Способ изготовления полых про-фильных изделий из термопластичныхполимеров и устройство для егоосуществления

Союз Соеетскик Социалистических Республик(22) Заявлено 2707. 78(21) 2 б 49437/23-05 (51)М. КЛ. с присоединением заявки Йо(23) Г 3 рноритет . В 29 0 23/04 В 29 Г 3/08 Государствеиимй комитет СССР ио дедам изобретеиий и открытия(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к переработке пластмасс, в частности к получению из термопластичных материалов полых профильных изделий сложной конфигурации с выступающими тонкими элементами, которые широко используются для различных элементов конструкций в строительной, автомобильной,мебельной и других отраслях провышленности.Известен способ изготовления полых профильных изделий, например труб, включающий следующие стадии: экструзию полой заготовки, калибрование с использованием пневматического или вакуумного прижима заготовки к калибратору в процессе калибрования, охлаждение, протягивание профиля одновременно с указанными стадиями. Этот способ осуществляется с помощью устройства, состоящего из экструдера с профильной головкой, снабженной каналом для подачи воздуха внутрь заготовки, калибратора в виде металлической оправки с охлаждающей рубашкой, который вплотную примыкает к профильной головке охлаждающей ванны и тянущего механизма. Калибратор может быть снабженпатрубком для подведения вакуума,который соединяется ,с. системой отверстий, выведенных на рабочую поверхность калибратора 13.Однако указанным способом и устройством могут быть получены разнообразные профильные изделия из термопластичных материалов только сравнительно несложной геометрическойФормы(трубы круглого, овального,прямоугольного сечения, полые проФильные изделия с выступающими элементами только большой толщины, к 15 которым не предъявляются высокиетребования по геометрии и точностиразмеров).Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту 20 является способ изготовления профильных изделий, содержащий операцииэкструзии полой профильной заготовки, постадийного калибрования повсей поверхности профиля и охлажде 2 с ния, протягивания заготовки одновременно с указанными операциями,Для осуществления этого способаизвестно устройство, содержащеепоследовательно расположенные эк струдер с профильной головкой, выполненной с каналом для подачи воздуха внутрь заготовки, секционный .калибратор с охлаждающей рубашкой, охлаждающую ванну и тянущий механизм.Калибратор состоит из четырех секций, причем первая секция, снабженная водяной рубашкой, с одной стороны вплотную примыкает к профильной головке, с другой - к охлаждающей ванне.Три последующие секции расположены в первой охлаждающей ванне. Каждая секция содержит перед= нюю калибрующую часть уменьшающегося размера в каждом последующем элементе и заднюю калибрующую часть увеличивающегося размера 2 .Однако известный способ и устройство позволяют получать только профильные изделия несложной геометрической формы трубы круглого, квадратного, овального и прямоугольного сечения), полые профильные изделия с выступающими элементами большой толщины без высокой точности геометрии профиля и размеров. Кроме того при изготовленИИ профиля с тонкими выступающими элементами происходит либо недооформление или обрыв профиля при его прбтягивании из-за большого сопротивления многосекционного калибратора.Цель изобретения - повышение качества профильных иэделий сложной конфигурации с выступающими тонкими элементамИ и разработка устройства для осуществления этого способа.Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления полых профильных иэделий из термопластов, содержащем последовательные операции экструзии полой профильной заготовки, постадийного калибрования и охлаждения ее, притягивания заготов- ки одновременно с указанными операциями перед калиброванием проводят раздув профильной заготовки, а калибрование ее осуществляют в две стадии, причем на первой стадии по всей поверхности профиля, а на второй - по охватывающим габаритным размерам профиля. В устройстве для осуществления, способа, содержащем последовательно расположенные экструдер с профильной головкой, выполненной с каналом для подачи воздуха внутрь заготовки,секционный калибратор с охлаждающей рубашкой, охлаждающую ванну и тянущий механизм, калибратор выполнен из двух секций, рабочая полость первой из которых повторяет точный контур профиля, а рабочая, полость второй основные габаритные размеры его, причем расстояние между первой секцией калибратора и профильной головкой экструдера выбрано равный 0,15-1,00 максимального размера поперечного 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 бО 65 сечения рабочей полости первой секции калибратора.Изобретение иллюстрируется чертежами.На Фиг.1 показано устройство, общий вид; на Фиг.2 - первая и вторая секции калибратора, разрез; на фиг.З- сечение полого профильного изделия.Устройство состоит из экструдера 1, профильной головки 2, выполненной с каналом 3 для подачи воздуха внутрь заготовки, двухсекционного калибратора с секциями 4 и 5 первая секция 4 которого снабжена охлаждающей рубашкой, б и с одной стороны находится от головки 2 экструдера на расстоянии 0,15-1,00 максимального поперечного сечения рабочей полости первой секции 4 калибратора, с другой -вплотную примыкает к охлаждающей ванне 7, а вторая секция 5 калибратора находится в охлаждающей ванне 7 и вплотную примыкает к стенке ванны, тянущего механизма 8 и намоточного узла 9.Первая секция калибратора состоит из четырех плит: верхней 10 нижней 11 и двух боковых 12 и 13, которые крепятся между собой винтами 14, образуя калибрующую рабочую Б полость. Каждая плита имеет канал для подачи охлаждающей воды.Сечение рабочей калибрующей полости Б повторяет сечение нрофильного изделия.Вторая секция состоит из П-образного основания 15 и плоской плиты 16, соединенных винтами 17. Еалибрующая рабочая полость В этой секции имеет прямоугольное сечение с размерами сторон, соответствующими габаритным размерам поперечного сечения профиля.Устройство для осуществления способа работает следующим образом,Расплав термопласта из экструдера 1 через профильную головку 2 поступает в свободное пространство между головкой и калибратором с одновременной подачей воздуха через качал 3 внутрь профильной заготовки, который раздувает профильную. заготовку 18 до размеров, превышающих размер поперечного сечения калибрующей рабочей полости первой секции калибратора.Раздутая профильная заготовка поступает в первую секцию 4 калибратора, в охлаждающей рубашке б которой циркулирует вода.В первой секции 4 калибратора раздутая профильная заготовка 18 плотно прижимается к стенкам рабочей полости Б и благодаря, обжатию заготовки стенками полости и пневматическому прижиму заготовки к стенкам первой секции 4 калибратора, профильная заготовка 18 приобретает форму полого профильного изделия, что обусловлено охлаждением и фиксацией тонких элементовпрофиля и частичным охлаждениемостальных его элементов.Оформленное и частично охлажденное профильное иэделие поступает новторую секцию 5 калибратора, которая находится н ванне 7 с проточнойохлаждающей водой.Во второй секции 5 калибраторапрофильное иэделие дополнительнокалибруется по габаритным размерами охлаждается до необходимой температуры, при которой оно способно сохранять заданную форму на последующих стадиях, а затем поступает вохлаждающую ванну 7, где происходитокончательное охлаждение. Протягива-. 15ние профильного иэделия через калибрующую и охлаждающую систему осуществляется с помощью тянущего механизма 8.Сформованное и остывшее профильное изделие может сматываться в бух Оту с помощью намоточного узла 9 илиразрезается на отдельные куски. Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.П р и м е р 1. Полое профильное изде лие (фиг.3) сложной конфигурации свыступающими тонкими элементами получают из полиэтилена высокого давления ПЭВД по данному способу с использованием данного устройства, имеющего следующие характеристики:Диаметр шнека 63 ммДлина шнека 1260 ммСтепень сжатия шнека 4,5Длина первой секции калибратора 250 мм35Длина второй секции калибратора 250 ммРасстояние 5 между профильной головкой и первой секцией калибратора3 мм, т.е. 0,15 максимального размера поперечного сечения калибрующей(20 мм) рабочей полости первой секциикалибратора.ПЭВД с плотностью 0,918 г/см ис показателем текучести расплава ПТР 1452 г/10 мин загружают н загрузочнуюворонку экструдера.Режим экструзии следующий:Температура (ОС) по зонам экструдера, начиная от загрузочной зоны125-138-140-140,Температура ( С) по зонам профильной головки 138-138.Скорость вращения шнека75-85 об/мин;Расплав ПЭВД поступает из экструдера через профильную головку в свободное пространство между головкой.и калибратором. Одновременно подаютвоздух под давлением 0,1 атм черезканал в головке внутрь профильной Язаготовки. Заготовка, раздутая доразмеров, превышающих размер поперечного сечения калибрующей рабочей полости первой секции калибратора,поступает в калибратор. В первой 4 секции кагибратора разя. т,л профильная заготовка обжимаетсн стенмами рабочей полости и благодаря пневматическому прижиму заготовки к стенкам полости происходит фиксация формы профиля и его тонких элементов,а также частичное охлаждение профиля. Затем профильное изделие поступает во вторую секцию калибратора,находящуюся в ванне с проточнойохлаждающей водой.Во второй Секции калибратора про,фильное изделие калибруется погабаритным размерам и охлаждаетсядо темйературы, при которой оно сохраняет заданную Форму на последующих стадиях, а затем поступает вохлаждающую ванну, где окончательно охлаждается. Одновременно с указанными стадиями протягивают профиль со скоростью 2-3 м/мин с помощью тянущего устройства.Сформованное и остывшее профильное иэделие сматывают н бухту с помощью намоточного приспособления.Размеры выступающих тонких элементов профиля соответствуют 5-6 классу точности (ГОСТ-71) .П р и м е р 2. Полое профильноеиздлие получают из полиэтиленанизкого давления с плотностью0,954 г/см 3 и ПТР-б г/10 мин аналогично примеру 1 с использованиемтого же устройства.Для данного примера 5 = 10 мм,т.е. 0,50 максимального размера поперечного сечения калибрующей рабочей полости первой секции калибратора.Режим экструзии следующий:Температура (ОС) по зонам экструдера, начиная от загрузочнбйзоны 145-150-160-150Температура (ОС) по зонам профильной голонки 150-140.Скорость вращения шнека 75-85об/мин.,Давление воздуха 0,3 атм.Размеры выступающих тонких элементов полученного профиля соотнетстнонали 5-6 классу. точности.П р и м е р 3. Полое профильное изделие получают из АБС-пластика с плотность 1,15 г/смЗ иПТРг/10 мин аналогично примеру 1. Для данного примера 5 = 20 мм,т.е, 1,0 максимального размера попе-.речного сечения калибрующей полости первой секции калибратора,Режим экструзии следующий:Температура (оС) по зонам экструдера, начиная от загрузочнойзоны 170-190-210-210.Температура (ОС) по зонам профильной головки 210-200.Скорость вращения шнека 21 об/мин,Скорость протягивания профиля1 м/минДавление воздуха 0,5 атм,806446 Размеры выступающих тонких элементов профиля соответствовали 4-5/ классу точности. П р и м е р 4.(Контрольный 1.Полое профильное иэделие получаютиз АБС-пластика аналогично примеру3, но величина б = 22 мм, т.е.1,1 максимального размера поперечного сечения калибрующей полостипервой секции калибратора.При такой величине Б и давлениивоздуха 0,5 атм заготовка разрывается между головкой экструдера икалибратором, что не позволяет получать заданный профиль.При снижении давления воздухадо 0,4 атм получают профильное изделие 10-го класса точности.П р и м е р 5, КонтрольныйПолое профильное изделие получаютиз ПЭНД аналогично примеру 2 с отклонением величины 5 от рекомендуемыхпределов (5 = 2 мм), т.е. 0,1 максимального размера поперечного сечения калибрующей полости первой секциикалибратора.Размеры выступающих тонких элементов профиля соответствуют 10 классуточности.Увеличение же давления воздуха от0,3 до 0,5 атм не приводит к повышению точности размеров. При дальнейшемже увеличении давления до 0,60,7 атм заготовка обрывается,Предлагаемый способ позволяет получать полые профильные изделия различной геометрической Формы с одним,двумя, тремя и т.д. выступающими тон-.кими элементами по 4-6 классу точности в зависимости от природы и молекулярных характеристик применяемых термопластов.В качестве термопластичных материалов используются полистиролы, полиолефины, поливинилхлорид, АБС-пластики, полиакрилаты и т.д.Полученные данным способом полыепрофильные изделия с выступающимитонкими элементами находят применение в качестве уплотнительных обрамляющих элементов в узлах и конструкциях, сочетающих металл, стекло, деФ рево и пластмассу в строительной, мебельной, автомобильной и других отраслях промышленности. Формула изобретения 1. Способ изготовления полых проФильных изделий из термопластичныхполимеров, содержащий последовательные операции экструзии полой профильной заготовки, постадийного калиб 1 ф рования и охлаждения ее, протягивания заготовки одновременно с указанными операциями, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества профильных изделий сложйЪй15 конфигурации с выступающими тонкимиэлементами перед калиброванием проводят раздув профильной заготовки,а калибрование осуществляют в двестадии, причем на первой стадииЩ по всей.поверхости профиля, а навторой - по охватывающим габаритным размерам профиля.2. Устройство для осуществленияспособа по п.1, содержащее последовательно расположенные экструдер с профильной головкой, выполненной с каналом для подачи воздухавнутрь заготовки, секционный калибратор с охлаждающей рубашкой,охлаждающую ванну и тянущий механизм, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,калибратор выполнен из двухсекций, рабочая полость первой изкоторых повторяет точный контурпрофиля изделия, а рабочая полостьвторой - основные габаритные размеры его, причем расстояние междупервой секцией калибратора и профильной головкой экструдера выбРано равным 0,15-1,00 максимального размера40 поперечного сечения калибрующейрабочей полости первой секции калибратора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шенкель Г. Шнековые прессы дляпластмасс. Л., Госхимиздат, 1962,с.388-390.2.Патент Великобритании Р 1336178,кл. В 5 А опублик. 07.11.73 прототип) .Заказ 141/27ВНИИПИ 3 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Тираж Государственного по делам изобрете Москва, Ж, Р5 Подписи омитета СССР й и открытий ущская наб., д. 4/5