Способ центробежного формования слоистых изделий из полимерных материалов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 910425 (6l ) Дополнительное к авт. с вид-ву (22) Заявлено 060280 (21)2879477/23-05 с присоединением заявки №(23) ПриоритетОпубликовано 070382. Бюллетень №9

Дата опубликования описания 070382 (51) М. Кл.

В 29 С 5/04

1аеударстеенньй каинтет

СССР па делам нзабретеннй и открытий (53) УДК678.027..9(088.8) Ю.К. Яшков, И.Г. Гогель, Л,И. Новиков и И.С. Уханов

I (72) Авторы. изобретения

Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ФОРМОВАНИЯ СЛОИСТЫХ

ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ.Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении слоистых цилиндрических .изделий из полимерных материалов: подшипников скольжения, труб, емкостей и др.

Известен способ центробежного формования двуслойных изделий, включающий заливку в форму полимеров с большим удельным весом с добавкой 0,5то вес., полимера с меньшим удельным весом, центробежное формование пер-. вого слоя до затвердевания, последующую заливку полимера с меньшим удельным весом и окончательное центробежное формование изделия до от« верждения (13.

В данном способе заливка второго .слоя производится после отверждения первого слоя, а прочность связи между слоями обеспечивается введением в первый полимер с большим удельным весом 0,5-1 вес. второго полимера с меньшим удельным весом. Это усложняет процесс получения двуслойного изделия из химически активных полимеров с различной плотностью.

Кроме того в известном способе в литьевую форму подают расплавы полимеров. Но расплавленные полимеры в свободном состоянии не обладают достаточной жидкотекучестью и при соприкосновении с воздухом окисляются и вспениваются. Расплавление и подачу расплавов полимеров в литьевую форму необходимо осуществлять в герметичном устройстве под давлением.

Это также усложняет осуществление способа.

Известен способ, являющийся наиболее близким к изобретению, центробежного формования слоистых иэделий из полимерных материалов, включающий загрузку в литьевую форму полимерных материалов с различной плотностью, предварительное вращение формы для распределения материала по поверх0425 4

Плотность, кг „3

1,36-10 1,18 10

Преде л прочности на сжатие, МПа

195

Модуль упругости, МПа

1800

6000

3 91 ности формы и последующее вращение со скоростью формования 21 .

В данном способе также загружают расплав полимера и наполнитель и ему йрисущи те же недостатки, что и вышеуказанному.

Целью изобретения является упрощение технологии изготовления и повышения качества изделий.

Достигается это тем, что при осуществлении способа центробежного формования слоистых изделий из полимерных материалов, включающего загрузку в литьевую форму полимерных

1материалов с различной плотностью, предварительное вращение формы для распределения материала по поверхности формы и последующее вращение со скоростью формования, согласно изобретению используют форму с концентричными кольцевыми полостями, сообщающимися между собой, а материалы загружают одновременно в тьердом состоянии, причем материал большей плотности загружают в наружную полость формы и расплавляют материалы в форме.

Предварительное вращение формы осуществляют со скоростью 0,1-0,2 от скорости формования в течение

15-30 с °

Загрузка полимерных материалов в литьевую форму в твердом виде в разные полости формы и расплав их непосредственно в форме практически исключает их перемешивание в расплавленном состоянии. Это позволяет исключить сложную операцию последовательной подачи расплавов во вращающуюся литьевую форму.

Выход расплава второго слоя из внутренней полости формы происходит на неотвержденный расплав первого слоя, вследствие чего прочная связь между слоями обеспечивается диффузией полимерных материалов íà границе слоев, а перемешивания расплавов не происходит благодаря различной плотности полимерных материалов и расположению более плотного материала снаружи.

B данном способе центробежное формование изделия осуществляют с предварительным вращением формы со скоростью равной 0,1-0,2 от скорости формования в течение 15-30 с, при этом под действием центробежных сил происходит формование наружного слоя полимерного материала. Режимы

40 этой операции подбирают экспериментально. Проведенные эксперименты показывают, что продолжительность операции менее 15 с при скорости вращения формы менее 0,1 от минимальной рабочей скорости формования не обеспечивает формование равномерноcb наружного слоя из расплава, а увеличение продолжительности свыше

30 с уже не оказывает заметного влияния на качество формования наружного слоя. Увеличение скорости вращения формы свыше 0,2 от номинальной рабочей скорости формования приводит к существенному проникновению расплава из внутренней полости и перемешивания его с расплавом наружной полости.

Номинальную рабочую скорость формования определяют по известным формулам (см. Яковлев A.Ä, Технология изготовления изделий из пластмасс.Л., "Химия", 1974, с. 140).

На фиг ° 1 изображена литьевая форма для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - то же, схематично, с загруженными полимерными материалами; на фиг. 3 - то же, в момент формования первого слоя изделия; на фиг. 4 - то же, в момент окончательного формования двуслойного изделия.

Пример. Изготовление двуслойной втулки подшипника скольжения.

В качестве материалов втулки используют полиамиды различных марок . для наружного слоя - "Капрон стеклонаполненный КПС-30", ГОСТ 17648-72, для внутреннего слоя - "Полиамидсополимер П-AI(85/15Ã5", ГОСТ 19459-74 с добавкой 54 графита.Некэторые физико-механические свойства этих материалов приведены в таблице.

5 91

Продолжение таблицы

Коэффициент линейного расширения, мм

0 35 10 1 1.10 1 град мм

Коэффициент трения

0,26

0,08

Температура плавления, С 215

220

Цвет

Черный

Белый

Размеры отливаемой втулки: наружный диаметр 62 мм, внутренний диаметр 47 мм, диаметр разделения слоев

Я мм, длина втулки 130 мм.

Размеры литьевой формы: внутренний диаметр наружного цилиндра 1

63 мм, наружный диаметр внутреннего цилиндра 2 - 46 мм. На внутреннем цилиндре выполнены девять отверстий диаметром 4,5 мм, расположенные равномерно по всей поверхности.

Изготовление изделия осуществляют следующим образом.

В литьевую форму со снятой крышкой 3 загружают гранулированное сырье, в наружную полость 0,145 кг полиамида КПС-30, во внутреннюю0,075 кг полиамида П-АК85/15Г5. Затем форму закрывают, помещают в нагревательный шкаф и выдерживают в нем в течение 1,2 ч при 280 С до о расплавления полимерных материалов.

При этом из внутренней полости формы в наружную через отверстия расплав полимерного материала практически не проникает вследствие низкой жидкотекучести расплава в свободном состоянии.

Затем форму устанавливают на центробежный вращатель и вращают

20 с.со скоростью 220 об/мин. За это время в наружной полости формы формируется первый слой иэделия, оставаясь в расплавленном состоянии.

Из внутренней полости формы расплав не проникает в наружную полость, так как давление центробежных сил недостаточно для выхода расплава поли мера через отверстия. После этого форму вращают в течение 20 мин со

042 6

1о

15 го г5 зо

Формула изобретения

1. Способ центробежного формования слоистых изделий из полимерных мате" скоростью 1500 об/мин, при этом под действием давления центробежных сил расплав полимерного материала иэ внутренней полости перетекает через отверстия на сформованный, но неотвержденный первый слой и образует второй слой изделия, который прочно соединяется с первым за счет диффузии полимерных материалов на границе слоев, а перемешивания расплавов не происходит вследствие различной плотности полимерных материалов и расположения более плотного материала снаружи. 3а это время происходит полное отверждение изделия.

После остановки вращателя и разборки формы извлекают готовую отливку. Отливка с торцов и по всей длине в поперечных разрезах имеет четкую границу разделения слоев, диаметр раздела слоев равен 53 =0,6 мм. Расслаивания слоев не наблюдается даже при сжатиии образцов до раздавливания.

Данный способ может быть использован для получения также трехслойных цилиндрических изделий из полимерных материалов с различным удельным весом.

При этом полимерные материалы надо загружать в форму с тремя концентричными сообщающимися полостями, причем полимерные материалы с большей плотностью необходимо располагать в полости с большим радиусом, а центробежное формование осуществлять в три стадии.

Применяя различные наполнители для полимерных материалов разных слоев, можно широко варьировать фиэикомеханические, химические, магнитные и другие свойства изделий, что позволяет широко применять бипластмассовые изделия в различных областях народного хозяйства.

Применение данного способа упрощает технологию изготовления многослойных изделий из полимерных материалов с различной плотностью и химически активных по отношению друг к другу. Нет необходимости в применении дорогостоящего оборудования для расплавления и подачи расплавов в форму, что снижает стоимость изготовления иэделий.

9104 риалов, включающий загрузку в литьевую форму полимерных материалов с различной плотностью, предварительное вращение формы для распределения материала по поверхности формы и: пос- 5 ледующее вращение со скоростью формования, отличающийся тем, что,. с целью упрощения технологии изготовления и повышения качества изделий, используют форму с концентричными кольцевыми полостями, сообщающимися между собой, а материалы загружают одновременно в твердом состоянии, причем материал большей плотности загружают в наружную по25 8 лость формы и расплавляют материалы в форме.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю. шийся тем, что предварительное вращение формы осуществляют со скоростью 0,1-0,2 от скорости формования в течение 15-30 с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР к 535161, кл. В 29 С 5/04, 1976.

2. Valcavi О. and others. Synthesis of some derivatives of 19, 20 dinorporstanoic acid. "Farmaco Ed sci", 1975,30, " 7, 527-535.

910425

Составитель И. Фролова

Редактор П. Горькова Техред С.Иигунова

Корректор Г. Огар филиал ППП"Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 986/15 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ф»