Способ переработки под давлением термопластичной полимерной композиции и устройство для его осуществления

Способ переработки под давлением термопластичной полимерной композиции и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву(5l)N. Кл. (») Заявлено 26. 05. 80 (21) 2928908/23 05 с присоединением заявки №вЂ”

В 29 F 1/00

3Ьеуйарспюнвй квинтет СССР пю делам вэееретееек н открытки (23) Приоритет— (53) УДК678.097. .745.2(088.8) Опубликовано 30 06 .82 Бюллетень ¹24

Дата опубликования описания 30. 06. 82

Э

И.В. Коляско, 6.Н. Петров и А.М. Тене бойм "- а. . .-",l,: д„. - с1ИО

Г- .М".ЖМ,;; д

Кишиневский сельскохозяйственный институт им. ВВ4нФф уде (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ .

ТЕРМОПЛАСТИЧНОЙ ПОЛИМЕРНОГ1 КОМПОЗИЦИИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области переработки полимерных материалов,в частности, к способам и устройства для переработки полимерных композиций, содержащих модифицирующие добавки, и может быть использовано в химической промышленности для формования полимерных изделий в условиях серийного и массового производства, а также для нанесения антифрикционных полимерных покрытий.

Известен способ переработки полимерных композиций, согласно которому расплав основного полимера впрыскивают в литьевую камеру, где он смешивается с необходимыми добавками, загруженными в камеру предварительно, затем полученную после смешения композицию впрыскивают в формующую полость 11 1.

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получить достаточно однородную композицию при впрыске расплава из-за низкой эффективности смешения. Кроме того, двухстадийный характер литьевого цикла увеличивает затраты времени на формование.

Устройство для осуществления способа содержит узел ввода добавок в литьевую камеру, плунжер впрыска добавок и вентили для запирания литьевой камеры t,1 1.

Недостатком устройства является сложность системы управления вентилями,. а также необходимость использования мощного привода плунжера узла ввода добавок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ переработки под давлением термопластичной полимерной композиции, заключающийся в предварительной пластикации основного материала, подаче расплава основного материала в литьевой

939262

40 канал, введении в расплав основного материала в питьевом канале модифицирующих добавок при воздействии колебаний (2g.

Устройство для осуществления способа содержит корпус, пластикатор, узел ввода модифицирующих добавок с нагнетательной камерой, мундштук, сообщенный соосно ему расположенным литьевым каналом с пластикатором, и вибраторы (2 1. согласно последнему способу и устройству для уменьшения вязкости композиции расплав подвергают воздействию низкочастотных колебаний.

Однако смесительно-.диспергирующий эффект вибровоздействия, обусловлен" ный периодической деформацией расплава и кавитацией в нем, при приложении колебаний к значительному обьему расплава оказывается недостаточным вследствие низкой плотности энергии и малой частоты колебаний, что способствует неоднородности композиции, снижению физика-механичес-i ких ее свойств и, следовательно, снижению качества изделий.

Кроме того, устройство реализующее способ, должно быть оборудовано громоздким механическим или гидравлическим вибратором; причем при больших давлениях, развиваемых при литье в предшнековой полости узла впрыска (до 1,5-2 ГПа), уплотнение плунжера вибратора становится затруднительным.

Цель изобретения - повышение качества изделий за счет обеспечения однородности получаемой композиции

4

Благодаря локализации зоны дейс1 вия ультразвука и совмещению ее с областью смешивания .ингредиентов композиции вибросмесительный эффект проявляется наиболее полно, что приводит к разрушению агрегатов дисперсного наполнителя и равномерному распределению наполнителя и других модифицирующих добавок в расплаве основного полимера.

Для осуществления предлагаемого способа устройство для переработки под давлением термопластичной полимерной композиции, содержащее корпус, пластикатор, узел ввода модифицирующих добавок с нагнетательной камерой, мундштук, сообщенный соосно ему расположенным питьевым каналом с пластикатором, и вибраторы, снабжено установленным в корпусе между мундштуком и пластикатором смесительным цилиндром-концентратором радиальных колебаний с полостью в виде однополостного гиперболоида, соосной мундштуку и являющейся продолжением питьевого канала, причем полость смесительного цилиндра сообщена посредством выполненных в нем радиальных отверстий и кольцевого канала с нагнетательной камерой узла ввода модифицирующих добавок, а вибраторы выполнены в виде ультразвуковых преобразователей, установленных по наружной поверхности корпуса в фокальной плоскости смесительного цилиндра, при этом расстояние от торца каждого преобразователя до внутренней поверхности смесительного цилиндра выбрано из соотношения:

S0

Указанная цель достигается тем, что в способе переработки под давлением термопластичной полимерной композиции, заключающемся в предварительной пластикации основного материала, подаче расплава основного материала в литьевой канал, введении в расплав основного материала модифицирующих добавок при воздействии колебаний, введение модифицирующих добавок осуществляют в зону минимального сечения литьевого канала, а колебания в области смешения осуществляют с ультразвуковой часотой при расположении пучности смещений волн в зоне выхода модифицирующих добавок в питьевой канал, где 81 - диаметр полости смесительного цилиндра в фокальной его плоскости", d -.диаметр окружности, на которой расположены торцы ультразвуковых преобразователей:

/1 - длина волны ультразвуковых колебаний.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для осуществления способа, на фиг.2 - разрез Л-A на фиг.,1.

Устройство содержит пластикатор

1, узел 2 ввода модифицирующих д бавок, мундштук 3, вибраторы в виде. ультразвуковых преобраз. вв вп .й

939262

5

4 и смесительный цилиндр-концентратор 5, закрепленный в корпусе 6 между пластикатором l и мундштуком 3.

Пластикатор 1 аналогичен узлам пластикации обычных литьевых машин.

Узел 2 ввода модифицирующих добавок имеет плунжер 7, снабженный приводом вертикального перемещения (не показан), и соединен с корпусом 6 смесительного цилиндра. 5, полость 8 которого выполнена в виде однополостного гиперболоида вращения, соосного мундштуку 3.. На наружной поверхности цилиндра 5 имеется проточка. переменного сечения, образующая с внутренней поверхностью корпуса

6 кольцевой канал 9. Канал 9 связан с нагнетательной камерой 10 узла 2 ввода модифицирующих добавок отверстием 11, а также с полостью 8 смеси- 20 тельного цилиндра 5 радиальными коническими отверстиями 12. Между смесительным цилиндром-концентратором

5 и мундштуком 3 установлена решетка 13, предназначенная для дополни- 2$ тельной гомогенизации расплава.

Обогрев мундштука 3 смесительного цилиндра 5 и нижней части узла 2 ввода модифицирующих добавок осуществляется электронагревателями (не показаны) . Ультразвуковые преобразователи 4 прикреплены к корпусу 6 в фокальной плоскости смесительного цилиндра-концентратора

5, т.е. в плоскости максимальной зз интенсивности радиально-симметричных колебаний, возникающих при синфазной работе преобразователей.

Данная плоскость проходит через фокус образующей гиперболы и совпа- а0 дает с плоскостью разреза Л-А.

Размеры смесительного цилиндра

5 должны быть выбраны таким образом, чтобы пучность смещений находилась в зоне ввода модифицирующих . добавок в расплав основного материала. Это может быть выполнено в том случае, если расстояние от торца

УЗ-преобразователя до поверхности литьевого канала кратно четверти 50 длины волны колебаний, что записывается в виде

Ых-Й1) -(1 „) А, где с1 - диаметр литьевого канала в

5$

1 фокальной плоскости смесительного цилиндра концентратора 51

Д - диаметр окружности, на которой расположены торцы ультразвуковых преобразователей;

А — длина волны колебаний;

И - положительное целое число.

Поскольку большинство промышленных ультразвуковых генераторов генерируют колебания с длиной волны порядка 0,2-0,25 м (e стали), то наиболее приемлемой величиной и в вышеприведенном соотношении следует считать и =1. Тогда необходимое условие можно записать в виде с - „= Р

Устройство работает следующим образом.

Расплав основного полимера подвергается предварительной пластикации в пластикаторе 1, одновременно с этим путем поднятия плунжера 7 производится загрузка нагнетательной камеры

10 необходимыми компонентами смеси.

При движении шнека пластикатора 1 вперед расплав впрыскивается через полость 8 смесительного цилиндра

5 и мундштук 3 в форму (не показана), при этом плунжер 7 движется вниз, выдавливания необходимые модифицирующие добавки иэ нагнетательной камеры 10 через отверстие 11, кольцевой канал 9 и конические радиальные отверстия 12 в движущийся расплав в зоне минимального сечения полости

8, ограничивающей литьевой канал.

В момент впрыска расплава его подвер гают ультразвуковому воздействию преобразователей 4 таким образом, чтобы пучность смещений была расположена в зоне выхода модифицирующих добавок в литьевой канал. Проходя через решетку 13, смесь подвергает" ся дополнительной гомогенизации.

Благодаря тому, что ввод модифи-. цирующих добавок в расплав осуществляют одновременно с впрыском последнего в форму, цикл литья сокращается.

Пример. Производилось литье полимерной композиции на основе полиамида ПА-12-10 с помощью устройства, созданного на базе литьевой машины ДБ-3328", дооборудованной узлом ввода модифицирующих добавок и смесительным цилиндром 5. В бункер литьевой машины загружался чистый полиамид, в бункер узла 2 ввода модифицирующих

939262

56

55 добавок - смесь, содержащая указанные ингредиенты.в следующем количестве, вес.Ф:

Графит коллоидный, 30

Стабилизатор аминфенольного типа I

Полиамид ПА-12-10 Остальное

Формоваиие основного расплава производилось при обычных режимах (давление литья I40 ИПа, температура последней зоны материального цилиндра 520 К). При прохождении расплава через минимальное сечение литьевого канала ($сеч 16 м ) в него впрыскивалась смесь из узла

2 ввода модифицирующих. добавок (усилие впрыска 95 кН), при этом об ласть смешения подвергалась воздействию ультразвуковых колебаний от двух магнитострикционных преобразователей типа ПИС-39, оси которых находились в горизонтальной плоскости, перпендикулярной оси литьевого канала. Преобразователи возбуждались генератором УЗГ-10-22 при частоте 22 кГц. Отлитые образцы для испытания на растяжение (по ГОСТ

11262-76), содержавшие около 103 графита, после выдержки в течение

24 ч испытывались на растяжение.

Прочность образцов превышала в среднем на 153 прочность контрольных образцов, полученных при смешении компонентов в бункере литьевой маши ны и содержащих< такое же количество добавок.

Таким образом. использование дан ного изобретения позволяет улучшить

Физико-механические свойства композиции эа счет повышения ее однород" ности, значительно. упростить процесс,формования композиции путем уменьшения числа. подготовительных операций (смешения, грануляции и др.), регулировать содержание добавок, варьируя таким образом свойства готового продукта.

Формула изобретения

1. Способ переработки под давлением термопластичной полимерной композиции, заключающийся- в предварительной пластикации -основного материала, подаче расплава основного материала в питьевой канал, введении в расплав основного материала в литьевом канале модифицирующих добавок. при воздействии колебаний, отличающийся тем, 5

И

3О

40 что, с целью повышения качества изделий за счет обеспечения однородности получаемой -композиции, введение модифицирующих дббавок- осуществляют в зону минимального. сечения литьевого канала,. а колебания в о6ласти смешения осуществляют. с ультразвуковой частотой при расположении пучности смещений волн в зоне выхода модифицирующих добавок в литьевой канал.

2. Устройство для переработки под давлением термопластичной палимерной композиции, содержащее корпус, пластикатор, узел ввода модифицирующих добавок с нагнетательной камерой, мундштук, сообщенный соосно ему расположенным литьевым каналом с пластикатором, и вибраторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено установленным в корпусе между мундштуком и пластикатором смесительным цилинд- . ром-концентратором радиальных колебаний с полостью в виде однополостного гиперболоида, соосной мундштуку и являющейся продолжением литьевого канала, причем полость смесительного цилиндра сообщена посредством выполненных в нем радиальных отверс" тий и кольцевого канала с нагнетательной камерой узла. ввода модифицирующих добавок, а вибраторы выполнены в виде ультразвуковых преобразователеи, установленных по наружной поверхности корпуса-в фокальной плоскости смесительного цилиндра, при этом расстояние от торца каждого преобразователя до внутренней поверхности смесительного цилиндра выбрано из соотношения где 81 - диаметр полости смесительного цилиндра в фокальной его плоскости, 3» - диаметр окружности, на которой расположены торцы ультразвуковых преобразователей, - длина волны ультразвуковых колебаний..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Н 53.-36869, кл. В 29 I- 1/00, опублик. I,978.

2. Авторское свидетельство СССР

I1 710824, кл. В 29 f 3/04, 1978

1 прототип 7.

939262 фие.

A-А

4ье. 2

ВНИИПИ Заказ 4560/26 Тираж 679 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4