Способ соединения уплотнителя плинтуса
METHOD OF SKIRT BASE SEAL CONNECTION

Способ относится к технологии изготовления изделий из композиционных материалов, в частности, из поливинилхлорида (ПВХ), и может использоваться на предприятиях, получающих полимерные материалы, изготавливающие изделия из полимерных материалов и перерабатывающих эти изделия.
Реализация способа предназначена для использования метода соэкструзии, по меньшей мере, двух потоков полимерных расплавов разного состава. Относится к элементам, включающим профилированное изделие, частично окруженное профилированным уплотнителем и представляющее вместе сложное по конфигурации изделие с поверхностным краем из двух скрепленных между собой полимеры из расплавов разного состава.
Известно изобретение «Изоляционная мембрана с улучшенной адгезией», патент RU 2581403, опубл. 20.04.2016, конвенционный приоритет 13.09.2010, EP 10176346.4, МПК C09D 163/00, C08L 23/00, в котором используют термопластический полимер, который имеет температуру размягчения в диапазоне от 60°C до 150°C, а термопластичный барьерный слой получают путем экструзии. В данном изобретении используют материалы, выбранные из группы, состоящей из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), полиэтилена средней плотности (ПЭСП), полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), полиэтилентерефталата (ПЭТФ), полистирола (ПС), поливинилхлорида (ПВХ), полиамидов (ПА), этиленвинилацетата (ЭВА), хлорсульфированного полиэтилена, термопластичных полиолефинов (ТПО), этилен-пропилен-диенового каучука (ЭПДК) и полиизобутилена (ПИБ) и их смесей. Однако решают задачу соединения этих олимеров непосредственно в расплаве. Кроме того решают задачу качественного адгезионного соединения с вышеуказанными материалами и субстратом нелипкого слоя твердой эпоксидной смолы. Однако материалы с эпокситными смолами обычно применяют для изоляции в больших строительных изделиях и они не подходят для протяженных изделий сложной конфигурации в системах отопления. Кроме того, в отношении применяемых материалов. для полного расплавления требуется обеспечивать большое количество тепла, что обычно требует применения открытого огня.
Известно изобретение «Перерабатываемые из расплава термопластичные композиции», патент RU 2238286, опубл. 20.10.2004, конвенционный приоритет 17.08.1999 (пп. 1-42)) GB 9919304.7, МПК C08L 33/00, в котором используют перерабатываемую из расплава термопластичную композицию для получения изделий. Для этого используют термопластичные полимеры, выбранные из ряда материалов, например поливинилхлорида (ПВХ), полистирола, сложных полиэфиров, стирол-акрилонитрильных сополимеров и терполимеров, например АБС, стирол-акрилонитрила (САН), акрилонитрил-стирол-акрилата (АНСА), поликарбоната, нейлона, акриловых полимеров, таких как полиметилметакрилат и его сополимеры с другими метакрилатами, при условии, что они перерабатываются при температуре, ниже температуры их термодеструкции, например ниже примерно 300°С. Эти композиции применяют для производства, например, винилового сайдинга или подобных других протяженных изделий. Однако не поставлена задача нанесения тонкой полосы уплотнения при сочетании этих материалов и их прочной адгезионной связи между собой. Поскольку используют расплав термопластичного полимера и сополимера в виде частиц, которые смешивают в условиях сдвига с разрушением частиц сополимера. Сшивка происходит в объеме всего получившего материала, но этим способом невозможно осуществить нанесение полосы на край длинномерного изделия, такак в месте соединения свойства композиции будет под угрозой.
Известно изобретение «Способ изготовления профилированных элементов», патент RU 2641083, опубл. 27.12.2016, конвенционный приоритет 05.11.2012, EP12191272.9, МПК E06B 3/20 E06B 3/22, в котором на профилированное изделие из поливинилхлорида наносят изоляционную полосу, которую формируют посредством экструдера. В способе получают профилированное изделие из поливинилхлорида с изоляционной полосой, которую формируют посредством экструдера. Несмотря на то, что используют соэкструзию, однако способ используют для изготовления внутренних полостей элементов окон для обеспечения изоляционных свойств. В полимерных профилированных изделиях вместо наружного уплотнения, внутренние полости заполняют в сердцевине вспененным пенопластом.
Известно изобретение «Способ соэкструзии потоков расплава разного состава», патент RU 2417887, опубл. 10.05.2011, конвенционный приоритет 17.03.2004, DE 102004013201.1, МПК B29C 47/74, в котором осуществляют плавление в экструдере полимерной массы, делят на два потока расплава, осуществляют совмещение потоков расплава и их последующую соэкструзию, посредством экструзионной головки. Позволяет обеспечить точное взаимное согласование производительности и давления обоих экструдерах и насосах для подачи расплава, а также обеспечить полный второй поток экструдата основного потока. Однако данный способ применяют для соэкструзии, по меньшей мере, двух потоков полимерных расплавов разного состава, но для промежуточного слоя многослойных стекол большой поверхности и не осуществляют адгезию разных материалов при соэкструзии.
Известно изобретение «Многоручьевая экструзионная головка для изготовления плинтусов из полимерных материалов », заявка RU 97121276, опубл. 27.08.1999, МПК B29C 47/12, B29C 47/30, в которой имеются головка для изготовления плинтусов из полимерных материалов, профилирующие планки сложной геометрии, и профилирующие планки имеют специальный профиль в виде кривой второго порядка. Позволяет сформировать длинномерный профиль сложной формы, однако не решает задачу нанесения на кромки длинномерного профиля полосы уплотнения из другого полимера с хорошей адгезией.
Наиболее близким к предлагаемому способу является техническое решение, изложенное в изобретении «Способ соэкструзии потоков расплава разного состава», патент RU 2 417 887 опубл. 10.05.2011, конвенционный приоритет 17.03.2004, DE 102004013201.1, МПК B29C 47/74, в котором осуществляют плавление в экструдере полимерной массы, совмещение потоков расплава и их соэкструзия, при этом совмещение потоков расплава проводят при их соэкструзии и один поток экструдируют посредством экструзионной головки с заданной геометрией. Решают задачу получения листов с зонами с разной интенсивностью цвета. Позволяет быстро обнаружить и устранить дефекты, обусловленные неоднородностями соэкструдата, однако не предлагают возможности контролировать подачу соэкструдата и формирование полосы на основном материале с хорошей адгезией. При этом применяют пластификатор, что не обеспечивает точное взаимное согласование производительности и давления обоих экструдеров и насосов для подачи расплава с формированием сложной геометрии. Применение динамического или статического смесительных участков не позволяет достичь хорошей соэкструзии на узком участке длинномерного изделия. Не смотря на то, что экструдируют посредством экструзионной головки, снабженной отдельной клинообразной или торпедообразной зоной экструзии, все - равно требуется добавление пластификаторов для соэкструзии. Поливинилхлорид используют в качестве добавки, а не в качестве основного материала.
В известных изделиях уплотнитель обычно закрепляют средствами с перманентными адгезивными свойствами. Так уплотнитель по отношению к основному протяженному изделию или панельной секции, или полотну, в известных технических решениях приклеивают в виде полоски или панельной секции с помощью контактного клея, что, исключает получение надежной адгезии материалов уплотнителя и основного изделия. Особенно этот недостаток проявляется при изготовлении протяженных изделий.
В настоящее время появляется необходимость применения пластмасс, ранее не использовавшихся совместно, например, ПЭВП и ПА; ПВХ и ПП; ПА, ПК, ПП и ПВДХ, а также все больше возникает необходимость получения многослойных соэкструдированных длинномерных изделий с числом слоев от 2 до 9.
Однако до настоящего времени не была решена задача получения многослойного края протяженного изделия. В настоящее время требуется получить край из эластичного полимера, а основное изделие с характеристиками по жесткости и прочности на порядок выше. Поэтому предложенный способ в конструкциях плинтусов позволяет использовать тонкие слои из дорогостоящих, но эксплуатационно важных полимеров, в сочетании с дешевыми, составляющими основную часть конструкции, пластиками.
До настоящего времени соэкструзия, т.е. производство чего-либо методом выдавливания, при одновременном соединении разных материалов, не позволяла соединять вспененный поливинилхлорид (вспененный ПВХ) и ПВХ различной плотности, например, мягкий ПВХ и вспененный ПВХ, а также с полимерами из группы низкомолекулярных каучуков типа СКТН. Также требуется по краю профиля плинтуса путем частичного «вываривания» края методом соэкструзии обеспечить достаточно хорошую адгезию края плинтуса с уплотнителем из материала с другими характеристиками. До настоящего времени не была решена задача надежного соединения по краю, т.е. в узкой поверхностной области соединить материалы из потоков полимерных расплавов разного состава.
В предложенном способе достигается следующий технический результат:
- получение протяженных изделий сложной конфигурации с нанесенным по краю плинтуса уплотнителя из полимерных расплавов разного состава уплотнителя и основного материала,
- возможность контролировать подачу соэкструдата и формирование полосы уплотнителя на основном материале с хорошей адгезией,
- нанесения тонкой полосы уплотнения при сочетании материалов и их прочной адгезионной связи между собой.
Данный технический результат достигается за счет того, что используют способ соединения уплотнителя плинтуса, характеризующийся тем, что осуществляют плавление полимерной массы в экструдере, совмещение потоков расплава и их соэкструзия, при этом совмещение потоков расплава проводят непосредственно при соэкструзии, а один поток экструдируют посредством экструзионной головки с заданной геометрией. Новым является то, что в качестве потока для уплотнителя применяют мягкий ПВХ, формируемый в виде полосы, для соединения полосы уплотнителя из мягкого поливинилхлорида (ПВХ) с краем профиля плинтуса из вспененного поливинилхлорида (ПВХ) методом соэкструзии осуществляют частичное диффузионное смешение материала поверхности края плинтуса с полосой уплотнителя из мягкого ПВХ методом соэкструзии.
Для этого первоначально формируют диффузионный слой ПВХ с низкой плотностью материала от 0,5 до 0,6 гр./см.куб в центре (внутри) края профиля плинтуса, затем формируют на поверхности края плинтуса поверхностный слой с образованием поверхностного слоя ПВХ высокой плотности с плотностью материала не менее 1,55 гр/см.куб и протяженностью от 0,3 до 0,5 мм, после чего соединяют с краем профиля плинтуса полосу уплотнителя из мягкого ПВХ, предварительно осуществляя для соэкструзии материала уплотнителя с материалом края профиля плинтуса формирование профиля уплотнения посредством калибрующей фильеры, получают точки припайки мягкого ПВХ за счет стиснения края профиля плинтуса и профиля полосы уплотнителя в диффузионном слое по геометрии, соответствующей форме готового изделия, в которые (точки припайки) подают расплав мягкого ПВХ посредством отдельного экструдера. При этом в процессе соэкструзии осуществляют вольюметрический контроль объема подаваемого расплава мягкого ПВХ к точке припайки вольюметрическим дозатором и синхронизируют линейные скорости потоков ПВХ высокой плотности и низкой плотности, а хорошую адгезию уплотнителя из мягкого ПВХ с краем профиля плинтуса, получают за счет высокой температуры расплавов мягкого ПВХ, полученных точек припайки и наличия поверхностного слоя 0,3-0,5 мм высокой плотности на вспененном ПВХ профиля плинтуса.
Традиционно соэкструзия осуществляется раздельной пластикацией полимерных компонентов в экструдерах с последующим соединением потоков расплавов различных полимеров в формующей головке. Таким образом, определяющей частью технологии соэкструзии являются процессы, происходящие в формующей головке. Все действия с экструдатом после его выхода из формующей головки (раздув, ориентация и др.) осуществляются обычно по конкретным и традиционным технологиям. Соэкструзионную технологию применяют для расширения эксплуатационных возможностей погонажных изделий путем совмещения в них полимерных материалов с различными индивидуальными свойствами.
В предложенном способе в процессе экструзии в фильере формируется профиль с низкой плотностью материала в центре (0,5-0,6 гр./см.куб.) и с высокой плотность по поверхности (1,55 гр/см.куб.). При этом толщина поверхностного слоя с высокой плотностью образуется порядка 0,3-0,5 мм. В дальнейшем профиль подается в калибрующую фильеру, где профиль стиснен по ранее определенной геометрии.
Стиснение осуществляют, например, в по-шагово суженном канале калибрующей фильеры. В связи с чем получают стиснение по заданной геометрии и на протяжении течения расплава через фильеру происходит ускорение потока.
Поскольку используемые в соэкструзии материалы имеют различные температуры плавления и отличаются по реологическим и теплофизическим характеристикам, то они пластицируются в своих оптимальных режимах, и подаются в головку, температура которой устанавливается по материалу с наиболее высокой температурой переработки. При этом очевидно, что, во-первых, сохранение расплавом в формующей головке требуемой слоистой организации будет определяться разной послойной вязкостью расплавов и, во-вторых, все используемые полимеры должны быть термостабильными при выбранной температуре переработки.
Обычно в условиях соэкструзии прочное склеивание проявляется в случае применения полимеров, близких по строению. В предложенном способе достигается возможность соединения разных по характеристикам расплавов.
Обычно в целях модификации некоторых свойств ПВХ (растворимости, термостабильности, адгезии, текучести и др.) проводится его сополимеризация с различными непредельными соединениями. Наиболее широко применяются сополимеры ВХ с ви- нилиденхлоридом (ВДХ) и винилацетатом (ВА).
В предложенном способе применяют пары, например, материалов ПВП и ПНП и ПВХ и ПП , которые имеют следующие характеристики, изложенные в таблице 1.
Таблица 1
Материал
Температура плавления, 0С
Температура переработки, 0С
Максимальная температура эксплуатации, 0С
Предел прочности при растяжении, МПа
Модуль упругости, МПа
Поливинилхлорид (ПВХ)
-
190
60
55
3000
Полиэтилен высокой плотности (ПВП)
135
200-220
65
20
1500
Полиэтилен низкой плотности (ПНП)
108
180-200
60
16
1100
Полипропилен (ПП)
165
220
80-100
35
1600
При реализации способа в соэкструзионной головке располагают системы микропроцессорного управления. Особое значение имеет поддержание постоянного теплового режима, что достигается контролем температуры внутренних и наружных слоев и применением в конструкции головок теплоизоляции между отдельными каналами.
В заявленном способе применяют вспененный ПВХ (вспененный Поливинилхлорид), из которого изготавливают длинномерные профили, которые производят методом экструзии пластифицированного поливинилхлорида с одновременным его газонаполнением. В результате получают легкий и достаточно прочный материал, очень устойчивый к воздействию внешней среды, погодным условиям, перепадам температуры, агрессивным средам, коррозии. Он имеет однородную по всей толщине изделия мелко-ячеистую, закрытопористую внутреннюю структуру, однородную по всей толщине листа, что позволяет ему иметь одинаковую прочность по всей площади.
Для нанесения полосы уплотнителя из мягкого ПВХ и благодаря стиснению в калибрующей фильере точно определяются точки припайки мягкого ПВХ. В эти точки отдельным экструдером по специальным каналам подают расплав мягкого ПВХ. Благодаря вольюметрическому контролю подаваемого расплава в мягкие края плинтуса синхронизируют линейные скорости потоков. Расплав вспосогательного материала уплотнителя имеет высокую температуру, что обеспечивает хорошую адгезию с основным профилем.
Благодаря вольюметрическому контролю подаваемого расплава вспомогательного материала уплотнителя в мягкие края основного металла синхронизируются линейные скорости потоков. Волюметрический метод в отличии от манометрического позволяет контролировать давление кислорода во время окисления и поддерживать его постоянным. Это исключает недостатки манометрического метода и позволяет сформировать точки припайки.
В процессе соэкструзии используют как минимум два, но чаще большее число экструдеров, присоединенных к одной головке.
Обычно применяют контроль толщины слоев инфракрасными датчиками. Например, датчиками фирмы AdvaucedSystems Design, обеспечивающие точность благодаря улавливанию волн, отражающихся от границ между слоями.
В многоканальных соэкструзионных головках используются различные схемы подачи потоков отдельных полимерных материалов, зависящие от конструкции получаемого изделия. В многоканальных широкощелевых головках потоки расплава соединяются непосредственно перед оформляющей щелью. Эти конструкции позволяют перерабатывать расплавы с различной вязкостью и температурой. Кроме того, возможно регулирование толщины каждого слоя.
В головках адаптерного типа потоки расплавов из нескольких источников соединяются перед широкощелевым участком и экструдируются через него как единое целое. В адаптере поток движется ламинарно, и в нем успевают завершиться релаксационные процессы. Однако в них невозможно получение изделий со слоями из полимеров, существенно различающихся по температуре переработки и значению показателя текучести расплава. ["Производство изделий из полимерных материалов", издательство Профессия, 2004].
Мягкий ПВХ, применяемый в способе характеризуется как - ПВХ, полихлорвинил, винил, вестолит, хосталит, виннол, корвик, сикрон, джеон, ниппеон, сумилит, луковил, хелвик, норвик и др.
В предложенном способе предпочтительно применять комбинированные головки, которые отчасти позволяют компенсировать недостаток головок адаптивного типа. В представленном способе слои основного материала плинтуса и вспомогательного материала уплотнителя могут быть, например, взяты при сочетании поливинилхлоридов высокой и низкой плотности со вспененных ПВХ, и основной слой, который располагается в непосредственной близи от формующей щели, полиамидом или полиэтилентерефталатом. При этом комбинированные головки позволяют не только перерабатывать материалы с разной вязкостью, но и совмещать полимеры, резко различные по температуре переработки и физико-химическим особенностям, например, ПК и ПВДХ или ПВП и ПНП или ПВХ и ПП.
Таким образом достигается получение протяженных изделий сложной конфигурации с нанесенным по краю плинтуса уплотнителя из полимерных расплавов разного состава уплотнителя и основного материала, и возможность контролировать подачу соэкструдата и формирование полосы уплотнителя на основном материале с хорошей адгезией.