CS259088B1 - Zařízení pro plastiflkaoi termoplastických materiálů - Google Patents

Abstract

Účelem řešení je zlepšení konstrukce zařízení pro plaetifikaoi termoplastických materiálů, které sestává z dvojic rotačních hnětačů* jež jsou upevněny na hnaných hřídelích uložených v rámu plastifikační komory, jejíž vnitřnx stěna má v příčném průřezu tvar kružnic opsaných kolem vrcholů ozubů dvojic' rotačních hnětačů. Uvedeného účelu se dosahuje tím* že obvodové stěny ozubů jsou zešikmeny od vrcholu k mezeře ve směru otáčení rotačního hnětače. Zešikmení obvodové stěny ozubu je omezeno souvislou křivkou,' která sestává ze zešikmené části a z válcová Části, jež je omezena kružnicí o poloměru vrcholu ozubu. Reěení lze využít při plastiflkaoi termoplastických materiálů, zejména pro znovuvyužití jejich odpadů.

Description

Vynález se týká zařízení pro plastifikaci termoplastických materiálů, která sestává z dvojic rotačních hnětačů, na jejichž obvodu jsou vytvořeny ozuby a mezery, přičemž ozuby jednoho rotačního hnětače zapadají do mezer druhého rotačního hnětače a jed notlivé dvojíce rotačních hnětačů jsou upevněny na hnaných hřídelích uložených ve společné rovině v rámu plastifikační komory, jejíž vnitřní stěna má v příčném průřezu tvar kružnic opsaných* kolem vrcholů ozubů dvojic rotačních hnětačů.

Při výrobě granulí z termoplastických materiálů se používají známé dvoušnekové vytlačovací stroje, jež jsou ukončeny granulovacím zařízením. Pro zvýšení účinku plastifikaee se u těchto dvoušnekových vytlačovacích strojů používají různá přídavná rotační hnětadla, která jsou ve dvojicích upevněna na hnaných hřídelích a jsou obvykle opakovaně uspořádána za Šnekovou zónou.

Na obvodu těchto rotačních hnětačů jsou vytvořeny ozuby a mezery, přičemž ozuby jednoho rotačního hnětače dané dvojice zapádají do mezer druhého rotačního hnětače. Dvojice rotačních hnětačů jsou upraveny v plastifikační komoře a jsou upevněny na hnaných hřídelích, jež jsou ve společné rovině uloženy v rámu plastifikační komory. Vnitřní stěna plastifikační komory má v příčném průřezu tvar kružnic opsaných kolem vrcholů ozubů dvojic rotačních hnětačů. Obvodové stěny ozubů všech dvojic rotačních hnětačů s patřičnou vůlí rovnoměrně přiléhají k vnitřní stěně plastifikační komory. Zpracovávaný termoplastický materiál se dostává se zásobníku dvouSnekového vytlačovacího stroje nejprve do jeho šnekové zóny a odtud, již částečně zplastifikovaný, prochází zónou plastifikační komory s dvojicemi rotačních hnětačů. Pokud je termoplastický materiál stejnorodý, pak se všechny jeho částice v této zóně rovnoměrně promíchájí a zplastifikují a v granulovaeíra zařízení se tak z něj posléze vytvoří homogenní granule. Homogenní struktura granulí je nezbytná pro jejich další jakostní

- 2 ~ zpracováni při vstřikolieování různých konečných výrobků.

Při výrobě a po skončeném využívání výrobků z termoplastických materiálů vzniká velké množství odpadu tohoto materiálu. Znovuzpracování samotného odpadního termoplastického materiálu je značně omezeno technologickými požadavky a výběrem výrobků pro jeho nové použití, T^jrto možnosti nového použití odpadního termoplastického materiálu však lze rozšířit jeho přidáváním k prvně použitému termoplastickému materiálu. Z technologického hlediska je přitom výhodné přidávat odpadní termoplastický..materiál k prvně použitému termoplastickému materiálu již při výrobě granulí. Nevýhodou tohoto řešení je však to, že na stávajícím zařízení se irelmi obtížně dosáhne stejnoměrné plastifikace a zhomogenizování různých druhů termoplastických materiálů.

Dosud známá plastifikačni zařízení, jakož i např. výše uvedený dvoušnekový vytlačovací stroj, jsou způsobena pro současnou plastifikaei pouze jednoho druhu termoplastického materiálu nebo víc© druhů s velmi blízkými fyzikálně mechanickými vlastnostmi, zejména teplotou tavení. Geometrický tvar rotačních hnětačů těchto zařízení je totiž volen tak, aby v každé poloze jejich úhlového pootočení byla dostatečná vůle jak mezi vrcholem záběrového ozubu jednoho rotačního hnětače a mezerou druhého rotačního hnětače dané dvojice, tak i mezi vrcholy ozubů obou rotačních hnětačů a vnitřní stěnou plastifikační komory. Průchodem skrz jednotlivé dvojice rotačních hnětačů plastifikační komory se pak termoplastický materiál plastifikuje tepelným účinkem smykového namáhání, jež působí převážně uvnitř jeho struktury. Přitom se dosahuje jen velmi malého tepelného účinku způsobovaného vnějším smykovým namáháním, jež půeobí na termoplastický materiál v důsledku jeho příčného styku s rotačními hnětači a s vnitřní stěnou plastifikační komory. Takové účinky smykového namáhání jsou v podstatě vyhovující pro zplastifikování stejnorodého termoplastického materiálu. Jsou-li však takto současně zpracovávány různé termoplastické materiály, pak materiál s nižší teplotou tavení nebo s lepšími reologickými vlastnostmi se v průběhu průchodu šnekovou zónou a zónou rotačních hnětačů <

dostatečně roztaví. Avšak materiál s vyšší teplotou tavení nebo i horšími reologickými vlastnostmi se pouze nataví, přičemž si zachová svoji soudržnost ve tvaru oddělených, různě tvarovaných částic, ktere jsou rozptýleny v okolní tavenině materiálu s nižší

- 3 teplotou tavení nebo e lepšími reologickými vlastnostmi a vnitřní smykové namáhání na ně nemá prakticky vliv. Tyto částice jsou pak zřetelné 1 v určitém množství granulí. Takto vyrobené granule jsou v převážných případech pro další zpracování nepoužitelné, protože by narušovaly jakost a vzhled konečných výrobků.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obvodové stény ozubů jsou zešikmeny od vrcholu k mezeře ve směru otáčení rotačního hnětače. Zešikmení obvodové stěny ozubu je ometeno souvislou křivkou. Souvislá křivka sestává ze zešikmené části a z válcové části, jež je omezená kružnicí o poloměru vrcholu ozubu.

Vyšší účinek vynálezu spočívá v tom, že rotační hnětače podstatně zvyšují vnější smykové namáhání, které se výhodně projevuje zejména při plastifikaci ještě neroztavených částic jednoho termoplastického materiálu, jež jsou rozptýleny v již roztavené mase druhého termoplastického materiálu. K částečnému vnějšímu smykovému namáhání dochází mezi záběrovým ozubem jednoho rotačního hnětače a mezerou druhého rotačního hnětače. Avšak k podstatně zvýšenému vnějšímu smykovému namáhání dochází v klínovitých prostorech mezi zešikmenými obvodovými stěnami všech ostatních ozubů obou rotačních hnětačů a vnitřní stěnou plastifikační komory. V těchto prostorech jsou termoplastické materiály smykovým účinkem natléčeny do stále se zmenšujících spár obvodové vůle, jež jsou vytvořeny zešikmeními obvodových stěn ozubů rotačních hnětačů a vnitřními stěnami plastifikační komory. Případné pevné částice uváznou ve spárách obvodové vůle, kde dochází k jejich zvýšenému vnějšímu smykovému namáhání, jehož důsledkem je, že se rozetřou o vnitřní stěnu plastifikační komory. Rozměr těchto spár obvodové vůle je zvolen s ohledem na dostačující zplastifikování věech zpracovávaných druhů termoplastického materiálu. Souvislá křivka zešikmení ozubů napomáhá plynulému natláčení termoplastických materiálů do spár obvodové vůle. Válcová část zešikmení ozubů prodlužuje dobu plastifikace účinkem zvýšeného vnějšího smykového namáhání. Tak lze ekonomicky velmi výhodně zpracovávat a znovu používat odpadní termoplastická materiály. Využitím vynálezu se tak současně řeěí i lokální ekologická problémy.

- 4 Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schématicky zobrazen na výkrese v příčném řezu plastifikační komorou.

Hnané hřídáLe la. lb jsou svými podélnými osami oa, ob uloženy ve společné rovině v rámu plastifikační komory 2, Na hnaných hřídelích la, lb jsou naklínovány rotační hnětače 3a. 3b. jež tvoří dvojici. Na obvodu rotačních hnětačů 3a, 3b jsou střídavě vytvořeny ozuby 31 a mezery 32. přičemž ozuby 31 jednoho rotačního hnětače 3a. 3b zapadají do mezer 32 druhého rotaCního hnětače 3b. 3a. Vnitřní stěny plastifikační komory 2 mají v příčném průřezu tvar kružnic ka. kb opsaných kolem vrcholů 33 ozubů 31 dvojic® rotačních hnětačů 3a. 3b s přídavkem obvodové vůle ml, Obvodové stěny ozubů JI jsou zešikmeny od vrcholu 33 k mezeře 32 ve směru sa. sb otáčení rotačního hnětače 3a, 3b. Toto zešikmení je omezeno souvislou křivkou ra. rb. která sestává ze zešikmené části za. zb a z válcové části va. vb. Mezi zešikmenou částí za. zb souvislé křivky ra, rb a válcovou vnitřní stěnou plastifikační komory 2 je tak vytvořen klínovitý prostor o úhlu který vyústuje do obvodové vůle ml. Válcová část va. vb souvislé křivky ra. rb je omezena kružnicí k o poloměru r vrcholu 33 ozubu 31. Mezi souvislou křivkou ra, rb obvodové stěny ozubu 31 jednoho rotačního hnětače 3a. 3b a stěnou mezery 32 druhého rotačního hnětač© 3b. 3a je v .. každém úhlu pootočení zubová vůle m2.

Plastifikační komora 2 je uspořádána za šnekovou zónou neznázorněného vytlačovacího stroje a spolu s dvojicemi rotačních hnětačů tvoří hnětači zónu. Jednotlivé dvojice rotačních hnětačů 3a.

3b jsou přitom ha hnaných hřídelích la. lb naklínovány v postupném úhlovém pootočení, takže celá hnětači zóna je tvořena přerušovanými, do sebe žádajícími šneky. Za hnětači zónou jsou dle potřeby připojena další rovněž neznázorněné zařízení, jako odplyňovací zóna, filtry a granulovací zařízení.

Různorodý termoplastický materiál, sestávající z jednotlivých složek s různými teplotami tavení nebo s různými reologickými vlastnostmi/ je tlačen účinkem šnekové zóny v axiálním směru výtlačovačího stroje do všech prostorů mezi vnitřní stěnou plastifikační komory 2 a obvodovými stěnami.jednotlivých dvojic rotačních hnětačů J&, 3b. Vlivem otáčení rotačních hnětačů 3a, 3b dochází v© všech těchto prostorech k cirkulaci termoplastického materiálu a tím také k jeho vnitřnímu i vnějšímu smykovému namáhání, jehož tepelným

- 5 účinkem termoplastický materiál postupná plastifikuje. K částečnému vnějáímu smykovému namáhání dochází v prostoru mezi záběrovým ozubem 31 jednoho rotačního hnětače 3a, 3b a mezerou druhého rotačního hnětače 3b. 3a. kde se termoplastický materiál protláčí v podstatě rovnoměrnou spárou zubové vůle m2. K podstatně zvýšenému vnějěímu smykovému namáhání dochází v klínovítých prostorech mezi zešikmenými obvodovými stěnami věech ostatních ozubů 21 obou rotačních hnětačů 3a, 3b a vnitřní stěnou plastifikačni komory fa Zde je termoplastický materiál velmi intenzivně pěchován do zužujících se klínovítých prostorů, až je nakonec protláčen skrz spáry obvodové vůle ml. Případná dosud pevné částice termoplastického materiálu, jež v důsledku axiálního pohybu neprojdou skrz spáry obvodové vůle ml a zubové vůle m2 jedné dvojice rotačních hnětačů 3a. 3b, postoupí do prostoru úhlově pootočené dvojice rotačních hnětačů s další možnosti plastifikace v důsledku vnějSího smykového namáhání. Postupným průchodem všemi po sobě následujícími dvojicemi rotačních hnětačů Ju, 3b se tak dostatečně zplastifikuje i termoplastický materiál s vyšší teplotou tavení nebo s horšími Teologickými vlastnostmi. Případné pevné částice tohoto termoplastického materiálu se přitom účinkem .vnějšího smykového namáhání výhodně roztírají ve spáře zubové vůle m2 a zejména ve spárách obvodové vůle al. Rovnoměrně roztavené termoplastické materiály se pak dokonale promísí a v tomto stavu se dostávají ke granulovacímu zařízení. V granulovaoím zařízení se tak vytv-ářejí zcela homogenní granule, které lze dále zpracovávat při ystřikollsování běžných výrobků z termoplastického materiálu. Počet ozubů 31 a mezer 32 rotačních hnětačů 3a. 3b. hodnoty obvodové vůle ml. zubové vůle m2 a úhlu délky válcových částí va. vb souvislých křivek ra. rb, axiální délka plastifikačni komory 2 a počet následných dvojie rotačních hnětačů 3a. 3b a hodnoty jejich úhlového pootočení se volí podle druhu zpracovávaných termoplastických materiálů a požadované míry jejioh plastifikace.

Vynálezu lze využít při plastifikace termoplastických materiálů, zejména pro znovuvyužití jejich odpadů.

Claims (3)

1. Zařfcení pro plastifikaei termoplastických materiálů, sestávají-* el z dvojic rotačních hnětačů, na jejichž obvodu jsou vytvořeny ozuby a mezery, přičemž ozuby jednoho rotačního hnětače zapadají do mezer druhého rotačního hnětače a jednotlivé dvojice .rotačních hnětačů , jsou upevněny na hnaných hřídelích uložených ve společné rovině v rámu plastifikační komory, jejíž vnitřní stěna má v příčném průřezu tvar kružnic opsaných kolem vrcholů ozubů dvojic rotačních hnětačů, vyznačující se tím, že obvodové stěny ozubů (31) jsou zešikmeny od vrcholu (33) k mezeře (32) ve směru (sa, sb) otáčení rotačního hnětače (3a, 3b).

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že zešikmení obvodové stěny ozubu (3a, 3b) je omezeno souvislou křivkou (ra, rb).

3. Zařízeni podle bodu 2, vyznačující se tím, že souvislá křivka (ra, rb) sestává ze zešikmená části (za, žb) a z válcové části (va, vb), jež je omezena kružnicí (k) o poloměru (r) vrcholu (33) ozubu (31).