ДВУХКАНАЛЬНАЯ ЭКСТРУЗИОННАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ОБЛИЦОВОЧНЫХ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ
DOUBLE-CHANNEL EXTRUSION HEAD FOR MANUFACTURING OF POLYMER LINING WALL PANELS WITH APPLICATION OF ULTRASONIC OSCILLATIONS

Изобретение относится к устройствам для переработки полимерных материалов, в частности для изготовления облицовочных стеновых панелей, например для отделки помещений.
Известна конструкция экструзионной головки для изготовления труб, содержащая корпус, мундштук, дорнодержатель и дорн-вибратор (Фридман М.Л. Регулирование реологических свойств термопластов и композиций на их основе с целью интенсификации процессов формования. Дис. докт. техн. наук. - М., 1979).
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является многоручьевая экструзионная головка для изготовления профильных изделий с применением ультразвуковых колебаний, которая содержит корпус, обойму с расположенным в ней дорном, каналы профильного сечения для полимера, сообщенные с питающим каналом головки, и магнитострикционный излучатель. (Патент РФ №2147989, МКИ В29С 47/12, 47/30, 2000, Бюл.№12, прототип).
Недостатком известной экструзионной головки является сложность конструкции и монтажа, так как головка состоит из двух полуцилиндрических секций и разьемного дорна, состоящего из двух секций крестообразной формы, которые монтируются в цилиндрическую обойму. Соединение полуцилиндрических секций и дорна требует, необходимой точности при монтаже, т.е. соблюдения соосности относительно продольно расположенных полуцилиндрических секций и дорна, что может привести к искажению поперечного сечения профильной формы и ухудшению качества экструдируемых изделий. В указанной конструкции не достигается равномерного проникновения ультразвуковых колебаний непосредственно на всю массу полимера, поскольку магнитострикционный излучатель расположен в ограниченной области только в центре разъемного дорна, поэтому снижение вязкости расплава в пристенном слое экструдата незначительно и мало влияет на повышение производительности и качества поверхности изделий.
Изобретение направлено на решение задачи упрощения конструкции экструзионной головки и повышения производительности и качества экструдируемых стеновых панелей.
Указанная задача решается за счет того, что двухканальная экструзионная головка для изготовления полимерных облицовочных стеновых панелей с применением ультразвуковых колебаний, содержит корпус с расположенным в нем дорном, каналы профильного сечения с питающим каналом головки и магнитострикционный излучатель, при этом дорн выполнен разборным прямоугольной формы с системой охлаждения, причем между дорном и прямоугольными секциями корпуса образованы формующие каналы профильного сечения с трапециевидной лицевой поверхностью, а на верхней и нижней плоскостях корпуса головки установлены магнитострикционные излучатели.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что дорн выполнен разборным, прямоугольной формы, с системой охлаждения, причем между дорном и прямоугольными секциями корпуса образованы формующие каналы профильного сечения с трапециевидной лицевой поверхностью, а на верхней и нижней плоскостях корпуса головки установлены магнитострикционные излучатели.
Технический результат, обеспечиваемый двухканальной экструзионной головкой для изготовления полимерных облицовочных стеновых панелей с применением ультразвуковых колебаний, выражается в упрощении конструкции и повышении производительности и качества облицовочных стеновых панелей благодаря выбору оптимальной геометрии поперечного сечения формующих каналов.
Выбор оптимальной геометрии поперечного сечения формующих каналов обеспечивается при согласовании расположения верхней и нижней секций корпуса и разборного дорна, которые образуют формующие каналы профильного сечения.
Форма выступов и впадин в виде равнобокой трапеции в секциях корпуса головки в каждом отдельном случае подбирается конструктивно в зависимости от ширины и толщины изготавливаемой стеновой панели.
При подборе трапециевидной формы лицевой поверхности стеновой панели в зависимости от ширины и толщины изготавливаемой стеновой панели добиваются равномерного распределения скоростей во всех точках площади поперечного сечения экструдируемого изделия. Этим обеспечиваются необходимая размерная точность и качество экструдируемой стеновой панели.
Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 - поперечный разрез двухканальной экструзионной головки для изготовления полимерных облицовочных стеновых панелей с применением ультразвуковых колебаний; на фиг.2 - продольный разрез по А-А; на фиг.3 - поперечное сечение облицовочной стеновой панели.
Двухканальная экструзионная головка для изготовления полимерных облицовочных стеновых панелей в соответствии с фиг.1 содержит разъемный корпус, состоящий из двух секций: верхней 1 и нижней 2, между секциями расположен разборный дорн из двух частей прямоугольной формы 3, в центре которого предусмотрено прямоугольное углубление для охлаждения 4 с возможностью входа хладагента через штуцер 5 и его выхода через штуцер 6.
В результате соединения прямоугольных секций 1 и 2 корпуса и разборного дорна прямоугольной формы 3 образуются два формующих профильных канала 7 для получения экструдата изделий 8, в которых размещены стержни 9 прямоугольного сечения, жестко приваренные к планке 10 квадратного сечения, вмонтированной в пазы, расположенные между двумя секциями корпуса (не показаны). Формующие каналы 7 сообщаются с питающим каналом головки 11, на входе которого монтируется гомогенизирующая решетка 12, на верхней и нижней плоскостях корпуса головки установлены магнитострикционные излучатели 13 с возможностью подключения их к источнику 14 ультразвуковых колебаний УЗГ 1-4.
Присоединение головки к экструдеру осуществляется с помощью фланца 15.
Прямоугольные секции корпуса головки и составные части дорна изготавливаются раздельно для обеспечения высокой точности и улучшения качества внутренних поверхностей.
Двухканальная экструзионная головка для изготовления полимерных облицовочных стеновых панелей с применением ультразвуковых колебаний работает следующим образом.
Расплав полимера, нагнетаемый шнеком экструдера (не показан), проходит гомогенизирующую решетку 12 и попадает в питающий канал 11. Далее расплав нагнетается в формующие профильные каналы 7, образованные поверхностями дорна 3 и прямоугольными секциями 1 и 2 корпуса головки. Приходя по формующим каналам, расплав полимера охлаждается и оформляется в непрерывное профильное изделие в виде стеновых панелей 8. При прохождении расплава полимера по формующим каналам на массу полимера воздействует наложение ультразвуковых колебаний при помощи магнитострикционных излучателей с воздушным охлаждением, установленных на верхней и нижней плоскостях корпуса головки. Источником ультразвуковых волн служил ультразвуковой генератор УЗГ 1-4, с помощью которого создается наложение колебаний на расплав полимера в зоне формования с фиксированной частотой 18; 19; 20; 22; 24; 28 кГц.
Чтобы при продавливании струй расплава полимера через формующие каналы на поверхности изготавливаемого изделия не было следов от мест соединения основных элементов, необходимо каждую составляющую часть профильного формующего канала изготавливать с высоким классом чистоты поверхности (∇10-12). Профиль выходит высокого качества с глянцевой поверхностью как за счет чистоты поверхности дорна и прямоугольных секций корпуса головки, так и за счет использования магнитострикционных излучателей, поскольку при воздействии ультразвуковых колебаний происходит понижение вязкости расплава, что уменьшает сопротивление пристенного эффекта истечения расплава на границе с поверхностью формующего канала.
Экспериментальные исследования производились на опытной установке с экструдером АТЛ-45, имеющим червяк диаметром 45 мм и длиной 1125 мм.
Экструзионная головка имела следующие геометрические размеры: ширина корпуса 260 мм, длина 320 мм, длина профильных формующих каналов составляла 200 мм. Получали облицовочные стеновые панели из полипропилена марки 01003 ТУ 211-020-0020-3521096 шириной 110 мм, толщиной 15 мм. Оптимальный режим экструзии указанного материала при температуре 468-478 К и создаваемом давлении экструдера в пределах 3.5-4.5 МПа, при фиксированной частоте наложения ультразвуковых колебаний 18; 19; и 22 кГц на расплав полимера в зоне формования.
Техническая и экономическая эффективность использования предлагаемой двухканальной экструзионной головки для изготовления полимерных облицовочных стеновых панелей состоит в том, что она позволяет:
- повысить качество изделий за счет воздействия ультразвуковых колебаний на массу экструдируемого полимера в зоне формования;
- повысить производительность выпускаемых изделий;
- исключить неравномерность выхода экструдата за счет симметричного расположения формующих каналов;
- упростить конструкцию экструзионной головки, а также ее сборку и разборку.