Способ экструдирования полимерных материалов

 

Изобретение относится к переработке полимерных материалов. Целью изобретения является повышение качества готового изделия. Способ экструдирования полимерных материалов включает продавливание материала через формующий канал, вьтолненный из пористого материала с переменной по длине канала толщиной, и одновременную принудительную подачу смазки через пористый материал в зазор между экструдируемьм полимерным материалом и формующим каналом. Формующий канал выполняют из пористого материала, коэффициент фильтрации которого выбирают в пределах от 0,1 до 0,01 мм/Н-с. Часть поверхности формующего канала выполняют непроницаемой для смазки, отношение площадей проницаемой и непроницаемой поверхностей выбирают в пределах от 1 до 20. Приведена зависимость толщины стенки пористого формующего канала от толщины смазочного слоя, давления и скорости экструзии , вязкости смазки, выходного радиуса и длины пористого формующего канала, козффициента фильтрации пористого материала и эмпирического коэффициента. Выбор коэффициента фильтрации пористого материала и отношения площадей в указанных преде- . лах, а также расчет толщины стенки пористого формующего канала по предложенной зависимости позволяют обеспечить оптимальную величину подачи смазки и повысить качество получаемого изделия.. ил., 2 табл. а S (Л 00 to со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (П) (S1) 4 В 29 С 47/12 47/94

4Cr. ëü " 9, 1 1. Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4097255/31-05 (22) 16.05.86 (46) 07.07.88. Бюл. У 25 (71) Институт механики сплошных сред

Уральского научного центра АН СССР (72) Е.В.Славнов, С ° В.Шахов, И,П.Половина, В.В.Коврига, Б.М.Цогоев и М.P.Ìîðîçîâà (53) 678.057.374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)) 455017, кл. В 29 С 47/12, 1973.

Патент Франции У 2162705, кл. В 29 F 3/00,,опублик. 1973. (54) СПОСОБ ЭКСТРУДИРОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к переработке полимерных материалов, Целью изобретения является повышение качества готового изделия ° Способ экструдирования полимерных материалов включает продавливание материала через формующий канал, выполненный иэ пористого материала с переменной по длине канала толщиной, и одновременную принудительную подачу смазки через пористый материал в зазор между экструдируемьи полимерным материалом и формующим каналом. Формующий канал выполняют из пористого материала, коэффициент фильтрации которого выбирают в пределах от 0,1 до 0,01 мм /Н с. ф

Часть поверхности формующего канала выполняют непроницаемой для смазки, отношение площадей проницаемой и непроницаемой поверхностей выбирают в пределах от до 20. Привецена зависимость толщины стенкй пористого формующего канала от толщины смазочного слоя, давления и скорости экструзии, вязкости смазки, выходного радиуса и длины пористого формующего канала, коэффициента фильтрации пористого материала и эмпирического коэффициента. Выбор коэффициента фильтрации пористого материала и отношения площадей в указанных пределах, а также расчет толщины стенки пористого формующего канала по предложенной зависимости позволяют обеспечить оптимальную величину подачи смазки и повысить качество получаемого изделия.,1 ил., 2 табл.

1407823

Изобретение относится к переработке полимерных материалов и может быть использовано в химической промышленности для получения непрерывных профильных изделий из полимерных материалов.

Цель изобретения — повышение качества готового иэделия.

На чертеже изображена экструзионная головка для зкструдирования по лимерных материалов, общий вид, 5

6 Vo r 1 ° h< — 12 ky 1 r> P a

61с<р 1 Р а где H cp — средняя толщина по рис то го формующего канала, мм;

hc — толщина смазочного слоя,мм;

P — давление экструзии, Н/мм

Р. вязкость смазки нс/мм2; 25

Vg — скорость экструзии, мм/с;

r — выходной радиус пористого формующего канала, мм;

1 — длина пористого формующего канала, мм; 30 — коэффициент фильтрации пористого материала, мм /Н ° с;

4 а = 0,2-0,4.

Способ экструдирования полимерных материалов осуществляют с помощью экструзионной головки для экструдирования полимерных материалов. Головка содержит корпус 1 с формующим каналом 2, выполненным иэ пористого материала с переменной по длине канала 40 толщиной. Коэффициент фильтрации пористого материала выбирают в пределах от 0,1 до 0,,01 мм/Н с. Часть поверхности 3 формующего канала 2 вы полняют непроницаемой для смазки, от- 45 ношение площадей проницаемой и непроницаемой поверхностей выбирают в пределах от 1 до 20 ° Толщину стенки формующего канала 2 определяют по зависимости (1). Головка снабжена патрубком 4 для принудительной подачи смазки через пористый формующий канал 2 в зазор между экструдируемым полимерным материалом и формующим каналом 2. Патрубок 4 размещен в корпусе 5 смазочной камеры 6, кото55 рая снабжена уплотнительным кольцом

7, гайкой 8 и уплотнительнай прокладкой 9.

Способ экструдирования полимержах материалов включает продавливание материала через формующий канал, выполненный из пористого матеЬ ° г < Р з Ql +

Hcp— риала с переменной по длине канала толщиной, и одновременную принудительную подачу смазки через пористый материал в зазор между экструдируемым материалом и формующим каналом.

Формующий канал выполняют из пористого материала, коэффициент фильтрации которого выбирают в пределах от О,1 до 0,01 мм /Н с. Часть поверхности

1 формующего канала выполняют непроницаемой для смазки, отношение .площадей проницаемой и непроницаемой поверхностей выбирают в пределах от 1 до 20, а толщину стенки пористого фбрмующего канала определяют из зависимости

Способ экструдирования полимерных материалов осуществляют следующим образом.

Полимерный материал продавливают через формующий канал 2, выполненный из пористого материала с переменной по длине канала толщиной. При этом через пористый материал в зазор между экструдируемым материалом и формующим каналом 2 из патрубка 4 через смазочную камеру 6 принудительно по дают смазку, Выбор коэффициента фильтрации пористого материала в пределах от 0,1 до 0,01 мм 4 /Н ° с, отношение площадей проницаемой и непроницаемой поверхностей в пределах от 1 до 20 обусловлен опытными данными. Толщину стенки формующего канала 2 из пористого материала определяют по зависимости (1) °

Качество готового изделия и стабильность процесса экструзии со смазкой определяется созданием устойчи вой и равномерной смазочной пленки на внутренней поверхности пористого формующего канала 2. Создание смазочной пленки зависит от геометрии пористого формующего канала 2 (наружный Й3, входной и выходной d диаметры, длина 1, угол о = ), вида смазки (11,), параметров экструзии (Рэ,С), пористого материала (k ), Выбор пористого материала для пористого формующего канала 2 по Кс связан с тем, что для процесса экструзии со смазкой определяющим параметром является количество смазки, проходящее через пористый материал.

1407823

При проектировании экструзионной головки с использованием смазок обычно являются известными внутренняя геометрия пористого формующего канала (2)- d,, d>, 1, о . Задача проЦиапазон КСр = IΠ— 10 мм /Н с определен опытным пуТем. При К,з. 7 1О в канал поступает излишнее количество смазки, что приводит к нарушению поверхности готового иэделия. При (15 процесс эструзии со смазОр кой нецелесообразен из-за высоких давлений подводимой смазки.

На основании результатов числен- 10 ного расчета, подтвержденных экспериментальными данными, создание условий возникновения равномерной смазочной пленки обеспечивается выбором толщины стенки пористого форму- 15 ющего канала 2 по выражению (1), в котором учтены основные факторы, влияющие на процесс экструзии со смазкой.

Определение средней толщины стенки формующего канала 2 производится при известной внутренней геометрии пористого формующего канала г,1 с последующим расчетом наружного диаметра

d)

Выражение (1) включает в себя тол- 25 шину смазочного слоя he которая в расчете выбирается в диапазоне hq

О, 005-0, 01 мм и h должна быть больше величины микронеровностей поверхности пористого материала. 30

В расчете учитываются давления экструзии и объемный расход полимера в исходном процессе без использования смаэок, а также коэффициент а

=0,2-0,4, определенный опытным путем. В выражение (1) подставляется также значение Кср, выбранное из приведенного диапазона. Если расчетные значения толщины стенки пористого формующего KBHBJIB 2 приводят к значи 40 тельному увеличению радиальных размеров экструзионной головки, то производят уменьшение наружного диаметра

d -. пористого формующего канала 2 до приемлемого конструктивного размера, 45 гидравлическое сопротивление пористого материала увеличивают эа счет уменьшения проницаемой площади Р пористого формующего канала 2 со стороны смазочнои каме ы исходя из отно 50 шения площадей проницаемой и непроницаемой поверхностей, выбираемого в пределах от 1 до 20, ектирования сводится к определению толщины стенки этого канала 2 при выборе пористого материала в диапазоне Fg =10 — 10 мм /Н с. Непроницаемая поверхность, уменьшающая проницаемую наружную поверхность Fq пористого формующего канала 2 уменьшает поток смазки через поверхность

Fg и тем самым слой смазки на внутренней поверхности Fq этого канала 2.

Пример 1. На экструэионной головке с внутренней геометрией d<

5 ми, dg. 25 мм, d>=35 мм, 1=30 мм, o(=60 необходимо переработать полиэтилен низкого давления. Исходный процесс экструзии имеет Ру = 1,2 MIIa, Q = 122,8 мм /с, толщину смазочного слоя h< = 0,01 мм, Q = 0,3. Пористый материал на основе минеральной керамики имеет Кар =2,6 10 мм /Н с. Смазка с /(с =10 нс/мм

Н ср 11,93 мм, Н 0 5 (-1-- + - - — )

d -d d -dq

С,Р 2

4Нао +de +d < т.е. d = -- --- --- 38 85 мм.

У

На экструэионной головке, выполненной по этим параметрам, получен устойчивый процесс экструзии с диаметром прутка ф =5+0,1 с гладкой поверхностью экструдата (табл.l).

Принимаем dg=35 мм, выполняя при этом часть наружной поверхности пористого формующего канала 2 непроницаемой для смазки.

Таким образом, изменением соотношения проницаемых поверхностей пористого формующего канала 2 повышает качество поверхности экструдата.

Пример 2 ° На экструзионной головке с внутренней геометрией Й

3 ми в dg=25 ммв d g 35 ммэ 1 30 ммв с(=60 необходимо переработать полиэтилен низкого давления.

Исходный процесс экструзии имеет

Р 5,1 МПа, Q=155 мм /с.

В качестве смазки используется масло индустриальное- 20 (1 =10 нс/мм ) .

Толщину смазочного слоя принимают

В =0,01 мм. Коэффициент (0 3 Ïoðèñтый материал на основе никелевого по» рошка имеет kop 1,2 ° 10 мм /Н ° с.

-7

Подставляя значение, имеют Н ср

14,16 ми;й = 42,32 ми .

1407823

30 где H —

h с

Р

7цс—

U о

35

Таблица 1 (3 (5 (Диаметр экструдата

5 г0,1

5 г 0,1

5 0,12

Характеристика поверхности

Поверхность с Поверхность Поверхность отдельными не- гладкая гладкая ровностями

На экструзионной головке по приведенным параметрам получен устойчивьл1 процесс экструзии. Диаметр экструдата изменяется в пределах 1 =3 0,1.

Однако при таком наружном диаметре пористого формующего канала 2 увеличиваются габариты экструзионной головки. (табл.2).

Принимаем 8535 мм, выполняя при этом часть поверхности (наружную) пористого формующего канала 2 непроницаемой для смазки, Изменение соотношения проницаемых площадей уменьшает разнотолщинность изделия и повьппает качество готового изделия.

Таким образом, подбор параметров 20 пористого формующего канала 2 по приведенным значениям позволяет повысить качество готового изделия при повышении скоростей экструзии в режиме использования смаэок, 25

hc r Р,/ + 6 Чо г. 1

6k+ 1 э средняя толщина пористого формующего канала, мм; толщина смазочного слоя,мм; давление экструзии, Н/мм

2. вязкость смазки, нс/мм

2. скорость экструзии,мм/с; выходной радиус пористого формующего канала, мм;

Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я

Способ экструдиронания полимерных материалов, включающий продавливание материала через формующий канал, выполненный из пористого материала с переменной по длине канала толщиной, и одновременную принудительную подачу смазки через пористый материал в зазор между экструдируемым материалом и формующим каналом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьппения качества готового изделия, формующий канал выполняют из пористого материала,.коэффициент фильтрации кото— рого выбирают в пределах от 0,1 до

0,01 мм /Н с, часть поверхности фор4 мующего канала выполняют непроницаемой для смазки, отношение площадей проницаемой и непроницаемой поверхностей выбирают в пределах от 1 до

20, а толщину стенки пористого формующего канала определяют по зависимости

Ьс — 12k 1 г Р а

1 — длина пористого формующего канала, мм;

kp — коэффициент фильтрации лорис то ro ма териала, мм 4/H ° c; а = 0,2-0,4 — поправочный коэффициент.

1407823

Таблица 2

Г, Рр

Г Х

l5 20 диаметр эКструдата

3 -0,1

3 Oil

3" 0,12

3 + 0,15

Поверхность

Поверхность эксХарактеристика ,поверхности труда та с большими разрывами

Составитель В.Ларютин

Редактор Н.Бобкова Техред М.Ходанич Корректор Э.Лончакова

Заказ 3262/21 Тираж 559 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Поверхность экструдата

"акульята кожа"

Поверхность экструдата с отдельными неровностями экструдата гладкая

Поверхность экструдата гладкая