PL229810B1 - Sposób wytwarzania rury porowatej - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania rury porowatej, wzmocnionej nanocząstkami żelaza, otrzymywanej w procesie wytłaczania porującego, charakteryzuje się tym, że do układu uplastyczniającego wytłaczarki posiadającego cztery strefy grzejne, połączonego z głowicą wytłaczarską, zasypuje się mieszaninę poli(chlorku winylu) plastyfikowanego w ilości od 93,1% do 96,5%, poroforu w postaci granulatu o egzotermicznej charakterystyce rozkładu w ilości od 0,5% do 0,9%, oraz nanocząstek żelaza w postaci proszku w ilości od 3% do 6%, po czym nagrzewa się mieszaninę do temperatury w strefie pierwszej 100°C, w strefie drugiej 120°C, w strefie trzeciej 140°C, w strefie czwartej 140°C, zaś temperatura w głowicy wytłaczarskiej wynosi 160°C, po ukształtowaniu rury w głowicy wytłaczarskiej następuje chłodzenie wodą w temperaturze 16°C, zaś prędkość obrotowa ślimaka wytłaczarki wynosi 60 obr/min.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania rury porowatej wzmocnionej nanocząstkami żelaza, otrzymywanej w procesie wytłaczania porującego.

Wytwarzanie elementów z tworzyw porowatych odbywa się w procesach przetwórstwa poprzez dodanie do tworzywa wejściowego środka porującego (poroforu) o określonej charakterystyce rozkładu. Rozkład środka porującego, a tym samym powstawanie struktury porowatej ma miejsce w odpowiednich warunkach procesu, uwzględniających rodzaj tworzywa i poroforu. Przeprowadzenie procesu porowania wiąże się również z zastosowaniem konkretnej metody przetwórstwa, co opisano w książce M. Bielińskiego pod tytułem „Techniki porowania tworzyw termoplastycznych” wydanej przez Wydawnictwa Uczelniane Akademii Techniczno-Rolniczej w Bydgoszczy s. 36-52. Proces wytwarzanie rur z litych tworzyw termoplastycznych odbywa się za pomocą wytłaczania klasycznego przy użyciu głowicy wytłaczarskiej, nadającej ostateczny kształt. Modyfikując tworzywo termoplastyczne środkiem porującym konieczne staje się zastąpienie tego procesu wytłaczaniem porującym, przy uwzględnieniu zmiany parametrów procesu przetwórstwa oraz dostosowanie poszczególnych elementów linii technologicznej. Dodawany w procesie porofor może być w postaci gazu, cieczy lub ciała stałego i jest zwykle dodawany do tworzywa w trakcie procesu przetwórstwa.

Znany jest, z opisu patentowego polskiego nr 174 773 sposób wytwarzania struktury z termoplastycznej pianki z tworzywa sztucznego, zawierającej, co najmniej 10% otwartych komórek. Komórki mają postać wielościanu i przylegają do siebie, przy czym żebra komórek są w całości zgodne postaciowo. Komórki umieszczone są w matrycy przestrzennej. Zgodnie z opisem, struktura termoplastycznej pianki z komórkami otwartymi o jednakowym kształcie. W rozwiązaniu tym zastosowano wyłącznie środek porujący bez dodatku wzmocnienia. Brak jest również informacji o charakterystyce rozkładu użytego środka. Porowata struktura powstaje matrycy, co wskazuje na zastosowanie metody przetwórstwa chemiczno-fizycznej.

W opisie patentowym polskim nr 194 169 zaprezentowano sposób wytwarzania wielowarstwowej rury kompozytowej, zawierającej przewód wewnętrzny, pierwszą warstwę kleju, metalową warstwę pośrednią, drugą warstwę kleju oraz zewnętrzną warstwę z tworzywa termoplastycznego. W rozwiązaniu tym zastosowano sztywne tworzywo termoplastyczne, zaś warstwa metalu ma postać taśmy. W prezentowanym opisie żadna z warstw nie jest porowata, zaś rura wytwarzana jest dwiema metodami, poprzez łączenie klejem rozpuszczalnikowym lub zgrzewana termicznie.

Znany jest z opisu patentowego polskiego nr 205 840 sposób wytwarzania wielowarstwowej rury kompozytowej z tworzywa sztucznego. W prezentowanym rozwiązaniu rura wytwarzana jest z taśm z tworzywa sztucznego, łączonych za pomocą lutowania z wykorzystaniem promieniowania laserowego w podczerwieni.

Poszczególne taśmy zawierają warstwę przezroczystą dla ukierunkowania promieniowania oraz warstwę absorbującą promieniowanie. Zgodnie z opisem, żadna z warstw taśm z tworzywa sztucznego nie zawiera środka porującego oraz nanocząstek metalu, brak jest również informacji o rodzaju zastosowanego tworzywa.

Znane są sposoby wytłaczania porującego kształtowników opisane w książce R. Sikory pod tytułem „Przetwórstwo tworzyw wielkocząsteczkowych” wydanej przez Wydawnictwo Edukacyjne Żak w Warszawie w 1993 r. strony 164-166, jednak podstawową cechą charakterystyczną cytowanej publikacji jest opis procesu wytłaczania porującego tworzyw zawierających jedynie środek porujący. W książce J. Śleziony zatytułowanej „Podstawy technologii kompozytów” wydanej przez Wydawnictwo Politechniki Śląskiej w Gliwicach w 1998 r., strony 93-95, opisano metody wytwarzania kompozytów o osnowie polimerowej, zawierające wzmocnienie w postaci materiałów metalowych. W wymienionej książce prezentowane są jedynie metody wtryskiwania i wytłaczania klasycznego, nie ma informacji o możliwości wytwarzania kształtowników porowatych z warstwą wierzchnią wewnętrzną i zewnętrzną wzmacnianą nanocząstkami metali w procesie wytłaczania porującego.

Znane jest występowanie warstw wierzchnich wytworów, tworzących cienką warstwę tworzywa znajdującą się na wierzchu wytworu opisane w książce pod red. R. Sikory pod tytułem „Przetwórstwo Tworzyw Polimerowych. Podstawy logiczne, formalne i terminologiczne” wydanej przez Politechnikę Lubelską w Lublinie w 2006 r., strona 155. W cytowanej publikacji podano, że warstwa wierzchnia wytworu nie poddanego modyfikacji, ma odmienne właściwości i strukturę niż pozostała część tworzywa, jednak brak jest informacji o celowym rozmieszczaniu w warstwie wierzchniej cząstek materiału innego niż tworzywo polimerowe, o wiązaniach metalicznych, o innych właściwościach przetwórczych i fizycznych.

PL 229 810 B1

Istotą sposobu wytwarzania rury porowatej wzmocnionej nanocząstkami żelaza jest to, że do układu uplastyczniającego wytłaczarki posiadającego cztery strefy grzejne, połączonego z głowicą wytłaczarską, zasypuje się mieszaninę poli(chlorku winylu) plastyfikowanego w ilości od 93,1% do 96,5%, korzystnie 94,2% poroforu w postaci granulatu o egzotermicznej charakterystyce rozkładu w ilości od 0,5% do 0,9%, korzystnie 0,8% oraz nanocząstek żelaza w postaci proszku w ilości od 3% do 6%, korzystnie 5%, po czym nagrzewa się mieszaninę do temperatury w strefie pierwszej 100°C, w strefie drugiej 120°C, w strefie trzeciej 140°C, w strefie czwartej 140°C, zaś temperatura w głowicy wytłaczarskiej wynosi 160°C, po ukształtowaniu rury w głowicy wytłaczarskiej następuje chłodzenie w temperaturze 16°C, zaś prędkość obrotowa ślimaka wytłaczarki wynosi 60 obr/min.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest wytworzenie rury porowatej wzmocnionej nanocząstkami żelaza, które nadały jej właściwości magnetyczne. Korzystnym sposobem wytwarzania jest również zastosowana metoda wytłaczania porującego, pozwalająca na jednoczesne przetwarzanie mieszanki zawierającej poli(chlorek winylu) plastyfikowany, środek porujący oraz nanocząstki żelaza. Korzystnym skutkiem wynalazku jest także rozmieszczenie nanocząstek żelaza wyłącznie w strefie przy powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej rury.

P r z y k ł a d

Rura porowata została wykonana w procesie wytłaczania porującego, przy użyciu wytłaczarki z jednoślimakowym układem uplastyczniającym, głównie wytłaczarskiej, urządzenia chłodzącego oraz urządzenia odbierającego. Do układu uplastyczniającego wytłaczarki posiadającego cztery strefy grzejne, połączonego z głowicą wytłaczarską, zasypano poli(chlorek winylu) plastyfikowany o gęstości 1210 kg/m³ w ilości 94,2% porofor Hydrocerol 529 w postaci granulatu o egzotermicznej charakterystyce rozkładu w ilości 0,5% oraz nanocząstki żelaza w postaci proszku w ilości 5%. Zastosowany granulat środka porującego stanowił mieszaninę składającą się 50% środka czynnego i mieszaniny 50% poli(chlorku winylu) i środka nukleidyzującego. Wprowadzoną do układu mieszaninę nagrzano do temperatury w strefie pierwszej 100° w strefie drugiej 120°C, w strefie trzeciej 140°C, w strefie czwartej 140°C. Temperatura w głowicy wytłaczarskiej wyniosła 160°C, zaś temperatura wody chłodzącej kształtownik 16%. Proces prowadzono przy szybkości obrotowej ślimaka wytłaczarki wynoszącej 60 obr./min. Otrzymano rurę porowatą o grubości 4,0 mm oraz strukturze porowatej w całym przekroju z nanocząstkami żelaza widocznymi w strefie przy powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej. Średnica porów wyniosła 0,0225 mm, zaś udział powierzchniowy mikroporów wyniósł 40%. Otrzymana rura mikroporowa a charakteryzowała się gęstością pozorną równą 780 kg/m³, wytrzymałością równą 11 MPa oraz temperaturą mięknienia VST równą 70°C.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania rury porowatej wzmocnionej nanocząstkami żelaza, znamienny tym, że do układu uplastyczniającego wytłaczarki posiadającego cztery strefy grzejne, połączonego głowicą wytłaczarską zasypuje się mieszaninę poli(chlorku winylu) plastyfikowanego w ilości od 93,1% do 96,5% korzystnie 94,2%, poroforu w postaci granulatu o egzotermicznej charakterystyce rozkładu w ilości od 0,5% do 0,9%, korzystnie 0,8% mas. oraz nanocząstek żelaza w postaci proszku w ilości od 3% do 6% korzystnie 5%, po czym nagrzewa się mieszaninę do temperatury w strefie pierwszej 100%, w strefie drugiej 120%, w strefie trzeciej 140%, w strefie czwartej 140%, zaś temperatura w głowicy wytłaczarskiej wynosi 160°C, po ukształtowaniu rury w głowicy wytłaczarskiej następuje chłodzenie wodą w temperaturze 16°C, zaś prędkość obrotowa ślimaka wytłaczarki wynosi 60 obr./min.