Кондиционирующее устройство к экструдеру для получения изделий из вспененных термопластов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 731647 А 1 05:0 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ ВТОРСКОМ нгер ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Патент США М 3151192,кл. 264-53, 1961.Патент США М 4424286,кл. 521-74, 1981.Патент США М 2669751,кл. 264-53, 1954.Патент США Я 3751377,кл. 260,2.5 Е, 1973.Заявка ф РГ Ь 1729076,кл. В 29 0 27/00, опублик.1973. Изобретение относится к устройству для непрерывного вспенивания термопластов методом экструзии и для получения вспененных экструдатов крупноячеистой структуры, способных выдерживать высокие механические нагрузки.Вспенивание термопластов методом экструзии основывается на том, что в расплаве под давлением распределяются газы, внесенные физическим способом или с помощью химической реакции, ведущие в последующем этапе снижения давления к вспениванию экструдата,Сложную проблему представляет собой создание пригодных для процесса вспени(51)5 В 29 С 47/90, 67/20// В(54) КОНДИЦИОНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО К ЭКСТРУДЕРУ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВСПЕНЕННЫХТЕРМОПЛАСТОВ (57) Использование; непрерывное вспенивание термопластов методом экструзии для получения качественных вспененных экструдатов крупноячеистой структуры, способных выдерживать высокие механические нагрузки. Сущность изобретения: кондиционирующее устройство для производства вспененных термопластов, подсоединенное к экструдеру и рабочему органу экструдера, состоит из корпуса и трубки для расплава. Между ними размещена охлаждающая среда. Корпус отделен от рабочего органа экструдера распорками. Трубка для З расплава непосредственно связана с рабочим органом экструдера. Поперечное сечение канала для расплава идентично выходному отверстию рабочего органа экструдера. 2 ил,вания условий температуры и давления в расплаве непосредственно до и во время фазы снижения давления, а также внесение веществ, действующих в качестве вспенива-. ющего агента. Необходимо согласовать диффузионную стойкость стенок образующихся ячеек, рабочее давление вспенивающего газа и текучесть расплава, Давление массы во время процесса экструзии должно быть достаточно высоким, чтобы исключить возможность утечки рабочего газа из раствора до поступления расплава в зону вспенивания. Температуры массы, при которых обеспечиваются условия достаточной диффузионной стойкости и текучести расплава, 173164755 являются для термопластов очень различными. У частично кристаллитных полиолефинов она лежит в диапазоне, трудно поддающемся регулированию, несколько ниже точек плавления кристаллита, в то время как у таких аморфных термопластов, какполистирен и поливинилхлорид возможны более широкие температурные интервалы врамках диапазонов размягчения,Требования к кондиционированию расплавов из термопластов для вспенивания методом экструзии приводят к различнымрешениям, требующим больших затрат наоборудование.Так, последовательно подключаются два экструдера, расположенных в виде тандема. Экструзионный участок подразделяется на две зоны: пластифицирования, иньецирования, смешивания и охлаждения, а также экструзионную зону. Второй экструдер с зонами смешивания и охлаждения окружен охлаждающим корпусом, в которомперемещается охлаждающая жидкость (ЧЯРЯЗ 151 192, кл,264-53, 1961).В другом экструдере с очень большимсоотношением длина - диаметр шнека в 400 и более в последней зоне цилиндраперед рабочим органом экструдера производится кондиционирование расплава для вспенивания (ЧЯ-РЯ 4 424 287, кл,521-74, 1981). В описании изобретения (ЧЯ-РЯ 2 669 751, кл.264-53, 1954) у удлиненного экструзионного цилиндра расположен охлаждаемый ротор для кондиционирования 260,2,5Е, 73 г расплава. В ЧЯ-РЯ 3 751 377, кл.260.2.5 Е, 1973 описываются генераторы типа промежуточная поверхность - поверхность в качестве статических смесителей.Во всех известны устройствах рабочийорган экструдера расположен всегда после зоны охлаждения или охлаждающего устройства. В зоне охлаждения производится еще дополнительное смешивание, причемимеет место диссипация тепла. Это снижает охлаждающий эффект. Для полимеров с частичной кристаллитностью часть этих устройств не используют, так как достигаемое охлаждение слишком мало. Большинствоизвестных устройств предназначено для определенных материалов, подлежащих вспениванию, или рассчитано на определенную проблему вспенивания методом экструзии.В ОЕ-АЯ 1 729076, кл. В 29 027/00, 1973 описано производство непрерывной полосы пеноматериала в результате экструдирования, при котором в устройстве экструдер связан с кондиционирующим калибровочным устройством посредством рабочего органа-головки, в которой центрально 1015 202530 35404550 располагается дорн, Форма и размеры дорна в головке и длина калибровочного устройства выбираются в зависимости от состава смеси искусственных материалов так, что смесь при выходе к калибровочному устройству удовлетворительно вспенивается внутрь. Калибровочное устройство окружено корпусом с охлаждающей жидкостью. Когда смесь искусственных материалов соприкасается со стеной калибровочного устройства, на вспененной пластмассе образуется твердый слой, Вспенивание осуществляется принципиально только снаружи внутрь и образующееся из-за дорна продольное полое пространство для вспенивания позволяет создавать пенопласты с плотностью только 0,5 г/см,Целью изобретения является повышение качества изделий,Указанная цель достигается созданием для процесса вспенивания соответствующих условий температуры и давления в расплаве до и во время фазы снижения давления. Давление массы во время процесса экструзии должно быть таким высоким, чтобы перед поступлением расплава в зону вспенивания исключалась утечка рабочего газа из раствора. В процессе пенообразования вспенивающий агрегат должен создавать внутри экструдата определенную крупноячеистую структуру.Предлагаемое устройство должно согласовать рабочее давление вспенивающего газа и текучесть расплава, Кроме того, должны быть созданы такие условия при вспенивании термопластов, в частности полиолефинов, методом экструзии, чтобы поверхность пенящегося при атмосферных условиях экструдата обладала достаточной диффузионной стойкостью по отношению к выходящим из расплава рабочим газам и чтобы внутри экструдата образовывалась равномерная крупноячеистая структура,Кондиционирующее устройство, подсоединенное к экструдеру и рабочему органу экструдера, состоит из корпуса и направляющей трубки с каналом для расплава, между которыми находится охлаждающая среда. Корпус отделен от рабочего органа экструдера распорками, Канал для расплава непосредственно сообщен с рабочим органом экструдера, и поперечное сечение канала для расплава идентично выходному отверстию рабочего органа экструдера, Полученный в экструдере расплав и добавленный соответствующий вспенивающий агент физического действия, к которому при необходимости добавляется еще вещество-носитель для внесения вспенивающего агента в экструзионный процесс, подается на рабочийорган экструдера, Корпус кондиционирующего устройства пространственно отделен от рабочего органа экструдера с целью минимизации взаимного термического влияния. Таким образом, исключается изменение вязкости расплава перед выходом из рабочего органа экструдера. Флотационная фракция из рециркулируемых бытовых пластмассовых отходов размельчается посредством режущего гранулятора в сыпучий материал с фракцией менее 4 мм. Индекс плавления этого материала равняется 7 г (600 с) .840 ч. обрабо 55 Поперечное сечение рабочего органаэкструдера суживается так, что на выходе 10оно равно сечению канала для расплавакондиционирующего устройства. Осуществляется дифференцированное темперирование внешних краевых зон экструдата, в товремя как объемные части внутри сохраняют 15свою высокую температуру, возникающую врезультате процессов резки и транспортировки в экструдере. Поверхности экструдатаохлаждаются настолько, чтобы после выходав атмосферу иметь достаточную диффузионную стойкость по отношению к выходящимиэ раствора рабочим газам и удержать их вэкструдате. Одновременно текучесть поверхности экструдата еще достаточна для того,чтобы обеспечить по отношению к действующему изнутри давлению степень эластичности, предохраняющую от разрывов.Внутри экструдата в результате относительно высокой температуры массы и связаннойс этим низкой вязкостью расплава возникает крупноячеистая пенистая структура. Спомощью предлагаемого устройства могутизготовляться вспененные термопласты сплотностью не менее 0,1 г/см посредствомэкструдеров, имеющих маленькое соотношение длины-диаметра шнека, например 250,Возможно вспенивание отходов пленочных материалов промышленности исельского хозяйства, а также флотационнойфракции рециркулируемых бытовых пластмассовых отходов.Получается крупноячеистый вспененный материал низкой плотности и относительно высокой прочности изтермопластов,в частности полиолефинов при индексах 45плавления более 1.г(600 с) .На фиг. 1 изображено устройстводля кондиционирования, подсоединенное к экструдеру и рабочему органуэкструдера, вид сбоку; на фиг.2- устройство 50для кондиционирования с непосредственным подсоединением к рабочему органуэкструдера, поперечный разрез,танной смеси отходов полиолефина смешиваются с 150 ч. размельченного каолина. В эту смесь добавляются в качестве затравки и для частичного сшивания 10 ч. смеси раствора перекиси, состоящей из окисей циклогексанона и металциклогексанона с около 40 ф дибутилфталата. В качестве вспенивающего агента физического действия в смесь вводят 60 мл метанола на 1 кг смеси.Смесь подают в воронку 1 45 мм одношнекового экструдера, длиной 250, рабочий орган 3 экструдера 2 снабжен 16 мм головкой круглого сечения в качестве выходного отверстия, К рабочему органу 3 экструдера 2 подсоединено кондиционирующее устройство, состоящее из направляющей трубки с каналом 5 для расплава и корпуса 6, между которыми образована камера 7 для охлаждающей среды,Диаметр канала 5 для расплава, идентичного по всему поперечному сечению выпускному отверстию 4 рабочего органа экструдера, составляет также 16 мм, его общая длина 280 мм, Корпус 6 отделен от рабочего органа экструдера 3 распорками 8. Число оборотов шнека устанавливается на 40 минЗа счет содержания растворителя экструдата температура цилиндра одношнекового экструдера 2 лежит ниже обычной зоны для сравнимых сортов полиэтилена. Она устанавливается так, что температура массы перед острием шнека составляет 433 К, Температура охлаждающей среды между корпусом 6 и каналом 5 для расплава после наладки снижается до 399 К. В экструдере 2, непосредственно перед кондиционирующим устройством, создается давление массы от 75 до 80 бар. После прохождения кондиционирующего устройства экструдат, содержащий вспенивающий агент, вспенивается и имеет круглый профиль диаметром 75 мм. Температура на поверхности профиля в фазе вспенивания составляет от 401 до 404 К, а внутри профиля 431 К,Во время фазы охлаждения вспененный профилированный материал в результате вакуума в пеноячейках при достижении температуры конденсации вспенивающего агента равномерно оседает до окончательного диаметра 55 - 58 мм. Плотность полученной пены составляет 0,055 г/см Полосы вспененного экструдата имеют закрытую поверхность и внутри ячеистую структуру с диаметром ячеек 3 - 6 мм.Вспененный профилированный экструдат может прессоваться в горячем состоянии и перерабатываться в плитные элементы со следующими свойствами:Подобный профилированный материал с учетом его изолирующей способности, устойчивости по отношению к влажности и действию микроорганизмов, а также прочности на сжатие пригоден, например, для решения разнообразных специальных теплоизоляционных проблем в области строительства и представляет собой эффективный вариант использования отходов полиолефинов.Благодаря наличию распорок предотвращается скопление массы в сужающемся поперечном сечении рабочего органа экструдера, так как температура охлаждающей среды в кондиционирующем устройстве не оказывает влияния на зону выхода экструдера,Таким образом, обеспечивается создание непрерывного потока массы как за счет пространственного разграничения экструдера и кондиционирующего устройства, так 5 и за счет разграничения температурных зонкондиционирующего устройства и рабочего органа экструдера.Формула изобретения Кондиционирующее устройство к экс трудеру для получения изделий из вспененных термопластов, содержащее корпус и направляющую трубку с каналом для расплава, смонтированную в корпусе с образованием с ним камеры для охлаждающей 15 среды, причем направляющая трубка непосредственно соединена с рабочим органом экструдера, выпускное отверстие которого выполнено сужающимся к выходу из экструдера, а на выходе из экструдера внешний 20 контур выпускного отверстия идентиченвнешнему контуру канала для расплава в направляющей трубке, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества изделий, канал для расплава направляющей 25 трубки идентичен по всему поперечному сечению выпускному отверстию рабочего органа экструдера, а корпус отделен от рабочего органа экструдера распорками.,2 едактор Н,Гу Составитель Б,НовожилоТехред М,Моргентал А. Ма ковска ор Заказ 1549 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 КНТ СССР изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101