PL226830B1 - Sposób wytwarzania wzdłuznych proli zpoli(chlorku winylu) - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wzdłużnych profili z polichlorku winylu), o przeznaczeniu zwłaszcza na ramy okien lub drzwi do zakładów opieki zdrowotnej, takich jak przychodnie czy szpitale.

Profile wytłaczane z poli(chlorku winylu) (PCW) mają szereg zastosowań, przy czym najbardziej popularne są profile do konstrukcji ram okiennych lub drzwi.

Profile okienne z PCW wytwarza się poprzez wytłaczanie, które standardowo jest realizowane w linii technologicznej wytłaczania, w której skład wchodzą: wytłaczarka, głowica oraz urządzenie kalibrujące i chłodzące a także urządzenia odbierające i odcinające gotowy profil. W wytłaczarce tworzywo jest uplastyczniane i za pomocą ślimaka kierowane do głowicy wytłaczarskiej, której ostatni element stanowi dysza do kształtowania wyrobu. Na skutek rozszerzania się strumienia tworzywa wypływającego z dyszy (tzw. efekt Barusa) przekrój poprzeczny ukształtowanego wyrobu (profilu) jest większy niż przekrój poprzeczny dyszy. Z tego powodu profil wprowadza się do urządzenia kalibrującego i chłodzącego, gdzie przeprowadza się korektę poprzecznych wymiarów wyrobu oraz utrwala się ostateczny kształt profilu.

W pewnych zastosowaniach pożądanym byłoby, aby nadać profilom okiennym właściwości bakteriostatyczne. Przykładowo, pożądanym byłoby aby ograniczyć rozwój bakterii, wirusów i innych drobnoustrojów na zewnętrznych powierzchniach profili na przykład stosowanych w zakładach opieki zdrowotnej. W celu wytworzenia warstwy bakteriostatycznej na powierzchni ramy okiennej, wytłaczane profile mogą być powlekane środkami bakteriobójczymi, jednak tak utworzona warstwa bakteriobójcza jest narażona na uszkodzenia mechaniczne lub wytarcie.

Z literatury patentowej znane są rozwiązania umożliwiające wytwarzanie profili wytłaczanych o właściwościach bakteriostatycznych.

Z europejskiego zgłoszenia patentowego EP1068262 znana jest metoda wytwarzania antybakteryjnych profili, w których środek antybakteryjny jest rozproszony w całej objętości matrycy polimerowej. Ujawniona metoda polega na wprowadzaniu roztworu ze środkiem bakteriobójczym do mieszanki polimerowej, którą wykorzystuje się następnie do wytłaczania profili.

Z europejskiego zgłoszenia patentowego EP1400334 znany jest sposób wytłaczania profili warstwowych, w których preparat o właściwościach bakteriostatycznych, został włączony do jednej warstwy profilu - o ściśle określonej grubości. W celu otrzymania tego typu wyrobów w pierwszym etapie przygotowuje się dwie polimerowe mieszanki, z których jedna zawiera w składzie środek biobójczy; w kolejnym etapie współwytłacza się mieszanki polimerowe o różnym składzie, i otrzymuje się profil warstwowy, w którym tylko jedna warstwa charakteryzuje się właściwościami bakteriostatycznymi.

Także z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US20090250137 znana jest technologia wytłaczania profili - rur do transportu wody pitnej, w których wewnętrzna powierzchnia charakteryzuje się własnościami antybakteryjnymi. Rurę wytwarza się wykorzystując technologię współwytłaczania. Warstwę wewnętrzną wytłoczonej rury stanowi tworzywo z dodatkiem środka bakteriobójczego, natomiast warstwę zewnętrzną rury stanowi tworzywo bez dodatku środka bakteriobójczego.

Ponadto z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US20050112339 znany jest sposób wytwarzania profili, w których powierzchnia zewnętrzna, charakteryzuje się właściwościami bakteriostatycznymi. Według tego rozwiązania do mieszanki polimerowej wprowadza się jony metali tj. jony wapnia, żelaza, miedzi, srebra, tytanu, magnezu lub ich mieszanki, korzystnie w postaci soli tych metali. Polimerową mieszankę z dodatkiem jonów metali wytłacza się. Po przejściu tworzywa przez dyszę wytłaczarską, ciepłą wytłoczkę wprowadza się do kąpieli z wodnym roztworem czynnika biobójczego (wodorozpuszczalnego), który zostaje trwale związany przez jony metalu na powierzchni wytworzonego elementu. Sposób pozwala otrzymywać elementy z wodoodporną warstwą bakteriostatyczną na powierzchni wyrobu.

Dotychczas znane technologie wytłaczania profili okiennych umożliwiają zatem wprowadzanie czynnika bakteriobójczego do całej objętości tworzywa, co wymaga stosowania dużej ilości czynnika bakteriostatycznego w celu uzyskania odpowiednio wysokiego stężenia tego czynnika na powierzchni wyrobu. Inne przedstawione powyżej metody zapewniają natomiast otrzymywanie wytłoczek z czynnikiem bakteriostatycznym w warstwie powierzchniowej wyrobu, przy czym wymaga to modyfikacji składu mieszanki polimerowej przed właściwym procesem przetwórczym mieszanki, a nawet zastąpienia metody wytłaczania techniką współwytłaczan ia, która wymaga stosowania stosunkowo drogich urządzeń oraz przygotowywania co najmniej dwóch mieszanek polimerowych o różnym składzie.

PL 226 830 B1

Zatem znane technologie w każdym przypadku wymuszają konieczność wprowadzenia dodatkowej operacji związanej z uzyskaniem mieszanki polimerowej o odpowiednim składzie, wydłużając całkowity czas procesu i zwiększając tym samym koszty produkcji wytłoczek.

Celowym byłoby opracowanie alternatywnego sposobu wytwarzania profili okiennych z poli(chlorku winylu), który umożliwi uzyskanie wytłoczek z trwałą powłoką bakteriostatyczną.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wzdłużnych profili z poli(chlorku winylu), w którym uplastycznia się mieszankę PCW (polichlorku winylu)) z napełniaczami i środkami pomocniczymi w wytłaczarce ślimakowej i wytłacza się tworzywo w głowicy zakończonej dyszą wytłaczarską, po czym wytłoczone tworzywo wprowadza się do urządzenia kalibrującego i chłodzącego, gdzie nadaje się wytłoczce ostateczny kształt. Sposób charakteryzuje się tym, że do mieszanki PCW wprowadza się od 0,2% do 1% wagowo mieszanki krzemionki z PVP (poliwinylopirolidonem), w której PVP stanowi od 1% do 5% wagowo, po czym w obszarze pomiędzy dyszą wytłaczarską (141) a urządzeniem kalibrującym i chłodzącym (160) wytwarza się mgiełkę koloidalnego roztworu nanosrebra o rozmiarze cząstek od 50 do 60 nm w otoczce z PVP w izopropanolu o stężeniu od 100 do 140 ppm i temperaturze od 40 do 50°C, przez którą przeprowadza się wytłoczone tworzywo o temperaturze od 170 do 190°C.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na uzyskanie profili z poli(chlorku winylu), których zewnętrzna warstwa pokryta jest warstwą nanocząstek srebra, dzięki czemu ma właściwości bakteriostatyczne. Sposób wprowadzenia czynnika bakteriobójczego do zewnętrznej warstwy wyrobu nie wydłuża procesu wytłaczania i może być łatwo zastosowany na typowych liniach do wytłaczania profili.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schematycznie linię technologiczną do prowadzenia sposobu według wynalazku.

Na Fig. 1 przedstawiono schematycznie linię technologiczną wytłaczania do prowadzenia procesu sposobem według wynalazku.

Surowiec może stanowić typowa mieszanka polimerowa PCW twardego z napełniaczami i środkami pomocniczymi, przykładowo o składzie:

- poli(chlorek winylu) - PVC S67: 82% wag.,

- stabilizator: 3% wag., przykładowo środek NAFTOSAFE 117CSR-5 firmy CHEMSON, Austria,

- kreda: 7% wag., przykładowo środek HYDROCARB 95T firmy Omya, Australia,

- biel tytanowa: 3% wag. przykładowo środek KRONOS 2222 firmy Kronos, Norwegia;,

- modyfikator akrylowy: 4,5% wag., przykładowo środek FM50 firmy KANEKA, Belgia,

- mieszanka krzemionki z PVP (poliwinylopirolidonem): 0,5% wag., w której PVP stanowi 2%, a krzemionka 98%.

Stwierdzono, że do uzyskania zakładanych efektów stosować można mieszankę krzemionki z PVP w ilości od 0,2% do 1% wag. całkowitej mieszanki, przy czym zawartość PVP w tej mieszance powinna wynosić od 1 % do 5%.

Surowiec ze zbiornika surowca 110 jest grawitacyjnie transportowany do leja zasypowego 120 wytłaczarki ślimakowej 130, skąd mieszanka jest pobierana do strefy zasilania ślimaka 131, gdzie tworzywo jest wstępnie ogrzewane do temperatury w zakresie 1 50-1 75°C, korzystnie 155°C, zagęszczane i transportowane za pomocą ruchu obrotowego ślimaka 134 w kierunku głowicy wytłaczarskiej. W strefie sprężania 132 zachodzi dalsze zagęszczanie tworzywa - mieszanka PCW przechodzi ze stanu stałego w stan uplastyczniony i jest ogrzewana do temp 160-170°C, korzystnie do temperatury 165°C. Kolejno w strefie dozowania 133 odbywa się ujednorodnianie mechaniczne i termiczne oraz podwyższenie ciśnienia uplastycznionej masy do poziomu niezbędnego do pokonania oporów przepływu przez głowicę 150, w tej strefie wzrasta także temperatura tworzywa do 160-190°C, korzystnie do 180°C. Ze strefy dozowania ślimaka 133, tworzywo wprowadzane jest do głowicy 140, gdzie w ostatnim elemencie geometrycznym głowicy tzw. dyszy wytłaczarskiej 141 masa zostaje ostatecznie ukształtowana i osiąga na wyjściu głowicy temperaturę 170-190°C, korzystnie 185°C.

Po wyjściu z dyszy wytłaczarskiej 141 profil 100 wprowadzany jest na stanowisko rozpyłowe 150, na którym rozpyla się z dysz 151 mgiełkę koloidalnego roztworu nanosrebra o rozmiarze cząstek od 50 do 60 nm w otoczce z PVP w izopropanolu o temperaturze od 40 do 50°C. Stężenie nanosrebra w koloidzie wynosi od 100 do 140 ppm. Ilość dysz rozpyłowych 151 na stanowisku rozpyłowym 150 zależy od kształtu danego profilu. W przypadku profili o złożonym kształcie, korzystne jest stosowanie większej ilości dysz rozpyłowych, tak aby koloidalny roztwór nanosrebra mógł być równomiernie rozprowadzony po całej powierzchni wyrobu.

Przykładowo, stosować można rozcieńczony do odpowiedniego stężenia preparat NanoSilver Ip 1000 dostępny w firmie Amepox, Łódź.

PL 226 830 B1

Stwierdzono, że nanosrebro zawarte w koloidalnym roztworze o w/w parametrach zostaje w krótkim czasie zaabsorbowane w powierzchniowej warstwie wytłoczki z PCW 100. Ważne jest aby rozpylanie mgiełki koloidu prowadzić w pobliżu wypływu tworzywa z dyszy wytłaczarskiej 141, gdzie powierzchnia zewnętrzna wytłoczki ma temperaturę od 170 do 190°C.

Ze względu na zastosowanie PVP (poliwinylopirolidonu) w otoczce nanosrebra i mieszance krzemionkowej w profilu PCW, następuje skuteczna implantacja cząstek nanosrebra na powierzchni profilu. PVP staje się plastyczny w temperaturze ok. 100°C, tak więc cząstki nanosrebra w otoczce PVP dobrze wiążą się z PVP zawartym w profilu o temperaturze od 170 do 190°C.

Izopropanol jako łagodny rozpuszczalnik organiczny, ze względu na obecność jednej grupy wodorotlenowej oraz trzech atomów węgla w cząsteczce charakteryzuje się zasadniczo powinowactwem do fazy organicznej oraz powinowactwem do fazy nieorganicznej. Powoduje to, iż izopropanol może wnikać w pory występujące w powierzchni wytłoczki PCW, wprowadzając do zewnętrznej warstwy wyrobu cząstki nanosrebra, przy czym ze względu na wysoką temperaturę tworzywa, wyższą niż temperatura wrzenia izopropanolu (która wynosi około 82°C), izopropanol natychmiast odparowuje z powierzchni wytłoczki. Dzięki temu cząstki nanosrebra szybko osiadają na profilu, zanim warstwa koloidu zdąży spłynąć z wytłoczki. Ponadto, całkowite odparowanie rozpuszczalnika powoduje, iż wykonane sposobem według wynalazku profile nie uwalniają w okresie użytkowania tej substancji do otoczenia, a tym samym nie wpływają negatywnie za zdrowie użytkownika wyrobu.

W wyniku naniesienia warstwy koloidalnego roztworu nanosrebra na powierzchnię wytłoczki 100, tworzywo zostaje wstępnie schłodzone, ze względu na dużą różnicę temperatur pomiędzy wytłoczką a koloidem, który ulega nagłemu odparowaniu. Po opuszczeniu stanowiska rozpyłowego 150 wytłoczka może być transportowana za pomocą urządzenia odbierającego, przykładowo rolkowego, taśm owego lub też gąsienicowego (nie pokazano na rysunku) - tak jak w standardowym procesie wytłaczania profili okiennych i transportowana do urządzenia kalibrującego i chłodzącego 160, gdzie nadaje się wytłoczce ostateczny kształt oraz wymiary przekroju poprzecznego i schładza się wytworzony profil do zadanej temperatury.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania wzdłużnych profili z poli(chlorku winylu), w którym uplastycznia się mieszankę PCW (poli(chlorku winylu)) z napełniaczami i środkami pomocniczymi w wytłaczarce ślimakowej i wytłacza się tworzywo w głowicy zakończonej dyszą wytłaczarską, po czym wytłoczone tworzywo wprowadza się do urządzenia kalibrującego i chłodzącego, gdzie nadaje się wytłoczce ostateczny kształt, znamienny tym, że do mieszanki PCW wprowadza się od 0,2% do 1% wagowo mieszanki krzemionki z PVP (poliwinylopirolidonem), w której PVP stanowi od 1% do 5% wagowo, po czym w obszarze pomiędzy dyszą wytłaczarską (141) a urządzeniem kalibrującym i chłodzącym (160) wytwarza się mgiełkę koloidalnego roztworu nanosrebra o rozmiarze cząstek od 50 do 60 nm w otoczce z PVP w izopropanolu o stężeniu od 100 do 140 ppm i temperaturze od 40 do 50°C, przez którą przeprowadza się wytłoczone tworzywo o temperaturze od 170 do 190°C.