Устройство для переработки термопластичных полимеров гидроэкструзией

Устройство для переработки термопластичных полимеров гидроэкструзией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ ГИДРОЭКС ТРУЗИЕЙ, содержащее камеру формования , снабженную штуцером подачи под давлением гидростатической смазки и матрицей, размещенной на выходном участке камеры формования, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности устройства и снижения трудоемкости процесса за счет сокращения времени на получение заготовки и подачи ее в камеру формования, устройство снабжено соединенным с входом камеры формования холодильником с фильерой подачи с ts заготовки из расплава, которая размещена соосно матрице камеры формования. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ииЯ0ии

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3509162/23-05 (22) 19.10.82 (46) 30.09.84, Бюл. В 36 (72) А.А. Поздеев, Е.В. Славнов, В.М. Тимофеев и С.В. Шахов (71) Институт механики сплошных сред

Уральского научного центра АН СССР (53) 678.057(088.8) (56) 1. Торнер P.Â. Теоретические основы переработки полимеров. M

"Химия", 1977, с. 236-239.

2. Уорд И.M. Структура и свойства сверхвысокомодульных полимеров.

Высокомолекулярные соединения. 1979, сер. А, т. XXI, N - 11, с. 2557-2567 (прототип). зш В 29 F 3/01 В 29 F 3/00 (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ

ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ ГИДРОЭКС

ТРУЗИЕЙ, содержащее камеру формования, снабженную штуцером подачи под давлением гидростатической смазки и матрицей, размещенной на выходном участке камеры формования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности устройства и снижения трудоемкости процесса за счет сокращения времени на получение заготовки и подачи ее в камеру формования, устройство снабжено соединенным с входом камеры формования холодильником с фильерой подачи заготовки из расплава, которая разме- Е щена соосно матрице камеры формования.

С:

1115915

Изобретение относится к переработке полимерных материалов в химической промышленности путем получения методом гидроэкструзии высокопроч— ных профильных полимерных материа- 5 лов.

Известно устройство для переработки термопластичных полимеров экструзией, содержащее экструдер с фильерой, соответствующей форме изделия. В устройстве осуществляют формование материала, нагретого выше температуры плавления, через фильеру соответствующей формы. Давление процесса экструзии колеблется в за- 15 висимости от перерабатываемого полимерного материала 5-50 МПа (13.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не позвоГ ляет получить экструдант с высокими 20 механическими свойствами из-за отсутствия ориентации полимера.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство 25 для переработки термопластичных полимеров гидроэкструзией, содержащее камеру формования, снабженную штуцером ,подачи под давлением гидростатической смазки и матрицей, размещенной 30 на выходном участке камеры формования, В устройстве полимерную заготовку, предварительно полученную, например, экструзией и механической обработкой, вставляют обработанным концом в матрицу и замыкают камеру формования. При подаче жидкости в камеру формования на полимерную заготовку, нагретую до температуры обработки ниже температуры плавления, с бо- 40 ковой поверхности действует гидростатическое давление жидкости, образующее смазочную пленку на поверхности матрицы, а с торцовой поверхности — осевое усилие выпрессовки заготовки жидкостью высокого давления, что позволяет получать высокопрочные полимерные изделия (21, Недостатком этого устройства является цикличность работы, связанная 50 с необходимостью разборки камеры формования, сбросом давления жидкости, удаления из матрицы остатка непроэкструдированной полимерной заготовки установкой заготовки в камере фор-55 мования для обеспечения следующего цикла гидроэкструэии. Кроме того, подготовка заготовки является трудоемким процессом, включающим в себя такие операции, как прессование заготовки из расплава, охлаждение, механическая обработка, последующая термообработка в камере формования °

Указанные недостатки снижают производительность устройства и повышает трудоемкость процесса, имеющего перерывы в работе перед осуществлением нового цикла гидроэкструзии и требующего значительного времени на перезарядку устройства, Цель изобретения — повышение производительности устройства и снижение трудоемкости процесса за счет сокращения времени на получение заготовкй и подачи ее в камеру формования.

Указанная цель достигается тем, что устройство для переработки термопластичных полимеров гидроэкструзией, содержащее камеру формования, снабженную штуцером подачи под давлением гидростатической смазки и матрицей, размещенной на выходном участке камеры формования, снабжено оединенным с входом камеры формования холодильником с фильерой подачи заготовки из расплава, которая размещена соосно матрице камеры формования.

Благодаря наличию холодильника с фильерой подачи заготовки из расплава, соединенного с камерой фг рмования, обеспечивается непрерывная подачи термообработанной заготовки в камеру формования при исключении операций нагрева и механической обработки, а также исключения необходимости размыкания и смыкания камеры формоч вания.

На чертеже показано устройство, общий вид.

Устройство содержит камеру l формования, матрицу 2, размещенную на выходном участке камеры 1, штуцер 3 подачи под давлением гидростатической смазки. К камере 1 формования присоединены прессовый механизм 4, выполненный, например, в виде червячной машины, и холодильник 5, соединенный с входом камеры формования. Прессовый механизм 4 имеет загрузочное средство 6, червяк 7 с торпедой 8, имеющей мелкую нарезку, накопительную полость 9. Холодильник 5 сообщен посредством фильеры 10 для подачи заготовки из расплава с прессовым механизмом 4. Фильера 10 размещена соосно матрице 2 камеры 1 формова 1115915 ния. Осевое перемещение червяка 7 с торпедой 8 производится механизмом 11. Для подвода и отвода хладагента в холодильнике 5 предназначены трубопроводы l2 и 13. 5

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в матрицу 2 камеры 1 формования одним концом вставляется "затравочная" полимерная 10 заготовка 14, причем длина заготовки

14 должна быть выбрана таким образом, чтобы второй конец заготовки 14 находился в холодильнике 5. Это необходимо для наличия начального участка ох-15 лажденной заготовки 14.

После установки "затравочной" заготовки 14 включается в работу прессовый механизм 4. Полимерные гранулы из загрузочного средства 6 за- 20 хватываются червяком 7, расплавляются. и выдавливаются через мелкую нарезку торпеды 8 в накопительную полость

9 прессового механизма 4. При постепенном заполнении полимером полости 925 червяк 7 с торпедой 8 перемещается в крайнее заднее положение по ходу движения материала. После полного заполнения расплавом полимера полости 9 включается в работу механизм 11 0 осевого перемещения червяка 7 с торпедой 8. При этом торпеда 8 с червяком 7 перемещаются в крайнее правое положение и выпрессовывают расплавленный полимер через фильеру 10, геометрические размеры рабочего по35 яска которой задают в соответствии с нужными формой и размерами полимерной заготовки 14, в холодильник 5, в котором происходит охлаждение пос40 тупившего полимера из прессового механизма в вязкотекучем состоянии до температуры обработки полимерной заготовки в камере 1 формования ниже температуры плавления полимера.

Из холодильника 5 полимерная заго,товка l4 выпрессовывается в камеру 1 формования, в которую подается через штуцер 3 под высоким давлением гидэостатическая смазка для создания слоя смазки в очаге деформации матрицы 2, через которую происходит истечение полимерной заготовки 14 с образованием профильного изделия 15

Э при этом эа счет процессов ориентации и кристапизации, сопровоящаю- 55 щих деформирование материала, прдисходит упрочнение полимерного из- .. делия.

Давление гидростатической смлзкижидкости в камере 1 формованпя создают насосом высокого давления (не показан) через штуцер 3, причем в момент выпрессовки полимера из полости 9, холодильника 5 и матрицы 2 давление гидростатической смазки в камере 1 формования не должно превышать усилия прессового механизма 4.

По окончании прессования очередной порции полимера давление в камере 1 формования уменьшают, так как в этот момент происходит, заполнение накопительной полости 9 новой порцией полимера при сравнительно небольшом давлении (при цикличном накоплении порций полимера).

По окончании заполнения полимером полости 9 и охлаждения заготовки 14 в холодильнике 5 снова происходит процесс выпрессовки полимерной заготовки 14 из матрицы 2 с одновременным повышением давления гидростлтнческой смазки в камере 1 формовлння.

Объемы накопительной полости 9 и полости холодильника 5 выбираются таким образом, чтобы после окончлния прессования охлажденная часть полимерной заготовки 14 оставаллсь в полости холодильника 5.

Таким образом, для осуществления непрерывного процесса получения профильных полимерных изделий методом гидроэкструэии полимерную заготовку

14 из камеры 1 формования и создания давления гидрастатической смазки выпрессовывают не давлением смазки в камере 1 формования,,а длплением расплава полимера в прессовом механизме 4.

Прессовый механизм 4, который может быть не только червячного, но и плунжерного типа, расплавляет порции исходного сырья и формует рлсплав полимера через фильеру 10, соответствующую геометрии полимерной заготовки 14. Заготовку 14 охлаждают до температуры обработки и после охлаждения ее затвердевшую часть выпрессовывают через матрицу 2 давлением прессового механизма 4, передаваемым через расплав полимера.

В момент выпрессовки через матрицу 2 в камере 1 формования создают давление смазки, необходимое для осуществления гидродинамического режима смазки при движении полимерной заготовки 14 через матрицу 2. Про1115915

Составитель Л. Кольцова

Редактор M. Недолуженко Техред Л.Иикеш

Корректор С. Черни

l-Заказ 6833/13 Тираж 639

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, ч цесс выдавливания полимера через матрицу 2 происходит с температурой ниже температуры плавления и при этом за счет процессов ориентации и кристаллизации, сопровождающих процесс 5 деформирования, происходит упрочнение изделия. Таким образом, данное устройство обеспечивает получение заготовки иэ расплава и непрерывную подачу ее в камеру формования при ис10 ключении промежуточных операций нагрева и механической обработки.

Пример 1. При непрерывной гидроэкструэии стержня полиэтилена диаметром 7 мм скоростью V=20 см/мин,1>

t о. при температуре заготовки Т=20 С давленне подводимой жидкости в камере высокого давления достигает вел".чины

Р =80 МПа, а усилие прессования см прессового механизма P =1000 кг. чр

Пример 2. То же, что пример 1, но Т = l00 С. При этом Р „„ =

60 MIIa, Р„ =- 800 кг.

Данное устройство обеспечивает раздельное задание давлений вьпрессовки и смазки в процессе гидроэкструзии, поскольку усилие прессования создается расплавом, а гидростатическая смазка создает смазо(HbIA слой и всестороннее гидростатическое сжатие 30 заготовки.,давление гидростатической смазки должно быть соизмеримо с давлением прессования так, чтобы заготовка не потеряла устойчивости, материал был под всесторонним гидро" статическим давлением, в ином случае он разрушится в матрице из-за сдвига, а также должна быть образована разделительная смазочная пленка.

Температура при гидроэкструэии определяет усилие прессования и механические свойства экструдата. Для различных материалов они могут отличаться, но всегда должны быть ниже температуры плавления.

Таким образом,. предложенное устройство обеспечивает повышение производительности устройства гидроэкструзии полимеров, устраняющего перезарядку камеры формования, создание устройства с раздельным заданием усилия прессования через матрицу и давления формования в камере для обеспечения гидродинамической смазки, получение высокопрочных профильных поли. мерных изделий из гранул, минуя промежуточные технологические операции, уменьшение трудоемкости процесса изготовления полимерных заготовок, так как требуется всегда одна затравочная заготовка на начальной стадии процесса и работы устройства.