RU2024405C1 - Method for making hollow articles from thermoplastic materials - Google Patents

Method for making hollow articles from thermoplastic materials

Info

Publication number
RU2024405C1
RU2024405C1 SU4921331A RU2024405C1 RU 2024405 C1 RU2024405 C1 RU 2024405C1 SU 4921331 A SU4921331 A SU 4921331A RU 2024405 C1 RU2024405 C1 RU 2024405C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
workpiece
deformation
initial
blowing
cavity
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Б.В. Бердышев
Ф.А. Волков
Ю.Г. Иванов
И.В. Скопинцев
В.К. Скуратов
Original Assignee
Бердышев Борис Васильевич
Волков Федор Армандович
Иванов Юрий Геннадьевич
Скопинцев Игорь Викторович
Скуратов Владимир Кириллович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Бердышев Борис Васильевич, Волков Федор Армандович, Иванов Юрий Геннадьевич, Скопинцев Игорь Викторович, Скуратов Владимир Кириллович filed Critical Бердышев Борис Васильевич
Priority to SU4921331 priority Critical patent/RU2024405C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2024405C1 publication Critical patent/RU2024405C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Shaping By String And By Release Of Stress In Plastics And The Like (AREA)

Abstract

FIELD: manufacture of hollow articles. SUBSTANCE: method involves blowing the blank at initial deformation speed not exceeding the critical value. Initial blank deformation speed is ensured by feeding compressed gas at an absolute pressure determined from a mathematical relation which includes absolute gas pressure in blank cavity before blowing, initial volume of blank cavity, volumetric consumption of compressed gas supplied for blank blowing, adiabatic factor of blowing gas, critical blank deformation speed. EFFECT: higher efficiency. 7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области переработки полимерных материалов и может быть использовано для производства термоусаживаемых изделий, которые применяются для неразъемного соединения или герметизации стыков трубопроводов, изоляции поверхности изделий с целью их защиты от влияния агрессивных сред или придания им электроизоляционных свойств, упаковки различных продуктов и т. д. The invention relates to the field of processing of polymeric materials and can be used for the production of heat-shrinkable products, which are used for permanent connection or sealing of pipe joints, insulation of the surface of products in order to protect them from the influence of aggressive environments or to give them electrical insulation properties, packaging of various products, etc. .

Известен способ изготовления термоусаживаемых втулок [1], согласно которому трубчатую заготовку из полимерного материала подвергают радиоактивному облучению, нагревают и ориентируют до заданного размера путем создания избыточного давления внутри заготовки с последующим охлаждением (термофиксацией). A known method of manufacturing heat-shrinkable sleeves [1], according to which a tubular billet of polymer material is subjected to radiation, heated and oriented to a predetermined size by creating excess pressure inside the billet with subsequent cooling (heat setting).

Также известно техническое решение [2], согласно которому при производстве термоусаживаемых трубок из полимерных материалов используют облученные заготовки. Also known is a technical solution [2], according to which, in the production of heat-shrinkable tubes from polymeric materials, irradiated workpieces are used.

Наиболее близким техническим решением является способ раздувного формования полых изделий из термопластов, заключающийся в раздуве помещенной в форму трубчатой заготовки и находящейся в состоянии расплава, с последующим охлаждением в ней полученного изделия [3]. Однако изделия, полученные данным способом, практически не обладают свойством термоусаживаемости, т. е. способностью при их нагревании, восстанавливать исходные размеры заготовки, из которой они были получены. The closest technical solution is the method of blow molding hollow products from thermoplastics, which consists in blowing a tubular billet placed in the form and being in a melt state, followed by cooling of the obtained product in it [3]. However, the products obtained by this method practically do not possess the property of heat shrinkability, i.e., the ability, when they are heated, to restore the original dimensions of the workpiece from which they were obtained.

Целью способа является расширение сферы использования полых изделий из термопластов за счет придания им свойства термоусаживаемости. The aim of the method is to expand the scope of use of hollow products from thermoplastics by giving them the property of heat shrinkability.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. The essence of the proposed method is as follows.

Известно, что при деформировании вязкоупругих сред, которыми являются расплавы полимеров, могут развиваться как необратимые деформации течения, так и обратимые высокоэластические деформации. Деформации течения обусловлены взаимным перемещением макромолекул полимера. А высокоэластические деформации реализуются благодаря разворачиванию и ориентации макромолекулярных цепей. It is known that during the deformation of viscoelastic media, which are polymer melts, both irreversible flow deformations and reversible highly elastic deformations can develop. The flow deformations are caused by the mutual displacement of polymer macromolecules. And highly elastic deformations are realized due to the unfolding and orientation of macromolecular chains.

Практически все технологические процессы переработки полимеров в изделия, в том числе и раздувное формование, основаны на переводе полимера в состояние расплава путем нагревания и последующего его деформирования за счет вязкого течения расплава материала, т. е. за счет развития необратимых деформаций. Almost all technological processes of processing polymers into products, including blow molding, are based on the transfer of the polymer into a melt state by heating and its subsequent deformation due to the viscous flow of the material melt, i.e., due to the development of irreversible deformations.

Свойство же термоусаживаемости обусловлено наличием только обратимых высокоэластических деформаций, которые, будучи зафиксированы в деформируемом материале путем его охлаждения, могут быть реализованы при последующем нагревании материала и при этом будут приводить к изменению размеров образца, который подобно растянутой резине, будет стремиться сократить свои размеры. The property of heat shrinkability is due to the presence of only reversible highly elastic deformations, which, being fixed in the deformable material by cooling it, can be realized with subsequent heating of the material and at the same time will lead to a change in the size of the sample, which, like stretched rubber, will tend to reduce its size.

Количественный показатель, по которому оценивают термоусаживаемость изделий, носит название степени обратимости деформации Sод и рассчитывается как отношение обратимой εe и общей ε деформации, определенных в мере Генки, развившихся в изделии в процессе его формования, т. е.The quantitative indicator used to evaluate the heat shrinkability of products is called the degree of deformation reversibility S od and is calculated as the ratio of the reversible ε e and the total ε deformation defined in the Genki measure that developed in the product during its formation, i.e.

Sод=

Figure 00000001
· 100% =
Figure 00000002
· 100% , где lи - характерный размер отформованного изделия;
lу - характерный размер изделия после термоусадки;
lз - характерный размер заготовки из которой получено изделие.S od =
Figure 00000001
100% =
Figure 00000002
· 100%, where l and is the characteristic size of the molded product;
l y - the characteristic size of the product after heat shrinkage;
l s - the characteristic size of the workpiece from which the product is obtained.

В существующих способах получения термоусаживаемых изделий, полимерный материал подвергается радиационному облучению. Это делается с целью создания сетчатой ("сшитой") структуры в материале, т. е. соединения макромолекул между собой. Наличие поперечных связей между макромолекулами препятствует их взаимному смещению, что делает невозможным развитие необратимых деформаций течения. При деформировании такого материала будут развиваться только высокоэластические, обратимые деформации, которые, как указано выше, могут быть зафиксированы путем охлаждения. Это и придает изделиям свойство термоусаживаемости, которое может быть реализовано в дальнейшем при нагревании таких изделий. In existing methods for producing heat-shrinkable products, the polymer material is exposed to radiation. This is done in order to create a mesh ("crosslinked") structure in the material, that is, to connect the macromolecules with each other. The presence of cross-links between the macromolecules prevents their mutual displacement, which makes it impossible to develop irreversible deformations of the flow. Upon deformation of such a material, only highly elastic, reversible deformations will develop, which, as indicated above, can be fixed by cooling. This gives the product the property of heat shrinkage, which can be realized in the future by heating such products.

Из изложенного следует, что для получения термоусаживаемых изделий необходимо, чтобы в процессе деформирования развивались практически только обратимые высокоэластические деформации при отсутствии необратимых деформаций течения. В существующих способах, как указано выше, термоусаживаемость достигается за счет создания сетчатой структуры материала путем его радиационного облучения. Однако обеспечение развития практически только обратимых деформаций в процессе деформирования (формования) полимерного материала возможно и другим способом - путем перевода материала в состояние высокоэластичности за счет возрастания вязкости расплава полимера в процессе его деформирования. Как известно, увеличение вязкости расплава деформируемого полимера связано с ориентацией его макромолекул и, как следствие, с увеличением межмолекулярного взаимодействия. Однако, наряду с ориентацией макромолекул протекают процессы и их дезориентации, которые приводят к снижению вязкости. Следовательно, для обеспечения развития в деформируемом полимере преимущественно обратимых деформаций и предотвращения развития необратимых, необходимо, чтобы скорость ориентации макромолекул, то есть скорость развития высокоэластических деформаций, зависящая от скорости деформирования полимера, намного бы превосходила скорость их дезориентации, т. е. скорость деформаций течения. It follows from the foregoing that in order to obtain heat-shrinkable products, it is necessary that in the process of deformation practically only reversible highly elastic deformations develop in the absence of irreversible flow deformations. In existing methods, as indicated above, heat shrinkage is achieved by creating a mesh structure of the material by radiation exposure. However, it is possible to ensure the development of practically only reversible deformations in the process of deformation (molding) of a polymer material in another way - by transferring the material to a state of high elasticity due to an increase in the viscosity of the polymer melt during its deformation. As is known, an increase in the melt viscosity of a deformable polymer is associated with the orientation of its macromolecules and, as a result, with an increase in intermolecular interaction. However, along with the orientation of the macromolecules, processes and their disorientation occur, which lead to a decrease in viscosity. Therefore, to ensure the development of predominantly reversible strains in the deformable polymer and prevent the development of irreversible strains, it is necessary that the orientation rate of macromolecules, i.e., the rate of development of highly elastic strains, which depends on the strain rate of the polymer, far exceeds the rate of disorientation, i.e., the rate of flow deformations .

С целью определения параметров процесса раздувного формования, при которых будут выполняться вышеуказанные условия, рассмотрим поведение вязкоупругих полимерных сред, описываемых изотермической неравновесной реологической моделью максвелловского типа и находящихся при раздувном формовании изделия в условиях двухосного симметричного напряженно-деформированного состояния. Для этого случая рассматриваемая модель дает следующее кинематическое скалярное уравнение, описывающее развитие высокоэластических деформаций в раздуваемой заготовке во времени в зависимости от скорости деформирования заготовки и физических констант материала:

Figure 00000003
= E -
Figure 00000004
Figure 00000005
e
Figure 00000006
+ e
Figure 00000007
- e
Figure 00000008
- e
Figure 00000009
x
exp
Figure 00000010
-
Figure 00000011
Figure 00000012
2e
Figure 00000013
+ e
Figure 00000014
+ e
Figure 00000015
+ e
Figure 00000016
- 6
Figure 00000017
, (1) где εe - высокоэластическая деформация в мере Генки;
Figure 00000018
= t: θo - безразмерное время;
t - время;
θo - время релаксации полимера в ньютоновской области его течения;
E=
Figure 00000019
θo - безразмерная скорость деформации;
Figure 00000020
- скорость деформации;
β - безразмерный параметр, характеризующий гибкость макромолекул полимера, определяемый экспериментально [5].In order to determine the parameters of the process of blow molding under which the above conditions will be fulfilled, we consider the behavior of viscoelastic polymer media described by the isothermal nonequilibrium rheological model of the Maxwell type and located during blow molding of the product under conditions of a biaxial symmetric stress-strain state. For this case, the model under consideration gives the following kinematic scalar equation describing the development of highly elastic deformations in an inflated preform in time, depending on the deformation rate of the preform and the physical constants of the material:
Figure 00000003
= E -
Figure 00000004
Figure 00000005
e
Figure 00000006
+ e
Figure 00000007
- e
Figure 00000008
- e
Figure 00000009
x
exp
Figure 00000010
-
Figure 00000011
Figure 00000012
2e
Figure 00000013
+ e
Figure 00000014
+ e
Figure 00000015
+ e
Figure 00000016
- 6
Figure 00000017
, (1) where ε e is the highly elastic deformation in the Genki measure;
Figure 00000018
= t: θ o is the dimensionless time;
t is the time;
θ o - relaxation time of the polymer in the Newtonian region of its flow;
E =
Figure 00000019
θ o is the dimensionless strain rate;
Figure 00000020
- strain rate;
β is a dimensionless parameter characterizing the flexibility of polymer macromolecules, determined experimentally [5].

Скорость деформирования заготовки E определяется из решения задачи о деформировании трубчатой заготовки избыточным давлением газа, поступающего в ее полость: рассматриваемая квазиравновесное состояние раздуваемой заготовки и исходя из условия адиабатного расширения газа, поступающего с критической скоростью в полость деформируемой трубчатой заготовки, с учетом первого закона термодинамики, находится искомая зависимость скорости деформирования заготовки от времени:
E =

Figure 00000021
, где Eо=
Figure 00000022
θo - безразмерная скорость деформирования заготовки в начальный момент (
Figure 00000023
=0);
Figure 00000024
=
Figure 00000025
Figure 00000026
Figure 00000027
Figure 00000028
- скорость деформиро-вания заготовки в начальный момент времени (
Figure 00000029
=0), т. е. начальная скорость деформирования;
Pи - абсолютное давление сжатого газа, подаваемого на раздув заготовки;
Pо - абсолютное давление газа в полости заготовки до начала ее раздува;
Gи - объемный расход сжатого газа, подаваемого на раздув заготовки;
Vo - начальный объем полости заготовки;
kи - показатель адиабаты газа, подаваемого на раздув заготовки.The preform deformation rate E is determined from the solution to the problem of deforming a tubular preform with excess pressure of the gas entering its cavity: the quasi-equilibrium state of the inflated preform under consideration and the adiabatic expansion of gas entering at a critical speed into the deformable tubular preform cavity, taking into account the first law of thermodynamics, is the desired time dependence of the deformation rate of the workpiece:
E =
Figure 00000021
where E o =
Figure 00000022
θ o - dimensionless deformation rate of the workpiece at the initial moment (
Figure 00000023
= 0);
Figure 00000024
=
Figure 00000025
Figure 00000026
Figure 00000027
Figure 00000028
- the rate of deformation of the workpiece at the initial time (
Figure 00000029
= 0), i.e., the initial strain rate;
P and - the absolute pressure of the compressed gas supplied to the blowing of the workpiece;
P about - the absolute pressure of the gas in the cavity of the workpiece before it begins to inflate;
G and - the volumetric flow rate of compressed gas supplied to the blowing stock;
V o - the initial volume of the cavity of the workpiece;
k and is the adiabatic index of the gas supplied to the preform blowing.

Анализ решения уравнения (1) показывает, что при раздувании заготовок в полые изделия возможны только два принципиально различающихся варианта развития обратимых деформаций, обусловленных различным соотношением скоростей процессов ориентации и дезориентации макромолекул полимера: в первом случае обратимые деформации сначала немного нарастают, а затем уменьшаются практически до нулевого уровня (кривые 1, 2, 3 на чертеже). Во втором же случае уровень обратимых деформаций непрерывно увеличивается и близок к уровню общей деформации заготовки (кривые 4, 5, 6 на чертеже). An analysis of the solution of equation (1) shows that when blowing blanks into hollow articles, only two fundamentally different variants of the development of reversible deformations are possible, due to different ratios of the rates of the processes of orientation and disorientation of polymer macromolecules: in the first case, reversible deformations increase slightly at first and then decrease almost to zero level (curves 1, 2, 3 in the drawing). In the second case, the level of reversible deformations continuously increases and is close to the level of general deformation of the workpiece (curves 4, 5, 6 in the drawing).

Анализ уравнения (1), а также его решений позволяет установить, что реализация того или иного варианта развития обратимых деформаций при фиксированных значениях β и θo зависит от величины начальной скорости деформации заготовки

Figure 00000030
при этом второй вариант развития высокоэластических деформаций возможен при том условии, когда начальная скорость деформирования заготовки
Figure 00000031
больше некоторой критической скорости ее деформирования
Figure 00000032
, значение которой определяется условием непрерывного нарастания высокоэластических деформаций в заготовке в процессе ее раздувания в изделие при минимально возможной начальной скорости ее деформирования и легко находится из уравнения (1), как совокупность только таких его решений, которые отвечают выше сформулированному условию, имеющему следующий формализованный вид:
Figure 00000033
Figure 00000034
>0 . На основании изложенного легко устанавливается совокупность значений критических скоростей деформирования раздуваемой заготовки, определяемая следующим соотношением:
Figure 00000035
=
Figure 00000036
·
Figure 00000037
где безразмерные коэффициенты имеют следующие значения: a= 0,94; a1=1,51; c=1,15; c1=2,55; e=0,36. b=0,5; b1= 1,94; d=2,51; d1=7,1; e1=0,13.An analysis of equation (1), as well as its solutions, allows us to establish that the implementation of one or another version of the development of reversible deformations at fixed values of β and θ o depends on the value of the initial strain rate of the workpiece
Figure 00000030
the second variant of the development of highly elastic deformations is possible under the condition that the initial rate of deformation of the workpiece
Figure 00000031
greater than some critical rate of its deformation
Figure 00000032
, the value of which is determined by the condition of continuous growth of highly elastic deformations in the workpiece during its inflation into the product at the lowest possible initial rate of its deformation and is easily found from equation (1) as a combination of only its solutions that meet the above formulated condition, which has the following formalized form :
Figure 00000033
Figure 00000034
> 0. Based on the foregoing, it is easy to establish a set of values of the critical strain rates of the inflated billet, determined by the following ratio:
Figure 00000035
=
Figure 00000036
·
Figure 00000037
where dimensionless coefficients have the following meanings: a = 0.94; a 1 = 1.51; c = 1.15; c 1 = 2.55; e = 0.36. b = 0.5; b 1 = 1.94; d = 2.51; d 1 = 7.1; e 1 = 0.13.

Следовательно, для придания полому изделию свойства термоусаживаемого за счет развития в нем в процессе его формования практически только высокоэластических деформаций, необходимо вести деформирование заготовки, из которой формуется изделие, с начальной скоростью деформирования

Figure 00000038
выше критической, т. е.Therefore, to give the hollow product the properties of a heat-shrinkable due to the development of practically only highly elastic deformations in it during its molding, it is necessary to deform the workpiece from which the product is molded with an initial strain rate
Figure 00000038
above critical, i.e.

Figure 00000039
Figure 00000040
Figure 00000041
Figure 00000042
Figure 00000043
>
Figure 00000044
. (2) В противном случае высокоэластические деформации в формуемом изделии практически не развиваются, а само изделие не обладает свойством термоусаживаемости, что и наблюдается на практике.
Figure 00000039
Figure 00000040
Figure 00000041
Figure 00000042
Figure 00000043
>
Figure 00000044
. (2) Otherwise, highly elastic deformations in the molded product practically do not develop, and the product itself does not have the property of heat shrinkage, which is observed in practice.

Как видно из соотношения (2), необходимую начальную скорость деформирования

Figure 00000045
, в зависимости от свойств перерабатываемого материала β и θo можно обеспечить любым из следующих технологических параметров процесса Po, Pи, Gи, Vo, kи, и θo, определяемых, согласно соотношению (2), следующим образом:
Po< P
Figure 00000046
2
Figure 00000047
Figure 00000048
; Vo<
Figure 00000049
G
Figure 00000050
·
Figure 00000051
;
Pи> P
Figure 00000052
2·
Figure 00000053
Figure 00000054
kи<
Figure 00000055
;
Gи>2V
Figure 00000056
Figure 00000057
Figure 00000058
;
θo> 2
Figure 00000059
Figure 00000060
·
Figure 00000061

На фиг. 1 представлены качественные зависимости развития высокоэластической деформации εe от безразмерного времени
Figure 00000062
при различных начальных скоростях деформирования заготовки
Figure 00000063
: кривые 1, 2, 3 ((
Figure 00000064
<
Figure 00000065
<
Figure 00000066
)) не соответствуют условию (2); кривые 4, 5, 6 ((
Figure 00000067
<
Figure 00000068
<
Figure 00000069
)) соответствуют условию (2).As can be seen from relation (2), the required initial strain rate
Figure 00000045
, depending on the properties of the processed material, β and θ o can be provided by any of the following process parameters P o , P and , G and , V o , k and , and θ o , determined according to relation (2), as follows:
P o <P
Figure 00000046
2
Figure 00000047
Figure 00000048
; V o <
Figure 00000049
G
Figure 00000050
·
Figure 00000051
;
P and > P
Figure 00000052
2
Figure 00000053
Figure 00000054
k and <
Figure 00000055
;
G and > 2V
Figure 00000056
Figure 00000057
Figure 00000058
;
θ o > 2
Figure 00000059
Figure 00000060
·
Figure 00000061

In FIG. Figure 1 shows the qualitative dependences of the development of highly elastic strain ε e on dimensionless time
Figure 00000062
at various initial workpiece deformation rates
Figure 00000063
: curves 1, 2, 3 ((
Figure 00000064
<
Figure 00000065
<
Figure 00000066
)) do not meet condition (2); curves 4, 5, 6 ((
Figure 00000067
<
Figure 00000068
<
Figure 00000069
)) correspond to condition (2).

Способ изготовления полых изделий из термопластов осуществляется следующим образом. A method of manufacturing a hollow product from thermoplastics is as follows.

П р и м е р 1. Изготавливают полое изделие типа "цилиндр" с наружным диаметром dн=45 см из полиэтилена высокого давления, из экструзионной трубчатой заготовки с наружным диаметром d3=4,5 см и объемом полости Vо=100 см3, находящейся в состоянии расплава при Т=423К, путем ее раздува сжатым воздухом, поступающим в полость заготовки, с абсолютным давлением Pи=0,5 МПа и объемным расходом Gи=31,3 см3/с и последующим охлаждением изделия в форме. До начала раздува давление в полости заготовки равно атмосферному, т. е. Po ≈ 0,1 МПа. Показатель адиабаты для воздуха kи=1,4, а реологические характеристики материала при указанной температуре по данным испытаний составляют: θo=0,27 с, β =0,2.PRI me R 1. Make a hollow product of the type "cylinder" with an outer diameter of d n = 45 cm from high pressure polyethylene, from an extrusion tubular workpiece with an outer diameter of d 3 = 4.5 cm and a cavity volume of V about = 100 cm 3 , which is in a melt state at T = 423 K, by blowing it with compressed air entering the cavity of the workpiece with an absolute pressure P and = 0.5 MPa and a volumetric flow rate G and = 31.3 cm 3 / s and subsequent cooling of the product in form. Prior to the start of inflation, the pressure in the preform cavity is equal to atmospheric, i.e., P o ≈ 0.1 MPa. The adiabatic index for air is k and = 1.4, and the rheological characteristics of the material at the indicated temperature according to the test data are: θ o = 0.27 s, β = 0.2.

По заданным параметрам процесса и реологическим характеристикам материала определяют значения критической скорости деформирования заготовки

Figure 00000070
и начальной скорости ее деформирования
Figure 00000071
:
Figure 00000072
=
Figure 00000073
·
Figure 00000074
= 10,25 с-1;
Figure 00000075
=
Figure 00000076
Figure 00000077
Figure 00000078
Figure 00000079
Figure 00000080
≈ 0,5 с-1, анализ соотношения которых показывает, что условие (2) не выполняется.The process parameters and the rheological characteristics of the material determine the values of the critical rate of deformation of the workpiece
Figure 00000070
and initial velocity of its deformation
Figure 00000071
:
Figure 00000072
=
Figure 00000073
·
Figure 00000074
= 10.25 s -1 ;
Figure 00000075
=
Figure 00000076
Figure 00000077
Figure 00000078
Figure 00000079
Figure 00000080
≈ 0.5 s -1 , the analysis of the ratio of which shows that condition (2) is not satisfied.

Полученное изделие нагревают выше температуры плавления материала с целью количественной оценки свойства термоусаживаемости, после чего замеряют диаметр изделия. Измерения показывают, что значение диаметра составляет dу= 44,9 см, а степень обратимости деформации изделия:
Sод=

Figure 00000081
· 100% =
Figure 00000082
· 100 % =
Figure 00000083
· 100 % = 0,1 % , что свидетельствует о том, что при невыполнении соотношения (2), усадка в отформованном полом изделии практически отсутствует, а, следовательно, само изделие практически не обладает свойством термоусаживаемости.The resulting product is heated above the melting temperature of the material in order to quantify the property of heat shrinkability, and then measure the diameter of the product. Measurements show that the diameter value is d y = 44.9 cm, and the degree of reversibility of the deformation of the product:
S od =
Figure 00000081
100% =
Figure 00000082
100% =
Figure 00000083
· 100% = 0.1%, which indicates that if relation (2) is not fulfilled, shrinkage is practically absent in the molded hollow product, and, therefore, the product itself practically does not have the property of heat shrinkability.

П р и м е р 2. Изготавливают полое изделие по способу, описанному в примере 1, с той разницей, что заготовки производят сжатым воздухом с объемным расходом Gи= 640см3/с.PRI me R 2. A hollow product is made according to the method described in example 1, with the difference that the workpieces are produced with compressed air with a volumetric flow rate G and = 640 cm 3 / s.

В этом случае значение начальной скорости деформации заготовки

Figure 00000084
составляет:
Figure 00000085
=
Figure 00000086
Figure 00000087
Figure 00000088
Figure 00000089
Figure 00000090
= 10,1 с-1, сравнение которой с критической скоростью
Figure 00000091
(см. пример 1) показывает, что условие (2) не выполняется. Наружный диаметр полученного изделия после его нагревания выше температуры плавления составляет dу=43,7 см, а степень обратимости деформации составляет:
Sод=
Figure 00000092
· 100% = 1,2% , что свидетельствует о том, что при невыполнении соотношения (2) усадка в отформованном полом изделии практически отсутствует, а, следовательно, само изделие практически не обладает свойством термоусаживаемости.In this case, the value of the initial strain rate of the workpiece
Figure 00000084
is:
Figure 00000085
=
Figure 00000086
Figure 00000087
Figure 00000088
Figure 00000089
Figure 00000090
= 10.1 s -1 , the comparison of which with the critical velocity
Figure 00000091
(see example 1) shows that condition (2) is not satisfied. The outer diameter of the obtained product after heating above the melting point is d y = 43.7 cm, and the degree of deformation reversibility is:
S od =
Figure 00000092
· 100% = 1.2%, which indicates that if relation (2) is not satisfied, the shrinkage in the molded hollow product is practically absent, and, therefore, the product itself practically does not have the property of heat shrinkability.

Для придания формуемому изделию свойства термоусаживаемости, раздув заготовки ведут с начальной скоростью ее деформирования выше критической, при этом необходимую начальную скорость деформирования заготовки обеспечивают путем ее раздувания сжатым воздухом с давлением, определяемым из соотношения:
Pи > P

Figure 00000093
2·
Figure 00000094
Figure 00000095
= 0,1
Figure 00000096
2
Figure 00000097
· 10,25
Figure 00000098
= 0,51 МПа.To give the molded product the properties of heat shrinkability, the preform is inflated with an initial deformation rate higher than critical, while the necessary initial deformation rate of the preform is ensured by inflating it with compressed air with a pressure determined from the relation:
P and > P
Figure 00000093
2
Figure 00000094
Figure 00000095
= 0.1
Figure 00000096
2
Figure 00000097
10.25
Figure 00000098
= 0.51 MPa.

С учетом полученного значения, раздув заготовки ведут сжатым воздухом с давлением, например Pи=0,54 МПа>0-51 МПа. В этом случае значение начальной скорости деформирования заготовки

Figure 00000099
составляет:
Figure 00000100
=
Figure 00000101
Figure 00000102
Figure 00000103
Figure 00000104
= 10,67 с-1, сравнение которой со значением критической скорости деформирования
Figure 00000105
(см. пример 1), показывает, что условие (2) выполняется. Наружный диаметр полученного изделия после его термоусадки составляет dу=6,1 см, а значение показателя степени обратимости деформаций:
Sод=
Figure 00000106
· 100 % = 86,9 % , что свидетельствует о том, что усадка отформованного полого изделия близка к 100%, а следовательно, отформованное при данных условиях изделие обладает свойством термоусаживаемости.Given the obtained value, the preform is blown with compressed air with a pressure, for example, P and = 0.54 MPa> 0-51 MPa. In this case, the value of the initial deformation rate of the workpiece
Figure 00000099
is:
Figure 00000100
=
Figure 00000101
Figure 00000102
Figure 00000103
Figure 00000104
= 10.67 s -1 , the comparison of which with the value of the critical strain rate
Figure 00000105
(see example 1), shows that condition (2) is satisfied. The outer diameter of the obtained product after heat shrinkage is d y = 6.1 cm, and the value of the degree of deformation reversibility is:
S od =
Figure 00000106
· 100% = 86.9%, which indicates that the shrinkage of the molded hollow product is close to 100%, and therefore, the product molded under these conditions has the property of heat shrinkability.

Необходимую начальную скорость деформации заготовки можно обеспечить и путем ее раздувания сжатым воздухом, расход которого определяют из соотношения:
Gи 2V

Figure 00000107
Figure 00000108
Figure 00000109
= 2·100
Figure 00000110
Figure 00000111
10,25 = 649,4 см3/с. С учетом полученного значения, раздув заготовки ведут сжатым воздухом с расходом, например, Gи= 1017>649,4 см3/с. В этом случае значение начальной скорости деформации заготовки
Figure 00000112
составляет:
Figure 00000113
=
Figure 00000114
Figure 00000115
Figure 00000116
Figure 00000117
= 16,0 с-1, сравнение которой со значением критической скорости деформации
Figure 00000118
(см. пример 1) показывает, что условие (2) выполняется.The necessary initial rate of deformation of the workpiece can be ensured by blowing it with compressed air, the flow rate of which is determined from the ratio:
G and 2V
Figure 00000107
Figure 00000108
Figure 00000109
= 2 · 100
Figure 00000110
Figure 00000111
10.25 = 649.4 cm 3 / s. Given the obtained value, the preform is blown with compressed air with a flow rate, for example, G and = 1017> 649.4 cm 3 / s. In this case, the value of the initial strain rate of the workpiece
Figure 00000112
is:
Figure 00000113
=
Figure 00000114
Figure 00000115
Figure 00000116
Figure 00000117
= 16.0 s -1 , the comparison of which with the value of the critical strain rate
Figure 00000118
(see example 1) shows that condition (2) is satisfied.

Наружный диаметр полученного изделия после его термоусадки составляет dу=5,24 см, а значение показателя степени обратимости деформации:
Sод=

Figure 00000119
· 100 % = 93,5% , что свидетельствует о том, что усадка отформованного полого изделия практически равна 100%, а следовательно, отформованное при данных условиях изделие обладает свойством термоусаживаемости.The outer diameter of the obtained product after heat shrinkage is d y = 5.24 cm, and the value of the degree of deformation reversibility is:
S od =
Figure 00000119
· 100% = 93.5%, which indicates that the shrinkage of the molded hollow product is almost equal to 100%, and therefore, the product molded under these conditions has the property of heat shrinkability.

Необходимую начальную скорость деформации заготовки можно обеспечить и путем раздува заготовки, начальный объем полости которой Voопределяют из соотношения:
Vo<

Figure 00000120
G
Figure 00000121
Figure 00000122
=
Figure 00000123
·640
Figure 00000124
Figure 00000125
Figure 00000126
= 98,6 см3. С учетом полученного значения ведут раздув заготовки, начальный объем полости которой Vo, например Vo=50 см3<98,6 см3. В этом случае значение начальной скорости деформации заготовки
Figure 00000127
составляет:
Figure 00000128
=
Figure 00000129
Figure 00000130
Figure 00000131
Figure 00000132
= 20,2 с-1, сравнение которой со значением критической скорости
Figure 00000133
(пример 1) показывает, что условие (2) выполняется.The necessary initial speed of deformation of the workpiece can be provided by blowing the workpiece, the initial volume of the cavity of which V o is determined from the ratio:
V o <
Figure 00000120
G
Figure 00000121
Figure 00000122
=
Figure 00000123
640
Figure 00000124
Figure 00000125
Figure 00000126
= 98.6 cm 3 . Taking into account the obtained value, the preform is inflated, the initial cavity volume of which is V o , for example V o = 50 cm 3 <98.6 cm 3. In this case, the value of the initial deformation rate of the preform
Figure 00000127
is:
Figure 00000128
=
Figure 00000129
Figure 00000130
Figure 00000131
Figure 00000132
= 20.2 s -1 , the comparison of which with the critical velocity value
Figure 00000133
(example 1) shows that condition (2) is satisfied.

Наружный диаметр полученного изделия после его термоусадки составляет dу=5,2 см, а значение показателя степени обратимости деформации:
Sод=

Figure 00000134
· 100 % = 93,5% , что свидетельствует о том, что усадка отформованного полого изделия близка к 100%, а, следовательно, отформованное при данных условиях изделие обладает свойством термоусаживаемости.The outer diameter of the obtained product after its heat shrinkage is d y = 5.2 cm, and the value of the degree of deformation reversibility is:
S od =
Figure 00000134
· 100% = 93.5%, which indicates that the shrinkage of the molded hollow product is close to 100%, and, therefore, the molded product under these conditions has the property of heat shrinkability.

Необходимую начальную скорость деформации заготовки можно обеспечить и путем создания абсолютного давления в полости раздуваемой заготовки до начала ее раздува, определяемого из соотношения:
Po < P

Figure 00000135
2
Figure 00000136
Figure 00000137
= 0,5
Figure 00000138
2
Figure 00000139
· 10,25
Figure 00000140
0,098 МПа. С учетом полученного значения заготовки ведут при абсолютном давлении в полости заготовки до начала ее раздува, например, Po=0,05 МПа<0,098 МПа. В этом случае значение начальной скорости деформации заготовки
Figure 00000141
составляет:
Figure 00000142
=
Figure 00000143
Figure 00000144
Figure 00000145
·
Figure 00000146
= 16,57 с-1, сравнение которой со значением критической скорости
Figure 00000147
(см. пример 1) показывает, что условие (2) выполняется. Наружный диаметр полученного изделия после его термоусадки составляет dу=5,5 см, а значение показателя степени обратимости деформации:
Sод=
Figure 00000148
· 100% = 91,7% , что свидетельствует о том, что усадка отформованного полого изделия близка к 100%, и следовательно, отформованное при данных условиях изделие обладает свойством термоусаживаемости.The necessary initial rate of deformation of the preform can also be achieved by creating absolute pressure in the cavity of the inflated preform prior to the start of its inflating, determined from the relation:
P o <P
Figure 00000135
2
Figure 00000136
Figure 00000137
= 0.5
Figure 00000138
2
Figure 00000139
10.25
Figure 00000140
0.098 MPa. Given the obtained value of the workpiece is carried out at absolute pressure in the cavity of the workpiece before it begins to inflate, for example, P o = 0.05 MPa <0.098 MPa. In this case, the value of the initial strain rate of the workpiece
Figure 00000141
is:
Figure 00000142
=
Figure 00000143
Figure 00000144
Figure 00000145
·
Figure 00000146
= 16.57 s -1 , the comparison of which with the critical velocity value
Figure 00000147
(see example 1) shows that condition (2) is satisfied. The outer diameter of the obtained product after heat shrinkage is d y = 5.5 cm, and the value of the degree of deformation reversibility is:
S od =
Figure 00000148
· 100% = 91.7%, which indicates that the shrinkage of the molded hollow product is close to 100%, and therefore, the molded product under these conditions has the property of heat shrinkability.

Необходимую начальную скорость деформации заготовки можно обеспечить и путем подачи на раздув сжатого газа с показателем адиабаты, определяемым из соотношения
kи<

Figure 00000149
=
Figure 00000150
= 1,37. С учетом полученного значения раздув заготовки ведут сжатым углекислым газом, показатель адиабаты которого Kи= 1,3<1,37. В этом случае значение начальной скорости деформации заготовки
Figure 00000151
составляет:
Figure 00000152
=
Figure 00000153
Figure 00000154
Figure 00000155
Figure 00000156
= 11,0 с-1, сравнение которой со значением критической скорости
Figure 00000157
(см. пример 1) показывает, что условие (2) выполняется. Наружный диаметр полученного изделия после его термоусадки составляет dу=6,8 см, а значение показателя степени обратимости деформации
Sод=
Figure 00000158
· 100% = 82,2% , что свидетельствует о том, что усадка отформованного изделия близка к 100%, а следовательно, отформованное при данных условиях изделие обладает свойством термоусаживаемости.The necessary initial workpiece deformation rate can also be ensured by supplying compressed gas to a blower with an adiabatic index determined from the relation
k and <
Figure 00000149
=
Figure 00000150
= 1.37. Taking into account the obtained value, the blanks are blown with compressed carbon dioxide, the adiabatic index of which is K and = 1.3 <1.37. In this case, the value of the initial strain rate of the workpiece
Figure 00000151
is:
Figure 00000152
=
Figure 00000153
Figure 00000154
Figure 00000155
Figure 00000156
= 11.0 s -1 , the comparison of which with the critical velocity value
Figure 00000157
(see example 1) shows that condition (2) is satisfied. The outer diameter of the obtained product after heat shrinkage is d y = 6.8 cm, and the value of the degree of deformation reversibility
S od =
Figure 00000158
· 100% = 82.2%, which indicates that the shrinkage of the molded product is close to 100%, and therefore, the molded product under these conditions has the property of heat shrinkability.

Необходимую начальную скорость деформации заготовки можно обеспечить и путем раздува заготовки, время релаксации материала которой в ньютоновской области его течения при температуре переработки определяют из соотношения
θo> 2

Figure 00000159
Figure 00000160
·
Figure 00000161
=
= 2
Figure 00000162
Figure 00000163
· 2,7675= 0,275 с.The necessary initial preform deformation rate can also be ensured by inflating the preform, the relaxation time of the material of which in the Newtonian region of its flow at the processing temperature is determined from the relation
θ o > 2
Figure 00000159
Figure 00000160
·
Figure 00000161
=
= 2
Figure 00000162
Figure 00000163
2.7675 = 0.275 s.

С учетом полученного значения, ведут раздув заготовки, время релаксации материала которой в ньютоновской области его течения составляет, например, θo = 0,5 с>0,27 с. Для этого, экструзию заготовки из полиэтилена, как нетрудно установить из известных зависимостей, ведут при температуре на 10 градусов ниже, чем в примере 1.Taking into account the obtained value, the preform is inflated, the material relaxation time of which in the Newtonian region of its flow is, for example, θ o = 0.5 s> 0.27 s. For this, the extrusion of a preform of polyethylene, as it is easy to establish from the known dependencies, is carried out at a temperature of 10 degrees lower than in example 1.

В этом случае значения начальной и критической скоростей деформации составляют:

Figure 00000164
=
Figure 00000165
Figure 00000166
Figure 00000167
Figure 00000168
= 10,1 с-1, а
Figure 00000169
=
Figure 00000170
·
Figure 00000171
=
Figure 00000172
· 2, 7675 = 5,5 с-1, а их сравнение показывает, что соотношение (2) выполняется. Наружный диаметр полученного изделия после его термоусадки составляет dу=5,2 см, а значение степени обратимости деформации:
Figure 00000173
Figure 00000174
· 100 % = 93,5 % , что свидетельствует о том, что усадка отформованного полого изделия близка к 100% а, следовательно, отформованное при данных условиях изделие обладает свойством термоусаживаемости.In this case, the values of the initial and critical strain rates are:
Figure 00000164
=
Figure 00000165
Figure 00000166
Figure 00000167
Figure 00000168
= 10.1 s -1 , and
Figure 00000169
=
Figure 00000170
·
Figure 00000171
=
Figure 00000172
· 2, 7675 = 5.5 s -1 , and their comparison shows that relation (2) is satisfied. The outer diameter of the obtained product after its heat shrinkage is d y = 5.2 cm, and the value of the degree of deformation reversibility:
Figure 00000173
Figure 00000174
· 100 % = 93.5 % , which indicates that the shrinkage of the molded hollow product is close to 100% and, therefore, the molded product under these conditions has the property of heat shrinkability.

Claims (7)

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ, включающий раздувание помещенной в форму трубчатой заготовки, находящейся в состоянии расплава, с последующим охлаждением в форме полученного изделия, отличающийся тем, что, с целью расширения сферы использования полых изделий путем придания им свойств термоусаживаемости, раздув заготовки ведут с начальной скоростью ее деформирования больше критической. 1. METHOD FOR PRODUCING HOLLOW ARTICLES FROM THERMOPLASTES, comprising blowing a molded tubular billet in a molten state, followed by cooling in the form of the obtained product, characterized in that, in order to expand the scope of use of hollow products by imparting heat shrink properties to them, blowing the workpiece lead with an initial speed of its deformation more than critical. 2. способ по п.1, отличающийся тем, что начальную скорость деформирования заготовки обеспечивают путем подачи на раздув сжатого газа с абсолютным давлением
P>P
Figure 00000175
2
Figure 00000176
,
где P0 - абсолютное давление газа в полости заготовки до начала ее раздува;
V0 - начальный объем полости заготовки;
Gи - объемный расход сжатого газа, подаваемого на раздув в заготовки;
Kи - показатель адиабаты газа, подаваемого на раздув заготовки;
Figure 00000177
- критическая скорость деформирования заготовки;
Figure 00000178
=
Figure 00000179
·
Figure 00000180
;
Θo - время релаксации перерабатываемого полимера в ньютоновской области его течения при температуре переработки;
β - безразмерный параметр, характеризующий гибкость макромолекул перерабатываемого полимера;
безразмерные коэффициенты имеют следующие значения:
a = 0,94,
a1 = 1,51,
c = 1,15,
c1 = 2,55,
e = 0,36,
b = 0,5,
b1 = 1,94,
d = 2,51,
d1 = 7,1,
e1 = 0,13.2. The method according to claim 1, characterized in that the initial workpiece deformation rate is provided by supplying compressed gas with absolute pressure to the blown
P> P
Figure 00000175
2
Figure 00000176
,
where P 0 is the absolute pressure of the gas in the cavity of the workpiece before it begins to inflate;
V 0 - the initial volume of the cavity of the workpiece;
G and - the volumetric flow rate of compressed gas supplied for blowing into the workpiece;
K and - the adiabatic index of the gas supplied to the blowing of the workpiece;
Figure 00000177
- critical speed of deformation of the workpiece;
Figure 00000178
=
Figure 00000179
·
Figure 00000180
;
Θ o is the relaxation time of the polymer being processed in the Newtonian region of its flow at the processing temperature;
β is a dimensionless parameter characterizing the flexibility of the processed polymer macromolecules;
dimensionless coefficients have the following meanings:
a = 0.94,
a 1 = 1.51,
c = 1.15,
c 1 = 2.55,
e = 0.36,
b = 0.5
b 1 = 1.94,
d = 2.51,
d 1 = 7.1
e 1 = 0.13. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что начальную скорость деформирования заготовки обеспечивают путем подачи на раздув сжатого газа, расход которого
G>2V
Figure 00000181
Figure 00000182
Figure 00000183
.3. The method according to claim 1, characterized in that the initial speed of deformation of the workpiece is provided by feeding compressed gas to a blow, the flow rate of which
G> 2V
Figure 00000181
Figure 00000182
Figure 00000183
. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что начальную скорость деформирования заготовки обеспечивают путем раздува заготовки с начальным объемом ее полости
Vo<
Figure 00000184
G
Figure 00000185
Figure 00000186
.4. The method according to claim 1, characterized in that the initial speed of deformation of the workpiece is provided by inflating the workpiece with the initial volume of its cavity
V o <
Figure 00000184
G
Figure 00000185
Figure 00000186
. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что начальную скорость деформирования заготовки обеспечивают путем создания абсолютного давления в полости заготовки до начала ее раздува
Po>P
Figure 00000187
2
Figure 00000188
.5. The method according to claim 1, characterized in that the initial speed of deformation of the workpiece is provided by creating absolute pressure in the cavity of the workpiece before it begins to inflate
P o > P
Figure 00000187
2
Figure 00000188
. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что начальную скорость деформирования заготовки обеспечивают путем подачи на раздув сжатого газа и с показателем адиабаты
kи<
Figure 00000189
.6. The method according to claim 1, characterized in that the initial speed of deformation of the workpiece is provided by supplying compressed gas to the blowing machine and with an adiabatic index
k and <
Figure 00000189
. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что начальную скорость деформирования заготовки обеспечивают путем раздува заготовки, время релаксации материала которой в ньютоновской области его течения при температуре переработки
θo> 2
Figure 00000190
Figure 00000191
·
Figure 00000192
.7. The method according to claim 1, characterized in that the initial speed of deformation of the workpiece is provided by inflating the workpiece, the relaxation time of the material of which in the Newtonian region of its flow at a processing temperature
θ o > 2
Figure 00000190
Figure 00000191
·
Figure 00000192
.
SU4921331 1991-03-25 1991-03-25 Method for making hollow articles from thermoplastic materials RU2024405C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4921331 RU2024405C1 (en) 1991-03-25 1991-03-25 Method for making hollow articles from thermoplastic materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4921331 RU2024405C1 (en) 1991-03-25 1991-03-25 Method for making hollow articles from thermoplastic materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2024405C1 true RU2024405C1 (en) 1994-12-15

Family

ID=21566252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4921331 RU2024405C1 (en) 1991-03-25 1991-03-25 Method for making hollow articles from thermoplastic materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2024405C1 (en)

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 806439, кл. B 29C 49/16, 1978. *
2. Авторское свидетельство СССР N 325780, кл. B 29C 49/16, 1970. *
3. Басов Н.И. и др. Оборудование для производства объемных изделий из термопластов. М.: Машиностроение, 1972., с.12-13. *
4. Леонов А.И. Об описании реологического поведения упруговязких сред при больших упругих деформациях, М.ИПМ АН СССР, 1973., с.49. *
5. Инженерно-физический журнал, 1981 г.т.40, с.46-51 Проскурин и др. О возможном механизме эффекта замедления течения полимерных жидкостей. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Han et al. Studies on blown film extrusion. II. Analysis of the deformation and heat transfer processes
Laroche et al. Integrated numerical modeling of the blow molding process
Westover Effect of hydrostatic pressure on polyethylene melt rheology
US3278665A (en) Method for forming hollow plastic articles
EP0030648B1 (en) Method for the production of polyethylene terephthalate packing material
Kamal et al. Measurement and calculation of parison dimensions and bottle thickness distribution during blow molding
US4888148A (en) Method of making extruded amorphous thermoplastic pipe having reduced internal stress
RU2024405C1 (en) Method for making hollow articles from thermoplastic materials
Thomas et al. The influence of molecular weight distribution on melt viscosity, melt elasticity, processing behavior and properties of polystyrene
US4421711A (en) Molding of elongate, hollow, biaxially oriented thermoplastic shaped articles
EP0153342B1 (en) Method of and apparatus for producing tubular articles of biaxially oriented polymers
CN110421939A (en) Sliding heat shrink films of polyolefin heat with excellent smooth performance and preparation method thereof
US3574808A (en) Method of forming patterned articles employing differential pressure
AU713870B2 (en) Method of improving the wear quality of ultra-high molecular weight polyethylene
CN109334060B (en) Preparation method of double-bubble internal water injection inflation PVC thermal contraction label film
Ram et al. Orientation and shrinkability in polymers
BR9809010A (en) Single stage process for the production of preliminary molds of thermoplastic resin, and single stage apparatus for the production of hollow bodies of plastic material
Wagner et al. Parison formation and inflation behavior of polyamide‐6 during extrusion blow molding
Uehara et al. Deformation behavior, processability and physical properties for biaxially oriented film of LLDPE
Timur The Effect of Temperature, Pressure and Stretch Bar on Product Quality in Production of 0.5 L Pet Bottle
US5026582A (en) Extruded amorphous thermoplastic pipe having reduced internal stress and method of making the same
Cirak Analysis of Empirical Viscosity Models of Polymer Flow in PVC Extrusion Process
JPS5736628A (en) Method and apparatus for molding pipelike substance
Shin et al. Extrudate character and post-extrusion shrinkage of rheologically characterized rubber-carbon black compounds and their interpretation
Wei et al. Experiment and modelling on biaxial deformation of PLLA materials under designed strain history for stretch blow Moulding