Способ изготовления изделий из полимерных термопластичных материалов

Изобретение относится к технологии полимеров и может быть использовано для изготовления изделий из полимерных термопластичных материалов, применяемых в машиностроении. Способ включает смешение гранул матричного полимера с наполнителем, последующую пластикацию смеси в материальном цилиндре и выдавливание расплава через формующее устройство. Наполнитель предварительно смешивают в материальном цилиндре с частью матричного полимера и формируют из композиции стренги. Стренги подвергают 1,1-10-кратной одноосной вытяжке с последующим измельчением до линейного размера гранул 0,5-5,0 мм. Полученные из ориентированных стренг гранулы композиционного материала смешивают с оставшимися гранулами матричного полимера. Смесь перерабатывают методом литья под давлением или экструзии по технологическим режимам, оптимальным для матричного полимера. Изобретение обеспечивает эффект упрочнения изготавливаемых изделий при использовании традиционного технологического оборудования и оснастки. 7 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к технологии полимерных функциональных материалов и может быть использовано для изготовления изделий различного назначения методом экструзии или литья под давлением.

Традиционные способы изготовления изделий из полимерных материалов включают стадии получения гранул матричного полимера, смешения этих гранул с наполнителями и модификаторами в смесителях различного типа, пластикации смеси в материальном цилиндре технологической установки с последующим выдавливанием расплава через формующее устройство в оформляющую полость оснастки (Кербер М.Л. Модифицирование полимерных материалов в ходе их переработки. - Пластические массы, 1971, №5. - С.59-66). При этом в зависимости от функционального назначения изделия, его конструкции, массы и программы выпуска используют технологическое оборудование различного типа: литьевые машины или экструдеры. Несмотря на конструктивные различия этого оборудования принцип их работы основан на пластикации полимерного материала или композиции на его основе в материальном цилиндре при температурах на 10-30°С, превышающих температуру плавления матричного полимера, и выдавливании расплава через формующее устройство (сопло литьевой машины или профильную головку экструдера) в оформляющую полость оснастки (литьевой формы или калибрующего устройства) для формирования изделия заданной массы, конфигурации и назначения. Длинномерные изделия сравнительно простой конфигурации (трубы, плинтусы, багеты, прутки и т.п.) формуют методом экструзии, а изделия небольшой массы и сложной конфигурации (подшипники скольжения, втулки, уплотнения, крышки и т.п.) изготавливают методом литья под давлением.

Известно, что служебные характеристики изделий из полимерных материалов при одном и том же составе полимерной матрицы и одинаковом содержании функциональных наполнителей существенно зависят от пространственной ориентации полимерных молекул, т.н. надмолекулярных структур (Металлополимерные изделия и материалы / Под ред. В.А.Белого. - М.: Химия, 1979. - 312 с.). При этом дисперсные наполнители в виде частиц с размером от 5 до 250 мкм и коротких волокон от 0,5 до 10 мм выполняют функцию комплексной добавки, которая не только выполняет функцию механического упрочнения, но и способствует формированию надмолекулярной структуры матричного полимера оптимального типа, например сферолитной или фибриллярной.

Известными приемами создания ориентированных упрочняющих структур определенного строения в изделиях из полимерных композиционных материалов является введение волокнистых наполнителей повышенной длины (7-15 мм) (Кордикова Е.И. Пропитка волокнистых материалов расплавами термопластичных полимеров. Дисс. канд. техн. наук. 05.17.06. Минск, 2000. - 120 с.), одноосная или двухосная ориентация полуфабриката (волокна, пленки) (Михайлин Ю.А., Мийченко И.П. Анализ современного состояния технологии полимерных композиционных материалов. // Пластические массы. - 1993, №3. - С.5-13) или ориентация поверхностных слоев изделия вследствие перетекания части расплава в специальную емкость при максимальной вязкости расплава (Новиков А.К., Плескачевский Ю.М. Расчет процессов ориентации структурных элементов полимеров при литье под давлением с течением расплава через оформляющую полость / Известия НАН Беларуси, серия физико-технических наук, 2000, №1, стр.5-7). Реализация таких способов изготовления изделий (полуфабрикатов) из полимерных материалов и композиций на их основе позволяет достичь существенного эффекта упрочнения, достигающего 1,5-2,5-кратной величины базовых (нормируемых в технической документации) показателей прочностных характеристик (σр, σсж, σи и др.). Вместе с тем, данные способы обладают рядом существенных недостатков, которые ограничивают их практическое применение. Так, введение длинномерных наполнителей (7-15 мм) типа углеграфитовых, стеклянных, базальтовых, арамидных и т.п. волокон представляет собой достаточно сложную технологическую задачу и требует применения специального технологического оборудования. При переработке композиционных полимерных материалов с такого рода наполнителями методом литья под давлением или экструзии эффект упрочнения резко снижается вследствие механического повреждения волокон наполнителя при контакте с гребнем шнека или продавливании расплава через формующее устройство - фильеру, сопло, литниковую втулку формы и т.п. Поэтому упрочнение композита при одинаковом массовом содержании короткого (до 3-5 мм) и длинного (7-15 мм) наполнителя типа стекловолокна не превышает 20-25% (Кордикова Е.И. Пропитка волокнистых материалов расплавами термопластичных полимеров. Дисс. канд. техн. наук 05.17.06 Минск. - 200. - 120 с.). При этом резко (в 2-3 раза) увеличивается износ технологического оборудования (шнека, гильзы цилиндра, фильеры и т.п.) вследствие интенсивного коррозионно-механического воздействия расплава с наполнителем повышенной длины.

Ориентация изделий или полуфабрикатов (волокон, пленок) в вязко-упругом состоянии (после кристаллизации или стеклования матричного полимера) обеспечивает существенный эффект упрочнения. Однако этот способ применим только для изделий специфической номенклатуры, главным образом, в виде полуфабрикатов (пленок, нитей, волокон), которые в дальнейшем используют для изготовления упаковочной тары, тросов, канатов. Для упрочнения изделий, получаемых методом литья под давлением, такой способ технологически трудно осуществим и дорогостоящ. Упрочнение изделий при изготовлении методом литья под давлением в формах с перетеканием, несмотря на существенный эффект (1,5-2,5-кратного увеличения показателя σр) весьма ограниченно применяется в технологии пластмасс. Это обусловлено технологическими трудностями создания повышенных давлений при перемещении расплава высокой вязкости в оформляющую полость оснастки, а также повышенным износом оборудования, прежде всего, уплотнительных устройств и гидравлической системы. Кроме того, при таком способе изготовления изделий ограничена их масса, ограничены параметры сечения, а также образуется значительное количество технологически неизбежных отходов в виде перетекшего объема.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому изобретению является способ изготовления изделий из композиционных материалов на основе термопластичных полимеров, состоящий в предварительном смешивании наполнителей и модификаторов с полимерной (олигомерной) матрицей, гранулированием полученного композиционного материала, последующим смешиванием гранул матричного полимера и гранул композиционного материала, пластикацией смеси в материальном цилиндре технологического оборудования (цилиндре литьевой машины или экструдере) и последующего выдавливания расплава через формующее устройство (Брацыхин Е.А., Шульгина Э.С. Технология пластических масс. - Л.: Химия, 1982. - 328 с.).

Наиболее широкое распространение этот способ получил при изготовлении изделий из термопластичных окрашенных композиционных материалов. В качестве красителей используют различные пигменты типа оксидов металлов, мела, гипса, сажи и т.п. На стадии получения гранул из наполненного композиционного материала вводят максимально возможное количество функционального наполнителя (до 40-80 мас.%). Гранулы наполненного композиционного материала (при использовании красителей их называют «концентрат красителя») добавляют в матричный полимер в сравнительно небольшом количестве (0,5-5,0 мас.%), что обеспечивает заданный уровень окрашивания изделия. Применение гранул концентрата взамен порошкообразных пигментов резко повышает технологичность процесса изготовления изделий и уменьшает потери красителя, который часто является дорогостоящим компонентом.

Наряду с рядом несомненных достоинств данному способу, выбранному за прототип, присущи существенные недостатки, к числу которых следует отнести:

- отсутствие значимого эффекта упрочнения при использовании дисперсных наполнителей и модификаторов даже при значительном их содержании (до 10-15 мас.%);

- необходимость увеличения давления (литья или экструзии) вследствие загущения расплава матричного полимера при значительном содержании модификатора.

Задача настоящего изобретения состоит в разработке способа изготовления изделий из термопластичных материалов, обеспечивающего эффект упрочнения при использовании традиционного технологического оборудования и оснастки и применении дисперсных наполнителей, в т.ч. при их низком (допинговом) содержании (0,1-1,0 мас.%).

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления изделий из полимерных термопластичных материалов, заключающемся в смешении гранул матричного полимера с наполнителями в гранулированном виде с последующей пластикацией смеси в материальном цилиндре и выдавливанием расплава через формующее устройство, стренги для получения гранул из композиционного материала на основе части матричного полимера и наполнителей подвергают перед измельчением в гранулы одноосной вытяжке с кратностью 1,1-10,0, а затем полученные из ориентированных стренг гранулы смешивают с оставшимися гранулами матричного полимера и перерабатывают методом литья под давлением или экструзии при технологических режимах, оптимальных для матричного полимера. Вариантами заявленного способа изготовления является использование в качестве наполнителя дисперсных частиц силикатов слоистого или каркасного строения, выбранных из группы: тальк, монтмориллонит, глинистые минералы, слюда, цеолиты или их смесей в исходном состоянии или предварительно обработанных в соотношении 1:1÷1:5 пластификатором матричного полимера, а также применение гранул предварительно ориентированного матричного полимера в исходном состоянии или при наполнении его частью наполнителя. При этом гранулы матричного полимера и композиционного материала, используемого для армирования, могут быть изготовлены из полимеров одного класса (полиамиды, полиолефины, полиацетали) или разных классов (полиамиды и полиацетали, полиолефины и полиацетали и т.п.).

Технологический эффект при реализации заявленного способа изготовления изделий из полимерных термопластичных материалов и его вариантов заключается в следующем. При одноосной вытяжке стренги из композиционного материала (способ по п.1) на основе термопластов и наполнителей (порошков или коротких волокон) с кратностью 1,1-10 происходит образование ориентированных структур типа фибриллярных, которые обладают повышенной, по сравнению с матричным полимером прочностью (более чем в 1,5-3 раза). Учитывая, что гранулы из ориентированных стренг имеют одинаковые геометрические размеры с гранулами матричного термопластичного материала, обеспечивается достаточный уровень гомогенизации материала в целом, т.е. наполнитель распределяется в изделии достаточно равномерно (гомогенно). Вместе с тем, ориентация стренг композиционного материала на стадии, предваряющей гранулирование, приводит к формированию ориентированных упорядоченных структур, которые сохраняются даже при повторной пластикации и формировании изделий. Это обусловлено несколько большей температурой плавления ориентированных (упорядоченных) областей по сравнению с малоупорядоченными областями матричного полимера. Благодаря этому изделие из полимерного материала содержит по всему объему упорядоченные области повышенной прочности, обуславливающие суммарный эффект упрочнения изделия, изготовленного по предлагаемому способу, по сравнению с изделием, изготовленным из полимерного материала одинакового состава по традиционной технологии.

Важной особенностью разработанного способа является термодинамическая совместимость упрочняющих компонентов (ориентированных структур) и матрицы вследствие применения одинакового по составу и химическому строению полимерного связующего. Кроме того, при ориентационной вытяжке увеличивается взаимодействие частиц наполнителя и полимерной матрицы вследствие уменьшения межмолекулярного расстояния. Эффективность разработанного способа увеличивается при использовании не традиционных частиц оксидов, сажи, солей металлов и т.п., а дисперсных частиц силикатов слоистого и каркасного строения типа талька, монтмориллонита, слюды и т.п. (способ по п.2). Такие дисперсные частицы обладают нескомпенсированным зарядом, способным образовывать физические связи с активными центрами полимерных макромолекул. В результате прочность такого композита неаддитивно увеличивается при введении малых (т.н. «допинговых») количеств наполнителя в полимерную матрицу, а при одноосной вытяжке эффект упрочнения многократно возрастает не только по сравнению с исходным полимером, но и ориентированным, и наполненным и ориентированным.

Обработка частиц силикатного наполнителя пластификатором полимерной матрицы (способ по п.3) позволяет увеличивать кратность одноосной вытяжки стренги из наполненного композита, а значит, и его прочность. Часть пластификатора неизбежно попадает в матричный полимер, повышая термодинамическую совместимость компонентов в материале и устойчивость изделия к воздействию эксплуатационных факторов.

Дополнительный эффект достигается при использовании предварительно ориентированных гранул матричного полимера (способ по п.5) в сочетании с ориентированными гранулами наполненного материала. Это способствует суммарному упрочнению изделий вследствие образования локальных областей с преимущественной ориентацией макромолекул по всему объему, а не только в периферии частиц наполнителя.

Важным обстоятельством в заявляемом способе изготовления изделий является термодинамическая совместимость матричного и упрочняющего компонента. При использовании одного и того же полимера для матрицы и получения наполнителя это достигается при пластикации в материальном цилиндре литьевой машины. Возможен вариант использования сочетания полимеров одного класса для матрицы и ориентированных стренг наполненного материала (способ по п.6). Например, эффективно сочетание полиамида 6 и полиамида 66, полиэтилена низкого давления и полиэтилена высокого давления, полиэтилена низкого давления и полипропилена. Благодаря этому не только обеспечивается термодинамическая совместимость компонентов, но и, возможно, регулирование технологических (например, реологических) характеристик материала при достижении заданного уровня прочностных.

При использовании для гранул матричного полимера и ориентированных гранул наполненного полимера различных классов полимеров (способ по п.7) обеспечивается эффект упрочнения вследствие образования армирующих областей в матрице с высокой термодинамической совместимостью вследствие изменения конфигурации макромолекул. Примером такого сочетания являются полиамид 6 (ПА6) и сополимер формальдегида с диоксоланом (СФД), полиэтилен низкого давления (ПЭНД) и акрилобутадиенстирольный пластик (АБС).

Заявленный способ особенно эффективен при использовании вторичных (рециклинговых) полимеров (способ по п.8), изделия из которых не только не уступают изделиям из первичных материалов, полученных по традиционному способу, но существенно их превосходят при меньшей (в 1,5-2,0 раза) стоимости сырья.

Таким образом, заявленный способ изготовления изделий из полимерных термопластичных материалов (и его варианты) обеспечивает технический эффект и содержит компоненты, отвечающие критериям новизны и практической полезности.

Примеры практической реализации заявленного способа изготовления изделий из полимерных термопластичных материалов приведены ниже. В табл.1 представлены составы термопластичных полимерных материалов, которые перерабатывали в изделия по заявленному способу, а в табл.2 - характеристики этих материалов в сравнении с прототипом.

Для получения полимерных термопластичных материалов использовали гранулированные компоненты в состоянии промышленной поставки, в т.ч. полиамид 6 (ПА6), полиамид 66 (ПА66, анид), полиэтилен низкого давления (ПЭНД), полиэтилен высокого давления (ПЭВД), сополимер формальдегида с диоксоланом (СФД), акрилобутадиенстирольный пластик (АБС), полипропилен (ПП). Эти полимерные материалы производятся на предприятиях Беларуси и России, в т.ч. ОАО «Химволокно», ОАО «Полимир» и др. Размеры промышленных гранулированных материалов находились в диапазоне 3-5 мм при диаметре стренги 2,2-3,0 мм. В качестве наполнителей полимерных матриц использовали порошкообразные компоненты: сажу, оксиды металлов (TiO2, CuO), силикаты: тальк, кремень, монтмориллонит, глины, слюду. Размеры дисперсных частиц наполнителя не превышали 200 мкм.

Смешение гранул матричного полимера и наполнителей осуществляли в смесителе барабанного типа марки МБЛ в присутствии стальных мелющих шаров при заполнении 1/3 рабочего объема барабана.

Получение гранул композиционного материала осуществляли путем экструзии пластицированного расплава через формующую головку экструдера с формированием стренг, которые охлаждали в водяной ванне и подвергали одноосной вытяжке на приемном барабанном устройстве. Изменение скорости вращения барабанов обеспечивает различную степень вытяжки и ориентацию стренги. Полученные ориентированные стренги измельчали на роторном устройстве с регулируемой скоростью вращения ножей и подачи. Размеры гранул, полученных из ориентированных стренг, составляли: 0,5-5,0 мм - длина и 1,5-2,0 мм - диаметр.

Гранулы матричного полимера и гранулы ориентированного композиционного материала смешивали в необходимых пропорциях в барабанном смесителе и перерабатывали в изделия методом литья под давлением на литьевых машинах типа ДБ 3328 или KUASY или экструзии на червячных прессах при режимах, рекомендованных для переработки базового полимера (матрицы). Для оценки показателей физико-механических характеристик изготавливали стандартные образцы: лопатки, бруски и диски, размеры которых оговорены соответствующими ГОСТами. Испытания проводили не менее чем на 5 образцах на каждую экспериментальную точку. Результаты экспериментов обрабатывали методами математической статистики. Параллельно испытывали аналогичные образцы, изготовленные из полимерных материалов аналогичного состава по традиционной технологии метода литья под давлением.

Примеры осуществления заявленного способа изготовления изделий из термопластичных материалов приведены ниже.

Пример 1. Способ по прототипу. 940 г полипропилена первичного марки «Каплен» смешивали с 60 г концентрата черного красителя, который представлял собой предварительно гранулированную смесь сажи (50 мас.%) и парафина нефтяного (50 мас.%). Компоненты термопластичного материала в виде гранул перемешивали в барабанном смесителе до получения однородного состава и перерабатывали в изделия (стандартные образцы) на термопластавтомате типа ДБ3328 при режимах, рекомендованных для полипропилена. Полученные образцы имели насыщенный черный цвет, что свидетельствовало о достаточной гомогенизации материала в материальном цилиндре со шнековой пластикацией.

Пример 2. Заявленный способ (вариант способа I, состав I). 100 г гранулированного полипропилена марки «Каплен» механически смешивали с 30 г сажи в барабанном смесителе МБЛ при наличии стальных шаров. Полученный композиционный материал помещали в материальный цилиндр экструдера с 5-гнездной фильерой и экструдировали стренги, которые охлаждали в ванне с проточной водой и температурой 20±5°С. Охлажденные стренги подвергали одноосной вытяжке, кратность которой устанавливали, изменяя число оборотов приемных барабанов. Ориентированную стренгу (степень вытяжки 1,1) гранулировали на режущем устройстве роторного типа до получения гранул длиной 2,2-3,5 мм. Гранулы ориентированного композиционного материала смешивали с 870 г гранул матричного полимера (полипропилен «Каплен») и перерабатывали на термопластавтомате KUASY с объемом материального цилиндра 250 см3 по режимам, рекомендованным для полипропилена.

Таблица 1
Составы полимерных термопластичных материалов
№ п/пКомпонентСодержание, мас.%
ПрототипIIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXIIXIIIXIVXVXVI
1Матричный полимер:
- полиамид 6-------------4-95-
- полиамид 66-------------95---
- полиэтилен низкого давления------------4-95--
- полипропилен94979999999999999997999995----
- *полипропилен----------------99
вторичный
2Наполнитель:
- сажа3,03,0--------------
- цеолиты--1--------------
- тальк---1--------1-11-
- монтмориллонит----1---0,5--1(0,5+0,5)-1--1
- слюда-----1-----------
- трепел------1--0,51------
- белая глина-------1---------
3Пластификатор:
- дибутилфталат---------2,5-------
- масло минеральное--------0,5--------
МС-20
- парафин3----------------
4Полимер для получения гранул ориентированного композиционного материала:
- СФД--------------4--
- АБС---------------4-
5Наличие предварительно ориентированных гранул-+++++++++++++++++
(U)(3)(3)(5)(5)(5)(5)(10)(10)(5)(5)(5)(5)(5)(5)(3)
* вторичный полипропилен производства РУП «Белвторполимер»
** знак «-« обозначает отсутствие стадии предварительной одноосной вытяжки гранул композиционного материала
знак «+» обозначает наличие стадии предварительной одноосной вытяжки гранул композиционного материала
знак «++» обозначает наличие стадии предварительной одноосной вытяжки гранул матричного полимера и композиционного материала
цифры в скобках под знаком «+» обозначают кратность вытяжки стренги композиционного материала или матричного полимера
цифры в скобках (0,5+0,5) обозначают, что часть наполнителя введена в матричный полимер, а часть - в ориентированные стренги композиционного материала
Трепел представляет собой природную смесь силикатов слоистого и каркасного строения (монтмориллонита и цеолитов) в соотношении, близком к 1:1

Таблица 2
Характеристики композиционных материалов, переработанных в изделия (стандартные образцы) по разработанному способу и прототипу
№ п/пХарактеристикаПоказатель для состава и способа
ПрототипIIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXIIXIIIXIVXVXVI
1Вариант способа изготовления изделийПример 1IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIVVVIVIVIIVIIVIII
2Предел текучести при растяжении, МПа32,035,037,036,538,037,039.038,036,037,040,041,037,068,022,065,036,0
3Относительное удлинение при разрыве, %10010011011511011011512020025080851404530028080
4Ударная вязкость по Шарпи (образец без надреза), КДж/м225-40 (по Изоду)424040383742434548403843Не разр.Не разр.Не разр.38
5Показатель текучести расплава при 230°С и массе груза 2,16 кг, г/10 мин4,0-8,04,0-6,04,0-6,04,1-4,54,3-6,24,0-5,04,0-5,04.8-6,85,0-7,04,0-6,04,0-6,04,0-5,0--5,0-4,0-6,0

Аналогичным образом перерабатывали составы II-VII (вариант способа II), отличие которых от состава I состоит в использовании вместо наполнителя сажи дисперсных частиц силикатных минералов (цеолитов, талька, монтмориллонита, слюды, трепела, белой глины). Степень вытяжки гранул композиционного материала составляла 3-5 раз.

Пример 3. Заявленный способ (вариант способа III, составы VIII и IX). Дисперсные частицы (30 г) минерального наполнителя (монтмориллонита или трепела) обрабатывали жидким пластификатором (дибутилфталатом или маслом МС 20) и тщательно перемешивали до получения однородного состава. Полученную смесь совмещали со 100 г гранулированного полипропилена «Каплен» и перемешивали в барабанном смесителе в присутствии металлических шаров. Механическую смесь экструдировали и получали ориентированные стренги по способу, описанному в примере 2. Кратность вытяжки составляла 10.

Ориентированные гранулы композиционного материала смешивали с 870 г полипропилена и перерабатывали в изделия на термопластавтомате KUASY с объемом материального цилиндра 250 см3.

Пример 4. Заявленный способ (вариант способа IV). В данном варианте (состав X) гранулы матричного полипропилена марки «Каплен» перерабатывали в шнековом экструдере с получением стренг, которые подвергали одноосной вытяжке с кратностью 5. Остальные технологические операции способа аналогичны ранее описанным.

Пример 5. Заявленный способ (вариант способа V). В данном варианте (состав XI) способа 2/3 наполнителя монтмориллонита вводили в матричный полимер (полипропилен) и механически перемешивали в лабораторном смесителе до получения однородного состава. Другую часть монтмориллонита (1/3 мас.ч.) смешивали с оставшейся 1/3 частью полипропилена и формировали гранулы из одноосно ориентированных стренг. Степень вытяжки - 5, размер гранул - 0,5 мм. Полученные ориентированные гранулы композиционного материала смешивали с ранее полученной смесью полипропилена и наполнителя и перерабатывали в изделия методом литья под давлением на литьевой машине типа KUASY при режимах, рекомендованных для матричного материала - полипропилена.

Пример 6. Заявленный способ (вариант способа VI). Для получения изделий используют смесь полимеров одного класса - полиолефинов ПП и ПЭНД (состав XII) и полиамидов ПА6 и П66 (состав XIII). В этом варианте способа наполнитель (тальк или монтмориллонит) смешивали с 1/3 гранул полиэтилена 6 (состав XIII) и получали ориентированные гранулы композиционного материала с кратностью вытяжки 5. Полученные гранулы смешивали с гранулами базового полимера - полипропилена (состав XII) и полиамида 66 (состав XIII) и перерабатывали в изделия методом литья под давлением на термопластавтомате типа KUASY по режимам, рекомендованным для базовых полимеров.

Пример 7. Заявленный способ (вариант способа VII). Гранулы сополимера СФД (состав XIV) или акрилобутадиеностирольного пластика АБС (состав XV) механически смешивали с тальком и перерабатывали в шнековом экструдере для получения ориентированных гранул композиционного материала. Полученные гранулы смешивали в барабанном смесителе с гранулами базовых полимеров - полиэтиленом низкого давления (состав XIV) или полиамидом 6 (состав XV). Механическую смесь гранулированных компонентов перерабатывали в изделия методом литья под давлением на термопластавтомате KUASY по режимам, рекомендованным для матричных полимеров.

Пример 8. Заявленный способ (вариант способа VIII). В качестве матричного полимера использовали продукт регенерации пленочных отходов из полипропилена - вторичный полипропилен РУП «Белвторполимер» в виде гранул длиной 3-5 мм. Наполнитель (монтмориллонит) смешивали с 1/3 гранул вторичного полипропилена и получали ориентированные гранулы с кратностью вытяжки 3. Ориентированные гранулы смешивали в барабанном смесителе с 2/3 гранул вторичного полипропилена и перерабатывали в изделия на шнековом термопластавтомате ДБ3328 методом литья под давлением.

Пример 9. При переработке состава I, полученного по примеру 2, в изделия методом экструзии получили значения показателей, близкие к показателям образцов, изготовленных методом литья под давлением.

Вероятным механизмом упрочнения изделий, изготовленных по заявленному способу, является образование армирующих агрегатов при одноосной вытяжке стренги их композиционного материала и сохранение их в матричном полимере при переработке композиции методом литья под давлением.

Достижение технического эффекта при реализации способа изготовления изделий из полимерных термопластичных материалов свидетельствует о его соответствии критериям новизны и практической полезности.

Заявленный способ используется на предприятиях ОАО «Белкард» и ОАО «Гродненский завод автомобильных агрегатов» при изготовлении комплектующих деталей карданных валов наземного транспорта и автомобильных амортизаторов.

1. Способ изготовления изделий из полимерных термопластичных материалов, заключающийся в смешении гранул матричного полимера с наполнителем с последующей пластикацией смеси в материальном цилиндре и выдавливанием расплава через формующее устройство, отличающийся тем, что наполнитель предварительно смешивают в материальном цилиндре с частью матричного полимера, формируют из композиции стренги, которые подвергают 1,1-10-кратной одноосной вытяжке с последующим измельчением до линейного размера гранул 0,5-5,0 мм, а полученные из ориентированных стренг гранулы композиционного материала смешивают с оставшимися гранулами матричного полимера и перерабатывают смесь методом литья под давлением или экструзии по технологическим режимам, оптимальным для матричного полимера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют дисперсные частицы слоистых и каркасных силикатов, выбранных из группы: тальк, монтмориллонит, слюда, цеолиты, глинистые минералы или их смеси.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что дисперсные частицы слоистых и каркасных силикатов предварительно обрабатывают пластификатором матричного полимера в соотношении 1:1÷1:5.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что стренги матричного полимера перед гранулированием подвергают одноосной вытяжке с последующим гранулированием.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть дисперсных частиц наполнителя предварительно вводят в матричный полимер на стадии его гранулирования, а оставшуюся часть - в ориентационные гранулы композиционного материала.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что гранулы матричного полимера и ориентированные гранулы композиционного материала выполнены на основе полимеров одного класса.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что гранулы матричного полимера и ориентированные гранулы композиционного материала выполнены на основе полимеров разных классов.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что гранулы матричного полимера и ориентированные гранулы композиционного материала выполнены на основе первичных и вторичных полимеров.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к изготовлению многокомпонентных гранулированных бронесоставов на основе термоэластопластов, преимущественно используемых при бронировании зарядов твердого ракетного топлива.

Изобретение относится к химической, нефтехимической и другим отраслям промышленности, где используется процесс гранулирования пастообразных материалов, например в технологии получения альтакса, кап-такса, сульфенамидов и дифенилгуанидина, применяемых для регулирования скорости вулканизации и улучшения технологических свойств резин.

Изобретение относится к способам термической обработки гранул сложного полиэфира и устройствам для ее осуществления. .
Изобретение относится к стабилизированным поливиниловым спиртом редиспергируемым порошкам с разжижающими свойствами, а также к способу получения таких стабилизированных поливиниловым спиртом редиспергируемых порошков с разжижающими свойствами и к их применению в продуктах строительной химии, в производстве строительных клеев, составов для нанесения отделочных, выравнивающих и защитных покрытий, гидроизоляционных суспензий, растворов для расшивки швов и красок.

Изобретение относится к композиционным гранулированным материалам, предназначенным для формирования полимерных волокон аэродинамическим методом. .

Изобретение относится к распыляемому порошку, содержащему ломкие гранулы агломерированных первичных частиц нефибриллируемого фторполимера и необязательно, по крайней мере, одного другого компонента, где порошок имеет объемную плотность, по крайней мере, 20 г/100 см3 и средний размер частиц от 5 до 100 мкм.

Изобретение относится к гранулированному политетрафторэтиленовому (ПТФЭ) порошку, не содержащему наполнителя, и способу его получения. .

Изобретение относится к пригодной для повторного диспергирования в воде пылевидной композиции, содержащей по меньшей мере один нафталинсульфонат общей формулы I, в которой Х и Х' обозначают ОН или NH2, Y обозначает SO3 -М+, где М - щелочной металл; х=0,1; х'=0,1 и х+х'=1; у=0,1; у'=0,1 и у+у'=1, и по меньшей мере один этиленненасыщенный мономер, оба вышеуказанных мономера образуют по меньшей мере один не растворимый в воде пленкообразующий полимер.

Изобретение относится к оборудованию для экструзионной обработки комбикормов на комбикормовых заводах, а также для производства экструдированных пищевых продуктов в различных отраслях пищевой промышленности.

Изобретение относится к оборудованию для экструзии и грануляции пластмасс. .

Изобретение относится к переработке пищевого сырья и может быть использовано в линиях производства экструдированных продуктов. .

Изобретение относится к химической, нефтехимической и другим отраслям промышленности, где используется процесс гранулирования пастообразных материалов, например в технологии получения альтакса, кап-такса, сульфенамидов и дифенилгуанидина, применяемых для регулирования скорости вулканизации и улучшения технологических свойств резин.

Экструдер // 2299124
Изобретение относится к экструзионному оборудованию и может быть использовано для производства экструдированных пищевых продуктов, а также в других отраслях промышленности, применяющих экструзию.

Изобретение относится к химии полимеров и, в частности, к получению гранул вспенивающегося полистирола. .

Изобретение относится к способам получения гранулированного пенополистирола из гранул полистирола, содержащих изопентан или пентан, который применяется в качестве заполнителя для бетонов, а также для монолитной и сборной теплоизоляции зданий и сооружений с применением цемента.

Изобретение относится к способам термической обработки гранул сложного полиэфира и устройствам для ее осуществления. .

Изобретение относится к устройству для горячего гранулирования термопластичных полимеров. .

Изобретение относится к технологии полимеров и может быть использовано для изготовления изделий из полимерных термопластичных материалов, применяемых в машиностроении

Наверх