Экструзионная головка

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Институт механики металлополимерных систем НАНБ(73) Патентообладатель Институт механики металлополимерных систем НАНБ(57) Экструзионная головка, включающая полый корпус с расположенными цепью фильерными отверстиями на его торцовой стенке, плоские накладки, установленные с зазором к корпусу эквидистантно линии, соединяющей центры расположенных цепью фильерных отверстий и по обе стороны от этой цепи, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит по меньшей мере одну цепь фильерных отверстий с накладками, причем линии, соединяющие центры фильерных отверстий, выполнены исходящими из центра симметрии торцовой стенки корпуса, а корпус снабжен каналом для подвода содержащего модификатор аэрозоля, при этом ось выходного отверстия упомянутого канала расположена в центре симметрии торцовой стенки корпуса. Фиг. 1 Изобретение относится к технологии экструзионного формирования волокнистых полимерных материалов с помощью устройств, позволяющих распылять экструдируемый расплав полимера потоком газа. Известна экструзионная головка 1, выполненная в виде клиновидной детали. Она снабжена каналами, по которым расплав из рабочего объма экструдера поступает на торец головки. С зазором относительно образующих клин плоскостей на детали закреплены накладки. Зазоры соединены с источником сжатого газа. Недостатком такой головки является отсутствие конструктивных элементов для регулирования взаимного сцепления распыляемых волокон и формирования текстуры материала, осаждаемого на формообразующую подложку. 2996 1 Прототипом изобретения является экструзионная головка 2, включающая полый корпус, снабженный каналами,которые соединяют рабочий объм экструдера с фильерными отверстиями на торце корпуса. На головке с зазором относительно сопряжнных поверхностей корпуса установлены плоские направляющие. Они расположены параллельно прямой, соединяющей центры фильерных отверстий, по обе стороны от них. Зазоры между корпусом и направляющими сообщаются с магистралью сжатого газа. На обращенных к корпусу сторонах направляющих могут быть выполнены пазы специальной конфигурации. Недостатки прототипа невозможность сконцентрировать осаждение полимерных волокон на ограниченном участке формообразующей подложки неприспособленность головки для заполнения волокнистой массой полостей,имеющих ограниченные габаритные размеры. Задачи, на решение которых направлено заявляемое изобретение- повышение удельной скорости осаждения полимерных волокон относительно единицы площади поверхности формообразующей подложки- возможность заполнения волокнистой массой труб, корпусов и полостей, имеющих форму тел вращения- обеспечение взаимного переплетения волокон, способствующего увеличению механических свойств волокнистых материалов. Поставленная задача решается тем, что экструзионная головка-прототип имеет новые конструктивные признаки. Известная конструкция состоит из соединяемого с экструдером полого корпуса. Он снабжен каналами, сообщающими полость с фильерными отверстиями на торце корпуса. Пара плоских направляющих закреплена на корпусе таким образом, что между корпусом и каждой из направляющих имеется зазор. Эти зазоры параллельны прямой, на которой расположены центры фильерных отверстий, размещены по обе стороны от них и соединены с магистралью сжатого газа. Новым в конструкции является то, что линии, являющиеся геометрическим местом центров фильерных отверстий, исходят из центра симметрии торца корпуса. Каждая пара направляющих эквидистантна каждой из таких линий. Конструкция имеет выходное отверстие канала, который соединен с генератором аэрозоля и расположено в центре симметрии торца корпуса, предусматривающее возможность вращения корпуса относительно его центра симметрии. Сущность изобретения состоит в оптимальном удовлетворении следующих требований компактное расположение фильерных отверстий на торце головки согласованное с расположением фильерных отверстий устройство зазоров, через которые истекает распыляющий газ обеспечение механического зацепления волокон в процессе их диспергирования, вытяжки и транспортирования к формообразующей подложке. На фиг. 1-3 показан пример конструкции головки - вид сбоку, с торца и сечение А-А, соответственно. Соединяемый с экструдером фланец 1 снабжен полостью 2, в которую поступает расплав полимера из рабочего объема экструдера. С фланцем соединен ротор 3 посредством кольцевого выступа 4, сопряженного с соответствующим пазом на фланце. На цилиндрических стенках ротора и выступа имеются антифрикционные покрытия 5, выполняющие функцию подвижного уплотнения. Ротор снабжен крестообразным разрезом 6, соединяющим полость 2 с фильерными каналами 7. Последние выполнены в крышке 8, которая неподвижно закреплена на роторе. Ротор 3 прикреплен к фланцу 1 с помощью резьбовой втулки 9. В ней установлена трубка 10, соединенная с магистралью сжатого газа. На цилиндрической поверхности ротора имеется кольцевая выточка 11, с которой соединены пазы 12, выполненные в крышке по обе стороны каждого ряда фильерных отверстий. Во фланце 1 герметично закреплена соединенная с генератором аэрозоля трубка 13, проходящая по оси полости 2. Она подвижно сопряжена с крышкой 8 посредством герметизирующего покрытия 5. Выходное отверстие трубки 13 расположено в центре симметрии крышки. Сборка фланец 1 ротор 3 крышка 8 представляет собой корпус экструзионной головки. Головка работает следующим образом. После включения экструдера расплав полимера нагнетается в полость 2, перетекает в крестообразный разрез 6 в роторе и выдавливается через фильерные каналы 7. Газовый поток из магистрали сжатого газа поступает через трубку 10 в кольцевую выточку 11 и истекает через пазы 12. Он подхватывает волокна расплава, диспергирует, вытягивает их и транспортирует к формообразующей подложке. Аэрозоль, подаваемый по трубке 13, содержит частицы модификаторов в твердой (активный уголь, ферриты, полимеры и т.п.) или жидкой (растворители, пластификаторы, ингибиторы коррозии и т.п.) фазах. Эти частицы попадают в центральную часть газополимерного потока, истекающего из головки, что обеспечивает минимальные потери модификатора. Благодаря наличию на роторе 3 и трубке 13 антифрикционных герметизирующих покрытий 5, вращение ротора(привод не показан) относительно оси головки не сопровождается появлением значительных сил трения и не связано с нерегламентируемыми утечками расплава и газа. При вращении ротора центральный поток аэрозоля оказывается окруженным трубчатым потоком механически сцепляющихся волокон расплава, что еще более уменьшает вероятность непроизводительных потерь модификатора. Вращение ротора головки обусловливает приведение волокон расплава в контакт и их адгезионное соединение. Затем соединенные, вовлеченные во вращение и транспортируемые газовым потоком волокна входят в механическое зацепление. Это позволяет формировать газополимерные потоки, имеющие форму цилиндра, хорошо заполняющие полости несущих деталей. Конструкция заявляемой головки позволяет создавать высококонцентрированные по полимеру потоки. Скорость осаждения полимерных волокон на единице площади поверхности подложки может достигать значений порядка 10 г/ссм 2, которые ограничены лишь производительностью экструдера. Примером такой технологической оснастки служит конструкция головки, приведенная на фиг. 4. На ней линии, являющиеся геометрическим местом центров фильерных отверстий 7, имеют форму синусоид, исходящих из центра симметрии головки, с увеличивающейся по мере уда 2 2996 1 ления от центра амплитудой. Пазы 12, соединенные с магистралью сжатого газа, расположены эквидистантно этим линиям по обе стороны от отверстий. В центре симметрии головки расположено выходное отверстие трубки 13. Трубка сопрягается с крышкой 8 посредством антифрикционного герметизирующего покрытия 5. При работе такой головки, которая действует аналогично приведенному выше описанию, создается концентрированный газополимерный поток, плотность которого постоянна в радиальном направлении. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.