Способ формования заготовок из органического стекла для изготовления оптических многослойных сложнопрофильных изделий
METHOD FOR FORMING PREFORMS FROM ORGANIC GLASS FOR THE MANUFACTURE OF OPTICAL MULTILAYER COMPLEX-SHAPED PRODUCTS

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технике переработки листовых заготовок из прозрачных термопластов для получения многослойных изделий остекления самолетов, вертолетов и других транспортных средств.
Известен метод формования заготовок из стекла для многослойных изделий, основанный на одновременном формовании листов, сложенных друг на друга, авт. свид. СССР № 54262, МПК С03В 23/06, С03С 27/12, публ. 31.12.1938. При этом для предотвращения слипания листов на поверхность нижнего наносится измельченный очищенный мел. Недостатком известного способа является то, что он позволяет изготавливать заготовки только простой формы и не дает возможности формования заготовок cсложной формы
Наиболее близким к изобретению является способ формования оптических сложнопрофильных изделий, основанный на использовании жертвенного листа, прижимаемого к листовой заготовке с помощью вакуума, эластичной прокладки из шероховатой склеивающей термопластичной пленки, располагаемой между изделием и жертвенным листом, патент RU 2714057, МПК В29С 51/14, публ. 11.02.2020.
К недостаткам данного способа относится то, что он не дает возможности получать заготовки с эквидистантными поверхностями из-за необходимости формования их по-отдельности. Это, в свою очередь, в дальнейшем приводит к росту оптических искажений в многослойных изделиях, т.к. толщина склеивающего материала будет неравномерной.
Если при изготовлении заготовок для многослойных изделий простой геометрии достаточно одного вида формы для формования, то при изготовлении заготовок для многослойных сложнопрофильных изделий, необходимо наличие разных видов форм для каждой заготовки, что впоследствии значительно повышает стоимость заготовок.
Задачей изобретения является обеспечение изготовления заготовок из органического стекла для многослойных сложнопрофильных изделий с высокими оптическими характеристиками за счет обеспечения эквидистантных поверхностей заготовок.
Также, задачей изобретения является повышение производительности изготовления заготовок за счет возможности формовать все необходимые заготовки за один раз и на одной форме.
Для достижения задачи изобретения предложен:
1. Способ формования заготовок из органического стекла для оптических многослойных сложнопрофильных изделий, включающий сборку пакета в виде листовой заготовки, покрытой полиэтиленовой пленкой, и жертвенного листа, выполненных из одинакового материала, укладку эластичной прокладки из шероховатой склеивающей термопластичной пленки между листами и создание вакуума между ними, нагрев пакета с последующим формованием вакуумно-контактным способом до получения необходимой конфигурации заготовки, разборку пакета, отличающийся тем, что на листовую заготовку укладывают дополнительно не менее одной листовой заготовки, выполненной из одинакового с ней материала, покрытую полиэтиленовой пленкой, между заготовкой и дополнительной заготовкой устанавливают эластичную прокладку из шероховатой склеивающей термопластичной пленки, а вакуум создают между всеми листовыми заготовками и жертвенным листом.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве шероховатой склеивающей термопластичной пленки используется либо полиуретановая, либо этиленвинилацетатная, либо поливинилбутиральная пленка.
Предлагаемая реализация способа иллюстрируется фигурой.
Собирают пакет из листовых заготовок 1 и 2, покрытых полиэтиленовой пленкой 3 и жертвенного листа 4, между которыми прокладывают эластичную прокладку 5. На листовые заготовки устанавливают вакуумные штуцеры 6 и вакуумные трансляторы 7. Эластичные прокладки укладывается таким образом, чтобы вакуумные трансляторы лишь частично пересекались прокладкой. На внутренних поверхностях листовых заготовок и жертвенного листа по периметру и в зоне установки вакуумного штуцера и тканевых трансляторов удаляют защитную полиэтиленовую пленку.
Листовые заготовки и жертвенный лист по периметру склеивают между собой с помощью абриса 8 и между ними через штуцеры 6 создают вакуум не более -0,95, в результате чего листовые заготовки и жертвенный лист прижимаются друг к другу. Далее, сохраняя вакуум, пакет нагревают до температуры формования и формуют любым контактным способом так, чтобы жертвенный лист находился на матрице. После охлаждения сформованные заготовки обрезают по периметру с припуском. Жертвенный лист и листовые заготовки разъединяют и удаляют эластичные прокладки.
Использование эластичной прокладки из склеивающей термопластичной пленки с шероховатой поверхностью, например, из полиуретана или элиленвинилацетата, позволяет до нагрева использовать ее в качестве вакуумного транслятора для откачки воздуха между листовыми заготовками и жертвенным листом, что способствует их равномерному прижатию друг к другу. Склеивающая пленка, расположенная между заготовками, позволяет равномерно дистанцировать их относительно друг друга по всей площади заготовок позволяя получать после формования полностью эквидистантные заготовки. Во время нагрева пакета склеивающая пленка размягчается и выполняет роль подложки между листовой заготовкой и жертвенным листом. Благодаря склеивающей способности пленки в размягченном состоянии и созданию вакуума, листовые заготовки и жертвенный лист прижаты между собой на протяжении всего этапа формования. Во время формования отпечатки поверхности матрицы остаются только на жертвенном листе, а нижняя листовая заготовка соприкасается только с мягкой поверхностью склеивающей пленки, которая защищает нижнюю заготовку от образования оптических дефектов.
Наличие полиэтиленовой пленки на листовых заготовках позволяет разъединить листовые заготовки и эластичные прокладки вместе с полиэтиленовой пленкой после формования, так как эластичная прокладка при нагревании приклеется к полиэтиленовой пленке, а не к листовым заготовкам. В тоже время полиэтиленовая пленка позволяет защитить поверхность листовых заготовок от взаимодействия с шероховатой склеивающей пленкой, тем самым сохранить исходные оптические характеристики листовых заготовок.
Необходимость использования жертвенного листа из того же материала что и листовые заготовки, обусловлена их одинаковой температурой размягчения а, следовательно, одинаковой пластичностью во время формования.
Это позволяет впоследствии использовать листовые заготовки из органического стекла, полученные заявляемым способом, для изготовления многослойных оптических сложнопрофильных изделий с поднутрениями с обеспечением высоких оптических характеристик.
Пример 1. Необходимо получить две эквидистантные заготовки (неприлегание заготовок не более 0,15 мм при базе 100 мм) для триплекса изделия с нерезкостью изображения не более 8 и 4 угловых минут для нижней и верхней заготовки, соответственно, из прозрачных листов поликарбоната с заданной сложной кривизной поверхности. Заданные геометрические размеры: габариты листов 1200х800 мм, толщина листа для нижней заготовки 12±1 мм, толщина листа для верхней заготовки 3±0,5 мм, максимальная стрела прогиба изделия 620 мм.
Используются листы поликарбоната торговой марки «Lexan» изготовленные фирмой «General Electric Plastics» (US). Лист для нижней листовой заготовки толщиной 12±0,1, лист для верхней листовой заготовки толщиной 3±0,1 и жертвенный лист толщиной 3±0,1 мм размерами 2050х1300 мм. Для подложки между ними используется склеивающая полиуретановая пленка Dureflex А4700.
По краям верхней заготовки и жертвенного листа, только на одной из двух поверхностей, а у нижней заготовки с обеих поверхностей убирается защитная полиэтиленовая пленка по длинной стороне шириной 40 мм, по короткой 180 мм. Собирается первая часть пакета, состоящая из нижней заготовки и жертвенного листа. По краю нижней листовой заготовки приклеивается абрис шириной 40 мм, по длинной стороне без отступа от края, по короткой стороне с отступом 70 мм от края. Посередине коротких сторон, с отступом 30 мм от абриса к центру, насквозь через заготовки устанавливаются вакуумные штуцеры. Вдоль коротких сторон укладываются полосы тканевого транслятора шириной 90 мм таким образом, чтобы транслятор попадал на вакуумный штуцер и на 20 мм пересекался с защитной полиэтиленовой пленкой. Далее на листовую заготовку, поверх защитной полиэтиленовой пленки укладывается склеивающая полиуретановая пленка Dureflex А4700 таким образом, чтобы она на 20 мм пересекалась с тканевым транслятором. Вдоль коротких сторон укладывается еще один слой тканевого транслятора, поверх первого. Затем к листовой заготовке на абрис приклеивают жертвенный лист, таким образом, чтобы сторона с обрезанной защитной полиэтиленовой пленкой оказалась внутри. Сборка первой части пакета закончена. Затем пакет из нижней заготовки и жертвенного листа переворачивают так, чтобы жертвенный лист оказался снизу, а нижняя заготовка сверху.
Собирается вторая - итоговая часть пакета, состоящая из верхней заготовки и первой части пакета. На поверхности верхней листовой заготовки с обрезанной полиэтиленовой пленкой, по краю приклеивается абрис шириной 40 мм, по длинной стороне без отступа от края, по короткой стороне с отступом 70 мм от края. Посередине коротких сторон, с отступом 30 мм от абриса к центру, насквозь заготовки просверливаются отверстия для установки вакуумных штуцеров из первой части пакета. Вдоль коротких сторон укладываются полосы тканевого транслятора шириной 90 мм таким образом, чтобы транслятор попадал на отверстие и на 20 мм пересекался с защитной полиэтиленовой пленкой. Далее на листовую заготовку поверх защитной полиэтиленовой пленки укладывается склеивающая полиуретановая пленка Dureflex А4700 таким образом, чтобы она на 20 мм пересекалась с тканевым транслятором. Вдоль коротких сторон укладывается еще один слой тканевого транслятора, поверх первого. На месте отверстия в листовой заготовке в вакуумных трансляторах вырезаются прорези для прохождения вакуумных штуцеров. Затем к верхней листовой заготовке на абрис приклеивают первую часть пакета, таким образом, чтобы нижняя листовая заготовка оказалась внутри. Сборка пакета закончена.
Между заготовками и жертвенным листом через штуцеры создают вакуум не более -0,95. Собранный пакет закрепляют в оснастке для формования, помещают в термостат и нагревают до температуры размягчения поликарбоната 155±2°С, выдерживают при этой температуре 30 минут и формуют изделие вакуумно-контактным методом. Затем термостат охлаждают инерционно до комнатной температуры. После охлаждения сформованный пакет извлекается из оснастки и заготовки обрезаются по периметру будущего изделия с припуском 40 мм. Жертвенный лист и листовые заготовки разъединяются, а склеивающие полиуретановые пленки удаляются вместе с защитными полиэтиленовыми пленками. В результате изготовлена нижняя заготовка изделия остекления с нерезкостью изображения не более 6 угловых минут и верхняя заготовка изделия остекления с нерезкостью изображения не более 2 угловых минут, неприлегание заготовок составляет не более 0,1 мм при базе 100 мм.
Пример 2. Необходимо получить две эквидистантные заготовки (неприлегание заготовок не более 0,15 мм при базе 100 мм) для триплекса изделия с нерезкостью изображения не более 6 угловых минут, для нижней и верхней заготовки, из прозрачных листов полиметилакрилата с заданной сложной кривизной поверхности. Заданные геометрические размеры: габариты листов 1030х800 мм, толщина листа для нижней и верхней заготовки 6±1 мм, максимальная стрела прогиба изделия 330 мм.
Лист для нижней и верхней листовых заготовок толщиной 6±0,1, жертвенный лист толщиной 2±0,1 мм размерами 1450х1300 мм. Для подложки между ними используется склеивающая этиленвинилацетатная пленка.
Сборка, нагрев и формование осуществляемся как в примере 1. В результате изготовлены верхняя и нижняя заготовки изделия остекления с нерезкостью изображения не более 4 угловых минут, неприлегание заготовок составляет не более 0,1 мм при базе 100 мм.
Пример 3. Необходимо получить две эквидистантные заготовки (неприлегание заготовок не более 0,15 мм при базе 100 мм) для триплекса изделия с нерезкостью изображения не более 12 и 4 угловых минут, для нижней и верхней заготовки соответственно, из прозрачных листов поликарбоната с заданной сложной кривизной поверхности. Заданные геометрические размеры: габариты листов 1430х820 мм, толщина листа для нижней заготовки 15±1 мм, толщина листа для верхней заготовки 3±0,5 мм, максимальная стрела прогиба изделия 650 мм.
Используются листы поликарбоната торговой марки «Novattro» изготовленные фирмой «СафПласт» (RU). Лист для нижней листовой заготовки толщиной 15±0,1, лист для верхней листовой заготовки толщиной 3±0,1 и жертвенный лист толщиной 1,5±0,1 мм размерами 2180х1300 мм. Для подложки между ними используется склеивающая поливинилбутиральная пленка.
Сборка пакета , нагрев и формование осуществляется как в примере 1. В результате изготовлена нижняя заготовка изделия остекления с нерезкостью изображения не более 10 угловых минут и верхняя заготовка изделия остекления с нерезкостью изображения не более 2 угловых минут, неприлегание заготовок составляет не более 0,1 мм при базе 100 мм.
Пример 4. Необходимо получить три эквидистантные заготовки (неприлегание заготовок не более 0,15 мм при базе 100 мм) для пятиплекса изделия с нерезкостью изображения не более 6 угловых минут, для каждой заготовки, из прозрачных листов поликарбоната с заданной сложной кривизной поверхности. Заданные геометрические размеры: габариты листов 1200х900 мм, толщина листов для заготовок 6±0,8 мм, максимальная стрела прогиба изделия 230 мм.
Используются листы поликарбоната торговой марки «Novattro» изготовленные фирмой «СафПласт» (RU). Листы для заготовок толщиной 6±0,1, и жертвенный лист толщиной 1,5±0,1 мм размерами 1700х1300 мм. Для подложки между ними используется склеивающая поливинилбутиральная пленка.
Сборка пакета с добавлением еще одной заготовки, нагрев и формование осуществляемся как в примере 1. В результате изготовлены три заготовки для изделия остекления с нерезкостью изображения не более 4 угловых минут каждая, неприлегание заготовок составляет не более 0,1 мм при базе 100 мм.
Предлагаемый способ позволяет получать заготовки для многослойных сложнопрофильных изделий со сложной кривизной поверхности и высокими оптическими характеристиками. Величина нерезкости изображения у полученных заготовок ниже требуемых значений и не превышает 10 угловых минут, а неприлегание заготовок не превышает 0,1 мм при базе 100 мм. При этом одновременное формование нескольких заготовок позволяет повысить производительность не менее, чем на 50%.