Способ изготовления тонкостенных сопрягаемых деталей из полиэтилена высокой плотности

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. с присоединением заявки Мо С 0823/06В 29 Г 1/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 15180(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХСОПРЯГАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНАВЫСОКОИ 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 4 аклассу. Литье изделий производится в широком диапазоне изменений параметров режима: температура Формы 20-70 оС, температура расплава 170- 25 270 оС, 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 пара-метров литья и на каком именно полимере, ПЭВП или полипропилене, достигнута точность, соответствующая 4 а 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 1)Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения из ПЭВП тонкостенных литьевых деталей с повышенной точностью размеров, соответствующей 4-4 а классу, заключающийся в расплавлении полимера, нагреве литьевой формы до 30-55 оС, нагреве расплава полимера до 230-255 оС и заполнении им форьы под давлением, охлаждении и уплотне" нии 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 21 . укаэанная точность была достигнута при иэготовлении только малогабаритных деталейдиаметром 1,2-2,0 мм. Естественно,что в случае изготовления крупногабаритных изделий точность деталейбудет ниже приведенной. Второй существенный недостаток способа - необходимость очень высокого давления в5форме при охлаждении и уплотнениив ней расплава - определяется тем,что увеличение точности линейныхразмеров достигается, в основном,механическим уплотнением расплава0на стадии его охлаждения в форме.Это усложняет технологию изготовления точных деталей иэ ПЭВП, делаетнеобходимым применение мощного литьевого оборудования и способствует 15его повышенному износу.Целью изобретения является повышение точности линейных размеров деталей и упрощение технологии их изготовления. 26Указанная цель достигается тем,что в способе изготовления тонкостенных сопрягаемых деталей из полиэтилена высокой плотности литьем поддавлением, включающем нагрев полимера и литьевой формы, заполнение поддавлением рабочей полости литьевойформы расплавом полимера, охлаждениеи уплотнение расплава в лйтьевой форме под давлением, в качестве исходногосырья используют полиэтилен 30высокой плотности со среднемассовоймолекулярной массой 50-65 тыс, показателем полидисперсности 16-21,количеством короткоцепных ответвлений на 100 атомов углерода основной З 5цепи макромолекулы 0,4-0,7 и нагревполимера и литьевой формы осуществ-.ляют соответственно до 180-205 С и65-75 оС при давлении во время охлаждения и уплотнения расплава в литьевой форме, равном 20"25 МПа,Предлагаемый способ изготовлениятонкостенных сопрягаемых деталейпозволяет в выбранном диапазоне температурФормы и расплава в сочетаниис выбранным диапазоном молекулярныххарактеристик ПЭВП формировать устойчивые кристаллитные образования в нарукных слоях деталей, что способствует увеличению стабильности линейныхразмеров оболочки и обусловливает 5 Овозможность уменьшения давления настадии охлаждения и уплотнения расплаваполимера в форме.Дальнейшее увеличение температурыформы выше указанных пределов приводит к короблению деталей при извлечении их иэ формы, а уменьшениетемпературы расплава - к неполномузаполнению рабочей полости формыраспланом 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 недостаточнойподпитке расплавом рабочей полости формы на стадии охлаждения и уплотнения расплава в Форме.П р и м е р 1, В буикере термопластавтомата типа ДБ 3328 с максимальным обаемом впрыска 63 см загружают гранулы ПЭВП с М , равной 56 тыс., М/М равным 16 и С равным 0,4, М, и М/Й, определены методом гельпроникающей хроматографии, а С - методом инфракрасной спектроскопии, Из бункера равномерными дозами по 25 г гранулы ПЭВП подают в нагревательный цилиндр термопластавтомата, где полимер плавится, пластифицируется вращающимся шнеком и нагренается до 180 оС. Одновременно литьевую форму нагревают и термсстатируют при 65 оС с помощью ультратермостата ТС, 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 те. чения расплава н форме измеряют с точностью 0,01 мм при 20 С через 24 ч после иэготонления. Точность изготовленных деталей приведена н таблице.П р 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.П р и м е р 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 точностидеталей ГОСТ11710-71 Параметры режима литья Пример, М температура давлениепри охлаждении расплава вформе, МПа показательполидисперсности формы у фСпоперек течения расплава вдоль течения рас- плава расплава, С 20 65 180 70 195 7" 205 70 195 22 25 конт- рольные 5 75 70 195 70 125 70 195 70 195 70 195 57 195 80 195 25 0,5 20 25 0,5 19 б 4 а 25 О,б 12 25 0,4 25 4 4 а 6 4 а 25 18 25 0,6 65 12 25 Деталь покоробилась65 б 4 а 25 70 215 70 170 19 0,619 0,6 65 13 Неполное заполнение формы распла- вом 25 65 14 П р и м е ч а н и е:. детали, изготовленные из ПЭВП с укаэанными в примерах 6 и 8 молекулярными характеристиками, являютсяхрупкими:относительное удлинение при разрыве образцов, вырезанных из этих деталей, равно 10-15 в отличиеот всех остальных примеров, где этот показательколебался в пределах 300-800. По этой причине изПЭВП с М /М более 21 и М,менее 50 10 изготовление деталей для этих целей нецелесообразно. Использование предлагаемого спосо. ба изготовления тонкостенных сопрягаемых деталей из ПЭВП литьем под давлением обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: 40возможность получения тонкостенных крупногабаритных литьевых деталей иэ ПЭВП с повышенной точностью линейных размеров беэ дополнительной механической обработки, 65 среднемассовая молекулярнаямасса,тыс 1 56 2 65 3 50 4 65 б 45 7 58 8 60 9 63 количествометильныхгруппна 100 С 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.ДрузинТехред А. Щепанская Корректор О.Билак Редактор Л,Новожилова Заказ 7396/34 Тираж 549 Подписное ВИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал 11 ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ка ПЭВП с соответствующими молекулярными характеристиками.Предлагаемый способ может быть применен на любом предприятии, изготавливающем тонкостенные детали иэ ПЗВП, 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 й с я тем, что, с целью повышения точности линейных размеров деталей и упрощения технологии их изготовления,в качестве исходного сырья используютполиэтилен высокой плотности со среднемассовой молекулярной массой 5065 тысяч, показателем полидисперсности 16-21, количеством короткоцепных5 ответвлений на 100. атомов углерода основной цепи макромолекулы 0,4-0,7 инагрев полимера и литьевой формыосуществляют соответственно до 180205 С и 65-75 ОС при давлении во времяО охлаждения и уплотнения расплава влитьевой форме, равном 20-25 МПа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.5 еУег О., Игьоеи В.С,15 "Р 1 аяйе цпд КацйьсЬОМ", Р 2, 1975,с. 123-126.2. Горкер М.И., Брагинский В.А.,Полежаев В.В. Оптимизация точностиизготовления литьевых изделий малыхразмеров из термопластов,-"Пластические массы", В 11, 1975, с, 34