CH294790A - Procédé pour le broyage continu de matières plastiques et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. - Google Patents

Description

  Procédé pour le broyage continu de matières     plastiques    et appareil pour la     mise    en     eeuvre     de ce procédé.    La présente invention concerne un procédé  de broyage continu de matières plastiques et  un appareil pour la mise en     oeuvre    de     çe    pro  cédé, et plus particulièrement un procédé et  un appareil grâce auxquels la matière est. sou  mise à des cycles répétés de compression, d'éti  rage et de cisaillement.  



  Lorsqu'on broie     des    matières plastiques  granuleuses ou pulvérulentes qui sont nor  malement à l'état solide, telles que les     copo-          lymères    vinyliques, les caoutchoucs naturels  et synthétiques, les résines polyesters, le sty  rène polymérisé, etc., avec des charges, des  colorants, des plastifiants, etc., dans un  broyeur du type couramment utilisé pour les  matières plastiques, on constate que le mé  lange a souvent. tendance à circuler d'une  façon répétée, à se canaliser ou à séjourner  un certain temps sans subir aucun broyage  dans quelque partie de l'appareil, de sorte que  le produit obtenu peut ne pas posséder l'homo  généité désirée.  



  La présente invention concerne un procédé  et un appareil pour le broyage des matières  plastiques, dans     lequels    l'action de broyage est  formée de cycles répétés de compression, d'éti  rage et de cisaillement. Ces cycles sont obte  nus en faisant tourner une partie de la ma  tière plastique à une vitesse et dans un sens  donnés, puis en amenant ladite partie en rota  tion au contact d'une autre partie tournant à  une vitesse et dans un sens différents. Cette    action rotative a pour effet de soumettre la  matière à des forces de compression, d'étirage  et de cisaillement chaque fois que des parties  de matière qui tournent dans des sens oppo  sés entrent mutuellement en contact.

   Des  fragments de matière échangent ainsi leurs  positions en passant d'une des parties à  l'autre, et la matière est ainsi parfaitement  malaxée, de telle sorte qu'on obtient un pro  duit homogène.  



  Le procédé de broyage continu des ma  tières plastiques objet de l'invention est carac  térisé par le fait qu'il consiste à faire tourner  une partie de la matière à une vitesse donnée  et dans un sens donné, à faire tourner une  autre partie de ladite matière à une vitesse  différente et en sens inverse de la première  partie et à amener les deux parties au contact  l'une de l'autre dans des conditions propres  à favoriser un échange de matière entre les  deux parties.  



  L'invention a également pour objet un  appareil pour la. mise en     oeuvre    de ce procédé,  caractérisé par le fait qu'il comprend une  chambre formée par deux cavités cylindriques  adjacentes dont les sections circulaires che  vauchent l'une sur l'autre et dont les axes  longitudinaux sont parallèles, un rotor dis  posé dans chacune de ces cavités cylindriques  et dont l'axe longitudinal coïncide avec l'axe  longitudinal de ladite cavité cylindrique, cha  cun des deux rotors comportant au moins une      ailette qui s'étend sensiblement jusqu'à la pa  roi cylindrique de la cavité correspondante,  les deux rotors étant entraînés en rotation de  manière à tourner autour de leurs axes res  pectifs à des vitesses différentes et dans des  sens opposés.  



  Selon une variante de cet appareil, une  partie de chaque rotor voisine de l'orifice par  lequel la matière plastique est     introduite    dans  la chambre peut être pourvue d'au moins un  filet de vis qui engrène avec un filet de vis  du rotor opposé.     Toutefois,    pour éviter le ris  que de détérioration des filets, il est essentiel,  dans cette variante, que le pas des filets de  vis de celui des rotors qui tourne le plus vite  soit un sous-multiple du pas des filets de vis  de celui qui tourne le moins vite.  



  Le dessin annexé illustre le procédé et re  présente, à titre d'exemple, une forme et une  variante d'exécution de l'appareil objet de  l'invention.  



       Fig.    1 est une vue en coupe longitudinale  verticale de la forme d'exécution, cette coupe  étant faite par la ligne 1-1 de     fig.    2.  



       Fig.    2 est une vue en coupe transversale  par la ligne 2-2 de     fig.    1.  



       Fig.    3 est une     vue    en coupe horizontale  d'une variante de l'appareil représenté aux       fig.    1 et 2.  



       Fig.    4 est un schéma illustrant la coopé  ration des deux rotors dans des positions an  gulaires successives.  



  Dans la mise en     oeuvre    du procédé, la ma  tière plastique à laquelle on envisage d'incor  porer des agents modificateurs tels que des  paraffines de pétrole à l'état liquide et, si on  le désire, des charges pulvérulentes sèches, est  introduite dans la gorge que font entre eux  deux rotors tournant - en engrenant mu  tuellement - autour d'axes fixes, à l'intérieur  d'une chambre ayant approximativement une  section transversale en forme de huit. Ces  rotors sont, de préférence, du type à plusieurs  ailettes s'étendant sur toute leur longueur.

    Chaque rotor comporte, de préférence, deux  ailettes sensiblement diamétrales et s'étendant,  de préférence,     hélicoïdalement    suivant un  angle peu incliné par rapport à l'axe du rotor,    afin de favoriser le mouvement de la matière  le long de l'arbre dit rotor.     L'ouverture    d'en  trée de la matière est située à l'une des extré  mités de la chambre et au centre au-dessus des  rotors, tandis que     l'ouverture    de décharge est  située à l'autre extrémité et au-dessous des  rotors.

   Si on le désire, une seconde paire de  rotors, identique à la première, est disposée  dans une chambre semblable située au-des  sous de la première chambre dans la même  enveloppe, afin. de réduire la longueur totale  de l'appareil et d'obtenir une disposition plus  compacte dudit appareil, l'ouverture de dé  charge dit broyeur étant, dans ce cas, située  à. l'alignement vertical de     L'ouverture    d'admis  sion.  



  Sur des prolongements extérieurs des       arbres        des        rotors        sont        calés        des        pignons          engrenant    mutuellement pour en  traîner     1'11n    des rotors d'une paire à une  vitesse qui est un multiple de la, vitesse     corn-          muniqitée    à l'autre, de préférence le double.

         L'engrènement    des rotors à. des vitesses diffé  rentes est rendu possible par une orientation  convenable des ailettes de ces     rotors.    Les  rotors agissent, de manière à effectuer pério  diquement une compression, un cisaillement  et un étirage de la matière en cours de  broyage. Les rotors et la chambre peuvent être  chauffés ou refroidis selon que les circons  tances peuvent l'exiger.  



  Des filets de vis peuvent être substitués  aux ailettes sur une partie des rotors situés  au-dessous de l'ouverture par laquelle la ma  tière pénètre dans la chambre du     broyeur-          malaxeur.    Cette partie filetée force la matière  plastique à avancer et l'introduit dans les  espaces compris entre les ailettes. Le pas des  filets     héliedïdaux    du rotor tournant le plus  vite est la moitié ou un autre sous-multiple  entier de celui des filets du rotor qui tourne  le moins vite.  



  Dans l'exemple représenté, le     broyeur-          malaxeur    comprend une enveloppe 10 présen  tant des cavités     cylindriques    12 et 14 dont. les  sections transversales circulaires chevauchent  l'une sur l'autre de façon à     former    une chant-           bre    unique 15, ayant en section transversale  sensiblement la forme du     chiffre    huit. A l'une  des extrémités de cette chambre 15, l'enve  loppe 10 présente, en vue de l'admission de  1a matière plastique, une tubulure 16 qui peut  être pourvue de tubes perforés 17 permettant  l'introduction de constituants liquides.

   Pour  permettre d'introduire des quantités plus  grandes de matières pulvérulentes ou liquides,  il est monté des tubes d'alimentation 18 qui  débouchent directement dans la chambre 15 à  travers la paroi de l'enveloppe 10. Celle-ci est  pourvue clé conduits 20 destinés à permettre  le passage d'un agent de chauffage ou de  refroidissement, suivant les cas.  



  Dans des parois de l'enveloppe 10 sont sup  portés de faon rotative, suivant l'axe des  cavités respectives 72 et 14, deux rotors 22 et  24 engrenant mutuellement. Chacun des rotors  est pourvu de deux ailettes longitudinales con  tinues a,     b    et c, d respectivement, qui possè  dent sensiblement la même section transver  sale et qui sont, de préférence, en forme d'hé  lices inclinées dans des directions opposées  suivant un angle aigu par rapport à leurs  plans axiaux respectifs.  



  Il est, de préférence, prévu dans l'enve  loppe 10 une seconde chambre 25 qui est iden  tique et située parallèlement à la chambre 15  et au-dessous de cette dernière, cette chambre  25 contenant une seconde paire de rotors 26  et 28 qui sont     supportés        rotativement    par l'en  veloppe 10 suivant l'axe des cavités cylindri  ques constituant ladite chambre. Ces rotors  sont identiques aux rotors 22 et. 24, excepté  que l'angle de l'ailette hélicoïdale et la posi  tion du rouleau tournant le plus vite sont in  versés. La cloison 30 ménagée entre les cham  bres 15 et 25 est percée d'une ouverture 32  qui fait communiquer les chambres entre elles  et qui constitue ainsi un échappement pour  la chambre 15 et     mie    admission pour la Cham  bre 25.

   L'enveloppe 10 est aussi pourvue  d'une tubulure de sortie 33 partant du second  étage du broyeur et, de préférence, située à  l'aplomb vertical de la tubulure d'admis  sion 16.    lies rotors engrenants 22, 24 et 26, 28  sont actionnés dans des sens opposés à des  vitesses différentes, la vitesse du rotor tour  nant le plus vite étant un multiple de celle du  rotor tournant le moins vite. A cet effet, sur  l'arbre du rotor 22 tournant le plus vite est  claveté un petit pignon moteur 35 qui engrène  avec une grande roue menée 36, clavetée sur  l'arbre du rotor 24 tournant le plus lentement.  De même, sur l'arbre du rotor 26 tournant  le plus vite de la paire inférieure est claveté  un petit pignon moteur 37 engrenant avec une  grande roue dentée 38, clavetée sur l'arbre du  rotor 28 tournant le plus lentement.

   L'extré  mité opposée du rotor à grande vitesse 22 de  la paire supérieure constitue l'arbre moteur  40, sur lequel est calée une roue dentée d'en  traînement 42 qui engrène avec une roue den  tée commandée 43, calée sur l'arbre du rotor  à grande vitesse 26 du second étage. Les deux  roues dentées 42 et 43 ont le même diamètre  en vue d'obtenir un     rapport    de transmission  de 1 à 1. L'arbre moteur 40 est accouplé à  une source d'énergie motrice, appropriée (non  représentée).  



  Les deux longues flèches horizontales de  la     fig.    1 indiquent les sens mutuellement oppo  sés du mouvement de la matière traitée le  long des paires de rotors des étages respectifs.  



  On a représenté schématiquement à la       fig.    4 la façon dont fonctionnent les rotors  engrenants. A la position zéro du rotor à  faible vitesse, l'extrémité clé l'ailette c de ce  rotor est tournée vers un des flancs du rotor  à. grande vitesse, entre les ailettes a et     b    de ce  dernier.  



  A la position à 45  du rotor à faible vi  tesse, l'ailette     b    du rotor à, grande vitesse  s'est rapprochée rapidement de l'ailette c, qui  s'en écarte lentement, ce qui a pour effet de  comprimer et de refouler la matière entre ces  deux ailettes, ainsi que d'effectuer un échange  de matière de l'une à l'autre de ces ailettes.    A la position à 90 , l'ailette     b    s'est rapide  ment éloignée de l'ailette c qui s'en éloigne  elle-même lentement., ce qui étire la matière  comprise entre les deux ailettes. De plus, le      rotor à grande     vitesse    a tourné de 180 , de  sorte que c'est le flanc opposé qui est mainte  nant tourné vers le rotor à faible vitesse.  



  A 135 , l'ailette a du rotor le plus rapide  a passé rapidement en avant de l'ailette d du  rotor le plus lent, ce qui a cisaillé la matière  située entre les deux ailettes.  



  A 180 , le rotor tournant le plus vite est  revenu à sa position de départ ou zéro, mais  le rotor lent a tourné d'un demi-tour. Par  suite, dans cette position, l'ailette d du rotor  lent est maintenant tournée vers le flanc ini  tial du rotor rapide. A mesure que le cycle se  répète, c'est d'abord un des flancs du rotor  rapide, puis l'autre, qui est opposé à un côté  ou flanc donné du rotor lent et qui coopère  avec lui. Diverses combinaisons de compres  sion, de refoulement, d'étirage et de cisaille  ment s'effectuent donc à mesure que se répè  tent les cycles de rotation.  



  Dans la variante de     fig.    3, un rotor rapide  42 engrène avec un rotor lent 44 dans la  chambre 15. Dans la partie située au-dessous  de la     tubulure    d'admission 16, les rotors pré  sentent, en remplacement des ailettes, des filets  hélicoïdaux qui engrènent entre eux, les filets  4 7 du rotor le plus rapide 42 ayant un pas  égal à la moitié du pas des filets 48 du rotor  lent 44. L'engrènement de ces filets 47 et 48  a pour effet de faire avancer la matière plas  tique admise par la tubulure 16 dans le sens  de la flèche horizontale indiquée à la     fig.    3,  pour l'amener à la zone d'action des ailettes  des rotors, puis de cette zone vers et à travers  l'orifice de décharge 32.

   L'enveloppe 10 est la  même que celle représentée aux     fig.    1 et 2 et  le second étage est identique au premier.  



  Cet appareil est, en particulier, avantageu  sement applicable au malaxage de matières de  viscosité élevée, telles que le polystyrène, avec  des cires, colorants et matières similaires.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé de broyage continu de matières plastiques, caractérisé par le fait qu'il consiste à faire tourner une partie de la matière à broyer à une vitesse donnée et dans un sens donné, à faire tourner une autre partie de la- dite matière à une vitesse différente et en sens inverse de la première partie, et à amener les deux parties au contact l'une de l'autre dans des conditions propres à favoriser un échange de matière entre les deux parties. II.

   Appareil pour la mise en ce-Livre du procédé selon la revendication I, caractérisé par le fait qu'il comprend une chambre for mée par deux cavités cylindriques adjacentes dont les sections circulaires chevauchent l'une sur l'autre et dont. les axes longitudinaux sont parallèles, un rotor disposé dans chacune de ces cavités cylindriques et dont l'axe longi tudinal coïncide avec l'axe longitudinal de ladite cavité cylindrique, chacun des deux rotors comportant au moins une ailette qui s'étend sensiblement jusqu'à la paroi cylin drique de la cavité correspondante, les deux rotors étant entraînés en rotation de manière à tourner autour de leurs axes respectifs à des vitesses différentes et dans des sens opposés. <B>SOUS-REVENDICATIONS:</B> 1.

   Appareil selon la, revendication II, ca ractérisé par le fait que les ailettes de chacun des rotors sont continues sur toute la longueur de la chambre. 2. Appareil selon la revendication II et la sous-revendication 1, caractérisé par le fait que les ailettes des rotors engrènent dans la région de la chambre constituée par le che vauchement des cavités cylindriques. 3.

   Appareil selon la revendication II et la sous-revendication 2, caractérisé par le fait que les deux rotors présentent, dans la partie extrême située au-dessous d'une ouverture d'en trée débouchant dans la chambre, des filets héli coïdaux destinés à engrener entre eux, le pas de la partie filetée du rotor tournant le plus vite étant un sous-multiple de celui de la partie filetée du rotor tournant le moins vite. 4.

   Appareil selon la revendication II, ca ractérisé par le fait qu'une seconde chambre et des rotors, pratiquement identiques à la première chambre et aux rotors qu'elle con tient, sont disposés directement au-dessous de la première chambre dont ils sont séparés par une cloison, un passage étant. ménagé dans la dite cloison pour transférer la matière de la première chambre à, la seconde. 5. Appareil selon la revendication II et la sous-revendication 4, caractérisé par le fait que le rotor tournant le plus vite de la seconde chambre est situé au-dessous du rotor tour nant le moins vite de la première chambre.