RU2099187C1

RU2099187C1 - Method of batching of thermosetting materials with fibrous filler

Info

Publication number: RU2099187C1
Application number: RU95116258A
Authority: RU
Inventors: О.И. Квасенков; Г.И. Робсман
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 1997-12-20

Abstract

FIELD: plasticization and batching of thermosetting materials with a fibrous filler at their moulding. SUBSTANCE: inlet chamber, in which batches of the preset mass and temperature are moulded, is rotated at a speed equal to the angular velocity of the plastic material being extruded. Rotation of the inlet chamber at a speed equal to the angular velocity of the plastic material being extruded makes it possible to eliminate the tangential stresses in the plastic material thus preventing mechanical break-down of the fibrous filler. EFFECT: enhanced quality of articles. 2 dwg , 1 tbl

Description

Изобретение относится к области переработки пластмасс и может быть использовано для пластикации и дозирования термореактивных материалов с волокнистым наполнителем при их прессовании в изделия. The invention relates to the field of plastics processing and can be used for mastication and dosing of thermoset materials with fibrous filler when they are pressed into products.

Известен способ дозирования термоактивных материалов с волокнистым наполнителем, включающий загрузку материала в шнековый пластикатор, нагрев, пластикацию и выдавливание пластиката в приемную камеру, где происходит формование доз определенной массы и температуры [1]
Недостатком указанного способа является низкое качество получаемых изделий из-за сильной механодеструкции волокнистого наполнителя, вызванной значительными касательными напряжениями, возникающими в пластикате вследствие разности угловых скоростей выдавливаемого пластиката и неподвижной приемной камеры.A known method of dispensing thermoactive materials with a fibrous filler, including loading material into a screw plasticizer, heating, plasticizing and extruding plastic compound into a receiving chamber, where doses of a certain mass and temperature are formed [1]
The disadvantage of this method is the low quality of the products due to the strong mechanical destruction of the fibrous filler caused by significant shear stresses arising in the plastic compound due to the difference in angular velocities of the extruded plastic compound and the stationary receiving chamber.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ дозирования термореактивных материалов с волокнистым наполнителем, включающий загрузку материалов в шнековый пластикатор, нагрев, пластикацию и выдавливание пластиката во вращающуюся приемную камеру, где происходит формование доз определенной массы и температуры [2]
Указанный способ позволяет частично повысить качество изделий за счет уменьшения тангенциальных напряжений в пластикате и некоторого снижения механодеструкции наполнителя за счет уменьшения разницы угловых скоростей выдавливаемого пластиката и приемной камеры, вращающейся со скоростью, равной скорости вращения шнека, однако не позволяет исключить это разрушение вообще.Closest to the proposed method is a method of dispensing thermoset materials with a fibrous filler, including loading materials into a screw plasticizer, heating, plasticizing and extruding plastic compound into a rotating receiving chamber, where doses of a certain mass and temperature are formed [2]
The specified method allows to partially improve the quality of products by reducing the tangential stresses in the plastic compound and somewhat reducing the mechanical destruction of the filler by reducing the difference in the angular velocities of the extruded plastic compound and the receiving chamber, rotating at a speed equal to the speed of rotation of the screw, but it does not allow to exclude this destruction in general.

Техническим результатом изобретения является повышение качества изделий за счет уменьшения механодеструкции наполнителя. The technical result of the invention is to improve the quality of products by reducing the mechanical destruction of the filler.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе дозирования термореактивных материалов с волокнистым наполнителем, включающем загрузку материала в шнековый пластикатор, нагрев, пластикацию и выдавливание пластиката во вращающуюся приемную камеру, где происходит формование доз определенной массы и температуры, согласно изобретению скорость вращения приемной камеры устанавливают равной угловой скорости выдавливаемого пластиката. The specified technical result is achieved by the fact that in the method of dispensing thermoset materials with a fibrous filler, including loading material into a screw plasticizer, heating, plasticizing and extruding plastic compound into a rotating receiving chamber, where doses of a certain mass and temperature are formed, according to the invention, the rotation speed of the receiving chamber is set equal to the angular velocity of the extruded plastic.

Вращение приемной камеры со скоростью, равной угловой скорости выдавливаемого пластиката, позволяет ликвидировать касательные напряжения в пластикате и тем самым исключить механодеструкцию волокнистого наполнителя, за счет чего повысить качество изделий. The rotation of the receiving chamber at a speed equal to the angular velocity of the extruded plastic compound allows to eliminate the shear stresses in the plastic compound and thereby eliminate the mechanical destruction of the fibrous filler, thereby improving the quality of the products.

Способ может быть реализован в шнековом пластикаторе, общий вид которого дан на фиг. 1. На фиг.2 представлен разрез приемной камеры для реализации способа. The method can be implemented in a screw plasticator, a general view of which is given in FIG. 1. Figure 2 presents a section of the receiving chamber for implementing the method.

Пластикатор содержит бункер 1, в который загружают перерабатываемый материал, материальный цилиндр 2, в котором осуществляют нагрев и пластикацию материала, шнек 3 внутри материального цилиндра 2, вращаемый от привода 4 и выдавливающий пластикат в приемную камеру 5, где происходит формирование доз определения массы и температуры. Вращение приемной камеры 5 со скоростью, равной угловой скорости выдавливаемого пластиката шнеком 3 из материального цилиндра 2, осуществляют установив формующую оправку 6 в подшипниках 7 и поршень 8 в подшипниках 9 на штоке 10 гидроцилиндра противодавления. Причем скорость вращения приемной камеры определяют из известного выражения для производительности пластикатора:

где V_мат/шн скорость материала относительно шнека, и выражения для угловой скорости;

Приравняв правые части (1) и (2), выводим V_мат/шн и подставляем в (3), откуда получаем уравнение для угловой скорости ω скорости вращения приемной камеры

где ω угловая скорость приемной камеры;
v угол подъема винтовой линии шнека;
a, β коэффициенты формы шнека;
w_ш угловая скорость шнека;
μ вязкость пластиката;
DP перепад давления на входе и выходе пластикатора;
D диаметр шнека;
ρ плотность пластиката;
x коэффициент заполнения канала шнека;
F площадь поперечного сечения канала шнека.The plasticizer contains a hopper 1 into which the material to be processed is loaded, a material cylinder 2, in which the material is heated and plasticized, a screw 3 inside the material cylinder 2, rotated from the drive 4 and extrudes the plastic compound into the receiving chamber 5, where the formation of doses for determining mass and temperature . The rotation of the receiving chamber 5 with a speed equal to the angular velocity of the extruded plastic compound by the screw 3 from the material cylinder 2 is carried out by installing a forming mandrel 6 in bearings 7 and a piston 8 in bearings 9 on the rod 10 of the counter-pressure hydraulic cylinder. Moreover, the rotation speed of the receiving chamber is determined from the well-known expression for the performance of the plasticizer:

where V _{mat / SN} material speed relative to the screw, and the expression for the angular velocity;

Equating the right-hand sides of (1) and (2), we deduce V _{mat / ns} and substitute in (3), whence we obtain the equation for the angular velocity ω of the rotation speed of the receiving chamber

where ω is the angular velocity of the receiving chamber;
v the angle of elevation of the helix of the screw;
a, β auger shape factors;
w _{w the} angular velocity of the screw;
μ plastic compound viscosity;
DP differential pressure at the inlet and outlet of the plasticizer;
D screw diameter;
ρ plastic density;
x auger channel fill factor;
F is the cross-sectional area of the auger channel.

При этом следует отметить, что достижение равенства угловых скоростей приемной камеры и выдавливаемого пластиката, обеспечивающее исключение механодеструкции волокнистого наполнителя, может быть достигнуто при установке приемной камеры и поршня гидроцилиндра противодавления в подшипниках с приводом от самого пластиката за счет сил трения между пластикатом и стенкой приемной камеры. Таким образом, независимо от условий переработки (w_ш, ΔP, x) и колебаний свойств материала (μ, ρ) угловая скорость выдавливаемого пластиката и приемной камеры совпадают или выравниваются автоматически, что и требуется для осуществления способа.It should be noted that the equality of the angular velocities of the receiving chamber and the extruded plastic compound, ensuring the elimination of the mechanical destruction of the fibrous filler, can be achieved by installing the receiving chamber and the piston of the counter-pressure hydraulic cylinder in bearings driven from the plastic compound itself due to the friction forces between the plastic compound and the wall of the receiving chamber . Thus, regardless of the processing conditions (w _W , ΔP, x) and fluctuations in the material properties (μ, ρ), the angular velocity of the extruded plastic compound and the receiving chamber coincide or are automatically aligned, which is required for the implementation of the method.

В итоге касательные напряжения в пластикате оказываются настолько низкими, что разрушения волокнистого наполнителя не происходит. As a result, the shear stresses in the plastic compound turn out to be so low that the destruction of the fibrous filler does not occur.

Использование предлагаемого способа по сравнению с прототипом позволяет сократить разрушение волокнистого наполнителя и повысить физико-механические свойства и качество готовых изделий. Using the proposed method in comparison with the prototype can reduce the destruction of the fibrous filler and increase the physico-mechanical properties and quality of finished products.

Результаты эксперимента сведены в таблицу. The results of the experiment are summarized in table.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет сократить механодеструкцию наполнителя, повысить физико-механические свойства готовых изделий, их качество и срок службы. Thus, the use of the proposed method allows to reduce the mechanical degradation of the filler, to increase the physical and mechanical properties of the finished products, their quality and service life.

Claims

A method of dispensing thermoset materials with a fibrous filler, including loading material into a screw plasticizer, heating, plasticizing and extruding plastic compound into a rotating receiving chamber, in which doses of a given mass and temperature are formed, characterized in that the receiving chamber is rotated at a speed equal to the angular velocity of the extruded plastic compound.