RU2527049C2 - Production of articles from granulated polymer materials (versions) - Google Patents
Production of articles from granulated polymer materials (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2527049C2 RU2527049C2 RU2012141915/04A RU2012141915A RU2527049C2 RU 2527049 C2 RU2527049 C2 RU 2527049C2 RU 2012141915/04 A RU2012141915/04 A RU 2012141915/04A RU 2012141915 A RU2012141915 A RU 2012141915A RU 2527049 C2 RU2527049 C2 RU 2527049C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polymer
- granules
- sintering
- temperature
- carried out
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения изделий из полимерных материалов, в частности изделий из полимерных гранул, частиц произвольной формы с размерами более 1 мм, полученных механическими способами (экструзия, дробление, резание и др.) и может быть использовано при разработке новых технологий изготовления изделий различного функционального назначения.The invention relates to a technology for the manufacture of products from polymeric materials, in particular products from polymer granules, particles of arbitrary shape with sizes greater than 1 mm, obtained by mechanical methods (extrusion, crushing, cutting, etc.) and can be used to develop new technologies for manufacturing products of various functional purpose.
Известен «Способ изготовления изделий из композиционных материалов на основе полимеров» (патент РФ №2266925, МПК C08J 5/00, B29C 43/56, опубл. 27.12.2005), включающий смешивание компонентов, холодное прессование заготовок и последующее их спекание. Операцию спекания заготовок проводят при 280-350°C в закрытой форме, обеспечивающей натяг в результате теплового расширения заготовки, с последующим охлаждением в форме. В данном способе спекание заготовки происходит при температуре, когда полимерная матрица находится в вязко-текучем состоянии.The well-known "Method of manufacturing products from composite materials based on polymers" (RF patent No. 2266925, IPC C08J 5/00, B29C 43/56, publ. 12/27/2005), including mixing the components, cold pressing of the blanks and their subsequent sintering. The sintering operation of the preforms is carried out at 280-350 ° C in a closed form, providing an interference fit as a result of thermal expansion of the preform, followed by cooling in the form. In this method, the sintering of the preform occurs at a temperature when the polymer matrix is in a viscous-fluid state.
Наиболее близким к заявляемому изобретению и принятым за прототип является «Способ изготовления изделий из порошковых полимерных материалов» (патент РФ №2404055, МПК C08J 51/00, B29C 43/56, опубл. 20.11.2010). Способ предполагает холодное прессование заготовки из порошкового полимера с последующим спеканием. Прессование заключается в деформировании некоторого объема тела, состоящего из частиц полимера размером 0,01-0,5 мм, обжатием, при котором происходит уменьшение первоначального объема и формирование заготовки (прессовки) заданной формы, размеров и свойств. При приложении давления 0,5-1,0 МПа к телу его частицы пытаются занять наиболее устойчивое положение, что сопровождается их контактным смятием и сдвигом. Объем тела при прессовании уменьшается (относительная плотность порошкового тела увеличивается) в результате смещения отдельных частиц в пустоты между ними и за счет деформации частиц. Если после прессования заготовка не обладает достаточной прочностью, процесс спекания заготовки проводится в закрытой пресс-форме. Пресс-форму с изделием помещают в печь для дальнейшего нагрева до температуры не более 0,66 температуры плавления порошкового полимера с выдержкой при температуре спекания до полного прогрева по всему объему. После спекания пресс-форму охлаждают до температуры стеклования полимера, пресс-форма раскрывается, изделие вынимается.Closest to the claimed invention and adopted for the prototype is the "Method of manufacturing products from powder polymer materials" (RF patent No. 2404055, IPC C08J 51/00, B29C 43/56, publ. 20.11.2010). The method involves cold pressing a preform of a powder polymer with subsequent sintering. Pressing consists in deforming a certain volume of the body, consisting of polymer particles with a size of 0.01-0.5 mm, compression, in which there is a decrease in the initial volume and the formation of a workpiece (pressing) of a given shape, size and properties. When a pressure of 0.5-1.0 MPa is applied to the body, its particles try to occupy the most stable position, which is accompanied by their contact collapse and shear. The body volume during pressing decreases (the relative density of the powder body increases) as a result of the displacement of individual particles into the voids between them and due to deformation of the particles. If after pressing the workpiece does not have sufficient strength, the sintering process of the workpiece is carried out in a closed mold. A mold with the product is placed in a furnace for further heating to a temperature of not more than 0.66 of the melting temperature of the powder polymer with aging at a sintering temperature until it is completely heated throughout the volume. After sintering, the mold is cooled to the glass transition temperature of the polymer, the mold opens, the product is removed.
Материалоемкость изделия из порошкового полимера, полученного по данной технологии, на 6% ниже, чем при прессовании с температурой выше температуры плавления полимера. Таким образом, способ позволяет получить изделия с низким удельным весом и с низкими энергозатратами.The material consumption of a powder polymer product obtained by this technology is 6% lower than when pressing with a temperature above the polymer melting point. Thus, the method allows to obtain products with a low specific gravity and low energy consumption.
Недостатком данного способа является то, что изделие получают из порошкообразного полимера, получение которого требует дополнительных затрат на изготовление, чем получение гранулированного полимерного материала.The disadvantage of this method is that the product is obtained from a powdered polymer, the receipt of which requires additional manufacturing costs than the production of granular polymer material.
Задачей, которую решает предлагаемое изобретение, является изготовление пористых изделий из гранулированных полимерных материалов.The task that the invention solves is the manufacture of porous products from granular polymeric materials.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в уменьшении удельного веса и, следовательно, материалоемкости, а также в снижении энергозатрат при изготовлении.The technical result, the achievement of which the invention is directed, is to reduce the specific gravity and, therefore, material consumption, as well as to reduce energy consumption during manufacture.
Технический результат (вариант 1) достигается тем, что в способе изготовления изделий из гранулированных полимерных материалов, включающем холодное прессование заготовок из гранулированного материала в закрытой форме, последующее спекание и охлаждение, новым является то, что холодное прессование осуществляют при давлении, неразрушающем структуру гранул, а спекание осуществляют при температуре 0,58-0,80 температуры текучести полимера.The technical result (option 1) is achieved by the fact that in the method of manufacturing products from granular polymeric materials, including cold pressing blanks from granular material in a closed form, subsequent sintering and cooling, it is new that cold pressing is carried out at a pressure that does not destroy the structure of the granules, and sintering is carried out at a temperature of 0.58-0.80 fluidity temperature of the polymer.
Холодное прессование осуществляют при давлении 3-5 МПа.Cold pressing is carried out at a pressure of 3-5 MPa.
Технический результат (вариант 2) достигается тем, что в способе изготовления изделий из гранулированных полимерных материалов, включающий холодное прессование заготовок в закрытой форме, последующее спекание и охлаждение, новым является то, что перед прессованием смешивают, по меньшей мере, два полимера, имеющие разные температуры плавления, холодное прессование осуществляют при давлении неразрушающем структуру гранул, а спекание осуществляют при температуре 0,58-0,80 температуры текучести более легкоплавкого полимера.The technical result (option 2) is achieved by the fact that in the method of manufacturing products from granular polymeric materials, including cold pressing of blanks in a closed form, subsequent sintering and cooling, it is new that at least two polymers having different melting points, cold pressing is carried out at a pressure non-destructive structure of the granules, and sintering is carried out at a temperature of 0.58-0.80 pour point of a more fusible polymer.
Холодное прессование осуществляют при давлении 3-5 МПа.Cold pressing is carried out at a pressure of 3-5 MPa.
На фиг.1 представлена пресс-форма для изготовления изделий из гранулированного полимера.Figure 1 presents the mold for the manufacture of products from granular polymer.
На фиг.2 - фотографии образцов:Figure 2 - photographs of samples:
а) образец изделия, полученного при температуре спекания ниже температуры текучести гранулированного полимера;a) a sample of the product obtained at a sintering temperature below the pour point of the granular polymer;
б) образец изделия, полученного при температуре спекания, равной температуре текучести гранулированного полимера.b) a sample of the product obtained at a sintering temperature equal to the pour point of the granular polymer.
Здесь: 1 - пуансон верхний; 2 - матрица; 3 - гранулы; 4 - пуансон нижний.Here: 1 - upper punch; 2 - matrix; 3 - granules; 4 - lower punch.
По первому варианту в пресс-форму засыпают полимер в виде гранул, или частиц произвольной формы с размерами более 1 мм, полученных механическими способами (экструзия, дробление, резание и др.) например, полиэтилен низкого давления (ТУ/TU 2211-145-05766801). Полиэтилен - бесцветный термопласт, плотность 0,95-0,97 Мг/м3, температура плавления 129-135°C. Показатель текучести расплава полиэтилена составляет tT=190°C.According to the first option, the polymer is poured into the mold in the form of granules or particles of arbitrary shape with sizes greater than 1 mm obtained by mechanical methods (extrusion, crushing, cutting, etc.), for example, low-pressure polyethylene (TU / TU 2211-145-05766801 ) Polyethylene is a colorless thermoplastic, density 0.95-0.97 Mg / m 3 , melting point 129-135 ° C. The melt flow rate of polyethylene is t T = 190 ° C.
В предлагаемом техническом решении речь идет о полимерах аморфных линейных (полиэтилен, полипропилен, полистирол и др.) и кристаллических полимерах, у которых Тпл<Тт (кривая 2) расплавом оказывается высокоэластическое тело (рис.1.б).The proposed technical solution deals with linear amorphous polymers (polyethylene, polypropylene, polystyrene, etc.) and crystalline polymers in which T pl <T t (curve 2), the highly elastic body is molten (Fig. 1.b).
Вид термомеханических кривых для таких полимеров зависит от соотношения температуры плавления кристаллов и температуры текучести такого же полимера в аморфном состоянии. В случае, когда Тпл>Тт (кривая 1), результатом плавления является образование вязкотекучей жидкости, тогда как при Тпл<Тт (кривая 2) расплавом оказывается высокоэластическое тело (рис.1.б). В образцах, где наряду с кристаллической фазой имеется значительное количество аморфной фазы, термомеханичекие кривые занимают промежуточное положение между рассмотренными предельными кривыми для аморфного и кристаллического полимеров. Кривая имеет некоторый подъем при температуре стеклования. Дальнейший ход кривой зависит от соотношения температуры текучести аморфной фазы и температуры плавления кристаллической фазы. Для случая, когда Тпл>Тт, наличие кристаллической фазы должно задерживать течение образца при Тт и пластические деформации проявляются лишь при температуре Тпл (кривая 1). Для случая же, когда Тпл<Тт, будет получена ступенчатая кривая 2 (рис.1.б).The form of thermomechanical curves for such polymers depends on the ratio of the melting temperature of crystals and the yield temperature of the same polymer in an amorphous state. In the case when T pl > T t (curve 1), the result of melting is the formation of a viscous fluid, while at T pl <T t (curve 2), the highly elastic body turns out to be a melt (Fig. 1.b). In samples where, along with the crystalline phase, there is a significant amount of the amorphous phase, thermomechanical curves occupy an intermediate position between the considered limiting curves for amorphous and crystalline polymers. The curve has a certain rise at the glass transition temperature. The further course of the curve depends on the ratio of the yield temperature of the amorphous phase and the melting temperature of the crystalline phase. For the case where T m> T m, the presence of crystalline phases must delay for a sample at a temperature of T mp (curve 1) appear at Tm and plastic deformation. For the case when T pl <T t , a
Термомеханические кривые аморфных (а) и кристаллических полимеров (б) (Галимов Э.Р., Исмаилова А.Г., Галимова Н.Я. и др. Полимерные материалы: структура, свойства и применение. Учебное пособие / Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2001. 187 с. (С.15-18).Thermomechanical curves of amorphous (a) and crystalline polymers (b) (Galimov ER, Ismailova AG, Galimova N.Ya. et al. Polymer materials: structure, properties, and application. Textbook / Kazan: Publishing House Kazan State Technical University, 2001.187 s. (S.15-18).
Осуществляют холодное прессование заготовки с последующим спеканием. Прессование заключается в деформировании некоторого объема гранул обжатием, при котором происходит уменьшение первоначального объема и формирование заготовки (прессовки) заданной формы, размеров и свойств, но не происходит разрушения структуры гранул.Carry out cold pressing of the workpiece followed by sintering. Pressing consists in deformation of a certain volume of granules by compression, in which there is a decrease in the initial volume and the formation of a billet (pressing) of a given shape, size and properties, but there is no destruction of the structure of the granules.
При приложении давления 3-5 МПа к полиэтилену его гранулы пытаются занять наиболее устойчивое положение, что сопровождается их контактным смятием и сдвигом. Объем тела из гранул при прессовании уменьшается (относительная плотность тела увеличивается) в результате смещения отдельных частиц в пустоты между ними и за счет деформации частиц. Спекание осуществляют при температуре 110-140°C (0,58-0,8 температуры текучести), при которой происходит плавление поверхностных слоев гранул, но не изменяется фазовое состояние сердцевины гранул.When a pressure of 3-5 MPa is applied to polyethylene, its granules try to occupy the most stable position, which is accompanied by their contact collapse and shear. The volume of the body of the granules during pressing decreases (the relative density of the body increases) as a result of the displacement of individual particles into the voids between them and due to deformation of the particles. Sintering is carried out at a temperature of 110-140 ° C (0.58-0.8 pour point), at which the surface layers of the granules melt, but the phase state of the core of the granules does not change.
После спекания пресс-форма охлаждается до температуры стеклования полимера 30°C, пресс-форма раскрывается, изделие вынимается. Давление прессования задают таким, чтобы не нарушалась структура гранул и определяется видом полимера, его теплофизическими и механическими характеристиками.After sintering, the mold is cooled to the glass transition temperature of the polymer 30 ° C, the mold opens, the product is removed. The pressing pressure is set so that the structure of the granules is not violated and is determined by the type of polymer, its thermophysical and mechanical characteristics.
Результаты испытания образцов представлены на фиг.2The test results of the samples are presented in figure 2
а) образец изделия, полученный при температуре спекания tсп ниже температуры текучести tт полимера (tсп=0,58 tт), при этом плотность образца ρсп=0,95ρо, где: ρсп - плотность образца, полученного при температуре спекания tсп ниже температуры плавления полимера, ρо - плотность образца, полученного при температуре спекания tсп равной температуре текучести tт полимера;a) a sample of the product obtained at a sintering temperature t cn below the pour point t t of the polymer (t cn = 0.58 t t ), while the density of the sample is ρ cn = 0.95ρ o , where: ρ cn is the density of the sample obtained at t cn sintering temperature below the polymer melting temperature, ρ a - density of the sample obtained at the sintering temperature equal to the temperature t cn t t polymer yield;
б) образец изделия, полученный при температуре спекания равной температуре текучести полимера (tсп=1,00 tт), при этом ρо=1,00.b) a sample of the product obtained at a sintering temperature equal to the yield temperature of the polymer (t sp = 1.00 t t ), with ρ about = 1.00.
По второму варианту изделия получают из смеси гранулированных полимерных материалов, для чего смешивают два или более полимера, в том числе с разными температурами плавления, и засыпают в пресс-форму, осуществляют холодное прессование заготовки, не разрушая гранулы (их внешнюю оболочку), и последующее спекание в закрытой форме или в открытом пространстве при температуре ниже температуры текучести более легкоплавкого полимера, при которой происходит плавление поверхностных слоев гранул легкоплавкого полимера, но не изменяется фазовое состояние сердцевины гранул. Легкоплавкий материал в высокоэластическом состоянии является связующим для других компонентов смеси, после чего заготовку охлаждают.According to the second variant, the products are obtained from a mixture of granular polymeric materials, for which two or more polymers are mixed, including those with different melting points, and are poured into the mold, the workpiece is cold pressed without destroying the granules (their outer shell), and the subsequent sintering in closed form or in open space at a temperature below the pour point of a more fusible polymer, at which the surface layers of granules of a low-melting polymer melt, but the phase does not change with state of the core of the granules. A fusible material in a highly elastic state is a binder for other components of the mixture, after which the workpiece is cooled.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет уменьшить материалоемкость изделий из гранулированных полимерных материалов за счет получения пористой структуры материала и уменьшить энергозатраты за счет уменьшения температуры нагрева материала.Thus, the proposed method allows to reduce the material consumption of products from granular polymeric materials by obtaining the porous structure of the material and to reduce energy consumption by reducing the heating temperature of the material.
Предлагаемый способ может быть использован для получения изделий различного функционального назначения из гранулированных полимерных материалов с уменьшенным удельным весом по сравнению с исходным материалом.The proposed method can be used to obtain products of various functional purposes from granular polymeric materials with a reduced specific gravity compared to the starting material.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012141915/04A RU2527049C2 (en) | 2012-10-01 | 2012-10-01 | Production of articles from granulated polymer materials (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012141915/04A RU2527049C2 (en) | 2012-10-01 | 2012-10-01 | Production of articles from granulated polymer materials (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012141915A RU2012141915A (en) | 2014-04-10 |
| RU2527049C2 true RU2527049C2 (en) | 2014-08-27 |
Family
ID=50435821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012141915/04A RU2527049C2 (en) | 2012-10-01 | 2012-10-01 | Production of articles from granulated polymer materials (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2527049C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4487728A (en) * | 1980-01-28 | 1984-12-11 | Basf Aktiengesellschaft | Manufacture of a molding from a thermoplastic powder or granular material |
| RU2266925C2 (en) * | 2004-02-17 | 2005-12-27 | Открытое акционерное общество "Белкард" | Method for making polymer-base composition materials |
| RU2379317C2 (en) * | 2004-06-07 | 2010-01-20 | ТИКОНА ЭлЭлСи | Polyethylene moulding powder and porous products made thereof |
| RU2404055C2 (en) * | 2009-02-19 | 2010-11-20 | Борис Ергазович Байгалиев | Method of producing articles from powder polymer materials (versions) |
-
2012
- 2012-10-01 RU RU2012141915/04A patent/RU2527049C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4487728A (en) * | 1980-01-28 | 1984-12-11 | Basf Aktiengesellschaft | Manufacture of a molding from a thermoplastic powder or granular material |
| RU2266925C2 (en) * | 2004-02-17 | 2005-12-27 | Открытое акционерное общество "Белкард" | Method for making polymer-base composition materials |
| RU2379317C2 (en) * | 2004-06-07 | 2010-01-20 | ТИКОНА ЭлЭлСи | Polyethylene moulding powder and porous products made thereof |
| RU2404055C2 (en) * | 2009-02-19 | 2010-11-20 | Борис Ергазович Байгалиев | Method of producing articles from powder polymer materials (versions) |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Энциклопедия полимеров. " М., Сов.энциклопедия, 1977. " Т.3, -С.589-590 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012141915A (en) | 2014-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101606614B1 (en) | Thermoplastic forming methods for amorphous alloy | |
| Manonukul et al. | Effects of replacing metal powder with powder space holder on metal foam produced by metal injection moulding | |
| EP1853654B1 (en) | Foam material product | |
| RU2008149845A (en) | METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURE OF FORMABLE PRODUCTS | |
| JP6917509B2 (en) | Compression molding method and equipment for articles made of polymer materials | |
| KR102096236B1 (en) | Continuous or semi-continuous freezing coagulation method for aqueous polymer dispersions | |
| KR20180063087A (en) | A method for manufacturing a component from a metal foam, a component made by the method and a mold for implementing the method | |
| RU2527049C2 (en) | Production of articles from granulated polymer materials (versions) | |
| CN104788792B (en) | A kind of method preparing the continuously extruded composite of high energy low temperature ball milling and the composite of the method preparation | |
| KR101646233B1 (en) | Method for manufacturing brassware and brassware manufactured by the method | |
| CN208946451U (en) | A kind of compound leftover pieces recycling system that part is fusible | |
| CN103112097A (en) | Composite material modified by nylon 11-based hollow glass bead and performance test method | |
| RU2404055C2 (en) | Method of producing articles from powder polymer materials (versions) | |
| CN109203298A (en) | A kind of compound leftover pieces recycling system that part is fusible | |
| CN104893101A (en) | Chain-extension-branching-modified polypropylene foamed sheet and manufacturing method thereof | |
| RU2361733C2 (en) | Method for moulding of thermoplastics | |
| CN113056509B (en) | Method for forming polylactide expanded bead foam | |
| Whulanza | Realitization and testing of mini extruder for biomaterial filament in biomedical application | |
| KR20050042289A (en) | Danpla sheet with functional material and manufacturing method of the same | |
| CN104860537A (en) | Method for preparing foam glass | |
| Harun et al. | Metal injection moulding of ZK60 magnesium alloy powder using palm stearin based binder system | |
| Wahab et al. | Applying environmental-friendly binder system for net shaped forming of 316L stainless steel implants | |
| CN114905040A (en) | Density gradient foam metal and preparation method and application thereof | |
| CN117677481A (en) | Method for producing shaped articles of ultra-high molecular weight polyethylene | |
| KR100400274B1 (en) | Forming Method Of Polychlorotrifluoro Ethylene And Forming Product Thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151002 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20161227 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181002 |