Патент на изобретение №2162795

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2162795 (13) C1
(51) МПК 7
B29C47/08, B29C47/76
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 27.05.2011 – прекратил действие

(21), (22) Заявка: 99125068/12, 03.12.1999

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

03.12.1999

(45) Опубликовано: 10.02.2001

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
GB 1413014 A, 05.11.1975. DE 2203759 A, 16.08.1973. FR 2169042 A, 07.09.1973. DE 3615609 A1, 12.11.1987. GB 1494999 A, 14.12.1977. FR 2281823 A1, 12.03.1976. US 4059206 A, 22.11.1977. SU 304143 A, 25.05.1971. SU 1525014 A1, 30.11.1989.

Адрес для переписки:

170008, г.Тверь, ул. 15 лет Октября 61/64, кв.49, Левину В.М.

(71) Заявитель(и):

Левин Владимир Михайлович

(72) Автор(ы):

Левин В.М.,
Баскакова Т.И.

(73) Патентообладатель(и):

Левин Владимир Михайлович

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ЧИСТОГО ПОЛИМЕРА ДЛЯ ПОЛИМЕРНОГО ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА


(57) Реферат:

Изобретение относится к переработке особо чистых полимерных материалов, в частности к устройству для формования ядра и отражающей оболочки полимерного оптического волокна. Получение особо чистого полимера для полимерного оптического волокна осуществляют с помощью шнекового экструдера с вакуумной зоной. Экструдер содержит корпус, шнек и размещенную между загрузочным отверстием и сальниковым устройством камеру. В камере расположены два полых цилиндра коаксиально один в другом. Внешний цилиндр имеет на внутренней и внешней поверхностях шнековую нарезку и одной стороной герметично закреплен на шнеке. Внутренний цилиндр, в котором коаксиально расположено сальниковое устройство, герметично соединен с корпусом экструдера. Кроме того, внешний цилиндр имеет конфигурацию шнековой нарезки на внешней поверхности, способствующую перемещению механических частиц и следов смазки из сальникового устройства в направлении, обратном направлению движения основной массы расплава полимерного материала. Внутренняя поверхность внешнего цилиндра имеет конфигурацию шнековой нарезки, способствующую перемещению механических частиц и следов смазки из сальникового устройства в одном направлении с движением основной массы расплава полимера. Внутренний полый цилиндр на внутренней поверхности имеет ряд концентрических выступов высотой в несколько миллиметров. Изобретение позволяет предотвратить попадание механических примесей из сальникового устройства экструдера в полимерный расплав при получении полимерного оптического волокна. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.


Изобретение относится к области переработки особо чистых полимерных материалов, в частности к устройству для формования ядра и отражающей оболочки полимерного оптического волокна.

Полимерное оптическое волокно (ПОВ) может быть использовано в сетях связи на короткие расстояния, в ядерной физике, в медицине, в световой рекламе и т.д.

Для получения ядра ПОВ используют аморфные полимеры, которые получают полимеризацией в массе таким образом, чтобы сохранить максимальную прозрачность полимера, предотвратить деструкцию, попадание механических примесей и других веществ в полимер ядра и отражающей оболочки ПОВ. В качестве промышленного способа получения ядра ПОВ на основе полиметилметакрилата (ПММА) и других аморфных полимеров используют непрерывный способ с помощью реактора и последующего удаления непрореагировавшего мономера в экструдере с вакуумной зоной. Подобный способ рассматривался в заявке Японии N 53-42660, при этом наблюдают нарастание массы полимера в вакуумной камере и вторичное попадание расплава полимера из вакуумной зоны в основную массу полимера, что загрязняет полимер в целом. Кроме того, конструкция экструдера не исключает попадание механических примесей из сальника экструдера.

По технологии формования ядра, отражающей оболочки ПОВ и защите их от попадания продуктов деструкции очень мало информации. Например, в патенте ГДР ДД(11) 259170 Al, опубликованном в 1988 году, предлагают отделять термодеструктированный в краевых зонах расплав полимера непосредственно перед разгрузочным устройством через кольцевой канал или перфорацию стенок трубы. При этом количество расплава, выгружаемого из краевой зоны, составляет 0,1-10% от общего количества расплава. Основным недостатком этого экструдера является то, что удаляется только часть загрязненного расплава по краевым зонам. Основная масса расплава, содержащая продукты деструкции и механические примеси из сальника, остается в полимере ядра ПОВ.

Близка к настоящему изобретению заявка Японии N 58-132028, в соответствии с которой для получения прозрачного полимера с высокими свойствами светопропускания используют шнековый экструдер, имеющий боковые отверстия для отвода газов и отводное отверстие, а в передней части – отверстие для выхода полимера, который непрерывно дегазируется. Газовую фракцию удаляют под вакуумом через отверстие для вывода газов, расположенное сзади загрузочного отверстия. Часть полимера, подаваемого в экструдер, также удаляют через отводное отверстие, расположенное сзади загрузочного отверстия. Большую часть полимера с помощью шнека продвигают к передней части экструдера и экструдируют.

Несмотря на то, что в расплав полимера попадают инородные частицы, они выводятся наружу вместе с частью полимера через отводное отверстие, расположенное сзади загрузочного отверстия. Недостатком этого экструдера является то, что из-за расположения вакуумной зоны сзади загрузочного отверстия, непрореагировавший мономер удаляется намного хуже, чем при нахождении вакуумной зоны спереди загрузочного отверстия и концентрация мономера достигает 0,8%. Другим недостатком является необходимость вывода из экструдера части полимера с инородными включениями, что ведет к снижению выхода волокна и удорожанию процесса.

В качестве прототипа настоящего изобретения можно предложить заявку Великобритании [GB N 1413014, кл. В 29 F 3/03, 1975]. На шнековый экструдер с вакуумной зоной, корпусом, в котором размещают шнек и камеру, которая расположена между загрузочным отверстием и сальниковым устройством, причем на выходном конце шнека камера герметизирована от приводных устройств шнека уплотняющими элементами.

Недостатком данного экструдера является то, что уплотняющие элементы предотвращают в основном попадание в расплав полимера смазки, в то время как механические микропримеси свободно проникают в расплав полимера, поэтому данный экструдер не может быть использован для переработки чистых полимеров.

В данном изобретении описывают устройство в шнековом экструдере, которое предотвращает попадание механических примесей из сальникового устройства экструдера в полимерный расплав при получении ПОВ. Для эффективной защиты полимерной массы от инородных включений после сальникового устройства и перед загрузочным отверстием вдоль оси шнека создают камеру, в которой размещают два полых цилиндра коаксиально один в другом. Внешний цилиндр имеет на внутренней и внешней поверхностях шнековую нарезку и одной стороной, которая расположена ближе к загрузочному отверстию, герметично крепится к шнеку экструдера. Другая сторона внешнего цилиндра, которая обращена к сальниковому устройству, остается открытой. Внешний цилиндр имеет конфигурацию шнековой нарезки на внешней поверхности, способствующую перемещению механических частиц и следов смазки из сальникового устройства в направлении, обратном направлению движения основной массы расплава полимерного материала, при этом внутренняя поверхность внешнего цилиндра имеет конфигурацию шнековой нарезки, способствующую перемещению механических частиц и следов смазки из сальникового устройства в одном направлении с движением основной массы расплава полимера.

Внутренний цилиндр жестко соединен с корпусом экструдера и внутри этого цилиндра коаксиально размещено сальниковое устройство, при этом внутренний цилиндр, неподвижно соединенный с корпусом экструдера, входит во внешний цилиндр, соединенный со шнеком. Вакуумную зону размещают после загрузочного отверстия перед выгружным отверстием в передней части экструдера. Полимер, из которого удален не прореагировавший мономер, экструдируют из передней части экструдера. Применение данного устройства предотвращает попадание инородных частиц в массу полимера и приводит к снижению потерь светового потока в ПОВ.

Изобретение иллюстрируют следующими чертежами.

На фиг. 1 изображен экструдер с устройством для получения особо чистого полимера для ПОВ. Устройство для получения особо чистого полимера представляет собой камеру 1, которая расположена сразу после сальникового устройства 2 перед загрузочным отверстием 3 экструдера 4. В камере 1 размещен полый внешний цилиндр 5, на внешней поверхности которого нанесена шнековая нарезка 6, а на внутренней нанесена шнековая нарезка 7, при этом внешний цилиндр 5 дальним концом от сальникового устройства 2 герметично соединен со шнеком 8 и вращается вместе с ним. Второй внутренний полый цилиндр 9 герметично соединен с корпусом экструдера 4 таким образом, что сальниковое устройство 2 расположено в основании внутреннего цилиндра 9, при этом внутренний цилиндр 9 имеет меньший диаметр, чем внешний цилиндр 5, и имеет на внутренней поверхности ряд концентрических выступов высотой в несколько миллиметров. Внутренний цилиндр 9 входит на три четверти во внешний цилиндр 5. Экструдер 4 имеет шнек 8, вакуумное отверстие 10 и выгружное отверстие 11, а также снабжен мотором 12 с осью 13.

Проверку качества полимера осуществляют на установке получения ПОВ, изображенной на фиг. 2. На принципиальной схеме (фиг. 2) кроме экструдера 4, на котором получают ПММА – полимер ядра ПОВ, изображен экструдер 14 для получения полимера отражающей оболочки ПОВ, фильерное устройство 15, сенсорное устройство для контроля диаметра ПОВ 16, тянущее устройство 17 и приемное место 18. Устройство работает следующим образом.

В загрузочное отверстие 3 экструдера 4 непрерывно подают форполимер, который с помощью шнека 8 подают к вакуумному отверстию 10, где происходит удаление газообразных включений и мономера из форполимерной массы. Полученный таким образом однородный расплав полимерного материала через выгружное отверстие 11 направляют на дальнейшую переработку. Два полых цилиндра 5 и 9, расположенных в камере 1, препятствуют попаданию механических и других примесей из сальникового устройства 2 в форполимер и работают следующим образом. Механические частицы и следы смазки попадают во внутренний цилиндр 9, где по всей окружности внутренней поверхности цилиндра 9 расположены концентрические выступы высотой несколько миллиметров, которые препятствуют попаданию механических примесей из сальникового устройства 2 в расплав полимерной массы. В случае, если механические частицы и следы смазки выходят из внутреннего цилиндра 9, то они попадают на внутреннюю нарезку 7 внешнего цилиндра 5 и отбрасываются от открытого конца полого внешнего цилиндра 5. Если механические частицы и следы смазки попадают в камеру 1, то внешняя шнековая нарезка 6 внешнего цилиндра 5 отбрасывает механические частицы и следы смазки в сторону сальникового устройства 2 и таким образом создается многократная защита расплава полимерной массы от попадания в нее инородных примесей. Предлагаемое устройство позволяет надежно защитить полимеры ядра и отражающей оболочки ПОВ от попадания примесей из сальникового устройства экструдера и тем самым получить ПОВ с низкими потерями.

Изобретение поясняют на следующем примере.

Пример.

Смесь ректифицированного метилметакрилата (ММА), очищенного додецилмеркаптана (2,510-1 мол.%), лауроила пероксида (510-2 мол.%), отфильтрованную через фильтр с диаметром пор 510-2 мкм, загружают в инертной атмосфере со скоростью 2,5 кг/час в реактор емкостью 4 л и под давлением 1,5-2,5 МПа и температуре 190-200oC непрерывно осуществляют полимеризацию. Форполимер ПММА, содержащий 30-40% ММА, непрерывно со скоростью 2,5 кг/час подают в экструдер с диаметром шнека 30 мм через загрузочное отверстие 3. Через вакуумное отверстие 10 осуществляют дегазацию мономера. Полимер оболочки на основе 2,2,3,3-тетрафторпропил--фторакрилата подают из экструдера 14 в фильерное устройство 15, где при температуре 215oC осуществляют формование ПОВ. После фильерного устройства 15 ПОВ поступает на тянущее устройство 17. Диаметр ПОВ контролируют с помощью сенсорного устройства 16. ПОВ в готовом виде поступает на приемное место 18.

Потери света в ПОВ составляют 190-210 дБ/км при длине волны 650 нм. Содержание остаточного мономера в ядре из ПММА составляет 310-1%.

Формула изобретения


1. Устройство для получения особо чистого полимера для полимерного оптического волокна с помощью шнекового экструдера с вакуумной зоной, содержащего корпус, шнек и размещенную между загрузочным отверстием и сальниковым устройством камеру, отличающееся тем, что в камере расположены два полых цилиндра коаксиально один в другом, причем внешний цилиндр имеет на внутренней и внешней поверхностях шнековую нарезку и одной стороной герметично закреплен на шнеке, а внутренний цилиндр, в котором коаксиально расположено сальниковое устройство, герметично соединен с корпусом экструдера.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешний цилиндр имеет конфигурацию шнековой нарезки на внешней поверхности, способствующую перемещению механических частиц и следов смазки из сальникового устройства в направлении, обратном направлению движения основной массы расплава полимерного материала, при этом внутренняя поверхность внешнего цилиндра имеет конфигурацию шнековой нарезки, способствующую перемещению механических частиц и следов смазки из сальникового устройства в одном направлении с движением основной массы расплава полимера.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренний полый цилиндр на внутренней поверхности имеет ряд концентрических выступов высотой в несколько миллиметров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2


MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 04.12.2004

Извещение опубликовано: 27.12.2005 БИ: 36/2005


Categories: BD_2162000-2162999