Полимеризационная форма для производства органического стекла

 

Использование: при изготовлении листового пластика из органического стекла. Сущность изобретения: форма содержит две пластины силикатного стекла 1 и прокладку для герметизации формующей полости. При этом на одной или на обеих поверхностях каждой пластины 1 имеется кремниевое покрытие, полученное пиролизом SiH₄. 4 ил.

Изобретение относится к стекольному производству, в частности к силикатному листовому стеклу, из которого собирают полимеризационные формы для изготовления листового пластика из органического стекла.

Известны устройства, предназначенные для получения листового пластика из органического стекла, представляющие собой два взаимно параллельных непрерывно движущихся ремня из нержавеющей стали, образующих формующее пространство, в которое подается акриловая смола [1] Однако данное устройство используется в непрерывном производстве листового пластика, предназначенного для декоративных целей. Для получения органического стекла с высокими оптическими характеристиками используют устройства периодического действия.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является полимеризационная форма, состоящая из двух пластин силикатного стекла и прокладки для герметизации формующей полости [2] Однако при использовании таких полимеризационных форм происходит достаточно сильное склеивание поверхностей органического и силикатного стекла из-за высокой адгезии поверхности силикатного стекла к органическому стеклу, что при разъеме полимеризационной формы дает производственный дефект оргстекла риски (происходит когезионный отрыв частиц поверхности органического стекла). Выход годной продукции при использовании таких полимеризационных форм составляет 30% Кроме того, при работе полимеризационной формы происходит усадка полимера в пpоцессе полимеризации и соответственно деформация формы. Форма становится выпуклой. Наружная поверхность силикатных пластин полимеризационной формы находится в напряженно-деформированном состоянии растяжения, которое усиливается при разъеме формы и многократном использовании силикатных пластин в последующих циклах в условиях воздействия агрессивной среды (пыль, вода), что приводит к разрушению силикатных пластин. Продолжительность службы такой полимеризационной формы составляет 6-10 циклов.

Цель изобретения повышение эксплуатационных свойств полимеризационной формы.

Для этого в предлагаемой полимеризационной форме, содержащей две пластины силикатного стекла и прокладку для герметизации формующей полости, на одной или на обеих поверхностях каждой пластины имеется кремниевое покрытие, полученное пиролизом SiH₄.

На фиг. 1 изображена полимеризационная форма с кремниевым покрытием на внутренних поверхностях; на фиг. 2 форма с кремниевым покрытием на обеих поверхностях; на фиг. 3 полимеризационная форма в условиях напряженно-деформи- рованного состояния; на фиг.4 график, иллюстрирующий изменения величины адгезии в случае кремниевого покрытия и без покрытия.

Полимеризационная форма (фиг.1) включает пластину 1 силикатного стекла, кремниевое покрытие 2 толщиной от нескольких монослоев до 1000 1000 и более, нанесенное на силикатное стекло, полученное пиролизом моносилана при 400-750^оС, формующую полость 3, струбцину 4 и герметизирующую прокладочную трубку 5.

Полимеризационная форма представляет собой две плоско-параллельные пластины силикатного термического полированного стекла 1 с кремниевым покрытием 2 на внутренних (наружных) или обеих поверхностях (фиг.2), расположенные на заданном расстоянии друг от друга, скрепленные по краям струбцинами 4 и переложенные по периметру герметизирующей прокладочной трубкой 5. В формующую полость 3 заливается форполимер, например метилметакрилат, который в процессе затвердевания (полимеризации), приклеиваясь к внутренним поверхностям силикатных пластин 1 за счет сил адгезионного взаимодействия, дает усадку и соответственно деформацию полимеризационной формы. На фиг.3 схематически изображена полимеризационная форма в условиях напряженно-деформированного состояния.

Прочность адгезионного взаимодействия композита силикатное стекло полимер определяется степенью механического заклинивания полимера в неровностях поверхности силикатного стекла с кремниевым покрытием и химического взаимодействия кремниевого покрытия с поверхностью органического стекла. На фиг. 4 кривая I изображает изменение величины адгезии полимера по ширине пластины силикатного стекла без покрытия; кривая II изменение величины адгезии по ширине пластины силикатного стекла с кремниевым покрытием. На графике видно, что наличие кремниевого покрытия существенно снижает величину адгезии полимера к покрытию и разброс самих значений по ширине пластины. Наблюдаемое уменьшение величины адгезии и ее разброса по ширине пластины связано с уменьшением химического взаимодействия кремниевого покрытия с поверхностью органического стекла.

Кроме того, установлено, что силикатное стекло с кремниевым покрытием толщиной более 450 450 имеет среднюю механическую прочность при центральном симметричном изгибе около 400 МПа, что в 2-4 раза выше значений прочности силикатного стекла без покрытия.

Таким образом, полимеризационная форма из силикатного стекла с кремниевым покрытием, обладающая высокой конструкционной прочностью, позволит увеличить продолжительность ее эксплуатации с 6-10 до 40 и более циклов. Данные прочности при изгибе силикатного стекла без покрытия и с покрытием приведены в таблице.

Из таблицы следует, что наличие кремниевого покрытия существенно повышает величину механической прочности стекла и снижает ее дисперсию. Наблюдаемое увеличение прочности силикатного стекла с кремниевым покрытием связано с консервацией прочности исходного стекла и дальнейшей защитой поверхности стекла от агрессивного воздействия окружающей среды.

Создание полимеризационной формы из силикатного стекла с кремниевым покрытием дает положительный эффект, заключающийся в том, что при разъеме такой полимеризационной формы исключаются локальные напряжения на границе раздела силикатное стекло полимер, приводящие к локальным отрывам поверхности органического стекла, так как устраняется практически полностью дефект органического стекла риски, что дает возможность получать органическое стекло с высоким качеством поверхности. Выход годной продукции составляет 100% Кроме того, повышение конструкционной прочности полимеризационной формы позволяет значительно увеличить продолжительность ее службы, снизить расход силикатного стекла и, следовательно, себестоимость технологии получения листового полиметилметакрилата.

Формула изобретения

ПОЛИМЕРИЗАЦИОННАЯ ФОРМА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ОРГАНИЧЕСКОГО СТЕКЛА, содержащая две пластины силикатного стекла и прокладку для герметизации формующей полости, отличающаяся тем, что на одной или на обеих поверхностях каждой пластины имеется кремниевое покрытие, полученное пиролизом SiH₄.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5