СПОСОБ СМЕШИВАНИЯ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА С МЕТАЛЛИЧЕСКИМ НАПОЛНИТЕЛЕМ Российский патент 2003 года по МПК B29C70/82 B29C47/36 B29B11/16 B29B7/42 B29K105/22 

Изобретение относится к переработке полимеров, а именно к способу смешивания полимера с металлическим наполнителем и получения высоконаполненных металлополимерных композиций.

Изготовление деталей машин, работающих в диапазоне малых нагрузок, из черных и цветных металлов во многих случаях не оправдано из-за большого запаса прочности, что приводит к увеличению массы технологического оборудования. Использование высоконаполненных металлополимерных композиций конструкционных материалов для деталей машин позволяет решать вопросы экономии материальных ресурсов.

Из матричных металлополимерных материалов наибольшее распространие получили композиции с полимерной матрицей (связующей) и порошкообразными или волокнистыми металлическими наполнителями. В качестве связующей матрицы используются различные органические смолы, например ЭД-20, которая экологически является небезопасной и нетехнологичной.

Известен способ получения листового термопластичного материала (а.с. СССР 1754468, кл. В 29 С 41/02, 15.08.92. Бюл. 30), армированного волокнами, включающий смешение армирующих рубленных волокон с термопластичным связующим, выкладку, термоформование при температуре выше температуры плавления связующего, но ниже температуры его деструкции и охлаждения, при котором при выкладке на дно пресс-формы укладывают термопластичные связующие в виде пленки, затем засыпают смесь рубленных волокон в виде порошка или гранул и накрывают термопластичной пленкой, а при термоформовании материал сначала разогревают до температуры прессования, затем пресс-форму смыкают и выдерживают под давлением. Недостатком данного способа является неравномерное распределение волокон в среде связующего полимера, что снижает не только прочностные, но и другие функциональные свойства материала.

Предлагаемый способ предусматривает изготовление высоконаполненного металлополимерного материала с равномерным распределением металлического наполнителя в полимерной (связующей) матрице.

Сущность изобретения заключается в том, что первоначально непрерывно формуют тонкий слой-подложку из полимерного связующего, находящегося в вязкотекучем состоянии, в виде ленты, а металлический вкатывают роликом и равномерно распределяют наполнитель в объеме полимерной матрицы, затем охлаждают полученную высоконаполненную металлополимерную композицию, имеющую 30-35% полимерного связующего и 70-65% металлического наполнителя, и измельчают его до необходимой крупности.

Реализация предложенного способа изготовления высоконаполненного металлополимерного материала осуществляется следующим образом. Тонкий слой расплава полимера непрерывно формуется с помощью плоскощелевой головни экструдера и подается на вращающийся барабан. Образующийся слой расплава полимера входит в зазор между нижней кромкой бункера, находящегося над барабаном, и верхней поверхностью слоя-подложки расплава на барабане. Бункер заполняется металлическим порошком, который контактирует со слоем-подложкой расплавленного полимера, и при дальнейшем вращении барабана на нем образуется двухслойная лента, состоящая из нижнего слоя - расплава полимера и верхнего - металлического порошка. Затем при дальнейшем вращении барабана металлический порошок вкатывается роликом в слой расплава полимера. Вдавливание слоя металлического порошка в слой расплава полимера и его равномерное распределение по объему обеспечивается тем, что ширина щели конусного бункера соответствует ширине слоя-подложки. Кроме того, за счет зазора между валком и барабаном, который меньше, чем высота проходящей двухслойной ленты.

После смешивания слоя металлического порошка в слое расплава полимера (слой расплава полимера соизмерим со слоем металлического порошка и их соотношение по высоте определяет степень наполнения металлополимерной композиции, соответствующей 30-35% полимерного связующего и 70-65% металлического наполнителя) и формирования металлополимерной ленты при дальнейшем вращении барабана она охлаждается в водяной ванне. Затем металлополимерная лента снимается с вращающегося барабана с помощью ножа и подается в ножевой измельчитель, где измельчается с получением крошки требуемой крупности.

Формование изделий (конструкционных деталей машин или деталей другого функционального назначения) осуществляется в закрытой пресс-форме при температуре размягчения полимерной матрицы. Температура размягчения полимера гарантирует отсутствие расслоения металлополимерной композиции (осаждения металлического порошка в матрице пресс-формы), то есть обеспечивается равномерность распределения наполнителя в полимерном связующем, как одного из важнейших критериев качества получаемого металлополимерного материала.

Изобретение касается переработки полимеров, а именно способа смешивания полимеров с металлическим наполнителем для получения высоконаполненных металлополимерных композиций. В способе получения полимерного материала с металлическим наполнителем смешивают термопластичное связующее с металлическим наполнителем. В способе первоначально непрерывно формуют тонкий слой-подложку из полимерного материала, находящийся в вязкопластичном состоянии, в виде ленты, на которую наносят металлический порошок. Последний вкатывают роликом и равномерно распределяют наполнитель в объеме полимерной матрицы. Затем охлаждают полученную высоконаполненную полимерную композицию, имеющую 30-35% полимерного связующего и 70-65% металлического наполнителя, и измельчают до необходимой крупности. Способ позволяет получить полимерную композицию с равномерно распределенным наполнителем в матрице.

Способ получения полимерного материала с металлическим наполнителем, включающий смешение термопластичного связующего с металлическим наполнителем, отличающийся тем, что первоначально непрерывно формуют тонкий слой-подложку из полимерного материала, находящийся в вязкопластичном состоянии, в виде ленты, на которую наносят металлический порошок, вкатывают его роликом и равномерно распределяют наполнитель в объеме полимерной матрицы, затем охлаждают полученную высоконаполненную полимерную композицию, имеющую 30-35% полимерного связующего и 70-65% металлического наполнителя, и измельчают до необходимой крупности.