Способ экструдирования полимерных материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) ГИЗФ"ъф В, 1 М ТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт механики сплошных сред Уральского научного центра АН СССР (72) Е.В.Славнов, СВ,Шахов, И,П.Половина, В.В.Коврига, Б.М.Цогоев и М.Р.Морозова(56) Авторское свидетельство СССР У 455017, кл. В 29 С 47/12, 1973.Патент Франции У 2162705,кл, В 29 Р 3/00, опублик, 1973.(54) СПОСОБ ЭКСТРУДИРОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к переработке полимерных материалов, Целью изобретения является повышение качества готового изделияСпособ экструдирования полимерных материалов включает продавливание материала через формующий канал, выполненный иэ пористого материала с переменной по длине канала толщиной, и одновременную принудительную подачу смазки через пористый материал в зазор между( 4 В 29 С 47/12 47/9 экструдируемьи полимерным материалом и формующим каналом, Формующий канал выполняют из пористого материала, коэффициент фильтрации которого выбирают в пределах от 0,1 до 0,01 мм /Н с4 Часть поверхности формующего канала выполняют непроницаемой для смазки, отношение площадей проницаемой и непроницаемой поверхностей выбирают в пределах отдо 20. Привецена зависимость толщины стенкй пористого формующего канала от толщины смазочного слоя, давления и скорости экструзии, вязкости смазки, выходного радиуса и длины пористого формующего канала, коэффициента фильтрации пористого материала и эмпирического коэффициента, Выбор коэффициента фильтрации пористого материала и отношенияплощадей в указанных предел , а также расчет толщины стенки пористого формующего канала по предложенной зависимости позволяют обеслечить оптимальную величину подачисмазки и повысить качество получаемого изделия) ил., 2 табл.1407823 Изобретение относится к переработке полимерных материалов и можетбыть использовано в химической промышленности для получения непрерывных профильных изделий из полимерных материалов.Цель изобретения - повышение качества готового иэделия,На чертеже изображена экструзионная головка для зкструдирования поглимерных материалов, общий вид. 5 О 5 6 Чо г 1 Ь - 12 1 с 1 г Ра 61 с,р 1 Ра где Н - средняя толщина пористогоформующего канала, мм;Ь - толщина смазочного слоя,мм;Рз - давление экструзии, Н/мм0,цс - вязкость смазки нс/мм 2; 25Ч - скорость экструзии, мм/с;г, - выходной радиус пористогоформующего канала, мм;1 - длина пористого формующегоканала, мм; 301 с - коэффициент фильтрации пористого материала, мм /Н с;4а = 0,2-0,4.Способ экструдирования полимерных материалов осуществляют с помощью экструзионной головки для экструдирования полимерных материалов. Головка содержит корпус 1 с формующим каналом 2, выполненным иэ пористого материала с переменной по длине канала 40 толщиной. Коэффициент фильтрации пористого материала выбирают в пределах от 0,1 до 0,01 мм/Н с. Часть поверхности 3 формующего канала 2 выполняют непроницаемой для смазки, от ношение площадей проницаемой и непроницаемой поверхностей выбирают в пределах от 1 до 20. Толщину стенки формующего канала 2 определяют по зависимости (1). Головка снабжена патрубком 4 для принудительной подачи смазки через пористый формующий канал 2 в зазор между экструдируемым полимерным материалом и формующим каналом 2. Патрубок 4 размещен в корпусе 5 смазочной камеры 6, кото 55 рая снабжена уплотнительным кольцом 7, гайкой 8 и уплотнительнай прокладкой 9. Способ экструдирования полимержах материалов включает продавливание материала через формующий канал, выполненный из пористого матеус гРД+Нср -риала с переменной по длине каналатолщиной, и одновременную принудительную подачу смазки через пористыйматериал в зазор между экструдируемым материалом и формующим каналом.Формующий канал выполняют из пористого материала, коэффициен фильтрациикоторого выбирают в пределах от 0,1до 0,0 мм /Н с. Часть поверхностиформующего канала выполняют непроницаемой для смазки, отношение,площадей проницаемой и непроницаемой поверхностей выбирают в пределахот 1 до 20, а толщину стенки пористого фбрмующего канала определяютиз зависимости Способ экструдирования полимерныхматериалов осуществляют следующимобразом.Полимерный материал продавливаютчерез формующий канал 2, выполненныйиз пористого материала с переменнойпо длине канала толщиной. При этомчерез пористый материал в зазор между экструдируемым материалом и формующим каналом 2 из патрубка 4 черезсмазочную камеру 6 принудительно подают смазку, Выбор коэффициента фильтрации пористого материала в пределахот 0,1 до 0,0 мм 4 /Н с, отношениеплощадей проницаемой и непроницаемойповерхностей в пределах от 1 до 20обусловлен опытными данными. Толщинустенки формующего канала 2 из пористого материала определяют по зависимости (1)Качество готового изделия и стабильность процесса экструзии со смазкой определяется созданием устойчивой и равномерной смазочной пленкина внутренней поверхности пористогоформующего канала 2. Создание смазочной пленки зависит от геометрии пористого формующего канала 2 (наружный Й 3, входной и выходной Й диаметры, длина 1, угол о(. ), вида смазки(1,), параметров экструзии (Рэ,С),пористого материала (КР),Выбор пористого материала для пористого формующего канала 2 по Кс связан с тем, что для процесса экструзии со смазкой определяющим параметром является количество смазки, проходящее через пористый материал.35 При проектировании экструзионной головки с использованием смазок обычно являются известными внутренняя геометрия пористого формующего канала (2)- д йг в 1, о 2Задача проЦиапазон КСр = 10 - 10мм /Н с определен опытным путем, При К,з. 7 Ов канал поступает излишнее количество смазки, что приводит к нарушениюповерхности готового иэделия. Прис 1 б процесс эструзии со смазОРкой нецелесообразен из-за высокихдавлений подводимой смазки,На основании результатов численного расчета, подтвержденных экспериментальными данными, создание условий возникновения равномерной смазочной пленки обеспечивается выбором толщины стенки пористого формующего канала 2 по выражению (1), вкотором учтены основные факторы, влияющие на процесс экструзии со смазкой.Определение средней толщины стенкиформующего канала 2 производится при 20известной внутренней геометрии пористого формующего канала г,1 с последующим расчетом наружного диаметраЪВыражение (1) включает в себя толшину смазочного слоя Ь, которая врасчете выбирается в диапазоне Ь0,005-0,01 мм и Ь должна быть больше величины микронеровностей поверхности пористого материала. 30В расчете учитываются давленияэкструзии и объемный расход полимерав исходном. процессе без использования смаэок, а также коэффициент а=0,2-0,4, определенный опытным путем. В выражение (1) подставляетсятакже значение Кср, выбранное из приведенного диапазона. Если расчетныезначения толщины стенки пористогоформующего канала 2 приводят к значительному увеличению радиальных размеров экструзионной головки, то производят уменьшение наружного диаметрад,; пористого формующего канала 2 доприемлемого конструктивного Размера, 45гидравлическое сопротивление пористого материала увеличивают эа счетуменьшения проницаемой площади Р пористого формующего канала 2 со стороны смазочнои каме ыф исходя из отно 50шения площадей проницаемой и непроницаемой поверхностей, выбираемого впределах от 1 до 20,ектирования сводится к определению толщины стенки этого канала 2 при выборе пористого материала в диапазоне Г =10 - 1 О мм /Н с. Непроницаемая поверхность, уменьшающая проницаемую наружную поверхность Р пористого формующего канала 2 уменьшает поток смазки через поверхность Р 2 и тем самым слой смазки на внутренней поверхности Р этого канала 2.П р и м е р 1. На экструэионной головке с внутренней геометрией д "5 мм, й.=25 мм, 6=35 мм, 1=30 мм, о(=60 необходимо переработать полиэтилен низкого давления. Исходный процесс экструзии имеет Ру = 1,2 МПа, Я = 122,8 мм/с, толщину смазочного слоя Ь = 0,01 мм, Я = 0,3, Пористый материал на основе минеральной керамики имеет Кар =2,6 10 мм /Н с. Смазка с /Ис =10 нс/ммН ср11,93 мм,Н0 5 (-1+ в )-,р2 ф4 нао +сс +йи 38 85 мм29На экструэионной головке, выполненной по этим параметрам, получен устойчивый процесс экструзии с диаметром прутка Ф =5+0,1 с гладкой поверхностью экструдата (табл,1),Принимаем 6=35 мм, выполняя приэтом часть наружной поверхности пористого формующего канала 2 непроницаемой для смазки.Таким образом, изменением соотношения проницаемых поверхностей пористого формующего канала 2 повышаеткачество поверхности экструдата,П р и м е р 2На экструзионнойголовке с внутренней геометрией Й3 ммф 0=25 ммю 63 35 мме 130 ммфс(=60 необходимо переработать полиэтилен низкого давления.Исходный процесс экструзии имеет Р 5,1 МПа, Я=155 мм/с.В качестве смазки используется масло индустриальное (1=10 нс/ммф).Толщину смазочного слоя принимают Ь=О,О мм. Коэффициент"О,З,Пористый материал на основе никелевого по рошка имеет Ъ.Р 1,2 10 мм /Н с.Поверхность с Поверхность Поверхностьотдельными не- гладкая гладкая ровностями На экструзионной головке по приведенным параметрам получен устойчивьл 3 процесс экструзии. Диаметр экструдата изменяется в пределах Ф-.З т 0,1. Однако при таком наружном диаметре пористого формующего канала 2 увеличиваются габариты экструзионной головки. (табл.2). 1 ОПринимаем йщ 35 мм, выполняя приэтом часть поверхности (наружную)пористого формующего канала 2 непроницаемой для смазки,Изменение соотношения проницаемыхплощадей уменьшает разнотолщинностьизделия и повьппает качество готовогоизделия,Таким образом, подбор параметров 20 пористого формующего канала 2 по приведенным значениям позволяет повысить качество готового изделия при повышении скоростей экструзии в режиме использования смаэок, 25 Ьс г Р/с+ 6 Чо г 1 3г 6 с 1 р средняя толщина пористогоФормующего канала, мм;толщина смазочного слоя,мм;давление экструзии, Н/мм1.вязкость смазки, нс/ммскорость экструзии,мм/с;выходной радиус пористогоформующего канала, мм; Формула изобретения Способ экструдиронания полимерных материалов, включающий продавливание материала через формующий канал, выполненный из пористого материала с переменной по длине канала толщиной, и одновременную принудительную подачу смазки через пористый материал в зазор между экструдируемым материалом и формующим каналом, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьппения качества готового изделия, формующий канал выполняют из пористого материалакоэффициент фильтрации кото - рого выбирают в пределах от 0,1 до 0,01 мм /Н с, часть поверхности формующего канала выполняют непроницаемой для смазки, отношение площадей проницаемой и непроницаемой поверхностей выбирают в пределах от 1 до 20, а толщину стенки пористого формующего канала определяют по зависи- мости Ьсф - 12 с 1 гР а 1 - длина пористого Формующего канала, мм; 1 ср - коэффициент фильтрации пористого материала, мм 4/Н с; а = 0,2-0,4 - поправочный коэффициент.1407823 Таблица 2 1 Л 15 20 Диаметр экструдата Зф 0,1 3 " 0)12 3 ф 0,15 Поверхностьэкструдатагладкая Поверхность Поверхность эксХарактеристика,поверхности трудата сбольшими раэрывами Составитель В.ЛарютинТехред М.Ходанич Редактор Н.Бобко рректор Э.Лончаков аказ 3262 ИИПИ Го по делам3035, Москв д, 4 ственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Про Поверхностьэкструдата"акульятакожа" раж 559арственного козобретений и оЖ, Раушска Поверхностьэкструдатас отдельными неровностями Подписнотета СССРрытийнаб. экструдатагладкая