Способ изготовления диффузного отражателя
Владельцы патента RU 2494423:
Открытое акционерное общество "Институт пластмасс имени Г.С. Петрова" (RU)
Изобретение может быть использовано в фотометрических устройствах для обеспечения диффузного отражения регистрируемого излучения, внутреннего покрытия интегральных фотометров и т.п. Способ включает формирование отражателя на основе органического пластического материала и неорганического вещества с коэффициентом отражения не менее 0.9 формованием смеси исходных компонентов под давлением. В качестве органического пластического материала применяют смесь фторопласта и поликарбоната, в качестве неорганического вещества - двуокись титана, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: поликарбонат 100; фторопласт 3,5-5,0; двуокись титана 0,5-1,0. Формование может осуществляться прессованием при давлении от 800 до 1500 атм при температуре 240-270°C до толщины не менее 2 мм или литьем под давлением от 750 до 1500 атм при температуре 280-290°C до толщины не менее 2 мм. В качестве полимерного материала может быть применен поликарбонат с показателем текучести расплава 2-60 г/10 мин. Технический результат - расширение методов переработки, температурного интервала переработки, снижении стоимости и материалоемкости. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к оптике и может быть использовано в фотометрических устройствах для обеспечения диффузного отражения регистрируемого излучения, внутреннего покрытия интегральных фотометров и т.п.
Известен способ изготовления диффузного отражателя, включающий формирование отражателя на основе неорганического материала с коэффициентом отражения не менее 0.9, в частности, сульфата бария и органического пластического материала - поливинилового спирта. (Гуминецкий С.Г., Сахновский М.Ю., Котик А.Ф., Кунецкий М.Г. Спектрофотометрические характеристики покрытий из краски на основе сернокислого бария с поливиниловым спиртом. Журнал прикладной спектроскопии, 1979, т.31, №1, с.113-116).
В авторском свидетельстве СССР SU 1670653 G02B 5/20, 5/02, опубл. 15.08.1991, заявитель Черновицкий государственный университет, предлагается изготавливать диффузно-рассеивающий отражатель с повышенной механической прочностью, уменьшенным коэффициентом диффузного отражения и с повышенной химстойкостью прессованием под давлением 10-50 атм порошка фторопласта с размерами частиц 0.25-1.0 мкм до толщины не менее 7 мм.
Способ изготовления диффузного отражателя с аналогичными авторскому свидетельству SU 1670653 оптическими характеристиками, наиболее близкий по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому, состоит в формировании отражателя на основе органического пластического материала, в частности, фторопласта, и неорганического светорассеивающего оптического материала с коэффициентом отражения не менее 0.9 при содержании фторопласта не менее 10% мае. прессованием под давлением 10-50 атм до толщины изделия не менее 5 мм (авторское свидетельство SU 1670654 G02B 5/20, 5/02, опубл. 15.08.1991, того же заявителя, заявленное и опубликованное одновременно с SU 1670653); при этом в качестве неорганического материала с коэффициентом отражения не менее 0.9 в соответствии с примерами использованы сульфат бария или окись магния.
Обе разработки обеспечивают практически одинаковое значение коэффициента диффузного отражения при длинах волн 0.4-1.2 мкм.
К недостаткам известных способов относится возможность их переработки только методом прессования, значительный расход материала на изготовление отражателя и высокая стоимость исходного сырья. Негативным фактором использования фторопласта является также сложность в уничтожении отходов фторопластов, количество которых к настоящему времени оценивается тысячами тонн. Высокие химическая, термическая, климатическая стойкость фторопласта делают его отходы практически вечными; их простое сжигание требует значительных энергетических затрат и сопровождается выделением вредных продуктов.
Техническая задача изобретения состоит в улучшении технологичности при изготовлении отражателя и улучшении экономических и экологических характеристик процесса.
Технический результат, состоящий в расширении методов переработки, температурного интервала переработки, снижении стоимости и материалоемкости, достигается тем, что в способе изготовления диффузного отражателя, включающем формирование отражателя на основе органического пластического материала и неорганического вещества с коэффициентом отражения не менее 0.9 формованием смеси исходных компонентов под давлением, в качестве органического пластического материала применяют смесь фторопласта и поликарбоната, в качестве неорганического вещества - двуокись титана при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Поликарбонат | 100 |
| Фторопласт | 3.5-5.0 |
| Двуокись титана | 0.5-1.0 |
При формовании материала прессованием последнее осуществляют при давлении от 800 до 1500 атм при температуре 240-270°C до толщины не менее 2 мм, а при формовании методом литья под давлением последнее осуществляют под давлением от 750 до 1500 атм при температуре 280-290°C до толщины не менее 2 мм.
В качестве полимерного материала, из которого изготавливают диффузный отражатель, применяют смесь поликарбоната с показателем текучести расплава 2-60 г/10 мин в виде порошка, предпочтительно, с размером частиц порядка 300 мкм и фторопласта в виде порошка с размером частиц порядка 1 мкм.
При этом возможно использование поликарбоната со степенью кристалличности от 10 до 40%, в частности, отечественного поликарбоната марки Дифлон с молекулярным весом 22000. При большей степени кристалличности поликарбоната материал отличается улучшенной отражающей способностью. Однако применение кристаллического поликарбоната лимитируется длительностью процесса кристаллизации (прогреванием при температуре 190°C в течение недели и более).
Из известных марок фторопласта используется главным образом фторопласт-4, хотя лучшие результаты по совместимости с поликарбонатом показывает фторопласт-42, являющийся, однако, более дорогим продуктом.
В качестве неорганического вещества используют двуокись титана, предпочтительно, рутильной модификации с коэффициентом отражения порядка 0.98, марка Ti-Pure R-105 DuPont.
Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. Для получения диффузного отражателя порошки поликарбоната Panlite L 1225 WP 100 мас.ч., 3.5 мас.ч. фторопласта-42 и 0.5 мас.ч. двуокиси титана Ti-Pure R-105 DuPont перемешивают и засыпают полученную смесь в матрицу; пуансон, представляющий собой параллелограмм размерами 2×20×40 мм2, вставляют в матрицу, прессуют полученную систему при давлении 800 атм. и при температуре 260-270°С.
Пример 2. Для получения диффузного отражателя порошки поликарбоната Panlite L 1225 WP 100 мас.ч., 4.0 мас.ч. фторопласта-42 и 1.0 мас.ч. двуокиси титана Ti-Pure R-105 DuPont, перемешивают и засыпают полученную смесь в матрицу; пуансон, представляющий собой параллелограмм размерами 2×20×40 мм2, вставляют в матрицу, прессуют полученную систему при давлении до 1300 атм. и при температуре 250-260°C.
Пример 3. Для получения диффузного отражателя порошки поликарбоната Panlite L 1225 WP 100 мас.ч., 5.0 мас.ч. фторопласта-42 и 0.7 мас.ч. двуокиси титана Ti-Pure R-105 DuPont, перемешивают и засыпают полученную смесь в матрицу; пуансон, представляющий собой параллелограмм размерами 2×20×40 мм2, вставляют в матрицу, прессуют полученную систему при давлении до 1500 атм. и при температуре 240-250°C.
Пример 4. Для получения диффузного отражателя порошки поликарбоната Panlite L 1225 WP 100 мас.ч., 4.0 мас.ч. фторопласта-42 и 0.7 мас.ч. двуокиси титана Ti-Pure R-105 DuPont, перемешивают и засыпают в бункер термопластавтомата ALLROUNDER 320K 700-250; литьем под давлением 1500 атм. и при температуре 280-290°C формируют изделие в виде диска с диаметром 100 мм и толщиной 2 мм.
На фиг.1 представлена спектральная зависимость коэффициента отражения отражателя, полученного по примеру 2, в области длин волн от 0.4 до 1.1 мкм.
При использовании для изготовления диффузного отражателя смеси компонентов без неорганического вещества с коэффициентом отражения не менее 0.9 не обеспечивается спектральный коэффициент отражения отражателя на уровне не менее 0.9, а составляет 0.80 (кривая 2, фиг.1).
Как уже отмечалось, по предложенному способу можно изготавливать отражатель не только прессованием, но и методом переработки литьем под давлением и экструзией.
Отражатель, изготовленный в соответствии с предлагаемым способом, значительно превосходит отражатель по прототипу в части материалоемкости: отражатели, в соответствии с предлагаемым изобретением, изготавливаются из образца материала толщиной не менее 2 мм, а в соответствии с формулой изобретения по прототипу заявлена толщина 7 мм.
Кроме того, исходное сырье по прототипу превосходит цену сырья в соответствии с изобретением более, чем в 4 раза (стоимость фторопласта производства Кирово-Чепецк порядка 950 руб/кг, стоимость ПК производства «Казаньоргсинтез» порядка 250 руб/кг).
1. Способ изготовления диффузного отражателя, включающий формирование отражателя на основе органического пластического материала и неорганического вещества с коэффициентом отражения не менее 0.9 формованием смеси исходных компонентов под давлением, отличающийся тем, что в качестве органического пластического материала применяют смесь фторопласта и поликарбоната, в качестве неорганического вещества - двуокись титана при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Поликарбонат | 100 |
| Фторопласт | 3,5-5,0 |
| Двуокись титана | 0,5-1,0 |
2. Способ изготовления диффузного отражателя по п.1, отличающийся тем, что формование осуществляют прессованием при давлении от 800 до 1500 атм и температуре 240-270°C до толщины не менее 2 мм.
3. Способ изготовления диффузного отражателя по п.1, отличающийся тем, что формование осуществляют литьем под давлением от 750 до 1500 атм при температуре 280-290°C до толщины не менее 2 мм.
4. Способ изготовления диффузного отражателя по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала применяют поликарбонат с показателем текучести расплава 2-60 г/10 мин.
