Устройство для непрерывного литья под давлением из термопластичного материала трехмерных листов в виде равномерной подложки с трехмерными выступами

 

Изобретение относится к устройству для изготовления литьем под давлением листов из термопласта. Листы имеют равномерную подложку и выступы с одной ее стороны. Цель изобретения - повьшение качества листов. Для этого устройство содержит вращающуюся цилиндрическую пресс-форму с множество м рабочих полостей. Над пресс-формой расположен мундштук с дуговидной рабочей поверхностью. В мундштуке вьшолнена щель для подачи полимера. Мундштук имеет переднюю кромку, размещенную перед щелью по направлению вращения цилиндра, и заднюю кромку - после щели. Размеры поверхностей кромок выбраны не меньше размеров рабочих полостей в направлении вращения. Задний зазор между задней кромкой и цилиндром выбран меньшим переднего зазора между передней кромкой и цилиндром для образования -сопла для экструзии. Центры радиусов дуговидных поверхностей :/ мундштука и цилиндра могут быть смещены в поперечном направлении. При работе полимер вьщавливается между мундштуком и цилиндром, заполняя рабочие полости пресс-формы. При этом тонкий слой термопласта экструдируется через сопло, образованное задней кромкой и цилиндром. Такое сопло образует уплотнение между мундштуком и цилиндром для поддержания термопласта под высоким давлением. Получаемый трехмерный лист с выступами с одной его стороны имеет низкое остаточное напряжение и высокое качество , 2 з.п. ф-лы, 7 ил. СО tss О со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) О!!

m4 В 29 С 45/06

И AATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4027519/05 (22) 28.05.86 (31) 738804 (32) 29,05.85 (33) US (46) 23.07.88. Бюл. Р 27 (71) Монсанто Компани (VS) (72) Лоренц Йосеф Гельзомини и Вильям Рэймон Мюллер (US) (53) 678.057.745,3(088.8) (56) Патент США Р 3752619, кл. 425-134, опублик, 1974.

Патент США Р 3590109, кл. 264-167, опублик. 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО

ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО МАТЕРИАЛА ТРЕХМЕРНЬЕ ЛИСТОВ В

ВИДЕ РАВНОМЕРНОЙ ПОДЛОЖКИ С ТРЕХМЕРНЫМИ ВЫСТУПАМИ (57) Изобретение относится к устройству для изготовления литьем под давлением листов из термопласта. Листы имеют равномерную подложку и выступы с одной ее стороны. Цель изобретения — повышение качества листов.

Для этого устройство содержит вращающуюся цилиндрическую пресс-форму с множеством рабочих полостей. Над пресс-формой расположен мундштук с дуговидной рабочей поверхностью. В мундштуке выполнена щель для подачи полимера. Мундштук имеет переднюю кромку, размещенную перед щелью по направлению вращения цилиндра, и заднюю кромку — после щели, Размеры поверхностей кромок выбраны не меньше размеров рабочих полостей в направлении вращения. Задний зазор между задней кромкой и цилиндром выбран меньшим переднего зазора между передней кромкой и цилиндром для образования сопла для экструзии. Центры

: радиусов дуговидных поверхностей мундштука и цилиндра могут быть смещены в поперечном направлении. При работе полимер выдавливается между мундштуком и цилиндром, заполняя рабочие полости пресс-формы. При этом тонкий слой термопласта экструдиру ется через сопло, образованное зад ней кромкой и цилиндром. Такое сопло образует уплотнение между мундштуком

:и цилиндром для поддержания термопласта под высоким давлением. Получаемый трехмерный лист с выступами с одной его стороны имеет низкое остаточное напряжение и высокое качество. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

14 12598

Изобретение относится к устройст- вам для непрерывного литья под давлением трехмерных листов термопластичных материалов и может быть исполь5 зовано в химической промышленности.

Цель изобретения — повышение качестна листов °

На фиг. 1 изображено предложенное устройство, содержащее вращающийся цилинцр пресс-формы и мундштук для экструзии полимера, частичный вид в a разрезе, на фиг. 2 — цилиндрическая пресс-форма, частичный вид в разрезе, на фиг, 3 и 4 — шпильки для ар- 15 матуры полости пресс-формы, предназначенной дпя непрерывного литья под давлением трехмерных слоев типа дерна, разрез, на фиг. 5 — блок шпильки для арматуры полости пресс-формы, 2п частичный вид в разрезе, на фиг. 6 и 7 — взаимодействие мундштука для. экструзии и вращающегося цилиндра пресс-формы.

Устройство содержит цилиндр пресс-формы, соединенный с приводом (не показан) для вращения в направлении стрелки А. По периферийной равномерной дуговидной поверхности 2 ЗО цилиндра 1 пресс-формы расположено множество рабочих полостей 3 с дискретными размерами для образования трехмерного слоя. Мундштук 4 для экструзии взаимодействует с цилиндром 1 пресс-формой и имеет рабочую дуговидную поверхность, которая соответствует периферийной поверхности

3 пресс-формы. Между передней 5 и задней 6 кромками периферийной по40 верхности мундштука 4 для экструзии имеется щель 7, проходящая поперечно направлению вращения цилиндра 1 пресс-формы. Отверстие 8 предназначено для подачи жидкого термопластич- 45 ного материала из средства подачи в щель 7, Задняя кромка б представляет собой экструзионную поверхность.

Зазор между задней кромкой 6 и поверхностью 2 пресс-формы образует уплотнение и сопло для экструзии, причем он меньше зазора между передней кромкой 5 и поверхностью 4 цилиндра 1 пресс-формы. Передняя кром- ка 5 размещена перед щелью 7 по направлению вращения цилиндра 1, задняя кромка 6 — после щели 7, а размеры поверхностей передней 5 и задней 6 кромок выбраны не меньше дискретных размеров рабочих полостей 3 в направлении вращения, В некоторых случаях желательно, чтобы периферийная поверхность мундштука для экструзии для дуговидиой. и имела радиус, равный или примерно равный радиусу периферийной поверхности 4 цилиндра 1 пресс-формы. В других случаях достаточно, чтобы периферийная поверхность мундштука 4

1 для экструзии проходила параллельно поверхности цилиндра 1 пресс-формы.

Зазор между задней кромкой 6 и поверхностью 4 цилиндра 1 пресс-формы можно регулировать в зависимости от требуемой толщины листа посредством сопла для экструзии, образованного между ними, Во многих случаях требуется, чтобы зазор бып равен 0,1

О,б мм (0,004-0,024 дюйма). Другим переменным фактором являются сечение и длина выступов, образующих трехмерный слой. При постоянной скорости потока массы термопластичного материала толщина подложки, образованной соплом для экструзии, обратно пропорциональна длине выступа для любо" го размера полости 3 пресс-формы.

Когда изготовляют трехмерные слои, подобные дерну, имеющие выступы длиной примерной !9 мм (О, 75 дюйма), то целесообразно иметь сопла для образования подложки толщиной примерно 0,4 мм (0,016 дюйма).

Зазор между передней кромкой 5 и периферийной поверхностью 4 цилиндрической пресс-формы должен быть равен, по крайней мере, 0,003 дюйма или больше„ т.е. он должен быть больше зазора, образующего сопло для экструзии.

Зазор между боковыми кромками и периферийной поверхностью 4 цилиндрической пресс-формы обычно изменяется как переход между большим зазором на передней кромке 5 и малым зазором на задней кромке 6.

Пресс-форма (фиг. 2) образована из наружной оболочки 9, прикрепленной головкой 10 к центральной цапфе 11, Внутренняя оболочка 12 удерживается связями 13 на цапфе 11.

В наружной оболочке 9 расположено множество полостей 3. Полости между наружной 9 и внутренней 10 оболочками и цапфой 11 образуют каналы охлаждающего средства цилиндра 1 для направления охлаждающей среды, необходи598

3 1412 мой для затвердевания термопластичного материала, отливаемого на цилиндре 1. Цилиндр 1 пресс-формы можно из-. готовить из различных материалов;Обычно для изготовления цилиндра 1 прессформы применяют сталь, причем наружную поверхность 2, которая находится в соприкосновении с термопластичным материалом, полируют, закаливают и возможно обрабатывают для упрощения извлечения полимера, например, фторуглеродом. Для исключения смешивания термопластичного материала, вводимого в полость 3, с охлаждающей сРедой, 15 обычно расположенной под поверхностью 2 цилиндра 1 пресс-формы, полости

3 должны быть закрыты заглушками (не показаны). Форма рабочих полостей

3 может изменяться в зависимости 20 от требуемой формы трехмерного слоя.

Можно изготовить полости 3 для образования круглых, квадратных,,крестообразных или других выступов, которые могут быть пустотелыми или сплош- 25 ными.

В устройстве предпочтительно в рабочей полости 3 устанавливать шпильку 14 арматуры (фиг. 3 и 4) для образования поверхности, подобной 3п дерновому покрову, с выступами иэ термопластичного материала, проходящими от чашеобразного основания. Расположение такой шпильки 14 в полости 3 показано на фиг 5 где ька 35

14 размещена внутри полости 3, так что основание шпильки 14 лежит на внутренней оболочке 12, причем для исключения выхода потока охлаждающей жидкости наружу через полость 3 при- 4О меняют уплотнительное кольцо t5 круглого сечения. Скошенная кромка 16 полости 3 позволяет образовать переходную поверхность от элементов, подобных лопаткам, которые образуются в па-45 зах 17, к подложке трехмерного слоя, которая образована на поверхности 2 цилиндра 1 пресс-формы. Такие шпильки 14 можно изготовить из различных материалов. Особенно подходящими материалами для изготовления таких шпилек 14 являются мягкие металлы, например латунь.

На фиг. 6 и 7 схематически показано взаимодействие мундштука 4 для экструзии и вращающегося цилиндра 1

55 пресс-формы в предложенном устройстве. Такой мундштук 4 для экструзии имеет периферийную поверхность, которая является дуговидной и имеет радиус кривизны,. равный или примерно равный радиусу поверхности цилиндра

1 пресс-формы. Пунктирная линия 5 обозначает плоскость дуги кромок на поверхности мундштука 4 для экструзии, которая соответствует периферийной поверхности 2 вращающегося цилиндра 1 пресс-формы. На фиг. 6 центры радиуса кривизны поверхности мундштука 4 для экструзии и поверхности

2 цилиндра 1 пресс-формы смещены вертикально один относительно другого, так что зазор между передней кромкой 5 и цилиндром 1 пресс †фор равен зазору между задней кромкой 6 и цилиндром 1 пресс-формы. В предложенном устройстве для непрерывного литья под давлением такие центры радиусов кривизны смещены горизонтально по отношению друг к другу, например цилиндр 1 пресс-формы может перемещаться поперечно относительно мундштука для экструзии, причем так, чтобы зазор между задней кромкой 6 и цилиндром 1 пресс-формы, который образует сопло для экструзии, был меньше зазора между передней кромкой 5 и цилиндром 1 пресс-формы. Задняя кромка 6 мундштука 4 равномерно может быть смещена от поверхности цилиндра 1 поперечно направлению вращения цилиндра 1 для образования сопла для экструзии.

До начала работы предложенного устройства для непрерывного литья под давлением рекомендуется сценировать мундштук 4 для экструзии и цилиндр 1 пресс-формы, как показано на фиг. 7.

Однако цилиндр 1 пресс-формы и мундштук 4 для экструзии разделены вертикально, когда термопластичный материал проходит через отверстие 8 в поперечную щель 7. Во время вращения цилиндра 1 пресс-формы мундштук 4 для экструзии и цилиндр 1 пресс-формы находятся в непосредственной близости один от другого. Когда задняя кромка 6 приближается к вращающемуся цилиндру 1 и размещается на тонком слое полимерной подложки, полимер сначала обильно выдавливается через зазоры между боковыми кромками мундштука 4 для экструзии и периферией цилиндра

1. Затем, когда передняя кромка 5 мундштука 4 для экструзии приближается к периферийной поверхности 2 цит. линдра 1, перекрывая более тонкий

5 14 слой полимера, выдавливание полимера через боковому кромку уменьшается, а во многих случаях, например, когда правильно отрегулированы скорость потока массы полимера и кромки мундштука 4 для экструзии, такая экструзия полимера полностью прекращается.

Непрерывное литье под давлением с мундштуком 4 для экструзии, наклоненным относительно цилиндра 1 прессформы, как показано на фиг. 7, практически уменьшается возможность поврежден.ы поверхностей цилиндра 1 пресс-формы при случайном контакте с металлом, например с передней поверхностью мундштука 4.

Полимер, вводимый под высоким давлением, например, порядка 7000 КПа (примерно 1000 фунтов/кв, дюйм), не экструдируется ни через более широкий зазор между передней кромкой 5 и цилиндром 1 пресс-формы, ни через обычно скошенный зазор между боковыми кромками и цилиндром 1 пресс-формы.

Тонкий слой термопластичного материала экструдируется через сопло, образованное задней кромкой 6 и цилиндром 1 пресс-формы. Непрерывное литье под давлением таким ориентированным мундштуком 4 для экструзии обеспечивает соответствующее уплотнение вокруг щели 7 для поддержания высокого давления термопластичного материала, чтобы можно было вводить жидкий термопластичный материал в концы полостей 3 на поверхности 2 цилиндра 1 пресс-формы. Считывается, что вращение цилиндра 1 пресс-формы переносит полимерный материал в сопло для экструзии и таким образом создается давление, которое заставляет полимер заполнять полости 3 пресс-формы.

Предложенное устройство является пригодным для непрерывного литья.под давлением трехмерных слоев, состоящих из различных термопластичных материалов, включая полиолефины, например полиэтилен и полипоопилен, поливинилгалоиды, например поливинилхлорид, поливинилэфиры, например поливинилацетат, стироловые гомополимеры и сополимеры акрилонитрил бутадиена и стирола, акрилы, например, полиметилметакрилат, поликарбонаты, полиамйды, например .нейлоны и смеси или сополимеры указанных или других термопластичных материалов. Предпоч12598

5

10 l5

45 тительные термопластичные материалы для такого непрерывного литья под давлением трехмерных . слоев включают полиолефины и полиамиды. Предпочтительные полиолефины включают полиэтилен низкого давления, полиэтилен высокого давления и линейный полиэтилен высокого давления.

Пример 1. Устройство для непрерывного литья под давлением трехмерного слоя подобно дерну, пригодного для применения как искусственный торф или как облицовка устройства для гашения струи, Цилиндрическая пресс-форма имеет номинальный диаметр 50,8 см (20 дюймов) на наружной поверхности, которая обычно имеет длину 127 см (50 дюймов).

Наружную поверхность выполнили с множеством параллельных рядов отверстий со снятой фаской на поверхности по периферии пресс-формы. Латунные шпильки, показанные на фиг ° 3 и 4, которые имели восемь конических па,зов, образованных на периферийной поверхности, вставили в отверстия для образования полостей, как показано на фиг. 5. Такая цилиндрическая пресс-форма может образовывать трехмерный слой„ подобный дерну °

Приготовили мундштук для экструзии, имеюший дуговидную поверхность с радиусом 25,4 см (10 дюймов), которая соответствует- периферии ци-.. линдрической пресс-формы. Внутри передней, задней и боковых кромок дуговидной поверхности мундштука сделали полукруглую поперечную- щель.

Цилиндрическую пресс-форму и мундштук ориентировали,. как показано на фиг. 7, при этом заднюю кромку мундштука расположили ближе к поверхности пресс-формы, чем переднюю кромку

Mjjlчштука.

Для экструдирования при высокой

% температуре и давлении через поперечную щель мундштука приготовили состав полиэтилена высокого давления (LDPE). Состав полиэтилена (LDPE) состоял из 99,2Å LDPE, имеющего плот- ность в пределах 0,915-0,92 (определена по А$ТМ-Р792) и показатель плавления в пределах 18-24.(определен согласно ASTN — D1238) . Состав содержал активирующие вещества, которые не считались критическими для предложенного решения, включая ультрафио1412598 летовые стабилизаторы, красители, добавку, понижающую трение, и противоокислитель ° Состав I.DPE обработали обычными средствами и подавали через

5 мундштук для экструдирования на поо верхность пресс-формы при 204 С (400 F) и давлении примерно 7000 КПа (примерно 1000 фунтов/кв.дюйм) . Цилиндрическую пресс-форму вращали со скоростью примерно 0,75 об/мин и поддерживали при примерно 18 С (6S Г) посредством циркуляции высокого объема воды через каналы внутри цилиндра пресс-формы. 15

При вращении цилиндра позади кромки сопла для экструдирования образовывался тонкий слой термопластичного .материала для создания опоры, с которой образовывалась трехмерная поверх- 20 ность, подобная дерну, внутри полостей пресс-формы. Когда цилиндрическая пресс-форма вращается, термопластичный материал затвердевает и элементы типа лопаток извлекают из пресс-формы 25 посредством натяжения, приложенного по длине слоя. Трехмерный слой типа дерна состоял из множества рядов чашеобразных оснований, имеющих номинальный диаметр 8 мм (0,32 дюйма) и во- З0 семь элементов в форме лопаток, проходящих от его кромки. Элементы типа лопаток проходили примерно на три четверти дюйма от поверхности по существу плоского подслоя, имеющего но- . минальную толщину 0,4 мм (0,016 дюйма).

Предложенное устройство имеет такую конструкцию, что образуется по существу плоский лист, содержащий под" ложку. Из трехмерного слоя доведен 40 ный до точного размера в экструзионном сопле, образованном между экструзионной поверхностью мундштука и вращающимся цилиндром пресс-формы, что повышает качество листов.

Устройство выполнено таким образом, чтобы размер сопла для экструзии бып меньше зазора между другими кромками вокруг отверстия и ци- . 50 линдра. Такое сопло для экструзии образует уплотнение между мундштуком и вращающимся цилиндром для поддержания термопластичного материала под высоким давлением и инжекции материала в рабочие полости без выдавливания термопластичного материала из больших зазоров между другими зазорами и вращающимся цилиндром.

Таким образом, предложенное устройство можно применять для непрерывного литья под давлением трехмерных, листов с выступами, проходящими с одной стороны поверхности. Устройство особенно пригодно для непрерывного литья под давлением трехмерного листа из термопластичного материала, подобного дерну, имеющему множество продолговатых выступов, проходящих от плоского листа. Трехмерные листы, подобные дерну, имеют низкое остаточное напряжение, что дает большое преимущество во многих применениях, где такие трехмерные слои могут подвергаться изгибу, например, в устройствах для гашения струи, в которых трехмерные слои в форме дерна наслаиваются на жесткий слой — подложку. Предложенное устройство можно применять для нанесения листа термопластичного материала на опорную поверхность трехмерных слоев, образованных на цилиндрической пресс-форме.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Устройство для непрерывного литья под давлением из термопластичного материала трехмерных листов в виде равномерной подложки с трехмерными выступами, размещенными с одной ее стороны, содержащее соединенную с приводом вращения цилиндрическую пресс-форму, имеющую равномерную дуговидную периферийную поверхность с множеством рабочих полостей, имеющих дискретные размеры в направлении вращения пресс-формы, охлаждающее средство цилиндра пресс-формы для отвода тепла из термопластичного материала, экструдированного на дуговидную поверхность и в рабочие полости, мундштук для экструзии с рабочей дуговидной поверхностью, соответствующей периферийной поверхности прессформы, причем дуговидная поверхность

1 мундштука имеет образующие зазоры с цилиндром переднюю, заднюю и боковые кромки, окружающие щель мундштука, расположенную поперечно направлению вращения пресс-формы, при этом передняя кромка размещена перед щелью по направлению вращения, задняя кромка — после щели, размеры поверхностей передней и задней кромок выбраны не меньше дискретных размеров рабочих полостей в направлении вращения, а

14125 мундштук снабжен средством для пода-, чи жидкого термопластичного материала в щель, о т л и ч а ю щ е е с я тем,. что, с целью повышения качества, задний зазор между задней кромкой и поверхностью цилиндра пресс-формы выбран меньше переднего зазора между передней кромкой и поверхностью цилиндра пресс-формы для образования сопла для экструзии подслоя листа между задней кромкой и поверхностью цилиндра пресс-формы и образования уплотнения между мундштуком и цилиндром., 15

98 !О

2 Устройство по п 1, о т л ичающееся тем, чтоцентррадиуса дуговидной поверхности мундштука смещен в поперечном направлении от центра радиуса дуговидной периферийной поверхности цилиндра прессформы.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что задняя кромка мундштука равномерно смещена от поверхности цилиндра пресс-формы в направлении, поперечном направлению вращения цилиндра, для образования сопла экструзии.

1412598

1412598

Составитель Л.Кольцова

Техред М.Ходанич Корректор В.Гирняк

Редактор В.Данко

Заказ 3678/59

Тираж 559 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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