Устройство для смешивания полимерного материала с металлическим наполнителем

 

Изобретение относится к полимерному машиностроению и может быть использовано для получения высоконаполненных металлополимерных композиций. Устройство для смешивания полимерного материала с металлическим наполнителем содержит полый цилиндр с размещенным в нем рабочим органом и привод вращения рабочего органа. Устройство снабжено барабаном с приводом его вращения, цилиндром подачи расплава полимера на вращающийся барабан, бункером с частицами металлического наполнителя и прикатывающим роликом для вкатывания слоя металлического порошка в слой расплава полимера с получением металлополимерной композиции, содержащей 30-35% полимерного связующего и 65-70% металлического наполнителя. Устройство содержит охлаждающую ванну металлополимерной композиции и нож. Устройство позволяет получить высоконаполненную металлополимерную композицию с равномерным распределением наполнителя в матрице и повысить качество композиционного материала. 1 ил.

Изобретение относится к полимерному машиностроению и может быть использовано для получения высоконаполненных металлополимерных композиций.

Известно устройство для смешивания полимерного материала с металлическим наполнителем, содержащее полый цилиндр с размещенным в нем рабочим органом, привод вращения рабочего органа (см. авторское свидетельство 1657388, кл. В 29 В 7/42, опублик. 23.06.1991).

Недостатком известного устройства является то, что из-за высокого коэффициента внешнего трения между поверхностью рабочего органа и получаемым материалом невозможно получить высоконаполненную металлополимерную композицию, где металлический наполнитель (металлический порошок) составляет 65-70%. Следствием высокого коэффициента внешнего трения между поверхностью рабочего органа и получаемым материалом является большая потребляемая мощность силового привода, недостаточная прочность и жесткость рабочего органа из-за большого абразивно-механического износа.

Технический результат изобретения состоит в возможности получения высоконаполненных металлополимерных композиций, содержащих 65-70% металлического наполнителя.

Технический результат достигается за счет того, что устройство для смешивания полимерного материала с металлическим наполнителем, содержащее полый цилиндр с размещенным в нем рабочим органом, привод вращения рабочего органа, согласно изобретению снабжено барабаном с приводом его вращения, цилиндром для подачи расплава на вращающийся барабан, бункером с частицами металлического наполнителя, прикатывающим роликом для вкатывания слоя металлического порошка в слой расплава полимера с получением металлополимерной композиции, содержащей 30-35% полимерного связующего и 65-70% металлического наполнителя, охлаждающую ванну металлополимерной композиции и нож.

На чертеже показан общий вид предлагаемого устройства.

Устройство содержит цилиндр 1, внутри которого размещается рабочий орган 2 (например, червяк), формующую плоскощелевую головку 3, барабан 4, бункер 6 для частиц металлического наполнителя, прикатывающий ролик 7, охлаждающую ванну 8 металлополимерной композиции, нож 9 и ножевой измельчитель 10.

В предложенном устройстве цилиндр 1 служит для разогрева гранулированного полимера и перевода его в расплавленное (вязкотекучее) состояние с помощью электронагрева, рабочий орган 2 (червяк) - для транспортировки расплава вдоль цилиндра и его подачи под давлением в плоскощелевую головку, из которой расплав полимера выходит в виде тонкого слоя прямоугольной формы. Барабан 4 предназначен для непрерывного приема слоя расплавленного до вязкотекучего состояния полимера и дальнейшей транспортировки металлополимерной композиции в охлаждающую ванну 8. Ролик 7 служит рабочим элементом для вкатывания и равномерного распределения металлического порошка в слое полимера, а охлаждающая ванна позволяет перевести полимерное связующее в твердое состояние и придать металлополимерной композиции прочность и жесткость за короткий промежуток времени, который определяется скоростью подачи расплава на барабан и его вращением.

Бункер 6 предназначен для подачи металлического порошка на слой расплава полимера при их контактном взаимодействии в процессе вращения барабана. Неподвижный нож служит для отделения слоя металлополимерной композиции от поверхности барабана при его вращении, а ножевой измельчитель предназначен для измельчения металлополимерной композиции в крошку соответствующей крупности, обеспечивающей ей такие необходимые технологические свойства как, например, текучесть при заполнении пресс-формы при формовании конструкционных изделий.

Устройство работает следующим образом. Гранулированный полимерный материал в цилиндре за счет тепла электронагрева нагревается до вязкотекучего состояния и с помощью рабочего органа (червяка) подается под давлением в плоско-щелевую головку, а затем тонким слоем 3-4 мм ложится на вращающийся барабан. Таким образом формируется слой-подложка 5 расплава полимера, которая при вращении барабана от привода проходит через зазор, образованный нижней кромкой плоскощелевого бункера и верхней поверхностью слоя-подложки полимера. В бункер засыпается металлический порошок, который, находясь на поверхности слоя-подложки, при вращении барабана вытягивается слоем равномерной высоты, образуя вместе с расплавом полимера двухслойную ленту. Ширина плоскощелевого конусного бункера равна ширине плоскощелевой головки и ширине барабана. На выходе из бункера зазор регулируется, тем самым обеспечивается регулирование толщины слоя металлического порошка, находящегося на слое-подложке полимера. При дальнейшем совместном движении барабана двухслойная лента подается в зазор между барабаном и прикатывающим роликом, имеющим свободное вращение. При этом ролик вкатывает (вдавливает) тонкий слой металлического порошка в соизмеримый с ним слой расплава полимера, который равномерно распределяется в нем как по толщине, так и ширине, образуя композицию с 30-35% полимерного связующего и 65-70% металлического наполнителя.

После смешивания металлического порошка с полимером металлополимерная лента охлаждается в водяной ванне для придания металлополимерной композиции прочности и жесткости. После охлаждения при дальнейшем вращении барабана металлополимерная лента срезается ножом-рассекателем, который не только отделяет ленту от поверхности барабана, но и рассекает ее в продольном направлении, образуя узкие полоски, фрагменты узких полос металлополимерной ленты подаются в ножевой измельчитель, состоящий из неподвижного статора и вращающегося ротора, где они измельчаются в крошку необходимой крупности.

Предлагаемое устройство позволяет получить высоконаполненные металлополимерные композиции с равномерным распределением металлического наполнителя по всему объему связующего полимера, что является одним из основных критериев качества металлополимерных материалов. Кроме того, ввиду исключения трения скольжения композиции при переработке с рабочими органами (например, червяком) предлагаемое устройство является менее энергоемким по сравнению с существующими конструкциями.

Формула изобретения

Устройство для смешивания полимерного материала с металлическим наполнителем, содержащее полый цилиндр с размещенным в нем рабочим органом, привод вращения рабочего органа, отличающееся тем, что устройство снабжено барабаном с приводом его вращения, цилиндром для подачи расплава полимера на вращающийся барабан, бункером с частицами металлического наполнителя, прикатывающим роликом для вкатывания слоя металлического порошка в слой расплава полимера с получением металлополимерной композиции, содержащей 30-35% полимерного связующего и 65-70% металлического наполнителя, охлаждающую ванну металлополимерной композиции и нож.

РИСУНКИ

Рисунок 1