Способ центробежного формования слоистых изделий из полимерных материалов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11) 910425па папам нзабретеннй и открытий(72) Авторы, изобретения Челябинский политехнический институт . им, Ленинского комсомола Заявител) СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ФОРМОВАНИЯ СЛОИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВвую гер Это Извес более бл бежного из палим загрузку материал предвари распредеИзобретение относится к областимашиностроения и может быть использовано при изготовлении слоистых цилиндрических .изделий из полимерных материалов: подшипников скольжения,труб, емкостей и др,Известен способ центробежногоформования двуслойных изделий, включающий заливку в форму полимеров с большим удельным весом с добавкой 0,5 товес,полимера с меньшим удельнымвесом, центробежное Формование пер-.вого слоя до эатвердевания, последующую заливку полимера с меньшимудельным весом и окончательное центробежное формование изделия до от"верждения 0;т.В данном способе заливка второго.слоя производится после отвержденияпервого слоя, а прочность связи между слоями обеспечивается введениемв первый полимер с большим удельнымвесом 0,5-1 вес.второго полимера сменьшим удельным весом. Это усложняет процесс получения двуслойного изделия из химически активных поли" меров 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 литьеФорму необходимо осуществлять вметичном устройстве под давлением.также усложняет осуществление способа. ен способ, являющийся наизким к изобретению, центро" формования слоистых иэделий рных материалов, включающий в литьевую форму полимерных в с различной плотностью, ельное вращение формы для ения материала по поверх,36 Предел рочностиа сжатие,Па МодульругостМПа 3 91042ности формы и последующее вращениесо скоростью формования 21 .В данном способе также загружаютрасплав полимера и наполнитель и емуйрисущи те же недостатки, что и5вышеуказанному.Целью изобретения является упрощение технологии изготовления и повышения качества изделий,Достигается это тем, что при осуществлении способа центробежногоформования слоистых изделий из полимерных материалов, включающего загрузку в литьевую форму полимерныхматериалов с различной плотностью,предварительное вращение формы дляраспределения материала по поверхности формы и последующее вращениесо скоростью формования, согласноизобретению используют формусконцентричными кольцевыми полостями, сообщающимися между собой, аматериалы загружают одновременно втьердом состоянии, причем материалбольшей плотности загружают в наружную полость формы и расплавляют материалы в форме.Предварительное вращение формыосуществляют со скоростью 0,1-0,2от скорости формования в течение15-30 сЗагрузка полимерных материаловв литьевую форму в твердом виде вразные полости формы и расплав ихнепосредственно в форме практическиисключает их перемешивание в рас 35плавленном состоянии. Это позволяетисключить сложную операцию последовательной подачи расплавов во вращающуюся литьевую форму.40Выход расплава второго слоя извнутренней полости формы происходитна неотвержденный расплав первогослоя, вследствие чего прочная связьмежду слоями обеспечивается диффузией полимерных материалов на границе слоев, а перемешивания расплавов не происходит благодаря различной плотности полимерных материалови расположению более плотного материала снаружи.В данном способе центробежноеформование изделия осуществляютс предварительным вращением формысо скоростью равной 0,1-0,2 от скорости формования в течение 15-30 с,при этом под действием центробежныхсил происходит формование наружногослоя полимерного материала. Режимы 5 4этой, 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 равномерного 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 А.Д, Технология изготовления изделий из пластмасс.Л., "Химия", 1974, с. 140).На фиг1 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.П р и м е р. Изготовление двуслойной втулки подшипника скольжения.В качестве материалов втулки используют полиамиды различных марок . для наружного слоя - "Капрон стекло- наполненный КПС", ГОСТ 17648-72, для внутреннего слоя - "Полиамидсополимер П-АК 85/15 Г 5", ГОСТ 19459-74 с добавкой 5 Ф графита.Некэторые физико-механические свойства этих материалов приведены в таблице.5 91Продолжение таблицы Коэффициентлинейного расширения,мм 0,35.10 41 1.10-Ф град мм Коэффициенттрения 0,26 0,08 Температураплавления, С 215 220 Черный Белый Цвет Размеры отливаемой втулки: наружный диаметр 62 мм, внутренний диаметр 47 мм, диаметр разделения слоев55 мм, длина втулки 130 мм.Размеры литьевой формы: внутренний диаметр наружного цилиндра 163 мм, наружный диаметр внутреннегоцилиндра 2 .- 46 мм. На внутреннемцилиндре выполнены девять отверстийдиаметром 4,5 мм, расположенные равномерно по всей поверхности,Изготовление изделия осуществляютследующим образом.В литьевую форму со снятой крышкой 3 загружают гранулированное сырье, в наружную полость 0,145 кг полиамида КПС, во внутреннюю 0,05 кг полиамида П-АК 85/15 Г 5. Затем форму закрывают, помещают внагревательный шкаф и выдерживаютв нем в течение 1,2 ч при 280 С доорасплавления полимерных материалов.При этом из внутренней полости формыв наружную через отверстия расплавполимерного материала практическине проникает вследствие низкойжидкотекучести расплава в свободномсостоянии,Затем форму устанавливают нацентробежный вращатель и вращают20 с со скоростью 220 об/мин. Заэто время в наружной полости формыформируется первый слой иэделия,оставаясь в расплавленном состоянии.Из внутренней полости формы расплавне проникает в наружную полость,так как давление центробежных силнедостаточно для выхода расплава полимера через отверстия. После этогоформу вращают в течение 20 мин со0425 б 5 1 о 15 го г 5 зо 35 40 45 50 55 Формула изобретения 1. Способ центробежного формованияслоистых изделий из полимерных мате" скоростью 1500 об/мин, при этом под действием давления центробежных сил расплав полимерного материала иэвнутренней 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. За это время происходит полное отверждение изделия.После остановки вращателя и разборки формы извлекают готовую отливку, Отливка с торцов и по всей длине в поперецных разрезах имеет четкую границу разделения слоев, диаметр раздела слоев равен 530,6 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, цто 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, цто снижает стоимость изготовления иэделий.9104риалов, включающий загрузку в литьевую форму полимерных материалов с различной плотностью, предварительное вращение формы для распределения материала по поверхности формы и. пос ледующее вращение со скоростью формования, о т л и ч а ю щ и й с я 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 по 25 8лость формы и расплавляют материалыв форме.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что предварительноевращение формы осуществляют со скоростью 0,1-0,2 от скорости формования в течение 15-30 с.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 535161, кл, В 29 С 5/04, 1976.2. Ча 1 сач 1 О. апд отЬегь. ЗупйЬеь 1 ь оГ зоее дег 1 чай 1 чез оГ 19, 20 дпогрогзйапо 1 с ас 14. "Гагпасо И ьс",1975,30, " 7, 527-535.910425 Фж Составитель И. Фроловаедактор П. Горькова Техред С.Иигунова Корректор Г. Ог ттит т т т и з 986/15 Тираж 673 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушск т т т и ф тПодписнотета СССР ак крытии наб., д.т т ии т итити тент",филиал ППП" Ужгород, ул. Проектная,