Способ получения пластмассовой емкости для нефтепродуктов

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что раздув трубчатой заготовки осуществляют при температуре, превышающей температуру кристаллизации алифатического полиамида в смеси.4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что раздув трубчатой заготовки осуществляют осушенным сжатым газом.5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что раскрытие полуформ и извлечение отформованной емкости осуществляют после сброса давления сжатого газа в емкости до атмосферного уровня.Изобретение относится к технологии переработки полимерных материалов и получению изделий из них.В связи с развитием транспортного машиностроения и прежде всего автомобилестроения, быстрого роста автопарка происходит постоянное ужесточение норм по испарениям топлива из емкостей, в которых оно хранится, транспортируется и используется(топливные баки, сепараторы паров бензина, канистры и т.п.). Наиболее распространенные для этой цели металлические емкости уже в ближайшем будущем не смогут обеспечить ужесточение требований по ударным нагрузкам. Альтернативным и весьма перспективным решением может стать изготовление емкостей из полимерных материалов с низкой бензопроницаемостью 1.Известны разнообразные способы получения емкостей из полимерных материалов,предназначенных, главным образом, для хранения и транспортирования бензина.Согласно 2 пластмассовую емкость (топливный бак легкового автомобиля) предлагается формовать экструзией с раздувом из полиэтилена. Полученный таким образом топливный бак обладает высокой ударной прочностью, удовлетворяющей эксплуатационным требованиям. Однако, вследствие высокой диффузионной проницаемости полиэтилена по отношению к парам бензина полученный таким образом топливный бак непригоден для практического применения.Известен способ получения емкости для нефтепродуктов из ударопрочного термопластичного полимерного материала, согласно которому на внутреннюю поверхность емкости наносится металлическое покрытие, повышающее стойкость полимера к топливу 3 Практическое применение данного способа ограничивается повышенной стоимостью емкостей, получаемых при его использовании.Известен ряд способов получения емкостей для нефтепродуктов, основанных на применении полимерных материалов с низкой бензопроницаемостью, например, алифатических полиамидов.Так, согласно способу 4, пластмассовый топливный бак выполняют, по меньшей мере, из двух слоев, наружный слой изготавливается из полиэтилена, а внутренний из материала, непроницаемого для топлива и его паров - полиамида. К недостаткам данного способа относятся повышенная стоимость емкости, необходимость использования сложного и дорогостоящего технологического оборудования для его изготовления, трудность утилизации бракованной продукции или отслуживших свой срок изделий.В патенте США 5 для получения полой емкости методом экструзии с раздувом предлагается использовать смесевую композицию на основе алифатического полиамида(80-65 мас.ч.), 15-30 мас.ч. функционализированного специальным образом полиолефина,представляющего собой ионный сополимер ос-олефина С 23 и ос, В - ненасыщенной карбоновой кислоты С 36, в которой карбоксигруппы нейтрализованы катионами металлов и 0,1-3 мас.ч. сополимера стирола и 15 малеинового ангидрида. При использовании в качестве базового материала полиамида 66 данный способ позволяет получать упрочненные пустотелые изделия. К его недостатку относится сложность технологии приготовленияфункционализированнь 1 х полиолефинов И недостаточная прочность сварных швов в отформованном изделии.Отличительной особенностью способа 6 является использование в составе полиамидной КОМПОЗИЦИИ для раздувного формования на 65-99 мас.ч. ПА 1-30 мас.ч. ионного сополимера на основе 2 1 ос-олефина См и 2 1 ос, В - ненась 1 щенной органической карбоновой Кислоты, частично или полностью нейтрализованной ионом металла, или смеси полиэтилена с функционализированнь 1 м полиэтиленом, содержащим до 10 звеньев карбоновой Кислоты или ее ангидрида О,1-3 мас.ч., обогащенного ангидридом сополимера, содержащего звенья малеинового ангидрида (2 15 ) и ос-олефина типа стирола, этилена, октадецена. Как и в случае способа 5, недостатками технического решения являются сложность процесса модифицирования полиамида и недостаточная прочность сварных швов в готовой емкости.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту К заявляемому техническому решению является способ получения пластмассовой емкости для нефтепродуктов из гомополимера путем пластикации полимерного расплава в пластикационном цилиндре экструдера, выдавливания трубчатой заготовки в раскрытую холодную вь 1 дувную форму смыкания полуформ, раздува трубчатой заготовки сжатым газом, охлаждения и извлечения изделия из формы 7 - прототип. Данный способ характеризуется высокой производительностью и вполне приемлем для получения полых изделий из гомополимеров, например полиолефинов, полиамидов и др. При использовании в качестве материала для емкости смесей полимеров, в которых отсутствует термодинамическая совместимость(полная взаимная растворимость) компонентов, способ не обеспечивает достаточной прочности сварных швов. Вследствие этого ухудшаются как прочностные параметры изделий, так и их барьерные свойства (повышается проницаемость по отношению К нефтепродуктам).Задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности сварных швов при получении методом экструзии с раздувом пластмассовой емкости, предназначенной для хранения и транспортирования нефтепродуктов.Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения пластмассовой емкости для нефтепродуктов экструзией с раздувом путем пластикации расплава полимерного материала в материальном цилиндре экструдера, выдавливания расплава в виде трубчатой заготовки в раскрытую оформляющую полость выдувной формы, смь 1 кания полуформы, раздува трубчатой заготовки сжатым газом, ее охлаждения в сомкнутой форме, раскрытия полуформ и извлечения изделия, согласно изобретению в качестве полимерного материала используют смесь алифатического полиамида с функционализированнь 1 ми прививкой полярного мономера олефиновым полимером, сополимером или их смесью, и формирование осуществляют при температуре пресс-кантов выдувной формы ТПК выбранной из интервалаТс ПА 5 Тпк 5 Оз 85 Тпл оп, где ТСПА - температура стеклования алифатического полиамида в смеси ТШ оп - температура плавления олефинового полимера или наиболее тугоплавкого компонента в их смеси.Дополнительное повышение прочности сварных швов в отформованной емкости достигается при раздуве трубчатой заготовки сжатым газом, нагретым до температуры Тсд равной 1,2-Тс ПАЗ Тег 5 О,85-Т оп при температуре трубчатой заготовки в момент ее раздува, превышающей температуру начала кристаллизации алифатического полиамида в смеси при раздуве трубчатой заготовки осушенным сжатым газом при раскрытии полуформ и извлечении отформованной емкости после сброса давления сжатого газа в емкости до атмосферного уровня.Для подтверждения эффективности предполагаемого изобретения проводят серию сравнительных экспериментов. При этом используют следующие материалы алифатиче ВУ 9488 С 1 2007.08.30ские полиамидь 1 - полиамид 6 (ПА 6 пищевой марки, ТУ РБ 00206262.151-97), полиамид 610 (ПА 610, ГОСТ 10589-88) Исходные И функционализированнь 1 е полимеры И сополимеры олефинов И их смесей - полиэтилен низкой плотности (ПЭНП, марка 10803-020,ГОСТ 16336-77), полиэтилен высокой плотности (ПЭВП, марка 276-73, ГОСТ 16338-85),функционализированнь 1 е прививкой кислородсодержащих мономеров ПЭНП (ПФ-1, ТУ РБ 03535279.015-97) И ПЭВП (ПФ-2, ТУ РБ 03535279.027-97), а также смесь функционализированного ПЭНП с этиленпропиленовым сополимером (марка ПФ-1 ЭУ, ТУ РБ 03535279.015-97).Приготовление выдувных композиций осуществляли механическим смещением гранул алифатического полиамида с 30 мас. гранулята исходного или функционализированного прививкой полярного мономера полимера или сополимера олефинов, или их смеси с последующей соэкструзией компонентов в расплаве на двухшнековом экструдере(диаметр щнека 65 мм 1513 2221) при температуре 240 С с последующим водяным охлаждением стренг экструдата И их гранулированием.После приготовления выдувных композиций определяют значения температур стеклования (Тс ПА) И плавления (Тпд ПА) фазы полиамида, а также температур плавления олефиновь 1 х полимеров И сополимеров в смесях. Тс ПА находят с помощью метода релаксационной спектрометрии. Исследования проводили на релаксометре, работающем по принципу обратного крутильного маятника, конструкции ИММС НАНБ 8. В качестве образцов используют пластины размером 5051 мм, полученные литьем под давлением. Частота колебаний маятника 1 Гц точность определения температуры стеклования 10,1 С.Температуру плавления компонентов в смесях определяют экспериментально методом дифференциальной сканирующей калориметрии (микрокалориметр ДСМ-10 М производства Института биологического приборостроения РАН, г. Пущино, РФ) при массе навески 7 мг И скорости сканирования по температуре 16 С/мин.В процессе экспериментов устанавливают, что значения Те ПА И ТПЛ ПА в смесях изменяются несущественно И составляют для ПА 6 - Тс ПА 6 - 53 1 2 С, температура кристаллизации ТКрПА 6 187 С для ПА 610 - Тс ПА 610 48 1 2 С Ткр ПА 610 180 С. Значения температур плавления исходных И функционализированных олефиновых полимеров И сополимеров в их смесях с полиамидами также мало зависят от состава смесевых композиций И составляют следующие значения ПЭНП - 106 1 1 С, ПФ-1 - 1061 1 С, ПЭВП 126 1 2 С, ПФ-2 - 125 1 2 С, ПФ-1 ЭУ - 105 1 1 С (температура плавления функционализированного ПЭНП - наиболее тугоплавкого компонента в смеси функционализированного ПЭНП И этилен-пропиленового сополимера).Примеры вариантов осуществления способа с указанием используемых при этом веществ И технологических параметров приведены в таблице.Согласно примерам М 91-4 получают экспериментальные образцы в соответствии с технологией прототипа И Исследуют их. В качестве материалов используют гомополимерь 1 - ПА 6, ПА 610, ПЭНП, ПЭВП. Последовательность выполнения работ при этом следующая. Полиамиды 6 И 610 подвергаются сущке на воздухе при температуре 10015 С в течение 24 ч. Затем из полиамидов И полиолефинов экструзией с раздувом на выдувном агрегате фирмы К 1 о 1 пег Шшиот (ФРГ) формуются бутыли емкостью 0,5 л с плоским днищем И резьбовой горловиной, которая закрывалась герметичной крышкой На днище горловины образовывался сварной щов вследствие обжима трубчатой заготовки пресскантами выдувной формы. Температура пресс-кантов принимается равной температуре формы И регулируется с помощью термостата. Температуру трубчатой заготовки определяют на выходе ее из формующей головки с точностью 11 С. Раздув трубчатой заготовки осуществляют при избыточном давлении 0,6 МПа воздухом с относительной влажностью -8 О .Испытания готовых емкостей проводят следующим образом. Из днища бутылки щтампом вырубают лопатки для испытания методом растяжения. Размер щейки лопаток 4 О 42 мм.Вырубку осуществляют с таким расчетом, чтобы сварной щов приходился на область щейки и располагался строго поперек продольной оси лопатки. Из днища бутылей вь 1 рубают также лопатки, не содержащие в области щейки сварных щвов. О прочности сварного щва судят по коэффициенту его прочности, определяемому по формуле1 С бра -100, б где брсш - прочность при разрыве материала стенки днища, определенная на лопатках со сварным щвом бр - прочность при разрыве материала стенки днища без сварного щва.Проницаемость (диффузию из объема емкостей) нефтепродуктов (бензин АИ-92, дизтопливо, бензол квалификации ч) определяют следующим образом. Бутыли примерно на 2/3 заполняют указанными нефтепродуктами, герметично закрывают горловину резьбовой крыщкой с уплотнением из фторопласта-4 и устанавливают в термостат при температуре 50 С. При этом сварной щов в днище бутыли не перекрывается поверхностью основания,на которое устанавливается бутыль. Длительность выдержки бутылей в термостате составляет 240 ч О проницаемости судят по убыли веса бутылей (чем выще потери веса, тем выще проницаемость емкостей по отнощению к нефтепродукту).Минимально допустимое время охлаждения емкости (бутыли) в сомкнутой форме при формировании определяют визуально - по минимальному времени, при котором удавалось отформовать бутыль без потери ее формоустойчивости.Согласно примерам Не 5-12 получают и исследуют экспериментальные образцы буть 1 лей в соответствии с технологией и условиями, оговоренными в примерах Не 1-4. Отличительной особенностью является то, что, во-первых, в качестве материалов для бутылей используют смеси алифатических полиамидов 6 и 610 с функционализированными полимерами олефинов или их смесями. Во-вторых, формование осуществляют при температуре формующих кантов выдувной формы, выбранной из интервала температур,оговоренных в п. 1 формулы изобретения.Отличаются от примеров Не 5-12 тем, что раздув трубчатой заготовки осуществляют сжатым газом, нагретым до температуры, выбранной из интервала, оговоренного в п. 2 формулы изобретения.Отличаются от примеров Не 5-15 тем, что раздув трубчатой заготовки осуществляют в соответствии с п. 4 формулы изобретения осущенным сжатым газом (воздухом). Для получения осущенного сжатого воздуха его продувают через специальное осущительное устройство, входящее в комплект сушильных агрегатов фирмы К 1 о 1 пег Шйпиог, используемых для сущки полимерных материалов. Относительная влажность воздуха составляет 5 . Кроме того, в примере Не 18 остаточное давление сжатого газа в объеме емкости при раскрытии полуформ равно нулю.Отличается от примеров Не 16-18 тем, что температура трубчатой заготовки (180 С) ниже температуры кристаллизации ПА 6 в смеси (ТКрПА 6 187 С). Данный пример вь 1 полнен для экспериментального подтверждения п. 3 формулы изобретения.Отличаются от примеров Не 16-18 тем, что температура сжатого газа и температура пресс-кантов имеют значения отличные от оптимальных, оговоренных в пп. 1, 2 формулы изобретения.