PL196386B1

PL196386B1 - Wytłaczarka wieloślimakowa

Info

Publication number: PL196386B1
Application number: PL345869A
Authority: PL
Inventors: Joachim Stasiek
Original assignee: Inst Przetworstwa Tworzyw Sztu
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2007-12-31

Abstract

1. Wytłaczarka wieloślimakowa wyposażona w układ uplastyczniający składający się z cylindra i umieszczonych w tym cylindrze kilku, a korzystnie dwóch zazębiających się ślimaków o budowie segmentowej, z których każdy posiada w kierunku przepływu tworzywa kolejno strefy: uplastyczniania, odgazowania i dozowania, przy czym strefa uplastyczniania zawiera odcinki: zasilania, wstępnego sprężania i podgrzewania, wstępnego uplastyczniania oraz intensywnego uplastyczniania, znamienna tym, że ślimaki (2) na długościach odcinków wstępnego sprężania i podgrzewania (7) oraz wstępnego uplastyczniania (8) posiadają redukcję objętości kanałów względem kanałów odcinków zasilania (6), ponadto na początku każdego z kanałów odcinków wstępnego sprężania i podgrzewania (7) usytuowany jest co najmniej jeden segment mieszający (12), zaś odcinki wstępnego uplastyczniania (8) w swojej końcowej części zaopatrzone są w przynajmniej jeden segment transportujący (14) nadto każdy z odcinków wstępnego uplastyczniania (8) i intensywnego uplastyczniania (9) wyposażony jest w co najmniej jeden segment ugniatający (13).

Description

Przedmiotem wynalazku jest wytłaczarka wieloślimakowa przeznaczona do uplastyczniania tworzywa termoplastycznego, zwłaszcza tworzywa o obniżonej stabilności cieplnej.

Znane jest z opisu patentowego PL-177289 urządzenie do mieszania i wytłaczania (typu wieloślimakowego z segmentowymi elementami mieszającymi) materiałów, zwłaszcza plastycznych, którego obudowa składa się z szeregowo połączonych współosiowych segmentów, wyposażonych w dwa połączone ze sobą i przenikające się wzajemnie walcowe otwory o równoległych osiach. Wewnątrz tych segmentów obudowy są umieszczone w ich walcowych otworach współosiowo względem nich ślimaki, złożone z osiowo połączonych segmentów, wyposażonych w dwa połączone ze sobą i przenikające się wzajemnie walcowe otwory o równoległych osiach. Wewnątrz tych segmentów obudowy są umieszczone w ich walcowych otworach współosiowe względem nich ślimaki, złożone z osiowo połączonych segmentów śrubowych. Każdy z tych ślimaków jest wyposażony w zaklinowane szeregowo względem segmentów śrubowych na tym samym wałku dwa mieszadła. Każde z tych mieszadeł składa się z prawoskrętnego elementu śrubowego oraz ze stykającego się z nim lewoskrętnego elementu śrubowego, przy czym obydwa te elementy śrubowe mają w przekroju poprzecznym jednakowe, niesymetryczne profile.

Opisany profil geometryczny ślimaków urządzenia w tym jego elementów mieszających nie zawsze zapewnia właściwe wymieszanie i uplastycznienie kompozycji polimerowej o małych wskaźnikach szybkości płynięcia MFR(230; 2,16) £ 3, a więc obniżonej stabilności cieplnej na odcinku strefy uplastyczniania. Ponadto elementy mieszające o tak skomplikowanej geometrii są trudne technologicznie w procesie wykonania, co niewątpliwie ma wpływ na ich wysoki koszt.

Wytłaczarka według wynalazku wyposażona jest w układ uplastyczniający składający się z cylindra i umieszczonych w tym cylindrze kilku, a korzystnie dwóch zazębiających się ślimaków o budowie segmentowej. Każdy ze ślimaków posiada w kierunku przepływu tworzywa kolejno strefy: uplastycznienia, odgazowania i dozowania. Strefa uplastyczniania zawiera odcinki zasilania, wstępnego sprężania i podgrzewania, wstępnego uplastyczniania oraz intensywnego uplastyczniania. Ślimaki na długości odcinków wstępnego sprężania i podgrzewania posiadają kanały o redukcji objętości korzystnie wynoszącej od 1,2 do 1,4 oraz na długości odcinków wstępnego uplastyczniania posiadają kanały o redukcji objętości korzystnie wynoszącej od 1,1 do 1,45 względem kanałów odcinków zasilania. Na początku każdego z odcinków wstępnego sprężania i podgrzewania usytuowany jest co najmniej jeden segment mieszający. Odcinki wstępnego uplastyczniania w swojej końcowej części zaopatrzone są w przynajmniej jeden segment transportujący. Każdy z odcinków: wstępnego uplastyczniania i intensywnego uplastyczniania wyposażony jest w co najmniej jeden segment ugniatający. Na końcu odcinków intensywnego uplastyczniania znajduje się przynajmniej jeden segment transportujący o przeciwnym kierunku pochylenia linii wzniosu.

Takie funkcjonalne skojarzenie przedstawionych w opisie istoty wynalazku środków technicznych dało nowy i nieoczywisty efekt techniczny przejawiający się w uzyskaniu znacznie korzystniejszego przebiegu procesu uplastyczniania mając na uwadze zapewnienie zarówno odpowiedniego stopnia wymieszania polimeru z dodatkami oraz wymaganego czasu przebywania tworzywa w strefie uplastyczniania jak i zmniejszenie rozproszenia energii mechanicznej napędu ślimaków. Na przebieg procesu uplastyczniania kompozycji polimeru z dodatkami istotny wpływ mają ściśle ze sobą współzależne wielkości charakteryzujące stan jakim poddawane jest tworzywo takie jak: naprężenie ścinające, prędkości ścinania, temperatura i rozkład czasu przebywania tworzywa podczas jego przepływu w układzie uplastyczniającym.

Na wartość naprężenia ścinającego w tworzywie, a w efekcie na jego temperaturę istotny wpływ ma zwłaszcza profil geometryczny ślimaków, w tym stopień wypełnienia kanałów segmentów ślimaków, zwłaszcza segmentów ugniatających, jak również prędkość obrotowa ślimaków tj. prędkość ścinania tworzywa.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat fragmentu układu uplastyczniającego, a mianowicie, elementy segmentów cylindra oraz elementy geometryczne jednego ze ślimaków wytłaczarki, zaś fig. 2 - przekrój poprzeczny układu uplastyczniającego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej.

Wytłaczarka dwuślimakowa do uplastyczniania kompozycji polimerowej z dodatkami takimi jak: stabilizatory cieplne i świetlne oraz środki smarne wyposażona jest w segmentowy układ uplastyczniający z odgazowaniem, który zbudowany jest z cylindra 1 oraz dwóch zazębiających się i obracających

PL 196 386 B1 się w tym samym kierunku ślimaków 2. Ślimaki 2 posiadają następujące strefy: uplastyczniania 3, odgazowania 4 i dozowania 5. W skład stref uplastyczniania 3 wchodzą odcinki: zasilania 6, wstępnego sprężania i podgrzewania 7, wstępnego uplastyczniania 8 oraz intensywnego uplastyczniania 9. Każdy ze ślimaków 2 ma budowę segmentową. Segmenty ślimaków 2 osadzone są na wałkach 10 z wypustami. Ślimaki 2 na długości odcinków wstępnego sprężania i podgrzewania 7 posiadają kanały o redukcji objętości wynoszącej 1,25 względem kanałów odcinków zasilania 6. Na początku odcinków wstępnego sprężania i podgrzewania 7 znajdują się segmenty mieszające 12. Ślimaki 2 na długościach odcinków wstępnego uplastyczniania 8 posiadają kanały o redukcji objętości wynoszącej od 1,1 do 1,45 względem kanałów odcinków zasilania 6. W odcinkach wstępnego uplastyczniania 8 znajdują się segmenty ugniatające 13 oraz na ich zakończeniu segmenty transportujące 14. Każdy z odcinków uplastyczniania 9 składa się z segmentów ugniatających 13, kolejno segmentów wspomagających transport tworzywa, w tym segmentów ugniatająco-dławiących 15 jego przepływ, zaś na końcu tych odcinków umieszczony jest segment transportujący 16 o przeciwnym kierunku pochylenia linii wzniosu, także dławiący przepływ tworzywa.

Polimer w postaci proszku wraz z dodatkami jest doprowadzany do odcinków zasilania 6 wytłaczarki dwuślimakowej. Ślimakom 2 za pomocą nie przedstawionego na rysunku układu napędowego przekazuje się ruch obrotowy o kierunku współbieżnym. Z odcinków zasilania 6 tworzywo jest transportowane z jednoczesnym jego nagrzewaniem od ścian cylindra l wytłaczarki do odcinków wstępnego sprężania i podgrzewania 7, w których to odcinkach tworzywo ulega wymieszaniu przez segmenty mieszające 12, następnie sprężaniu oraz nagrzaniu. Podgrzane tworzywo jest przemieszczane do odcinków wstępnego uplastyczniania 8, w których następuje częściowe (mało intensywne) uplastycznianie tworzywa podczas przepływu jego przez segmenty ugniatające 13. Częściowe uplastycznianie tworzywa występuje w wyniku nie całkowitego wypełnienia segmentów ugniatających 13, co uzyskano poprzez umieszczenie na końcu tych odcinków segmentu transportującego 14. Wstępnie uplastycznione tworzywo jest przemieszczane do odcinków intensywnego uplastyczniania 9. W odcinkach tych wskutek ich całkowitego wypełnienia tworzywem występują znaczne naprężenia ścinające, a tym samym końcowe uplastycznienie kompozycji tworzywa. Uzyskany odpowiedni stopień uplastycznienia i ujednorodnienia kompozycji polimerowej umożliwia jej właściwe odgazowanie w strefach odgazowania 4, w których zostają usunięte z tworzywa części lotne, które poprzez otwór 17 opuszczają cylinder 1 wytłaczarki. Uplastycznione i odgazowane tworzywo jest następnie przemieszczane do stref dozowania 5, które przetłaczają kompozycję polimerową do głowicy wytłaczarskiej formującej wyrób.

Taka konfiguracja ślimaków umożliwia prowadzenie procesu wytłaczania kompozycji polimerowej przy zarówno minimalnym stopniu degradacji polimeru, jak i obniżonym zużyciu energii napędu ślimaków.

Claims

2. Wytłaczarka według zastrz. 1, znamienna tym, że redukcja objętości kanałów odcinków wstępnego sprężania i podgrzewania (7), korzystnie wynosi od 1,2 do 1,4 względem kanałów odcinków zasilania (6).

PL 196 386B1

3. Wytłaczarka według zastrz. 1, znamienna tym, że redukcja objętości kanałów odcinków wstępnego uplastyczniania (8), korzystnie wynosi od 1,1 do 1,45 względem kanałów odcinków zasilania (6).

4. Wytłaczarka według zastrz. 1, znamienna tym, że w końcowej części odcinków intensywnego uplastyczniania (9) znajduje się przynajmniej jeden segment transportujący (16) o przeciwnym kierunku pochylenia linii wzniosu.