- о!
i x
1 х
O 4t о Ф са Р 44
1- Х
1 о к К м 6 п.3
1- Х! х
О 44
°, 1 1-11 Ontaxхх
a i tf v x f. а х x u 5 (1 zi-xzax xonzxl
»
1 сv Ф66 uао оэолэа оххэ
4к х а Р а х о к 4- 46
3 1 -ФЮ4 я
1 1
Жi Э I Оц Е- Q
:14
i о* xooeхozto ! аасиаанхвхо о
6l Z 1 Z I 1 I
6! aa i ээалаю ос t nаэан, в) ! хо! е 11111ах
Э О к4 Z РаЕ5 Ф
1- — *I
1 о 1
I
il
I ! ! !
О !. к е
5х с к с х с с
C х т х
\6 к х!
I В
l Е 1
a p
l Э !.
I с
I tt
1 = 11Cв
I G Ol х
l !
В 0, с-И с х с. ф с х х
\с с с
С1 о
Ю о о
° сх к 2 о.
tU 0l
В о г х
1 вв
В C О, Х
-л
I ! !!
I !
1 1
I о
I О
1I
V ,О l6 !. с ь
v я оФЕ х ак сс! со
t»t со
ttl с с с»с
to to сч с!
I х
1 I в а 1 х 6 ! охооф
Х1 X & X  — — 1
I
I
1 1
1 !
1
Ю
Ю
О с
1 t6 Ф
Xo,о. в в о
Ю с»с сГ!
О 6
1 с с ссС со о с о коохв ! 1.1 O В Х X Н
1 и х со и о о
Ю о
Ф X в о
v ф х Y
1 о с0
Р ссс
tO
° с!
-о с»с
1 с»с X 6! tt
1 Х Ф
Ol CI Х с6 н к ак
1 tll
Ф с6 0l ах хи в х х 1 о а
4 ! Cf
1 В
I к
6 ЕЕ!
t6 к
l6
1" Ф о х
1 В Н с6 1 оххкйв
Х Х : 0! IO
ВВ6!ZО ! o a ц н !с о
1 1
1 О! Х t6
1 1
» » ь
tU 1 хов
Н IO В
1 I ! хв!Их
ЕНк
Ф !а Ф х
Ю
Ф х !. Ф ЕЕ
D о
I х и в вх х со
Фйн
1 а Ф
Ot Ф
tt! cv
t»t с ъ
t»t с!
I ° !!
=I 5 с в ц!хсх! k.X
6) C Ц о в
Л C 11 о х
Ol х! х
I
1
1 С
1 Х и
I O!
I О tt
Х В в о
1 - X с
53 и
tU аI!
1
1
1
I
i ! !
1 Z о х
6 о
В с
I
1
1
I
1 !
I
I
1
I
1 ! .1
C х Е
o u t6 с à
IC G CL tU O Á
О ОФEfфсЕО ванхх аввс6
lo c X В Е
I- iU ОХ се в к х в о о. сс в
"т а х w а 66
1 Х
О C а в!хсво
o u t6 х ф с åoo
КОаВI-Ф Осс с>ахIUuкuео м
С» I I а o It tl
Of0CtO
1245441
Lg o g x
1- и Ф В
1 и! сг!
4 L
К "В В о OI UI и а
Л в 3 53
I авхС О а к-внхв
О 00 06 Н u.
ВХОФО
UI v u 1! Е
1245441
mI 1 1
movч v э me 1.1х ф х л хх
О Ol с(О х
l
1! ! ziLа
m Э ЛО о
1 о
М
Cl
О m о х а х
f п1
m а о
О.
Ф х
Ia m z m
i сч
1 Ф
1 Х
ovm коаэ ! с.1аФ Е
iL
З О
Ф хех-Ф о ю
vmV XO
if
У
l
1 — —— сл Ю
l О\ о а
I О О, Ф Х
I
5 !
I а л ор! ! с! m юахо ъ х Н х !
1 I
Ф X З с! х хх 3="5
:с х о с ха
m
m с х л Ф х а х
f Ф
m 4I I хzv
X х I
Э Е Ф
И Ql Х
ozа
m х Ф а а а
Ф 1 У сх X B c
I хIImm у Ф f- m
О 1- Ф
3 х о v x
I I У 2 о х х х! Ю Э сС
I I
1 Ф !!
)" !
I I! х ! I
v e доо
I ! т —1 Х а
Ю
\с\
Ю сч
1 а Ф х
I!
I! X! o
I Оа с!
Ф (3I elf
1 Е 1с
1 з m а s э v
1! о
З са о ! аоохс
Ф а1 с!т
1 1 !
Ф7ВЕФ! Ф
I I 1 Х 1
ovmma
ы о ае о йе
vîmМЕйо в о х !
Х СУ Ф 1С Х
eoovm
w а*ласо
I—
I о х а
I х ьо Ф v юозас.хo! и У Ф М вЂ”
1
1 !
1 см .з
Ю Ю Ю
1245441
Составитель И.Фролова
ТекРед О.Сопко Корректор И.Муска
Редактор А.Сабо
Тираж 640 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 3947/9
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
