Плоскощелевая экструзионная головка

 

Изобретение относится к переработке полимерных материалов в изделия . Оно может быть использовано при производстве листов и плоских пленок на базе червячных и дисковых экс-, трудеров. Целью изобретения является повышение качества получаемых изде- i ЛИЙ, а также уменьшение гидравлических потерь энергии и расширение технологических возможностей головки. Дпя достижения зтой цели головка содержит корпус с входным каналом и выходным отверстием. Голоска содержит треугольный в плане распределительньш участок, который образован коллектором со скруглениями по торцам.К коллектору примыкает канал уменьшенной высоты. Головка содержит также дроссельную планку, копильник, подающий канал. Кроме того, она содержит регулируемые формующие губки. Входной канал в направлении выходного отверстия выполнен расширяющимся в плоскости головки и сужающимся в плос-кости ,перпендикулярной плоскости го - ловки.Поперечное сечение коллектора в месте его сопряжения с входным каналом в плоскости головки совпадает с попе- , речным сечением входного канала.Пос ледний выполнен переменной высоты, уменьшающейся в направлении выходно; го отверстия. Коллектор выполнен пе-.- ременной высоты, уменьшающейся в направлении выходного отверстия. На боковой поверхности копильника вьшолнены продольные прорези, сужающиеся в направлении распределительного участка , подающего канала и оси головки . Расплав полимера поступает во ВХОДНОЙ канал. Благодаря такому конструктивному выполнению этого канала расплав полимера, претерпевая сложное состояние, поступает в треугольный в плане распределительный участок . Здесь он переходит в состояние сшитых эластомеров. Затем расплав полимера проходит скругления по торцам и канал коллектора уменьшенной высоты и равномерно распределяется по всей ширине головки. Далее расг плав полимера поступает под дроссельную планку, где он окончательно стабилизируется по всей ширине головки . Затем поступает в копи-ньник. Отсюда расплав полимера поступает плавно в подающий канал с регулируемыми формующими губками и выходит с одинаковыми скоростями через выходное отверстие, что позволяет повысить качество получаемых изделий, уменьшить гидравлические потери и расширить технологические возможности головки. 3 з.п. ф-лы, 8 ил. i (Л СП со оо 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН, SU„„ t3 533S А1 (5р 4 В 29 С 47/14// В 29-1. 7:00

4ej

/у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;;... уу/

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

" 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3920655/23-05 (22) 01.07.85 (46) 07.06.87. Бюл. Ф 21 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Н.П.Тонконог, О.М.Яхно, Д.Д.Ря— бинин, Б.Л.Оситинский и Л.А.Ткаченко (53) 678.057.374.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 519336, кл. В 29 С 47/14, 1972.

М(данов 10.А., Рябинин Д.Д. Расчет и конструирование головок первичных машин для производства листов и плоских пленок из термопластов. Сб. "Химическая технология", У 6/66/.

Киев, Наукова думка, 1972, с.45-50, рис.3, 4. (54) ПЛОСКОЩЕЛЕВАЯ ЭКСТРУЗИОННАЯ ГОЛОВКА (57) Изобретение относится к переработке полимерных материалов в изделия. Оно может быть использовано при производстве листов и плоских пленок на базе червячных и дисковых экструдеров. Целью изобретения является повышение качества получаемых изде- лий, а также уменьшение гидравлических потерь энергии и расширение технологических возможностей головки.

Дпя достижения этой цели головка содержит корпус с входным каналом и выходным отверстием. Головка содержит треугольный в плане распределительный участок, который образован коллектором со скруглениями по торцам.К коллектору примыкает канал уменьшенной высоты. Головка содержит также дроссельную планку, копильник, подающий канал. Кроме того, она содержит регулируемые формующие губки. Входной канал в направлении выходного отверстия выполнен расширяющимся в плоскости головки и сужающимся в плоскости, перпендикулярной плоскости головки. Поперечное сечение коллектора в месте его сопряжения с входным каналом в плоскости головки совпадает с попе, речным сечением входного канала.Пос ледний выполнен переменной высоты, уменьшающейся в направлении выходного отверстия. Коллектор выполнен пе-. ременной высоты, уменьшающейся в направлении выходного отверстия. На боковой поверхности копильника выполнены продольные прорези, сужающиеся в

-направлении распределительного участка, подающего канала и оси головки. Расплав полимера поступает во входной канал. Благодаря такому конструктивному выполнению этого канала расплав полимера, претерпевая сложное состояние, поступает в треугольный в плане распределительный участок. Здесь он переходит в состояние сшитых эластомеров. Затем расплав полимера проходит скругления по торцам и канал коллектора уменьшенной высоты и равномерно распределяется по всей ширине головки. Далее рас|" плав полимера поступает под дроссельную планку, где он окончательно стабилизируется по всей ширине головки. Затем поступает в копильник.

Отсюда расплав полимера поступает плавно в подающий канал с регулируемыми формующими губками и выходит с одинаковыми скоростями через выходное отверстие, что позволяет повысить качество получаемых иэделий, уменьшить гидравлические потери и расширить технологические возможности головки. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

13153

Изобретение относится к переработке полимерных материалов в изделия и может быть использовано при производстве листов и плоских пленок на базе червячных и дисковых экструдеров.

Цель изобретения — повышение качества получаемых изделий, а также

° уменьшение гидравлических потерь энергии, расширение технологических 10 возможностей головки.

На фиг.l изображена плоскощелевая экструзионная головка, вертикальный разрез; на фиг.2 — то же, горизонтальный разрез; на фиг.3 — сечения А-А, Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д и E-Е на фиг.2, входной канал головки; на фиг.4 — то же, вариант входного канала головки; на фиг.5 — узел I на фиг.2; на фиг.б — сечение Ж-Ж на фиг.5; на фиг.7 — сечение И-И на фиг.2; на фиг.8 — сечение К-К на фиг.2.

Плоскощелевая экструзионная голов- 25 ка содержит корпус 1 с входи»и кана— лом 2 и выходным отверстием 3. Головка содержит треугольный в плане распределительный участок. Распределительный участок образован коллектором 4 со скруглениями по торцам и примыкающим к нему каналом 5 уменьшенной высоты. Головка содержит дроссельную планку 6, копильник 7, сообщенный с каналом 5, подающий канал 8, и регулируемые формующие губки 9.

Входной канал ? в направлении выходного отверстия 3 выполнен расширяющимся в плоскости 10 головки и сужающимся в плоскости ll, перпендикулярной плоскости 10 головки. Поперечное сечение коллектора 4 в месте его сопряжения с входным каналом 2 в плоскости 10 головки выполнено совпадающим с поперечн»1м сечением входного канала 2. Входной канал 2 выполнен переменной высоты уменьшающейся в направлении выходного отверстия 3. Коллектор 4 в»птолнен переменной высоты, уменьшающейся в направлении выходного отверстия 3 головки. На боковой поверхности копильника 7 выполнены продольные прорези 12, сужающиеся в направлении распределительного участка, подающего канала 8 и оси 13 головки. Входной канал 2 в плоскости

10 головки (расширяющийся) может быть выполнен любой геометрии. Входной ка,нал 2 в плоскости 11, перпендикулярс

38 2 ной плоскости 10 головки (сужа1ощийся), также может быть выполнен любой геометрии (круглым, прямоугольным, конусоидальным, в виде эллипса и т.д.).

Устройство работает следующим образом, 1

Расплав полимера из экструдера (не показан) поступает на входной канал 2. Благодаря тому, что входной канал 2 в направлении выходного отверстия 3 выполнен расширяющимся в плоскости 10 головки и сужающимся в плоскости 11, перпендикулярной плоскости 10 головки, а также благодаря тому, что этот канал 2 в плоскости

10 головки (расширяющийся) может быть выполнен любой геометрии и в плоскости 11, перпендикулярной плоскости 10 головки (сужающийся), также может иметь любую геометрию (круг, прямоугольник и т.д.), расплав полимера находится в сложном напряженном состоянии и подвергается одновременно деформированюо при сдвиге и растяжении. Экспериментально установлено, что полная деформация, накопленная текущей средой в предвходной зоне канала 2, не зависит от режима течения, а определяется геометрией этого канала 2. При двухмерном течении расплава из-за сходящегося характера линий тока в канал 2 (сужающийся в плоскости 11) элементы потока расплава име|от не только осевую, но и радиальную компоненту скорости по всей переходной зоне этого канала (расширяющийся в плоскости

10). При низких скоростях сцвига касательные напряжения пропорциональны скорости сдвига, а нормальные — квадрату, т.е. нормальные напряжения при деформации растяжения и сжатия меняются со скоростью сдвига сильнее, чем касательные (при деформации сдвига). Осевая компонента скорости в канале 2 (сужающийся в плоскости 11) имитирует сдвиговое деформирование, однако наличие во взаимоперпендикулярной плоскости участка,другого профиля (расширяющийся в плоскости !О) создает возможность возникновения при сдвиге ориентированных по потоку растягивающих напряжений, особенно в конце переходных зон. Основная доля высокоэластичных деформаций накапливается перед входом в канал 2, где реализуется двухмерное течение, а

1315

338

C сам канал 2 (сужающийся в плоскости

1l) служит участком для релаксации части накопленных обратимых деформацией расплава полимера, который перетекает с нарастающим потенциалом в участок другого профиля (расширяющийся в плоскости 10).

При растяжении так же, как и при сдвиге, возможна реализация установившихся режимов течения, которым отвечает сохранение значительных высокоэластичных деформаций. Затем расплав полимера, претерпевая сложное состояние, поступает в треугольный в плане распределительный участок, образованный коллектором 4 со скруглениями по торцам и примыкающим к нему каналом 5 уменьшенной высоты, где при более значительных скоростях

20 сдвига расплав полимера переходит в состояние, которое подобно состоянию сшитых эластомеров. Это позволяет трактовать такой эффект, как переход в вынужденное высокоэластичное состояние, когда способность полимера к накоплению больших необратимых деформаций на входном участке при перераспределении скоростей и деформаций подавлена. Проходя скругления по тор-30 цам и канал 5 уменьшенной высоты коллектора 4, расплав полимера равномерно распределяется по всей ширине головки и выходит с одинаковыми средними скоростями по всей ширине рас35 пределительного участка. В силу такого конструктивного выполнения входного канала 2, распределительного участка с коллектором 4 со скруглениями по торцам и канала 5 уменьшенной высоты обеспечивается равенство сопротивления на отдельных траекториях течения расплава полимера и равномерное распределение массы расплава полимера по всей ширине головки до поступления ее под дроссельную планка 6. Затем расплав полимера проходит под дроссельной планкой 6, где окончательно поток расплава полимера стабилизируется по всей ширине голов- 0 ки и поступает в копильник 7. Тормозящее влияние боковых стенок копильника 7 не изменяет равномерность выхода расплава полимера из подающего канала 8, так как оно устранено путем выполнения на его боковой поверхности продольных прорезей 12, которые снижают сопротивление на этом участке. Из копильника 7 расплав полимера плавно поступает в подающий канал 8 с регулируемыми формующими губками 9 и выходит с одинаковыми скоростями из плоскощелевой экструэионной головки через выходное отверстие 3. Входной канал 2 определяет получение качественных изделий и выполнен расширяющимся в плоскости 10 головки и сужающимся в плоскости 11, перпендикулярной плоскости 10 головки в (направлении выходного отверстия 3). Такое конструктивное выполнение канала 2 обеспечивает уменьшение сопротивления (сужающийся в направлении выходного отверстия 3) и создание градиента давления в направлении поворота потока расплава полимера (расширяю-. щийся в направлении выходного отверстия 3) на участке его соединения с коллектором 4. Дпина боковых стенок канала 2 (расширяющегося) и угол поворота потока расплава полимера выбираются из условия обеспечения равенства сопротивлений на отдельных участках траектории течения расплава полимера в головке. Выполнение входного канала 2 расширяющимся (в направлении выходного отверстия 3) позволяет устранить тормозящее влияние боковых стенок коллектора 4 и обеспечить получение качественных изделий. Выбор геометрии входного канала 2 связан с геометрией распределительного участка, характером реологического поведения экструдируемого расплава полимера при температуре переработки и гидродинамическими особенностями течения на выходе из экструдера. Гидравлические потери энергии снижаются, когда поперечное сечение коллектора 4 в месте его сопряжения с входным каналом 2 в плоскости 10 головки совпадают с поперечным сечением входного канала 2, так как перераспределение расплава полимера при переходе из канала одной геометрии в канал другой геометрии всегда связано с дополнительными потерями энергии на трансформацию двухмерного профиля скоростей в потоке полимера.

Технологичность изготовления конструкции (головки) повышается, если входной канал 2 в плоскости 10 (расширяющийся) вначале выполняется постоянной ширины. В этом случае расплав полимера движется сначала через входной канал 2, имеющий в плоскости 10 постоянную ширину, а затем расширяется". Если необходимо повысить

5 1З15 скорость дв1вкения расплава полимера 1 на участках поворота потока расплава полимера в коллектор 4 для расширения функциональных воэможностей головки с целью переработки различных марок полимеров при изменении типоразмеров изделий, входной канал 2 выполняется переменной высоты, уменьшающейся в направлении выходного отверстия 3. При этом расплав полимера 10 может двигаться во входном канале 2 в плоскости 10 головки со скоростью, превышающей скорость движения расплава полимера в этом же канале в плоскости 1!, и путем изменения режима 15 работы экструдера или выбором размеров канала 2 (расширяющегося и сужающегося одновременно в направлении выходного отверстия 3) можно обеспечить необходимый градиент давления $0 для поворо-а по" îêà расплава полимера в коллектор А при замене марки перерабатываемого полимера ши при изменении режимов работы (экструзии)„ вызванных переходом к изготовлению 25 другого типоразмера изделия. Универсальность конструкции повышается, если коллектор 4 выполняется перемен.ной высоты (в том числе и на его участке со скруглениями IIo торцам), -30 уменьшающейся в направлении выходнoго отверстия 3 (по типу "виража" ).

Такая конструкция головки позволяет, кроме обычных полимеров, успешно перерабатывать полимеры, проявляющие присгенные эффекты, например композиции на основе ПВХ. Гасплав полимера, движущийся через участок коллек— тора 4 переменной высоты, увеличивает скорость движения и быстрее прохо- 40 дит этот участок, представляющий повышенную опасность с точки зрения перегрева полимера и его разложения.

При движении полимеров, проявляюших пристенные эффекты на этом участке, происходит изменение механизма движения полимера, так как пристенные эффекты оказывают различное влияние на гидродинамические характеристики потока расплава полимера в зависимости от размеров поперечного сечения каналОР. При этом можно достигнуть максимально возможной скорости движения расплава полимера на этом участке

338 при заданной производительности эк .— трудера, заставляя его перемещаться, например, в режиме чистого скольжения по стенкам каналов. Таким образом, предлагаемое конструктивное выполнение плоскощелевой экструзионной головки позволяет повысить качество получаемых изделий, уменьшить гидравлические потери энергии и расширить ее технологические возможности.

Формулаизобретения

1. Плоскощелевая экструзионная головка, содержащая корпус с входным каналом, выходным отверстием, треугольным в плане распределительным учас Ткем, Образованным коллектором со скруглениями по торцам и примыкаюшим к нему каналом уменьшенной высоты, дроссельной планкой, сообщенным с каналом копильником, подающим каналом и регулируемыми формующими губками, о т л и ч а ю щ а я с. я тем, что, с целью повышения качества получаемых изделий, входной канал в направлении выходного отверстия выполнен расширяющимся в плоскости головки и сужающимся в плоскости, перпендикулярной плоскости головки.

2. Экструзионная головка по п.1, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения гидравлических потерь энергии, поперечное сечение коллектора в месте его сопряжения с входным каналом в плоскости головки выполнено совпадающим с поперечным сечением последнего.

3. Экструзионная головка по п.1, отличающаяся тем, что, с целью расширения ее технологических возможностей, входной канал выполнен переменной высоты, уменьшающейся в направлении выходного отверстия.

4. Экструзионная головка по п.l, о т л и ч а ю щ а я .с я тем, что коллектор выполнен переменной высоты, уменьшающейся в направлении вы— ходного отверстия головки, а на боковой поверхности копильника выполнены продольные прорези, сужающиеся в направлении распределительного участка, подающего канала и оси головки.

1315338

1315338

Е-Е б-б

6а аЯ

1=Г

Составитель И.Некрасов

Редактор Т.Шагова Техред М.Ходанич

Корректор А. Ротман

Закаэ 2262/19 ТиРаж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Пронэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,ул. Проектная, 4 йьй6

ФФ

%ф Ъг. Ф

A - К по5ернущ р

УЯ