Многоручьевая экструзионная головка для изготовления профильно-погонажных полимерных изделий с применением ультразвуковых колебаний

 

Изобретение относится к устройствам для переработки полимеров и композиций на их основе методом экструзии и может быть использовано в химической промышленности для производства мебельного обрамления. Многоручьевая экструзионная головка для изготовления профильно-погонажных изделий с применением ультразвуковых колебаний содержит корпус, обойму с расположенным в ней дорном, каналы профильного сечения для полимера, сообщенные с питающим каналом головки, и магнитострикционный излучатель. Дорн выполнен разборным крестообразной формы с системой охлаждения. Внутри дорна смонтирован магнитострикционный излучатель для наложения ультразвуковых колебаний на массу полимера в зоне формования. Между дорном и обоймой расположены две полуцилиндрические секции с системой охлаждения. Каналы профильного сечения образованы между полуцилиндрическими секциями и дорном. Изобретение позволит повысить качество изделия за счет воздействия ультразвуковых колебаний на массу полимера в зоне формования, исключить неравномерность выхода экструдата за счет симметричного расположения каналов, повысить производительность процесса экструзии. 3 ил.

Изобретение относится к области оборудования для переработки полимерных материалов, в частности для изготовления профильно-погонажных изделий, например, отделки мебели.

Известна конструкция лабораторной экструзионной головки для изготовления труб, содержащая корпус, мундштук, дорнодержатель и дорн-вибратор [Фридман М. Л. Регулирование реологических свойств термопластов и композиций на их основе с целью интенсификации процессов формования. Дис. докт. техн. наук: 05.17.06. - М., 1979].

Недостаток данного устройства - отсутствие системы охлаждения активного элемента возбудителя ультразвуковых колебаний, поскольку он вынужден работать в условиях повышенных температур. Кроме того, при данной конструкции по наружной поверхности изделия на границе с поверхностью формующего элемента возникает высокое трение, что снижает производительность экструзионной головки и ухудшает качество изделия.

Наиболее близкой по предлагаемой технической сущности является экструзионная головка для формования изделий из полимеров, содержащая корпус с вмонтированным профильным каналом и магнитострикционные излучатели, установленные на наружной поверхности формующей втулки, с воздушным охлаждением [Реология, процессы и аппараты химической технологии. Сборник научных трудов, Волгоград, изд. "Волгоградская правда", 1983, с. 100-103].

Однако в данной конструкции снижается эффективность проникновения ультразвуковых колебаний непосредственно на массу полимера, поскольку магнитострикционный излучатель расположен на внешней поверхности формующей втулки. Так как втулка имеет большую толщину стенки, снижение вязкости расплава в пристенном слое происходит незначительно и мало влияет на повышение качества поверхности изделия.

Техническим результатом изобретения является повышение производительности экструзионной головки и качества экструдируемых профильно-погонажных изделий.

Указанный результат достигается тем, что многоручьевая экструзионная головка для изготовления профильно-погонажных полимерных изделий с применением ультразвуковых колебаний содержит корпус, обойму с расположенным в ней дорном, каналы профильного сечения для полимера, сообщенные с питающим каналом головки, и магнитострикционный излучатель, причем дорн выполнен разборным крестообразной формы с системой охлаждения, внутри которого смонтирован магнитострикционный излучатель для наложения ультразвуковых колебаний на массу полимера в зоне формования, причем между дорном и обоймой расположены две полуцилиндрические секции с системой охлаждения, а каналы профильного сечения образованы между полуцилиндрическими секциями и дорном.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что дорн выполнен разборным крестообразной формы с системой охлаждения, внутри которого смонтирован магнитострикционный излучатель для наложения ультразвуковых колебаний на массу полимера в зоне формования, причем между дорном и обоймой расположены две полуцилиндрические секции с системой охлаждения, а каналы профильного сечения образованы между полуцилиндрическими секциями и дорном.

Все эти конструктивные особенности дают возможность значительно улучшить качество получаемого изделия и повысить производительность экструзионной головки.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг. 1 - продольный разрез многоручьевой экструзионной головки; на фиг. 2 - дорн крестообразной формы; на фиг. 3 - поперечный разрез головки.

Многоручьевая экструзионная головка для изготовления профильно-погонажных полимерных изделий с применением ультразвуковых колебаний содержит корпус 1 и обойму 2, в которой устанавливается дорн крестообразной формы 5. Между дорном и обоймой расположены две полуцилиндрические секции 3, 4. Дорн и полуцилиндрические секции дополнительно закреплены с корпусом шайбой 6. В результате соединения дорна 5 и полуцилиндрических секций 3 и 4 образуются два профилирующих канала 7 для полимера, сообщенных с питающим каналом головки, на входе которого монтируется гомогенизирующая решетка 8. Присоединение головки к экструдеру осуществляется с помощью фланца 9. Полуцилиндрические секции имеют систему охлаждения в виде внутренних цилиндрических каналов 10 с возможностью входа хладоагента через штуцера с торца полусфер 11 и его выхода через штуцер 12 на обойме. Внутри дорна монтируется магнитострикционный излучатель 13 с возможностью подключения его к источнику ультразвуковых колебаний 14. Дорн имеет каналы 15 для охлаждения активного элемента магнитострикционного излучателя. Охлаждение водяное, на корпусе предусмотрен штуцер 16 для подачи воды, слив воды осуществляется самотеком.

Полуцилиндрические секции и составные части дорна изготавливаются раздельно для обеспечения высокой точности и улучшения качества внутренних поверхностей.

Многоручьевая экструзионная головка для изготовления профильно-погонажных полимерных изделий с применением ультразвуковых колебаний работает следующим образом.

Расплав полимера, нагнетаемый шнеком экструдера (не показан), проходит гомогенизирующую решетку 8 и попадает в канал выравнивания скоростей потока, выравниванию скоростей способствует также наличие плавного среза конца дорна крестообразной формы 5. Далее расплав нагнетается в профилирующие каналы 7, образованные поверхностями дорна 5 и полуцилиндрическими секциями 3 и 4. Проходя по формующим каналам, расплав полимера охлаждается и оформляется в непрерывное профильно-погонажное изделие. При прохождении расплава полимера по профилирующему каналу на массу полимера воздействуют ультразвуковые колебания при помощи магнитострикционного излучателя, находящегося внутри дорна.

Чтобы при продавливании струи расплава полимера через профилирующий канал на поверхности профильного изделия не было следов от мест соединения основных элементов, необходимо каждую составляющую часть профильного канала изготавливать с высоким классом чистоты поверхности (▿10-▿12). Профиль выходит высокого качества с глянцевой поверхностью как за счет чистоты поверхности дорна и полуцилиндрических секций, так и за счет использования магнитострикционного излучателя, поскольку при воздействии ультразвуковых колебаний происходит понижение вязкости расплава и уменьшается сопротивление пристенного эффекта истечения расплава на границе с поверхностью формующего канала.

Экспериментальные исследования проводились на опытной установке с экструдером АТЛ-45, имеющим червяк диаметром 45 мм и длиной 1125 мм. Экструзионная головка имела следующие геометрические размеры: диаметр корпуса 150 мм, длина 300 мм, длина профильных каналов составляла 120 мм. Получили мебельное обрамление из полистирола марки ПС-С ГОСТ 20282.

Оптимальный режим экструзии указанного материала при температуре 438 - 453K, при создаваемом давлении 4,5 МПа.

Техническая и экономическая эффективность использования предлагаемой многоручьевой экструзионной головки для изготовления отделки мебели из полимерных материалов состоит в том, что она позволяет: - повысить качество изделия за счет воздействия ультразвуковых колебаний на массу полимера в зоне формования; - исключить неравномерность выхода экструдата за счет симметричного расположения каналов; - отказаться от использования древесины при производстве аналогичных изделий за счет замены ее на полимерные материалы, имеющие более высокие технологические показатели; - повысить производительность экструзии.

Формула изобретения

Многоручьевая экструзионная головка для изготовления профильно-погонажных изделий с применением ультразвуковых колебаний, содержащая корпус, обойму с расположенным в ней дорном, каналы профильного сечения для полимера, сообщенные с питающим каналом головки, и магнитострикционный излучатель, отличающаяся тем, что дорн выполнен разборным крестообразной формы с системой охлаждения, внутри которого смонтирован магнитострикционный излучатель для наложения ультразвуковых колебаний на массу полимера в зоне формования, причем между дорном и обоймой расположены две полуцилиндрические секции с системой охлаждения, а каналы профильного сечения образованы между полуцилиндрическими секциями и дорном.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3