Способ изготовления профилированных полимерных слоистых изделий

 

Изобретение относится к технологии изготовления профилированных полимерных слоистых изделий, в том числе пластиковых ванн, раковин и т.п., предназначенных для санитарно-гигиенических целей. Задача - упрощение технологии изготовления изделий и получение изделий с высоким коэффициентом вытяжки при сохранении их качества. Способ заключается в том, что внутренний слой из акрилового полимера собирают в пакет с наружным полимерным слоем, выполненным из жесткого термопласта: винилпласт, АБС-пластик, ударопрочный полистирол. Наружный полимерный слой снабжен сквозными отверстиями с общей площадью сечения 4 - 8 мм² на 1 м² поверхности изделия. Пакет нагревают и подвергают вакуумформованию. Для вакуумформования используют оправку, имеющую форму изделия и снабженную штуцером для подвода вакуума. После окончания формования пакет охлаждают в состоянии вакуумирования до отверждения слоев и извлекают готовое изделие, 1 з.п.ф-лы.

Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления профилированных полимерных слоистых изделий, в том числе пластиковых ванн, раковин и т.п., предназначенных для санитарно-гигиенических целей.

В настоящее время к технологии получения профилированных изделий предъявляются следующие требования: возможность автоматизации и организации непрерывных процессов при низкой стоимости применяемого оборудования.

Профилированные изделия могут быть получены литьем под давлением, экструзией, прессованием и вакуумформованием. Недостатком метода литья под давлением является высокая стоимость формующего элемента, экструзии - высокая стоимость оборудования, прессования - трудность достижения высокого уровня автоматизации. Вакуумформование лишено указанных недостатков. Оно характеризуется низкой стоимостью формующего инструмента и возможностью автоматизации и организации непрерывных процессов.

Запатентованы установка и способ изготовления композиционных термопластичных деталей из двух термопластичных заготовок путем их нагревания до температуры, достаточной для термоформования. Каждую из заготовок устанавливают между пуансоном и матрицей и перемещают пуансон к матрице в условиях, обеспечивающих формование заготовок и их сплавление. Недостатками запатентованного способа являются: высокая стоимость процесса из-за дороговизны прессформ, потерь тепла вследствие нагрева формы и необходимости использования смазки; сложность при изготовлении крупногабаритных изделий; трудность достижения высокого уровня автоматизации.

Запатентован способ изготовления изделий из многослойных материалов, например контейнеров, включающий следующие стадии: нагревание одного или нескольких слоев термопластичного многослойного материала, содержащего слои из одинаковых или разных полимеров до температуры, не превышающей температуру плавления термопласта в нагреваемом слое; формирование пакета слоев непосредственно после стадии нагревания; смазывание пакета для обеспечения течения материала в процессе штамповки; штамповка многослойного материала в форме, нагретой до температуры выше самой низкой температуры размягчения одного из слоев с образованием заготовки, которая быстро охлаждается по периферии ниже температуры размягчения; термоформование заготовки и охлаждение. Согласно примеру диск (диаметр 76,2 мм, толщина 2,54 мм) из окрашенного ударопрочного полистирола нагревают 40 мин при 115^oC. Нагретый диск помещают между дисками (диаметр 88,9 мм, толщина 6,35 мм) из неокрашенного полистирола общего назначения и немедленно формуют между нагретыми и смазанными формами. Полученные узкий лоток диаметром 177,8 мм и глубиной 43,2 мм окрашен за исключением прозрачных краев, имеет высокую степень глянцевитости поверхности и ударопрочную сердцевину. Недостатками способа также являются высокая стоимость процесса, сложность при изготовлении крупногабаритных изделий и трудность достижения высокого уровня автоматизации.

Известно изготовление профилированных полимерных слоистых изделий вакуумформованием, при этом используется или заранее полученный слоистый материал или последующие слои наносят на отформованное изделие . В обоих случаях дополнительная операция усложняет технологию получения профилированных изделий.

В качестве прототипа взят способ изготовления профилированных легких слоистых прозрачных изделий, в частности авиационного назначения, согласно которому осуществляют одновременно формование и наслаивание слоев. При этом внешний слой выполнен из армированного проволокой акрилового материала, а внутренний слой - из ориентированного акрилового полимера или поликарбоната с полиуретановым покрытием со стороны эксплуатируемой поверхности. Между слоями размещают прослойку из поливинилбутираля. Собранные слои помещают в замкнутую камеру, представляющую собой резиновую оболочку, герметизированную сверху и снизу с помощью пленки, прикрепленной к поверхности резиновой оболочки. Зазор между собранными слоями и стенками камеры заполняют пористым материалом - стекловолокном, и к нему подводят штуцер для соединения с вакуум-насосом. В нижней части камеры закрепляется воздухопроницаемая пенополиуретановая пластинка. Собранную конструкцию укладывают на оправку, имеющую штуцер для подвода вакуума, и нагревают до температуры 99^o±6^oC, откачивая из нее воздух. При этом камера с набором слоев в ней выкладывается по оправке и на нее воздействует атмосферное давление. После 4-х часов камеру охлаждают в состоянии вакуумирования до затвердевания собранного слоистого изделия, а затем снимают с оправки. Полученное профилированное слоистое изделие извлекают из камеры.

Недостатком способа является использование специальной камеры, позволяющей удалить воздух между слоями в процессе их формования и наслаивания, и получение, как следствие этого, изделий только с небольшим радиусом кривизны.

Изобретением решается задача: упрощение технологии изготовления профилированных полимерных слоистых изделий за счет исключения указанной камеры и получение изделий с высоким коэффициентом вытяжки (до 75%) при сохранении качества изделий.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления профилированных полимерных слоистых изделий путем одновременного формования и наслаивания слоев, заключающемся в том, что внутренний слой из акрилового полимера собирают в пакет с наружным полимерным слоем, пакет нагревают и подвергают вакуумформованию, используя оправку, имеющую форму изделия и снабженную штуцером для подвода вакуума, с последующим охлаждением пакета в состоянии вакуумирования до отверждения слоев и извлечением готового изделия, в отличие от известного наружный полимерный слой выполнен из жесткого термопласта и снабжен сквозными отверстиями с общей площадью сечения 4-8 мм² на 1 м² поверхности изделия.

В качестве жесткого термопласта используют термопласт, выбранный из группы: винипласт, АБС-пластик, ударопрочный полистирол.

Использование наружного полимерного слоя, снабженного сквозными отверстиями для удаления воздуха между слоями в процессе вакуумформования, нам неизвестно.

Заявленная площадь сечения сквозных отверстий обеспечивает полное удаление воздуха мелу слоями, что позволяет исключить специально предназначенную для этого камеру и, следовательно, упростить технологию изготовления профилированных полимерных слоистых изделий, получить изделия с высоким коэффициентом вытяжки при сохранении их качества.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.

Пример 1.

Для изготовления вкладыша для ванны берут лист полиметилметакрилата толщиной 2 мм и лист АБС-пластика толщиной 4 мм размерами 1560х760 мм. В АБС-пластике предварительно делают сквозные отверстия с общей площадью сечения 6 мм² на 1 м². АБС-пластик размещают на оправке, имеющей форму изделия и штуцер для подвода вакуума, сверху на него накладывают лист полиметилметакрилата и оба термопласта по периметру прижимают к оправке. Полученную конструкцию помещают в термокамеру и выдерживают при температуре 165^oC в течение 5 минут, после чего к оправке подают вакуум и осуществляют формование до получения изделия нужной конфигурации. После окончания формования пакет вместе с оправкой вынимают из термокамеры, охлаждают, убирают вакуум и извлекают готовое изделие. Получают изделие с коэффициентом вытяжки 75% без дефектов на границе раздела двух термопластов.

Пример 2.

Для изготовления вкладыша для ванны берут лист полиметилметакрилата толщиной 2 мм и лист ударопрочного полистирола толщиной 4 мм размерами 1760 х 760 мм. В полистироле предварительно делают сквозные отверстия с общей площадью сечения 8 мм² на 1 м². Далее изготовление вкладыша для ванны осуществляют по примеру 1, только пакет из указанных термопластов выдерживают в термокамере при температуре 175^oC в течение 12 минут.

Получают изделие с коэффициентом вытяжки 75% без дефектов на границе раздела полимерных слоев.

Формула изобретения

1. Способ изготовления профилированных полимерных слоистых изделий путем одновременного формования и наслаивания слоев, заключающийся в том, что внутренний слой из акрилового полимера собирают в пакет с наружным полимерным слоем, пакет нагревают и подвергают вакуумированию, используя оправку, имеющую форму изделия и снабженную штуцером для подвода вакуума, с последующим охлаждением пакета в состоянии вакуумирования до отверждения слоев и извлечением готового изделия, отличающийся тем, что наружный полимерный слой выполнен из жесткого термопласта и снабжен сквозными отверстиями с общей площадью сечения 4 - 8 мм² на 1 м² поверхности изделия.

2. Способ изготовления профилированных полимерных слоистых изделий по п. 1, отличающийся тем, что в качестве жесткого термопласта используют термопласт, выбранный из группы: винилпласт, АБС-пластик, ударопрочный полистирол.