SU1245441A1 - Способ центробежного формовани изделий из полимерных композиций и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ центробежного .формовани  изделий из полимерных композиций , включающий загрузку композиции в дозировочный стакан, установленный концентрично в форме, и выгрузку композиции из дозировочного стакана в форму с последующим формованием вращением формы с дозировочным стаканом , отличающийс  тем, что, с целью пbвьIшeн   качества Изделий за счет исключени  газовых включений при изготовлений изделий из полимерных композиций на основе форполимеров с концевыми изоцианатными и эпоксидными группами, перед выгрузкой композиции из дозировочного стакана осуществл ют ее перемешивание в дозировочном стакане ме- шалкой, обеспечива  вращение дозировочного стакана с формой со скоростью, соответствующей достижению центробежного ускорени  на внутренней поверхности стакана от 1,2 до 1,8 q, после чего вращение мещалки прекращают . 2. Устройство дл  центробежного формовани  изделий из полимерных композиций, содержащее форму, дозировочный стакан, установленный концентрично в форме, и привод вращени , св занный с формой и стаканом, отличающеес  тем, что оно снабжено установленной в дозировочном стакане мешалкой в виде шнека с приводом ее вращени , причем отношение длины шнека к высоте дозировочного стакана составл ет 0,8:1 1:1, отношение диаметра щне- ка к диаметру дозировочного стакана - 1:2 - 1:10, а отношещ1е зазора между образующей шнека и внутренней поверхностью дозировочного стакана составл ет 0,05-0,25 диаметра шнека. i (Л СЛ 4 4а

Description

Изобретение относитс  к способам и устройствам дл  центробежного фор мовани  изделий из полимерных композиций и может найти применение в промышленности синтетического каучука , пластических масс, легкой,автомобильной и др.

Цель изобретени  - повышение ка- чесгва изделий за счет исключени  газовых включений при изготовлении изделий из полимерных композиций на основе форполимеров с концевыми изо цианатными и эпоксидными группами.

На чертеже представлено устройство , продольный разрез.

Устройство состоит из термошкафа 1,. в нижней части которого закреплен основной электродвигатель 2, соединенный с валом 3, на котором установлена форма 4, и дозировочньй стакан 5. В стакан опущена мешалка в виде шнека 6, соединенного с валом вспомогательного электродвигател  7.

Отношение длины шнека к высоте дозировочного стакана 5 составл ет 0,8:1 - 1:1, отношение диаметра шнека к диаметру стакана составл ет 1:2 - 1:10, зазор между образующей шнека к диметру стакана составл ет 1:2 - 1:10, зазор между образующей шнека и внутренней поверхностью стакана - 0,05 - 0,25 диаметра шнека. Способ центробежного формовани  изделий из полимерных композиций на предлагаемом устройстве заключаетс  в следующем.

Включаетс  электронагреватель термошкафа 1. В дозировочный стакан 5 по весу или объему загружаютс  навески составл ющих полимерной композиции - олигомер и отвердитель. Включаетс  вспомогательный электродвигатель 7 и при вращении шнека 6 ведетс  перемешивание составл ющих композиции . При этом основной электродвигатель 2 выключен. За счет сил в зкостного трени  стакан 5 с формой 4 и валом 3 вовлекаетс  шнеком 6 во вращение. При этом создаютс  благопри тные услови  дл  перемешивани  и вывода газовых включений; из лшд- костной композиции, которые под действием центробежных сил устремл ютс  к центру и вывод тс  из композиции.

Освобождение композиции от газовых включений пузырей происходит к .моменту, когда стакан с формой разгон етс  до скорости вращени , соот0

5

ветствующей значению центробежного ускорени  на внутренней поверхности стакана 1,2-1,8 q. Дп  стакана диаметром 100 мм соответствующа  скорость вращени  составл ет 160- 190 об/мин. После этого включают, основной электродвигатель 2, вращающий форму 4 со скоростью, обеспечивающей выгрузку перемешанной композиции из стакана в форму и придание изделию необходимой формы. Дл  большинства изделий скорость вращени  формы составл ет 1000-3000 об/мин. Вспомогательньй электродвигатель от5 ключают.

Удаление газовых пузырей из полимерной композиции достигаетс  при отношении длины шнека к высоте стакана 0,8:1 - 1s1, так как при меньшей длине шнека не дости  етс . удовлетворительное перемешивание составл ющих композиции, при отношении диаметра шнека к диаметру стакана 1:2 - 1:10, так как при меньшем отношении врем  разгона формы со стаканом во вращение может превысить врем  жизнеспособности полимерной композиции, в результате чего композици  может отвердитьс  в стакане и произойдет недолив издели ,при зазоре между образующей шнека и внутренней поверхностью стакана 0,05- 0,25., так как при меньшем зазоре происходит слишком быстрый разгон стакана и формы во вращение и композици  переливаетс , из стакана в форму раньше , чем произойдет полное перемешивание составл ющих композиции, при большем зазоре врем  разгона формы со стакав:ом о вращение до значени  . центробежного ускорени  1,2q превышает врем  жизни полимерной композиции .

При формовании изделий из уретано- вых композиций оптимальным оказалась Memajnca в виде шнека, угол наклона винтовой линии 75 и полуцилиндрическа  форма винтовой канавки.

Кз .чество получаемых изделий тцени- ваетс  визуально по количеству газовых пузырьков на 1 см поверхности издели  и Экспериментально по прочности отвержденного полимера на разрыв к на примере формовани  манжетного уплотнени  вала по пропуску машинного масла в кг/час.

Пример 1 (контрольньШ). В до зировочный стакан 5, установленный

0

5

0

5

0

S5

3

вне формы 4, загружают при 700 г форполимера с концевыми изо- цианатными группами на основе поли- этлленадипината и толуилендиизоциа- ната и 70 г расплавленного метилен -бис-ортохлоранилина.

Перемешивание составл ющих полимерной композиции ведут путем включени  электродвигател , соединенног с лопастной мешалкой при скорости ее вращени  200 об/мин в течение 5 мин. Затем выключают электродвигатель мешалки, устанавливают дозировочный стакан в форме соосно с ней, включают электродвигатель, с;оединен ный с формой, и ведут формование издели  - манжетного уплотнени  при , скорости вращени  1500 об/ми в течение 5 ч.

Затем форму разбирают, извлекают готовое изделие. Качество издели  в этом и последующих примерах оценивали визуально по количеству газов пузырьков на 1 см поверхности издели  и экспериментально по прочности отвержденной полимерной композиции на разрыв и герметичности манжетног уплотнени , о котором судили по пропуску машинного масла при уплотнени вала диаметром ,400 мм и перепаде давлений 1,5 кг/cм . Полученные результаты приведены в таблице.

Пример2. В дозировочный стакан 5 с диаметром 100 мм и высотой 100 мм, установленный в форме 4, соосно с ней загружают при 80 С 700 г .форполимера с концевым изоциа натными группами на основе полизти- ленадипината и толуилендиизоцианата и 70 г расплавленного метилен-бис-о тохлоранилина.

Перемешивание составл ющих мерной композиции ведут путем вклю- чени  электродвигател  7, соединенного со шнековой мешалкой 6 диаметро 10 мм (отношение диаметра стакана к диаметру шнека 10:1), длиной 100 мм (отношение высоты стакана к длине шнека 1:1), и зазоре между шнеком и стаканом 2,5 мм (отношение величи- ны зазора к диаметру шнека 0,25).

Скорость вращени  шнека 900 об/ми При этом стакан 5 и форма 4 вовле- каютс  во вращение.При дос-пижении м скорости вращени  166 об/мин, что соответствует значению центробежного ускорени  на внутренней поверхности дозировочного стакана 1,2 q,вклю

10

f5

20

25

о

0

5

30

5

ЛИЯ

количеству газовых пузырьков 1 см поверхности и эксперименчают электродвигатель 2, вращающий форму 4 со скоростью 1500 об/мин и ведут формование и отверждение изде- манжетного уплотнени  при

в течение 5 ч. Затем форму разбирают, извлекают готовое изделие. Качество изделий оценивают визуально по на

тально по прочности на разрыв и герметичности манжетного уплотнени ,о котором судили по пропуску машинного масла при диаметре уплотн емого вала 400 мм и перепаде давлений 1,5 кг/см. Полученные результаты приведены в таблице.

Примеры 3-19. Способ центробежного формовани  осуществл ют также, как в примере 2, измен   режимные и конструктивные параметры способа и устройства,- которые приведены в табли1 е.

Полученные результаты указаны в табл. 1.

Как видно из приведенных примеров перемешивание составл ющих полимерной композиции в дозировочном стакане шнековой мешалкой при отношении длины шнека к высоте стакана 0,8:1 - 1:1, отношение диаметра шнека к диаметру стакана 1:2 - 1:10 и зазоре между образующей шнека и внутренней поверхностью стакана 0,05-0,25 диаметра шнека, при значении центробежного ускорени  на внутренней поверхности стакана 1,2-1,8 обеспечивает удовлетворительное качество формуемых изделий (примеры 2,3,4,7,8,11, 12,15,19).

Перемешивание до скорости вращени  стакана, соответствующей значению центробежного ускорени  иеньше 1,2 q не обеспечивает вьгаод газовых включений, что отрицательно сказываетс  на прочностных показател х издели  и его работоспособности (герметичности манжетного уплотнени , пример 6).

Перемешивание до скорости вращени  стакана, соответствующей значению центробежного ускорени  больше 1,8 q,также не обеспечивает вывод газовых включений, так как жидка  полимерна  композици  переливаетс  через верхнюю кромку дозировочного стакана раньше, чем из нее выйдут газовые включени  (пример 7).

Перемешивание составл ющих полимерной композиции в стакане при зазоре между шнеком и стаканом 6 мм (т.е. более, чем 0,25 от диаметра шнека) приводит к браку, так как врем  разгона стакана до скорости вращени , соответствующей значению центробежного ускорени  1,2 q составл ет 18 мин, что больше времени жизнеспособности композиции (пример 10).

Перемешивание составл ющих полимерной композиции в стакане при зазоре между шнеком и стаканом меньше , чем 0,05 от диаметра шнека, приводит к получению изделий плохого ка чества, так как вследствие малого времени перемешивани  (2 мин) осуществл етс  плоха  гомогенизаци  составл ющих полимерной композиции (пример 11).

Перемешивание составл ющих полимерной композиции в стакане при диаметре шнека 67 мм (отношение диаметра шнека к диаметру стакана больше, чем 1:2, также приводит к получению изделий плохого качества вследствие малого времени перемешивани  1,5 мин (пример 14).

Перемешивание составл ющих полимерной композиции в стакане при отно гаении диаметра шнека к диаметру стакана меньше, чем 1:10, приводит к , получению бракованного издели  вследствие недолива формы, так как врем  разгона формы до скорости, соответствующей значению центробежного ускорени  1,2 q составл ет 15 мин, что вьшге времени жизнеспособности композиции (пример 16).

Перемешивание составл ющих полимерной композиции в стакане при отношении длины шнека к высоте стакана меньше О,8:1 приводит к получению

издел:ий плохого качества из-за ile- удовлетворительного перемешивани  (пример 17)

Перемешивание составл ющих полимерной композиции в стакане лопастной мешалкой требует длительного времени перемешивани , большего, чем врем : жизнеспособности композиции,

что приводит к получению бракованного издели  вследствие недолива формы (пример 18).

Тгжим образом, формование изделий из полимерных композиций по предлагаемому способу и на предлагаемом устройстве обеспечитзает получение качественных изделий, свободных от газовых включений. Изменение в зкости композиции в пределах, известных

дл  изоцианат-и эпоксисодержащих форполимеров не вли ет на выбор режимов формовани ..

На основе экспериментов с выпускаемыми отечественной промышленностью форполимерами с концевыми зпок- сидными группами (табл. 2) установлено; , что при тех же режимах, что в примерах 3-5, в зкость форполимеров составл ла 50 и 150 .

Врем  разгона формы до 1,2-1,8 q уменьшилось соответственно до 5,0, 5,5, 6,5 с дл  форполимера с в зкостью 50 пуаз и 3,3,5,4,5 сек, дл  форполимера с в зкостью 100 пГ

Уменьшение времени в указанных случа х не сказалось на качестве изделий (прочностные показатели соответствуют техническим услови м), но в то же врем  уменьшилась веро тность

попадани  в композицию газовых вклю- чени14 и, несмотр  на увеличение . в з - кости композиции при указанных режимах формовани  обеспечено минимальное содержание газовых включений в изделии,

Л

о

ОО -ч

- cj

чо Ч

I

.2

«I  

ч ( а и

о

 

г s«

USап

чпн

ао401 0)

швлЕ; X

г О П

«. ч, 2

о м

2§S

а 3 1 ь I

, WJ-

«--- 55

Эо. 3-::.3

-н I-(-I

о оо

in vD rj ГЧ

n

5

ч

§

ш а X га ш

- СД (Т П Г

1Л О

о 1/

ir -

S i

Jigs ::: 1

о

§i

Ю р. .

1Л1Л

1Лхр

СО00

II I

I I I

-О

C OQOEOXI

Лоой ЕтIа«с оо.

к- рU

оq qв о.X

сS оа о

пU ии &€

Редактор А.Сабо

Составитель И.Фролова

Техред о.Сопко. Корректор И.Муска

Заказ 3947/9 Тираж 640Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims (2)

1. Таким образом, формование изделий из полимерных композиций по предлагаемому способу и на предлагаемом устройстве обеспечивает получение качественных изделий, свободных от газовых включений. Изменение вязкости композиции в пределах, известных для изоцианат-и эпоксисодержащих форполимеров не влияет на выбор режимов формования.,

   На основе экспериментов с выпускаемыми отечественной промышленностью форполимерами с концевыми эпоксидными группами (табл.
2. 2) установлено, что при тех же режимах, что в примерах 3-5, вязкость форполимеров составляла 50 и 150 пуаз.

   Время разгона формы до 1,2-1,8 q уменьшилось соответственно до 5,0, 5,5, 6,5 с для форполимера с вязкостью 50 пуаз и 3,3,5,4,5 ^сек,_ для форполимера с вязкостью 100 П. Уменьшение времени в указанных случаях не сказалось на качестве изделий (прочностные показатели соответствуют техническим условиям), но в то же время уменьшилась вероятность попадания в композицию газовых включений и, несмотря на увеличение.вязкости композиции при указанных режимах формования обеспечено минимальное содержание газовых включений в изделии.