СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ИЗДЕЛИЯ Российский патент 2022 года по МПК B29C41/00 

Изобретение относится к способам получения высокомолекулярных соединений на основе полимеров с включением в них жидких компонентов, а также к полимерным изделиям, полученным из этих соединений методом экструзии [B29C 47/04, A01N25/10, B29C 47/36].

Из уровня техники известен МЕТОД ЭКСТРУЗИИ [WO9614199 (A1), опубл. 17.05.1996 г.], характеризующийся следующими этапами:

а) экструзия материала в расплавленном состоянии мимо первых охлаждающих средств, способных охладить расплавленный материал до температуры чуть выше точки плавления материала;

b) экструдирование охлажденного расплавленного материала мимо второго охлаждающего средства, способного заморозить расплавленный материал, так что материал остается практически неповрежденным после удаления из процесса экструзии.

Недостатком данного способа является высокие температуры плавления при его осуществлении, а также невозможность добавления большого количества жидкого компонента.

Также из уровня техники известен СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СМЕСИ СМОЛА-НАПОЛНИТЕЛЬ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ НАПОЛНИТЕЛЯ [EP0774337 (A1), опубл. 21.05.1997 г.], отличающийся тем, что на первом этапе процесса в смесителе пластика и наполнителя с хорошей теплопроводностью готовят смесь. , в котором наполнитель равномерно распределен, а пластик расплавлен, на втором этапе процесса смесь выгружается из смесителя и дает возможность затвердеть, на третьем этапе затвердевшая смесь разбивается и измельчается и на четвертой стадии процесса измельченная смесь или фракции, отделенные и гомогенизированные из нее, экструдируются в формованные изделия с помощью экструдера с зоной подачи, которая является эффективной для транспортировки (канавочный экструдер).

Недостатком данного способа является возможность применения только твердых наполнителей.

Наиболее близким по своей технической сущности является СПОСОБ СОСТАВЛЕНИЯ НАПОЛНЕННЫХ СИЛИКОНОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ [EP1110691 (A2), опубл. 27.06.2001 г.], включающий: смешивание наполнителя, технологической жидкости и силиконового полимера в первом устройстве для смешивания (12) для получения дисперсной композиции, содержащей летучие вещества; и удаление летучих компонентов указанной дисперсной композиции в длинном экструдере (14), имеющем отношение L / D более 50, для удаления летучих компонентов указанной дисперсной композиции.

Основной технической проблемой данного способа, является то, что его осуществление возможно только с силиконовыми полимерами, а также невозможность включения в состав полимерной массы натуральных экстрактов и масел.

Задачей изобретения является устранение недостатков аналогов.

Техническим результатом изобретения является обеспечение высокого содержания жидкого компонента в полимерном сырье при низких температурах плавления.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ получения полимерного изделия характеризующийся тем, что для его осуществления сырьевые составляющие, в соответствии с заданной рецептурой подают в смеситель-пластикатор, где возвратно-поступательными движениями и вращением четырехлопастного шнекового вала производят перемешивание и пластикацию сырья последовательно в трех зонах смешивания с температурным режимом в зонах составляющим в зоне №1– 40˚С, в зоне №2– 43˚С, в зоне №3– 38˚С., при этом в начале каждой зоны смешивания производят сжатие пластифицируемого сырья, а в начале третьей зоны смешивания на удалении от начала полезной длины четырехлопастного шнекового вала на L/D = 5-6, где L – длина шнекового вала, D – диаметр шнекового вала под давлением производят подачу жидкой добавки, далее после перемешивания сырья в экструдере-пластикаторе его направляют в дозирующий экструдер на выходе из которого с помощью формующей экструзионной головки расплаву придают форму готового изделия, сформированное готовое изделие направляют в калибрационную ванну для его окончательного формирования и охлаждения, с помощью тянущего роликового устройства, установленного на выходе из калибрационной ванны направляют готовое изделие для дальнейшей обработки.

В частности, сырьевые составляющие подают гравиметрической системой подачи.

В частности, в состав сырьевых составляющих для его осуществления включают:

сэвилен от 52 до 91,5 мас.ч.; пластификатор от 5 до 32 мас.ч.; красители до 2 мас.ч.; жидкие добавки от 5 до 43 мас.ч.

В частности, в качестве жидких добавок применяются растворы эфирных и натуральных нерафинированных масел.

В частности, в качестве жидких добавок применяются экстракты растений.

В частности, что в качестве жидких добавок применяют репелленты, выбранные, например, из герани, лаванды, цитронеллы, ромашки.

В частности, в качестве жидких добавок применяют репелленты, например, натуральное масло ним.

В частности, в качестве жидких добавок применяют ароматизаторы, выбранные, например, из ромашки, мяты.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 показан общий вид установки для получения полимерной массы с высоким содержанием жидкого компонента.

На фиг. 2 показан разрез А-А установки для получения полимерной массы с высоким содержанием жидкого компонента.

На фиг. 3 показан четырехлопастной шнековый вал.

На фиг. 4 показан разрез Б-Б четырехлопастного шнекового вала.

На фигурах обозначено: 1 – смеситель-пластикатор, 2 – цилиндр, 3 – шнековый вал, 4 – электродвигатель, 5 – лопасти, 6 – штифты, 7 – гравиметрическая система подачи компонентов, 8 – бункеры для сырья, 9 – дозирующий экструдер, 10 – дозирующая экструзионная головка, 11 – точки подачи расплава, 12 – вспомогательный экструдер, 13 – калибрационная ванна, 14 – тянущее роликовое устройство.

Осуществление изобретения.

Установка для получения полимерной массы с высоким содержанием жидкого компонента содержащая смеситель-пластикатор 1 (см. Фиг. 1, 2) выполненный в виде раскрывающегося вдоль своей продольной оси цилиндра 2. Внутри цилиндра 2 по всей его длине установлен шнековый вал 3 (см. Фиг. 3, 4) с тремя зонами смешивания №1, №2, №3 приводимый во вращение электродвигателем 4. При этом размеры шнекового вала обусловлены соотношением его длины L к его диаметру D как L/D=18/1. Шнековый вал 3 выполнен с возможностью совершения возвратно-поступательных движений внутри цилиндра 2.

Шнековый вал 3 в зонах смешивания №1, №2, №3 выполнен в виде четырехлопастного шнека, состоящего из изогнутых лопастей 5 с промежутками между ними.

На внутренних стенках цилиндра 2 в соответствии с зонами смешивания установлены неподвижные штифты 6, находящиеся в промежутках между лопастями 5 шнекового вала 3. При этом в начале зоны смешивания №3 один из штифтов 6 выполнен с возможностью впрыска через него жидкого компонента.

Внутренние стенки цилиндра 2 выполнены с возможностью нагрева в соответствии с зонами смешивания №1, №2, №3.

Над смесителем-пластикатором 1 смонтирована гравиметрическая система подачи компонентов 7 с бункерами для сырья 8.

Смеситель-пластикатор 1 гидравлически сообщается с дозирующим экструдером 9 с торцевой стороны которого смонтирована дозирующая экструзионная головка 10 с двумя точками подвода расплава 11. Одна из точек подачи расплава 11 подключена непосредственно к выходу дозирующего экструдера 9, а другая к выходу вспомогательного экструдера 12 для формирования, при необходимости, дополнительного слоя на готовом изделии.

На выходе из дозирующей экструзионной головки установлена калибрационная ванна 13 для формирования и охлаждения готового продукта. На выходе из калибрационной ванны 13 установлено тянущее роликовое устройство 14 для протяжки готового продукта по агрегатам устройства.

Способ получения полимерной с высоким содержанием жидкого компонента характеризующийся тем, что для его осуществления сырьевые составляющие (полимерные гранулы, химические аддитивы, красящие пигменты, жидкие добавки) в составе:

сэвилен от 52 до 91,5 мас.ч., пластификатор от 5 до 32 мас.ч., красители до 2 мас.ч., жидкие добавки от 5 до 43 мас.ч.

подают гравиметрической системой подачи компонентов 8, в соответствии с заданной рецептурой, в смеситель-пластикатор 1. При этом в качестве жидких добавок применяют растворы эфирных и/или натуральных нерафинированных масел, и/или экстракты растений. В смесителе-пластикаторе 1 благодаря возвратно-поступательному движению и вращению четырехлопастного шнекового вала 3 производят перемешивание и пластикацию сырья последовательно в зонах смешивания №1, 2, 3. Во время перемешивания и пластификации сырья в начале зоны смешивания № 3 через один из штифтов 6 расположенный на удалении от начала полезной длины шнекового вала 3 на L/D = 5-6, где L – длина шнекового вала, D – диаметр шнекового вала, под давлением производят подачу жидкого компонента. Помимо этого, перед зоной смешивания № 3 производят сжатие смешиваемой массы для создания дополнительного давления и улучшения качества смешивания компонентов. При этом шнековый вал 3 своими лопастями 5, во время совершения вращательных и возвратно-поступательных движений, дополнительно взаимодействует с неподвижными штифтами 6, установленными на стенках раскрывающегося цилиндра 2. Тем самым обеспечивают разностороннее перемешивание, благодаря которому молекулы жидкого компонента встраиваются в межмолекулярное пространство полимера. Таким образом, создают однородную вязкую массу (расплав) с высоким содержанием жидкого компонента, не выпадающего в осадок в виде конденсата.

Перемешивание и пластификацию производят в трех последовательно расположенных зонах с разными температурными характеристиками для компенсации дополнительного фрикционного разогрева происходящего в процессе трения компонентов. Температурный режим зон составляет: зона №1 - 40°С; зона №2 - 43°С; зона №3 - 38°С. Температура расплава при этом не превышает 900С, тем самым исключают перегрев жидких добавок.

После чего полученную массу под давлением подают в дозирующий экструдер 9, далее расплав подают в формующую экструзионную головку (фильеру) 10, в которой придают форму готовому изделию. Сформированное готовое изделие направляют в калибрационную ванну 13 для окончательного формирования готового изделия и его охлаждения. Далее с помощью тянущего роликового устройства 14 направляют готовое изделие для дальнейшей обработки (резка, упаковка).

При необходимости формирования двухкомпонентного полимерного изделия к дозирующей экструзионной головке 10 через дополнительную точку подвода расплава 11 подают сформированную полимерную массу из вспомогательного экструдера 12, при этом внутри дозирующей экструзионной головки 10 благодаря форме ее каналов уравновешивают давление обоих потоков для равномерного наложения слоев расплава. Расплав в вспомогательном экструдере 12 формируют аналогично формированию расплава в смесителе-пластикаторе 1.

В заявленном варианте изделие, выполненное на основе вышеописанного способа, представляет собой одно- или многослойную ленту, содержащую в своем составе полимерную основу, смешанную с жидкими компонентами. При этом в одном из вариантов полимерное изделие характеризуется тем, что при изготовлении расплава для его производства используются компоненты в следующих процентных соотношениях:

сэвилен 88 % мел 3% краситель 2% гераниол 5,82% эф. масло цитронеллы 0,59 эф. масло лаванды 0,59%.

В другом варианте полимерного изделия расплав для его изготовления содержит:

сэвилен 52 % полиолефиновые пластомеры 14% полиэтилен высокого давления 16% краситель 2% эф. масло цитронеллы 8% эф. масло лаванды 4,5% эф. масло мяты 0,5% эф. масло герани 2% натуральное масло ним 1%.

Также полимерное изделие может быть выполнено двухслойным, при этом состав расплава для производства верхнего слоя характеризуется тем, что содержит:

сэвилен 88 % мел 3% краситель 2% гераниол 5,82% эф. масло цитронеллы 0,59 эф. масло лаванды 0,59%

Состав расплава для производства нижнего слоя полимерного изделия включает в себя:

сэвилен 91,5% мел 3% краситель 2% натуральное масло ним 2,5% экстракт ромашки 0,5% экстракт алое вера 0,5%.

Также в одном из вариантов исполнения в состав расплава для верхнего слоя входит:

сэвилен 52 % полиолефиновые пластомеры 14% полиэтилен высокого давления 16% краситель 2% эф. масло цитронеллы 8 эф. масло лаванды 4,5% эф. масло мяты 0,5% эф. масло герани 2% натуральное масло ним 1%.

Изобретение относится к способу получения высокомолекулярных соединений на основе полимеров с включением в них жидких компонентов, а также к полимерным изделиям, полученным из этих соединений методом экструзии. Технический результат изобретения заключается в обеспечении высокого содержания жидкого компонента в полимерном сырье при низких температурах плавления, который достигается за счет того, что способ получения полимерного изделия характеризуется тем, что для его осуществления сырьевые составляющие в соответствии с заданной рецептурой подают в смеситель-пластикатор, где возвратно-поступательными движениями и вращением четырехлопастного шнекового вала производят перемешивание и пластикацию сырья последовательно в трех зонах смешивания с температурным режимом в зонах, составляющим в зоне №1 40°С, в зоне №2 43°С, в зоне №3 38°С. В начале каждой зоны смешивания производят сжатие пластифицируемого сырья. В начале третьей зоны смешивания на удалении от начала полезной длины четырехлопастного шнекового вала на L/D=5-6, где L – длина шнекового вала, D – диаметр шнекового вала под давлением, производят подачу жидкой добавки. После перемешивания сырья в экструдере-пластикаторе его направляют в дозирующий экструдер, на выходе из которого с помощью формующей экструзионной головки расплаву придают форму готового изделия. Сформированное готовое изделие направляют в калибрационную ванну для его окончательного формирования и охлаждения. С помощью тянущего роликового устройства, установленного на выходе из калибрационной ванны, направляют готовое изделие для дальнейшей обработки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ получения полимерного изделия, характеризующийся тем, что для его осуществления сырьевые составляющие в соответствии с заданной рецептурой подают в смеситель-пластикатор, где возвратно-поступательными движениями и вращением четырехлопастного шнекового вала производят перемешивание и пластикацию сырья последовательно в трех зонах смешивания с температурным режимом в зонах, составляющим в зоне №1 40°С, в зоне №2 43°С, в зоне №3 38°С, при этом в начале каждой зоны смешивания производят сжатие пластифицируемого сырья, а в начале третьей зоны смешивания на удалении от начала полезной длины четырехлопастного шнекового вала на L/D=5-6, где L – длина шнекового вала, D – диаметр шнекового вала, под давлением производят подачу жидкой добавки, далее после перемешивания сырья в экструдере-пластикаторе его направляют в дозирующий экструдер, на выходе из которого с помощью формующей экструзионной головки расплаву придают форму готового изделия, сформированное готовое изделие направляют в калибрационную ванну для его окончательного формирования и охлаждения, с помощью тянущего роликового устройства, установленного на выходе из калибрационной ванны, направляют готовое изделие для дальнейшей обработки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сырьевые составляющие подают гравиметрической системой подачи.

3. Полимерное изделие, характеризующееся тем, что в состав сырьевых составляющих для его осуществления включают, мас.ч.:

сэвилен от 52 до 91,5 пластификатор от 5 до 32 красители до 2 жидкие добавки от 5 до 43

4. Полимерное изделие по п. 3, отличающееся тем, что в качестве жидких добавок применяются растворы эфирных и натуральных нерафинированных масел.

5. Полимерное изделие по п. 3, отличающееся тем, что в качестве жидких добавок применяются экстракты растений.

6. Полимерное изделие по п. 3 или 5, отличающееся тем, что в качестве жидких добавок применяют репелленты, выбранные, например, из герани, лаванды, цитронеллы, ромашки.

7. Полимерное изделие по п.3 или 5, отличающееся тем, что в качестве жидких добавок применяют репелленты, например натуральное масло ним.

8. Полимерное изделие по п.3 или 5, отличающееся тем, что в качестве жидких добавок применяют ароматизаторы, выбранные, например, из ромашки, мяты.