Способ изготовления изделий из термопластов литьем под давлением

(19) (И) шВ 29 С 45/00 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ерной матрицы, отношения комтуру расплава яют в указанионально по о тлич аюиспользуют смеси иленом высок или полиэтиле и низкои плотности с соонента в смесиувеличении нов высокой держанием в 5-35 мас.Х, указанного расплава и орприодавл о ком м температурутья сдвигаютзначений,ия ние сторону более низк госуаа ственный ксмитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Патент ФРГ У,кл, а" 1/00, опублик1971Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2759560/23-05, 1979.(54)(57)1.СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕРИОПЛАСТОВ ПИТЬЕМ ПОДДАВЛЕНИЕМ, включающий нагнетание ипродавливание через оформляющие полости расплава термопласта при одновременном охлаждении расплава,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения ударной вязкостии относительного уцлинения при разрыве получаемых изделий, в качестветермопласта используют смесь двухполиолеАинов в весовом соотношении(65-95):(5-35), нагнетание и продавливание расплава осуществляют придавлении литья 30-90 ИПа и темпераотуре, на 25-55 С превышающей температуру плавления полим причем с изменением со понентов смеси темпера и давление литья измен ных интервалах пропорц линейному закону.2. Способ по п.1, щ и й с я тем, что полипропилена с полиэт или низкой платност 3. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что используют смеси полиэтиленов высокой или низкой плотности с полипропиленом или полиэтиленов низкой и высокой плотности с содержанием второго компонента в смеси 5-35 мас,7, причем при увеличении указанного содержания температуру расплава и давление литья сдвигают в сторону более высоких значений, 1043953Механические смеси полиолеАинов,переработанные известным способом,имеют относительно высокие деАормационную характеристику и ударнуювязкость (в среднем на 20-30% вышеисходных полимеров). Однако, прочностные характеристики смесей прирастяжении остаются низкими, сравнимыми с соответствующими показателями исходных полимеров (20-30 МПа).40Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления изделий из термопластов литьемпод давлением, по которому расплавполимера нагнетают и продавливают.через оформляющие полости при давлениилитья 90-300 МПа и температуре нео,вьппе 20-25 С температуры начала плавления термопласта при одновременномохлаждении расплава.Известным способом получают высокопрочные литьевые изделия из термопластов с разрушающим напряжениемпри растяжении 150-250 МПа, 55Недостатками известного способаявляются низкие значения ударнойвязкости ( Ок - ударная вязкость с Изобретение относится к области переработки термопластов, а именно полиолеАинов и смесей на их основе при производстве, например высоко- прочных литьевых изделий, обладающих также повышенными ударной вязностью и деАормационной характеристикой, и может быть использовано в целом ряде отраслей техники, где к деталям предъявляются жесткие требования по механическим характеристикам, в частности при пониженных температурах эксплуатации.Известен способ изготовления изделий из термопластов полиолеАинов и смесей на их основе литьем под давлением, включающий нагнетание расплава в оформляющую полость до ее заполнения, выдержки под давлением и охлаждение.Основным недостатком известного способа является низкие прочностные характеристики литьевых изделий (например для полипропилена прочность при растяжении оставляет 25-30 МПа), так как замкнутость оАормляющей полости Формы не позволяет обеспечить высокую степень ориентации полимера, с которой однозначно связана прочность материала в изделии,1 О15202530 надрезом и о - без надреза)и деАормационной характеристики( Е - относительное удлинение приРразрыве) литьевых изделий принормальных условиях и особенно припониженных температурах испытания(-40 С). Это связано с высокой степенью ориентации полимера при продавливании его через полости, обеспечиваемой низкой температуройплавления и большими давлениямилитья (90-300 МПа). При этих условиях свернутая конАормация макромолекул, обуславливающая больнуюударную вязкость О, или а и деформационную характеристику полимера (например для полипропилена(ПП) а и ЕР составляют соответственно 30-70 кДж/м и 150-300 Х), переходит в вытянутую в направлении течения текстуру с деформационной характеристикой материала 4-9 И, чтов 15-25 раз меньше исходной.Литьевые изделия из смеси полиолеАинов, полученные по режимамизвестного способа также имеют низкие значениЯ аили О и и сР . Таким образом, повышение разрушающегонапряжения при растяжении образцовиз смесей полиолеАинов, переработанных известным способом также каки для исходного полимера (ПП и ПЭВПполиэтилена высокой плотности),сопровождается существенными потерями деАормационной характеристикии снижением ударной вязкости материала.Целью изобретения является повышение ударной вязкости и относительного удлинения при разрыве получаемых изделий,Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления изделий из термопластов литьем под давлением, включающем нагнетание и продавливание через оформляющие полости расплава термопласта при одновременном охлаждении расплава, в качестве термопласта используют смесь двух полиолеАинов в весовом соотношении (65-95);(5-35), а нагнетание и продавливание расплава осуществляют при давлении литья 30 о 90 МПа и температура, на 25-55 С превышающей температуру плавления полимерной матрицы, причем с изменением соотношения компонентов смеси температуру расплава и давлениелитья измеряют в указанных интервалах пропорционально ло линейномузакону,Один из вариантов способа заключается в том, что используют смесиполипропилена с полиэтиленом высокой или низкой плотности или поли-,этиленов высокой и низкой плотности с содержанием второго компонентав смеси 5-35 мас.Х, причем при увеличении указанного содержания температуру расплава и давление литьясдвигают в сторону более низкихзначений,Другой вариант способа заключается в том, что используют смесиполиэтилена высокой или низкой плотности с полипропиленом или полиэтиленов низкой и высокой плотностис содержанием второго компонентав смеси 5-35 мас.Х, причем лри увеличении указанного содержания температуру расплава и давление литьясдвигается в сторону более высокихзначений.Поскольку расплавы смесей ПП сПЭВП и полиэтиленом низкой плотности (ПЭНП), а также ПЭВП с ПЭНП имеют более низкие (в 2-.3 раза меньше)вязкостные характеристики, чем исходные ПП и ПЭВП при одной и той жетемпературе, то стадию лродавливанияможно проводить лри пониженных давлениях литья (30-90) МПА, поэтомуформуемые изделия имеют меньшуюстепень ориентации (более высокиеа ва и и Г ). Применение повышенной по сравнению с известным способом температуры рсплава дополнительно снижает вязкость и уменьшаетстепень ориентации, а изделия получают с более высокими ло сравнениюс известными способами а , аи ЕРпри сохранении высокой разрывнойпрочности материала (45-65) МПа.Существо предлагаемого способапоясняется примерами реализации способа и таблицами 1-4 сравнительныххарактеристик ударной вязкости ц ,дп и деформационной характеристики с11 р и м е р 1. Материал: смесиПП с ПЭВП и ПЭНП с содержанием дисперсной фазы 5-35 Х, где ПП - полимерная матрица: ПЭВП и ПЭНЛ и дисперсная фаза. Модельное изделие -стандартные образцы в виде лопатки -тип У по ГОСТ 11262-65 и бруска сразмером 506 У 4 по ГОСТ 4647-69, 1043953 4Предварительно подготовленные смеси ПП-ПЭВП при температуре расплава 190, 200, 210 и 220 С, температуре плавления полипропилена 166 С и давлении литья 30-90. МПа нагнетают в оформляющую полость до ее заполнения, контролируемого датчиком давления и температуры, установленными в конце полости, и затем продав 10.ливают через указанные полость и ее 50 55 15 20 25 30 35 40 45 одновременно охлаждают до достижения твердого агрегатного состоянияматериала по объему изделия, Изделие охлаждают до такой температурыматериала, определяемой эксперимен,тально, при которой его можно удалять из формы без нарушения конфигурации.Для смеси ПЭВП с ПЭНП и ПП с ПЭВПснижение температуры расплава (Тп,)и давления литья (Р 4) производятсоответственно по следующим линейнымзаконам:а. 5 =185-Т , 5 =225-Т,б, 5 р=50-0,5 Р, где астр и бр -содержание дисперсной фазы ПЭНП вПЭВП и ПЭВП в ПП.Результаты механических испытаний на примере образцов из смесейПП с ПЭВП, полученных по предлагаемому способу, приведены в табл.1.П р и м е р 2. Материал: смеси ПЭВП с ПЭНП с содержанием дисперсной фазы 5-35 Х, где ПЭВП - полимерная матрица, ПЭНП - дислерснаяфаза. Температура расплава Тп,160, 170 и 180 С (температура плавления ЛЭВП - 125 С), Давление литьяР 30, 50, 70 и 90 МПа.Смеси перерабатывались в модельные изделия по технологической схеме, приведенной в примере 1, и режимам согласно предлагаемого способа.Механические характеристики представлены в табл,2,Испытания образцов из смесей полиэтиленов высокой плотности с полипропиленом, а также полиэтилена низкой плотности с полиэтиленом высокой плотности (где ПП и ПЭВП - дис персная фаза) с содержанием ПП и ПЭВП от 5 до 35 Х, переработанных по режимам предполагаемого изобретенияФ показали также повышение ударной прочности и деформационной характеристики модельных изделий при сохранении или повьппении разрушающего напряжения лри растяжении.30 Быпо установлено, что с увеличением содержания дисперсной фазы ПЭВП и ПП в полимерной матрице соответственно ПЭНП и ПЭВП вяэкостные характеристики расплава смесей в целом (эффективная вязкость) ловышаются в среднем на 20-ЗОХ по сравнению с исходными ПЭВП и ПЭНП, Как известно, с увеличением вязкости ма О териала при его формовании имеет место существенное повышение степени ориентации, приводящей к снижению ударной вязкости и деформационной характеристики полимеров в иэделий. 15 Поэтому, для уменьшения эффективной вязкости расплава смесей ПЭНП с ПЭВП с ПП и, следовательно, степени ориентации при их течении в форме, осуществляют пропорциональное 2 О смещение температуры расплава и давления литья в сторону более высоких значений.П р и м е р 3. Материал; смеси ПЭНП с ПЭВП с содержанием дис персной фазы ПЭВП 3/35 Х. Температура расплава, ТН=130, 140, 150 и 160 С (температура плавления ПЭНП 105 С), Давление литья, Р 4 - 30, 50, 70 и 90 МПа. Технологическая схема литья такая же, как в примере 1 и режимы по предлагаемому способу.Механические характеристики образцов представлены в табл. 3. Закон изменения Т в и Р в зависимости от содержания дисперсной фазы ПЭВП ( 5, , Рл ).Тв 155+Овб бтнэ Рл 2 Ьр + О)П р и м е р 4, Йатериал: смеси 40 ПЭВП с ПП с содержанием дисперсной фазы ПП 5-35 ХТемпература расплава. Тв=162, 168, 1.74 и 180 С. Давление литья Р =30, 60, 70 и 90 МПа. Технологическая схема литья такая 45 же, как в примере 1 и режимы попредлагаемому способу. Механические характеристики образцов - табл.4, Закон изменения Т и Р в зависимос ти от содержания дисперсноК фазы 5 ОПП (- ). Т=125+5 Р=2(5 р +10), где 5 и 5 р - содержани дисперсной фазы ЛЭВ 11 в,ПЭНП и ПП в ПЭВП.Из таблиц 1-4 видно, что предлатгаемый способ позволяет формовать из смесей полиолефинов с более высокими по сравнению с известным способом ударной вязкостью и деформационной характеристикой при одновременном сохранении и даже некотором увеличении разрушающего напряжения при растяжении.1Кроме того, более высокая текучесть смесей полиолефинов по сравнению с исходными полимерами П 11 и ПЭВП не требует при их переработке высоких давлений литья, что дает дополнительные преимущества предлагаемого способа по снижению энергоемкости процессов литья.Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает:повышение ударной вязкости (прочности) образцов из смеси полиолефинов в среднем на 80-150 Х,увеличение относительного удлинения образцов при разрыве в среднемна 50-100 Х,снижение энергоемкости процессалитья на ЗОХ за счет использованияболее низких давлений нагнетанияи продавливания.Использование изобретения позволит производить высокопрочные конструкционные литьевые иэделия из смесей полиолефинов с повышенными ударной вязкостью и деформационной характеристикой при одновременном снижении энергоемкости процесса литья за счет уменьшения затрат мощности на создание давления литья. Кроме того, применение предлагаемого способа позволяет уменьшить толщину изделия за счет увеличения прочности и деформационного показателя полимера, что обеспечивает экономию дефицитного полимерного материала.1043953Таблица 1Механические характеристики изделий из смесейПП с ПЭВП Предлагаемый способ Параметры литья Известный способ Механические 50 90 70 30 Давление литья,МПа 200 90 показателиобразцов 190 220 210 200 165 190 Температура расоплава, С 35 Содержание дисперсной фазы, % 5 20 10 30 31 27 22 17 42 44 45 36 Разрушающее напряжение прирастяжении, МПа 42 42 45 36 48,5 58 61 58,4 30 25 20 17,5 Механические характеристики изделий Т а б л и ц а 2из смесей ПЭВП с ПЭНП Параметры литья Известный способ Механические Давление литья,МПа 150 90 показателиобразцов 150 160 170 125 Температура расо плава, С 150 10 30 Содержание дисперсной фазы, Х 5 20 Ударная вязкостьс надрезом при+20 С, а , кДж/м 2 10 15 12 1 7 Ударная вязкостьбез надреза при10 1043953 Таблица 3 Механические характеристики изделий из смесей ПЭНП с ПЭВППредлагаемый способ Параметры литья Известный способ Механическиепоказателиобразцов 90 150 30 50 70 Давление литья,МПа 90 160 130 130 140 150 Температура расоплава, С 110 35 15 25 30 5 Содержание дисперсной Фазы, % Ударная вязкостьс надрезом при+20 С, и, кДж/м 10,1 19 26 28 33 Разрушающее на-пряжение прирастяжении, МПа,40 3438 40 46 Относительноеудлинение приразрыве, Е ,% 16 26 29 33 45 Таблица 4Механические характеристики изделийПЭВП ПП Ударная вязкостьс надрезом при+20 С, а , кДж/м 26Ударная вязкостьбез надреза при-40 С,ц, кДж/м 3Разрушающее напряжение при растяжении, МПа , 3Относительноеудлинение приразрыве,, Х 16 9 0 3 42 2 ИИПИ Заказ 654/ Подписное аж нал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектна