СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ФОРМОВАНИЯ ПРОФИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК B29C45/53 

Изобретение относится к переработке полимерных материалов в изделия и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства при производстве непрерывных профилей изделий, в том числе не имеющих осей симметрии, из термопластичных полимерных материалов, включая термопласты с узким температурным диапазоном переработки (лавсан, полиамид и др.), композиционные и вторичные полимерные материалы.

Известен способ формования профильных изделий из термопластов путем непрерывной принудительной подачи расплава в формующий канал охлаждаемой формы и охлаждения расплава в нем до температуры затвердевания при поддержке постоянного давления на входе в формующий канал и постоянной скорости отвода отвержденного изделия (патент США N 2747224, кл. B 29 D 23/00, 1956).

Для осуществления указанного способа служит устройство, содержащее шнековый питатель, полую форму, снабженную тепловой рубашкой, фрикционные ролики и обогреваемую трубу для отжига и снятия напряжений (патент США N 2747224, кл. B 29 D 23/00, 1956).

Однако, известный способ может быть реализован при выполнении условия саморазгрузки формы, когда сила, развиваемая давлением расплава в зоне затвердевания превышает силу сопротивления перемещению изделия в полости формы, поэтому его применение ограничено термопластами с узким температурным диапазоном переработки и изделиями с простейшим профилем течения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ непрерывного формования профильных изделий из термопластов путем непрерывной принудительной подачи расплава термопласта в охлаждаемую форму посредством заливочного поршня и охлаждения в формующем канале до температуры затвердевания термопласта (авторское свидетельство СССР N 491254, кл. В 29 С 45/53, 1978).

Для осуществления известного способа служит устройство для непрерывного формования профильных изделий из термопластов, содержащее червячный пресс, заливочный поршень с коллектором подачи расплава и форму со средствами ее охлаждения (авторское свидетельство СССР N 491254, кл. В 29 С 45/53, 1978).

Однако известные способ и устройство не могут быть использованы для изготовления сложных изделий с большой разнотолщинностью профиля по сечению и не обеспечивают однородную структуру материала по длине изделия, особенно из термопластов с малой вязкостью расплава. Это объясняется тем, что при возврате заливочного поршня в исходное положение в его канале возникает разрежение, которое приводит к переориентации материала в зоне затвердевания, а в области малых толщин профиля появляются раковины и пустоты, которые приводят к браку изделия.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности изготовления сложных изделий с большой разнотолщинностью профиля по сечению и с однородной структурой материала по длине изделия.

Для достижения технического результата в способе непрерывного формования профильных изделий из термопластов путем непрерывной принудительной подачи расплава термопласта в охлаждаемую форму посредством заливочного поршня и охлаждения в формующем канале до температуры затвердевания термопласта, согласно изобретению, подачу расплава в форму осуществляют равномерно по всему сечению формующего канала, при этом в зоне затвердевания обеспечивают поддержание заданного давления расплава.

В устройстве для непрерывного формования профильных изделий из термопластов, содержащем червячный пресс, заливочный поршень с коллектором подачи расплава и форму со средствами ее охлаждения, согласно изобретению заливочный поршень жестко соединен с червячным прессом, а коллектор заливочного поршня выполнен в виде специальных каналов, размещенных по всему сечению заливочного поршня, причем форма смонтирована с возможностью перемещения вдоль заливочного поршня и снабжена приводом возврата ее в исходное положение при разгрузке от части отвержденного изделия.

Кроме того, форма снабжена нагревателем, размещенным на ее входной части.

Равномерное распределение расплава по сечению формующего канала осуществляется посредством выполненных в заливочном поршне специальных каналов и этим обеспечивается формование изделий со сложным профилем сечения. Жесткое соединение заливочного поршня с червячным прессом и возврат формы (а не заливочного поршня) в исходное положение, осуществляемое против направления течения расплава при заполнении формующего канала, предотвращает снижение давления расплава в зоне затвердевания, а значит и переориентации материала, что обеспечивает формирование однородной структуры материала по длине изделия. Поэтому описываемые способ и устройство позволяют расширить номенклатуру изготавливаемых профильных изделий и обеспечивают снижение требований к реологическим свойствам расплавов термопластов, расширяя этим номенклатуру применяемых полимерных материалов для формования профильных изделий.

На фиг.1 изображена общая схема устройства; на фиг.2 пример распределения каналов по сечению заливочного поршня.

Устройство для непрерывного формования профильных изделий из термопластов содержит червячный пресс 1, охлаждаемую форму 2 с формующим каналом и заливочный поршень 3 с сечением изготавливаемого изделия. Заливочный поршень жестко соединен с червячным прессом 1 непосредственно или через обогреваемую камеру 4, согласующую диаметр выходного отверстия пресса 1 с размером поперечного сечения изделия. Заливочный поршень 3 имеет коллектор подачи расплава в форму 2, выполненный в виде специальных каналов 5, размещенных по всему сечению поршня. Диаметры каналов 5 и их распределение по сечению заливочного поршня 3 рассчитаны исходя из реологических свойств расплава термопласта и условия равномерного по сечению формующего канала заполнения формы расплавом. Форма 2 смонтирована с возможностью перемещения вдоль заливочного поршня 3 и имеет привод 6 возврата ее в исходное положение при разгрузке от части отвержденного изделия, снабженный контактами 7 и 8. Форма 2 снабжена нагревателями 9, размещенными на ее входной части, и средствами охлаждения 10.

Способ непрерывного формования профильных изделий из термопластов реализуется при работе устройства.

Первоначально в формующий канал охлаждаемой формы 2 вставляют пробку (на чертеже не показана). Исходя из физических особенностей затвердевания расплава термопласта задают минимально необходимое значение давления Р в зоне затвердевания и устанавливают в цилиндрах привода 6 давление Р_о из условия:
P˙S 2P_o ˙S_ц, где S площадь поперечного сечения изделия,
S_ц рабочая площадь цилиндра привода 6.

Включают червячный пресс 1 и расплав термопласта непосредственно или через камеру 4 по каналам 5 заливочного поршня 3 непрерывно принудительно подают в формующий канал формы 2. Подачу расплава в форму осуществляют равномерно по всему сечению формующего канала, где расплав охлаждается до температуры затвердевания. По мере заполнения полости формующего канала форма вместе с охлаждаемым расплавом перемещается к положению I. При замыкании контактов 8 в цилиндрах привода 6 устанавливают давление Р₁, обеспечивающее условие разгрузки формы 2, т.е.

τ˙a˙L 2P₁ ˙S_ц где τ напряжение торможения у стенки формы, а периметр поперечного сечения изделия, L длина отвердевшего изделия в формующем канале. При этом форма 2 перемещается в положение II и разгружается от части отвержденного изделия. При замыкании контактов 7 в положении II формы 2 в цилиндрах привода 6 восстанавливают давление Р_о, и, по мере заполнения формующего канала форма 2 перемещается к положению I и цикл повторяется.

Для термопластов с узким температурным диапазоном переработки (лавсан, полиамид и др.), чтобы обеспечить поддержку постоянной температуры расплава в каналах 5, осуществляют подогрев входной части формы 2 с помощью нагревателей 9.

Использование: изобретение относится к переработке полимерных материалов в изделия и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства при производстве непрерыных профильных изделий, в том числе не имеющих осей симметрии, из термопластичных полимерных материалов, включая термопласты с узким температурным диапазоном переработки, композиционные и вторичные полимерные материалы. Сущность изобретения: в способе непрерывного формирования профильных изделий из термопластов подачу расплава в форму осуществляют равномерно по всему сечению формующего канала, при этом в зоне затвердевания обеспечивают поддержание заданного давления расплава. В устройстве для непрерывного формования профильных изделий заливочный поршень жестко соединен с червячным прессом. Коллектор заливочного поршня выполнен в виде специальных каналов, размещенных по всему сечению заливочного поршня. Форма смонтирована с возможностью перемещения вдоль заливочного поршня. Форма снабжена приводом возврата ее в исходное положение при разгрузке от части отвержденного изделия. Кроме того, форма снабжена нагревателем, размещенным на ее входной части. 2 и 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ непрерывного формования профильных изделий из термопластов путем непрерывной принудительной подачи расплава термопласта в охлаждаемую форму посредством заливочного поршня и охлаждения в формующем канале до температуры затвердевания термопласта, отличающийся тем, что подачу расплава в форму осуществляют равномерно по всему сечению формующего канала, при этом в зоне затвердевания обеспечивают поддержание заданного давления расплава. 2. Устройство для непрерывного формования профильных изделий из термопластов, содержащее червячный пресс, заливочный поршень с коллектором подачи расплава и форму со средствами ее охлаждения, отличающееся тем, что заливочный поршень жестко соединен с червячным прессом, а коллектор заливочного поршня выполнен в виде специальных каналов, размещенных по всему сечению заливочного поршня, причем форма смонтирована с возможностью перемещения вдоль заливочного поршня и снабжена приводом возврата ее в исходное положение при разгрузке от части отвержденного изделия. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что форма снабжена нагревателем, размещенным на ее входной части.