Способ изготовления крупногабаритных толстостенных емкостей из гранулированных термопластов

 

Использование: изобретение относится к области переработки полимеров и может найти применение для изготовления крупногабаритных емкостей технического и бытового назначения. Сущность изобретения: гранулы из полиэтилена или полипропилена расплавляют в снабженной нагревателями и вакуумируемой форме при температуре выше температуры плавления, а затем охлаждают в заданном режиме, причем гранулы расплавляют при температуре выше температуры плавления на 50-70^oC. Затем расплав выдерживают до полной деаэрации, а охлаждение осуществляют в вакууме ступенчато, понижая каждый раз температуру нагревателей на 20-30^oC, причем последующее снижение температуры нагревателей выполняют после выравнивания температуры по объему изготавливаемой емкости. Изобретение позволяет снизить стоимость изготавливаемых изделий.

Изобретение относится к области переработки термопластов и может найти применение для изготовления крупногабаритных емкостей технического и бытового назначения.

Известен способ изготовления толстостенных изделий прессованием в специальных блок-прессах, для чего гранулированный полиэтилен вальцуют при 115-120^oC и в нагретом состоянии в виде гранул или полотна, свернутого в рулон, загружают в форму, нагретую до 80-90^oC. Для удаления воздуха материал подвергают сжатию давлением, превышающим предел текучести при данной температуре примерно на 10^oC выше температуры плавления применяемого материала. Охлаждение ведут под давлением, которое в любой момент превышает предел текучести полимера. Охлаждение ступенчатое до 50^oC, а далее форму охлаждают холодной водой ( В. С.Шифрина, Н.Н.Самосатский "Полиэтилен. Переработка и применение", Государственное научно-исследовательское издательство химической литературы. 1961, 193).

Недостатком данного способа является трудоемкость технологического процесса и необходимость использования дорогостоящего оборудования. При этом не достигается полная деаэрация расплава, а использование повышенного давления при охлаждении приводит к образованию остаточных механических напряжений.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления толстостенных изделий, выбранный нами за прототип (авт.св. СССР N 509895 кл. H 01 B 19/00 1976 ). Изделия по данному способу получают путем плавления гранулированного полиэтилена в вакууме, охлаждении под давлением и последующем отжиге с целью снятия остаточных внутренних напряжений. Для этого гранулированный полиэтилен расплавляют в форме при температуре выше температуры плавления на 30-50^oC, охлаждают до 70-80^oC со скоростью 0,5-2 с/мин под давлением 50-100 кгс/см², после чего готовое изделие отжигают в течение 3-20 ч. в жидкости, например в воде.

Недостатками данного способа являются ограниченность размеров изготавливаемых изделий и высокая стоимость изготовления емкостей, т.к. пресс-формы для их изготовления должны быть рассчитаны на значительное давление, предусмотренное технологическим процессом.

Основными техническими задачами предложенного способа являются изготовление толстостенных емкостей больших размеров (объемом до 3 м³ и более) цилиндрического или квадратного сечения и снижение стоимости их изготовления, т.к. предложенный способ не предусматривает создание давления, в связи с чем формы можно изготавливать тонкостенными по упрощенной технологии.

Указанная техническая задача достигается тем, что в способе изготовления крупногабаритных толстостенных емкостей из гранулированных термопластов путем расплавления гранул в снабженной нагревателями и вакуумируемой форме, при температуре выше температуры плавления и последующего охлаждения расплава в заданном режиме, согласно предложенного решения, гранулы расплавляют при температуре выше температуры плавления на 50-70^oC, затем расплав выдерживают до полной деаэрации, а охлаждение осуществляют в вакууме ступенчато, понижая каждый раз температуру нагревателей на 20-30^oC, причем последующее снижение температуры нагревателей выполняют после выравнивания температуры по объему изготавливаемой емкости.

Пример конкретного выполнения. Способ осуществляется следующим образом. Изготавливают емкость диаметром 1900 мм, высотой 1200 мм, толщиной стенки 30 мм из полиэтилена высокого давления весом 340 кг. В вакуумируемую и обогреваемую форму-печь вертикального исполнения закладывают формующие элементы перевернутой емкости. Наружная донная часть емкости открыта, а высота формующего боковую наружную часть емкости элемента позволяет засыпать гранулированный полиэтилен, имеющий насыпной объем в два раза больше объема готового изделия. Затем печь закрывают крышкой, имеющей уплотняющие элементы и окошко для визуального наблюдения за процессом. Нагрев и плавление полиэтилена проводится после вакуумирования формы в течение 40 ч до температуры 160^oC на стенках печи. Затем расплав выдерживают до полной деаэрации, фиксируемой через окно в крышке. Наблюдения показали, что при снижении температуры ниже 160^oC деаэрация из-за повышения вязкости расплава замедляется и при 155^oC время выдержки расплава увеличивается на 5 ч, что составляет 12% При повышении температуры выше 180^oC время деаэрации снижается, но достигнутый эффект перекрывается увеличением времени охлаждения и энергозатраты увеличиваются на 8-10% Время деаэрации при 160^oC составляет 40 ч, после чего начинается ступенчатое с интервалом в 20^oC снижение температуры на стенках печи. Время выдержки при 140, 120, 100, 80 ^oC составляет 10 часов, после чего обогрев отключается, вакуум снимается, изделие освобождается от формующих элементов. Температурная ступенька меньше 20^oC удлиняет процесс, а следовательно энергозатраты. Увеличение интервала снижения выше 30^oC приводит к образованию усадочных раковин и короблению наружной части данной поверхности емкости, которая открыта и формируется только за счет регулирования процесса охлаждения.

По данному способу были изготовлены крупногабаритные емкости из полиэтиленов высокого и низкого давления, полипропилена.

Формула изобретения

Способ изготовления крупногабаритных толстостенных емкостей из гранулированного термопласта путем расплавления гранул в снабженной нагревателями и вакуумируемой форме при температуре выше температуры плавления и последующего охлаждения расплава в заданном режиме, отличающийся тем, что в качестве термопласта используют полиэтилен или полипропилен, гранулы расплавляют при температуре выше температуры плавления на 50 70^oС, затем расплав выдерживают до полной деаэрации, а охлаждение осуществляют в вакууме ступенчато, понижая каждый раз температуру нагревателей на 20 30^oС, причем последующее снижение температуры нагревателей выполняют после выравнивания температуры по объему изготавливаемой емкости.