Способ получения изделий из композиционных материалов на основе полиолефинов или поливинилхлорида

 

%l lg кблиОт и

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4Е ТЕЛЬ СТВУ

1»i697344 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.08.75 (21) 2191490/05 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (5 t ) M. Кл.

В 29 0 23/00

Йкумрстеепвй квинтет

СССР ие двлзи кзейретеннй к еткркткй

Опубликовано 15.11.79. Бюллетень И 42

Дата опубликования описания 15.1!.79 (53) УД К 678.027. .3 (088.8) (72) Авторы изобретения

A. Н. Симуни, В. П. Меныиутин, М.С. Акут»н и E. P. Жеребцов

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт имени Д. И. Менделеева (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИОЛЕФИНОВ

ИЛИ ПОЛИ ВИНИЛХЛОРИДА

Изобретение относится к области высокоскоростного формования композиционных материалов на основе полиолефинов или поливинилхлорида методом экструзии с целью получения профильно-погонажных изделий: труб, листов, иэделий сложной конфигурации.

Известен споеоб получения изделий из термопластов, например полиолефинов с индексом расплава. 0,3 г/10 мин, включающий смешение полимера со смазывающим веществом и последующую экструзию на поршневом экструдере.

Процесс получения готовых формованных изделий осуществляется следующим образом: гранулы полимерного материала из загрузочного бункера поступают в длинный экструзионный канал прямоугольного сечения, где под воздействием температуры размягчаются, расплавляются и, проходя через зону охлаждения, оформляются в готовое изделие. Способность к формованию обеспечивается за счет введения в полиолефины смазочных, веществ — глицерина с амидами выс. ших жирных кислот. Недостатками этого clTocoба является низкая производительность процесса формования из-за наличия зоны затвердевания,скорость выхода готового изделия составляет

0,15 — О,б4 м/мин, а также низкая степень уплотнения материала в формующем канале, которая приводит к ухудшению качества получаемого

5 изделия. Формова»ие высоконаполненных термопластов или термопластов, содержащих большое количество гелеобраэной фракции, этим методом вообще невозможно даже при введении смазывающих веществ И)

Целью изобретения является повышение производительности процесса экструзии профильнопого»ажных изделий из термопластов и улучшение качества готового изделия.

Эта цель достигается тем, что экструзии под15 вергают исходную смесь с индексом расплава

0,01--0,1 г/10 мин при соотношении между внутренним и в»ешним трением, равным 1„5-4, пр» 140-170 С» скорости 20 — 240 м/ми».

Пр» этом з»ачсние внутреннего трения ll .>ëж»о быть высоким, что обеспечивается использованием высоковязк»х»аполненных и сшитых терл1олластов с низкими значениями индекса расплава, а такжс с»»ае»»е температуры переработки на 30 0" Г ниле обычной. Внешнее

Содержание наполнителяполиэтилена, % 0 10 20 30 40 50 60 70

Внутреннее трение, кгс

6,0 6,2 8,0 10,5 12,0 18,5 24 30

3 6973 трение должно быть низким (его резкое снижение достигается добавлением в полимерную композицию смаэывающего вещества, в качестве которого целесообразно использовать присадки к минеральным маслам типа сульфонатов металлов, например сульфонат бария (СБ-3) и сульфонат кальция (СК-3) . Для каждой конкретной композиции соотношение между внутренним и внешним трением варьируется следующщя образом: 10 сначала контролируют индекс расплава наполненных или сшитых полимерных композиций, который должен быть в пределах 0,01 — 0,1

Далее коитролируют внешнее трение полимерной композиции на трибометре, например, машине трения МТ-1. Для снижения внешнего трФия в композицию добавляют смазывающее вещество в1.количестве 0,5 — 2,0%.

Варьнроявнием величины внутреннего и внешнего трения добиваются достижения соотношения между трениями 1,5 — 4.

Таким образом, согласно данному иэобре30 тению, прв экструзии создается режим устойчивого пристенного скольжения (называемый в л.пературе режимом "пробкового" течения), что позволяет получать гладкий бездефектный экструдат с высокой скоростью формования, равной 20 — 240 м/мин.

Сйособ экструзии осуществляют на экструдефе порц нвого типа периодического или непрерывного действия (в последнем случае для осуществления непрерывности процесса экструдер конструктивно выполнен так, что на одну формуиицую головку попеременно работают два поршня), в котором формующая Часть вы.полнена следующим образом: диаметр материального цилиндра к эквивалентному диаметру фор.

45 мующего канапа насадка относятся как 4 — 8:1, длина формующего канада насадка к его эквивалентному диаметру как 3 — 10:1, а конический переход головки имеет угол при вершине 2060 С. Попытка увеличения угла конического

50 перехода и изменение соотношения диаметра материального цилиндра и длины формующего канала насадка к его эквивалентному диаметру прйводнт к ухудшению поверхности экструдата и снижению скорости формования.

При переработке описанным способом совершенно отсутствует разбухание экструдата и изМенение формы готового изделия. что невозможно получить при переработке известными г/10 мин, применением любого известного прибора для определения текучести расплава полимера. Если индекс расплава исходного полимера выше 0,1 г/10 мин, его снижают добавлением наполиителя или дополнительной сшивкой химическим или физическим путем;

Затем измеряют внутреннее трение композиции на вискоэиметре постоянных скоростей при продавливании ее через диафрагму с острыми краями, исключающей возможность проскаль зываиия материала. С увеличением содержания наполнителя внутреннее трение увеличивается, что видно из таблицы, методами со шнековой пластикацией в материальном цилиндре.

Пример 1. В композицию, содержащую

69,5 вес.ч. полиэтилена марки 20306 — 005 вводят наполнитель в количестве, необходимом для того, чтобы величина индекса расплава была не выше 0,1 г/10 мин, а соотношение между внутренним (Р,) и внешним (Рз) трением находилось в пределах К = 1,5 — 4, смешивают ее со смазывающим веществом в количестве, достаточном для снижения внешнего трения. Íaпример, при введении древесной муки в количестве 20 вес.ч., HP = 0,1 г/10 мин. Далее измеряют внутреннее трение Р, на вискозиметре постоянных расходов. АКВ-5 продавливанием через диафрагму с острым краями, оно равно

8,0 кгс. Внешнее трение данной композиции, измеренное на машине трения МТ-1, равно

7 кгс, соотношение между трениями К = 1,14.

Для увеличения величины этого соотношения увеличивают Р введением дополнительного количества наполнителя, которое теперь в общей сложности составляет 30 вес,ч., внешнее трение композиции, содержащей неизменное количество сульфоната бария 0,5 вес.ч., несколько снижается с увеличением концентрации наполнителя до определенногр предела наполнения (50 вес.ч.) и составляет величину 6 кгс. Индекс расплава уменьшается до 0,08 г/10 мин, Р, = 10,5 кгс, величина К = 1,75. Композицию смешивают на вальцах при 165 С, затем загружают в материальный цилиндр зкструдера и продавливают через головку с углом конического перехода 20, формующий канал насадка с соотношениями размеров: диаметр материального цилиндра к эквивалентному диаметру насадка — 4:1, длина канала насадка к эквивалентному диаметру — 10:l. Температура экстру697344

Способ получения изделий из композиционных материалов на,основе полиолефннов или поливиннлхлорида, включающий их смешение с добавками смазываюшего вещества н последующую экструзию полученной смеси на поршне40 вом зкструдере,отл и ч з ющий ся тем, что, с целью повьппения производительности. процесса и улучшения качества поверхности готовых изделий, экструзии подвергают исходную смесь с индексом расплава 0,01 — 0,1 г/10 мин прн соотношении между внутренним и внешним

45 о трением, равным 1,5 — 4,0, при 140 — 170 С н скорости 20 — 240 м/мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CILIA У 34923! О, кл. 260 — 41, опублик. 1965. итель Т. Никольская дЛ.Алферова Корректор M. Пожо

Заказ 6851/13 Тираж 771 Подписное

ПНИИПИ Государственого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 зии равна 160 С, скорость выхода бездефектного экструдата в виде круглых жгутов равна

125 м/мин.

Пример 2. В композицию,.содержащую

74 вес,ч. полиэтилена марки 20306 — 005, и 25 вес.ч. древесной муки и имеющую величину

Р1 9,5 кгс и Рэ = 6,8 кгс, а соотношение между трениями К = 1,4, вводят сульфонат кальция в количестве, резко снижающем внешнее трение, в данном примере оно равно 1 вес.ч. при этом Рэ = 3,5 кгс, ссотношение К = 2,7.

Композицию смешивают на вальцах при 165 С и экструдируют при 155 С на поршневом экструдере с соотношениями размеров по примеру 1, Пример 3; В композицию, содержащую

28 вес.ч. полиэтилена марки 20306 — 005 вводят найолнитель в количестве 70 вес... и еульфонат бария в количестве 2 вес.ч., при этом HP =

= 0,01 г/10 мин, P = 30 кгс, Р> =6 кгс, К = 5.

Дпя снижения величины соотношения между внутренним и внешним трением, оставляя неиз; менным внешнее трение, уменьшают содержание наполнигеля до 60 веся. В результате уменьшается внутреннее трение до 24 кгс, а соотношение между трениями К=4. Композицию смешивают на вальцах при 165 С, затем экструдируют через головку с углом перехода

30, формукяций канал насадка с соотношениями размеров: диаметр материального цилиндра к эквивалентному диаметру канала насадка

5:1, длина канала насадка к его эквивалентному диаметру — 3:1.,Òåìïåðàòóðà экструзии равна 165 С, скорость выхода бездефектного экструдата в виде шестигранника 240 м/мин.

Пример 4. Композицию, содержащую полиэтилен марки 10082 — 020, предварительно частично сшитый химическим или физическим способом с содержанием гель-фракции 58% и 1% смазываюшего вещества, что обеспечивает HP = 0,08 г/10 мин, внутреннее трение 12 кгс, внешнее трение 4 кгс и соотношение между трениями K=3, экструднруют на поршневом экструдере при 140 C с соотношениями размеров по примеру 3. Скорость выхода бездефектного зкструдата в виде жгутов 80 м/мин.

П р н м е р 5, Композицию на основе полипропилена с ИР = 0,05 г/10 мнн и К=2, содержащую 49 вес.ч. полипропилена марки

02П 10/003, 50 вес.ч. синтетической двуокиси кремния "белой сажи" и 1 вес.ч. сульфоната

Состав

Редактор Л. Новожилова Техре бария и полученную смешением в смесителе лопастного типа при 190 С, экструдируют прн

170 С через головку с углом перехода 60, формующий канал насадка с соотношениями

5 размеров: диаметр цилиндра к эквивалентному диаметру насадка — 8:1, длина канала насадка к его эквивалентному диаметру — 10:1. Скорость выхода бездефектного экструдата в виде жгута 140. м/мин

Пример 6. Экструзии подвергают композицию на основе полиэтилена марки 20306—

005 с ИР = 0,09 г/10 мин н К=1,7, эта композиция содержит 59 вес.ч. полиэтилена, 40 вес.ч. древесной муки 180 и 1 вес.ч. сульфоната бария.

Комнозицню экструднруют прн 160 С через головку, формующий канал насадка по примеру 5.

Скорость выхода бездефектного экструдата в виде трубы 180 м/мин.

Пример 7. Композицию на основе полнвннилхЛорида с ИР = 0,1 г/10 мин н К=1,7, содержащую 66 вес.ч. поливиннлхлорйда марки

С 65, 15 вес.ч. аэросила марки А 175 м /г, 6 вес.ч. шеллака, 12 вес.ч. каучука СКН-40 и

1 вес,ч. сульфоната кальция и полученную валь25 цеваннем прн 150 С, экструднруют при 140 С о о

1 череэ головку, формующий канала насадка с соотношениями размеров по примеру 1. Скорость выхода бездефектного экструдата в виде трубы 20 м/мин.

Формула изобретения

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4