Ультразвуковой способ обработки полимерных материалов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическимиРеспублик(11) 532529 К АВТОРСКОМУ СВИДОЕДЬСТВ 61) Дополни е к авт. свид-ву 186928/10 л,е 51) В 2 рисоединением заявкиО Государственный комитеСовета Министров СССРоо делам изобретенийи открытий) Заявите осковскии институт химического машиностроения(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВки) Зона питания или ющее сырье, зах Изобретение относитс к способам приереработки поли атия и дозирован развука для п иалов в изде менения ульмерных матиспользованпри изготовл пластмасс -уплотняет и зоне сжатия ожет бытшленн остизделий из ия и иром в химичес ла из твердогоязкое состояние.вания принимаетя расплавленный ении разнооб труб, шланг роительных зных лист в, пленокльных проличн спе с иле овременной хим ленносспосо О являтериал., г ревает и мерным п Прои звод акже мо могенизирует ег при определеннок равномерно давлении равт его.са экструзии, ределяются вглавным об дают, наприской промь током выдавлива тельност оцес щность цри всеми оной, гдеьшие дейс а т" с овокуин ост онами т проитель разом той з мер, наибол зоной сжатиНаиболее ности к изо тором рассм изводительн еобла вующие силы, т,е,я, близким ных ческой суцспособ, в ковеличения пр техн аететению являетс ещаетм сметрены во ти проце росы за счет примен и в ния ультразвука т21, Однако этотувеличения произвСтрузии в целом. вдавливания ько в зонеособ не реш ет вопросароцесса эктельност ствии с этимпереработки существуют оситания (загруэ(22) Заявлено 05.11.75(2 ти одним из самьбов переработки иется экструзияИзвестные способы переработки плмасс методом экструзии не позволяюводить процесс при больших производностях и малых мощностях привода,Известен способ экструзии полимематериалов, сущность которого заклюся в том, что материал вначале переся.в виде гранул твердого тела, затеси гранул с расплавом (полурасплав)виде расплава подается в зону выдавлния 11)В соответновиые зоны и загрузки принимает поступ ватывает его, подает виере предварительно нагревает, происходит переход матери в термопластичное высоков Зона дозирования и выдав-. иостччающий из зоны сжатх о по интенсивности 45 М=(1 Г2 Цель изобретения - увеличение производительности процесса экструзии и уменьшение мощности привода,Достигается это тем, что в зонах загрузки и сжатия на материал накладывают узкополосные ультразвуковые колебания, выбранные в диапазоне частот 1-50 кГц, с интенсивностями, нарастающими от одной зоны до другой, например, по экспоненциальному закону соответственно в пределах 10- 1060 Вт/смПроизводительность зон загрузки и сжатия зависит как от коэффициента трения полимера о транспортирующую поверхность,так и от обьемной массы гранул, При этом 15чем меньше коэффициент трения и чем больше обьемная масса гранул, тем больше производительность процесса, С помощью ультразвуковых колебаний можно уменьшить силы трения материала в зоне контакта его 20с вибрирующей металлической поверхностью,при этом степень снижения коэффициентатрения тем больше, чем меньше значениекоэффициента трения и чем больше амплитуда колебаний. Так, например, уменьшение 25коэффициента трения Хк /т с изменением амплитуды эт 2 дэ 10 мкм составляетот 0,7 дэ 0,15,Ультразвуковые колебания позволяют также уплотнить сыпучий материал,30Вместе с увеличением производительности уменьшается крутящий момент, а следовательно, и мощность привода при наложении колебаний,Для этого сложное движение частиц в З 5плоскости скольжения представлено в видедвух движений; без вибрации и с вибрацией,считая для простоты коэффициент тренияскольжения постоянным.Если обозначить амплитуду продольных 40колебаний на трапспортирующей поверхностиА, радиальных А, а результирующую ампли.туду А , то из анализа выражения интенсивности упругих волн Ь2 21; - = УСТО Ц,где у - плотность материала транспортирующей поверхности;- скорость звука в материале транспортирующей поверхности;50(О - круговая частота.Отсюда следует, что А = А + АЕ Го 1 2тогда формула для крутящего момента М сучетом воздействия ультразвука имеет вид255где п О о где Р - сила трения йФК - радиус; и - частота вращения;Ус и Чл - составляющие скоростейо о(постоянные),Откуда видно, что наложение упругихколебаний с интенсивностью 1 О уменьшаеткрутящий момент, а следовательно, и мощность привода,При распространении ультразвуковых волнв среде происходит затухание упругих колебаний. Причиной затухания является поглощение энергии ультразвуковых колебаний воднородной среде иэ-за сопротивления трения (вязкости), теплопроводности и другихэффектов, Затухание ультразвуковой волныв сравнительно небольшом диапазоне егоизменения может быть описано следующимивыражениямипо амплитуде Ах Ао -х где- коэффициент затухания (милинеп/см);Х - толщина поглощающего слоя.Например, для этиленэгластов коэффициент затухания принимает значение 0,3( к(с0,6 неп/см. Таким образом, вследствиезначительного затухания ультразвуковыхволн в полимерах можно осуществить нагревматериала и перевод его в пластическое состояние только с помощью упругих колебаний.При этом пэток звуковой энергии через единицу площади, поглощаемый материалом,можно определить из выраженияЬ 1= 1 - е,1Для получения сравнительных данныхпроводилась экструзия полимерного материала известным способом и предлагаемым.При этом плотность полиэтилена= 0,95 10 кг/см, удельная теплоемкость -2,3 10 дж/кг. град, температура плавления 120 фС, коэффициент затухания= 60 м, В процессе экструзии интенсивность колебаний на входе загрузки21 дТ 2 вт/см, на выходе из зоны сжатия53 + 3 вт/смпри частоте 20 кГц,На чертеже изображен график зависимости производительности от скорости вращения шнека: 1 - без воздействия ультразвука;2 - при воздействии ультразвука.Видно, что производительность при наличии ультразвуковых колебаний выше, так при т = 40 об/мин. производительность увеличилась почти на 43%,Формула изобретения Ультразвуковой способ обработки полимер 60 н ных материалов путем проведения его через532529 Ыг)мин 50 Составитель Н, ФомичевРедактор Е, Гончар Техред А, Демьянова Коррект Ковалева каз 5445/20 ЦНИИПж 814 венного комитетлам изобретений а, Ж, Раушс ПодписноеСовета Министров СССР Государст по де 35, Москвоткрытийнаб., д, 4/5 лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектна зоны загрузки, сжатия и выдавливания с воз.действием на материал ультразвуковыми колебаниями в последней зоне, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения про..изводительности процесса и уменьшения мощ-ности привода, в зонах загрузки и сжатия наматериал накладывают узкополосные ультразвуковые колебания, в диапазоне частот.1 - 50 кГц с интенсивностями нарастаюшими от одной зоны до другой, например, по экспоненциальному закону соответственно в пределах 10 - 60 Вт/см .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Бернхрадт З. "Переработка термопластичных материалов, фХимия", 1965 г,2. Авторское свидетельство СССР 435859,М,Кл В 06 В 1/06, 1971,