Способ автоматического управления процессом вакуум экструзии полимерных материалов

(19) ( 1) 47 92, 47 76 51)5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ МУ ВТО ъединение Э, Л. Калин 86. СР 6. ПРАВ- .СТРУбам авм ваку- вано в ов. Цель продукя в нем этого в Иматипроитериаетсялетучнизк и сле в кон ловия(56) Авторское свидетельство ССМ 1256972, кл. 6 05 Р 27/00, 19Авторское свидетельство ССйг 1387330. кл, В 29 С 47/92, 19(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВАКУУМ-Э ЗИИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к спосо томатического управления процессо ум-экструзии и м. б. использо переработке полимерных материал изобретения - повышение качества та за счет стабилизации содержани остаточных летучих веществ. Для зобретение относится к способам авточеского управления вакуум-экструзией в зводствах переработки полимерных малов (каучука, латексы и др,), когда требуудалить из расплавленного материала ие продукты (растворители, мономеры, омолекулярные соединения, влагу и др.). Цель изобретения - повышение качестодукта за счет стабилизации содержанем остаточных летучих веществ.оличество удаляемых летучих веществ довательно их остаточное содержание ечном продукте при прочих равных усх (температура, скорость и др.), зависпособе автоматического управления процессом вакуум-экструзии регулируют вязкость продукта изменением параметром процесса в зависимости от показателя изменения вакуума в вакуум-системе. Показателем изменение вакуума может служить: разность величин вакуума в вакуум-шахте и вакуум-насосе, отношение площади сечения канала отвода летучих к площади сечения канала при наличии осадка, Кроме того, в качестве показателя изменения вакуума используют толщину осадка на станках рабочего органа или отклонение заданного значения произведения величины вакуума на объем рабочего органа вакуум-системы. При осуществлении способа осуществляют регулирование температуры расплава или скорости вращения шнеков в зависимости от показателя изменения вакуума. При этом уменьшается содержание летучих веществ в продукте и повышается его качество, 4 з,п. ф-лы, 1 табл., 1 ил,сит от параметров процесса вакуум-экструзии и, в частности, от величины вакуума в вакуум-шахтах экструдера, На практике величина вакуума в вакуумной системе изменяется (падает) по мере работы оборудования, что приводит к изменению условий протекания оцесса и следовательно отражается на качестве готовои продукции.Сущность способа автоматического управления процессом вакуум-экструзии полимерных материалов состоит в изменении параметров процесса в зависимости от показателя работы вакуум-шахты, соединенной трубопроводом с вакуум-насосомвакуум-системы, при этом регулируют вязкость продукта и изменением параметров процесса в зависимости от показателя изменения вакуума в вакуум-системе, используемого в качестве показателя работы вакуум-вахты.В качестве показателя изменения вакуума может быть использована; разность величин вакуума в вакуум-шахте и в вакуум-насосе, отношение площаци сечения канала трубопровода отвода летучих к площади сечения канала, образующегося при наличии осадка вторичных продуктов на стенках канала; толщина слоя осадка на стенках рабочего органа вакуум-системы, замеренная датчиком толщины; отклонение от постоянного заданного значения произведение величины вакуума на объем рабочего органа вакуум- системы,На чертеже показана принципиальная схема системы управления процессом вакуум-экструзии согласно предложенному способу,Вакуум-экструдер 1 имеет вакуум-шахту 2, соединенную трубопроводом с прибором 3 для замера вакуума через теплообменник 4 с вакуум-насосом 5. Перед вакуум-насосом 5 установлен прибор 6 для замера вакуума, Система снабжена также блоком 7 автоматического управления и преобразователем 8,Система работает следующим образом, В вакуум-экструдер 1 поступает материал, из которого требуется удалить заданное количество летучих веществ, Отогнанные из вакуум-шахты 2 летучие продукты проходят чсреэ теплоабменник 4, где конденсируются и отправляются на дальнейшую регенерацию, Вакуум в системе создается с помощью вакуум-насоса 5. В вакуум-экструдере 1 происходит гомогенизация расплава и его дегазация, Уровень вакуума (В) в вакуум-шахте 2 регистрируется прибором 3 для замера вакуума. Уровень вакуума в вакуум-системе можно регистрировать по разности вакуума ( ЬВ = В 1 - В 2) между шахтой 2 (В 1) и вакуум- насосом 5 (В 2), замеряемыми соответственно приборами 3 и б. При отклонении вакуума от заданной величины (В 1 или В 2) сигнал ат приборов 3 и 6 подается в блок 7 автоматического управления, В блоке 7 автоматического управления вырабатывается команда - изменение параметров процесса: на увеличение скорости вращения шнеков или повышение температуры расплава в вакуум-экструдере 1 для регулирования вязкости продукта, Сигнал от блока 7 управления поступает в преобразователь 8, котоаый воздействует на изменение скорости вра 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 щения шнеков вакуум-экструдера 1 или температуру вакуум-экструдера 1.П р и м е р 1, В вакуум-экструдер 1 поступает поликарбонат с содержанием хларбензола(ХБ) 2, При вакуум-экструзии должно быть удалено ХБ до остаточного содержания 0,05 Д в готовом продукте, Технологический режим вакуум-экструзии: температура расплава 260 - 280 С, вакуум в вакуум-шахте 50 мбар, скорость вращения шнеков 150 об/мин. Па мере "зарастания" вакуумной системы вакуум в шахте падает до 100 мбар. При достижении вакуума(В) этой величины сигнал от датчика В 1 (прибор 3) подается через блок 7 управления и преобразователь 8 на повышение температуры расплава на 5 - 7 С или скорости вращения шнеков на 20 - 30 аб/мин (возможно ступенчатое изменение параметра), что способствует уменьшению вязкости полимера и лучшей дегазации ХБ из расплава, тем самым компенсируется падение вакуума,П р и м е р 2, В отличие от ситуации, описанной в примере 1, замер давления (вакуума) в вакуум-шахте 2 производится прибором 3, а в вакуум-насосе 5 прибором 6, Эти давления соответственно составляют В 1 45 мбар и В 2 = 30 мбар. Разность этих давлений зависит от условий работы вакуум-системы: теплообмен, утечки и пр. По мере протекания процесса из-за возникновения осадка в теплообменнике 4 давления В 1 и В 2 изменвотся и соответственно составляют 110 мбар и 145 мбар. Показатели вакуума В 1 и В 2 поступают в блок 7 управления, тем регистрируются, обрабатываются. Выработанный сигнал поступает в преобразователь 8, откуда подается команда на изменение параметров процесса экструэии - увеличение температуры на 3 - 5 С или скорости вращеглля шнеков на 20 - 30 об/мин для улучшения процесса дегазации летучих из расплава.П р и м е р 3. В отличие от примера 2 условия работы вакуум-системы определяются толщиной слоя осадка, образуемого на стенке трубопровода (или теплообменника), Толщина слоя может быть замерена датчиком толщины любого типа (термопара, вибрадатчик и др,), Сигнал от датчика толщины при зарастании стенки осадком на 3 - 5 мм подается в блок 7 управления, далее обрабатывается в интеграторе, преобразуется через преобразователь 8 и выдается в видекоманды на изменение параметров экструзии (температуры или скорости вращения шнеков), как в примере 2. В качестве пока-.зателя эарастания стенки осадком может служить отношение площадей поперечного сечения, например, в трубе на входе в теп 1663871лообменник 4, до и после образования осадка. В нашем примере это соотношение составляет 3: Я = 19,62; 15,2 = 1,3,П р и м е р 4. В отличие от примеров 1 - 3 условия работы вакуум-системы определяются произведением (В Ч) величины вакуума (В) на объем (Ч) рабочего органа внутренней системы (например, одного изее узлов - теплообменника, трубопровода, конденсатора и др.). Эта величина В Ч при 10 нормальной работе системы должна быть постоянной. Однако при "зарастании" внутренних каналов объем их уменьшается. Вместе с тем возможно падение вакуума из-за утечек, нарушения теплообмена и т. д. 15 Поэтому отклонение величины В Ч отзаданного значения является следствием изменения показателя работы вакуум-системы и этим параметром можно пользоваться как управляющим воздействием на процессдля 20 его стабилизации. В данном примере исходное давление (вакуум) в вакуум-шахте 2, замеряемое прибором 3, составляло 50 мбар.Объем теплообменника 4 составил5 300 см, После "зарастания" вакуум-системы ва куум составил 80 мбар, объем теплообменника 4 600 см, это привело к изменению показателя В Ч от 2,65:10 до 3,68 10 . Эти значения поступают в блок 7 управления, тем обрабатываются и через преобразОватель 8 30 подается команда на изменение параметров вакуум-экструзии, как и в примерах 1 - 3,Данные по свойствам готового продук та - гранулированного поликарбоната - по примерам 1 - 4 приведены в таблице, где показано сравнение свойств по отношению к прототипу. 40Для каждого способа в таблице, указаны параметры процесса в начале работы оборудования и после нарастания осадка на стенках аппаратуры. Из таблицы видно, что повышение температуры или скорости вра щения шнеков (увеличивает обмен поверхности расплава) приводит к интенсификации процесса удаления летучих несмотря на изменение(падение) вакуума в вакуум-система. Это позволяет стабилизировать остаточное 50 содержание летучих веществ в готовом грануляте поликарбоната. В то время, как в прототипе содержание летучих увеличивается по мере изменения вакуума за счет нарастания осадка. 55 Использование предлагаемого способа позволяет: стабилизировать процесс вакуум-экструзии путем стабилизации содержания летучих веществ в полимере за счет исключения влияния изменения условий работы вакуум-системы; повысить качество готового продукта эа счет снижения брака по конечному содержанию летучих при изменении условий работы вакуума при вакуум- экструзии; при этом обеспечивается непрерывность процесса с автоматической поднастройкой параметров вакуум-экстру. зии.Формула изобретения1. Способ автоматического управления процессом вакуум-экструзии полимерных материалов путем изменения параметров процесса в зависимости от показателя работы вакуум-шахты, соединенной трубопроводом с вакуум-насосам вакуум-системы, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества продукта за счет стабилизации содержания в нем остаточных летучих веществ, регулируют вязкость продукта изменением параметров процесса в зависимости от показателя изменения вакуума в вакуум-системе, используемого в качестве показателя работы вакуум-шахты.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве показателя изменения вакуума используют разность величины вакуума в вакуум-шахте и в вакуум-насосе.3. Способ по п.1, отл ич а ю щи йс я тем, что в качестве показателя изменения вакуума используют отношение площади сечения канала трубопровода отвода летучих к площади сечения канала, образующегося при наличии осадка вторичных продуктов на стенках канала.4. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи й с я тем, что в качестве показателя изменения вакуума используют толщину слоя осадка на стенках рабочего органа вакуум-системы, замеренную датчиком толщины.5, Способпоп.1,отличающийся тем, что в качестве показателя изменения вакуума используют отклонение от постоянного заданного значения произведения величины вакуума на объем рабочего органа вакуум-системы.1663871Фь В Зяаченне локавателя во прниеру Показатель Миаетнл 1 . 2Фаве ее 3мСвойства гранулнтвОстаточное содерваннелетучня вацествОО 45 . О,б 51 0,055 0,052 0,048 05 0 7 . Составитель Л,Кольцова.с дэкт каз 1976 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производс гвенно издагельский комбина)т", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Скорость вращения юлеков) об/иня Вакуум, ибар 1в вакуум-вахте в вакуум-насосе Параметры вакууи" снстеиИ Данные по свойстваи гранулированного поликарбоната) получаемогос нспольвовяннеи способа управлениялроцессои вакууи-зкструвнн