SU764604A3 - Способ переработки сшивающегос полиэтилена - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к переработке термопластов, в частности к способам непрерывного получени  изделий из сетчатого полиэтилена высокой плотности. Известны приемы непрерывной обработки полимеров с образованием поперечных св зей в синтетическом ма-. териале, когда обрабатываемый материал вначале формуют при температуре , котора  еще не допускает образование поперечных св зей, а затем материал нагревают до температуры разложени  сшивающего агента l. Известен также прием формовани  и последующей сшивки путем пропускани  материгша через зону формовани , а затем через расположенную за ней зону сшивки, температура которой под держиваетс  не менее 140 C°f2. Ретикул ци , посредством которой две соседние цепи полимера соедин ют с  непосредственно под действием облучени  либо под действием активированного угл ,  вл етс  известной операцией, примен емой дл  пол1иолефинов , виниловых полимеров и неко торых эластомеров, таких как эластомеры этилена-пропилена. Конкретное применение ее дл  полиолефинов , таких как полиэтилен с низкой плотностью и дл  эластомеров этилена-пропилена не представл ет больших трудностей, если активированный уголь выдел етс  из органической перекиси. Действительно, при этом можно легко выдел ть фазу или преобразовывать сетчатую фазу, или вулканизировать эластомеры этиленапропилена . В этом случае температуры , необходимые дл  переработки, ниже температуры, которую необходимо обеспечить, чтобы вызвать разложение органических перекисей, например перекиси дикумила, перекиси 2,5-диметил-2,5-ди-(трет-бутил)-гексана , перекиси 2,5-диметил-2,5-ди - (трет-бутил)-гексана-3. В .св зи с этим существует интервал температур, достаточный, чтобы обеспечить переработку пластическогр материала, не вызыва  разложени  перекиси. В формируемой фазе пластическое вещество называетс  сетчатым и оно имеет в зкость, обеспечиваю1цую его переработку по классическим способам, в которых примен ют плас .гичаские материалы. Если нужно ретикулировать полиэт лен с высокой плотностью, невозможн выделить формируемую фазу или переpaбQfaть классическими способами, например экструзией или инжектирова нием, сшивающую фазу. Термопластиче koe звещество имеет довольно небольш в Экость, обеспечивающую ее формова ние только при температурах в преде лах 170-220 С в зависимости от моле кул рной массы полиэтилена высокой плотности. Эти температуры вышепорога разложени  перекисей (около дл  самлх малоактивных переки сей). Следовательно, невозможно пол чать издели  из полиэтилена высокой плотности, имеющего сетчатую структуру способами, примен емыми дл  ра тикул ции цолиэтиленов низкой плотности или дл  вулканизации эластомеров . Цель изобретени  - предотвращени преждевременной сшивки в случае перёработкй полиэтилена с плотностью 0,950-6,970 и молекул рным весом 200000-1000000. Цельдостигаетс  тем, что в еГПособё переработки сшивающего полиэти лена, включающем операции формовани  издели  поверхностным спеканием и последующей сшивки под действием давлени  и температуры, переработку осуществл ют при температурах зон спекани  и сшивки соответственно 160-180 и 200-220с, давлении кг/см и скорости подачи материала 20-50 м/ч при длине зоны спекани  0,3-1 м. Способ предназначен предпочтительно дл  ретикул ции полиэтилена высокой плотности, при котброй температура плавлени  кристаллов выше . Наилучшие результаты были получены на полиэтиленах с плотностью выше 0,950, имеющих молекул рну массу по крайней мере 200000, способную доходить до 10 . Этот способ обеспечивает непрерывное получение профилированных изделий, труб трубопроводов, в которых материал ретикулируетс .гомогенным образом как внутри массы, так и на поверхности; Ценность этого способа состоит в том, что он позвол ет четко раздел ть формуемую фазу и ретикул ционную фазу пблиэтилена высокой плот ности, что невозможно осуществить по классическим способам изготовлени  пp6фЙJrapoвaнныx изделий или тру так как ретикул ци  происходит преж :дбвременно в процессе формовани . В этом способе формование осуществл етс  непосредственно на порс  кообразной смеси полиэтилена высоко плотно.сти к ретикул ционного агента продукт спекаетс , ретикулиру с , не опаса сь перегрева, внзывающего напр жение сдвига, которое мэteT вызвать преждевременную ретикул цию части продукта, привод щую к неоднородности экструдиру ого продукта , причем эта неоднородность от- рицательно сказываетс  на конечных свойствах продукта. Так как ретикул ци  представл ет собою химическую реакцию, кинетика которой есть функци  температуры, важн0 дл  получени  продукта иметь одно и то же повышение теМперары на единицу объема вещества , именно это и обеспечивает способ . Устройство Дл  осуществлени  предлагаемого способа содержит на одной оси питание ретикулируемой смейи, фильеру спекани  и фильеру ретикул ции , причем эти фильеры ограничивают непрерывное пространство, в котором действуют Средства давлени , и кажда  из них содержит нагревательные средства. Вещество сначала формуетс , затем подаётс  в установку без изменений формы, поток вещества не подвергаетс  никакому разделению. Течение совершенно однородно, и вещество поступает в установку без образовани  застойных зон, вызывающих неоднородiHOcTb ретйкулйции. На чертеже представлен экструдер сетчатых продуктов, вертикальный разрез. Экструдер с вертикальной осью Х-Х состоит из горизонтальной станины 1, выполненной заодно с цоколем (не показан) посредством стоек 2. Станина 1 имеет в центре расточку 3 и служит опорой дл  фильеры 4 с осью Х-Х, имеющей основание 5, закрепленное на станине посредством св зей 6 и болтов 7. Фильера 4 содержит расположенное параллельно ее оси кольдевое нагревательное устройство 8, , которое окружает расточку 9 фильерь 4, соосную с расточкой 3 станины 1. Верхний конец фильеры 4 имеет фланец 10, через который проход т св зи 6, а на ее верхней стороне размещен питающий бункер 11,- снабженный кольцевым охлаждающим устройст вом 12, например, с х иркули ующей водой, диаметр отверсти  которого в основании соответствует диё1метру расточки 9. Бункер 11 точнее размещен на фланце 10 посредством металлического кольца На, ненагреваемого, мёохлайодаемого, контактные поверхнос и йоторбгй надре&айы дл  уменьшени  теплопередачи. У основани  5 фильеры 4 и внутри станины 1 вертикально расположена втора  5 ильера 13, соосна  с филйёрой 4, удерживаема  на Месте благодар  нижней опорной плите 14 с высверленным отверстием 15, соответствующим расточке фильеры, и закрепл ема  на распорных болтах б. Расточка Эа фильеры 13 снабжена неприлипанзщим

.

покрытием 16, например из политетрафторэтилена , с целью уменьшени  трени  вещества в процессе ретикул ции, внутренний диаметр которого равен диаметру расточки 9 фильеры 4. Система образует таким образом от основани  питающего бункера 11 до отверсти  15 опорной плиты 14 пр молинейный цилиндрический кангш. Фильера 13 также снабжена кольцевыми нагревательными средствами, например состо ими из наружных электрических сопротивлений 17.

Станина 1 служит опорой снаружи ильере 4, двум цилиндрическим подъемникам 18, 19, содержащим поршни 20, 21, управл ющиес  вертикальными стержн ми 22, 23, на которых закреплена горизонтальна  плита 24 посредством болтов 25, 26, Указанна  плита 24 смонтирована скольз ще на св з х 6 и имеет в своем центре отверстие 27, вокруг которого она вертикально удлин етс  цилиндром 28, в последнем размещен поршень, выступающий из этой плиты 24 и направленный к станине 1. Поршень 28 содержит в своем основании на плите 24 охлаждающие средства 29, такие как средства с цикулирующей водой. Наружный диаметр поршн  28 имеет такой размер , чтобы он снаружи взаимодействовал со стенкой расточки 9, выполнен-, ной в фильере 4.

Св зи 6 подпираютсвоим верхним концом над плитой 24 цоколь 30, на который опираетс  подъемный цилиндр . 31, содержащий поршень 32, соединенный со стержнем или вертикальным пуансоном 33, расположенным по крайней мере до основани  фильеры 13, причем этот пуансон смонтирован скольз ще внутри поршн  28 и имеет неприлипающее покрытиев зоне, наход щейс  внутри фильеры 13. Движение пуансона 33 управл етс  циколем 30, с одной стороны, и горизонтальной плитой, выполненной заодно с ним и передвигающейс  на св з х 6, с другой сторойы. Пуансон 33 содержит также два нагревательных элемента 35, 36, например, с циркулирующим маслом, расположенные первый 35 вдоль .верхнейфильеры 4, а второй 36 вдоль нижней фильеры 13.

Ретикулируема  смесь, предназначенна  дл  питани  устройства, сосTQJIT из те рмопластическогб вещества, в котором грмогенно распределен ретикулируюсций агент до подачи в устройство . Питание подаетс  из резерву а;ра-до затора 37,6 соединенного с бункером 11 желобом 38, который должен обеспечивать гомогенное распределение порс ика в пространстве между пуансоном 33 и фильерами 4 и 13. Благодар  наличию охлаждающего устройства 12 бункера ретикулируемое вещество, сколько бы оно не находилось в бункере, не может нагретьс  до температуры, обеспечивающей ретикул цию . Зона охлаждени  вещества занимает длину, равную длине двух диаметров пуансона 33, с целью обеспечени  точного протекани  порошка между пуансоном 33 и фильерами 4 , 1 3 .

Принцип действи  описанного таким образом устройства следующий.

В начале цикла поршень 28 и пуан0 сон 33 наход тс  в верхнем положении . Под действием поршней 20, 21 опускают поршень 28, который сжимает вещество,, наход щеес  в бункере 11, имеющее температуру окр жающей

5 среды благодар  наличию охлаждающего устройства12. Поршень 28 продолжает опускатьс , вещество раздавливаетс , затем подаетс  в фильеру 4. Одновременно вещество подаетс  к

0 пуансону 33, который свободно опускаетс  под действием движени  вещества , благодар  уменьшению давлени , воздействующего на поршень .32. В этом случае вещество подвергаетс  в фильере 4 нагреванию под дейст5 вием нагревательных элементов 8 и 35 и пуансона 33. Поршень 28 достигает нижнего положени  своего хода, при этом давление, воздействующее на поршни 20, 21, падает и, так как пор0 шень 28 остаетс -в своем нижнем положении , пуансон 33 снова подйимаётс  с помощью поршн  32. Когда пуансон достигает своего верхнего положени , поршень 28 снова поднимаетс ,

5 и начинаетс  новый цикл.

Фильера 4 содержит, таким образом, зону спекани , откуда вещество выталкиваетс  под действием нисход щих движений поршн  28 вдоль пуансона 33

0 в зону фильеры 13, где температура выше, в результате чего вызывае.тс  ретикул ци  смеси. Пр молинейное движение без изменени  сечени  устран ет опасГность возникновени  застойных зон.

5

На выходе из фильеры 13 труба или профиль Т попадает в при.способление (не показано, где охлаждаетс .

В качестве примера экструзи  трубы и 20 мм диаметрами внутрен0 ним ц наружным и толщиною стенки 2 мм и 2°/25 и 32 мм диаметрами внутренним и наружным и толщиною стенки 3,5 мм была осуществлена в следующих услови х.

5

Термопласт.ическое вещество представл ет собою полиэтилен высокой плотности с молекул рной массой, равной Зрр.ООО-50аООО, например полиэтилен Филлипс (коммерическое название Манолен 56 ) с плотностью

0 0,956 и показателем в зкости, равным 2 под нагрузкой 20 кг/см. На входе в полиэтилен было внесено некоторое количество добавок и равномерно смеМано с ним с помощью быстродействую5

щей мешалки с одним или двум  баками if холодный и гор чий баки). Добавки представл ют собой орган ч скую nepieK-ксъ, красители, антиокисл ющие средства, антиультрафиолетовые агенты, смазочные материалы, которые все известны и примен ютс  в обработке пластмасс. В зависимости от Катализа и температур в разных зонах можно экструдиррвать более или менее сетчатый продукт, примен  , например, формулу «атализации 0,5% перекиси дитертиобутила (торговое название Триигонокс В ) содержащую 0,4% силиконового масла в качестве смазочного вещества

В этом случае операци  производитс  из расчета 30 ударов поршн  в 1 МИН и при полном курсе поршн , равном 40 мин, экструдированна  длина |)авна примерно 20 мм, т.е. движение пуансона равно 20-25 мм. Температура

веЩёс вана выходе из зоны спекани  пор дка 140°С, на самом деле температура должна быте йышё тёШёратуры

пйййЛёйй : кристаллических зЪн полиэтилена либо она должна довольно низкой дл  того, чтобы в установке не произошла преждевременна  ретикул ци . Эта температура вещества обеспечиваетс :.Снагреванием сменки фильеры до 140-200°С, Предпочтительно 160-180°С.

Регулирование температура между 140 и 20р°С есть функций скорости пр хождёТ1и  в установке и длины зоны

tmeкaни :. . .

лК-ЙЙ р..ч,- у

Claims (2)

1.ГТатент Франции 2152851, кл. В 29 g 2/00, опублик. 1973.

2.Патент США 3928525,

кл. 264-174, опублик. 1975 (прототип