Способ изготовления габаритных изделий из термопластов
Изобретение относится к способу изготовления габаритных изделий из термопластов. Техническим результатом является исключение температурной деформации из-за остаточного напряжения готовых изделий. Технический результат достигается способом изготовления габаритных изделий из пластика, который включает разогрев в высокочастотном электромагнитном поле заготовки пластика, набранной из листов, пленок, полученных вальцеванием или каландрованием отходов термопластов. Прессование заготовки в форме, прозрачной для электромагнитных волн, и получение изделия из монолита пластика без внутренних температурных и сдвиговых напряжений. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Термопластичные полимеры в настоящее время составляют большую часть отходов пластика, Объем этих отходов стал угрожающим для экологии, благодаря их же эксплуатационному преимуществу - ДОЛГОВЕЧНОСТИ. Технологическое преимущество таких материалов - это способность к многократному формованию.
Значительная часть отходов пластика перерабатывается на самих производствах изделий из пластмасс. Но и на этих производствах образуются отходы, которые не поддаются переработке в условиях действующих производств - это слитки от прогона материала на формующих машинах.
Основную же часть отходов полимеров составляют изделия, утратившие потребительские качества. Их подготовка к повторной переработке наиболее затратная и состоит из этапов сбора, сортировки, дробления, очистки, с применением моющих средств, сушки, возможно со стадией грануляции, так как гранулированный материал в процессе формования имеет несколько технологических преимуществ.
Но повторная переработка термопластов ведет к изменению структуры и свойств материала, тем сильнее, чем больше кратность переработки. Этот процесс не контролируем. С увеличением кратности, затраты на переработку растут, выход изделий удовлетворительного качества сокращается. В конце такой цепи превращений появляются отходы пластика непригодные к переработке известными методами. На этой стадии я предлагаю свое решение.
На создание полезных продуктов из отходов полимеров направлены все усилия авторов, представленных в списке патентного поиска. Поскольку существующие методы переработки полимеров основаны на нагреве с поверхности материала вглубь массы материала (будь то частица, гранула или массив материала), на градиенте скорости нагрева, а при формовании на обратном процессе остывания, на градиенте скорости остывания. Создавать такими методами изделия, большие по массе и объему, сложно без непроплавленных стыков, у полимерщиков это называется «холодные спаи» - это места разломов изделия при эксплуатации.
В предлагаемом методе материал, загруженный в пресс-форму, подвергается нагреву в электромагнитном поле высокой частоты, разогретый материал последующему пресс-формованию. Используется высокочастотный нагрев за счет свойств самих полимеров, примесей, имеющихся в отходах, дополнительно можно использовать предварительное опыление слоев прессовочной массы порошком или опилками из магнитоактивных материалов, вносить арматуру. Таким способом формования можно получать плиты, практически неограниченные по длине и высоте.
Высокочастотный подогрев позволит формовать габаритные изделия с практически равномерным температурным полем, а это позволит избежать температурной деформации (неравномерной деформации из-за остаточного напряжения) по окончании прессования. Именно такие явления возникают при инжектировании или контактном (поверхностном) разогреве формуемого материала. Внутренние напряжения могут возникать только при неправильном процессе охлаждения - быстром для данного вида детали.
Материал формы прозрачный для микроволн.
Метод позволяет изготавливать такие габаритные изделия из термопластов, которые нереально изготовить другими современными методами. А также формовать отходы пластика такой степени загрязнения, какие непригодны для других методов из-за быстрого износа оборудования и оснастки.
Метод предназначен в первую очередь для переработки отходов термопластов, но применим и для первичных термо- и реактопластов.
В качестве заготовки для формования лучше подходит пакет из листов и пленок. Тогда, набирая пакет листов различных свойств, можно модифицировать качество конечного продукта - аддитивная технология. Модифицировать свойства изделия можно за счет набора слоев заготовки и за счет последовательности участков заготовки.
Листы заготовки получены методом вальцевания или каландрования отходов пластика, предварительно отсортированного по видам. При загрузке пресс-формы так же может использоваться дробленый пластик.
Если заготовка получена в процессе намотки пленки, то, подводя высокочастотный нагрев в виде точечного, сетчатого или в виде пятна, можно получить участки жесткости, упругости или высокоэластичности - моделировать «крыло птицы». Особенно метод применим, если пленка содержит функциональные группы, которые можно инициировать на сшивание.
Предлагаемый метод позволяет исключить мытье и сушку отходов полимеров, исключить грануляцию, свести до минимального процесс измельчения. Таким образом, сохранить в изделии прочность и долговечность под действием природных факторов - все те положительные эксплуатационные качества, которые старались создать разработчики первичных материалов.
Наиболее эффективным метод может быть в дорожном строительстве.
Плиты в форме «акведуков» (примерная схема представлена на рис. 1), уложенные под дорожное полотно, обеспечат перетекание грунтовых вод без вымывания и проседания дорожного полотна, корням растений дадут возможность не разрывать покрытие.
За счет замков любой конструкции плиты соединяются в площадку любого размера - «сухая площадка».
При строительстве дороги от берега реки, при соответствующем проекте и форме плит, можно обеспечить отведение избытка воды в районы, требующие орошения. Это предотвратит или сократит ущерб от наводнения.
Метод пригоден для изготовления отбойников, ограждающих автомобильную трассу. Существующий отбойник в качестве арматуры, на него наплавляется масса полимера, которая может частично амортизировать удар и являться защитным покрытием от коррозии.
Учитывая долговечность полимеров, влаго-химстойкость, возможно использовать их для создания защитного покрытия при изготовлении шпал. За счет замков любой конструкции плиты соединяются в площадку любого размера - «сухая площадка».
Метод подходит для изготовления плит (листов), укрывающих дорожные откосы от ливневых разрушений. А также для других конструкций, улучшающих эксплуатационные качества автотрасс.
Примененная литература
Каргин В.А., Слонимский Г.Л. Краткие очерки по физико-химии полимеров, М, 1967
Тагер А. А. Физико-химия полимеров, МЛ 967 г.
Энциклопедия полимеров, М. 1974-1977 гг.
Завгородний В.К. Механизация и автоматизация переработки пластических масс, М., 1970 г.
1. Способ изготовления габаритных изделий из пластика, основанный на способности пластика разогреваться под действием электромагнитного поля высокой частоты и последующем формовании, тогда заготовку пластика, набранную из листов, пленок, полученных вальцеванием или каландрованием отходов термопластов, разогревают в высокочастотном электромагнитном поле, прессуют в форме, прозрачной для электромагнитных волн, и получают изделие из монолита пластика без внутренних температурных и сдвиговых напряжений.
2. Способ по п. 1 отличается тем, что заготовку набирают из листов, пленок, в неё вносят целенаправленные добавки, арматуру, получают послойно модифицированное качество продукта.
З. Способ по п. 2 отличается тем, что заготовку набирают не послойно, a последовательными участками с разными свойствами.
4. Способ по п. 1 отличается тем, что электромагнитное поле накладывается не равномерно, a точечно, сеткой или пятном, тогда в изделии получают участки эластичности, упругости или жесткости, получают новые возможности в изделиях, производимых из пленки с функциональными группами.
5. Способ по п. 3 отличается тем, что на участки пленки наносят функциональные добавки и тогда получают изделие с заданной топографией функций.