Спосіб безперервного перероблення полімерного матеріалу

Реферат: Спосіб безперервного перероблення полімерного матеріалу включає підготовку полімерного матеріалу, забезпечення потрібних значень граничних умов процесу перероблення, зокрема геометричних, фізичних, швидкісних і теплових умов на границі зони перероблення, а також подальше безпосереднє перероблення полімерного матеріалу, до якого або під час якого задають вихідні дані процесу в зоні перероблення, аналізують зазначений процес, визначають граничні умови, формулюють і розв'язують задачу, а також обчислюють значення цільової функції, здійснюють її порівняння з бажаним значенням, після чого змінюють вихідні умови та визначають раціональні значення конструктивно-технологічних параметрів процесу для забезпечення потрібного значення цільової функції. При цьому як цільову функцію беруть розподіл температури полімерного матеріалу в зоні перероблення, забезпечуючи перебування локальної температури перероблюваного полімерного матеріалу в межах від мінімально до максимально допустимих значень локальної температури, а також потрібний розподіл температури перероблюваного полімерного матеріалу на виході із зони перероблення. UA 109733 U (54) СПОСІБ БЕЗПЕРЕРВНОГО ПЕРЕРОБЛЕННЯ ПОЛІМЕРНОГО МАТЕРІАЛУ UA 109733 U UA 109733 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обладнання для безперервного перероблення термопластичних полімерів і матеріалів з їх застосуванням, зокрема до процесів формування та охолодження безперервних і погонних матеріалів, напівфабрикатів і виробів, одержуваних екструзією, каландруванням тощо. Під час виготовлення продукції з полімерів і пластичних мас надзвичайно важливо дотримуватися потрібного температурного режиму перероблення зазначених матеріалів. З одного боку локальна температура (температура в будь-якій точці зони перероблення) не повинна перевищувати максимально допустимого значення для запобігання термодеструкції перероблюваного полімерного матеріалу, а з іншого не повинна бути нижчою за мінімально допустиме значення через істотну зміну властивостей перероблюваного полімерного матеріалу (передусім його реологічних властивостей). Тому забезпечення відповідних умов ведення процесу безперервного перероблення полімерного матеріалу для одержання продукції високої якості є актуальною задачею для одержання продукції високої якості. Відомий спосіб безперервного перероблення полімерного матеріалу, за якого здійснюють підготовку полімерного матеріалу, що підлягає переробленню, забезпечують потрібні значення граничних умов процесу перероблення, зокрема геометричних, фізичних, швидкісних і теплових умов на границі зони перероблення, а також подальше безпосередньо перероблення полімерного матеріалу, до якого або під час якого задають вихідні дані процесу в зоні перероблення, аналізують зазначений процес, визначають граничні умови, формулюють і розв'язують задачу, а також обчислюють значення цільової функції, здійснюють її порівняння з бажаним значенням, після чого змінюють вихідні умови та визначають раціональні значення конструктивно-технологічних параметрів процесу для забезпечення потрібного значення цільової функції, при цьому як цільову функцію беруть локальну температуру полімерного матеріалу в зоні перероблення, забезпечуючи значення локальної температури полімерного матеріалу в зоні перероблення нижче за максимально допустиме значення локальної температури [Лукач Ю.Е. Алгоритм расчета устройств для термообработки изделий из термопластов: учеб. пособ. / Ю.Е. Лукач, С.И. Доброногова, Л.И. Ружинская - К.: КПИ, 1984. С. 8]. Цей спосіб унеможливлює неприпустимий перегрів полімерного матеріалу в зоні перероблення, але не дає змоги впливати на розподіл температури полімерного матеріалу в зоні перероблення в цілому й передусім на потрібний розподіл температури перероблюваного полімерного матеріалу на виході із зони перероблення, який значною мірою визначає якість одержуваної продукції. Найбільш близьким за технічною суттю до заявленої корисної моделі є спосіб безперервного перероблення полімерного матеріалу, за якого здійснюють підготовку полімерного матеріалу, що підлягає переробленню, забезпечують потрібні значення граничних умов процесу перероблення, зокрема геометричних, фізичних, швидкісних і теплових умов на границі зони перероблення, а також подальше безпосередньо перероблення полімерного матеріалу, до якого або під час якого задають вихідні дані процесу в зоні перероблення, аналізують зазначений процес, визначають граничні умови, формулюють задачу, вирішують задачу та обчислюють значення цільової функції, здійснюють її порівняння з бажаним значенням, після чого змінюють вихідні умови та визначають раціональні значення конструктивно-технологічних параметрів процесу для забезпечення потрібного значення цільової функції, при цьому температуру відформованого термопластичного матеріалу визначають як максимальну локальну й середньомасову [Патент № 78735 U України, МПК В29С 47/88; заявл. 25.10.2012; опублік. 25.03.2013]. На відміну від аналога, що розглянуто, зазначений процес дає змогу забезпечити потрібний діапазон температури перероблюваного термопластичного матеріалу, а також унеможливлює перегрів матеріалу за його подальшого перероблення. У той же час він не може забезпечити потрібний розподіл температури полімерного матеріалу на виході із зони перероблення, що істотно впливає на якісні параметри одержуваної продукції. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити спосіб безперервного перероблення полімерного матеріалу, який забезпечує потрібне температурне поле перероблюваного матеріалу, а отже й одержання продукції високої якості. Поставлена задача вирішується тим, що в способі безперервного перероблення полімерного матеріалу, за якого здійснюють підготовку полімерного матеріалу, що підлягає переробленню, забезпечують потрібні значення граничних умов процесу перероблення, зокрема геометричних, фізичних, швидкісних і теплових умов на границі зони перероблення, а також подальше безпосередньо перероблення полімерного матеріалу, до якого або під час якого задають вихідні дані процесу в зоні перероблення, аналізують зазначений процес, визначають граничні умови, формулюють і розв'язують задачу, а також обчислюють значення 1 UA 109733 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 цільової функції, здійснюють її порівняння з бажаним значенням, після чого змінюють вихідні умови та визначають раціональні значення конструктивно-технологічних параметрів процесу для забезпечення потрібного значення цільової функції, при цьому як цільову функцію беруть розподіл температури полімерного матеріалу в зоні перероблення, забезпечуючи перебування локальної температури перероблюваного полімерного матеріалу в межах від мінімально до максимально допустимих значень локальної температури, а також потрібний розподіл температури перероблюваного полімерного матеріалу на виході із зони перероблення. Так, вихідними даними для забезпечення потрібного температурного поля полімерного матеріалу, одержуваного, наприклад, одним з таких процесів безперервного перероблення полімерного матеріалу, як каландрування, є: тип каландра і схема розміщення його валків; схема руху матеріалу по валках каландра; місце знімання матеріалу з каландра (номер валка) і кут до горизонталі, під яким знімають відформований матеріал; тип приводу валків (загальний, індивідуальний); тип валків (з периферійними каналами, з центральною порожниною); радіус бочки валка та його маса; товщина і ширина готового полотна матеріалу; швидкість знімання полотна; коефіцієнти фракції в міжвалкових проміжках; температури валків; початкова і максимально допустима температура матеріалу; тип теплоносія (вода, високотемпературний органічний теплоносій); реологічні й теплофізичні (густина, масова теплоємність, теплопровідність) властивості одержуваного матеріалу як функції температури (або відповідні властивості компонентів матеріалу, а також його якісний і кількісний склад); безрозмірні координати виходу матеріалу з міжвалкового проміжку і входу матеріалу у міжвалкові проміжки. На виході з каландра для одержання продукції високої якості потрібно забезпечити певний розподіл температури по товщині каландрованого матеріалу (з урахуванням подальшого охолодження матеріалу в пристрої для охолодження). Саме тому як цільову функцію беруть розподіл температури полімерного матеріалу в зоні перероблення, забезпечуючи перебування локальної температури перероблюваного полімерного матеріалу в межах від мінімально до максимально допустимих значень локальної температури (для забезпечення ефективної течії розплаву матеріалу в зонах деформування міжвалкових проміжках), а також потрібний розподіл температури перероблюваного полімерного матеріалу на виході із зони перероблення (для мінімізації утворення у відформованому матеріалі залишкових напружень, які знижують якість готової продукції). Аналогічні міркування можна здійснити й для інших процесів безперервного перероблення полімерного матеріалу, наприклад екструзії й пултрузії. Так, було проаналізовано спосіб безперервного перероблення полімерного матеріалу (полівінілхлоридної лінолеумної композиції) на чотиривалковому каландрі КП4-710-1800 з Zподібним розташуванням валків лінії для виробництва лінолеуму типу ВКЛ-1800-3 (розробник ПАТ "НВП "Більшовик", м. Київ). Відомий підхід до реалізації способу безперервного перероблення полімерного матеріалу (у цьому випадку каландрування), відповідно до найближчого аналога, забезпечує потрібні значення максимальної локальної й середньомасової температури матеріалу, проте невизначеність розподілу температури перероблюваного полімерного матеріалу на виході із зони перероблення може призвести до нагромадження в матеріалі залишкових напружень, які мають тривалий час релаксації (до кількох діб), що потребує додаткової витримки продукції на складі, а отже і зайвих витрат. Пропонований же спосіб, який враховує як перебування локальної температури перероблюваного полімерного матеріалу в межах від мінімально до максимально допустимих значень локальної температури, так і потрібний розподіл температури перероблюваного полімерного матеріалу на виході із зони перероблення, мінімізує ймовірність утворення в матеріалі значних залишкових напружень, а отже й гарантує одержання високоякісної продукції (див., наприклад [Мікульонок І.О. Полімерна ізоляція кабельних виробів. Напрями забезпечення якості / І.О. Мікульонок, О.Л. Сокольський, В.В. Соколенко // Хімічна промисловість України. 2015. - № 2. - С. 15-20]). Зазначений спосіб забезпечує дотримання дійсно раціональних конструктивнотехнологічних параметрів процесу безперервного перероблення полімерного матеріалу, а отже й одержання продукції високої якості. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Спосіб безперервного перероблення полімерного матеріалу, що включає підготовку полімерного матеріалу, що підлягає переробленню, забезпечення потрібних значень граничних умов процесу перероблення, зокрема геометричних, фізичних, швидкісних і теплових умов на 2 UA 109733 U 5 10 границі зони перероблення, а також подальше безпосередньо перероблення полімерного матеріалу, до якого або під час якого задають вихідні дані процесу в зоні перероблення, аналізують зазначений процес, визначають граничні умови, формулюють і розв'язують задачу, а також обчислюють значення цільової функції, здійснюють її порівняння з бажаним значенням, після чого змінюють вихідні умови та визначають раціональні значення конструктивнотехнологічних параметрів процесу для забезпечення потрібного значення цільової функції, при цьому як цільову функцію беруть розподіл температури полімерного матеріалу в зоні перероблення, забезпечуючи перебування локальної температури перероблюваного полімерного матеріалу в межах від мінімально до максимально допустимих значень локальної температури, а також потрібний розподіл температури перероблюваного полімерного матеріалу на виході із зони перероблення. Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3