PL222821B1 - Wytłaczarka ślimakowa - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest wytłaczarka ślimakowa przeznaczona do przetwórstwa tworzyw polimerowych, zwłaszcza tworzyw polimerowych biodegradowalnych na bazie skrobi, w szczególności do wytwarzania opakowań z folii rolniczej i ogrodowej, przeznaczonych do pakowania odpadów m.in. organicznych. Wytłaczarka ślimakowa charakteryzuje się tym, że skok linii śrubowej zwoju (T1) strefy (1) zasilania oraz skok linii śrubowej zwoju (T2) strefy (2) sprężania i wstępnego uplastyczniania jest korzystnie stały i wynosi 0,8÷1,0 średnicy ślimaka D, zaś malejący skok linii śrubowej zwoju (T3) strefy (3) dozowania i ujednorodniania ma wartość 0,5÷0,8 średnicy ślimaka D, korzystnie o wartości liczbowej 0,5÷0,6 średnicy ślimaka D, przy czym głębokość kanału H ślimaka na całej jego długości jest stała.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wytłaczarka ślimakowa przeznaczona do przetwórstwa tworzyw polimerowych, zwłaszcza tworzyw polimerowych biodegradowalnych na bazie skrobi, w szczególności do wytwarzania opakowań z folii rolniczej i ogrodowej, przeznaczonych do pakowania odpadów m.in. organicznych.

Aktualnie w budowie wytłaczarek dominuje tendencja do budowy maszyn specjalistycznych zamiast uniwersalnych, tj. przeznaczonych do przetwórstwa określonych tworzyw i produkcji wybranego wyrobu, np. wytłaczarek do przetwórstwa z tworzyw polimerowych biodegradowalnych przeznaczonych do produkcji opakowań techniką wytłaczania. Wytłaczarki specjalistyczne umożliwiają osiąganie wyższych wydajności przy wytłaczaniu wyrobu o wysokich właściwościach fizycznych i estetycznych.

Istotnym kierunkiem prac w technice i nauce jest zastępowanie tworzyw polimerowych otrzymywanych z surowców petrochemicznych biopolimerami pochodzącymi ze źródeł odnawialnych.

Znany jest z opisu patentowego PL 207 301 sposób wytwarzania biodegradowalnego materiału polimerowego, zawierającego polimer termoplastyczny i zmodyfikowaną skrobię, według wynalazku polega na tym, że granulat termoplastycznej skrobi, otrzymany przez zmieszanie skrobi z plastyfikatorem lub ewentualnie mieszaniną plastyfikatora i wody, dodanej w ilości 2-5% wagowych w stosunku do skrobi, i poddanie mieszaniny obróbce termiczno-dynamicznej w stopniowo wzrastającej temperaturze od 40 do 170°C, a następnie poddanie jej działaniu sił ścinających i ciśnienia w temperaturze 120-190°C, przeprowadzenie w stop, wytłoczenie i granulację, miesza się z co najmniej dwoma polimerami termoplastycznymi wybranymi z grupy obejmującej poliolefiny, polimery winylowe, poliestry, poliuretany, z których co najmniej jeden wykazuje właściwości kompatybilizujące składnik hydrofitowy i hydrofobowy mieszaniny, ewentualnie ze środkami pomocniczymi, w temperaturze, w której mieszanina polimerów tworzy stop, wytłacza się i granuluje, przy czym stosunek wagowy zmodyfikowanej skrobi do łącznej masy polimerów termoplastycznych wynosi od 1:1,1 do 1:4.

Sposób wytwarzania termoplastycznych biodegradowalnych polimerów wykazuje pewne niedogodności. Prowadzenie procesu polegającego na destrukturyzacji skrobi w obecności plastyfikatora i/lub wody z jednoczesnym mieszaniem jej w stanie stopionym stwarza znaczne trudności w uzyskaniu jednorodnego układu dyspersyjnego składnika skrobiowego. Obecność wody w układzie komplikuje charakter i stabilizację struktury fazowej układu co wpływa niekorzystnie na właściwości przetwórcze i użytkowe tworzywa. Poza tym skrobia termoplastyczna w procesie wytłaczania w porównaniu do tworzyw klasycznych charakteryzuje się znacznie wyższą lepkością, a podwyższenie temperatury skrobi w wielu przypadkach nie powoduje obniżenia jej lepkości, natomiast zmiana ciśnienia powoduje znaczne zmiany wartości temperatury topnienia skrobi.

Z opisu ochronnego wzoru użytkowego PL 64 690 znana jest sekcja chłodząca pozwalająca znacznie schłodzić, zagęścić i ujednolicić masę co w konsekwencji ogranicza ekspandowanie wyrobów i umożliwia uzyskanie gładkiej powierzchni zewnętrznej. Zastosowanie sekcji do wymienionego ekstrudera TS-45 i większych w prosty sposób pozwala na rozszerzenie gamy produkowanych wyrobów spożywczych. Dzięki temu można na nim wytwarzać podgotowane makarony TPS, półprodukty do wytwarzania snaków oraz skrobię termoplastyczną co było dotychczas niemożliwe. Współpraca sekcji z ekstruderem wymaga wymiany ślimaka na dłuższy lub przedłużenie już istniejącego.

Znana jest także z opisu ochronnego wzoru użytkowego PL 64 691 konstrukcja ślimaka wytłaczarki ślimakowej przeznaczonej do ciągłego wytwarzania produktów spożywczych. Wytłaczarka ślimakowa do materiałów roślinnych, wyposażona jest w zespół uplastyczniający zasilany z jednej strony składnikami masy, zaś z drugiej strony wyposażony jest w głowicę formującą wyrób. Zespół uplastyczniający składa się z cylindra, w którym obrotowo osadzony jest ślimak transportujący materiał. Głównym zadaniem układu uplastyczniającego jest doprowadzenie do kleikowania skrobi zawartej w cieście. Ślimak do ekstrudera zawierający część roboczą w kształcie długiego walca wielokrotnie owiniętego zwojem, posiadający w pierwszym czole nagwintowany otwór, charakteryzuje się tym, że do drugiego czoła części roboczej przylega trzpień, który jest nagwintowany. Średnica nominalna gwintu na trzpieniu korzystnie jest równa lub większa niż średnica nominalna gwintu w otworze, przy czym szczególnie korzystnie jest gdy oba gwinty są lewe. Z kolei stosunek długości L do średnicy nominalnej D części roboczej korzystnie wynosi od dwóch do pięciu.

Wytłaczarka ślimakowa według wynalazku wyposażona w układ uplastyczniający, składający się z cylindra, w którym obrotowo umieszczony jest ślimak wyposażony w kierunku przepływu tworzywa

PL 222 821 B1 polimerowego w strefy: zasilania, sprężania i wstępnego uplastyczniania, dozowania i ujednorodniania, charakteryzuje się tym, że skok linii śrubowej zwoju strefy zasilania oraz skok linii śrubowej zwoju strefy sprężania i wstępnego uplastyczniania jest korzystnie stały i wynosi 0,8-1,0 średnicy ślimaka, zaś malejący skok linii śrubowej zwoju strefy dozowania i ujednorodniania ma wartość 0,5-0,8 średnicy ślimaka, korzystnie o wartości liczbowej 0,5-0,6 średnicy ślimaka, przy czym głębokość kanału ślimaka na całej jego długości jest stała.

Takie funkcjonalne skojarzenie przedstawionych środków technicznych stref ślimaka według wynalazku dało nowy i nieoczekiwany efekt techniczny, umożliwiający prowadzenie procesu wytłaczania z dużą wydajnością przy wysokich właściwościach użytkowych wytworu, korzystnie wytłaczania z granulowaniem przy wysokich parametrach jakościowych granulatu z tworzywa polimerowego biodegradowalnego na bazie skrobi.

Przedmiot wynalazku, nie ograniczając jego zakresu jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym ślimak wytłaczarki w widoku.

Nieuwidoczniona na rysunku wytłaczarka ślimakowa jest wyposażona w układ uplastyczniający, składający się z cylindra, w którym obrotowo umieszczony jest ślimak o średnicy D = 45 mm i długości roboczej = 20 średnic D, wyposażony w kierunku przepływu tworzywa polimerowego biodegradowalnego na bazie skrobi w strefy: 1 zasilania, 2 sprężania i wstępnego uplastyczniania, 3 dozowania i ujednorodniania. Skok linii śrubowej zwoju T1 strefy 1 zasilania oraz linii śrubowej zwoju T2 strefy 2 sprężania i wstępnego uplastyczniania jest korzystnie stały i wynosi 0,9 średnicy ślimaka D. Malejący skok linii śrubowej zwoju T3 strefy 3 dozowania i ujednorodniania ma wartość 0,6 średnicy ślimaka D. Głębokość kanału H ślimaka na całej jego długości jest stała.

Transportowane tworzywo polimerowe biodegradowalne na bazie skrobi w strefie 1 zasilania ślimaka jest nagrzewane głównie ciepłem doprowadzonym z grzejników umieszczonych na uwidocznionym na rysunku cylindrze wytłaczarki. Część ciepła nagrzewającego tworzywo i dodatki wytwarzana jest dzięki tarciu zewnętrznemu mieszanki o ścianki kanału ślimaka i ścianki wewnętrzne cylindra. W strefie 2 sprężania i wstępnego uplastyczniania ślimaka mieszanka jest nagrzewana głównie w wyniku rozpraszania energii mechanicznej napędu ślimaka, tzw. tarciu wewnętrznemu i zewnętrznemu mieszanki. Wstępnie uplastycznione tworzywo zostaje transportowane przez strefę 3 dozowania i ujednorodniania do nieuwidocznionej na rysunku głowicy granulacyjnej.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Wytłaczarka ślimakowa, wyposażona w układ uplastyczniający, składający się z cylindra, w którym obrotowo umieszczony jest ślimak wyposażony w kierunku przepływu tworzywa polimerowego w strefy: zasilania, sprężania i wstępnego uplastyczniania, dozowania i ujednorodniania, znamienna tym, że skok linii śrubowej zwoju (T1) strefy (1) zasilania oraz skok linii śrubowej zwoju (T2) strefy (2) sprężania i wstępnego uplastyczniania jest korzystnie stały i wynosi 0,8-1,0 średnicy ślimaka D, zaś malejący skok linii śrubowej zwoju (T3) strefy (3) dozowania i ujednorodniania ma wartość 0,5-0,8 średnicy ślimaka D, korzystnie o wartości liczbowej 0,5-0,6 średnicy ślimaka D, przy czym głębokość kanału H ślimaka na całej jego długości jest stała.