Способ изготовления полых про-фильных изделий из термопластичныхполимеров и устройство для егоосуществления
Патент 806446
Авторы
Способ изготовления полых про-фильных изделий из термопластичныхполимеров и устройство для егоосуществления
Иллюстрации
Реферат
Союз Соеетскик
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ С ИТВЛЬСТВУ
<">806446 (б! ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 27. 07. 78(21) 2649437/23-05 с присоединением заявки й9 (23) Г3рноритет
Опубликовамо 230281 бюллетень Н9 7
Дата опубликования описания 23. 02. 81
<я)м. к.
В 29 D 23/04
В 29 Г 3/08
Гюсударствеиимй комитет
СССР ио делам изобретеиий и еткрытий (53) УДК 678. 057 (088. 8) (72) Авторы изобретения
В. М. Листков, Э. Е.. Цыганенко, О. Н. Бе палова, T. H. Козлова и A. Д. Чернянский 3 . 5" ц — 1 (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ПРОФИЛЬНЫХ
ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ
И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к переработке пластмасс, в частности к получению из термопластичных материалов полых профильных изделий сложной конфигурации с выступающими тонкими элементами, которые широко используются для различных элементов конструкций в строительной, автомобильной,мебельной и других отраслях провышленности.
Известен способ изготовления полых профильных изделий, например труб, включающий следующие стадии: экструзию полой заготовки, калибрование с использованием пневматического или вакуумного прижима заготовки к калибратору в процессе калибрования, охлаждение, протягивание профиля одновременно с указанными стадиями.
Этот способ осуществляется с помощью устройства, состоящего из экструдера с профильной головкой, снабженной каналом для подачи soapyxa внутрь заготовки, калибратора в виде металлической оправки с охлаждающей рубашкой, который вплотную примыкает к профильной головке охлаждающей ванны и тянущего механизма.
Калибратор может быть снабжен патрубком для подведения вакуума, который соединяется,с системой отверстий, выведенных на рабочую поверхность калибратора 13.
Однако указанным способом и устройством могут быть получены разнообразные профильные изделия из термопластичных материалов только сравнительно несложной геометрической формы(трубы круглого, овального, прямоугольного сечения, полые профильные изделия с выступающими элементами только большой толщины, к l5 которым не предъявляются высокие требования по геометрии и точности размеров).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту
20 является способ изготовления профильных изделий, содержащий операции экструзии полой профильной заготовки, постадийного калибрования по всей поверхности профиля и охлаждения, протягивания заготовки одновременно с указанными операциями.
Для осуществления этого способа известно устройство, содержащее последовательно расположенные эк30 струдер с профильной головкой, вы806446 полненной с каналом для подачи воздуха внутрь заготовки, секционный .калибратор с охлаждающей рубашкой, охлаждающую ванну и тянущий механизм.
Калибратор состоит из четырех секций, причем первая секция," снабженная водяной рубашкой, с одной стороны вплотную примыкает к профильной головке, с другой — к охлаждающей ванне.Три последующие секции расположены в первой охлаждающей ванне. Каждая секция содержит перед= нюю калибрующую часть уменьшающегося размера в каждом последующем элементе и заднюю калибрующую часть увеличивающегося размера 2 .
Однако известный способ и устройство позволяют получать только профильные изделия несложной геометрической формы (трубы круглого, квадратного, овального и прямоугольного сечения), полые профильные изделия с выступающими элементами большой толщины без высокой точности геометрии профиля и размеров. Кроме того при изготовленйи профиля с тонкими выступающими элементами происходит либо недооформление или обрыв профиля при его прбтягивании из-за большого сопротивления многосекционного калибратора.
Цель изобретения — повышение качества профильных иэделий сложной конфигурации с выступающими тонкими элементами и разработка устройства для осуществления этого способа.
Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления полых профильных иэделий из термопластов, содержащем последовательные операции экструзии полой профильной заготовки постадийного калибрования и охлаждения ее, притягивания заготов- ки одновременно с указанными операциями перед калиброванием проводят раздув профильной заготовки, а калибрование ее осуществляют в две стадии, причем на первой стадии по всей поверхности профиля, а на второй — по охватывающим габаритным размерам профиля.
В устройстве для осуществления, способа, содержащем последовательно расположенные экструдер с профильной головкой, выполненной с каналом для подачи воздуха внутрь заготовки,секционный калибратор с охлаждающей рубашкой, охлаждающую ванну и тянущий меМанизм, калибратор выполнен из двух секций, рабочая полость первой из которых повторяет точный контур профиля, а рабочая, полость второй основные габаритные размеры его, причем расстояние между первой секцией калибратора и профильной головкой экструдера выбрано равный 0,15-1,00 максимального размера поперечного
55 бО
65 сечения рабочей полости первой секции калибратора.
Изобретение иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 показано устройство, общий вид; на фиг.2 — первая и вторая секции калибратора, разрез; на фиг.Зсечение полого профильного изделия.
Устройство состоит из экструдера
1, профильной головки 2, выполненной с каналом 3 для подачи воздуха внутрь заготовки, двухсекционного калибратора с секциями 4 и 5 первая секция 4 которого снабжена охлаждающей рубашкой, 6 и с одной стороны находится от головки 2 экструдера на расстоянии
0,15-1,00 максимального поперечного сечения рабочей полости первой секции 4 калибратора, с другой — вплотную примыкает к охлаждающей ванне 7, а вторая секция 5 калибратора находится в охлаждающей ванне 7 и вплотную примыкает к стенке ванны, тянущего механизма 8 и намоточного узла 9.
Первая секция калибратора состоит из четырех плит: верхней 10 нижней
11 и двух боковых 12 и 13, которые крепятся между собой винтами 14, образуя калибрующую рабочую Б полость.
Каждая плита имеет канал для подачи охлаждающей воды.
Сечение рабочей калибрующей полости Б повторяет сечение нрофильного изделия.
Вторая секция состоит из П-образного основания 15 и плоской плиты
16, соединенных винтами 17. Калибрующая рабочая полость В этой секции имеет прямоугольное сечение с размерами сторон, соответствующими габаритным размерам поперечного сечения профиля.
Устройство для осуществления способа работает следующим образом.
Расплав термопласта из экструдера 1 через профильную головку 2 поступает в свободное пространство между головкой и калибратором с одновременной подачей воздуха через качал 3 внутрь профильной заготовки, который раздувает профильную. заготовку 18 до размеров, превышающих размер поперечного сечения калибрующей рабочей полости первой секции калибратора.
Раздутая профильная заготовка поступает в первую секцию 4 калибратора, в охлаждающей рубашке 6 которой циркулирует вода.
В первой секции 4 калибратора раздутая профильная заготовка 18 плотно прижимается к стенкам рабочей полости Б и благодаря. обжатию заготовки стенками полости и пневматическому прижиму заготовки к стенкам первой секции 4 калибратора, профильная заготовка 18 приобретает форму полого профильного изделия, что обусловлено охлажде806446 нием и фиксацией тонких элементов профиля и частичным охлаждением остальных его элементов.
Оформленное и частично охлажденное профильное иэделие поступает но вторую секцию 5 калибратора, которая находится н ванне 7 с проточной охлаждающей водой.
Во второй секции 5 калибратора профильное иэделие дополнительно калибруется по габаритным размерам и охлаждается до необходимой температуры, при которой оно способно сохранять заданную форму на последующих стадиях, а затем поступает в охлаждающую ванну 7, где происходит окончательное охлаждение. Протягивание профильного иэделия через калибрующую и охлаждающую систему осуществляется с помощью тянущего механизма8.
Сформованное и остывшее профильное изделие может сматываться в бух- Щ ту с помощью намоточного узла 9 или разрезается на отдельные куски. Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.Полое профильное изделие фиг.3) сложной конфигурации с выступающими тонкими элементами получают из полиэтилена высокого давления ПЭВД по данному способу с использованием данного устройства, имеющего следующие характеристики:
Диаметр шнека 63 мм
Длина шнека 1260 мм
Степень сжатия шнека 4,5
Длина первой секции калибратора 250 мм !
Длина второй секции калибратора 250 мм
Расстояние 5 между профильной головкой и первой секцией калибратора
3 мм, т.е. 0,15 максимального раз- 40 мера поперечного сечения калибрующей (20 мм) рабочей полости первой секции калибратора.
ПЭВД с плотностью 0,918 г/см и с показателем текучести расплава (ПТР145
2 r/10 мин загружают н загрузочную воронку экструдера.
Режим экструзии следующий:
Температура (oC) по зонам экструдера, начиная от загРузочной зоны
125-138-140-140.
Температура (С) по зонам профильной головки 138-138.
Скорость вращения шнека
75 -85 об/мин;
Расплав ПЭВД поступает из экструдера через профильную головку в свободное пространство между головкой. и калибратором. Одновременно подают воздух под давлением 0,1 атм через канал в головке внутрь профильной ф) заготовки. Заготовка, раздутая до размеров, превышающих размер поперечного сечения калибрующей рабочей полости первой секции калибратора, поступает в калибратор. В первой фЯ секции кагибратора ра..д: т,»1 про фильная заготовка обжимаетсн стенма ми рабочей полости и благодаря пневматическому прижиму заготовки к стенкам полости происходит фиксация формы профиля и его тонких элементов, а также частичное охлаждение профиля. Затем профильное изделие поступает во вторую секцию калибратора, находящуюся в ванне с проточной охлаждающей водой.
Во второй Секции калибратора про,фильное изделие калибруется по габаритным размерам и охлаждается до темйературы, при которой оно сохраняет заданную форму на последующих стадиях, а затем поступает в охлаждающую ванну, где окончательно охлаждается. Одновременно с указанными стадиями протягивают профиль со скоростью 2-3 м/мин с помощью тянущего устройства.
Сформованное и остывшее профильное иэделие сматывают н бухту с помощью намоточного приспособления.
Размеры выступающих тонких элементов профиля соответствуют 5-6 классу точности (ГОСТ-11710-71) .
Пример 2. Полое профильное издлие получают из полиэтилена низкого давления с плотностью
0,954 г/см3 и ПТР-б г/10 мин аналогично примеру 1 с использованием того же устройства.
Для данного примера 5 = 10 мм, т.е. 0,50 максимального размера поперечного сечения калибрующей рабочей полости первой секции калибратора.
Режим экструзии следующий:
Температура (ОС) по зонам экструдера, начиная от загрузочнОй зоны 145-150-160-150..
Температура ОС) по зонам профильной голонки 150-140.
Скорость вращения шнека 75-85 об/мин., Давление воздуха 0,3 атм.
Размеры выступающих тонких элементов полученного профиля соотнетстнонали 5-6 классу. точности.
Пример 3. Полое профильное изделие получают из ABC-пластика с плотность 1,15 г/см и
ПТР-13 r/10 мин аналогично примеру 1. Для данного примера 5 = 20мм, т.е. 1,0 максимального размера попе-. речного сечения калибрующей голости первой секции калибратора.
Режим экструзии следующий:
Температура оС) по зонам экструдера, начиная от загрузочной зоны 170-190-210-210.
Температура (DC) по зонам профильной головки 210-200.
Скорость вращения шнека 21 об/мин, Скорость протягивания профиля
1 м/мин
Давление воздуха 0,5 атм, 806446
Размеры выступающих тонких элементов профиля соответствовали 4-.5
f классу точности.
Пример 4 .(Контрольный .
Полое профильное иэделие получают из ABC-пластика аналогично примеру
3, но величина 5 = 22 мм, т.е.
1,1 максимального размера поперечного сечения калибрующей полости первой секции калибратора.
При такой величине 5 и давлении воздуха 0,5 атм заготовка разрывается между головкой экструдера и калибратором, что не позволяет получать заданный профиль.
При снижении давления воздуха до 0,4 атм получают профильное изделие 10-го класса точности.
Пример 5. (Контрольный )
Полое профильное изделие получают из ПЭНД аналогично примеру 2 с отклонением величины 5 от рекомендуемых пределов (5 = 2 мм), т.е. 0,1 максимального размера поперечного сечения калибрующей полости первой секции калибратора.
Размеры выступающих тонких элементов профиля соответствуют 10 классу точности.
Увеличение же давления воздуха от
0,3 до 0,5 атм не приводит к повышению точности размеров. При дальнейшем же увеличении давления до 0,6
0,7 атм заготовка обрывается, Предлагаемый способ позволяет получать полые профильные изделия различной геометрической формы с одним, двумя, тремя и т.д. выступающими тон-. кими элементами по 4-6 классу точности в зависимости от природы и молекулярных характеристик применяемых термопластов.
В качестве термопластичных материалов используются полистиролы, полиолефины, поливинилхлорид, ABC-пластики, полиакрилаты и т.д.
Полученные данным способом полые профильные изделия с выступающими тонкими элементами находят применение в качестве уплотнительных обрамляющих элементов в узлах и конструкциях, сочетающих металл, стекло, дерево и пластмассу в строительной, мебельной, автомобильной и других отраслях промышленности.
Формула изобретения
1. Способ изготовления полых профильных изделий из термопластичных полимеров, содержащий последовательные операции экструзии полой профильной заготовки, постадийного калибрования и охлаждения ее, протягивания заготовки одновременно с указанными операциями, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества профильных изделий сложйЪй
15 конфигурации с выступающими тонкими элементами перед калиброванием проводят раздув профильной заготовки, а калибрование осуществляют в две стадии, причем на первой стадии
Щ по всей.-поверхности профиля, а на второй — по охватывающим габаритным размерам профиля.
2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее последовательно расположенные экструдер с профильной головкой, выполненной с каналом для подачи воздуха внутрь заготовки, секционный калибратор с охлаждающей рубашкой, охлажда.ощую ванну и тянущий механизм, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что.калибратор выполнен из двух секций, рабочая полость первой из которых повторяет точный контур профиля изделия, а рабочая полость второй — основные габаритные размеры evo, причем расстояние между первой секцией калибратора и профильной головкой экструдера выбрано равным 0,15-1,00 максимального размера
4р поперечного сечения калибрующей рабочей полости первой секции калибратора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Шенкель Г. Шнековые прессы для пластмасс. Л., Госхимиздат, 1962, с.388-390.
2.Патент Великобритании е 1336178, кл. В 5 A опублик. 07.11.73 (прототи ) .
806446 оид 4 и гз. и
° Д
16 В
-77
15 фиа2 фиа3
Составитель Л. Кольцова
Редактор Н. Кончицкая Техред C.Мигунова .,Корректор Г. Назарова
Заказ 141/27 Тираж 705 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4