Способ изготовления тонкостенных сопрягаемых деталей из полиэтилена высокой плотности

 

i петектнв"теъничеонди ( в. Флиер.:а h 9в А (Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<ц771125 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 200778 (21) 2646113/23-05 (51)М. Кл.з с присоединением заявки ¹

С 08 L 23/06

В 29 F 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15,10В0, Бюллетень № 38 (53) УДК 678.027.74 (088. 8 ) Дата опубликования описания 15 1 80 (72) Авторы изобретения

И.Э.Шехтмейстер и В.М.Листков (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ

СОПРЯГАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНА

ВЫСОКОИ ПЛОТНОСТИ

Изобретение относится к области переработки термопластичных полимеров в изделия, а точнее к получению сопрягаемых деталей иэ полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) литьем под давлением.

В настоящее время расширяется использование ПЭВП для изготовления сопрягаемых деталей литьем под давлением. Однако вследствие большого колебания расчетной технологической усадки литьевых деталей иэ ПЭВП их точность соответствует только 9-10 классу точности, что не позволяет использовать эти детали в качестве 15 сопрягаемых без дополнительной механической обработки.

Известно изготовление из ПЭВП и полипропилена толстостенных 3-5 мм деталей с габаритными размерами 30- 20

50 мм с-точностью, соответствующей

4а-6 классу. Литье изделий производится в широком диапазоне изменений параметров режима: температура формы

20-70 С, температура расплава 170270оС, давление при охлаждении и уплотнении расплава в форме 30-80 МПа.

Однако указанная точность деталей не подтверждена прямыми экспериментальными данными, а приведена только 30 величина усадки деталей. Не указано при каких конкретных значениях параметров литья и на каком именно полимере, ПЭВП или полипропилене, достигнута точность, соответствующая 4а классу, для деталей из полипропилена такая точность известна. По приведенным экспериментальным данным, свидетельствующим о существенном уменьшении абсолютных значений расчетной усадки при увеличении давления, можно полагать, что наибольшая точность деталей достигнута при давлениях около 80 МПа i1) .

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения из ПЭВП тонкостенных литьевых деталей с повышенной точностью размеров, соответствующей 4-4а классу, заключающийся в расплавлении полимера, нагреве литьевой формы до

30-55оС, нагреве расплава полимера до 230-255оС и заполнении им форьы под давлением, охлаждении и уплотнении расплава в. форме под давлением

100-120 МПа в течение 6-11 с и охлаждении детали в форме без давления в течение 6-11 с $2) . Укаэанная точность была достигнута при иэготовле771125 нии только малогабаритных деталей диаметром 1,2-2,0 мм. Естественно, что в случае изготовления крупногабаритных изделий точность деталей будет ниже приведенной. Второй существенный недостаток способа - необходимость очень высокого давления в

5 форме при охлаждении и уплотнении в ней расплава — определяется тем, что увеличение точности линейных размеров достигается, в основном, механическим уплотнением расплава

t0 на стадии его охлаждения в форме.

Это усложняет технологию изготовления точных деталей иэ ПЭВП, делает необходимым применение мощного литьевого оборудования и способствует 15 его повышенному износу.

Целью изобретения является повышение точности линейных размеров деталей и упрощение технологии их изготовления. 26

Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления тонкостенных сопрягаемых деталей из полиэтилена высокой плотности литьем под давлением, включающем нагрев полимера и литьевой формы, заполнение под давлением рабочей полости литьевой формы расплавом полимера, охлаждение и уплотнение расплава в лйтьевой форме под давлением, в качестве исходного сырья используют полиэтилен 30 высокой плотности со среднемассовой молекулярной массой 50-65 тыс, показателем полидисперсности 16-21, количеством короткоцепных ответвлений на 100 атомов углерода основной 35 цепи макромолекулы 0,4-0,7 и нагрев полимера и литьевой формы осуществ-. ляют соответственно до 180-205 C u

65-75оС при давлении во время охлаждения и уплотнения расплава в литье- 40 вой форме, равном 20-25 МПа.

Предлагаемый способ изготовления тонкостенных сопрягаемых деталей позволяет в выбранном диапазоне температур формы и расплава в сочетании с выбранным диапазоном молекулярных характеристик ПЭВП формировать устойчивые кристаллитные образования в нару>кных слоях деталей, что способствует увеличению стабильности линейных размеров оболочки и обусловливает возможность уменьшения давления на стадии охлаждения и уплотнения расплава полимера в форме.

Дальнейшее увеличение температуры формы выше указанных пределов приво- 55 дит к короблению деталей при извлечении их иэ формы, а уменьшение температуры расплава — к неполному заполнению рабочей полости формы распланом ПЭВП. Рекомендуемое давление н форме при охлаждении и уплотнении расплава — не менее 20 МПа.

Повышение давления выше 25 МПа не обеспечивает каких-либо преимуществ при проведении процесса. Снижение давления ниже 20 МПа приводит к недостаточной подпитке расплавом рабочей полости формы на стадии охлаждения и уплотнения расплава в форме.

Пример 1. В буикере термопластавтомата типа ДБ 3328 с максимальным объемом впрыска 63 см загружают гранулы ПЭВП с М, равной

56 тыс., М /М > равным 16 и С равным

0,4, М, и M /É>„ определены методом гельпроникающей хроматографии, а

С - методом инфракрасной спектроскопии. Из бункера равномерными дозами по 25 r гранулы ПЭВП подают в нагревательный цилиндр термопластавтомата, где полимер плавится, пластифицируется вращающимся шнеком и нагренается до 180оС. Одновременно литьевую форму нагревают и термсстатируют при

65оС с помощью ультратермостата

ТС-12, причем каналы охлаждения формы и ультратермостат образуют замкнутую систему, в которой циркулирует нагретая дистиллированная вода. Затем рабочую полость формы заполняют расплавом ПЭВП путем передавливания его иэ нагревательного цилиндра при давлении нпрыска расплава на входе в форму 17 МПа. По заполнении формы охлаждение и уплотнение расплава в ней производят под давлением 20 МПа.

Через 10 с давление снимается и в течение 20 с деталь охлаждают беэ давления, после чего ее извлекают из формы.

Литьевая деталь представляет собой пластину размером 89 х 89 мм и толщиной 2 мм со щеленым литьевым впуском с торца детали шириной

85 мм и толщиной 0,8 мм. Линейные размеры пластин вдоль и поперек течения расплава н форме измеряют с точностью 0,01 мм при 20 С через

24 ч после иэготонления. Точность изготовленных деталей приведена н таблице.

H p и м е р 2-4. Аналогично примеру 1 изготавливают такие же детали иэ ПЭВП, но меняют.при этом молекулярные характеристики и параметры режима литья. Точность изготовленных деталей приведена н таблице.

Пример ы 5-14 (контрольные) .

Аналогично примеру 1 изготавливают детали иэ ПЭВП при давлении охлаждения.и уплотнения расплава н форме

25 МПа, меняя в каждом примере значение одного из параметров таким образом, что оно выходит за пределы указанных в формуле значений. Характеристика ПЭВП, режим литья и точность изготовленных деталей принедены в таблице.

771125

Молекулярные характеристики ПЭВП

Класс точности деталей ГОСТ

11710-71

Параметры режима литья

Пример, М температура давление при охлаждении расплава в форме, МПа показатель полидисперсности поперек течения расплава вдоль течения расплава расплава ЬС

65 180

70 195

75 205

70 195

25 контрольные

5 75

70 195

70 125

70 195

70 195

70 195

57 195

80 195

0,5

25

0 5

6 4а

0,6

25

0,4

4 4а

6 4а

0,3

25

0,6

65

12

Деталь покоробилась

6 4а

70 215

70 170

19 0,6

19 0,6

13

Неполное заполнение формы расплавом

65

П р и м е ч а н и ег детали, изготовленные из ПЭВП с укаэанными в примерах 6 и 8 молекулярными характеристиками, являются хрупкими: относительное удлинение при разрыве образцов, вырезанных из этих деталей, равно 10-15% в отличие от всех остальных примеров, где этот показатель колебался в пределах 300-800%. По этой причине из

ПЭВП с М „/М„ более 21 и M„.менее 50 ° 10 изготовление деталей для этих целей нецелесообразно.

Использование предлагаемого способа изготовления тонкостенных сопрягаемых деталей из ПЭВП литьем под давлением обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: d0 возможность получения тонкостенных крупногабаритных литьевых деталей иэ ПЭВП с повышенной точностью линейных размеров беэ дополнительной механической обработки, 65 среднемассовая молекулярная масса, тыс

1 56

2 65

3 50

4 65

6 45

7 58

8 60

9 63 количество метильных групп на 100С

16 0,4

19 0,6

21 0 7

19 0,6 упрощение технологии в результате уменьшения давления на стадии охлаждения и уплотнения расплава

ПЭВП в форме при изготовлении тонкостенных крупно- и малогабаритных литьевых деталей с повышенной точностью размеров.

Доведение предполагаемого изобретения до промышленного использования может быть осуществлено после выпус- .

Формула изобретения

Составитель М.Друзин

Техред А. Щепанская Корректор О.Билак

Редактор Л.новожилова

Заказ 7396/34 Тираж 549 Подписное

E .nHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.. Проектная, 4 ка ПЭВП с соответствующими молекулярными характеристиками.

Предлагаемый способ может быть применен на любом предприятии, изготавливающем тонкостенные детали иэ

ПЭВП. Ориентировочный суммарный экономический эффект за счет увеличения точности литьевых деталей из

ПЭВП, составит 78,0 тыс ° руб в год.

Способ изготовления тонкостенных сопрягаемых деталей из полиэтилена высокой плотности литьем под давлением, включающий нагрев полимера и литьевой формы, заполнение под давлением рабочей полости литьевой формы расплавом полимера, охлаждение и уплотнение расплава в лИтьевой форме под давлением, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности линейных размеров деталей и упрощения технологии их изготовления, в качестве исходного сырья используют полиэтилен высокой плотности со среднемассовой молекулярной массой 5065 тысяч, показателем полидисперсности 16-21, количеством короткоцепных

5 ответвлений на 100. атомов углерода основной цепи макромолекулы 0,4-0,7 и нагрев полимера и литьевой формы осуществляют соответственно до 180205 С и 65-75ОС при давлении во время

1О охлаждения и уплотнения расплава в литьевой форме, равном 20-25 МПа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Seifert U., Nirsojew R.G

15 uPiaste und Kautschuk", Р 2, 1975, с. 123-126.

2. Горкер М.И., Брагинский В.A., Полежаев В.В. Оптимизация точности изготовления литьевых изделий малых

2О размеров из термопластов.-"Пластические массы", 9 11, 1975, с. 34 (прототип).