способ формования литьем под давлением крупногабаритных изделий из полимера

Формула изобретения

1. Способ формования литьем под давлением крупногабаритных изделий из полимера, включающий подачу расплавленного полимера через литниковые каналы в пресс-форму, заполнение ее в заданном режиме и герметизацию в момент появления расплава полимера в вентиляционных каналах с последующим охлаждением полимера, отличающийся тем, что заполнение пресс-формы, предварительно подогретой до температуры выше температуры расплава полимера, осуществляют двумя или несколькими пульсирующими потоками в циклическом режиме, изменяя давление в литниковом канале от 0,5-1,0 МПа до 1,5-2,0 МПа, затем снижая его до первоначального, при этом время заполнения пресс формы расплавом при 0,5-1,0 МПа составляет 15-20 мин, а при 1,5-2,0 МПа - 5-10 мин и такой режим сохраняют до полного заполнения пресс-формы и ее герметизации, после чего подачу расплава в пресс-форму осуществляют под давлением 3,0-4,0 МПа при одновременном снижении температуры пресс-формы и, при достижении ее на 15-20^oС ниже температуры расплава полимера, сбрасывают давление, затем равномерно охлаждают до температуры окружающей среды.

2. Способ формования по п.1, отличающийся тем, что пресс-форму подогревают предварительно до температуры на 20-30^oС выше температуры расплава полимера.

3. Способ формования по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что время заполнения пресс-формы устанавливают в зависимости от размера, конфигурации и материалоемкости изделия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к изготовлению литьем под давлением крупногабаритных монолитных изделий из полимера, например ванн, бассейнов и других емкостей различных типоразмеров и конфигураций, используемых для любых сред, в том числе агрессивных.

Известен способ изготовления крупногабаритных толстостенных емкостей из гранулированных термопластов, включающий расплавление гранул в вакуумируемой форме при температуре выше температуры плавления, выдержку расплава до полной деаэрации с последующим охлаждением расплава в заданном режиме (см. патент РФ 2094872, МПК⁷ Н 01 В 19/00, В29С 39/02, опубл. 27.10.97 г.).

Недостатками данного способа являются невозможность получения однородной структуры материала, так как заполнение большим объемом расплавленного термопласта крупногабаритной пресс-формы осуществляют самопроизвольно без избыточного давления, процесс непроизводительный для крупногабаритных изделий и применим только для изготовления единичных изделий, а не массового производства.

Ваккуумирование столь вязкой массы, как расплавленный термопласт, также не приводит к желаемому результату по гомогенизации и деаэрации расплава.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения изделий из термореактивных композиций литьем под давлением, включающий подогрев композиции и подачу ее в пресс-форму, заполнение пресс-формы до момента появления композиции в вентиляционном канале и отверждение композиции при давлении 0,12-0,15 МПа и температуре 150-160^oС, при этом заполнение пресс-формы проводят при температуре на 60-90^oС ниже температуры гелеобразования композии, которую после герметизации формы спрессовывают 7-9 с путем 5-6 кратного увеличения давления, затем осуществляют нагрев пресс-формы со скоростью 35-40^oС в минуту (см. патент РФ 199637, МПК⁷ В 29 С 39/02/ / В 29 К 105:16, B 29 L 31:34, опубл. 23.12.85 г.).

Недостатком прототипа является получение неоднородности материала изделия, так как при подаче композита в пресс-форму больших размеров с температурой окружающей среды (неподогретой) его температура снижается, в результате чего снижается и его текучесть. Данным способом невозможно получить крупногабаритное изделие с заданными пресс-формой размерами и конфигурацией, так как нагревание пресс-формы производят после заполнения ее композитом, что приводит к значительной усадке массы.

Задачей предлагаемого технического решения является создание способа формования крупногабаритных монолитных изделий заданной конфигурации, размеров и материалоемкости.

Технический результат заключается в получении более качественных крупногабаритных изделий, стойких к агрессивным средам, увеличении производительности изготовления и возможности массового производства таких изделий.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе формования литьем под давлением крупногабаритных изделий из полимера, включающем подачу расплавленного полимера через литниковые каналы в пресс-форму, заполнение ее в заданном режиме и герметизацию в момент появления расплава полимера в вентиляционных каналах с последующим охлаждением полимера, согласно изобретению заполнение пресс-формы, предварительно подогретой до температуры расплава полимера, осуществляют двумя или несколькими пульсирующими потоками в циклическом режиме, изменяя давление в литниковом канале от 0,5-1 МПа до 1,5-2 МПа, затем снижая его до первоначального, при этом время заполнения пресс-формы расплавом при 0,5-1,0 МПа составляет 15-20 минут, а при 1,5-2 МПа - 5-10 минут, и такой режим сохраняют до полного заполнения пресс-формы и ее герметизации, после чего подачу расплава в пресс-форму осуществляют под давлением 3,0-4,0 МПа при одновременном снижении температуры пресс-формы, и при достижении ее на 15-20^oС ниже температуры расплава полимера сбрасывают давление, затем равномерно охлаждают до температуры окружающей среды.

Пресс-форму подогревают до температуры на 20-30^oС выше температуры расплава полимера.

Время заполнения пресс-формы устанавливают в зависимости от размера, конфигурации и материалоемкости изделия.

Данный способ позволит получить крупногабаритные монолитные однородные изделия из полимера высокого качества без воздушных включений заданного размера и конфигурации, повысить производительность изготовления изделий, которые стойки к агрессивным средам.

Режимы заполнения пресс-формы и ее охлаждения установлены экспериментальным путем. Пульсирующую подачу расплава осуществляют в циклическом режиме при изменении давления и времени, при этом при значениях меньше минимальных происходит получение неоднородного материала, а при их значениях больше максимальных происходит столкновение встречных потоков (волн) и образование турбулентного движения, что приводит к расслоению материала и образованию воздушных пустот.

Охлаждение пресс-формы равномерно с одинаковой скоростью осуществляют для сохранения реологических свойств расплава.

Пример конкретного выполнения способа.

Для эксперимента в качестве полимера использован кристаллический термопласт. В качестве крупногабаритного изделия изготавливали электролизную ванну размерами: 240018501000 (мм).

Разогретый в экструдерах термопласт подавали через два литниковых канала в жесткую разборную, состоящую из сварных элементов металлическую пресс-форму, имеющую форму ванны с внешними ребрами жесткости, подогретую до температуры выше температуры расплава термопласта на 25^oС, под давлением 0,8 МПа в течение 15 минут, затем давление повышали до 1,6 МПа в течение 8 минут, после чего давление понижали до 0,8 МПа и массу полимера нагнетали в течение 15 минут, сохраняя пульсацию давления в вышеуказанном циклическом режиме до полного заполнения и герметизации пресс-формы.

Момент заполнения пресс-формы термопластом определяли по появлению расплава в вентиляционных каналах.

Дальнейшее опрессоввывание производили при повышении давления до 3,0-4,0 МПа с одновременным понижением температуры пресс-формы. Когда температура пресс-формы стала на 15^oС ниже температуры расплава термопласта, сбрасывали давление и равномерно охлаждали до температуры окружающей среды.

Время заполнения пресс-формы устанавливали имперически в зависимости от размера, конфигурации и материалоемкости изделия.

Для изготовления электролизной ванны заданных размеров время заполнения пресс-формы составляло 3,5 часа.

После разборки пресс-формы извлекали электролизную ванну.

Использование заявляемого способа формования крупногабаритных изделий литьем под давлением позволит по сравнению с прототипом улучшить качество формования изделий большой емкости и размеров различной конфигурации, даст возможность промышленного серийного изготовления таких изделий, которые могут быть использованы и для агрессивных сред.

Заполнение форм несколькими потоками позволит увеличить производительность изготовления и получение однородного материала за счет пульсирующего изменения давления.

Изделия получают монолитными без швов, что очень важно при использовании их для агрессивных сред.