RU2116198C1

RU2116198C1 - Multiple die head for manufacture of polymer shaped linear articles

Info

Publication number: RU2116198C1
Application number: RU96122513A
Authority: RU
Inventors: Александр Константинович Панов; Сергей Петрович Иванов; Игорь Хуснутович Бикбулатов; Николай Сергеевич Шулаев; Петр Леонтьевич Иванов
Original assignee: Александр Константинович Панов; Сергей Петрович Иванов; Игорь Хуснутович Бикбулатов; Николай Сергеевич Шулаев; Петр Леонтьевич Иванов
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 1998-07-27

Abstract

FIELD: devices for manufacture of articles from polymer materials and compositions based on polymer materials; may be used in chemical industry for production of building strips and furniture framing. SUBSTANCE: multiple die head has body in which interchangeable cross-shaped material is installed for fixing. Mandrel forms channels of shaped cross-section for polymer which are connected with polymer supply channel. Mandrel has different shape of surface and smooth cut in zone of its connection with polymer supply channel. Mandrel is provided with cooling system. Mandrel is installed in body with the help of two semicylinder sections made with longitudinal recesses for retaining the mandrel. EFFECT: higher quality of articles, excluded losses of material and nonuniform output of extrudate. 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для изготовления изделий из полимерных материалов и композиций на их основе и может быть использовано в химической промышленности для производства строительного штапика и мебельного обрамления. The invention relates to devices for the manufacture of products from polymeric materials and compositions based on them and can be used in the chemical industry for the production of glazing beads and furniture frames.

Известна конструкция экструзионной головки для формирования изделий из полимеров, содержащая корпус с двумя подвижными зажимными элементами для поджатия чистовой планки и кассеты, с целью возможности ее переналадки на другой профиль [1]. A known design of the extrusion head for forming articles from polymers, comprising a housing with two movable clamping elements for preloading the finishing strip and cassette, with the aim of the possibility of its readjustment to another profile [1].

Недостатки данного устройства - трудность в обеспечении полной гомогенизации расплава полимера, сложность конструкции замены чистовой планки и кассеты, наличие застойных зон в месте состыковки кассеты и корпуса головки, что снижает производительность процесса и качество изделия. The disadvantages of this device are the difficulty in ensuring complete homogenization of the polymer melt, the complexity of the design for replacing the finishing strip and the cartridge, the presence of stagnant zones at the junction of the cartridge and the head housing, which reduces the productivity of the process and the quality of the product.

Ближайшей по технической сущности и достигаемому эффекту является многоручьевая экструзионная головка для изготовления полимерных изделий, содержащая корпус в котором установлен с возможностью фиксации взаимозаменяемый (сменный) дорн, выполненный крестообразной формы, образующий каналы профильного поперечного сечения для полимера, сообщенные с каналом подачи полимера [2]. The closest in technical essence and the achieved effect is a multi-extruded extrusion head for the manufacture of polymer products, comprising a housing in which an interchangeable (interchangeable) mandrel is installed with the possibility of fixation, made in a cross-like shape, forming channels of profile cross section for the polymer in communication with the polymer feed channel [2] .

Однако в данной конструкции экструзионной головки имеется возможность образования застойных зон из-за отсутствия плавного перехода канала подачи полимера в формующие каналы. Также отсутствие системы охлаждения приведет к необходимости применения дополнительного калибрующего устройства для получения качественной поверхности изделия, что значительно снижает производительность процесса. Неразъемное изготовление корпуса увеличивает вероятность в появлении геометрической погрешности внутренних поверхностей при изготовлении головки. However, in this design of the extrusion head there is the possibility of the formation of stagnant zones due to the lack of a smooth transition of the polymer feed channel into the forming channels. Also, the absence of a cooling system will necessitate the use of an additional calibrating device to obtain a high-quality surface of the product, which significantly reduces the productivity of the process. One-piece body manufacturing increases the likelihood of the appearance of a geometric error in the internal surfaces of the manufacturing head.

Задачей изобретения является унификация конструкции экструзионной головки для возможности ее переналадки на изделие другого профиля, повышение качества конечного изделия, улучшение ее технологических параметров. При осуществлении изобретения достигается следующий технико-экономический результат:
-повышается качество полимерного изделия за счет наличия системы охлаждения и раздельного изготовления полуцилиндрических секций и взаимозаменяемого дорна крестообразной формы, что позволяет получить поверхность профилирующего канала с высокой точностью соблюдения геометрических размеров и ликвидацией застойных зон;
-доводятся до минимума потери материала из-за равнозначного расположения формующих каналов и наличия плавного среза у взаимозаменяемого дорна крестообразной формы в зоне соединения профилирующего канала с каналом подачи полимера, что исключает неравномерность выхода экструдата;
-повышается производительность экструзии в 4 раза, по сравнению с одноручьевыми экструзионными головками;
-высвобождается дорогостоящая древесина, используемая для производства аналогичных изделий, с заменой ее на полимерный материал, превосходящий по основным технико-экономическим показателям.The objective of the invention is to unify the design of the extrusion head for the possibility of its readjustment to a product of a different profile, improving the quality of the final product, improving its technological parameters. When carrying out the invention, the following technical and economic result is achieved:
- the quality of the polymer product is improved due to the presence of a cooling system and separate manufacturing of half-cylindrical sections and an interchangeable cross-shaped mandrel, which allows to obtain the surface of the profiling channel with high accuracy of observing geometric dimensions and eliminating stagnant zones;
- material losses are minimized due to the equal arrangement of the forming channels and the presence of a smooth cut at the interchangeable cross-shaped mandrel in the zone of connection of the profiling channel with the polymer feed channel, which eliminates the uneven output of the extrudate;
-increases extrusion performance by 4 times, compared with single-strand extrusion heads;
- Released expensive wood used for the production of similar products, replacing it with a polymer material that is superior in basic technical and economic indicators.

Решение указанной задачи и достижение приведенного технико- экономического результата становится возможным благодаря тому, что многоручьевая экструзионная головка для изготовления полимерных профильно-погонажных изделий содержит корпус, в котором расположены две полуцилиндрические секции с продольными пазами, смонтированные между собой с образованием каналов профильного сечения, сообщенных с каналом подачи полимера, имеет взаимозаменяемый дорн крестообразной формы с различным профилем поверхности, сцентрированный относительно продольной оси головки при помощи продольных пазов в полуцилиндрических секциях, имеющий плавный срез в зоне соединения с каналом подачи полимера и оснащенный системой охлаждения. The solution of this problem and the achievement of the technical and economic result becomes possible due to the fact that the multi-extruded extrusion head for the manufacture of polymer profile moldings contains a housing in which there are two half-cylindrical sections with longitudinal grooves mounted between themselves with the formation of profile section channels connected to polymer feed channel, has an interchangeable mandrel of a cruciform shape with a different surface profile, centered on rodolnoy axis head by means of longitudinal grooves in the semi-cylindrical sections having a smooth cut in the connection area with the polymer feed channel and equipped with a cooling system.

На фиг. 1 изображен продольный разрез многоручьевой экструзионной головки для изготовления полимерных профильно-погонажных изделий; на фиг. 2 - взаимозаменяемый дорн крестообразной формы для изготовления строительного штапика; на фиг. 3 - взаимозаменяемый дорн крестообразной формы для изготовления мебельного обрамления; на фиг. 4 - разрез головки А-А с взаимозаменяемым дорном крестообразной формы для изготовления строительного штапика; на фиг. 5 - разрез головки А-А с взаимозаменяемым дорном крестообразной формы для изготовления мебельного обрамления (после перепрофилирования головки). In FIG. 1 shows a longitudinal section of a multi-extruded extrusion head for the manufacture of polymer shaped moldings; in FIG. 2 - an interchangeable mandrel of a cruciform shape for the manufacture of construction glazing bead; in FIG. 3 - an interchangeable mandrel of a cruciform shape for the manufacture of furniture frames; in FIG. 4 - a section of the head AA with an interchangeable cross-shaped mandrel for the manufacture of a glazing bead; in FIG. 5 is a section through the head AA with an interchangeable cross-shaped mandrel for the manufacture of furniture frames (after re-profiling the head).

Многоручьевая экструзионная головка для изготовления полимерных профильно-погонажных изделий содержит корпус 1, в котором запрессованы полуцилиндрические секции 2 и 3, скрепленные между собой винтами 4 и дополнительно закрепленные к корпусу болтами 5, образующие канал для входа расплава полимера 6, в котором посредством специальной гайки 7 крепится гомогенизирующая решетка 8, канал подачи полимера 9 и профилирующий канал 10, в котором находятся зафиксированный посредством продольных пазов 11 взаимозаменяемый дорн крестообразной формы для изготовления штапика 12 (после перепрофилирования взаимозаменяемый дорн крестообразной формы для изготовления мебельного обрамления 13), выполненный в виде объемного креста с целью образования четырех формующих каналов для выхода экструдата. Взаимозаменяемые дорны крестообразной формы 12 и 13 имеют дополнительное крепление в виде специальной шайбы 14 и болтов 15, содержат систему охлаждения, выполненную в виде внутренних цилиндрических, избирательно заглушенных каналов 16, с возможностью входа хладагента через штуцер 17 и его выхода непосредственно на экструдируемое изделие. The multi-extruded extrusion head for the manufacture of polymer profiled moldings comprises a housing 1 in which semi-cylindrical sections 2 and 3 are pressed in, fastened together by screws 4 and further bolted to the housing 5, forming a channel for the entrance of the polymer melt 6, in which by means of a special nut 7 a homogenizing grating 8, a polymer supply channel 9 and a profiling channel 10, in which an interchangeable cross-shaped mandrel for fixed anufacture bead 12 (after conversion interchangeable mandrel cruciform shape for making furniture frame 13) adapted to surround a cross to form four output channels for forming the extrudate. The interchangeable mandrels of the cruciform shape 12 and 13 have an additional fastening in the form of a special washer 14 and bolts 15, contain a cooling system made in the form of internal cylindrical, selectively plugged channels 16, with the possibility of refrigerant entering through the fitting 17 and its outlet directly to the extruded product.

Многоручьевая экструзионная головка для изготовления полимерных профильно-погонажных изделий работает следующим образом. Расплав полимера, нагнетаемый шнеком экструдера (не показан) проходит гомогенизирующую решетку 8 и попадает в канал подачи полимера 9, где плавный срез конца взаимозаменяемого дорна крестообразной формы 12 (после перепрофилирования 13) обеспечивает дополнительное выравнивание скоростей потока. Далее расплав нагнетается в профилирующий канал 10, состоящий из четырех равнозначных каналов, образованных поверхностями взаимозаменяемого дорна крестообразной формы 12 (после перепрофилирования 13) и полуцилиндрическими секциями 2 и 3. Проходя по формующим каналам расплав полимера охлаждается и оформляется в непрерывное профильно-погонажное изделие. Multi-strand extrusion head for the manufacture of polymer shaped moldings works as follows. The polymer melt injected by the screw of the extruder (not shown) passes through the homogenizing grating 8 and enters the polymer feed channel 9, where a smooth cut of the end of the interchangeable mandrel of the cross-shaped shape 12 (after reprofiling 13) provides additional alignment of flow rates. Next, the melt is injected into the profiling channel 10, which consists of four equivalent channels formed by the surfaces of the interchangeable mandrel of the cruciform shape 12 (after reprofiling 13) and semi-cylindrical sections 2 and 3. Passing through the forming channels, the polymer melt is cooled and formed into a continuous profile-molded product.

При необходимости перепрофилирования многоручьевой профильно-погонажной экструзионной головки отворачиваются болты 15, удаляется специальная шайба 14, извлекается взаимозаменяемый дорн крестообразной формы 12, применяемый в производстве одного вида изделия, и устанавливается взаимозаменяемый дорн крестообразной формы 13 для производства изделия другого профиля, крепление дорна производится в обратном порядке. If it is necessary to reprofile the multi-groove profile-linear extrusion extrusion head, the bolts 15 are turned off, a special washer 14 is removed, the interchangeable cross-shaped mandrel 12 is used, which is used in the manufacture of one type of product, and the interchangeable cross-shaped mandrel 13 is installed to produce another profile product, the mandrel is secured in the reverse okay.

Так как каждая составляющая часть профильного канала изготовлена с высоким классом ( Δ 10 - 12 Δ ) чистоты поверхности, то это позволяет при совмещении полуцилиндрических секций и взаимозаменяемого дорна крестообразной формы получать при сборке без малейших зазоров цельный профильный канал, в котором при продавливании струи расплава полимера на поверхности профильного изделия не образуется следов от мест соединения составных элементов и профиль выходит высокого качества с глянцевой поверхностью. Выполнение взаимозаменяемого дорна крестообразной формы с указанными ранее конструктивными особенностями позволяет исключить образование застойных зон. Since each component part of the profile channel is made with a high class of surface cleanliness (Δ 10 - 12 Δ), this allows for the combination of half-cylindrical sections and the interchangeable cross-shaped mandrel to receive an integral profile channel during assembly without any gaps, in which, when the polymer melt jet is pressed through on the surface of the profile product no traces from the joints of the constituent elements are formed and the profile comes out of high quality with a glossy surface. The implementation of an interchangeable mandrel of a cruciform shape with the previously indicated design features eliminates the formation of stagnant zones.

Экспериментальные исследования проводились на опытной установке АТЛ - 45, имеющей червяк диаметром 45 мм и длинной 1125 мм. Экструзионная головка имела следующие геометрические размеры: диаметр корпуса 150 мм, длина 30 мм, длина профильных каналов составляла 120 мм. Получали штапик и мебельное обрамление из жесткой композиции ПВХ со следующим содержанием компонентов, мас.%:
Поливинилхлорид - 91,0 - 77,0
Стеарат кальция - 2,5
Силиктивный свинец - 1,2
Диоктилфталат - 3,0 - 20,0
Оптимальный режим экструзии указанной композиции: при температуре в пределах 433 - 443 К, при создаваемом давлении 4,0 - 4,5 МПа.Experimental studies were carried out on the ATL-45 experimental installation, which has a worm with a diameter of 45 mm and a length of 1125 mm. The extrusion head had the following geometric dimensions: case diameter 150 mm, length 30 mm, length of profile channels was 120 mm. Received a glazing bead and furniture frame from a rigid PVC composition with the following components, wt.%:
Polyvinyl chloride - 91.0 - 77.0
Calcium Stearate - 2.5
Silicon Lead - 1.2
Dioctyl phthalate - 3.0 - 20.0
The optimal extrusion mode of the specified composition: at a temperature in the range of 433 - 443 K, with a created pressure of 4.0 - 4.5 MPa.

Claims

A multi-strand extrusion head for the manufacture of polymer shaped moldings, comprising a housing in which an interchangeable mandrel is mounted, which is made in the shape of a cross, forming cross-sectional channels for the polymer in communication with the polymer feed channel, characterized in that the mandrel is made with a different profile surface and a smooth cut in the area of its connection with the polymer feed channel, and the mandrel is equipped with a cooling system and is installed in the housing using two half cylindrical sections made with longitudinal grooves for fixing the mandrel.