NO843034L - Ekstruder - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ekstruder og nærmere bestemt til mateskruen av en ekstruder.

Under fabrikasjon med termoplastiske materialer, mottar ekstruderen plastmateriale i dens traktbeholder og leverer slikt materiale til en mateskrue plassert i ekstrudertrommelen hvori mateskruen fremskrider og bearbeider plastmaterialet for å fremstille en homogen ekstrudert masse. Teknikken for å konvertere fast, termoplastisk materiale

til en tilfredsstillende, strømmende homogen smelte uten overoppvarming eller kjemisk forringelse avhenger delvis på arten av termoplastisk materiale som bearbeides. Ved fremstilling av visse plastmaterialer kan et flertall av ekstruderskruer tilveiebringes i tandem for å tilveiebringe en kontinuerlig blanding og bearbeiding, hvor temperatur-stigningen ikke er kritisk og plastmaterialet kan bli .

blandet for en lengre tidsperiode uten ugunstige effekter.

I tilfelle av polyvinylklorid (PVC) forbindelser med

lav skjærfasthet, var det nødvendig å redusere utgangs-hastigheten for å opprettholde ekstrudermassen under 182°C.

I tillegg kunne bare en ekstruderskrue med enkeltløp anvend-

es for å bevare de egenskaper som er nødvendig for å oppnå

en glatt overflate på ekstrudermassen. I US-patent 3897.938

er konstruksjonen slik at den utsetter den maksimale mengden av materialet som skal bearbeides mot den sylindriske over-flaten av trommelen for å fremstille en smelte. I denne type skrue blir den flytende smelte rettet vekk fra den faste del av plastmaterialet som blir ledet via en primærkanal og blir rettet mot en sekundær kanal for oppsamling og fremadbevegelse. I tilfelle av PVC-forbindelser med lav skjærfasthet er pro-sesskarakteristikkene slik at denne type av skruer ikke kan brukes. Ved bearbeiding av dette materialet var det nødvendig å bruke en standard eller konvensjonell blandeskrue med enkel skruegjenge og å redusere dreiehastigheten av skruen for å redusere skjærgraden av ekstrudermassen og opprettholde utgangstemperaturen under 182°C. I tilfelle av en 88.9 mm skrue med fem omdreininger i mateseksjonen med en dybde i

kanalen på 17.15 mm i mateseksjonen, 5-7 omdreininger i overgangsseksjonen, også med 12 - 14 skruegjenger eller omdreininger i tilmålingsseksjonen og 6.35 mm dybde i tilmålingsseksjonen eller kanalen, ville man oppnå et utgangs-gjennomsnitt på ca. 68 kg/time uten å påstøte kjemisk forringelse eller bølgedannelse. I tillegg ville ekstrudermassen tilveiebringe profiler med glatt overflatestruktur. Det er viktig å oppnå en homogen blanding av smeiten. Dette nødvendiggjør en begrensning for temperaturen på ekstruder-smelten å være under 182°C (ved bruk av en 88.9 mm ekstruderskrue av standard eller konvensjonell form med en gjengeavstand på 88.9 mm). Foreliggende oppfinnelse er rettet mot en ny og forbedret skrueutforming av denne konvensjonelle skruen med enkelt skruegjenge som er istand til å øke utgangs-hastigheten av PVC med lav skjærfasthet opp til over 13 6 kg/t, samtidig som man oppnår en homogen blanding og opprettholder smeltetemperaturen under 182°C ved håndgripelig å minske gjengeavstanden ved tilmålingsseksjonen, å øke dybden ved tilmålingsseksjonen samtidig som det anvendes et flertall av rader av radielt ragende tapper i tilmålingsseksjonen.

Foreliggende oppfinnelse betrakter en ekstruderanordning

med en ekstruderblandeskrue med en enkel skruegjenge for mateseksjonen, overgangsseksjonen og tilmålingsseksjonen hvor tilmålingsseksjonen har en dypere kanal enn normalt med en gjengeavstand somer rmindre enn de andre seksjoner. I tillegg har tilmålingsseksjonen et flertall av rader av skjærringer.

Figur 1 er en skjematisk sideprojeksjon av en ekstruderanordning som viser ekstruderskruen med stiplede linjer. Figur 2 er en forstørret sideprojeksjon av ekstruderskruen plassert i ekstrudertrommelen som er brutt bort. Figur 3 er et diagram som sammenligner utgangsmengden av forskjellige skruegjenger.

Idet det vises til tegningene hvor like henvisningstall angir like eller samsvarende deler gjennom de forskjellige skisser, er det i figur 1 vist en ekstruder 10 understøttet av et par av i avstand anbrakte braketter 11. Ekstruderen 10 har en traktbeholder 12, en ekstruderdyse 13, trans-misjonsinretninger 14, drivmotor 15 og en sylinder 16 i hvilke en mateskrue 17 er opplagret for rotasjon. Mateskruen har en mateseksjon A, en overgangsseksjon B, og en tilmålingsseksjon G som avslutter inntil dysen 13. Ekstruderskruen 17 er vist idet den drives av transmisjons-innretningen 14 med dens spiss 19 anbragt oppstrøms av et utløp 2 0 hvilke utløp 2 0 er forbundet til dysen 13.

Kjernen 21 av skruen 17 har en skruelinjeformet landing eller skruegjenge 22 med en konstant gjengeavstand for hele lengden av mateseksjonen A og overgangsseksjonen B. Som det sees i figur 2, øker diameteren av kjernen i radiell dimensjon mot enden av overgangsseksjonen hvorved den for-binder tilmålingsseksjonen. Kjernediameteren av tilmålings-seks jonen er redusert i forhold til en standard 88.9 mm skrue som ville ordinært ha en ugunstig effekt på smeltens homogenitet siden den ville bevirke bølgedannelse i ekstrudermassen. Bølgedannelsen er en ujevn strøm eller pumpevirkning og bevirker en ujevn oppholdstid for materialet i ekstruderen. Dybden på kanalen i tilmålingsseksjonen blir øket til en dybde liggende i området 7.11 mm - 7.6 2 mm samtidig som den også reduserer gjengeavstanden av skruen til omlag 62.2 mm fra 88.9 mm. Med gjengeavstanden til skruen eller skruegjengeavstanden menes den avstanden i lengderetningen mellom to hosliggende skruegjenger. Lokalisert på tilmål-ingsseks jonen av skruen 17 er et flertall av blanderinger 25. Hver ring 25 innbefatter et flertall av sylindriske tapper 26 sikret på egnet måte i hull som er boret i skaftet eller kjernen 21 av skruen. Hver ring 25 ligger i et plan som er normalt til den aksielle senterlinje av skruen. Tappene 26 er symmetrisk anordnet langs omkretsen rundt kjernen eller skaftet 21 og rager utad med en avstand sammen-fallende med diameteren på skruegjengene. Tappene gjennom- skjærer ikke skruegjengene, men er anordnet til å avslutte nær inntil skruegjengene. Slike tapper legger til effekt-iviteten i å blande og skape termisk ensartethet før ekstrudermassen blir båret eller beveget fremad ved den neste skruegjenge til den påfølgende blandering 25. Med den suksessive blanding av slike ringer 25, og ved å øke til-målingsdybden, reduserer skjærgraden og skjæroppvarmingen og således senker smeltetemperaturen, men dette øker pumpevirkningen og bølgedannelsen. Ved også å avkorte gjengeavstanden i tilmålingsdelen med disse ovenfor nevnte modifikasjoner reduseres også pumpevirkningen og oppholdstiden økes og forbedrer således kvaliteten. Denne kombinerte konstruksjon eliminerer bølgedannelse av materialet i ekstruderen og ekstrudermassen som utgår fra dysehodet er grun-dig blandet, med varmen fordelt gjennom materialet slik: at materialet er homogenisert når det gjelder temperaturen, samtidig som det håndgripelig øker utgangsmengden. Ved å sammenligne utgangsmengden for en slik beskrevet ekstruderskrue, oppnår man en utgang på mellom 136 kg - 181 kg/t, sammenlignet med den konvensjonelle blandeskrue ~ som gir 68 - 91 kg/t samtidig som den opprettholder lavere smeltetemperatur (under 182°C).

Ved drift av den ovenfor beskrevne ekstruder, beveger PVC-materialet med lav skjærfasthet som bearbeides opp mate-seks jonen av mateskruen 17 ved pumpevirkningen av skruegjengene 22, og blir videre bearbeidet og oppvarmet etterhvert som den beveger seg gjennom overgangsseksjonen B..Når materialet entrer tilmålingsseksjonen, som er dypere enn den konvensjonelle dybden av en tilmålingsseksjon eller utjevningsseksjon, hvor ekstrudermassen som blir bearbeidet blir ført gjennom utsparinger mellom tappene som fordeler de faste stoffene og tilveiebringer en blandevirkning på PVC-materialet i kanalen. Etterhvert som materialet beveg-

er seg gjennom utjevningsseksjonen, blir det PVC-bearbeidede materiale gitt en lengre oppholdstid i kanalen. En mer effektiv bearbeidingsvirkning på materialet tilveiebringes på grunn av virkningen av materialet som beveger seg gjennom

slissene mellom tappene sammen med den økte oppholdstiden i kanalen på grunn av den dypere utjevningskanalen og mindre skrueavstand på denne for således å tilveiebringe en homogen blanding når den utgår fra ekstruderen samtidig som den opprettholder en temperatur på 18 2°C eller lavere uten å utsette ekstrudermassen for bølgedannelse.

Som et eksempel på forskjellen i utgangsmengde, bemerk fig. 3, som fremlegger bruken av en 88.9 mm diameter på en enkelt-gjenget skrue med en mateseksjon, overgangsseksjon og en utjevningsseksjon med en 88.9 mm gjengeavstand over det hele. Den standard blandeskrue med 88.9 mm diameter med en skruelengde til diameterforhold på 24, med en utjevnings-dybde på 6.3 5 mm og 4 rader av blandetapper i utjevningsseksjonen har en hovedsaklig lineær kurve angitt ved "X"er. Ved å bruke en B.F. Goodrich Geon 8700A-f orbindelse,. betraktet som en forbindelse med lav skjærfasthet, tilveiebringer en utgang på opptil 113 kg/t med en temperatur på 185°C. Kvaliteten på en slik ekstrudermasse er på grensen på grunn av dets høye smeltetemperatur. Ved å anvende en identisk skrue og operere under de samme betingelser, men modifisere skruen i samsvar med prinsippene av å minske gjengeavstanden til utjevningsseksjonen fra 88.9 mm til 62.2 mm og øke dybden av utjevningsseksjonen til 7.11 mm,

er utgangsmengden øket til 159 kg/t ved 177°C temperatur.

Ved denne siste kjøring var det ingen bølgedannelse med en tilsvarende forbedring i kvalitet av ekstrudermassen.

Forskjellige modifikasjoner er betraktet og kan åpenbart velges av fagmannen uten å avvike fra den beskrevne oppfinnelse, som heretter definert ved de vedlagte krav, hvor kun en foretrukket utførelse av denne er beskrevet.

Claims (11)

1. Anordning for å fremføre og bearbeide termoplastiske materialer, karakterisert ved at det innbefatter en sylinder, hvor sylinderen har dyseinnretninger ved en ende av denne, en mateskrue roterbart opplagret i nevnte sylinder, hvor nevnte mateskrue har en mateseksjon en overgangsseksjon og en utjevningsseksjon, hvor nevnte mateskrue har en enkel, spiralformet skruegjenge som for-løper fra den ene ende til den andre ende av denne, hvor gjengeavstanden av nevnte skruegjenge i utjevningsseksjonen er mindre enn gjengeavstanden av nevnte skruegjenge i begge de andre seksjoner, og at nevnte utjevningsseksjon har et flertall av langs omkretsen ragende skjærringer lokalisert langs den aksielle lengden av denne.

2. Anordning for å fremføre og bearbeide termoplastiske materialer ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert av nevnte skjæringer har et flertall av langs omkretsen i avstand anbragte tapper som rager radielt utad fra nevnte mateskrue.

3. Anordning for å fremføre og bearbeide termoplastiske materialer ifølge krav 2, karakterisert ved at gjengeavstanden av skruegjengene for nevnte utjevningsseksjon til gjengeavstanden av skruegjengene av de gjenvær-ende andre seksjoner er ved et forhold i området av 0.7 - 0.09 .

4. Anordning for å fremføre og bearbeide termoplastiske materialer ifølge krav 2, karakterisert ved at alle tapper i hver ring ligger i plan som er normale til den aksielle rotasjonssenterlinjen av nevnte mateskrue.

5. Anordning for å fremføre og bearbeide termoplastiske materialer ifølge krav 4, karakterisert ved at diameteren på mateskruen er 88.9 mm og gjengeavstanden på skruegjengene av nevnte utjevningsseksjon er 71.12 mm mens gjengeavstanden på skruegjengene av nevnte mateseksjon er 88.9 mm.

6. Anordning for å fremfø re og bearbeide termoplastiske materialer ifølge krav 2, karakterisert ved at dybden av nevnte utjevningsseksjon er mellom 7.11 mm og 7.62 mm for en 88.9 mm ekstruderskrue.

7. Anordning for å fremføre og bearbeide termoplastiske materialer ifølge krav 2, karakterisert ved at forholdet mellom dybden av skruegjengen for nevnte utjevningsseksjon og diameteren av nevnte mateskrue er i området av 0.07 - 0.09.

8. Ekstrudermateskrue for å fremfø re og bearbeide termoplastiske materialer med en langsgående kjerne, karakterisert ved at kjernen har en skruelinjeformet skruegjengeinnretning for å definere en mateskrue for å fremføre materiale fra den bakre del av denne til den fremre del av denne, hvor nevnte mateskrue har en mateseksjon ved den bakre del av denne, en komprimeringsseksjon ved den mellomliggende del og en utjevningsseksjon ved den fremre del, hvor gjengeavstanden av nevnte skruegjenger på nevnte mateseksjon og nevnte komprimeringsseksjon er større enn gjengeavstanden av nevnte skruegjenger på nevnte utjevningsseksjon, hvor nevnte utjevningsseksjon av nevnte mateskrue har et flertall av aksielt i avstand anbragte skjærringer, hvor alle nevnte skjærringer ligger i planene som er normale til den aksielle rotasjonssenterlinje av nevnte mateskrue, og forholdet mellom dybden av nevnte skruelinjeformede skruegjenge av nevnte utjevningsseksjon og diameteren av nevnte mateskrue er i området av 0.07 - 0.09.

9. Ekstrudermateskrue ifølge krav 8, karakterisert ved at hver av nevnte skjærringer har et flertall av langs omkretsen i avstand anbrakte tapper som rager radielt utad fra nevnte mateskrue.

10. Ekstrudermateskrue ifølge krav 9, karakterisert ved at gjengeavstanden på nevnte utjevningsseksjon er i området av 62.2 mm - 81.3 mm, sammenlignet med gjengeavstanden av nevnte komprimerings-seks jon, er i området av 81.3 mm - 91.4 mm.

11. Ekstrudermateskrue ifølge krav 8, karakterisert ved at kanaldybden som defineres av skruegjengene i utjevningsseksjonen har et område på 6.86 - 8.13 mm og diameteren av nevnte skrue er 88.9 mm.