Установка для изготовления длинномерных изделий из сшивающегося полиэтилена

 

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТ1:НТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 27.02.78 (21) 2584152/23-05 (23) Приоритет (32) 01.08.77 (31) 7723596 (83) Франция

Опубликовано 30.07.82. Бюллетень № 28

Союз Соватсиих

Социалистических

Реса блик пи948285

3 (51) М. Кл.

В 29 О 23/04 еве7йеретееииый " митет

СССР

w делам изебретеиий и открытий (>) K 678.057. .3 (088.8) Лата опубликования описания 30.0782

Иностранцы

Жерар Мари Денис, Бернар Мари Жентленжер и Клод Морис Ротармель (Франция) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Понт-а-Муссон С.А." (Франция) (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ

ИЗДЕЛИЙ ИЗ СШИВАЮЩЕГОСЯ ПОЛИЭТИЛЕНА

Изобретение относится к установкам для изготовления изделий иэ пластмассы и может быть использовано в химической промышлен- ности.

Известна установка для формования изделий из полимерных материалов, содержащая бункер, шнековый экструдер с фильерой, бак с отверстием для прохода изделия и транспортеры (1) .

Недостатком известной установки является то, что она не позволяет перерабатывать сшивающийся полиэтилен высокой плотности, так как для обеспечения условий сшивки необходима достаточно высокая температура, что неизбежно приведет из-за сдвигов материала 15 в шнековом экструдере к гетерогенности сформованного материала. Кроме того, использование транспортеров, образующих формы, способствует снижению качества изделий из-эа наличия на них отпечатков. 20

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является установка для изготовления длинномерных изделий иэ сшиваюшегося полиэтилена с плотностью 0,950 — 0,970 и молекулярным весом 300000 — 500000, содержащая филмру для плавления и затвердевания смеси, средства создания давления в направлении продольной оси фильеры, бункер загрузки сыпучей сшиваемой смеси (2) .

В последней установке в нагретой фильере формируется полиэтилен высокой плотности и образуется сетчатая его структура, в результате которой две соседние цепи полимера соединяются между собой, образуя трехмерную решетку. Формирование иэделия осуществляется уплотнением смеси и проталкиванием ее посредством давления поршня. Чтобы избежать нежелательных деформаций внутри вещества, на поверхностях фильеры необходимо предусмотреть покрытие, препятствующее прилипанию.

Недостатком установки является то, что она не позволяет обеспечить надежность процесса, поскольку в зоне образования сетчатой структуры полиэтилена в фильере образуется отложение, которое отрицательно сказывается

«а качестве иэделия. Это отложение представляет собой частицы сетчатого полиэтилена, прилипшие к стенке, и возникает на основе радикалов. освобожденных во время реакции, 948285

3 которые являются в достаточной степени активными, чтобы активизировать поверхность материала, противодействующего нрилипанию.

Использование смазочного вещества, впрыскиваемого в фильеру перед зон»эй образования, сетчатой структуры, также не позволяет обеслечить стабильный режим истекания текучей среды в фильере и не позволяет устранить отложения и зоне образования сетчатых структур »9

Цель изобретения — повышение качества. иэделий.

Указанная цель достигается тем, что установка для изготовления длинномерных изделий иэ сшивающегося полиэтилена с плотностью 0,950-0,970 молекулярным; весом

300000 — 500000, содержащая фильеру для плавления и затвердевания смеси, средства создания давления в направлении продольной оси фильеры, бункер загрузки сьптучей сши- 20 ваемой смеси, снабжена размещенным после фильеры баком для расплава соли, разделеннь»м на две камеры, первая из которых имеет профнлирующий механизм, и смонтированным после бака устройством для вытяжки изделия со скоростью, превышающей скорость изделия на входе в бак.

Кроме того, профилнрующий механизм выполнен в виде групп роликов с профильной рабочей поверхностью. 30

На фиг. 1 показана схема установки; на фиг. 2 — фильера для формования смеси при спекании с бункером загрузки сыпучей смешиваемой смеси; на фиг, 3 — бак для расплава соли с профилирующим механизмом и устройство для вытяжки.

Установка для изготовления длинномерных изделий из сшивающегося полиэтилена содержит формующий узел 1 для изготовления заготовки, поступающеи со скоростью v» в бак 2 для расплава соли, тле образуется сетчатая структура, устройство 3 для вытяжки изделия со скоростью чэ, превышающей скорость ч,, охлаждающий бак 4 и вытяжной аппарат 5, обеспечивающий скорость vq заготовки, и наматывающее устройство 6.

Формующий узел 1 (фиг. 2) расположен вертикально с вертикальной осью х-х и содержит горизонтальное основание 7, которое установлено на двух стойках 8 и служит опорой для фильеры 9 для формования и спекания смеси, закреп50 ленной посредством резьбовых концов тяг 10 и гаек 11 на основании 7, Фильера 9 имеет расточное отверстие 12, коаксиальное центральному отверстию 13 основания 7, и полости 14 для циркуляции нагревающего фильеру 9 масла. В верхней части фильеры 9 расположен бункер 15 с каналами 16 для циркуляции охлаждающей воды. В нижней части фнльеры 9

4 расположена обогреваемая фильера 17, которая закреплена коаксиально фильере 9. Основание

7 служит также опорой двум силовым цилиндром 18 и 19, содержащим поршни 20 и

21, на вертикальных штоках 22 и 23 которых закреплена горизонтальная плита 24 с помощью болтов 25 и 26, перемещающаяся по тягам 10 и имеющая отверстие 27, которое проходит также в кольцеобраэном выступе, составляющем одно целое с плитой 24 и представляющем собой поршень 28, для охлаждения которого предназначена рубашка 29.

Тяги 10 несут на верхнем конце над плитой 24 плату 30, на которую опирается силовой цилиндр 31, содержащий поршень 32, жестко соединенный с пуансоном-оправкой 33, входящей в отверстие 27 поршня 28, и направляющейся платой 30 и горизонтальной плитой 34, жестко соединенной с оправкой 33 и скользящей по тягам 10. Оправка 33 имеет нагревательный элемент 35 с циркуляцией масла или электрическим сопротивлением. Питание входного канала 36 установки осу1цествлено от дозирующего резервуара . 37, соединенного с бункером 15 с помощью желоба 38, который предназначен для равномерного распределения сыпучего материала-порошка в промежутке между оправкой 33 и фильерой 9. Канал 16 охлаждения позволяет не допустить, чтобы полиэтилен вне зависимости от времени его нахождения в бункере 15 достиг температуры при которой он становится когерентным в результате начала плавления.

Охлаждаемая зона является в действительности зоной предварительного формования, высота которой составляет приблизительно двойную величину диаметра оправки 33, в которой смесь должна оставаться в сыпучем виде, чтобы она могла принять форму трубьг под уплотняющем действием поршня 28 у входа в фильеру 9.

3а формуннцим узлом 1, за нижней опорной его плитой 39, имеющей отверстие

40 для прохода заготовки, смонтирован желобчатый ролик 41, свободно установленный на скобе 42, смонтированной с возможностью поворота в вертикальной плоскости вокруг оси 43, установленной на опоре 44. Желобок ролика 41 имеет глубину, по меньшей мере, равную радиусу заготовки-трубки. Наличие ролика 41 позволяет устранить толчки, возникающие в результате прерывистости в перемещении заготовки. За роликом 41 установлен ведущий ролик 45, выполненный с желобком и соединенный вариатором 46 с мотором 47.

Ведущий ролик 45 предназначен для изменения направления перемещения заготовки перед подачей ее в бак 2 для расплава соли, имеющий камеру 48 вытяжки и камеру 49 образования

948285

S5 сетчатой структуры, разделенные диафрагмой

50 с отверстием 51 для прохода заготовки.

В камере 48 установлен профилирующий механизм в виде группы роликов 52 с профильной рабочей поверхностью, соответствующей геометрии заготовки изделия. Все ролики жестко соединены с рычагом 53 управления, установленным на шарнирных креплениях 54. Камера

49 имеет ролики 55 поддержки. Число роликов

52 профилирующего механизма можно менять в зависимости от искомой степени вытяжки.

Ролики 55 поддержки могут быть заменены на опоры, жело а, кольца и другие устройства.

После бака 2 установлено устройство 3 для вытяжки после спекания иэделия, например ленточного типа, которое приводится в движение со скоростью ч > v4 группой двигатель

56 — вариатор 57. За устройством 3 для вытяжки установлен охлаждающий бак 4 и вытяжной аппарат 5, который может быть того же типа, что и устройство 3 для вытяжки и обеспечивает изделию скорость, равную или близкую ч . Вьпяжной аппарат 5 предназначен для облегчения перемещения изделия, но не для изменения его сечения.

Установка работает следующим образом.

В начале цикла поршень 28 находится в верхнем положении, как и оправка 33. На поршень 32 силового цилиндра 31 не действует никакое давление, за счет действия силовых цилиндров 18 и 19 опускают поршень 28, который проходит сквозь сыпучую смесь, находящуюся в бункере 15, где она поддерживается при комнатной температуре с помощью каналов 16 для охлаждения. Поршень 28, опускаясь, уплотняет смесь во входном канале

36. Давление, необходимое для уплотнения, составляет около 1000 бар. Следовательно, смеси придается форма и одновременно она уплотняется. Затем смесь подается в фильеру 9.

Пуансон 33 опускается при перемещении смеси, которая в фильере 9 подвергается действию повышенной температуры, создаваемой циркулирующим в полости 14 фильеры 9 маслом, и нагревательным элементом 35 оправки 33.

Температура отрегулирована на такую величину, при которой происходит расплавление смеси, однако остается ниже температуры, при которой разложение агента образования сетчатой структуры становится значительным. Эта температура составит, например, от 150 до 180 С.

Когда поршень 28 достигнет нижней точки своего хода, он удерживается в нижнем положении, оправка 33 поднимается с помощью поршня 32. Когда оправка 33 достигла верхнего положения, поршень 28 поднимается и начинается новый цикл. Следовательно, фильера

9 представляет собой зону фриттнрования, из которой смесь проталкивается благодаря опускающимся движениям поршня 28 вдоль оправки

33 в фильеру 17, где температура поддерживается на том же уровне, что и ранее. Иэ фильеры 17 выходит заготовка-трубка 58, проталкиваемая поршнем 28 в прерывистом движении, причем периоды остановок соответствуют подъе. му оправки 33. Затем заготовка 58 подается желобчатым роликом 41 и ведущим роликом

45, линейная скорость которого составляет v<. в бак 2 для расплава соли. Диаметр заготовки

58 имеет значение d1 и поддерживается за сит давления газа внутри заготовки 58, чтобы избежать опадания ее.

Трубка-заготовка 58 с диаметром d посту1 пает со скоростью ч„в камеру 48 вытюкки.

Воздействие устройства 3 для вьпяжки, линейная скорость ч, которого превышает скорость

v> способствует вьпятиванию трубки-заготовки

58 в продольном направлении. Ее диаметр уменьшается до диаметра d на выходе из бака 2 для расплава соли. Ролики 52 поддер-;1 жнвают трубку 58 в то время, как образования сетчатой структуры не произошло. Температура в камере 48 вытяжки выбирается таким образом, чтобы длительность неполной службы катализатора была бы еще значительной, зта температура близка температуре придания формы в формовочном узле 1, например порядка 160 — 190 С.

На уровне отверстия 51 диафрагмы 50 трубка 58 имеет размерные характеристики, которые гомотетичны тем, что она имела у входа в камеру 48. Затем трубка 58 поступает в камеру 49, где температура достигает значений, превышающих 200 С, преимущественно

220 — 250 С. Разложение катализатора вызывает в таком случае образование сетчатой структуры вещества и явление вытягивания останавливается этим процессом образования сетчатой структуры. Размещение диафрагмы 50 в баке 2 выбирается в зависимости от искомого диаметра трубки 58 на выходе из камеры 49, причем диаметр определяется отношением скоростей v>/v> Ролики 52 по геометрии должны соответствовать профилю, который необходимо получить в том случае, если этот профиль отличен от профиля трубки 58, вы. ходящей из формующего узла 1. В случае получения гладкой трубы ролики 52 не являются калнбрующими.

После выхода из бака 2 и после прохождения устройства 3 для вытяжки трубка охлаждается в охлаждающем баке 4 с водой, затем она попадает в вытяжной аппарат 5 и наматывается на наматывающем устройстве 6.

Отличительным свойством полученного изделия с сетчатой структурой из сшивающегося полиэтилена высокой плотности является его размерная стабильность и отсутствие эластичной памяти или усадки, кроме термической

Условия проведения технологических опера1тий для различных диаметров, исходя из диаметра заготовки d — 27,5 мм, приведены в табл, 1.

Обра- Скозе рос ч,, м/ч

Внешний

Производитель ность выхода вытяжного

Вес

Внешний

Температура отсека сетТолщина трубы, ММ емпекорость чг второо вытяжн ра тура отсека тру бы, г/м диаметр 1г трубы на выход из камедиаметр дз трубы на мот. с ойстаппарата, кг/ч вытяжки, С чатои о аппарата, м/ч,у тр ры 48, ве, мм

1 354 140 9,1 185 220 18 17,30 1,03 60,6

2 354 140 9,1 180 220 17 Х,68 1 02 54

3 354 180 9,1 175 230 16,5 15 0,90 48

4 35,4 210 9,1 175 240 15,4 14,50 0,90 41,6

Таблица 2

Образец

Удлинение при разрыве, %

Напряжение

Напряжение на пороге текучести, кг/смг при разрыве, кг/см

390

214

Начало 1

325

166 экструзии 2

400

172

360

209

Конец 4

370

176 экструзии 5

380

223

169 усади, так как образование сетчатой структуры блокирует вьггянутые цепи относительно друг друга.

Пример 1. Полиэтилен высокой плотности с молекулярным весом от 300000 до 500000, как например полиэтилен, продаваемый под маркой "МАНΠ— ЛЕН" 56 020, использован для изготовления трубы.

Добавляют присадки, которые, помимо стабилизаторов и красителей известного типа, содержат агент образования сетчатой структуры, которым является 2,5-диметил-2,5- (дитерциобутил-перокси-гексин-3) продаваемый под названием "Л10ПЕРОКС 130", Диаметр бэ несколько меньше диаметра . да, это происходит нв из-за вытяжки, а просто иэ-за усадки при охлаждении по выходе из соляной ванны бака 2.

Б Пример 2. С той же смесью проводят другие испытания с параметрами v 36,6 м/ч; ч 132 м/ч; d„27,5 мм; d< = 18,5 мм; температура отсека вытяжки t = 180 С; температура отсека образования сетчатой структуры

10 t = 230 С.

Получена труба диаметром 16 мм в начале

: и в конце экструзии длиной 2000 м. С этой трубой проведены испытания на натяжение.

Результаты испытаний приведены в табл. 2, 15- Степень образования сетчатой структуры составляет 87% в начале, как и в конце, а усадка прн 120 С, измерения по норме

ЯрТ 54021, составляет 4%..усадка при 160 С, измеренная по той же норме, составляет 6%.

Таблица 1

948285

Фор ула изобретения

1. Ус :...овка для изготовления длинномерных изделий иэ сшивающегося полиэтилена с плотностью 0,950 — 0,970 и молекулярным весом

300000 — 500000, содержащая фильеру для плавления и затвердевания смеси, средства создания давления в направлении продольной оси фильеры, бункер загрузки сыпучей сшиваемой смеси, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества изделий, она снабжена раэ =щенным после фильеры баком для расплава соли, разделенным на две камеры, первая из которых имеет профилирующий механизм, и смонтированным после бака устройством для вытяжки иэделия со скорое тью, превышающей скорость изделия на входе в бак.

2. Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что профнлирующий механизм выполнен в виде групп роликов. с профильной рабочей поверхностью.

Источники информации, !

О принятые во внимание при экспертизе

1. Harem Франции У 2248139, кл. В 29 0 23/04, опублик. 1975.

2. Патент СССР по заявке У 2464051/23-05. кл. В 29 FЗ/04,,1976 (прототип).