СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОИСТОГО ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2014 года по МПК B32B27/40 C09D175/04 

Изобретение относится к способам получения слоистых изделий из высокомолекулярных веществ путем покрытия их пластическими материалами, в частности к способу изготовления из пластических материалов роликов для конвейеров и прочих подобных деталей: колес, шестерен, шкивов, валиков.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ изготовления изделия из многослойных полимерных комбинированных материалов, состоящего из трех слоев, включающий следующие последовательные технологические операции: получение двухслойного комбинированного полимерного материала и нанесение поверх этого материала третьего слоя (см. патент РФ №2245793, Кл. B32B 27/08, B32B 31/00, опубл. 10.02.2005), принят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что он может использоваться только для получения изделий простой формы, а именно листовых и пленочных материалов.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изделие, - получение из пластических материалов слоистых изделий (деталей) сложной формы типа роликов, колес, шестерен, шкивов, валиков, состоящих из нескольких слоев, с требуемыми свойствами.

Технический результат - расширение технологических и эксплуатационных возможностей.

Для достижения указанного технического результата изделие (деталь) состоит из трех слоев: внутреннего - из капролона или полиамида, наружного покрытия из полиуретана и среднего связующего - из адгезива - силбонда. Способ включает следующие последовательные технологические операции:

- получение капролона или полиамида и формирование из него внутреннего основного, несущего, наиболее массивного слоя, имеющего форму детали;

- подготовка внутреннего слоя к нанесению на его рабочую поверхность покрытия путем обработки ее адгезивом - силбондом;

- заливка поверх адгезива наружного слоя из полиуретана, его полимеризация для формирования покрытия на рабочей поверхности детали.

Заявляемый способ позволяет получать из пластических материалов детали машин и механизмов сложной формы, например типа тел вращения, обладающие требуемыми механическими свойствами, в частности прочностью, высокой стойкостью к поверхностному износу и малой их массой по сравнению с аналогичными деталями, изготовленными из металла, что в совокупности расширяет их технологические и эксплуатационные возможности.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Для получения слоистого изделия из полимерных материалов, например ролика конвейера с основным, несущим, первым, внутренним слоем из капролона, выполняют последовательно следующие технологические операции.

1. Производство капролона.

Для этого предварительно осушенный расплавленный капролактам загружают строго одинаковое количество в два реактора, оснащенных рубашкой обогрева, уровнемером и мешалками. Туда же подают инертный газ, например азот, для исключения контакта с кислородом воздуха. Температуру в реакторах поддерживают в пределах 120-135°C.

Затем в одном из реакторов готовят расплав активатора, а в другом - катализатора. Для приготовления расплава активатора в один из реакторов вводят толуилендиизоцианат, а в другой для приготовления расплава катализатора - металлический натрий. Перемешивание расплава в реакторах осуществляют в течение 5-10 минут.

2. Формование изделия.

Далее расплавы активатора и катализатора подают в смесительную головку под давлением 100 кгс/см² и заливают в предварительно подготовленные формы, нагретые до 135°C.

3. Полимеризация и охлаждение изделия.

Процесс полимеризации начинается с момента смешения расплавов активатора и катализатора и сопровождается повышением температуры на 40-60°C.

Формы с залитой смесью расплавов помещают в предварительно разогретую печь до 140-180°C, где происходит полимеризация в течение 60-90 минут. Затем осуществляют постепенное охлаждение изделия в течение 12 часов путем равномерного понижения температуры печи до температуры окружающей среды.

4. Подготовка рабочей поверхности к нанесению покрытия.

Рабочую поверхность сформированного внутреннего основного слоя изделия обрабатывают механически посредством нанесения проточек в виде встречных левой и правой резьбы до середины по ширине детали, очищают ацетоном и наносят адгезив, например силбонд.

5. Формование покрытия.

Расплавленный полиуретан заливают в предварительно разогретые формы в щель между их внутренней поверхностью и рабочими поверхностями изделий и выдерживают в печи при температуре до 100°C в течение одного часа. После охлаждения изделия извлекают из форм.

Используемые в способе устройства: реакторы, литьевые формы и проч. общеизвестны, а для производства капролона исходные компоненты берутся в известном из литературы по органической химии (по производству высокомолекулярных веществ) соотношении. В качестве основного вещества для внутреннего слоя могут быть использованы и другие полимеры: полиамид-6, -66, -610 и другие.

Заявленный способ предполагается применять для изготовления деталей конструкционного, электротехнического и общего назначения в изделиях, машинах и механизмах машиностроительной, автомобильной, военной, авиационной, электротехнической и других видов техники. Детали характеризуются высоким уровнем требуемых механических, физических и химических свойств, обеспечивающим им высокую эксплуатационную стойкость, в частности износостойкость, и увеличивающим срок их службы.

Использование изобретения позволяет получать детали не только типа тел вращения, но и любой требуемой формы, что расширяет технологические возможности способа.

Изобретение может быть использовано для изготовления из пластических материалов роликов для конвейеров и прочих подобных деталей: колес, шестерен, шкивов, валиков. Способ получения слоистого изделия, содержащего три слоя, из полимерных материалов включает получение капролона или полиамида и формование из него внутреннего, основного, несущего, наиболее массивного слоя, имеющего форму детали; подготовку внутреннего слоя к нанесению на его рабочую поверхность покрытия путем ее механической обработки, очистку ацетоном и нанесение среднего связующего слоя из адгезива - силбонда; заливку поверх адгезива наружного слоя из полиуретана, его полимеризацию для получения покрытия и последующее охлаждение готового слоистого изделия. Изобретение позволяет расширить технологические и эксплуатационные возможности. 6 з.п. ф-лы.

1. Способ получения слоистого изделия из полимерных материалов, содержащего три слоя, отличающийся тем, что он включает следующие последовательные операции:
- получение капролона или полиамида и формование из него основного, несущего, наиболее массивного первого внутреннего слоя, имеющего форму готового изделия в виде детали;
- подготовка внутреннего слоя к созданию на его рабочей поверхности покрытия путем ее механической обработки, очистки ацетоном и нанесения второго связующего слоя из адгезива - силбонда;
- заливка поверх адгезива третьего наружного слоя из полиуретана, его полимеризация для формования покрытия на рабочей поверхности изделия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для производства капролона предварительно одинаковое количество осушенного расплавленного капролактама загружают в два реактора, оснащенных рубашкой обогрева, уровнемером и мешалками, туда же подают инертный газ, например азот, для исключения контакта с кислородом воздуха, температура в реакторах поддерживается в пределах 120-135°C, затем в одном из реакторов готовят расплав активатора, а в другом - катализатора, для приготовления расплава активатора в один из реакторов вводят толуилендиизоцианат, а в другой для приготовления расплава катализатора - металлический натрий, перемешивание расплава в реакторах осуществляют в течение 5-10 минут.

3. Способ по одному из пп.1, 2, отличающийся тем, что для формования внутреннего основного слоя, имеющего форму изделия, расплавы активатора и катализатора подают в смесительную головку под давлением 100 кгс/см² и заливают в предварительно подготовленную форму, нагретую до 135°C.

4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что процесс полимеризации начинается с момента смешения расплавов активатора и катализатора и сопровождается повышением температуры на 40-60°C, форму с залитой смесью расплавов помещают в предварительно разогретую до 140-180°C печь, где происходит полимеризация в течение 60-90 мин.

5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что затем осуществляют постепенное охлаждение изделия в течение 12 часов путем равномерного понижения температуры печи до температуры окружающей среды.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что подготовка рабочей поверхности внутреннего слоя к нанесению покрытия заключается в том, что ее обрабатывают механически посредством нанесения проточек в виде встречных левой резьбы и правой резьбы до середины по ширине детали, очищают ацетоном и наносят второй средний связующий слой, состоящий из адгезива - силбонда.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что расплавленный материал покрытия из полиуретана заливают в предварительно разогретую форму в щель между ее внутренней поверхностью и рабочей поверхностью изделия и выдерживают в печи при температуре до 100°C в течение одного часа, после охлаждения изделие с нанесенным третьим наружным слоем извлекают из формы.