Способ изготовления изделий из вспенивающейся термопластичной композиции

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВй ЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 270978 (21) 2668067/23-05с присоединением заявки Мо -(51)М. Кл. В 29 Е 5/02А 01 К 73/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙИЗ ВСПЕНИВАЮЩЕЙСЯ ТЕРМОПЛАСТИЧНОЙКОМПОЗИЦИИ Изобретение относится к способу переработки вспенивающихся термопластичных композиций в иэделия прессовым методом и может быть испольэова 5 но для получения плавучих тел, преимущественно поплавков, преднаэнаlченных для оснащения рыбопромысловых орудий лова.Известен способ изготовления иэделий из вспенивающейся термопластичной композиции, включающий уплотнение композиции в форме, спекание и вспенивание полученной заготовки в форме, которая соответствует размерам готового изделия, например поплавка 11. Первоначальное формование заготовки по этому способу осуществляют на плитах пресса. Для этого вспенивающуюся композицию засыпают в прессформу уплотняют ее при давлении 120 Фх170 кгс/см , а затем нагревают и выдерживают при заданной температуре (160-180 С) и давлении в течении 10- 30 мин (в зависимости от толщины изделия), в результате чего происходит спекание заготовки.По окончании выдержки пресс-формы .на плитах пресса при заданной температуре плавно уменьшают давление сжатия пресс-формы, при этом происходит частичное подвспенивание заготовки, После охлаждения пресс-формы заготовку извлекают и осуществляют окончательное вспенивание заготовки в среде теплоносителя (водяной пар, горячая вода, воздух, инфракрасные лучи), при этом заготовку помещают в форму для вспенивания, соответствующую по конфигурации и размерам готовому изделию.В:известном способе применяется высокое удельное давление прессования вспенивакзцейся композиции, что в свою очередь приводит к возникно.вению внутри пресс-формы высоких давлений газов, выделяющихся в результате разложения гаэообраэователя, входящего в состав композиции. Это требует применения громоздкого прессового оборудования. Высокие давления, возникающие в пресс-формах в процессе спекания заготовки, предьявляют довышенные требования и к самим пресс-Формам, которые имеют небольшой срок службы, сложны в изготовлении, дорогостоящи и громоздки. Значительный вес пресс-Формы при большом их количестве, участвующемв производственном процессе, выэывает трудности при работе с ними.Недостатком вышеупомянутого способа является также и то, что весь технологический цикл формования заготовки ведется на плитах пресса, который при значительной длительности цикла становится малопроизводительным, а следовательно, при значительной производственной мощности производства требуется большое количество прессового оборудования.При значительных габаритах по высоте и сложной конфигурации пресс-форм ухудшается процесс теплопередачи при спекании заготовки за счет неравномерного прогрева боковых стенок и 15 нижней и верхней частей пресс-формы.Вследствие этого изделия могут быть слабоспекшимися и недостаточно прочными, что снижает качество заготовки, а следовательно и качество 2 О готового изделия.Все эти причины ограничивают технологические возможности изготовления изделий, преимущественно поплавков, и снижают их качество. 25Целью изобретения является улучшение качества изделий.Цель достигается тем, что в способе изготовления изделий из вспенивающейся термопластичной композиции, включающем уплотнение композиции в форме, спекание уплотненной композиции, охлаждение и последующее вспенивание полученной заготовки в соответствующей размерам готового изделия форме, в качестве вспени вающейся термопластичной композиции используют композицию на основе пенообразующего вулканизующегося полиэтилена, уплотнение осуществляют в съемной форме до плотности 0,65- 4 О 0,70 г/см , после чего форму поме 3щают в камеру и спекают уплотнен- ную композицию в среде теплоносителя сначала при температуре выше температуры плавления композиции, но ниже температуры разложения газообраэователя в течение времени, достаточного для полного расплавления композиции, а затем при температуре, не превышающей температуру термичного разложения композиции в течение времени, достаточного для полного разложения газообразователя.Использование в качестве термопластичной вспенивающейся композиции пенополиэтилена позволяет улучшить 55 качество, например, поплавков эа счет меньшей хрупкости этого материала по сравнению с применяемым в прототипе пенополистиролом, Повышенная хрупкость материала, особенно бр для таких изделий как поплавки, является отрицательным фактором.Применение в предлагаемом способе плотности эапрессовки композиции, равной 0,65-0,70 г/см в совокупнос- д 5 ти с использованием съемной формыпозволяет исключить высокие удельныедавления прессования и тем самымобеспечить возможность изготовленияизделий беэ применения дорогостоящего прессового оборудования, что расширяет технологические возможностиспособа,Совокупность этих признаков позволяет также улучшить качество иэделий.Как показывает эксперимент, приплотности запрессовки большей верхнего предела указанного интервала,получаемая заготовка имеет по линииразъема формы большой облой, что непозволяет осуществить вспениваниезаготовки до нужных размеров (в местах образования облоя композицияплохо вспенивается, имеются раковины).Плотность эапрессовки, меньшаянижнего предела указанного интервала,приводит к тому, что внутри формыостается воздух, находящийся междугранулами композиции, Этот воздухявляется причиной образования раковин на поверхности поплавка как приего спекании, так и при вспенивании.Таким образом, плотность запрессовки композиции, равная 0,65-0,70 г/см(что соответствует удельному давлению около 30-40 кгс/см ) является2оптимальной для формования поплавковв съемной форме и позволяет получитькачественные изделия.Улучшение качества изделий дости-гается также эа счет равномерногопрогревания формы, осуществляемого втермокамере в отличие от нагреваформ, закрепленных на плитах пресса,где нагрев стенок формы и, например,днища формы, расположенного непосредственно на обогреваемой плите, неодинаков.Кроме того, формование в съемнойформе при плотности запрессовки0,65-0,70 г/см именно пенополиэтизлена позволяет расширить технологические возможности способа и достичьулучшения качества поплавков с однойстороны за счет исключения в предлагаемом способеоперации предварительного вспенивания композиции,проведение которой характерно дляпенополистирола, с другой - за счетисключения возможности перевспениваниягранул, которое приводит к получению непрочных иэделий,Приведенная выше совокупность существенных признаков обеспечиваетдостижение цели изобретения толькопри ступенчатом режиме спекания заготовки, т.к. сначала необходимо расплавить композицию, а потом обеспечить разложение гаэообразователя,причем эти процессы необходимо осуществить равномерно, без перегреваили недогрева отделЬных частей эа 77082590,55 40 Навеску пенополиэтилена предварительно рассчитывают, исходя из выбранной плотности запрессовки композиции, которая в данном примере равняется 0,67 г,см и объема форготовки, что вызывает неравномерноеее вспенинание и не позволяет осуществить способ,Равномерное и полное прогренаниевспенивающейся композиции достигается в термокамере, где процесс теплопередачи одинаков как для нижней,верхней, так и для боковых частейформы.На Фиг. 1 показан разрез формыдля спекания с заготовкой; на фиг. 2форма для вспенивания заготовки,Форма для спекания выполнена разьемной и состоит из корпуса 1, вставляемого внутрь его донышка 2, крышки 3 и надеваемого сверху на формухомута 4 с быстрозакрывающимся замком 155. Хомут 4, надеваемый на форму, после уплотнения композиции, соединяеткорпус 1 с крышкой 3 формы и не позволяет композиции в процессе спекания выйти из формы. Отверстие 6 ннижней части корпуса 1 служит для разборки формы после процесса спеканияи выпрессовки заготовки 7.Для улучшения процессов теплопередачи корпус 1 формы выполнен с ребрами 8.Форма с поплавком 9 состоит из двухполонинок 10 и 11 и центрального стягивающего болта 12.П р и м е р. Изготовляют поплавкис плотностью 0,18-0,20 г/см и массой З 03540 и 570 г,В качестве вспенинающейся композиции применяют полиэтилен пенообразующий вулканизующийся марки 108-58 П поТУ 6-05-1753-76. 35Состав композиции, %:Полиэтилен низкой плотностиДиамид азодикарбоновой кислоты 6, 00,0Окись цинка 0,50Стеауат цинка 1,40Стеариновая кислота 0,90Перекись дикумила 0,65Вспенивающаяся композиция имеетотемпературу плавления около 120 С.Сборка формы и уплотнение композиции.В корпус 1 формы для спекания помещают донышко 2, после чего в корпус1 засыпают навеску пенополиэтилена в540 г.После этого крышку 3 формы закрывают и с помощью плунжера гидравлического пресса производят уплотнениепенополиэтилена до заданной плотности . При полном прижатии крышки 3 ккорпусу 1 на форму одевают хомут 4,Фиксирующий плотное смыкание частейформы. мы для спекания, который замеряетсяпри помощи воды по формуле, Р наклески чнавески (нанеску пенополи- тилена в 50 г засыпают в формуемом 806 см ) .Исходным моментом для выбораплотности запрессовки композиции принимают кривую зависимость удельногообъема от температуры для полиэтилена.Согласно этой кривой при нагревании полиэтилена его удельный объем1 р,)Чна ески 1унеличинается и длятемпературы 175- 180 С (температура,при которой нанеска композиции полностью расплавилась и прогрелась)составляет 1,3. Учитывая, что удельный объем является величиной, обратной плотности, фъ - - дляц Ч наклескиданной температуры плотность запрессовки композиции будет равна0,77 г/смОпытным путем в дальнейшем установлен оптимальный интервал плотностизапрессовки композиции, который составляет 0,65-0,70 г/смз.Спекание заготовки.Закрытуюэрму, заполненную вспенивающейся . в .мпозицией, помещают втермокамеру с принудительной циркуляцией воздуха внутри термокамеры. Температура в камере в момент загрузкиформы равна 175 С. При этой температуре Форму с композицией выдерживают в течение 1 ч, за это время материал полностью расплавляется. После этого температуру в термокамереповышают до 190-200 С.,При этом гаэообразователь, содержащийся в составевспенивающейся композиции и имеющийтемпературу термического разложения170-190 ОС, разлагается. Полное разложение газообразователя, содержащегося в навеске композиции, происходило за 75 мин,Охлаждение формы с заготовкойПосле спекания заготовки горячуюформу извлекают из термокамеры и помещают н камеру для охлаждения, гдеохлаждают воздухом, имеющим комнатнуютемпературу, методом обдува в течение1,5 ч, при этом температура формы изаготовки, находящейся н ней, понижается до 25-30 С.Извлечение заготовки из формы.После охлаждения форму с заготовкойраспрессовынают, Распрессовку произ;водят следующим образом.Охлажденную форму с заготовкой помещают на плиту гидравлического пресса, верхним плунжером поднимают крышку 3 формы с усилием 1,5 т, раскрывают быстрораскрывающийся замок 5 иснимают хомут 4 с форьы. Ватем поднимают верхний плунжер гидранличес 770825кого пресса в крайнее верхнее положение и нижним плунжером выжимают вверх крышку 3 формы, извлекают заготовку 7 и донышко 2 формы.Подготовка заготовки.После извлечения заготовки из фор. мы для спекания ее подготавливают к вспениванию, Подготовка заключается в сверлении на сверлильном станке сверлом диаметром 13 мм перемычки центрального отверстия 6 в заготовке и удалении с ее поверхности облоя, появившегося в процессе спекания в местах сопряжения внутренних частей формы. Облой с поверхности заготовки снимают с помощью быстро вращающе-,. гося матерчатого круга. 15Вспенивание заготовки.Готовую заготовку помещают в нижнюю половину 10 формы цля вспенивания, закрывают верхней половинкой 11 и обе половинки стягивают стяжным 20 болтом 12, После этого вспенивание заготовки проводят в воде в авто- клаве при 100-110 С и повышенном до 1,18-1,23 ат давлении пара в течение 3 ч. Через 3 часа вспенивающаяся заготовка полностью заполняет внутреннюю полость формы, после чего форму извлекают, охлаждают в холоднойо воде до температуры не выше 25-30 С и распрессовывают. ЪИспользование предлагаемого способа позволяет осуществить изготовление поплавков, полностью отвечающих предъявляемым требованиям, позволяет наладить производство поплавков с применением минимального количества дефицитного и дорогостоящего прессового оборудования, повысить его производительность за счет возможности проводить процессы уплотнения вспенивающейся композиции, спекания, 40 охлаждения и извлечения заготовки из формы параллельно.При этом упрощается процесс формо.-. вания поплавков за счет применения съемных, легких, малогабаритных Форм 45 и уменьшения удельного давления прессования.Предлагаемый способ позволяет свести к минимуму образование отходов производства. По предлагаемому способу могут быть получены поплавки не только из пенополиэтилена, но и из пенополипропилена, т.к. одинаковая химическая природа этих полимеров делает их сходными по своим физическим, механическим и технологическим свойствам.Формула изобретенияСпособ изготовления изделий из вспенивающейся термопластичной композиции, включающий уплотнение композиции в форме, спекание уплотненной композиции, охлаждение и последующее вспенивание полученной заготовки в соответствующей размерам готового изделия Форме, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества изделий, в качестве вспенивающейся термопластичной композиции используют композицию на основе пенообразующего вулканизующегося полиэтилена, уплотнение осуществляют в съемной форме до плотности 0,65-0,70 г/см3 после чего форму помещают в термокамеру и спекают уплотненную композицию в среде теплоносителя сначала при температуре выше температуры плавления композиции, но ниже температуры разложения газообразователя в течение времени, достаточного для полного расплавления композиции, а затем при температуре, не превыщающей температуру термического разложения композиции в течение времени, достаточного для полного разложения газообразователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Брацыхин Е.А. и др. Переработкапластических масс в иэделия, М.,770825 аказ 7363/2ираж 735 Подписное ВНИИПОилиал ППП Патен, г. Ужгород, ул. Проектная, 4