способ изготовления крупногабаритных изделий из полиолефинов
Классы МПК: | B29C39/02 для изготовления изделий определенной длины, те отдельных изделий B29C39/42 литье при особых условиях, например в вакууме |
Автор(ы): | Филиппов П.В., Шмаков Б.В. |
Патентообладатель(и): | Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-01-28 публикация патента:
27.02.2003 |
Изобретение относится к области переработки термопластов и может найти применение для изготовления монолитных крупногабаритных изделий, например изделий диаметром 50-250 мм и высотой до 5000 мм, диаметром 250-1200 мм и высотой до 3000 мм, колец и дисков с наружным диаметром до 2500 мм и высотой до 1000 мм. Способ заключается в плавлении гранул полиолефинов в форме-печи в вакууме при 10-1-10 мм рт.ст., температуре на 30-80oС выше температуры плавления гранул. При этом перепад температур составляет 10-15oС по высоте на каждые 100 мм. Затем осуществляют охлаждение снизу вверх до 20-80oС с перепадом температур 5-10oС по высоте на каждые 100 мм. После плавления, перед охлаждением форму-печь заполняют инертным газом, предварительно нагретым до температуры расплава. Охлаждение выполняют со скоростью V=4,85-0,143 а2/5, oС/ч, где a=h при d/h
1 и a=d при d/h<l, где h - высота изделия, мм; d - диаметр изделия, мм. Изобретение позволяет повысить механические и диэлектрические характеристики изготавливаемых изделий. 1 табл.
Рисунок 1
![способ изготовления крупногабаритных изделий из полиолефинов, патент № 2199438](/images/patents/271/2199044/8805.gif)
Формула изобретения
Способ изготовления монолитных крупногабаритных изделий из полиолефинов путем плавления их гранул в форме-печи в вакууме при 10-1-10 мм рт.ст., при температуре на 30-80oС выше температуры плавления гранул с перепадом температур 10-15oС по высоте на каждые 100 мм и последующего охлаждения снизу вверх до 20-80oС с перепадом температур 5-10oС по высоте на каждые 100 мм, отличающийся тем, что после плавления, перед охлаждением, форму-печь заполняют инертным газом, предварительно нагретым до температуры расплава, а охлаждение выполняют со скоростью V=4,85-,143 а2/5, oС/ч, где a=h при d/h![способ изготовления крупногабаритных изделий из полиолефинов, патент № 2199438](/images/patents/271/2199044/8805.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относиться к области переработки термопластов и может найти применение для изготовления монолитных крупногабаритных изделий, например изделий диаметром 50-250 мм и высотой до 5000 мм, диаметром 250-1200 и высотой до 3000 мм; колец и дисков с наружным диаметром до 2500 мм и высотой до 1000 мм. Известен способ изготовления толстостенных изделий (а.с. СССР 509895, МПК Н 01 В 19/00, опубл. 05.07.1976). С помощью этого способа изготавливаются изделия диаметром до 160 и высотой до 200 мм плавлением гранулированного полиэтилена в вакууме при температуре, не превышающей температуру плавления полиэтилена на 30oС, охлаждением до температуры 70-80oС со скоростью 0,5-2oС/мин под давлением 4,91x106-9,81x106 Па, после чего готовое изделие отжигают в течение 3-20 часов в жидкости с температурой 90-100oС, например в воде. Недостаток данного способа заключается в том, что температура переработки мала и при изготовлении более крупных конструкций вязкость расплава будет не достаточна для полной деаэрации объема материала. Кроме того, на конечном этапе производства изделий необходимо использовать большое удельное давление (4,91x106-9,81x106 Па), для создания которого необходимо использовать мощное прессовое оборудование, что не приемлемо при больших габаритных размерах изделий. Для отжига материала используют воду с температурой 90-100oС, что на 5-15oС ниже температуры плавления полиэтилена, при использовании же других полиолефинов, с более высокой температурой плавления, данное решение применять не целесообразно, поскольку при использовании воды температуру не возможно поднять выше 100oС (без повышения давления), использование же, например, масла приведет к полной потере эксплуатационных свойств полимера. Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является выбранный нами за прототип, известный способ изготовления крупногабаритных изделий из полиэтилена (а.с. СССР 659398, 30.04.1979), в котором изготовление крупногабаритных изделий из полиэтилена производят путем плавления гранулированного полиэтилена в вакууме и последующего охлаждения. Плавление гранулированного полиэтилена осуществляют в направлении снизу вверх при 10-1-10 мм рт. ст. , 140-200oС с перепадом температур 10-15oС по высоте на каждые 100 мм и охлаждают снизу вверх до 20-80oС с перепадом температур 5-10oС по высоте на каждые 100 мм со скоростью, определяемой по формуле V= 4,85-0,0038d, где V - скорость охлаждения oС/ч; d - диаметр изделий, мм. Данный способ имеет следующие недостатки: из-за отсутствия давления на стадии охлаждения изделия при изготовлении тонкостенных изделий возможно незаполнение малых промежутков между формующими поверхностями расплавленным полиэтиленом. Кроме того, во время охлаждения возможно присутствие в объеме изделия газовых полостей, состоящих из углеводородных фракций, которые при высоких температурах и вакууме переходят в газообразное состояние. Внутреннее давление в этих полостях много меньше атмосферного, поэтому при охлаждении изделия часть из них либо растворяется в полиэтилене, либо схлопывается, однако часть газовых полостей хотя и уменьшается в размерах, но до конца не исчезает. Это ухудшает как механические, так и диэлектрические характеристики. Основной технической задачей изобретения является улучшение механических и диэлектрических характеристик, т. е. улучшение качества изделий. Так, плотность полиэтилена высокого давления марки 10803-020, переработанного по заявляемому способу, больше плотности полиэтилена этой же марки, переработанного по известному способу, на 5 кг/м3. Таким образом, полиэтилен, переработанный по известному способу, имеет плотность, выходящую за рамки диапазона плотностей для этой марки (917-921 кг/м3). Электрическая прочность полиэтилена, переработанного по заявляемому способу, выше электрической прочности полиэтилена, переработанного по известному способу, на 8-13%. Техническая задача достигается тем, что в способе изготовления монолитные крупногабаритные изделия из полиолефинов путем плавления их гранул в форме-печи в вакууме при 10-1-10 мм рт. ст., температуре на 30-80oС выше температуры плавления гранул с перепадом температур 10-15oС по высоте на каждые 100 мм и последующего охлаждения снизу вверх до 20-80oС с перепадом температур 5-10oС по высоте на каждые 100 мм согласно предложенному решению после плавления, перед охлаждением форму-печь заполняют инертным газом, предварительно нагретым до температуры расплава, а охлаждение выполняют со скоростью V=4,85-0,143![способ изготовления крупногабаритных изделий из полиолефинов, патент № 2199438](/images/patents/271/2199002/8226.gif)
![способ изготовления крупногабаритных изделий из полиолефинов, патент № 2199438](/images/patents/271/2199044/8805.gif)
Класс B29C39/02 для изготовления изделий определенной длины, те отдельных изделий
Класс B29C39/42 литье при особых условиях, например в вакууме