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 клиновидный металлический корпус с фильерой, отверстия которой сообщены с полостью корпуса, а их оси пересекают вершину клина, и накладки, установленные с зазором относительно образующих клин граней корпуса, отличающаяся тем, что фильера выполнена в виде электрически замкнутых на корпус деталей из разнородных металлов, разделенных диэлектрическими прокладками, при этом оси фильерных отверстий расположены в контуре поперечного сечения прокладок, а диаметры отверстий больше толщины прокладок. Изобретение относится к технологии экструзионного формирования волокнистых полимерных материалов с помощью устройств, распыляющих экструдируемый расплав полимера потоком газа. Известна экструзионная головка в виде клиновидной детали 1, в которой выполнены отверстия, соединенные с рабочим объемом экструдера. С зазорами относительно образующих клин плоскостей установлены направляющие. Зазоры соединены с источником сжатого газа. Отверстия выходят в кромку клиновидной 1 3229 1 детали. Недостатки такой конструкции технологическая сложность выполнения отверстий, отсутствие конструктивных элементов для регулирования укладки распыляемых волокон. Прототипом изобретения является экструзионная головка 2, содержащая полый клиновидный корпус, в котором установлена фильера с выходящими в полость сквозными отверстиями. Оси отверстий могут не совпадать с биссектрисой угла клина. На образующих клин гранях корпуса смонтированы накладки, а зазоры между корпусом и накладками соединены с источником сжатого газа. На обращенных к корпусу сторонах накладок могут быть выполнены пазы специальной конфигурации. Недостаток прототипа - отсутствие конструктивных элементов, позволяющих осуществлять физикохимическое модифицирование полимерных волокон в процессе их формирования. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - электрическая поляризация волокон в процессе пневмоэкструзии. Поставленная задача решается тем, что экструзионная головка-прототип снабжена новыми конструктивными элементами. Известная конструкция состоит из соединяемого с экструдером полого клиновидного металлического корпуса. В нем установлена фильера с выходящими в полость сквозными отверстиями, оси которых пересекают вершину клина. С зазорами относительно граней, образующих клин, на корпусе закреплены накладки. Зазоры соединены с источником сжатого газа. Новым в этой конструкции является то,что фильера состоит из электрически замкнутых на корпус деталей, выполненных из разнородных металлов. Детали разделены диэлектрическими прокладками. Оси фильерных отверстий расположены в контуре поперечного сечения прокладок, а диаметры отверстий больше толщины прокладок. Сущность изобретения состоит в электрической поляризации волокон в процессе продавливания расплава полимера через фильерные отверстия. Последние образованы в электричееки замкнутых деталях, которые выполнены из разнородных металлов. Известно, что термообработка полимеров в таких системах сопровождается электрической поляризацией и образуются так называемые металлополимерные электреты. На фиг. 1 (а и б - вид справа и фронтальная проекция) изображен вариант конструкции головки. Клиновидный стальной корпус 1 снабжен полостью 2, соединенной с рабочим объемом экструдера, и сопряжен с плоскими накладками 3, установленными с зазором 4 относительно образующих клин плоскостей корпуса. Зазоры соединены с источником сжатого газа (не показан). В корпусе запрессована фильера, состоящая из медной 5 и алюминиевой 6 деталей, которые разделены диэлектрической (слюдяной или непроводящей керамической) прокладкой 7. Прессовая посадка фильеры в корпусе обеспечивает электрический контакт деталей между собой. Фильерные отверстия 8 выполнены таким образом, что их оси расположены в контуре поперечного сечения прокладки 7, а диаметры отверстий больше толщины прокладки. При включении экструдера расплав полимера поступает по отверстиям 8 к торцу головки. Здесь он подхватывается газовыми потоками, истекающими из зазоров 4. Волокна расплава вытягиваются, диспергируются и транспортируются к формообразующей подложке. Продавливание расплава через фильерные отверстия сопровождается следующими физико-химическими процессами. Расплав контактирует с деталями 5 и 6 фильеры, выполненными из разнородных металлов. Эти детали электрически замкнуты на корпус 1 и разъединены диэлектрической прокладкой 7. Таким образом,при работе головки в замкнутой цепи деталь 5 - расплав полимера - деталь 6 - корпус будет протекать ток,обусловленный разностью электродных потенциалов меди и алюминия, из которых сделаны детали 5 и 6, и проводимостью полимерного расплава. Электрическая поляризация расплава будет усиливаться в процессе вытяжки и диспергирования волокон. Объемный заряд, приобретаемый волокнами в процессе такой обработки, достигает порядка 10-8-10-5 Кл/см 2. Эта конструкция может быть реализована во множестве вариантов. На фиг. 2 и 3 показаны схемы фильер,в которых отверстия 8 расположены соответственно в два и три ряда. Детали 5 и 6 выполнены из разнородных металлов и разделены диэлектрическими прокладками 7 (оксидная керамика, наполненный фторлон,текстолит и т.п.). На фиг. 2 три металлические детали разделены двумя прокладками, а на фиг. 3 - четыре детали - тремя. Каждая пара деталей из разнородных металлов электрически замкнута накоротко посредством внешней цепи 9. В заявляемой головке такое замыкание осуществляется путем посадки деталей фильеры в металлическом корпусе. Работа головок с фильерами, изображенными на фиг. 2 и 3, осуществляется аналогично описанию, приведенному для фиг. 1. Полученные с помощью такой головки волокнистые нетканные материалы являются источником постоянного электрического поля. Последнее сохраняется практически неизменным в течение всего периода эксплуатации материала, в том числе, при тепло-влажностной обработке при температурах, близких к температуре размягчения полимера. Они могут быть использованы в системах фильтрации газов. Электретные фильтры задерживают практически все заряженные твердые частицы и большинство незаряженных, которые поляризуются в электрическом поле фильтра. 3229 1 Для работы головки не требуется применения генераторов электрического напряжения, поляризующего полимерные волокна. Операция поляризации естественно совмещается с операциями формирования волокон. Головка характеризуется конструктивной простотой, ее обслуживание несложно. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.