close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11452

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
D 01D 5/12
ЭКСТРУЗИОННАЯ ГОЛОВКА
ДЛЯ ФОРМОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ВОЛОКОН
(21) Номер заявки: a 20040434
(22) 2004.05.14
(43) 2005.12.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт механики
металлополимерных систем имени
В.А.Белого Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Пинчук Леонид Семенович;
Борисевич Инна Витальевна; Сыцко
Валентина Ефимовна; Храмцов Сергей Николаевич; Гисак Владимир
Викторович; Ананьева Людмила
Алексеевна; Игнатовская Людмила
Васильевна (BY)
BY 11452 C1 2008.12.30
BY (11) 11452
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени
В.А.Белого Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(56) JP 04-065505 A, 1992.
JP 07-189014 A, 1995.
DE 10060876 A1, 2002.
SU 1516526 A1, 1989.
SU 1762762 A3, 1992.
(57)
Экструзионная головка для формования полимерных волокон, содержащая установленные друг над другом три фильеры, в отверстиях которых закреплены трубки, образующие концентричные кольцевые каналы, при этом центральный канал соединен с
источником модифицирующих жидкости или газа, находящихся под избыточным давлением, а зазоры между фильерами соединены с рабочими объемами экструдеров, отличающаяся тем, что нижняя фильера состоит из двух плит, установленных с зазором,
который сообщен с источником модификатора наружного поверхностного слоя волокон,
обладающим смазочной способностью.
Фиг. 1
BY 11452 C1 2008.12.30
Изобретение относится к области производства химических волокон путем экструзионной переработки полимерных материалов, выдавливания расплава через фильеру с
применением текучей вытягивающей среды и последующей ориентационной вытяжки волокон.
Известно устройство [1] для "сухого" прядения, состоящее из прядильной камеры, в
которой симметрично установлены трубки охлаждения. Через них проходят волокнообразные потоки полимерного раствора, выдавливаемые через отверстия фильеры. В центре
прядильной камеры размещен канал для подачи инертного газа под избыточным давлением.
Потоки газа охлаждают трубки и вытекают из камеры, вытягивая и переплетая волокна.
Недостатки устройства связаны с невозможностью физико-химического модифицирования полимерных волокон с помощью инертного газа.
Осадительное устройство для прядильной головки [2] содержит увлажняющие системы в
виде трубок, через которые проходят выдавливаемые из головки струйки прядильного
раствора. Каждая система предназначена для обработки потоком осадительной жидкости
нескольких струек, из которых формируются волокна. Аналогичное устройство [3] предназначено для модифицирования жидкостью экструдируемых волокон. Волокна полимерного расплава проходят через трубки, где они контактируют с жидкостным потоком.
Недостатки этих устройств состоят, во-первых, в том, что модифицирующие жидкости не используются для смазки подвижного контакта "волокно - стенки фильеры" и, вовторых, в том, что жидкости контактируют с волокнами не на всей площади поверхности
волокон.
Устройство для получения волокон центрифугальным методом [4] содержит вращающуюся на валу камеру, в которой находится раствор аминосмолы. Он поступает в камеру
по трубопроводу, встроенному в приводной вал. При вращении камеры смола под действием центробежной силы подается к фильерному диску и выдавливается через его отверстия в виде волокон.
Устройство дает возможность перерабатывать смесь смолы и модифицирующей жидкости, но не позволяет выдавливать последнюю в виде смазочной прослойки между волокном и стенками фильерного отверстия.
Для решения этой задачи принципиально подходит установка [5], предназначенная
для формования волокон типа "ядро-оболочка". Расплавы двух полимеров распределяют
по индивидуальным камерам, стенками которых являются фильеры двух типов. Расплав-1
продавливают через трубки, плотно вставленные в отверстия фильеры-1. Трубки установлены соосно отверстиям фильеры-2 с зазорами между трубками и стенками отверстий.
Расплав-2 нагнетают по этим кольцевым каналам. Торцы трубок размещены в отверстиях
фильеры-2.
Недостаток установки состоит в том, что находящийся в вязко-текучем состоянии расплав-2, из которого формируется "оболочка" волокна, уступает по смазочной способности
низкомолекулярным жидкостям. Это обусловливает образование на поверхности оболочки задиров и других дефектов, трансформирующихся в трещины при вытяжке волокон.
Для снижения трения при выдавливании полимерных экструдатов через отверстия
фильеры последнюю выполняют из кристаллического оксида алюминия с добавкой диоксида циркония [6]. Такие фильеры снижают вероятность обрыва волокон и обеспечивают
стабильность их деформационно-прочностных характеристик.
Недостаток такой конструкции состоит в невозможности модифицирования волокон
жидкостями при формировании.
Прототипом заявляемого изобретения является устройство для производства полых
комбинированных волокон типа "ядро-оболочка", описанное в патенте [7]. Устройство
состоит из трех камер, нижними стенками которых служат три фильеры. Камера-1 содержит модификатор волокон в жидкой или газовой фазах, который истекает через трубки-1,
закрепленные в отверстиях фильеры-1. Камера-2 находится между фильерными стен2
BY 11452 C1 2008.12.30
ками 1 и 2 и сообщена с экструдером, перерабатывающим полимер "ядра" волокон. Фильера-2
расположена ниже фильеры-1 и снабжена трубками-2, внутри которых соосно размещены
трубки-1 с зазорами между стенками трубок. Еще ниже находится камера-3. Она сообщается
с экструдером, перерабатывающим полимер "оболочки" волокна, и содержит фильеру-3. В
ее отверстиях соосно установлены трубки-2 так, что между ними и стенками отверстий
в фильере-3 образован зазор.
Недостатки прототипа:
модифицирующий агент поступает в полость волокна, а не на его наружную поверхность;
придание волокнам дополнительных функциональных свойств с помощью устройствапрототипа затруднено, т.к. модификатор выделяется на поверхность волокон путем диффузии через полимерные "ядро" и "оболочку";
модификатор не участвует в снижении трения при выдавливании волокна через фильеру.
Задачи, на решение которых направлено изобретение:
1) повысить деформационно-прочностные параметры волокон;
2) снизить энергоемкость процесса формования волокон;
3) придать волокнам дополнительные функциональные свойства с помощью низкомолекулярных модификаторов.
Поставленные задачи решаются тем, что известное устройство для производства комбинированных полимерных волокон, содержащее установленные друг над другом три фильеры, в отверстиях которых закреплены трубки, образующие концентричные кольцевые
каналы, при этом центральный канал соединен с источником модифицирующих жидкости
или газа, находящихся под избыточным давлением, а зазоры между фильерами соединены
с рабочими объемами экструдеров, снабжено новыми конструкционными элементами.
Нижняя фильера состоит из двух плит, установленных с зазором, который сообщен с источником модификатора наружного поверхностного слоя волокон, обладающим смазочной
способностью.
Сущность изобретения состоит в том, что устройство обусловливает выполнение модификатором волокон двух функций: 1) смазочной среды, снижающей трение в подвижном контакте волокно-фильера и уменьшающей вероятность образования дефектов на
поверхности волокон; 2) целевой добавки, которая иммобилизуется поверхностным слоем
волокон и придает им дополнительные функциональные свойства - бактерицидность, инсектицидность, износостойкость и др.
Приведем примеры конструкции устройства. На фиг. 1 изображена схема экструзионной головки для формования полых комбинированных волокон типа "ядро-оболочка" с
модифицированным поверхностным слоем. На фиг. 2 дана схема экструзионной головки
для формования однородных полимерных волокон, поверхность которых модифицирована с целью придания волокнам дополнительных функциональных свойств.
Экструзионная головка на фиг. 1 состоит из фильер 1, 2 и 3, смонтированных одна над
другой в корпусе (не показан) с зазорами 4 и 5. В отверстиях фильеры 1 закреплены трубки 6, а в отверстиях фильеры 2 - трубки 7. Нижняя фильера 3 состоит из двух плит 8 и 9,
смонтированных в корпусе с зазором 10 между ними. Трубки 6 входят в полости трубок 7
и установлены в отверстия, которые выполнены в фильере 3, образуя концентричные
кольцевые каналы 11 и 12. Центральные каналы 13 трубок 6 соединены с источником 14
модифицирующих жидкости или газа, находящихся под избыточным давлением. Зазор 4
сообщен с рабочим объемом экструдера 15, перерабатывающего полимерный материл
"ядра" волокон, а зазор 5 - с экструдером 16, перерабатывающим материал "оболочки".
Зазор 10 между плитами фильеры 3 соединен с источником 17 модификатора волокон.
Головка работает следующим образом. Подают жидкость или газ от источника 14 в
полости 13 трубок 7. Вводят в работу источник 17, и модификатор волокон поступает в
зазор 10. Включают экструдеры 15 и 16, которые нагнетают расплавы двух полимерных
3
BY 11452 C1 2008.12.30
материалов в зазоры 4 и 5. Полимерная масса, из которой формируется "ядро" волокон,
продавливается по кольцевым зазорам 11, а вязко-текучая масса для "оболочки" - по зазорам 12. На выходе из головки "ядро" и "оболочка" приходят в контакт, образуя комбинированное волокно с центральной полостью. Модификатор находится в зазоре 10 под
давлением р1 ≥ р2, где р2 - давление полимерного расплава в экструдере 16. Благодаря
этому расплав полимера - "оболочки" при течении по кольцевым каналам 12 не затекает в
зазор 10. Находящийся в последнем модификатор контактирует с "оболочками" и, увлекаемый движущимися волокнами, истекает по границам "оболочка" - стенка отверстия в
фильере 3. Модификатор, обладающий смазочной способностью, резко снижает трение
волокон о фильеру. Это обусловливает уменьшение энергоемкости процесса получения
волокон, снижает вероятность образования и уменьшает концентрацию дефектов на поверхности волокон. Модификатор, термодинамически совместимый с полимерным материалом "оболочки", физико-химически взаимодействует с поверхностным слоем волокон
и проникает в него. Модифицированный поверхностный слой обусловливает дополнительные функциональные свойства волокон - фунгицидность, инсектицидность и др.
Головка, изображенная на фиг. 2, имеет более простую конструкцию, т.к. она предназначена для формирования обычных полимерных волокон с модифицированным поверхностным слоем. Она состоит из верхней плиты 18, к которой подсоединен мундштук 19
экструдера. Его рабочий объем посредством отверстия 20 соединен с полостью 21, расположенной между плитой 18 и нижней фильерой 3. Последняя состоит из плит 8 и 9, установленных с зазором 10 между ними. В плитах выполнены сквозные соосные фильерные
отверстия 22 и 23. Зазор 10 соединен с источником 17 модификатора волокон.
Модификатор от источника 17 подают под давлением р1 в зазор 10. Включают экструдер, и расплав полимера под давлением р2 поступает через мундштук 19 и отверстие 20 в
полость 21. Расплав заполняет полость и под давлением р2 выдавливается через фильерные
отверстия. Поскольку р1 ≥ р2, затекания расплава в зазор 10 не происходит. Модификатор
контактирует с волокнами, и его пленка движется вместе с ними по границе "волокно стенки фильеры", обеспечивая жидкостную смазку. Одновременно модификатор физикохимически взаимодействует с материалом волокон, придавая им специальные свойства.
Задачи, поставленные при создании изобретения, решаются следующим образом:
1) деформационно-прочностные параметры волокон повышаются благодаря меньшему
трению о стенки фильеры и снижению концентрации дефектов на поверхности волокон;
2) энергоемкость процесса получения волокон падает за счет меньшего трения расплава о стенки фильеры и увеличения скорости движения волокон;
3) физико-химическое проникновение модификатора в поверхностный слой волокон
придает им дополнительные свойства, определяемые природой модификатора.
Изобретение найдет применение при производстве химических волокон, добавляемых
в хлопчатобумажную и шерстяную пряжу с целью придания текстильным изделиям из нее
стойкости к воздействию плесени, повреждению молью и для отпугивания насекомых и
грызунов.
Источники информации:
1. Патент JP 3268477, МПК D 01D 5/04, 2002.
2. Патент DE 10060876, МПК D 10D 5/06, 2002.
3. Патент GB 2371011, МПК D 01D 1/06, 2002.
4. Патент JP 3320895, МПК D 01F 6/76, 2002.
5. Патент DE 10154859, МПК D 01D 5/08, 2002.
6. Патент JP 3261856, МПК D 01D 11/04, 2002.
7. Патент JP 2728549, МПК D 01D 5/24, 1998.
4
BY 11452 C1 2008.12.30
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
207 Кб
Теги
by11452, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа