Способ центробежного формования изделий из полимерных композиций и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 51)4 В 29 С 41/ ОПИСАН н двтв сном ЗОБР ВИДЕТ ОБЕЖНОГО ФОРОЛИМЕРНЫХ КОМДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТЮ 4 ь Ю м статем, ва ов на ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) Авторское свидетельство СССРУ 298630, кл. В 29 С 5/04, 1968.(54) СПОСОБ ДЛЯ ЦЕНТРМИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ППОЗИЦИЙ И УСТРОЙСТВОВЛЕНИЯ(57) 1. Способ центробежного,формования изделий иэ полимерных композиций, включающий загрузку композициив дозировочный стакан, установленныйконцентрично в форме, и выгрузкукомпозиции из дозировочного стаканав форму с последующим формованиемвращением формы с дозировочньканом, отличающийсячто, с целью повьппенря качестизделий за счет .исключения газовыхвключений при изготовлении изделийиэ полимерных композиций на осн ефорполимеров с концевыми изоциа тными и эпоксидными группами, перед выгрузкой композиции из дозировочного стакана осуществляют ее перемешивание в дозировочном стакане мешалкой, обеспечивая вращение дозировочного стакана с формой со скоростьюl соответствующей достижению центробежного ускорения на внутренней поверхности стакана от 1,2 до 1,8 о, после чего вращение мешалки прекращают.2. Устройство для центробежного формования изделий иэ полимерных композиций, содержащее форму, дозировочный стакан, установленный концентрично в форме, и привод вращения, связанный с формой и стаканом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено установленной в дозировочном стакане мешалкой в виде шнека с приводом ее вращения, причем отношение длины шнека к высоте дозировочного стакана составляет 0,8:1 - 1:1, отношение диаметра шнека к диаметру дозировочного стакана - 1;2 - 1:10, а отношение зазора между образующей шнека и внутренней поверхностью дозировочного стакана составляет 0,05-0,25 диаметра шнека5105 Изобретение относится к способам и устройствам для центробежного фор мования изделий из полимерных композиций и может найти применение в промышленности синтетического каучука, пластических масс, легкой, автомобильной идр.Цель изобретения - повышение качества иэделий за счет исключения газовых включений при изготовлении изделий из полимерных композиций на основе форполимеров с концевыми изо цианатными и эпоксидными группами,На чертеже представлено устройство, продольный разрез.Устройство состоит из термошкафа 1 в нижней части которого закреплен основной электродвигатель 2, соединенный с валом 3, на котором установлена форма 4, и дозировочный стакан 5. В стакан опущена мешалка в виде шнека 6, соединенного с валом вспомогательного электродвигателя 7.Отношение длины шнека к высоте дозировочного стакана 5 составляет 0,8: 1 - 1: 1, отношение диаметра шнека к диаметру стакана составляет 1:2 - 1:10, зазор между образующей шнека к диметру стакана составляет 1:2 - 1: 10, зазор между образующей шнека и внутренней поверхностью стакана - 0,05 - 0,25 диаметра шнека.Способ центробежного Формования иэделий из полимерных композиций на предлагаемом устройстве заключается в следующем. Включается электронагреватель термошкафа 1. В дозировочный стакан 5 по весу или объему загружаются навески составляющих полимерной композиции - олигомер и отвердитель. Включается вспомогательный электродвигатель 7 и при вращении шнека 6 ведется перемешивание составляющих композиции. При этом основной электродвигатель 2 выключен. За счет сил вязкостного трения стакан 5 с Формой 4 и валом 3 вовлекается шнеком 6 во вращение, При этом создаются благоприятные условия для перемешивания и вывода газовых включений. из жидкостной композиции, которые. под действием центробежных сил устремляются к центру и выводятся из композиции.Освобождение композиции от газовых включений пузырей происходит к .моменту, когда стакан с формой разгоняется до скорости вращения, соот 20 25 30 35 10 ф 5 50 55 ветствующей значению центробежногоускорения на внутренней поверхностистакана 1,2-1,8 о. Для стакана диаметром 100 мм соответствующая скорость вращения составляет 160190 об/мин, После этого включаютосновной электродвигатель 2, вращающий форму 4 со скоростью, обеспечивающей выгрузку перемешанной композиции из стакана в форму и приданиеизделию необходимой формы, Для большинства изделий скорость вращенияформы составляет 1000-3000 об/мин,Вспомогательный электродвигатель отключают. Удаление газовых пузырей иэ полимерной композиции достигается при отношении длины шнека к высоте стакана 0,8,",1 - 1:1, так как при меньшей длине шнека не достигается удовлетворительное перемешивание составляющих композиции, при отношении диаметра шнека к диаметру стакана 1:2 - 1:10, так как при меньшем отношении время разгона формы со стаканом во вращение может превысить время жизнеспособности полимерной композиции, в результате чего композиция может отвердиться в стакане и произойдет нецолив изделия,при зазоре между образующей шнека и внутренней поверхностью стакана 0,05- 0,25 так как при меньшем зазоре происходит слишком быстрый разгон стакана и Формы во вращение и композиция переливается из стакана в форму раньше, чем произойдет полное перемешивание составляющих композиции, при большем зазоре время разгона формы со стаканом во вращение до значения . центробежного ускорения 1,2 о превышает время жизни полимерной композиции.При Формовании изделий из уретановых композиций оптимальным оказалась мешалкав виде шнека, угол наклона винтовой линии 75 и полуцилиндрическая Форма винтовой канавки.Качество получаемых иэделий цени. вается визуально по количеству газовых пузырьков на 1 см поверхности изделия иэкспериментально по прочности отвержденного полимера на разрыв и на примере формования манжет- ного уплотнения вала по пропуску машинного масла в кг/час.П р и м е р 1 (контрольный). В до зировочный стакан 5, установленныйвне формы 4, загружают при 80 С700 г форполимера с концевыми изоцианатными группами на основе полиэтиленадипината и толуилендиизоцианата и 70 г расплавленного метилен-бис-ортохлоранилина.Перемешивание составляющих полимерной композиции ведут путем включения электродвигателя, соединенногос лопастной мешалкой при скоростиее вращения 200 об/мин в течение5 мин, Затем выключают электродвигатель мешалки, устанавливают дозировочный стакан в форме соосно с ней,включают электродвигатель, соединенный с формой, и ведут формование изделия - манжетного уплотнения при120 С, скорости вращения 1500 об/минв течение 5 ч,Затем форму разбирают, извлекают 20готовое изделиеКачество изделияв этом и последующих примерах оценивали визуально по количеству газовыхпузырьков на 1 см поверхности изделия и экспериментально по прочности 25отвержденной полимерной композициина разрыв и герметичности манжетногоуплотнения, о котором судили по пропуску машинного масла при уплотнениивала диаметром .400 мми перепаде зодавлений 1,5 кг/см. Полученные результаты приведены в таблице,П р и м е р 2. В дозировочныйстакан 5 с диаметром 100 мм и высотой 100 мм, установленный в форме4, соосно с ней загружают при 80 С700 г .форполимера с концевым изоцианатными группами на основе полиэтиленадипината и толуилендиизоцианатаи 70 г расплавленного метилен-бис-ор-бтохлоранилина.Перемешивание составляющих полимерной композиции ведут путем вклю- . чения электродвигателя 7, соединенного со шнековой мешалкой 6 диаметром 4 10 мм (отношение диаметра стакана к диаметру шнека 10:1), длиной 100 мм (отношение высоты стакана к длине шнека 1:1), и зазоре между шнеком и стаканом 2,5 мм (отношение величины зазора к диаметру шнека 0,25).Скорость вращения шнека 900 об/мин При этом стакан 5 и форма 4 вовлекаются во вращение,При достиженииими скорости вращения 166 об/мин, что соответствует значению центробежного ускорения на внутренней поверхности дозирсвочного стакана 1,2 о,включают электродвигатель 2, вращающийформу 4 со скоростью 1500 об/мин иведут формование и отверждение изделия - манжетного уплотнения приР120 С в течение 5 ч. Затем формуразбирают, извлекают готовое изделие,Качество изделий оценивают визуально по количеству газовых пузырьковна 1 см поверхности и экспериментально по прочности на разрыв и герметичности манжетного уплотнения,окотором судили по пропуску машинного масла при диаметре уплотняемоговала 400 мм и перепаде давлений1,5 кг/см, Полученные результатыприведены в таблице,П р и м е р ы 3-19. Способ центробежного формования осуществляюттакже, как в примере 2, изменяя режимные и конструктивные параметрыспособа и устройства, которые приведены в таблк,е.Полученные результаты указаныв табл. 1Как видно из приведенных примеровперемешивание составляющих полимерной композиции в дозировочном стакане шнековой мешалкой при отношениидлины шнека к высоте стакана 0,8:11;1, отношение диаметра шнека к диаметру стакана 1:2 - 1: 10 и зазоремежду образующей шнека и внутреннейповерхностью стакана 0,05-0,25 диаметра шнека, при значении центробежного ускорения на внутренней поверхности стакана 1,2-1,8 обеспечиваетудовлетворительное качество формуемых изделий (примеры 2,3,4,7,8, 11,12,15, 19) .Перемешивание до скорости вращения стакана, соответствующей значению центробежного ускорения меньше1,2 о не обеспечивает вывод газовыхвключений, что отрицательно сказывается на прочностных показателях иэделия и его работоспособности (герметичности манжетного уплотнения,пример 6).Перемешивание до скорости вращения стакана, соответствующей значению центробежного ускорения больше1,8 о,также не обеспечивает выводгазовых включений, так как жидкаяполимерная композиция переливаетсячерез верхнюю кромку дозировочногостакана раньше, чем из нее выйдутгазовые включения (пример 7), 1245441Перемешивание составляющих полимерной композиции в стакане при зазоре между шнеком и стаканом 6 мм (т,е. более, чем 0,25 от диаметра шнека) приводит к браку, так как время разгона стакана до скорости вращения, соответствующей значению центробежного ускорения 1,2 о составляет 18 мин, что больше времени 10 жизнеспособности композиции (пример 10) .Перемешивание составляющих полимерной композиции в стакане при зазоре между шнеком и стаканом мень ше, чем 0,05 от диаметра шнека, приводит к получению изделий плохого ка чества, так как вследствие малого времени перемешивания (2 мин) осуществляется плохая гомогенизация 20 составляющих полимерной композиции (пример 11).Перемешивание составляющих полимерной композиции в стакане при диаметре шнека 67 мм (отношение диамет ра шнека к диаметру стакана больше, чем 1:2, также приводит к получению изделий плохого качества вследствие малого времени перемешивания - 1,5 мин (пример 14). 30Перемешивание составляющих полимерной композиции н стакане при отношении диаметра шнека к диаметру стакана меньше, чем 1:10, приводит к получению бракованного изделия вслед- З 5 ствие недолива Формы так как время разгона формы до скорости, соответствующей значению центробежного ускорения 1,2 о составляет 15 мин, что выше времени жизнеспособностикомпозиции (пример 16).Перемешивание составляющих полимерной композиции в стакане при отношении длины шнека к высоте стакана меньше 0,8:, приводит к получению изделий плохого качества иэ-за йеудовлетворительного перемешивания(пример 17).Перемешивание составляющих полимерной композиции в стакане лопастной мешалкой требует длительного времени перемешивания, большего, чемвремя: жизнеспособности композиции,что приводит к получению бракованного изделия вследствие недолива формы(пример 18).Таким образом, формование изделийиз полимерных композиций по предлагаемому способу и на предлагаемомустройстве обеспечивает получениекачественных изделий свободных отгазовых включений. Изменение вязкости композиции в пределах, известныхдля изоцианат-и эпоксисодержащихФорполимеров не влияет на выбор режимов Формования,На основе экспериментов с выпускаемыми отечественной промышленностью форполимерами с концевыми эпоксидными группами (табл. 2) установлено что при тех же режимах, чтов примерах 3-5, вязкость Форполимеров составляла 50 и 150 пуаз,Время разгона Формы до 1,2-1,8 оуменьшилось соответственно до 5,0,5,5, 6,5 с для форполимера с вязкостью 50 пуаз и 3,3,5,4,5 сек,для форпопимера с вязкостью 100 П,уменьшение времени в указанных случаях не сказалось на качестве изделий (прочностные показатели соответствуют техническим условиям), но вто же время уменьшилась вероятностьпопадания в композицию газовых включений и, несмотря на увеличение,вязкости композиции при указанных режимах формования обеспечено минимальное содержание газовых включенийв изделии,1 сс1 х Е Э ф офсет хххац Е ат оофэе со с а с х 1Сс о ф 1е а ф х т т1 1,м аа 1 ю а о лф 1- а 1 11 а ахатах тсС Оо ЕХ Е оцэх х Лот ф фа тт х а ф оф хвсс ф о о цхцЕо ссс О л ос тт о о 01 о Ою 1 О С Ф Х Е Х О1 1-т - . - т -о. н е фс эео хэЕОХОСФахфс а1 Э Х саахфаофоаэи а1 а ца 1 мехесех1 1 11 " эфЕ 1 1 э э х э сОхеахецффэ эхффхлфю а сах сах ст оа 1 ф С 1 Х Э 1 сЕ х 1 а оЮ хаем эаф х о э ф х а со 1 1 о о х с эх эх Ла Йао1 сСа1 э ч1 аЮ Г 1 1 х а од сд х с сссо а 31 1 ЭЭ аЭЕ Э сф ц а3 ЭО 1 ад т тат Эа э сх оцфох 1 хоа 1 1 ахо 1ЭЕаФее3 са э1 эосссхсР.-Л эЕоаааа1 О 1 1 тС а 1 ФС 3 еэцхх аа цао Эф ОХХ 3 с а х - с н с. сЕ 1 х а 1эоахо хсхцххэю о1 й.с асс1 а ф Эхсас а ссс В ао о м т ф та тм ф стС о о -т сСт ср т ссс сч с стс сс С" О Ст ОЗа%с э х о сщ к а х а х ф 1о фоК Р1 Х эф 5 фахщ л О 10 х о сч сч Ю иф хф х3й а ХОв1 - .1 11 х О 1 0 мвк эоц х ВВ 1 фО 7 оцффщхее коах 3-щ 030 юафхцкцто хо 3 ф 1 0 13 В 3 4 Оцфхн коахэх 10 3 афхтхо О О 1 ЗХО ХВ т 0 х о с к ф ст В В К 3 ах фа Оф 1063 иио,1 ецх 37 мСХ 7 СткД Эс-Исхсфсх е юФо о с о осхк ЕЭ ЭФо гх 1ф) Эфо, х л11 1о 1 а 1 11Эд фС С щ Оц рофдх ск 11 х1 1 11 э а 1 х хо,х о о фО ЕЭЕ ф-- 11 1 1 1 1 1 11 1 1 о о Ю В 1 ф ф Еао. Э Э О Вэавххсэ эффоеФЕ ю о ф"ц оц Ф О ФХ ЭХЕЙ ЭФ ф Нцхцх1245441 Составитель И,фроловаТехред О,Сопко Корректор И.Муска Редактор А.Сабо Тираж 640 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5