Способ формования литьем под давлением крупногабаритных изделий из полимера

 

Изобретение относится к изготовлению литьем под давлением крупногабаритных монолитных изделий из полимера, например ванн, бассейнов и других емкостей различных типоразмеров и конфигураций, используемых для любых сред, в том числе агрессивных. Техническим результатом способа является получение крупногабаритных однородных изделий из полимера с высокой производительностью изготовления высокого качества и стойкостью к агрессивным средам. В способе формования литьем под давлением крупногабаритных изделий из полимера, включающем подачу расплавленного полимера через литниковые каналы в пресс-форму, заполнение ее в заданном режиме и герметизацию в момент появления расплава полимера в вентиляционных каналах с последующим охлаждением полимера. При этом заполнение пресс-формы, предварительно подогретой до температуры расплава полимера, осуществляют двумя или несколькими пульсирующими потоками в циклическом режиме, изменяя давление в литниковом канале от 0,5-1 МПа до 1,5-2 МПа. Затем снижают давление до первоначального. При этом время заполнения пресс-формы расплавом при 0,5-1,0 МПа составляет 15-20 минут, а при 1,5-2 МПа - 5-10 мин. Такой режим сохраняют до полного заполнения пресс-формы и ее герметизации. После этого подачу расплава в пресс-форму осуществляют под давлением 3,0-4,0 МПа при одновременном снижении температуры пресс-формы. При достижении температуры на 15-20^oС ниже температуры расплава полимера сбрасывают давление, затем равномерно охлаждают до температуры окружающей среды. Пресс-форму подогревают до температуры на 20-30^oС выше температуры расплава полимера. Время заполнения пресс-формы устанавливают в зависимости от размера, конфигурации и материалоемкости изделия. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к изготовлению литьем под давлением крупногабаритных монолитных изделий из полимера, например ванн, бассейнов и других емкостей различных типоразмеров и конфигураций, используемых для любых сред, в том числе агрессивных.

Известен способ изготовления крупногабаритных толстостенных емкостей из гранулированных термопластов, включающий расплавление гранул в вакуумируемой форме при температуре выше температуры плавления, выдержку расплава до полной деаэрации с последующим охлаждением расплава в заданном режиме (см. патент РФ 2094872, МПК⁷ Н 01 В 19/00, В29С 39/02, опубл. 27.10.97 г.).

Недостатками данного способа являются невозможность получения однородной структуры материала, так как заполнение большим объемом расплавленного термопласта крупногабаритной пресс-формы осуществляют самопроизвольно без избыточного давления, процесс непроизводительный для крупногабаритных изделий и применим только для изготовления единичных изделий, а не массового производства.

Ваккуумирование столь вязкой массы, как расплавленный термопласт, также не приводит к желаемому результату по гомогенизации и деаэрации расплава.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения изделий из термореактивных композиций литьем под давлением, включающий подогрев композиции и подачу ее в пресс-форму, заполнение пресс-формы до момента появления композиции в вентиляционном канале и отверждение композиции при давлении 0,12-0,15 МПа и температуре 150-160^oС, при этом заполнение пресс-формы проводят при температуре на 60-90^oС ниже температуры гелеобразования композии, которую после герметизации формы спрессовывают 7-9 с путем 5-6 кратного увеличения давления, затем осуществляют нагрев пресс-формы со скоростью 35-40^oС в минуту (см. патент РФ 199637, МПК⁷ В 29 С 39/02/ / В 29 К 105:16, B 29 L 31:34, опубл. 23.12.85 г.).

Недостатком прототипа является получение неоднородности материала изделия, так как при подаче композита в пресс-форму больших размеров с температурой окружающей среды (неподогретой) его температура снижается, в результате чего снижается и его текучесть. Данным способом невозможно получить крупногабаритное изделие с заданными пресс-формой размерами и конфигурацией, так как нагревание пресс-формы производят после заполнения ее композитом, что приводит к значительной усадке массы.

Задачей предлагаемого технического решения является создание способа формования крупногабаритных монолитных изделий заданной конфигурации, размеров и материалоемкости.

Технический результат заключается в получении более качественных крупногабаритных изделий, стойких к агрессивным средам, увеличении производительности изготовления и возможности массового производства таких изделий.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе формования литьем под давлением крупногабаритных изделий из полимера, включающем подачу расплавленного полимера через литниковые каналы в пресс-форму, заполнение ее в заданном режиме и герметизацию в момент появления расплава полимера в вентиляционных каналах с последующим охлаждением полимера, согласно изобретению заполнение пресс-формы, предварительно подогретой до температуры расплава полимера, осуществляют двумя или несколькими пульсирующими потоками в циклическом режиме, изменяя давление в литниковом канале от 0,5-1 МПа до 1,5-2 МПа, затем снижая его до первоначального, при этом время заполнения пресс-формы расплавом при 0,5-1,0 МПа составляет 15-20 минут, а при 1,5-2 МПа - 5-10 минут, и такой режим сохраняют до полного заполнения пресс-формы и ее герметизации, после чего подачу расплава в пресс-форму осуществляют под давлением 3,0-4,0 МПа при одновременном снижении температуры пресс-формы, и при достижении ее на 15-20^oС ниже температуры расплава полимера сбрасывают давление, затем равномерно охлаждают до температуры окружающей среды.

Пресс-форму подогревают до температуры на 20-30^oС выше температуры расплава полимера.

Время заполнения пресс-формы устанавливают в зависимости от размера, конфигурации и материалоемкости изделия.

Данный способ позволит получить крупногабаритные монолитные однородные изделия из полимера высокого качества без воздушных включений заданного размера и конфигурации, повысить производительность изготовления изделий, которые стойки к агрессивным средам.

Режимы заполнения пресс-формы и ее охлаждения установлены экспериментальным путем. Пульсирующую подачу расплава осуществляют в циклическом режиме при изменении давления и времени, при этом при значениях меньше минимальных происходит получение неоднородного материала, а при их значениях больше максимальных происходит столкновение встречных потоков (волн) и образование турбулентного движения, что приводит к расслоению материала и образованию воздушных пустот.

Охлаждение пресс-формы равномерно с одинаковой скоростью осуществляют для сохранения реологических свойств расплава.

Пример конкретного выполнения способа.

Для эксперимента в качестве полимера использован кристаллический термопласт. В качестве крупногабаритного изделия изготавливали электролизную ванну размерами: 2400•1850•1000 (мм).

Разогретый в экструдерах термопласт подавали через два литниковых канала в жесткую разборную, состоящую из сварных элементов металлическую пресс-форму, имеющую форму ванны с внешними ребрами жесткости, подогретую до температуры выше температуры расплава термопласта на 25^oС, под давлением 0,8 МПа в течение 15 минут, затем давление повышали до 1,6 МПа в течение 8 минут, после чего давление понижали до 0,8 МПа и массу полимера нагнетали в течение 15 минут, сохраняя пульсацию давления в вышеуказанном циклическом режиме до полного заполнения и герметизации пресс-формы.

Момент заполнения пресс-формы термопластом определяли по появлению расплава в вентиляционных каналах.

Дальнейшее опрессоввывание производили при повышении давления до 3,0-4,0 МПа с одновременным понижением температуры пресс-формы. Когда температура пресс-формы стала на 15^oС ниже температуры расплава термопласта, сбрасывали давление и равномерно охлаждали до температуры окружающей среды.

Время заполнения пресс-формы устанавливали имперически в зависимости от размера, конфигурации и материалоемкости изделия.

Для изготовления электролизной ванны заданных размеров время заполнения пресс-формы составляло 3,5 часа.

После разборки пресс-формы извлекали электролизную ванну.

Использование заявляемого способа формования крупногабаритных изделий литьем под давлением позволит по сравнению с прототипом улучшить качество формования изделий большой емкости и размеров различной конфигурации, даст возможность промышленного серийного изготовления таких изделий, которые могут быть использованы и для агрессивных сред.

Заполнение форм несколькими потоками позволит увеличить производительность изготовления и получение однородного материала за счет пульсирующего изменения давления.

Изделия получают монолитными без швов, что очень важно при использовании их для агрессивных сред.

Формула изобретения

1. Способ формования литьем под давлением крупногабаритных изделий из полимера, включающий подачу расплавленного полимера через литниковые каналы в пресс-форму, заполнение ее в заданном режиме и герметизацию в момент появления расплава полимера в вентиляционных каналах с последующим охлаждением полимера, отличающийся тем, что заполнение пресс-формы, предварительно подогретой до температуры выше температуры расплава полимера, осуществляют двумя или несколькими пульсирующими потоками в циклическом режиме, изменяя давление в литниковом канале от 0,5-1,0 МПа до 1,5-2,0 МПа, затем снижая его до первоначального, при этом время заполнения пресс формы расплавом при 0,5-1,0 МПа составляет 15-20 мин, а при 1,5-2,0 МПа - 5-10 мин и такой режим сохраняют до полного заполнения пресс-формы и ее герметизации, после чего подачу расплава в пресс-форму осуществляют под давлением 3,0-4,0 МПа при одновременном снижении температуры пресс-формы и, при достижении ее на 15-20^oС ниже температуры расплава полимера, сбрасывают давление, затем равномерно охлаждают до температуры окружающей среды.

2. Способ формования по п.1, отличающийся тем, что пресс-форму подогревают предварительно до температуры на 20-30^oС выше температуры расплава полимера.

3. Способ формования по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что время заполнения пресс-формы устанавливают в зависимости от размера, конфигурации и материалоемкости изделия.

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Закрытое акционерное общество "Пегас"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью "КАТИД"

Договор № РД0022318 зарегистрирован 25.05.2007

Извещение опубликовано: 10.07.2007        БИ: 19/2007

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 14.11.2008

Дата публикации: 20.04.2011

---