Способ изготовления наполненных изделий

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

««>l 685 1 39

Я П Г =, (6«) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 23.12.74 (21) 2092539/05 (23) Приоритет- (32) 26. 12. 7 3 (3() 428219 (33) св)А (51) М. Кл.

В 29 0 23/00

Государственный комитет

СССР

»о делам изобретений и открытий (Я) УЛК 678 027 3 (088. 8) Опубликовано 050979. Бюллетень М ЗЗ

Лата опубликования описания 10.09.79

Иностранцы

Ллойд Арнольд Геттлер и Артур Джеймс Лзмбрайт (С»Ж) (72) Авторм изобретения

Иностранная фирма

" Монсанто компани " (США) (71) Заявитель (54} СПОС:.«В ИЗГО ГОВЛЕНИЯ НАПОЛНЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к способам переработки пластмасс, оно может быть использовано при изготовлении наполненных иэделий методом экструзии.

Известен способ получения высоконаполненных материалов путем экструзии, причем, подвергаемая переработке масса проходит через канал с параллельными стенками, образованными между концентрически вращающимися цилинд-10 рами (11 .

Недостаток известного способа заключается в низкой прочности форму. емых изделий.

Цель изобретения состоит в повсе- ® нии прочности формуемтх изделий по окружности. для достижейия указанной цели по способу изготовления наполненных изделий экструдированием состава,содер- жащего прерывистОе волокно и полимерное связующее, в заготовку с последующей ее ориентацией экструдат продавливают через канал криволинейного поперечного сечения,экструэионной го» ловки, в котором отношение площадей поперечного сечения на выходе и входе равно от 2 до 6, причем экструдат содержит 10-75 вес.ч. волокна на

100 вес.ч. полимерного связующего, в © качестве волокна используют древесную целлюлозу, а s качестве полимерного связующего — каучукоподобный эластомер.

Изв ест но, что в состав ах, в которых полимерное связующее (матрица) усилено:" прерывистым: волокном, ориентированным, по существу, s одном налравлении, прочность и модуль состава вн««е в направлении ориентации.

Известно также, что при экструдировании состава, включающего полимерное связующее и прерывистое волокно, псследнее ориентируется в направлениг выпрессовывания, т.е. волокно ориентируется параллельно оси иэделия. Однако часто оказывается желательньж получить путем экструдирования изделия с волокном, ориентированньм в другом направлении. Например, вследствие того, что развертывающие внутренние усилия в гибкой трубе, находящейся под давлением, выае по окружности, чем усилие по оси, необходимо, чтобы такая гибкая труба обладала адекватными физическими свойствами в окружном направлении, для чего желательна ориентация волокон в этом направлении. клонялись в одинаковой степени. Без значительного изменения свойств экструдируемого изделия ширина расходящегося канала экструзионной головки, образуемого поверхностями внутреннего и наружного элементов ее, может несколько изменяться от вхоца к выходу экструэионной головки ° В втсп случае соотношение среднего. радиуса расширения и площади расширения будет изменяться. При использовании конусообразно расширяющегося канала может потребоваться различное радиальное расширение, чтобы получить изделия с теми же физическими свойствами по окружности, что и свойства изделий, получаемых при использовании головки с

Уста новлено, что при ра зделении смеси волокна и полимерного связующего и продавливании ее через экструзи-онный канал, который расходится конусообразно в направлении оси экструдн-. рования, повышение прочности формуемых изделий по окружности достигается увеличением отношения площадей поперечного сечения канала на выходе и входе. Получаемое путем зкструдирования иэделие обычно имеет кольцевой профиль, но можно получать изделия и другой формы, например подковообразной. Вообще, площадь поперечного сечения канала на выходе должна быть в два или более раз больше площади поперечного сечения его на входе. В слу- чае зкструзионной головки с каналом постоянной ширины в форме кольца увеличение площади требует увеличения примерно в той же пропорции среднего радиуса, так как в такой головке отношение -к- примерно равно отношению

Ао

-ф, где А, и А площади поперечных

"ъ сечений каналов на выходе и входе соответственно, а 25

Rz и R — средние радиусы поперечных сечений на выходе и Входе канала соответственно. Пропорция волокна, ориентированного в окружном направле.нии, в таком случае является функци»

V ей величины либо — . Входом счи4, К тается. точка, непосредственно от которой канал начинает расходиться конусообразно. Экструдирование через расходящийся канал, образованный ста- З5 ционарными элементами экструзионной головки так, что отношение площадей поперечного сечения канала на выходе и входе, равное от 2 до б, существенно улучшает физические свойства изде- 40 лий по окружности, Под расходящимся каналам в описании понимается то, что внутренняя и наружная поверхности канала отклоняются от параллельности к оси симметрии экструзионной головки таким образом, чтобы радиус на выходе был больше радиуса на входе. Однако не требуется, чтобы обе поверхности от139 4 расходящимся каналом. Ориентация волокна в направлении по oKp HocTH Mo жет быть достигнута с помощью расширения площади поперечного сечения канала несколько меньше чем в 2 раза, если радиальное расширение достаточно велико,и, напротив, меньшее радиальное расширение требует соответственно большего расширения площади, В частности, если выражение - + — .

3j А, давно или больше 2, то достигается существенное улучшение прочности формуеьих изделий по окружности.

Р

Желательно чтобы отношение - составP Qj

nano,ïo меньшей мере половйну отношения - . При увеличении толщины канаА

А.(, ла может быть достигнута точка, особенно в каналах с увеличивающейся толщиной, при которой выпрессовывание материала становится нестабильным и канал заполняется неравномерно. Конусность должна ограничиваться преде лами,. которые обеспечивают стабильное выпрессовывание экструдируемого материала с волокнистым наполнителем.

На ориентацию волокон в иэделии также оказывают влияние такие, например, Факторы, как размер волокна, степень наполнения связующего волокном, вязкость. полимерного связующего и условия экструдирования. Однако из перечисленных Факторов важнейшим asляется геометрия канала экструзионной головки. Так, ориентация волокон в питающем отверстии экструзионной головки может оказать влияние на ориентацию волокон в экструдированном изделии, Для осуществления изобретения могут быть использованы практически лю: бые экструдеры, однако наиболее эффективным является применение экструдера с зоной отсоса и экструэионной головкой с шириной канала от 0 79 до

12,7 мм. Длина канала не является seличиной определенной и может быть разной в зависимости от условий экструдирования. Угол, образуемый каналом и осью экструзионной головки, составляет 15-90, предпочтительно от 45 до

Для осуществления способа по изобретению может быть использовано любое прерывистое волокно. Волокно, усиливающее полимерное связующее, обычно имеет среднюю относительную длину

10-3000, часто среднюю относительную длину 20-1000, предпочтительно 20350, особенно желательно волокно с отнОсительной длиной, 50-200. Пригодным являются органические и неорганические прерывистые волокна различных типов".,либо в ниде моноволокна, либо в виде спряденного волокна (включая пучки волокна, связанные вместе для получения единого элемента, служащего

5 685139 единой волокнистой структурой в смысле ориентации и усиления). Примерами ,пригодных прерывистых волокон являются нейлон, искусственный шелк, полиэфир, хлопок, древесная целлюлоза, стекло, уголь, сталь, титанат калия, бор, окись алюминия и асбестовые волокна.

Степень наполнения связующего вО локном ограничивается обрабатываемостью смеси иэ волокна и полимерного связующего. Концентрация волокна, допускающая, обработку, зависит от относительной длины волокна, минимального размера зазора (кольцевого пространства) в экструэионной головке и от го связующего содержать другие, обычно н них включаемые ингредиенты, необходимые для получения требуемых свойств сложных состанон, например пластификаторы, масла — наполнители для увеличения объя а и удешевления, антидеграданты, армирующие и неармирующие пигменты, такие как окись цинка, окись бария, окись стронция, окись железа, двуокись кремния, сажу и органические пигменты, связующие аге;:гы, агенты нулканнзации, такие как сера, и ускорители вулканизации.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена экструэионная головка с кольцевым входом упруго-пластических свойств полимерного связующего. Количество волокна в экструдате обычно составляет 5200 вес.ч. на 100 вес.ч. полимерного. связующего, предпочтительно 1075 вес.ч. на 100 вес.ч., лучше 10-40, оптимально 15-40 sec.÷. Указанная выше степень наполнения связующего волокном выбрана с учетом других ингредиентов (полимер, пигменты, антиокислители, связующие агенты и т.д.), помимо волокна, как составляющих осно, ву состава.

Формование трубы из состава, усиленного прерывистым волокном, дает значительные преимущества в производстве, так как сохраняет форму экструдируемого иэделия, благодаря чему исключается необходимость в применении сжатого воздуха или иных средств для сохранения формы изделия.

Для осуществления способа соответственно изобретению может быть применено любое полимерное связующее, которое армируется волокном. Одними из таких материалов являются пластики, в частности термопластические полимеры, такие как поливинилацетат, полиэфирные полимеры, например полиэтилентерефталат, полиамиды, например нейлон, полиэтилен, полипропилен, со- <5 полимер этиленвинилацетата и сополимеры АБС. Пригодны также термореактивные пластики,. например фенольные смолы, а также неорганические материалы, например цемент или глина, Пред- 50 почтительны н качестве полимерного связующего эластомеры, в частности вулканизуемые серой диеноные эластомеры. Могут быть также использованы природные или синтетические каучуки 55 или их смеси, Так, пригодны следующие синтетические каучуки: цис-4-полибутадиеи, бутилоный каучук, неопрен, этиленпропиленоные терполимеры, полимеры 1,3-бутадиена, полимеры изопре- 60 на и сополимеры 1,3-бутадиена с другими мономерами, например стиролом, акрилонитрилом, нзобутиленом и метилметакрилатом.

Составы, применяемые по изобретению, могут помимо волокна и полимернои каналом, расходящимся конусообразно в направлении экструдиронания; на фиг. 2 — экструзионная головка с цилиндрическим входом и каналом, расходящимся конусообразно в направлении экструдиронания; на фиг. 3 — армированная труба с ориентированным волокном и сечения а, б, н, и трубы, б и г — параллельно оси трубы); на фиг. 4 изображена зкструзионная головка с цилиндрическим входом и каналом, расходящимся н радиальном направлении относительно направления зкструдирования; на фиг. 5 график зависимости отношения модуля

Юнга трубы в направлении по окружности и в продольном напранлении от отношения площадей поперечного сечения канала экструзионной головки на выходе и входе; на фиг. б — экструзионная головка с внутренним элементом, обpàзующлм подковообразный канал.

Экструзионная головка, изображенная на фиг. 1, включает наружной 1 и внутренний 2 элементы экструзионной гс— ловки, элементы которой расположены таким образом, что образуют канал 3, расходящийся конусообразно н иаправленин экструдирования. Полимерное связующее, содержащее прерывистое волокно, подается через нкод 4, а экструдированное изделие выходит через выход 5. Так как экструдирование происходит в направлении слева направо, экструдируемый состав пережимается при приближении к входу 4.

На фиг. 2 показана экструзионная головка, включающая наружный б и внутренний 7 элементы зкструзионной головки. Элемент 7 поддерживается деталями крепления 8, пересекающими канал

9 за входом 10 по направлению экструдирования. Поддерживающие детали 8 занимают лишь небольшую площадь канала 9, предпочтительно имеют обтекаемую форму, чтобы уменьшить разрывы потока экструдируемого сос-.ава. В таКой экструзионной головке экструдируемый материал не пережимается при приближении к входу 10, но разделяется под давлением на ; аршине внутрен7 685 него элемента 7 экструзионной головки. Зкструдированное изделие с ориентированной волокнистой структурой выходит через выход 11. для осуществления способа по изобретению может быть применена экструзионная головка с внутренним злемен- 5 том, образующим подковообразный канал (фнг. 6).

Иа фиг. 4 изображен еще один вариант экструзионной головки, включающей наружный 12 и внутренний 13 элементы экструзионной головки, образу" ющие канал 14, расходящийся в радиальном направлении относительно направления экструдирования. Полимерное связующее, содержащее прерывистое во- )5 локно, подается через вход 15, а экструдированное изделие, включающее ориентированное волокно, выходит через выход 1б. При постоянной ширине канала 14 степень ориентации волокна по окружности регулируется изменением длины канала 14. Хотя. в этом варианте экструэионной головки состав подается через цилиндрический вход и разделяется на внутреннем элементе 13, однако часть внутреннего элемента 13 может выступать за пределы входа 15 чтобы поддерживать дорн. Если эта выступающая часть внутреннего элемента

13 имеет цилиндрическую форму и концентрична по отношению к стенкам вхо-ЗО да, то в головке не происходит пережимания экструдируемого состава. Состав может проходить также через зону пережима, как это показано на фиг. 1.:

Как вариант элемент 13 может поддерживаться так, как это показано на фиг. 2. Еще по одному варианту осуществления изобретения экструдирован-. ное изделие на выходе 1б может разрезаться ножами, которые также служат 40 в качестве опор. Предпочтительно однако, чтобы в канале не было размещено никаких поддерживающих элементов, так как некоторые эластомеры с трудом вновь образуют единую массу. 45

На фиг. 5 показана графическая зависимость отношения модуля Юнга трубы, изготовленной по изобретению с использованием экструэионной головки, имеющей по существу канал постоянной 5р ширины, в направлении окружности (Ен) и модуля Юнга в осевом направлении (Е ), являющаяся функцией преимущественно отношения площадей поперечного сечения канала на выходе (Ао) и входе 5 (д ° ), Из графика видно, что разница

55 в величинах модулей в обоих направ-лениях увеличивается прямо. пропорционально увеличению отношения площадей.

Площадь поперечного сечения канала, 6 на выходе является площадью поперечного сечения экструдированного изделия, причем не принимается во внимание эффект набухания. Площадь поперечного сечения на выходе кольцевого канала является площадью круга, обра139 8 эованного поверхностью наружного элеМента экструзионной головки на выходе минус площадь круга, образованного по верхностью внутреннего элемента на выходе. Площадь поперечного сечения канала на входе является площадью, через которую проходит экструдируемый состав и непосредственно после которой канал начинает расходиться. На фиг. 2 площадь поперечного сечения канала на входе образована поверхностью наружного элемента экструзионной головки и имеет центр на вершине конуса, включающего внутренний элемент экструзионной головки. На фиг. 1 площадь поперечного сечения канала на входе имеет форму кольца, образованного наружным и внутренним элементами экструзионной головки в точке минимального сужения. Так как степень ориентации волокна в направлении окружности непосредственно зависит от увеличения площади канала от входа до выхода, оказывается весьма просто изготовить экструзионную головку с требуемым увеличением илощадн, чтобы экструдировать трубы с .любой желаемой степенью ориентации волокна в направлении окружности.

В одном из вариантов осуществления изобретения регулирование ориентации волокна в трубе, формуемой экструдированием полимерного связующего, содержащего прерывистое волокно, осуществляется с помощью экструзионной головки с кольцевым каналом, расходящимся в направлении экструдирования, имеющим площадь поперечного сечения кольцевого канала в два и более раз большую, чем площадь на входе. Когда увеличение площади поперечного сечения канала по экструзионной головке составляет примерно 2, прочность изделия в направлении по окружности и s продольном направлении примерно одинаковая. При увеличении площади поперечного сечения канала по экструзионной головке в три раза и более, прочность изделия в направлении по окружности примерно в два и более раз выше прочности в продольном направлении. Следовательно, при экструдироМнии состава, содержащего прерывистое волокно, через кольцевой канал примерно постоянной ширины, имеющий площадь поперечного сечения на выходе примерно в два раза большую площади поперечного сечения на входе, получают экструдированное изделие, в котором примерно равное количество волокна ориентировано как в направлении по окружности, так и в продольном направлении. При экструдировании состава; содержащего прерывистое волокно с той же степенью наполнения, через канал примерно постоянной ширины, но имеющий площадь поперечного сечения на выходе в три и более раз большую площади на входе, получают экструди685139

10 рованное изделие, в котором количество волокна, ориентированного в направлении по окружности больше, чем количество волокна в продольном направлении. При экструдировании состава через подобный канал примерно постоянной ширины, нс имеющий еще более уве- 5 личенную площадь, получают экструдированное иэделие с еще большим количеством волокна, ориентированного в направлении по окружности. Во всех этих вариантах выпрессовывание состава яв- 10 ляется стабильным.

Было отмечено, что ориентация волокна по существу равномерная по окружности трубы, сформованчой пропусканием состава, содержащего прерывис- 15 тое волокно, достигается при формоваиии через экструзионную головку с icaналом конической форьы, обеспечивающим увеличение площади, достаточное дпя такой ориентации волокна.

Если форма канала изменяется от

35 дера, расположенного в тандем с микроволновой отверждающей установкой, которая обычно включает микроволновую печь и печь на горячем воздушном дутье или жидкую отверждающую среду. 40

Непрерывное отверждение особенно недля упрощения ориентация волокна описывается в направлении по окружности и в осевом направлении трубы, однако некоторые волокна ориентируются под различными углами к оси и такая ориентация волокна, основывающаяся на измерениях модуля, оказывает определенное влияние.

Для иллюстрации изобретения производится экструдирование состава, включающего целлюлоэное волокно и состав на основе вулканнзуемого каучука, с помощью экструдера Ройля с целью получить трубу с наружным диаметром

3,81 см и толщиной стенки примерно

0,18 см. Экструдиронанное изделие .режется для получения труб любой требуемой длины. Неотвержденная труба вулканизуется либо н автоклаве, либо в прессе. Прн изготовлении труб спе50

65 входа к выходу или вход и выход неконцентричны, ориентация волокна по окружности трубы будет различной.

Экструдированные изделия, содержащие вулканизуемый эластомер в качестве полимерного связующего, отверждаются обычными способами, экструдированные иэделия, содержащие термопластичное полимерное связующее, не требуют специального отверждения и проявляют свои высокие физические свойства при простом охлаждении. В одном из вариантов осуществления изобретения экструдированное иэделие непрерывно отверждается с помощью экструобходимо при изготовлении труб неопределенной длины.

В другом варианте осуществления изобретения ориентация волокна в зкст рудированном изделии, имеющем подковообразный профиль, регулируется изменением степени увеличения площади поперечного сечения канала в любом отдельном сечении экструдированного профиля. Например, экструдированное изделие подковообразной формы рассматривается как поперечное сечение пневматической шины, если желательна 55 равномерная ориентация волокна по контуру подковы, следовательно, увеличение площади сохраняется постоянным по контуру. Если желательна различная степень ориентации волокна по контуру, например, большая степень ориентации по окружности н боковинах, нежели в короне. покрышки, необходимо большее увеличение площади поперечного сечения н той части канала, которая формует боконины покрышки.

Экструдированное иэделие подковообразной формы может быть раскатано до листового материала, усиленного волокном с ориентацией волокна в требуемом направлении, в случае трубы последняя может быть разрезана по длине и раскатана до;листового материала. По способу, согласно изобретению, получают усиленный волокном листовой материал, имеющий одинаковую нли различную степень ориентации волокна в поперечном направлении, что не достигается существующими способами экструдирования ° Листовой материал, усиленный волокнск, может быть использован как усиливающий элемент в многослойных приводных ремнях, например в приводных ремнях в производстве пневматических шин или в приводных ремнях силовых установок, в качестве слоя под непрерывным слоем корда в клиновых ремнях. физические свойства экструдированного иэделия определяются стандартными методами с помощью прибора для испытания на разрыв согласно методике

ASTN (Американского общества испытаний материалов) 0-638. Предел прочности на разрыв, модуль и удлинение испытуемого образца рассчитываются по данным зависимости деформации от напряжения. Ориентация волокна в образце экструдированного иэделия определяется вырубкой образцов как в продольном направлении (в направлении экструдирования), так и в направлении по окружности и измерением физических свойств описанными выше методаьв . Отнсшение физических свойств образца, вырубленного в направлении по окружности, к физическим свойствам образца, вырубленного в продольном направлении, указывает на относительную ориентацию волокна. Например, одинаковое соотношение модулей Юнга образца свидетельствует о том, что волокно в равной степени ориентировано в обоих направлениях.

685139 циальной форьы вулканизация в прессе является предпочтительной. Сообщение трубе форьы отверждением в прессе не оказывает значительного влияния на ориентацию в ней волокна.

Состав для экструдирования приготавливается добавлением 75 вес.ч. дре- 5 весноцеллюлоэного волокна, специальным образом обработанного для уменьшения взаимодействия между волокнами, к 100 вес.ч. эластомера следующего состава, вес.ч.:

Стиролбутадиеновый каучук

Натуральный каучук

Двуокись кремния

Сажа печная, облегчающая экструдирование 50

Окись цинка 3

2

Т а блица 1

38,1

В-19

В-1 8

34,54 34; 54

16,26 34,54

38 1 свою форму. Отрезки иеотвержденных труб вулкаиизуют нагревом в автоклаве при 160ОС в течение 42-60 мин. Физические свойства отвержденных труб определяют соответственно описанному выше. Средние величины прочности на

40 разрыв, модуль юнга, и максимальное относительное удлинение (Е), полученные на ряде образцов, экструдированных на каждой головке, приведены в табл. 2 а блица 2

В-9 7,32 34,54

В-39 4,27 34,54

Рабочие условия экструдера: температура цилиндрического приемника 3652 С, скорость вращения червяка

45 об/мин, температура в выпускной части 65-72 С и скорость подачи состава 400-500 г/мин (примерно 1,523,05 м/мин).

Экструдированное иэделие выходит из экструзионной головки при температуре примерно 60-72 С и является достаточно прочным, чтобы сохранить

12

Стеариновая кислота

Фенилендиаминовый антндеградант йлкиленрезорцинойый полимер

Гексаметокснметилмеламин

Технологическое масло

Сера Сульфенамидный ускоритель

Всего 192

Состав экструдируют через экструзионные головки, изображенные на фиг. 1. Головки имеют. постоянную ыирину канала 1,78 мм н длину направляющей кромки 11,43 MMg остальные размеры указаны в табл. 1. Канал расходится от оси под углом примерно 60 .

l9,94 38,1 2

10,87 38, 1 4

7,82 38,1 6

139

Та блица 3

25 86,5 139i9 130 60,5 106 ° 9 127 1,3

75 116,7 590 6 47 56,2 223,6 57 2,6

125 111,8 961,1 18 47,1 334,0 36 2 9

Таблица 4

2,6

301

30

78,89

87, 22

2,6

400

67, 22

67,22

2,7

468

82,78

2,9

155

125

3,0

219

87,78

93,89

122,78

122,78

3,2

289

13 685

Из табл. 2 видно, что степень ориентации волокна в направлении по окружности увеличивается в прямой зависимости от увеличения отношения площадей поперечного сечения канала на выходе и входе.

Некоторые трубы получают на экструзионной головке М В-9, имеющей увеличение площади 4:1, с использованием каучукового состава, подобного указанному выше. Количество древесноцел- 10 люлозиого волокна в составе различно.

Данные табл. 3 свидетельствуют о том, что ориентация волокна в направ-, лении по окружности зависит от степени наполнения связующего волокном, увеличиваясь с увеличением степени наполнения. Даже при самой низкой степени наполнения, ббльшая часть волокна ориентирована в направлении по окружности. Если необходима большая 4О степень ориентации в направлении по окружности при более низкой степени наполнения, следует применять экструзионную головку с большим отношением

Рабочие условия экструдера следующие: скорость вращения червяка

30 об/мин, температура цилиндрического приемника 63 С, температура экструдированного иэделия, выходящегo иэ о головки 75-85 С и скорость подачи состава 300 г/мин, за исключением образца с низкой степенью наполнения волокна, скорость подачи которого составляет примерно 540 г/мин. Труб= вулканизуют в автоклаве, как это указано выше. Свойства приведены в табл. 3. площадей поперечного сечения канала на выходе и входе.

Некоторые трубы получают Йа экструэионной головке М В-9 с использованием указанного выае каучукового состава, содержащего 75 вес.ч. древесноцеллюлозного волокна на 100 вес.ч. эластомера, с изменением температуры экструдера и скорости подачи состава для иллюстрации их влияния на ориентацию волокна (см. табл. 4) . Неотвержденные трубы вулканизуют, как указано выше.

6851

39 16 ной шириной канала, при - з = 4 и с

А теми же размерами, что Н головка в В-9, за исключением длины направляющей кромки, которая равна 20,96 веа.

3 5

1.т 4

20 8

62,0

Таблица 5 верстия 1,78 мм и длину направляющей кромки ll 43 мк, остальные размеры

40 приведены в табл. 6 ° 1йерина между элементами экструзионной головки остается постоянной по sceN длине направляющей кромки.

Результаты приведены в табл. 6.

Некоторые трубы получают экструдированием состава, содержащего указанный выше каучуковый состав, включающий 75 вес.ч. древесноцеллюлозного волокна на 100 вес.ч. эластомера, чеpes зкструзионную головку, изображенную на фиг. 1.

Головка имеет ширину выходного от

Таблица 6

38 1

20,96

12,34

34,54

34, 54

l4,61

В-29

В-30

2,2

38,1

5,89

Скорость вращения червяка 30об/мнн, Физические свойства полученных труб трубы отверждают, как описано выше. приведены в табл. 7, 15

Из табл. 4 видно, что скорость червяка, скорость подачи сырья н темература могут изменяться в широких пределах, не оказывая при этом значительного влияния на ориентацию волокна.

Экструдируют следующий состав, 5 вес.ч.s

Поливинилхлоридный гомополимер 100,0

Пластификатор (Сантисайэер 7ll) 48,8

Эпоксидированное соевое масло

Стабилизатор Ва/Cd

Карбонат кальция

Сухая масса из твердых пород древесины

Всего 236,5

Состав экструдируют на экструдере

РоЯля через головку 9 -20 с постоян20

Рабочие условия экструдера следующие: температура в цилиндрическом приемнике 198 С, температура в выпускной части 215 С и температура экструдированного иэделия 160 С. Выходящее нз головки зкструдированное иэделие имеет гладкую поверхность, достаточно прочно, чтобы сохранить свою форму.

После охлаждения получают жесткую трубу, усиленную волокнсм. Отрезки трубы разрезаются и раскатываются до листа с применением нагрева и давления, но без изменения размеров отрезка. Иэ листа в продольном направлении и в направлении по окружности вырубают образцы. Физические .свойства образцов приведены в табл. 5.

685139

Та блица 7

250,0 0,3

348,0 1,6

84,4

45 0

554,0 72,4

Таблица 8

В-23

39,0

76,2

35 4

72,6

Таблица 9

273,5 40 1,2

70,3

44,3

333,2 36

В-29 1,1 28,1

В-30 2,2 111,1

Из табл. 7 видно, что отношения площадей 2, 2 достаточно для ориентации большей части волокна в направлении по окружности.

Трубу с наружным диаметром

76,2 мм и толщиной стенки около

1,78 мм и примерно с равными степенями ориентации волокна в осевом наНеотвержденную трубу отверждают паром при температуре 160 С в течение 20 мин.

Некоторое количество труб с внутренним диаметром 19,05 мм и толщиной стенки примерно 2,54 мм получают э,<струдированием различных составов на 88,9-миллиметровом экструдере Монсанто через головку с каналом постоянной ширины и при отношении плошадей поперечного сечения правлении и в направлении по окружности изготовляют экструдированием состава, содержащего 75 вес.ч. древесноцеллюлоэного волокна, с помощью 88,9-миллиметрового экструдера Монсанто (Monsanto ) через головку с указанными в табл, 8 размерами.

40 Свойства полученной трубы приведены в табл. 9. каналов на выходе и входе 3,5. Тру0 бы вулканиэуют в автоклаве в течение времени, определяемом покаэаниями реометра, для получения оптимального отверждения.

Свойства полученных труб приведены в табл. 10.

685139

Таблица 10

Смесь натурального и синтетического бутилового каучуков

361 3 36 41 5

159,6 65 2,3

75 71,7

144,8 66 2,0

289,7 48 54,1

78,0

Стиролбутадиеновый каучук

236 9 70 50,6

138,8 95 1,7

40 82,3

Этиленпропилендиэтиленовый каучук 75

Описанные выше трубы при создании в них пневматического деления раз2 рываются примерно при 14,1 кгс/см

Были также получены трубы с улучшенной прочностью по окружности из описанного в табл. 10 каучукового состава, содержащего 75 вес.ч. древесноцеллюлозного волокна на

100 вес.ч. эластомера, с применением экструзионной головки, подобной показанной на фиг. 1, но с расширявшимся каналом, т.е. ширина канала в расширявшейся части увеличивается при приближении к выходу и затем остается постоянной по всей длине формующей поверхности. Таким образом, угол наружной поверхности составляет 60, считая от оси головки, а угол внутренней поверхности составляет 56,5 . Иа выходе диаметр внутреннего элемента экструзионной головки 34,54 ьи, а диаметр наружного элемента 38,1 мм, ширина отверстия

1,78 ьв . Яа входе диаметр внутреннего элемента экструзионной головки 8,18 мм, а диаметр наружного элемента 9,98 мм, ширина отверстия

8,$9 we. Таким образом, д. = 8, Ао — 4, а отношение шйрины выходного отверстия к ширине входного составляет 2.

В другом варианте экструзионной головки, подобной изображенной на

25 фиг. 1, но имеющей конусообразный канал, угол наружной поверхности канала составляет 69 (считая от оси головки), а угол внутренней поверхности канала 54 15 (считая от оси головки). На выходе диаметр внутреннего элемента экструзионной головки

34,54 мм, а диаметр наружного элемента 38,1 мм, ширина канала на выходе 1,78 мм. Ва входе диаметр внутреннего элемента экструзионной головки 17,27.мм, а наружного элемента 19,05 мм, ширина канала на входе

0,89 мм. Следовательно, в экструэионной головке 9 В-62 д. = 2, 4Я- =

4, а отношение ширины канала на выходе к ширине канала на входе равно 2. Длина внутренней формующей поверхности 10,67 мм.

Описанный выше каучуковый состав, содержаший 75 вес.ч. древесноцеллюлозного волокна на 100 вес.ч. эластомера, пропускают через канал с помощью экструдера для каучука с тем-пературой в цилиндрическом приемнике 79ОС и со скоростью вращения 3060 об/мин. Температура внутреннего элемента экструзионной головки и экструдированного изделия составляет

80 С. Иэделие отверждают путем нагревания в течение 30 мин при 160 С.

Свойства полученной трубы приведены в табл. 11. б 85139

Таблица 11

84,4

312,2 49

178,6 128 1,75

45,0

Таблица 12

195,5 70 3,0

52,7

582,8 33

D-13 4

112,5

Трубу с внутренним диаметром 3/4" неопределенной длины и толщиной примерно 4,19 мм получают экструдированием вулканизуемого серусодержашего эластомерного состава, включающего этиленпропилендиметиловый каучук, содержащий 75 вес.ч. целлюлозного волокна древесины твердых пород на

100 вес.ч. каучука, на 88,9-миллиметровом экструдере Монсанто через экструзионную головку с каналом постоянной ширины и -7;-. = 3,5. Так

Ае как присутствие воды оказйвает вредное воздействие на отверждение при низком давлении и высокой температуре (с помощью микроволн), состав З0 перед экструдиронанием хорошо высушивают. Неотвержденную трубу, содержащую волокно, ориентированное в направлении по окружности, при выходе из экструзионной головки непрерывно 35 подают непосредственно на микровол:новую отверждающую установку, которая отрегулирована так, что экструдированное иэделие имеет температуру примерно 148-233 С, предпочтитель- 40 но 182-205 С, при общем времени пребывания в микроволновой печи и установке для выдержки после отверждения примерно 1-5 мин, предпочтительно 13 мин. Из установки выходит вулканиНекоторое количество труб с наружным диаметром 38,1 мм и толщиной стенки примерно 1,78 мм получают экструдированием состава, включаюшеэованная усиленная труба. Отрезок трубы, подвергнутый испытанию пневматическим давлением, разрывается примерно при 19,7 кг/см

Состав, включающий смесь из натурального каучука и синтетического бутилового каучука и 75 вес.ч. древесноцеллюлозного волокна, экструдируют через головку 9 0-13 с радиально расходящимся каналом, как это показано на фиг. 4. Входное кольцо имеет внутренний диаметр 7,32 мм н наружный 10,87 мм. Выходное кольцо имеет внутренний диаметр 34,54 мм и наружный 38,1 мм. Кроме того, острые углы, образованные расходящимися каналом и формуюшей частью экструзионной головки, как это показано на фиг. 4, в головке tt D-13 сняты механической обработкой поверхностей, привыкающих к расходящимся и формуюшей частям канала. Радиус дуги внутреннего элемента экструзионной го.ловки равен 0,762 мм, а радиус дуги наружного элемента экструэионной головки 2,54 мм, канал имеет постоянную ширину 1,78 мм по всей его дли не. Трубы вулканиэуют в автоклаве, как это описано выше. Средние величины физических свойств ряда труб приведены в табл. 12. го смесь натурального каучука и синтетического бутилового каучука и

75 вес.ч. волокна искусственного шелка различной длины, ерез экструзи6 851 39

24 онную головку с каналом постоянной ширины и увеличением площади, равным 4. диаметр волокна нз искусственного шелка примерно 10-15 мк. Укаэайная в табл.. 12 длина волокна является начальной длиной волокна, используемого для получения состава, одна- 5

Таблица 13

2. Способ по п. l о т л и ч а ю шийся тем, что экструдат содержит 10-75 вес.ч. волокна на

ЗО 100 вес.ч. полимерного связующего.

3. Способ по и. 2,. о т л и ч аю шийся тем, что, в качестве волокна используют древесную целлю.лозу, а в качестве полимерного свя35 эующего — каучукоподобный зластомер.

Формула изобретения

40 1. Патент Сша 9 3279501, кл. 139-118, опублик. 1974.

l, Способ изготовления наполненных изделий зкструдированием состава, содержащего Прерывистое волокно и полимерное связующее в заготовку с последующей ее ориентацией,. о т л и ч аю щи и с я тем, что, сцелью повышения прочности формуемых изделий по окружности, экструдат продавливают через.канал криволинейного поперечного сечения зкструэионной головки, отношение площадей поперечного сечения которого на выходе и входе равно от 2 до б. ко во время приготовления состава происходит некоторое измельчение soлокна. Трубы вулканизуют в автоклаве и затем определяют их физические свойства. Результаты приведены в табл- 13. йсточники информации, принятые во внимание нри экспертизе

685139

/2 е Я н

Ед

/ 2 Ю С У б л, А/ Ф//г f

Составитель Л. Ягодкина

Редактор Л. Ушакова Техред И.Асталош Корректор М. Вигула.

Заказ 5152/57 Тираж 771, Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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