способ изготовления пластмассовых изделий

Формула изобретения

Способ изготовления пластмассовых изделий, включающий плавление полимерных материалов и выдавливание пластмассы с использованием вытесняющего элемента в устройство формования, в котором производится формование и охлаждение изделия с последующим его извлечением из устройства формования, отличающийся тем, что расплав полимера выдавливают через устройство профилирования в виде ленты, которую каландрируют заданной толщины с помощью каландра, далее вытягивают, охлаждают до твердого состояния и нарезают в виде листовых изделий с использованием вытягивателя с гильотиной, дополнительно изготавливают сменную деформирующую матрицу и вставляют в устройство термоформования, в которое затем закрепляют листовые изделия и разогревают до заданного диапазона температур, и выдавливают на них рельефный рисунок с использованием сменной деформирующей матрицы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для переработки полимерных материалов в пластмассовые изделия, которые могут применяться в строительстве в виде стеновых панелей (внутренняя отделка помещений, внешняя отделка зданий, а также мебельных фасадов) и пищевой промышленности при изготовлении тары, например коррексов.

Известен способ (аналог) получения пластмассовых изделий из полимерных материалов [Мирзоев Р.Г. и др. Основы конструирования и расчеты деталей из пластмасс и технологической оснастки для их изготовления. - Л.: Машиностроение, 1972, с.282-283], включающий плавление полимерного сырья и по средствам шнека работающего в режиме холостого хода, пластификацию в пластмассу и введение под высоким давлением в полость литьевой формы, для ее затвердевания и извлечение сформованного изделия.

Устройство формования состоит из сложной гидравлической системы и двух плит смыкания, на внутренней поверхности, которых выполнена полость литьевой формы. Пресс используется для поддерживания полости литьевой формы, закрытой во время заполнения ее пластмассой. Усилие смыкания плит пресса должно составлять сотни тонн. При меньшем усилии смыкания герметичность литьевой формы может быть нарушена, что может привести к изделиям низкого качества.

При данном способе переход на новый вид продукции невозможен без замены пресс-формы, что сопряжено с серьезными технологическими трудностями, временными и финансовыми затратами.

Недостатком известного способа производства пластмассовых изделий является низкая производительность и большие финансовые затраты при переходе на новый вид выпускаемой продукции.

Наиболее близким по назначению и достижению технического результата (прототип) известны устройство и способ производства пластмассовых изделий [Патент РФ № 2387539, 7 МПК В29С 45/57, В29С 43/54, В29С 45/56, В29С 45/54 2002 г.], включающий плавление в специальной камере полимерных материалов частично или полностью и выдавливание пластмассы с использованием вытесняющего элемента мо меньшей мере в одну буферную камеру, из которой некоторое количество пластмассы с использованием другого вытесняющего элемента типа плунжер выдавливают в полость литьевой формы (пресс-форму), для ее затвердевания и извлечение сформованного изделия.

Производительность выпуска пластмассовых изделий зависит от суммарного времени выполнения основных операций составляющих полный производственный цикл: загрузка полимерного сырья и разогрев его до пластического состояния, введение (впрыск) в литьевую форму пластмассы, охлаждение и извлечение готового изделия. Производительность выпуска пластмассовых изделий при реализации способа - прототипа составляет порядка 60 шт/час.

Полный временной цикл изготовления одного изделия при реализации предложенного способа состоит в следующем: загрузка полимерного сырья и разогрев его до пластического состояния, и выдавливание пластмассы через устройство профилирования в виде ленты; каландрирование ленты заданной толщины и ширины; вытягивание калиброванной ленты, охлаждение ее до твердого состояния и нарезание в виде листового изделия; термоформовка, охлаждение и извлечение готового изделия. Производительность выпуска пластмассовых изделий составляет порядка 180 шт/час.

Несмотря на увеличение количества операций, время необходимое для их выполнения существенно снизилось, например, в способе - прототипе только на операцию охлаждения изделия в литьевой форме требовалось порядка 50 секунд, притом, что на все операции, составляющие предлагаемый способ требуется порядка 60 секунд.

Расчеты проводились для одних и тех же исходных данных по сырью и массогабаритным размерам производимых изделий.

Представленные цифры производительности выпуска пластмассовых изделий при реализации обоих способов могут варьироваться в широких пределах, в зависимости от вида сырья, массогабаритных размеров готовых изделий и многое другое, однако, общее соотношение один к трем останется в прежних пределах.

Кроме того, при реализации способа - прототипа, переход на новый вид изготавливаемых изделий сопряжен с серьезными технологическими трудностями, временными и финансовыми затратами: изготовление новой дорогостоящей пресс-формы, демонтаж старой и установка новой пресс-формы займет несколько недель при обязательном использовании дополнительного оборудования.

Недостатком известного способа производства пластмассовых изделий является невысокая производительность выпуска пластмассовых изделий и низкая оперативность при больших финансовых затратах при переходе на новый вид выпускаемой продукции.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение производительности выпуска пластмассовых изделий и минимизация временных и финансовых затрат при расширении модельного ряда производимых пластмассовых изделий.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе, включающем плавление полимерных материалов и выдавливание пластмассы с использованием вытесняющего элемента в устройство формования, в котором производится формование и охлаждение изделия с последующим его извлечением из устройства формования, дополнительно расплав полимера выдавливают через устройство профилирования в виде ленты, которую каландрируют заданной толщины с помощью каландра, далее вытягивают, охлаждают до твердого состояния и нарезают в виде листовых изделий с использованием вытягивателя с гильотиной, дополнительно изготавливают сменную деформирующую матрицу и вставляют в устройство термоформования, в которое затем закрепляют листовые изделия и разогревают до заданного диапазона температур, и с использованием сменной деформирующей матрицы выдавливают на них рельефный рисунок.

В предлагаемом способе для изменения рельефного рисунка на выпускаемом изделии нужно лишь изготовить и заменить недорогую сменную деформирующую матрицу в термоформовочном устройстве. Для проведения этой замены не требуется дополнительного оборудования, и время необходимое для ее выполнения займет не более двух суток.

На фиг. схематично показан вариант устройства, реализующего способ изготовления пластмассовых изделий. Устройство состоит из последовательно соединенных блоков: устройства плавления и выдавливания - 1, устройства профилирования - 2, каландра - 3, вытягивателя с гильотиной - 4, устройства термоформования - 5, охлаждающего устройства - 6.

Способ изготовления пластмассовых изделий осуществляется следующим образом.

В устройстве плавления и выдавливания - 1 полимерное сырье (полипропилен или полиэтилен) при нагревании пластифицируется в пластмассу и выдавливается через устройство профилирования - 2 в виде ленты. Далее в каландре - 3 лента каландрируется заданной толщины и ширины. Затем с использованием вытягивателя с гильотиной - 4 калиброванная лента вытягивается, охлаждается до твердого состояния и нарезается в виде листовых изделий. Затем листовые изделия поступают в устройство термоформования - 5, в котором их закрепляют, разогревают до заданного диапазона температур (например, для полипропилена 160-180 градусов, а для полиэтилена 130-140 градусов) и с использованием сменной деформирующей матрицы выдавливают на листовых изделиях рельефный рисунок, после охлаждения полимера с помощью охлаждающего устройства - 6 получается пластмассовая копия оформляющей поверхности сменной деформирующей матрицы. Далее готовые пластмассовые изделия извлекаются из устройства термоформования - 5.

Устройство, реализующее способ изготовления пластмассовых изделий может быть выполнено из следующего оборудования:

устройства плавления и выдавливания - 1 и устройства профилирования - 2, которые могут быть реализованы в виде экструдера, например LPSB-90/30 Китай;

каландра - 3, который может быть реализован в виде 3-х валкового каландра, например ECR-90/30 Китай;

вытягивателя с гильотиной - 4, например VPT-1 «Экстропласт» г.Новгород;

устройства термоформования - 5, например ВФМ-3000 «Пластэнергия» г.Санкт-Петербург.

охлаждающего устройства - 6, которое может быть выполнено в виде промышленного вентилятора.

Изобретение «Способ изготовления пластмассовых изделий» промышленно применимо, так как совокупность характеризующих его признаков, обеспечивает возможность его осуществления, работоспособность и воспроизводимость, так как для реализации заявленного способа могут быть использованы известные материалы и стандартное оборудование.

Проведенный анализ уровня техники позволяет установить, что заявляемый способ, характеризующийся совокупностью признаков, такими как плавление полимерных материалов в специальной камере и выдавливание пластмассы с использованием вытесняющего элемента через устройство профилирования в виде ленты, которую каландрируют заданной толщины с помощью каландра, вытяжение, охлаждение и нарезка в виде листовых изделий, изготовление сменной деформирующей матрицы и ее размещение в устройстве термоформования, затем закрепление листовых изделий в устройстве термоформования и разогрев до заданного диапазона температур, выдавливание с использованием сменной деформирующей матрицы на листовых изделиях рельефного рисунка, идентичных всем признакам, содержащихся в предложенной заявителем формуле изобретения, отсутствует, что указывает на соответствие заявляемого изобретения критерию охраноспособности «новизна».

Из уровня техники также не подтверждена известность влияния отличительных признаков заявляемого способа, таких как выдавливание расплава полимера через устройство профилирования в виде ленты, ее каландрование заданной толщины с помощью каландра, вытягивание, охлаждение до твердого состояния и нарезание в виде листовых изделий, изготовление сменной деформирующей матрицы и ее размещение в устройстве термоформования, закрепление листовых изделий в устройстве термоформования и разогрев до заданного диапазона температур, выдавливание с использованием сменной деформирующей матрицы на листовых изделиях рельефного рисунка, на полученный технический результат - повышение производительности выпуска пластмассовых изделий и расширение возможности быстрого изменения модельного ряда производимых пластмассовых изделий при минимальных финансовых затратах, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Реализация предложенного способа позволит в 3 раза повысить производительность выпуска пластмассовых изделий и существенно минимизировать временные и финансовые затраты при расширении модельного ряда производимых пластмассовых изделий.