СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК

Данная полезная модель может найти применение в химической промышленности при производстве липких полимерных пленок.
Известна комбинированная установка для СВЧ обработки материалов с различными диэлектрическими свойствами, содержащая источник СВЧ энергии и соединенную с ним через линию передач и излучатели СВЧ энергии камеру, с размещенными в ней блоком загрузки-выгрузки, отличающаяся тем, что введена дополнительная камера, предназначенная для термообработки материалов с большим tg δ, которая расположена в плоскости распространения СВЧ энергии и установлена параллельно основной камере, предназначенной для модифицирующей обработки полимерных материалов с малым tg δ, камеры связаны между собой через линии передач и приемные рупоры СВЧ энергии, установленные напротив излучателей СВЧ энергии, а дополнительная камера имеет блок загрузки-выгрузки. [Патент РФ №86373, МПК Н05В 6/64, Комбинированная установка для свч обработки материалов с различными диэлектрическими свойствами / Архангельский Ю.С., Калганова С.Г., Гришина Е.М., Лаврентьев В.А.; Заявлено 11.01.2009; Опубл.: 27.08.2009].
Недостатком данной установки является невозможность производства липкой полимерной пленки.
Известна сверхвысокочастотная электромагнитная сушилка пастообразных и сыпучих материалов, включающая генератор электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, рабочую камеру - резонатор, ленточный транспортер, узлы загрузки и выгрузки материалов, отличающаяся тем, что сушилка снабжена устройством, интенсифицирующим процесс сушки материалов, выполненным в виде двух цилиндрических барабанов с коническими концами, поверхности которых образованы лопастями Г-образной формы в поперечном сечении, с прикрепленными к каждому концу барабана валами для передачи вращательного момента, причем интенсифицирующее устройство расположено в рабочей камере сушилки таким образом, чтобы барабаны лопастями в нижнем положении касались поверхности ленты транспортера, а ось вращения располагалась в горизонтальной плоскости под углом 0-90° к направлению движения ленты транспортера. [Патент РФ №2207744, МПК Н05 В6/78, Н05В 6/64, Сверхвысокочастотная электромагнитная сушилка пастообразных и сыпучих материалов / Бикбулатов И.Х., Даминев P.P., Шарипова Э.Б., Шулаев Н.С.; Заявлено 24.09.2001; Опубл.: 27.06.2003].
Основным недостатком данного устройства является применимость только для сыпучих продуктов и невозможность производства липкой полимерной пленки.
Изобретение позволяет решить техническую задачу повышения качества липкой полимерной пленки.
Сущность изобретения заключается в том, что установка для модификации полимерных пленок, включающая генератор электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, рабочую камеру - резонатор, ленточный транспортер, узлы загрузки и выгрузки материалов, по меньшей мере, два цилиндрических барабана, причем первый, по ходу движения пленки, имеет рифленую поверхность, снабжена каналами для подачи клеющей композиции на модифицированную полимерную пленку.
Кроме того, у цилиндрических рифленых барабанов поверхность рифления может быть образована прямоугольными сегментами.
Кроме того, у цилиндрических рифленых барабанов поверхность рифления образована кривыми второго порядка.
На фиг.1 представлена принципиальная схема СВЧ-установки.
На фиг.2 представлен цилиндрический рифленый барабан, поверхность рифления которых образована кривыми второго порядка.
СВЧ-установка состоит из следующих основных элементов: узла загрузки 1 обрабатываемого материала, рабочей камеры - резонатора СВЧ-излучения 2, узла генерации СВЧ-излучения 3, излучающей антенны 4, мембраны 5, направляющих роликов 6, роликов 7, ленточного транспортера 8, цилиндрического рифленого барабана 9, гладкого цилиндрического барабана 13, каналов 10 для подачи клеющей композиции на модифицированную полимерную пленку 11, расположенных над рифленым цилиндрическим барабаном, узла выгрузки продукта 12 (фиг.1).
Работа СВЧ-установки осуществляется следующим образом. Полимерная лента 11 подвергаемая модификации, через загрузочное устройство 1 попадает на ленту транспортера 8, направляющие ролики 6^7. Ленточный транспортер 8 размещается в резонаторе электромагнитного излучения 2, а на выходе из резонатора на ленту 11 наноситься клеющая композиция, подаваемая на цилиндрический рифленый барабан 9, через каналы 10, и распределяется по поверхности ленты гладким цилиндрическим барабаном 13. Далее движется к узлу выгрузки продукта 12.
Электромагнитное излучение (с частотой 2450 МГц) создается СВЧ-генератором 3 и излучается в корпус установки с помощью излучающей антенны 4. Мембрана 5, проницаемая для СВЧ-излучения, предохраняет от попадания испаряемой влаги.
Расстояние Н от поверхности транспортирующей ленты до излучающих антенн выбирается из условия наиболее эффективного воздействия электромагнитного излучения СВЧ-диапазона вдоль всей ленты транспортера 8 на обрабатываемый материал. Для обеспечения полного поглощения энергии электромагнитного излучения высота слоя продукта на транспортерной ленте устанавливается меньше глубины проникновения поля в материал. При этом необходимо, чтобы поверхность транспортера была хорошим электрическим проводником, что обеспечивает отражение не поглощенного в веществе электромагнитного излучения, и оно вторично взаимодействует с продуктом. Глубина проникновения электромагнитного излучения зависит от длины волны излучения и от физических свойств обрабатываемого продукта, в частности от диэлектрической проницаемости и тангенса "угла потерь" вещества и определяется соотношением [Архангельский Ю.С., Девяткин И.И. Сверхвысокочастотные нагревательные установки для интенсификации технологических процессов. - Саратов: Издательство Саратовского университета, 1983. - 140 с.]
/
//
/
е
е
где λ - длина волны электромагнитного излучения, ε - действительная часть относительной диэлектрической проницаемости обрабатываемого материала, tgδ=ε/ε - тангенс "угла потерь", ε" - мнимая часть относительной диэлектрической проницаемости. Как уже отмечалось выше, для равномерности прогрева вещества по всей глубине необходимо, чтобы высота h его слоя на транспортерной ленте 8 не превосходила δ, т.е. выполнялось условие h≤δ. Кроме того, длина транспортерной ленты 8, скорость ее движения и производительность зависят от мощности электромагнитного излучения, вырабатываемого СВЧ-генератором 3. Если длина находящейся в области электромагнитного излучения транспортерной ленты L, ширина d, а высота слоя вещества h, то масса его равна:
где ρ - средняя плотность вещества.
Количество теплоты, необходимое для модификации вещества, определяется по формуле
р
2
1
где С - удельная теплоемкость вещества, Т - температура нагрева вещества, Т - начальная температура. Следовательно,. энергия электромагнитного излучения, поглощаемая веществом, должна быть не меньше Q. Принимая во внимание, что мощность генератора СВЧ-излучения равна Р, получим
где t=L/v - время пребывания вещества в СВЧ-сушилке, v - скорость протяжки ленты транспортера. Таким образом, скорость протяжки ленты транспортера 8, в зависимости от заданной мощности СВЧ-генератора 3 или производительности сушилки, определяется соотношениями
Параметры рифления барабана определяются из соотношения
где k - коэффициент параболы; Н - высота выступа, м; n - количество выступов; шт; D - наружный диаметр барабана, м.
Приведенные соотношения позволяют определять, в зависимости от электрофизических свойств материалов, конструктивные параметры установки и ее производительность.
Экспериментальные исследования в сверхвысокочастотном
электромагнитном поле проводились на лабораторной установке мощностью 0,6 кВт. В частности, модификации подвергалась пленка поливинилхлоридная.
Согласно экспериментальным данным использование устройства позволило повысить прочностные свойства в два раза.
Предложенная сверхвысокочастотная электромагнитная установка позволяет значительно улучшить качество продукции и существенно снижает загрязнение окружающей среды.