Способ переработки под давлением термопластичной полимерной композиции и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК B29F1/00 

(5Ю СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ .

ТЕРМОПЛАСТИЧНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1 /

Изобретение относится к области переработки полимерных материалов, в частности, к способам и устройства для переработки полимерных композиций, содержащих модифицирующие добавки, и может быть использовано в химической промышленности для формования полимерных изделий в условиях серийного и массового производства, а также для нанесения антифрикционных полимерных покрытий.

Известен способ переработки полимерных композиций, согласно KOTOpotiy расплав основного полимера впрыскивают в литьевую камеру, где он смешивается с необходимыми добавками, загруженными в камеру предварительно, затем полученную после смешения композицию впрыскивают в формующую полость .l J.

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получить достаточно однородную композицию при впрыске расплава из-за низкой эффективности смешения. Кроме того, двухстадийный характер литьевого цикла увеличивает затраты времени на формование.

Устройство для осуществления способа содержит узел ввода добавок в литьевую камеру, плунжер впрыска добавок и вентили для запирания литьевой камеры t О

10

Недостатком устройства является сложность системы управления вентилями, а также необходимость использования мощного привода плунжера 5 узла ввода добавок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ переработки под давлением термопластич20ной полимерной композиции, заключающийся в предварительной пластикации основного материала, подаче расплава основного материала в литьевой канал, введении в расплав основного материала в литьевом канале модифицирукхцих добавок при воздействии ко лебаний t2j. Устройство для осуществления спо соба содержит корпус, пластикатор, узел ввода модифицирующих добавок с нагнетательной камерой, мундштук, сообщенный соосно ему расположенным литьевым каналом с пластикаторо и вибраторы 2, Согласно последнему способу и ус ройству для уменьшения вязкости композиции расплав подвергают воздействию низкочастотных колебаний. Однако смесительно- диспергирующи эффект вибровоздействия, обусловлен ный периодической деформацией рас плава и кавитацией в нем, при прило жении колебаний к значительному объему расплава оказывается недоста точным вследствие низкой плотности энергии и малой частоты колебаний, что способствует неоднородности ком позиции, снижению физике-механических ее свойств и, следовательно, снижению качества изделий. Кроме того, -устройство реализующее способ, должно быть оборудовано громоздким механическим или гидравлическим вибратором, причем при больших давлениях, развиваемых при литье в предшнековой полости узла впрыска (до 1,5-2 ГПа, уплотнение плунжера вибратора становится затруднительным. Цель изобретения - повышение качества изделий за счет обеспечения однородности получаемой комггози ции. Указанная цель достигается тем, что в способе переработки под давле нием термопластичной полимерной композиции, заключающемся в предварительной пластикации основного материала, подаче расплава основног материала в литьевой канал, введени в расплав основного материала модифицирующих добавок при воздействии колебаний, введение модифицирующих добавок осуществляют в зону минимального сечения литьевого канала, а колебания в области смешения осуществляют с ультразвуковой частотой при расположении пучности смещений волн в зоне выхода модифицирующих добавок в литьевой канаЛо 624 Благодаря локализации зоны дейсг ВИЯ ультразвука и совмещению ее с областью смешивания ингредиентов композиции вибросмесительный эффект проявляется наиболее полно что приводит к разрушению агрегатов дисперсного наполнителя и равномерному распределению наполнителя и других модифицирующих добавок в расплаве основного полимера. Для осуществления предлагаемого способа устройство для переработки под давлением термопластичной полимерной композиции, содержащее корпус, .п-ластикатор, узел ввода модифицирующих добавок с нагнетательной камерой, мундштук, сообщенный соосно ему расположенным литьевым каналом с пластикатором, и вибраторы, снабжено установленным в корпусе между мундштуком и пластикатором смесительным цилиндром-концентратором радиальных колебаний с полостью в виде однополостного гиперболоида, соосной мундштуку и являющейся продолжением литьевого каналаj причем полость смесительного цилиндра сообщена посредством выполненных в нем радиальных отверстий и кольцевого канала с нагнетательной камерой узла ввода модифицирующих добавок, а вибраторы выполнены в виде ультразвуковых преобразователей, установленных по наружной поверхности корпуса в фокальной плоскости смесительного цилиндра, при этом расстояние от торца каждого преобразователя до внутренней поверхности смесительного цилиндра выбрано из соотношения: dj-d,A/2 где ф - диаметр полости смесительного цилиндра в фокальной его ПЛОСКОСТИ, dji-. диаметр окружности, на которой расположены торцы ультразвуковых преобразователей : А- - длина волны ультразвуковых колебаний. На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для осуществления способа, на фиг.2 - ра.зрез А-Л на ФИГ..1. Устройство содержит пластикатор I, узел 2 ввода модифицирующих доПавок, мундштук 3, вибраторы п видгультразвуковых преоПрлзоялiрпси

и смесительный цилиндо концентратор 5, закрепленный в корпусе 6 между пластикатором 1 и мундштуком 3.

Пластикатор 1 аналогичен узлам пластикации обычных литьевых машин. Узел 2 ввода модифицирующих добавок имеет плунжер 7Vснабженный приводо вертикального перемещения Сне показан) , и соединен с корпусом 6 смесительного цилиндра. 5, полость 8 которого выполнена в виде однополостного гиперболоида вращения, соосного мундштуку З..На наружной поверхности цилиндра 5 имеется проточка, переменного сечения, образующая с внутренней поверхностью корпуса 6 кольцевой канал 9. Канал 9 связан с нагнетательной камерой 10 узла 2 ввода модифицирующих добавок отверстием 11,а также с полостью 8 смесительного цилиндра 5 радиальными конческими отверстиями 12. Между смесительным цилиндром-концентратором 5 и мундштуком 3 установлена решет. ка 13, предназначенная для дополнительной гомогенизации расплава. Обогрев мундштука 3 смесительного цилиндра 5 и нижней части узла 2 ввода модифицирующих добавок осуществляется электронагревателями (не показаны). Ультразвуковые преобразователи k прикреплены к корпусу 6 в фокальной плоскости смесительного цилиндра-концентратора 5, т.е. в плоскости максимальной интенсивности радиально-симметричных колебаний, возникающих при синфазной работе преобразователей. Данная плоскость проходит через фокус образующей гиперболы и совпадает с плоскостью разреза Л-А.

Размеры смесительного цилиндра 5 должны быть выбраны таким образом, чтобы пучность смещений находилась в зоне ввода модифицирующих . добавок в расплав основного материала . Это может быть выполнено в том случае, если расстояние от торца УЗ-преобразователя до поверхности литьевого канала кратно четверти длины волны колебаний, что записывается в виде .

i iiJiLzd л.,

0

где di диаметр литьевого канала в 5 фокальной плоскости смесительного цилиндра концентратора 5;

диаметр окружности, на которой расположены торцы ультразвуковых преобразователей; Л - длина волны колебаний; И- положительное целое число. Поскольку большинство промышленных ультразвуковых генераторов генерируют колебания с длиной волны порядка 0,2-0,25 м (в стали), то наиболее приемлемой величиной м в вышеприведенном соотношении следует считать И 1 . Тогда необходимое условие можно записать в виде

di-a, A.|i

Устройство работает следующим образом.

Расплав основного полимера подвергается предварительной пластикации в пластикаторе 1, одновременно с эти путем поднятия плунжера 7 производится загрузка нагнетательной камеры 10 необходимыми компонентами смеси. При движении шнека пластикатора 1 вперед расплав впрыскивается через полость 8 смесительного цилиндра 5 и мундштук 3 в форму (не показана) при этом плунжер 7 движется вниз, выдавливания необходимые модифицирующие добавки из нагнетательной камеры 10 через отверстие 11, кольцевой канал 9 и конические радиальные отверстия 12 в движущийся расплав в зоне минимального сечения полости 8, ограничивающей литьевой канал. В момент впрыска расплава его подвер гают ультразвуковому воздействию преобразователей таким образом, чтобы пучность смещений была расположена в зоне выхода модифицирующих добавок в литьевой канал. Проходя через решетку 13, смесь подвергается дополнительной гомогенизации.

Благодаря тому, что ввод модифи-. цирующих добавок в расплав осуществляют одновременно с впрыском последнего в форму, цикл литья сокращается.

Пример. Производилось литье полимерной композиции на основе полиамида ПЛ-12-10 с помощью устройства, созданного на базе литьевой машины ДБ-33287 дооборудованной узлом ввода модифицирующих добавок и смесительным цилиндром 5. В бункер литьевой машины загружался чистый полиамид, е бункер узла 2 ввода модифицирующих

доЬавок - снесь, содержащая указанные ингредиенты.в следующем количестве, вес.:

Графит коллоидный 30

Стабилизатор

аминфенопьного

типа1

Полиамид ПЛ-12-10 Остальное

формбвание основного расплава производилось при обычных режимах (давление литья НО МПа, температура последней зоны материального цилиндра 520 К). При прохождении расплава через минимальное сечение литьевого канала (Scg Ю м) в него впрыскивалась смесь из узла 2 ввода модифицирующих добавок (усилие впрыска 95 кН), при этом область смешения подвергалась воздействию ультразвуковых колебаний от двух магнитострикционных преобразователей типа ПМС-39 оси которых находились в горизонтальной плоскости, перпендикулярной оси литьевого канала. Преобразователи возбуждались генератором УЗГ-10-22 при частоте 22 kfii. Отлитые образцы для испытания на растяжение (по ГОСТ 11262-76), содержавшие около 10% графита, после выдержки в течение 2 ч испытывались на растяжение. Прочность образцов превышала в среднем нэ 15% прочность контрольных образцов, полученных при смешении компонентов р бункере литьевой машины и содержащих такое же количество добавок.

Таким образом, использование дан ного изобретения позволяет улучшить физико-механические свойства композиции за счет повышения ее однородности, значительно упростить процесс-формования композиции путем уменьшения числа подготовительных операций (смешения, грануляции и др,), регулировать содержание добавок, варьируя таким образом свойств готового продукта,

Формула изобретения

1, Способ переработки под давлением термопластичной полимерной композиции, заключающийся в предварительной пластикации основного материала., подаче расплава основного материала в литьевой канал, введении в расплав основного материла в литьевом канале модифицирующих добавок, при воздействии колебаний, отличающийся тем.

4ТО, с целью повышения качества изделий за счет.обеспечения однородности получаемой композиции, введение модифицирующих дббавок осуществляют в зону минимального- сечения литьевого канала,, а колебания в об.ласти смешения осуществляют с ультразвуковой частотой при расположении пучности смещений волн в зоне выхода

модифицирующих добавок в литьевой канал,

2, Устройство для переработки под давлением термопластичной полимерной композиции, содержащее корпус, пластикатор, узел ввода модифицирующих добавок с нагнетательной камерой, мундштук, сообщенный соосно ему расположенным литьевым каналом с пластикатором, и вибраторы, отличающееся тем, что оно снабжено установленным в корпусе между мундштуком и пластикатором смесительным цилиндром-концентратором радиальных колебаний с полостью в виде однополостного гиперболоида, соосной мундштуку и являющейся продолжением литьевого канала, причем полость смесительного цилиндра сообщена посредством

выполненных в нем радиальных отверстий и кольцевого канала с нагнетательной камерой узла, ввода модифицируюЬ их добавок, а вибраторы выполнены в виде ультразвуковых преобразователей, установленных по наружной поверхности корпуса в фокальной плоскости смесительного цилиндра, при этом расстояние от торца каждого преобразователя до внутренней

поверхности смесительного цилиндра выбрано из соотношения

3i-dr-/t/2,

где д - диаметр полости смесительного цилиндра в фокальной его плоскости,

dl - диаметр окружности на которой расположены торцы ультразвуковых преобразователей, А - длина волны ультразвуковых колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Патент Японии № 53-36869, кл, В 29 F 1/00, опублик, 1.978.

2,Авторское свидетельство СССР № 71082, кл, В 29 К 3/0, 1978

прототип ),