Способ изготовления изделий из термопластичного полимерного материала литьем под давлением

 

Использование: переработка полимерных материалов в изделия методом литья под давлением и может быть использовано в судовом машиностроении. Сущность изобретения: на смешение подают полимерный материал в виде гранул с размерами не более 5·5·2 мм и краситель в виде порошка с дисперсностью не более 2 мкм. Для обеспечения указанной дисперсности краситель пропускают через сито с размером ячеек 2 х 2 мкм. Смешение полимерного материала с красителем производят в барабанном смесителе типа "пьяная бочка" при скорости вращения последней не более 60 оборотов в минуту. При смешении происходит опудривание гранул заданным количеством красителя без тонкого контролирования дозирования. Гранулы полиолефинов перед смешением выдерживают в производственном помещении не менее 12 ч. Мокрые гранулы полистирола перед смешением просушивают в течение двух часов при 60^oC. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. 5 табл.

Изобретение относится к области переработки полимерных материалов в изделия методом литья под давлением и может быть использовано в судовом машиностроении.

Известен способ изготовления изделий из термопластичного полимерного материала литьем под давлением, при котором смешивают порошкообразный полимер с порошкообразным красителем и вводят полученную смесь в обогреваемый материальный цилиндр литьевой машины для отливки изделий [1] При осуществлении этого способа порошкообразный полимерный материал непрерывно вертикально перемещают под действием силы тяжести в материальный цилиндр литьевой машины, а порошкообразный краситель непрерывно подают в горизонтальную дозирующую камеру. Из последней краситель с помощью вспомогательной среды в виде горизонтального потока вводят в вертикальный поток полимерного материала перед входом последнего в материальный цилиндр литьевой машины. Однако указанный способ не обеспечивает равномерного распределения красителя в полимерном материале.

Указанный недостаток отсутствует в другом известном способе изготовления изделий из термопластичного полимерного материала, при котором смешивают сыпучий полимерный материал и сыпучий краситель, и подают полученную смесь в обогреваемый материальный цилиндр литьевой машины для отливки изделий [2] По этому способу смешение полимера и красителя в порошкообразном состоянии осуществляют в бункерном смесителе с вертикальной мешалкой, а заданное количество красителя в смеси обеспечивают с помощью специальных задающих устройств, управляющих подачей красителя и неокрашенного термопластичного полимерного материала и обеспечивающих заданную технологическую последовательность процесса, то есть подачу суперконцентрата красителя и полимера в заданных последовательности, объемах и количествах. Указанный способ позволяет получить качественную смесь термопласта и суперконцентрата красителя.

Однако известный способ трудоемок, так как требует специального дозирования компонентов с непрерывным контролем количества красителя в смеси.

Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости изготовления окрашенных изделий при обеспечении высокого качества последних.

Для достижения указанного технического результата в способе изготовления изделий из термопластичного материала литьем под давлением, при котором смешивают сыпучий полимерный материал и сыпучий краситель и подают полученную смесь в обогреваемый материальный цилиндр литьевой машины для отливки изделий, согласно изобретению на смешение подают полимерный материал в виде гранул с размерами не более 5 х 5 х 2 мм и краситель в виде порошка с дисперсностью не более 2 мкм, для обеспечения которой перед смешением краситель пропускают через сито с размером ячеек 2 х 2 мм, причем смешение полимерного материала и красителя производят в барабанном смесителе типа "пьяная бочка" при скорости вращения последней не более 60 оборотов в минуту, а время пребывания материала в материальном цилиндре литьевой машины не превышает 25 мин.

Гранулы олефинов выдерживают перед смешением не менее двенадцати часов в производственном помещении, мокрые гранулы полистирола перед смешением просушивают в течение двух часов при 60^oC.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена литьевая машина для отливки изделий предлагаемым способом.

При осуществлении данного способа в барабанном смесителе происходит опудривание гранул термопластичного полимера порошком красителя, а предложенное соотношение размеров гранул, дисперсности красителя и скорости вращения "пьяной бочки" обеспечивают нанесение на гранулы полимера заданного количества красителя без тонкого контролирования дозирования.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом.

Сначала производят подготовку термопластичных полимерных материалов к работе.

При этом олефиновые полимеры (полиэтилен низкого и высокого давления, полипропилен) перед переработкой дополнительной сушки не требуют. Перед переработкой гранулы этих материалов необходимо выдержать не менее 12 ч в производственном помещении. При поступлении мокрого полистирола перед переработкой его гранулы необходимо просушить при температуре 60^oC в течение двух часов. Полимерные материалы используют в виде гранул с размерами не более 2 х 5 х 5 мм для обеспечения более однородного цвета, а краситель в виде порошка с дисперсностью не более 2 мкм.

Для получения указанной дисперсности и исключения попадания в краситель частичек посторонних материалов необходимо перед употреблением просеять краситель через сито с размерами ячеек 2 х 2 мкм. Подготовленные материалы смешивают в барабанном смесителе типа "пьяная бочка". Смеситель представляет собой вращающийся вокруг своей оси шестигранный стальной барабан, установленный горизонтально на металлической станине. Для лучшего перемешивания полимеров с красителем ось барабана наклонена под небольшим углом. Вращательный момент передается на ось барабана от электродвигателя через червячный редуктор. Скорость вращения барабана не более 60 оборотов в минуту.

Партию гранулированного материала засыпают в барабан через завалочное окно, добавляют необходимую дозу красителя (см. табл.1), закрывают окно задвижной крышкой и производят включение электропривода нажатием кнопки магнитного пускателя.

При смешении путем опудривания красителем гранул полимерного материала осуществляется сухое крашение.

Из смесителя полученную смесь полимерного материала и красителя засыпают в бункер 2 литьевой машины 1, откуда он попадает в ее материальный цилиндр 4, обогреваемый тэнами. При вращении червяка цилиндра 4 происходит загрузка материального цилиндра опудренными красителем гранулами полимера и расплавление их. После накопления необходимого регулируемого объема расплава, поступательным перемещением червяка осуществляют впрыск пластмассы под заданным давлением в закрытую механизмом 2 смыкания форму, причем внутренне давление впрыска является не постоянным. Оно зависит от перерабатываемой пластмассы, конструкции литьевой формы, геометрии изделия (толщины стенки, пути течения расплавленной пластмассы) и условий переработки.

Для изготовления изделий из термопластических материалов методом литья под давлением могут быть использованы термопластавтоматы моделей FO-1400/330 и Ки ASY-260/100, которые представляют собой автоматические литьевые линии с полногидравлическими приводами, с горизонтальными системами смыкания форм и с одночервячной пластирующе-впрыскивающей системой. Они могут работать в автоматическом и полуавтоматическом циклах, имеется также возможность ручного управления. Техническая характеристика термопластавтоматов приведена в таблице 2. Режим работы термопластавтомата соответствует порядку, приведенному в таблице 3, причем, выбор режима осуществляется установкой переключателя в необходимое положение.

Операция литья под давлением состоит из следующих переходов: наладка и пуск в работу литьевого оборудования, загрузка материала, работа в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах, остановка и чистка литьевой машины При подготовке к работе литьевой машины проверяют наличие или исправность на машине предохранительных устройств (блокировок и ограждений): предохранительного щита рабочего пространства, системы предохранения форм и аварийного отключения или останова литьевой машины (главный выключатель, кнопка аварийного отключения, режимный переключатель, кнопка отключения насоса); проверяют наличие и исправность инструмента и приспособлений, проверяют работоспособность обогревательных устройств материального цилиндра 4, гидравлической 5, электрической 6 систем и системы 7 центральной смазки. При включении зоны нагрева загорается сигнальная лампочка-индикатор в шкафу автоматики, внешняя поверхность тэнов должна быть горячей, а при изменении величины температуры на задатчике должны быть слышны щелчки переключения силового реле в шкафу автоматики.

Изготовление изделий из термопластичных полимеров литьем под давлением осуществляют по режимам, приведенным в таблице 4. Время пребывания материала в материальном цилиндре 4 должно быть минимальным и не превышать 25 мин.

Отлитые изделия с помощью выталкивателя 3 извлекают из формы. При затруднительном съеме изделий на рабочую поверхность формы наносят тонкий разделительный слой силиконовой смазки "Аэрозоль". При этом первые три-четыре отливки могут иметь незначительные поверхностные дефекты.

Литники с готового изделия удаляют вручную ножом, бокорезами, цангой для откусывания или другим слесарным инструментом, а заливы или обой изделия осторожно удаляют остро отточенным ножом или ножницами.

Отлитые изделия из термопластов подвергают термической обработке/отжигу для снятия внутренних напряжений, улучшения структуры материала и стабилизации размеров. Термическую обработку изделий производят не позднее 24 ч после их изготовления в низкотемпературных термических печах. Режимы термообработки изделий приведены в таблице 5.

Охлаждение осуществляют на открытом воздухе, поддерживая оптимальный режим термообработки пластических материалов с учетом их физико-механических свойств, можно обеспечить повышение прочности, монолитность материала изделий, снижение энергоемкости процесса и расхода материалов при изготовлении деталей литьем под давлением.

Формула изобретения

1. Способ изготовления изделий из термопластичного полимерного материала литьем под давлением, при котором смешивают сыпучий полимерный материал и сыпучий краситель и подают полученную смесь в обогреваемый материальный цилиндр литьевой машины для отливки изделий, отличающийся тем, что на смешение подают полимерный материал в виде гранул с размерами не более 5·5·2 мм и краситель в виде порошка с дисперсностью не более 2 мкм, для обеспечения которой перед смешением краситель пропускают через сито с размером ячеек 2·2 мкм, причем смешение полимерного материала и красителя производят в барабанном смесителе типа "пьяная бочка" при частоте вращения последней не более 60 мин^-1, а время пребывания материала в материальном цилиндре литьевой машины не превышает 25 мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гранулы олефинов выдерживают перед смешением не менее 12 ч в производственном помещении.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что мокрые гранулы полистирола перед смешением просушивают в течение 2 ч при 60^oC.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18