SU1014844A1 - Способ получени изделий из полимерной композиции - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ на основе термопласта и неорганического наполнител  литьем ее расплава в форму воздействием на расплав физического пол  и охлаждением, отличающ и и Си тем, что, с целью улучшени  прочностных и антифрикционных свойств изделий, используют коротковолокнистый наполнитель в электретном состо нии и воздействие на расплав , осуществл Л)т электрическим полем напр женностью 10-25 В/см в течение 10-15 мин, а охлаждение начинают на стадии воздействи  пол  не psfнее , чем через 8 мин после его включени  . (Л

Description

4

эо

4iki 4

Изобретение относитс  к обработке полимеров, в частности к изготовлению изделий из полимеров, наход щихс  в пластическом состо нии.

Известны способы получени  антифрикционных композитов на основе полимеров , при которых широко используютс  различные наполнители, улучшающие их антифрикционные и прочностные свойства. В качестве таких нополнителей примен ют, в частности, стекл нное волокно.

Волокнистый наполнитель, вводимы в полимерное св зующее распредел етс в нем произвольно или ориентируетс  намоткой, раст жением или при помощи специальных технологических добавок в наполнитель - ферритов С1. .

.Однако данные способы недостаточно технологичны и производительны, так как не позвол ют совмещать операции ориентировани  армирующего материала и формовани  издели , а введение ферритных добавок не  вл етс  существенно необходимым дл  дальнейшей эксплуатации изделий.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  способ получени  изделий из полимерной композиции на основе термопласта и неорганического дисперсного наполнител  путем лить  ее расплава в форму, воздействи  на расплав физического магнитного пол  и последующего охлаждени . При изготовлении деталей данным способом, например матриц, термопласт смешивают в смесителе с ферромагнитным порошкообразным наполнителем , полученную композицию засыпают в бункер литьевой машины, откуда смесь подают в нагревательный цилиндр , перевод т в расплавленное состо ние и подают под давлением в литьевую форму. В литьевой форме осуществл ют формование изделий и одновременно распределение порошкообразного ферромагнитного наполнител  в его объеме. Равномерного распределени  добиваютс  воздействием на залитую о форму композицию магнитным полем 23.

Таким образом, улучшают прочностные и антифрикционные свойства материала , однако эти показатеЭ1й дл  р да применений недостаточно высоки. Кроме того, способ не позвол ет ориентировать в объеме издели  неметаллический наполнитель, например базальтовое стекловолокно. Применение магнитного пол  св зано с использованием сложного аппаратурного оформлени  и приводит к намагничиванию металлических деталей технологического оборудовани , что отрицательно сказываетс  на их работоспособности .

Цель изобретени  - улучшение проностных и антифрикционных свойств изделий.,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу, получени  изделий из полимерной композиции на основ.е термопласта и неорганического наполнител  литьем ее расплава в форму, воздействием на расплав физческого пол  и охлаждением, исполь зуют коротковолокнистый наполнитель в электретном состо нии и воздействие на расплав осуществл ют электрическим полем напр женностью 10-25 В/ /см в течение 10-15 мин, а охлаждение начинают.на стадии воздействи  пол  не ранее, чем через 8 мин после его включени .

Способ осуществл ют следующим образом .

Неорганический коротковолокнистый наполнитель, например базальтовое или стекловолокно, нагревают до К, выдерживают 2 ч, а затем охлаждают в посто нном электрическом поле напр женностью 50-100 В/см. Подвергнутый такой обработке наполнитель переходит в электретное состо ние . Наполнитель-электрет перемешиваетс  с термопластом,.полученный композит расплавл ют и подают в литьевую форму. В процессе формовани  -издели  на расплав при А43-5 3 К в течение 10-15 мин действуют электрическим полем напр женностью 20-25 В/ /см.

Как показывают проведенные эксперименты , 10 мин - минимальное врем , необходимое дл  ориентировани  наполнител  и образовани  электрета; воздействие электрического пол  свыше 15 мин существенно снижает производительность способа, увеличивает энергозатраты, диапазон напр женности электрического пол  заключает в себе оптимальные значени  напр женности , характерные дл  различных полимеров . С целью обеспечени  максимального электретного зар да охлаждение начинают на завершающей стадии

310

воздействи  электрического пол  не менее чем через 8 мин после включени  пол ,

Отличительной особенностью пред1лагаемого способа  вл етс  перевод в электретное состо ние коротковолокнистого наполнител  перед формоваг кием издели . Наполнитель-электрет, наход щийс  в расплаве полимера, несет на своей поверхности разноименные электрические зар ды и при воздействии на него электрическим полем ориентируетс  в нем. При выдержке и затвердевании расплава в литьевой Форме полимерна  основа композиции под действием электрического пол  пол ризуетс  и переводитс  в электретное сас:то ние, в результате чего электрический зар д на поверхности издели  оказываетс  равным сумме электрических зар дов полимерной основы композиции и его;наполнител . Таким образом, улучшают прочностные и антифрикционные свойства материала издели . Измен   электрический зар д наполнител , можно эти свойства регулировать ..

Пример. Готов т вкладыши BTyjTOK подшипников скольжени . Их изk4

готавливают из композиции, в состав которой вход т поликапроамид ( ПЛ, ТУ 6-06-309-70) и стекловолокно (СВ, ГОСТ 1027-73) в виде нитей длиной до

10 мм и диаметром до 10 мкм. Степень наполнени  ПА стекловолокном 3036 мас.. Размеры вкладыша, мм: внутренний диаметр 150, наружный 170 и длина 200. Дл  того, чтобы наполнитель из СВ ориентировалс  в электрическом поле, его перевод т в электретное состо ние. С этой целью из СВ давлением t МПа прессуют полотно толщиной до t см. Сформированное из СВ

полотно в термостат между двум  электродами, причем размеры их на 5-7 мм меньше, чем размеры полотна , что позвол ет исключить возможный пробой воздуха между электрОдами по их кра м. На электроды от источника посто нного тока подают напр жение и производ т пол ризацию-СВ. При включенном с лектрическом пОле полотно из СВ нагревают до температуРЫПол ризации , выдерживают, после чего температуру Понижают до комнатной .

Параметры режима пол ризации СВ приведены в табдице (пример 1).

Продолжительность пол ризации наполнител  100 К/мин. Скорость Охлаждени  расплава 250 К/мин. 2 ч, скорость охлашдени 

Переведенное в электретное состо ние СВ смешивают в смесителе с гранулами ПА. Наполнение ПА СВ 30 мае Д. полученную смесь засыпают в бункер литьевой машины, откуда смесь поступает в нагревательный ичлиндр , в котором материал в 1-й зоне разогреваетс  до 73 К, во 2-й зоне до 483- 93 К и в зоне - до 513 К. Нагретый до температуры зоны материал под давлением 120170 МПа подают в полость пресс-формы , где осуществл ют формирование вкладыша подшипника скольжени . Процесс формировани  совмещают с процессом ориентации электретного наполнител . Ориентирование происходит в электрическом поле, которое воздействует на материал издели , наход щийс  о пресс-форме. Электрическое поле образуетс  при подаче постб нного напр жени  на электроды, роль которых выполн ют детали пресс-формы. Через 8 мин после заполнени  оасплавом пресс-формы и начала воздействи  электрического пол  начинают охлаждение расплава.

Технологические параметры режима пол ризации материала композита представлены в таблице (пример 1).

В результате воздействи  электрического пол  волокна СВ, имеющие разноименные зар ды, ориентируютс  в нем и равномерно распредел ютс  по всему объему вкладыша, а сам материал пол ризуетс  и становитс  электретом. Вследствие этого на поверхности вкладыша образуетс  электричес .кий зар д, равный сумме электрических зар дов.поликапроамидной основы композиц ии и наполнител  ( см. таблицу, пример 1).

Получа  предлагаемым способом вкладыши подшипника скольжени , уменьшают его коэффициент трени  по сравнению с известным от 0,68 до 0,38, прочность при раст жении увеличивают от 100 до 150 МПа, прочность при сжатий - от 120 до l4o МПа, относительное -удлинение уменьшают от 70 до k,5%.

Пример 2. Изготавливают уплотнительные кольца вращающихс  валов. Размеры колец, мм: наружный диаметр 150, внутренний 100 и высота 20. Их изготавливают из композиции , в состав которой входит полиэтилен высокой плотности (ПЭВП, ГОСТ 16338-77) и базальтовое чволокно 1.БВ, FH:T УССР 5013-76; в виде нитей длиной до 5 мм и диаметром до 20 мкм. Степень наполнени  полиэтиленового св зующего БВ 5 масД, так как введение такого количества БВ способствует формированию более совершенных структур. Дл  того, чтобы наполнитель из БВ ориентировалс  в электрическом поле, его перевод тв электретное состо ние. С этой целью из БВ давлением 1 МПа прессуют полотно толщиной до 1 см. Сформированное из БВ полотно помещают в термостат между двум  электродами, причем размеры их на 5-7 мм меньше, чем размеры полотна, что позвол ет исключить, возможный пробой воздуха между электродами по их кра м. На электроды от источника посто нного тока напр х (ение и производ т пол ризацию БВ. При включенном электрическом поле полотно из БВ нагревают до температуры пол ризации, выдерживают при ней, после чего температуру понижают до комнатной.

Параметры пол ризации БВ приведены в таблице (пример 2).

Переведенное в электретное состо ние БВ смешивают в смесителе q. ПЭ в соотношении, мас.%:

ПЭ95-96

&Вi(-5

Полученную композицию засыпают в бункер литьевой машины, откуда она поступает в нагревательный цилиндр, в котором материал в 1-й зоне нагревают до 73 К, во 2-й зоне - до 493523 К и в 3-й зоне - до 523-5 3 К. Из 3-й зоны композицию под давлением 100 МПа подают в полость пресс-формы.

В пресс-форме формируют уплотнительное кольцо. Процесс формовани  совмещают с процессом ориентации электретного наполнител . Ориентирование происходит в электрическом поле, которое воздействует на материал издели , наход щийс  в прессформе . Электрическое поле об|эазуетс  при подаче посто нного напр жени  на электроды, роль которых выполн ют детали пресс-формы. Через 13 мин после заполнени  расплавом прессформы и начала воздействи  электрического пол  начинают охлаждение расплава .

Технологические параметры режима пол ризации материала композита приведены в таблице ( пример 2}. В результате воздействи  электрического пол  волокна БВ, имеющие раз ноименные зар ды, ориентируютс  в не и равномерно распредел ютс  по всему объему уплотнительного кольца. Полиэтиленова  оснЬва композиции пол ризуетс  весьма незначительно, так кчк полиэтилен относитс  к плохим электретам . Получа  предлагаемым способом уп .лотнительное кольцо, уменьшают коэффициент его трени  по сравнению с известным от 0,21 до 0,08, прочност при раст жении увеличивают от 2,4 до 55 МПа, прочность при сжатии - от 28 до tS МПа, относительное удлинение уменьшают от kQQ до 1,5. Пример 3. Изготавливают вкладыши дл  подшипников скольжени  из пентапласта (11J марки- БГ-1 ТУ 6-05-1 22-74, наполненного базаль товым волокном марки РСТ УССР 5013-7 в виде нитей длиной До 10 мм и диаметром до 20 мкм. Размеры вкладыша, мм: внутренний диаметр 180, наружный 200 и длина 220. Перёд смешени.ем компонентов БВ пе ревод т в электратное состо ние способом , указанном в примере 2. Переведенное в электретное состо ние БВ смешивают с П в соотношении, мас,: Пентапласт 90-95 БВ5-10 Полученную композицию засыпают в бункер литьевой машины, откуда она поступает в нагревательный цилиндр, в котором материал в 1-й зоне разогр ваетс  до 53 К, во 2-й зоне - до К и в 3-й зоне -.до k63 73 К. Из зоны материал под давлением 120-170 МПа подают в полость пресс-формы. В пресс-форме формуют вкладыши. Процесс формовани  совмещают с процессом ориентации электретного напол нител . Ориентирование происходит в электрическом поле, которое воздейст вует на материал издели , наход щийс  в пресс-форме. Электрическое поле образуетс  при подаче посто нного напр жени  на электроды, роль которых выполн ют детали пресс-формы. Через 10 мин после запол.нени  расппавом пресс-формы и начала воздействи  электрического пол  начинают охлаждение расплава. Технологические параметры режима .пол ризации материала композита также приведены в таблице (пример 3. Под действием электрического пол  волокна БВ, имеюи|ие разноименные зар ды , ориентируютс  в нем и равно-, мерно распредел ютс  по всему объему . вкладыша, а сам материал пол ризуетс  и становитс  электретом, В результате этого на поверхности вкладыша образуетс  электрический зар д, равный сумме электрических зар дов полимерной основы композита и его наполнител  (см, таблицу, пример 3). Получа  таким способом вкладыши подшипника скольжени , уменьшают его коэффициент трени  от 0,1 до 0,087, , прочность при раст жении увеличивают от 43 до 75 НПа, прочность при сжатии - от 70 до 100 МПа, относительное удлинение -уменьшают от 135 до 20. При использовании предлагаемого способа исключаютс  из состава композита специальные технологические добавки , не  вл ющиес  существенно необходимыми при последующей эксплуатёции изделий, упрощаетс  технологи  подготовки литьевой композиции за счет исключени  добавок в наполнитель, упрощаетс  аппаратурное оформление процесса ориентации наполнител , исключаетс  последствие действи  физического пол  на детали формующего оборудовани  (намагничивание, а также улучшаютс  прочностные и антифрикционные .свойства изделий.

Claims (1)

1. (5^) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ на основе термопласта и неорганического наполнителя литьем ее расплава в форму, воздействием на' расплав физического поля и охлаждением, отличающ ий с я тем, что, с целью улучшения прочностных и антифрикционных свойств изделий, используют коротковолокнистый наполнитель в электретном состоянии и воздействие на рас плав, осуществляют электрическим полем напряженностью 10-25 В/см в те чение 10-15 мин, а охлаждение начинают на стадии воздействия поля не ранее, чем через 8 мин после его включения .