Экструзионная головка

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Пинчук Леонид Семенович Короткий Максим Васильевич Боховкин Александр Геннадьевич Гольдаде Виктор Антонович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Экструзионная головка, содержащая корпус, в котором выполнена камера, сообщаемая с рабочим объемом экструдера, отличающаяся тем, что в корпусе закреплена полая прямоугольная коробка, полость которой перекрыта нижней стенкой, при этом в верхней стенке полой прямоугольной коробки выполнено множество каналов с диаметром, равным диаметру формируемых волокон, в нижней стенке полой прямоугольной коробки выполнены соосно каналам отверстия, имеющие диаметр больше диаметра формируемых волокон, а полость полой прямоугольной коробки посредством входного и выходного патрубков соединена с источником аэрозоля, частицы которого являются модификатором волокон. Изобретение относится к области устройств для производства полимерных волокон методом экструзии с помощью фильер. 10812 1 2008.06.30 Для получения волокнистых изделий путем распыления полимерного расплава (технология -) разработаны специальные экструзионные головки. Расплав выдавливается из них через индивидуальные отверстия или через щель 1, которая может быть устроена с возможностью регулирования 2, подхватывается двумя воздушными потоками, формируемыми парой закрепленных на головке накладок, вытягивается и транспортируется к формообразующей детали, на которой он оседает в виде волокнистой массы. Эти простейшие по конструкции экструзионные головки не содержат узлов, позволяющих модифицировать полимерные волокна. Воздух, подаваемый в головку под избыточным давлением, используют для смазки подвижного сопряжения фильера - расплава полимера. Для этого стенки, образующие фильерное отверстие, выполняют пористыми. С другой стороны стенки в головке расположена полость, соединенная с магистралью сжатого воздуха 3. Газовая камера в головке может быть использована для регулирования температурного режима - процесса 4. Головки 3 и 4 позволяют модифицировать расплав полимера только с помощью газовых сред. В экструзионной головке 5 имеется полость, соединенная с термостатируемой емкостью, в которой находится жидкость с заданной температурой. Жидкость не контактирует с перерабатываемым в головке полимерным материалом и не может быть использована для его физико-химического модифицирования. В головке 6 перед выпускным отверстием устраивают полость, в которой для регулирования давления распыляемого материала помещен стержень переменного сечения. Такая конструкция позволяет управлять процессом распыления, но не свойствами распыляемого материала. Оригинальная конструкция - головки 7 предназначена для распыления полимерного расплава потоками жидкости. Она содержит две камеры, первая из которых сообщается с рабочим объемом экструдера и содержит фильеру, из отверстий которой выдавливаются волокна полимерного расплава. Вторая камера соединена с емкостью, в которой под избыточным давлением находится жидкость, и снабжена двумя щелями,расположенными вблизи отверстий фильеры. Недостаток такой головки состоит в сложности технического обслуживания и в невозможности модифицировать распыляемые волокна веществами в твердой фазе. Прототипом изобретения является экструзионная головка 8, состоящая из корпуса, в котором выполнена камера, соединенная с рабочим объемом экструдера, и множество полостей, сообщенных с камерой посредством индивидуальных каналов. Каждая полость снабжена входным и выходным отверстиями для модифицируемых волокон. Волокна подаются в головку снаружи, проходят через полости и выходят из головки через фильерные отверстия, диаметр которых больше диаметра волокон. Недостатки прототипа головка не приспособлена для модифицирования полимерного материала, перерабатываемого в экструдере полости, выполненные в корпусе головки, не предназначены для заполнения дисперсными модифицирующими системами в головке нет узлов, позволяющих регулировать температурный режим ее эксплуатации. Задачи, на решение которых направлено изобретение 1) реализовать в конструкции головки возможность модифицирования волокон веществами в конденсированной фазе 2) придать узлу для модифицирования волокон вторую функцию - регулятора температурного режима процесса формирования волокон 3) обеспечить безопасные условия труда при обслуживании головки. 2 10812 1 2008.06.30 Поставленные задачи решаются путем изменения известной конструкции экструзионной головки, содержащей корпус, в котором выполнена камера, сообщаемая с рабочим объемом экструдера. Предложенная конструкция имеет следующие новые конструктивные элементы в корпусе закреплена полая прямоугольная коробка, полость которой перекрыта нижней стенкой, при этом в верхней стенке полой прямоугольной коробки выполнено множество каналов с диаметром, равным диаметру формируемых волокон, в нижней стенке полой прямоугольной коробки выполнены соосно каналам отверстия, имеющие диаметр больше диаметра формируемых волокон, а полость полой прямоугольной коробки посредством входного и выходного патрубков соединена с источником аэрозоля, частицы которого являются модификатором волокон. Сущность изобретения состоит в том, что волокна формируются из экструдируемого полимерного материала, выдавливаемого из каналов, которые выполняют функцию фильерных отверстий. Затем волокна проходят через полость в корпусе, где создан поток аэрозоля, содержащего твердые или жидкие частицы модификатора. Твердые частицы налипают на расплавленные волокна, а частицы жидкости адсорбируются на них и диффундируют в поверхностный слой волокон. Модифицированные волокна выходят из головки через отверстия в стенке полости. Они перекрывают отверстия, препятствуя выдуванию из полости частиц аэрозоля и загрязнению ими рабочей зоны. Путем термостатирования аэрозоля можно поддерживать заданный температурный режим формирования волокон. На фигуре изображено поперечное сечение экструзионной головки согласно одному из вариантов предложенной конструкции. Головка состоит из корпуса 1, закрепленного на цилиндре 2 экструдера. В нем находится вращающийся шнек 3, который оканчивается торпедой 4. Рабочий объем экструдера сообщается с камерой 5 в корпусе 1 головки. В корпусе закреплена полая прямоугольная коробка 6, полость 7 которой перекрыта нижней стенкой 8. В верхней стенке коробки имеется множество каналов с диаметром , равным диаметру формируемых волокон. Соосно каналам в нижней стенке выполнены отверстия 10 с диаметром . Полость 7 коробки посредством входного 11 и выходного 12 патрубков соединена с источником аэрозоля,частицы которого являются модификатором волокон. Головка работает следующим образом. Включают экструдер, и пара вращающийся шнек 3 - цилиндр 2 нагнетает расплав полимера в камеру 5. Торпеда 4 обеспечивает равномерное распределение расплава в камере. Через каналы 9 расплав продавливается в виде волокон в полость 7. Далее волокна проходят через отверстия 10 и выходят из головки. Аэрозоль, подаваемый во входной патрубок 11, заполняет полость 7 и истекает через патрубок 12. Волокна полимерного расплава, проходя через полость, контактируют с частицами аэрозоля. Твердые частицы налипают на волокна, находящиеся в вязко-текучем состоянии, и адгезионно закрепляются на них после отверждения волокон. На фигуре изображен именно такой вариант, когда выходящие из головки волокна покрыты закрепленными на них твердыми частицами модификатора. Жидкие частицы аэрозоля адсорбируются на волокнах и модифицируют их, диффундируя в поверхностный слой волокон. В зависимости от назначения волокон и изделий из них в качестве модификаторов используют адсорбенты, бактерициды, дезодоранты, инсектициды, консерванты, ингибиторы коррозии, антибиотики, витамины и т.д. Выходящие из головки волокна фактически перекрывают поперечное сечение отверстий 10. Поэтому выдувание частиц аэрозоля из корпуса в рабочую зону экструдера практически не происходит. Благодаря этому снижается запыленность рабочей зоны и обеспечиваются безопасные условия труда при эксплуатации экструзионной установки. С помощью аэрозоля, поступающего из термостатируемой емкости, удобно поддерживать заданную температуру головки в зоне выхода волокон. Таким образом, задачи, поставленные при создании изобретения, решены. 3 10812 1 2008.06.30 Экструзионная головка найдет применение в производстве многофункциональных синтетических полимерных волокон и изделий из них, предназначенных для изготовления тары и упаковки целевого назначения, изделий фильтрационной техники, осуществления процессов биотехнологии и др. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4