Формуюча головка екструдера

Формуюча головка екструдера, що містить встановлені на осі з можливістю обертання матри цю і дорн з виконаною на ньому нарізкою, які утворюють між собою робочий канал течії розплаву і мають на вихідних кінцях фільєри з каналами виходу розплаву, яка відрізняється тим, що канал течії розплаву перед фільєрами матриці І дорна утворює накопичувальну порожнину, в яку виступають прилеглі вінці фільєр і стінки якої виконані з послідовно розміщеними кільцевими виступами, канали виходу розплаву фільєр матриці і дорна виконані зі зменшенням до виходу, їх суміжні стінки на виході з'єднані, а протилежні закінчуються плічками, що сходяться під тупим кутом і утворюють вихідний отвір Корисна модель відноситься до галузі обладнання для переробки пластмас І може використовуватись при виготуванні сітчастих матеріалів із спінених полімерів. Переробка спінених полімерних матеріалів має свої* особливості в порівнянні з переробкою звичайних термопластів. Основними технологічними параметрами, що зумовлюють процес утворення пінопластів з розплаву термопластичного полімеру, є температура розплаву, який містить в собі розчинений спінювач, і тиск, при якому знаходиться цей розплав. Від першого параметру залежить в'язкість розплаву термопласту, необхідна для одержання стабільної якісної піни, від другого - повнота розчинення газової фази в розплаві Коли тиск в розплаві, що містить розчинену газову фазу, стає нижчим від тиску пружності пару в цій фазі, починається зародження пухирців газу в розплаві. Пухирці газової фази, що утворилась, при збереженні тиску в розплаві на постійному рівні не міняють свої розміри, а у випадку зниження тиску починають рости і ростуть до тих пір, доки в'язкість і поверхневий натяг розплаву не урівноважать надлишковий тиск в порах спіненої структури При подальшому зниженні тиску до атмосферного тиск стів, таким чином, потребує особливих конструкцій пристроїв для їх переробки. Це стосується, в основному формуючих головок екструдерів, до яких ставляться вимоги особливо точного підтримання температури і тиску в розплаві, Відомий спосіб і установка для виготування сітчастого рукава із термопластичного матеріалу (пат. Норвегії №145020, публ. 14.07.76р , кл B29D31/00) через кільцевий зазор, утворений мундштуком і дерном головки екструдера, яка направлена вертикально вниз. Дорн має конічний наконечник, що донизу розширюється, утворюючи матрицю, і на внутрішній поверхні краю матриці виконані поздовжні пази, через які розплав продавлюється у вигляді безперервних ниток, що утворюють поздовжню основу рукава. Мундштук має можливість ковзання відносно дорна в поздовжньому напрямку В період опускання між дорном і матрицею утворюється кільцевий зазор, в який подається термопластичний матеріал, що зв'язує в поперечному напрямку поздовжні нитки. Конструкція дає змогу отримати сітку із звичайних полімерів, а зі спінених цього досягти неможливо, так як конструкція головки не забезпечує підтримання ні тиску, ні температури, необхідних для спінених |~-ГП\/1/Т\»П ґ CM CM на виході з головки роздувають до заданих розмірів. Переплітаний ниток відбувається завдяки обертанню матриці і дорну в протилежних напрямках або з різною швидкістю. На валу внутрішньої головки закріплений диск, діаметр якого задає розмір сітчастого рукава. Закріплений радіально ніж розрізає рукав в осьовому напрямку. Конструкції притаманні недоліки вищеописаної установки, а саме: на ній неможливо отримати сітку зі спінених полімерів із-за передчасного спінення в головках з причини падіння тиску по мірі просування розплаву. В основу корисної моделі поставлене рішення наступної технічної задачі: створення формуючої головки, яка дає можливість сформувати якісні сітчасті матеріали із спінених термопластів. Технічна задача вирішується наступним чином: в формуючій головці, яка має встановлені на осі з можливістю обертання матрицю і дорн з виконаною на ньому нарізкою, що утворюють робочий канал для течії розплаву, який переходить в вихідні канали, виконані в матриці І дорні, новим є те, що канал течії розплаву перед фільєрами матриці і дорну утворює накопичувальну порожнину, куди виступають прилеглі ВІНЦІ фільєр і стінки якої виконані з послідовно розміщеними кільцевими виступами, а вихідні канали виконані зі зменшенням до виходу. Суміжні стінки вихідних каналів в матриці та дорні зближуються до мінімуму або з'єднуються між собою, а протилежні закінчуються плічками, що сходяться під тупим кутом. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показано поздовжній розріз формуючої головки, на фіг.2 - поздовжній розріз на місці накопичувальної порожнини та фільєр з фіП Формуюча головка для виготовлення сітчастих матеріалів із спінених термопластів містить в собі установлену на осі 1 матрицю 2 і дорн 3. На кінці осі 1 змонтовано підшипниковий вузол 4 з рушійною шестернею 5, які обертають дорн 3 На матриці 2 змонтований другий підшипниковий вузол 6 з шестернею 7, які забезпечують обертання матриці 2 в протилежний бік або в бік обертання дорну 3, але з іншою швидкістю через варіатор (на кресленні не показано). На вхідній циліндричній частині дорну 3 встановлена втулка 8, що захищає підшипниковий вузол 4 від попадання в нього розплаву, який подається в формуючу головку через перехідник 9 з екструдера підготовки розплаву (на кресленні вказано стрілкою зі словом "розплав") на нарізку 10 на дорні 3. Нарізка виконана зі зменшенням глибини до виходу Матриця 2 і дорн З утворюють робочий канал течії розплаву, що звужується до виходу відповідно нарізці 10. На вихідних кінцях матриці 2 і дорну 3 закріплені фільєри 11 і 12 відповідно, тобто фільєра матриці 11 і фільєра дорну 12 Перед фільєрами 11 і 12 канал ний на торці дорну 3 (див фіг.2). ВІНЦІ 14 і 15 сприяють підтриманню в накопичувальній порожнині тиску, потрібного для рівноваги розплаву і не дають змоги йому передчасно спінитись. Фільєри 11 і 12 виконані з каналами 16 виходу розплаву. Канали виходу розплаву 16 виконані зі зменшенням до виходу Суміжні стінки каналів 16, тобто стінки 17 і 18 на вихідній стороні фільєр з'єднуються, а протилежні 19 і 20 закінчуються плічками 21 і 22, які виконані під кутом сходження від 90 градусів і вище, тобто під тупим кутом. Оптимальний кут сходження плічок 21 і 22 становить 90-120 градусів. Плічка 21 І 22 утворюють вихідний отвір 23. Таке виконання необхідне для випередження падіння тиску в каналах 16 перед вихідними отворами 23, та попередження можливого спінення розплаву передчасно в каналах 16. Матриця 2 обладнана системою нагрівання 24. На осі 1 напроти вихідних отворів 23 встановлені калібруючий охолоджуваний пристрій 25 та вузол розрізання сітки 26 Формуюча головка працює таким чином. З екструдера підготовки розплаву через перехідник 9 розплав подається в формуючу головку в робочий канал, утворений матрицею 2 та дорном 3. Втулка 8, кінець якої співпадає з бічною стінкою перехідника 9, не дає змоги розплаву йти в бік підшипникового вузла 4 і надійно захищає його, спрямовуючи розплав в робочий канал, де він підхоплюється нарізкою 10, пересувається і стискається. Нарізка 10 утримує розплав в рівновазі, не даючи йому можливості передчасно спінитись. Далі розплав поступає в накопичувальну порожнину (НП) з кільцевими виступами 13 на поверхнях дорну 3 і матриці 2. Оскільки виступи 13 розташовані не проти один одного, а послідовно в шаховому порядку, в розплаві не виникає явищ пульсації Розплав проходить шлях по лабіринту, додатково при цьому перемішується і стискається, тобто тиск, наданий розплаву на нарізці 10, зберігається В розплаві не відбувається небажаного передчасного спінювання. Цьому ж сприяють і виступаючі в накопичувальну порожнину вінця 14 і 15, виконані на торцях матриці 2 та дорну 3. Для того, щоб зберегти розчинність фізичного спінювача в розплаві і далі, канали 16 фільєр 11 і 12, в які надходить після накопичувальної порожнини розплав, виконані зі зменшенням до виходу Для того, щоб не дати можливості розплаву спінитись передчасно, характерне виконання вихідного отвору 23 з фільєр 11 і 12: суміжні стінки 17 і 18 каналів 16 фільєр матриці і дорну на виході з'єднуються, а протилежні 19 і 20 закінчуються плічками 21 і 22, що сходяться під тупим кутом. Таким чином, розплав на виході піддається різкому стисканню, оскільки плічки 21 і 22 утворюють малий, в порівнянні з робочим каналом та каналом 16 виходу розплаву, вихідний отвір При такому виконанні вихідного отвору формуван Запропонована конструкція головки дає ливість не допустити передчасного спінення п 1 2 15 Комп'ютерна верстка Н Лисенко % УКРАЇНА (19) UA (11)4224 (із) U (51)7В29С47/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ видається під відповідальність власника патенту (54) ФОРМУЮЧА ГОЛОВКА ЕКСТРУДЕРА 1 (21)2004031956 (22) 16.03.2004 (24)17.01.2005 (46) 17.01.2005, Бюл. № 1, 2005 р. (72) Новицька Тамара Михайлівна, Хцинський Ростислав Ростиславович, Лукашова Вікторія Володимирівна (73) УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ І КОНСТРУКТОРСЬКИЙ ІНСТИТУТ ПО РОЗРОБЦІ МАШИН І ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПЕРЕРОБКИ ПЛАСТИЧНИХ МАС, ГУМИ ТА ШТУЧНОЇ ШКІРИ (57) Формуюча головка екструдера, що містить встановлені на осі з можливістю обертання матри цю і дорн з виконаною на ньому нарізкою, які утворюють між собою робочий канал течії розплаву і мають на вихідних кінцях фільєри з каналами виходу розплаву, яка відрізняється тим, що канал течії розплаву перед фільєрами матриці і дорна утворює накопичувальну порожнину, в яку виступають прилеглі вінці фільєр і стінки якої виконані з послідовно розміщеними кільцевими виступами, канали виходу розплаву фільєр матриці і дорна виконані зі зменшенням до виходу, їх суміжні стінки на виході з'єднані, а протилежні закінчуються плічками, що сходяться під тупим кутом і утворюють вихідний отвір. Корисна модель відноситься до галузі обладнання для переробки пластмас і може використовуватись при виготуванні сітчастих матеріалів із спінених полімерів. Переробка спінених полімерних матеріалів має свої особливості в порівнянні з переробкою звичайних термопластів. Основними технологічними параметрами, що зумовлюють процес утворення пінопластів з розплаву термопластичного полімеру, є температура розплаву, який містить в собі розчинений спінювач, і тиск, при якому знаходиться цей розплав. Від першого параметру залежить в'язкість розплаву термопласту, необхідна для одержання стабільної якісної піни, від другого - повнота розчинення газової фази в розплаві. Коли тиск в розплаві, що містить розчинену газову фазу, стає нижчим від тиску пружності пару в цій фазі, починається зародження пухирців газу в розплаві. Пухирці газової фази, що утворилась, при збереженні тиску в розплаві на постійному рівні не міняють свої розміри, а у випадку зниження тиску починають рости і ростуть до тих пір, доки в'язкість і поверхневий натяг розплаву не урівноважать надлишковий тиск в порах спіненої структури. При подальшому зниженні тиску до атмосферного тиск урівноважується з тиском пружності пару фізичного пароутворювача, після чого починається необоротний розподіл фаз "газ-розплав" з руйнуванням спіненої структури. Виробництво матеріалів із спінених термопла стів, таким чином, потребує особливих конструкцій пристроїв для їх переробки. Це стосується, в основному формуючих головок екструдерів, до яких ставляться вимоги особливо точного підтримання температури і тиску в розплаві. Відомий спосіб і установка для виготування сітчастого рукава із термопластичного матеріалу (пат. Норвегії №145020, публ. 14.07.76р., кл. B29D31/00) через кільцевий зазор, утворений мундштуком і дерном головки екструдера, яка направлена вертикально вниз. Дорн має конічний наконечник, що донизу розширюється, утворюючи матрицю, і на внутрішній поверхні краю матриці виконані поздовжні пази, через які розплав продавлюється у вигляді безперервних ниток, що утворюють поздовжню основу рукава. Мундштук має можливість ковзання відносно дорна в поздовжньому напрямку. В період опускання між дорном і матрицею утворюється кільцевий зазор, в який подається термопластичний матеріал, що зв'язує в поперечному напрямку поздовжні нитки. Конструкція дає змогу отримати сітку із звичайних полімерів, а зі спінених цього досягти неможливо, так як конструкція головки не забезпечує підтримання ні тиску, ні температури, необхідних для спінених структур. Найближчим до пропонованої корисної моделі є спосіб і установка екструдування полімерних сіток (пат. США №3819451, публ. 25.06.74р., кл. В29В27/02), які одержують переплетенням суціль CM CM 4224 них і порожнистих ниток, що екструдують через дві головки з соплом у вигляді двох концентричних кілець. Через внутрішню головку екструдують суцільні нитки, через зовнішню - порожнисті. Останні на виході з головки роздувають до заданих розмірів. Переплітаний ниток відбувається завдяки обертанню матриці і дорну в протилежних напрямках або з різною швидкістю. На валу внутрішньої головки закріплений диск, діаметр якого задає розмір сітчастого рукава. Закріплений радіально ніж розрізає рукав в осьовому напрямку. Конструкції притаманні недоліки вищеописаної установки, а саме: на ній неможливо отримати сітку зі спінених полімерів із-за передчасного спінення в головках з причини падіння тиску по мірі просування розплаву. В основу корисної моделі поставлене рішення наступної технічної задачі: створення формуючої головки, яка дає можливість сформувати якісні сітчасті матеріали із спінених термопластів. Технічна задача вирішується наступним чином: в формуючій головці, яка має встановлені на осі з можливістю обертання матрицю і дорн з виконаною на ньому нарізкою, що утворюють робочий канал для течії розплаву, який переходить в вихідні канали, виконані в матриці і дорні, новим є те, що канал течії розплаву перед фільєрами матриці і дорну утворює накопичувальну порожнину, куди виступають прилеглі вінці фільєр і стінки якої виконані з послідовно розміщеними кільцевими виступами, а вихідні канали виконані зі зменшенням до виходу. Суміжні стінки вихідних каналів в матриці та дорні зближуються до мінімуму або з'єднуються між собою, а протилежні закінчуються плічками, що сходяться під тупим кутом. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг.1 показано поздовжній розріз формуючої головки, на фіг.2 - поздовжній розріз на місці накопичувальної порожнини та фільєр з фіг.1. Формуюча головка для виготовлення сітчастих матеріалів із спінених термопластів містить в собі установлену на осі 1 матрицю 2 і дорн 3. На кінці осі 1 змонтовано підшипниковий вузол 4 з рушійною шестернею 5, які обертають дорн 3. На матриці 2 змонтований другий підшипниковий вузол 6 з шестернею 7, які забезпечують обертання матриці 2 в протилежний бік або в бік обертання дорну 3, але з іншою швидкістю через варіатор (на кресленні не показано). На вхідній циліндричній частині дорну 3 встановлена втулка 8, що захищає підшипниковий вузол 4 від попадання в нього розплаву, який подається в формуючу головку через перехідник 9 з екструдера підготовки розплаву (на кресленні вказано стрілкою зі словом "розплав") на нарізку 10 на дорні 3. Нарізка виконана зі зменшенням глибини до виходу. Матриця 2 і дорн З утворюють робочий канал течії розплаву, що звужується до виходу відповідно нарізці 10. На вихідних кінцях матриці 2 і дорну 3 закріплені фільєри 11 і 12 відповідно, тобто фільєра матриці 11 і фільєра дорну 12. Перед фільєрами 11 і 12 канал течії розплаву розширюється, утворюючи накопичувальну порожнину (НП). На внутрішній стінці матриці 2 і на дорні 3 на ділянці накопичувальної порожнини виконані кільцеві виступи 13. Виступи на дорні 3 розташовані напроти западин на матриці 2 з утворенням лабіринту течії розплаву. В накопичувальну порожнину виступає вінець 14, виконаний на торці матриці 2 і вінець 15, виконаний на торці дорну 3 (див. фіг.2). Вінці 14 і 15 сприяють підтриманню в накопичувальній порожнині тиску, потрібного для рівноваги розплаву і не дають змоги йому передчасно спінитись. Фільєри 11 і 12 виконані з каналами 16 виходу розплаву. Канали виходу розплаву 16 виконані зі зменшенням до виходу. Суміжні стінки каналів 16, тобто стінки 17 і 18 на вихідній стороні фільєр з'єднуються, а протилежні 19 і 20 закінчуються плічками 21 і 22, які виконані під кутом сходження від 90 градусів і вище, тобто під тупим кутом. Оптимальний кут сходження плічок 21 і 22 становить 90-120 градусів. Плічка 21 і 22 утворюють вихідний отвір 23. Таке виконання необхідне для випередження падіння тиску в каналах 16 перед вихідними отворами 23, та попередження можливого спінення розплаву передчасно в каналах 16. Матриця 2 обладнана системою нагрівання 24. На осі 1 напроти вихідних отворів 23 встановлені калібруючий охолоджуваний пристрій 25 та вузол розрізання сітки 26. Формуюча головка працює таким чином. З екструдера підготовки розплаву через перехідник 9 розплав подається в формуючу головку в робочий канал, утворений матрицею 2 та дорном 3. Втулка 8, кінець якої співпадає з бічною стінкою перехідника 9, не дає змоги розплаву йти в бік підшипникового вузла 4 і надійно захищає його, спрямовуючи розплав в робочий канал, де він підхоплюється нарізкою 10, пересувається і стискається. Нарізка 10 утримує розплав в рівновазі, не даючи йому можливості передчасно спінитись. Далі розплав поступає в накопичувальну порожнину (НП) з кільцевими виступами 13 на поверхнях дорну 3 і матриці 2. Оскільки виступи 13 розташовані не проти один одного, а послідовно в шаховому порядку, в розплаві не виникає явищ пульсації. Розплав проходить шлях по лабіринту, додатково при цьому перемішується і стискається, тобто тиск, наданий розплаву на нарізці 10, зберігається. В розплаві не відбувається небажаного передчасного спінювання. Цьому ж сприяють і виступаючі в накопичувальну порожнину вінця 14 і 15, виконані на торцях матриці 2 та дорну 3. Для того, щоб зберегти розчинність фізичного спінювача в розплаві і далі, канали 16 фільєр 11 і 12, в які надходить після накопичувальної порожнини розплав, виконані зі зменшенням до виходу. Для того, щоб не дати можливості розплаву спінитись передчасно, характерне виконання вихідного отвору 23 з фільєр 11 і 12: суміжні стінки 17 і 18 каналів 16 фільєр матриці і дорнуна виході з'єднуються, а протилежні 19 і 20 закінчуються плічками 21 і 22, що сходяться під тупим кутом. Таким чином, розплав на виході піддається різкому стисканню, оскільки плічки 21 і 22 утворюють малий, в порівнянні з робочим каналом та каналом 16 виходу розплаву, вихідний отвір. При такому виконанні вихідного отвору формування виробу проходить в точці, що дозволяє отримувати високоякісні вироби зі спінених полімерів та дає змогу уникнути такого доволі поширеного явища при переробці спінених полімерів, як "град" 4224 - розрушена структура полімеру, яка утворюється при падінні тиску в головці і накопичується на поверхні виробу у вигляді монолітних часточок, що погіршує зовнішній вигляд виробів. Запропонована конструкція головки дає можливість не допустити передчасного спінення мате ріалу в ній і дозволяє підтримувати на протязі всього руху розплаву потрібний тиск і температуру без яких би то не було допоміжних засобів чи зусиль і затрат. Застосування запропонованої формуючої головки дає змогу отримати високоякісні вироби зі спінених термопластів. 13 % 25 Фіг. 2 Комп'ютерна верстка Н Лисенко Підписне Тираж 37 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м Київ - 42, 01601