CZ20002439A3 - Způsob vytlačování polymerů s vysokým procentem inertních materiálů a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Způsob vytlačováni polymerů s vysokým obsahem inertních materiálů pohybujícím se od 35 % hmotn. do 80 % hmotn., vztaženo k celkové hmotnosti poíymerní směsi, zahrnuje zavedeni přesně odměřeného množství složek a aditiv v axiálně vzdálených místech do šnekového směšovače, dále intenzívní promísení těchto složek a jejich vytlačování vytlačovací hlavou směšovače. Způsob se provádí za použití zařízení zahrnujícího extrudér (1) pro transformaci směsi, sestávající z alespoň jednoho polymeru inertního materiálu a jednoho nebo více aditiv, například maziv, stabilizátorů a dalších, prostředky, například zásobníky (2, 3, 4), zařízení (21, 31, 41) pro kontinuální odvážení jednotlivých složek směsi a prostředky, například násypky (6, 8, 9), pro zavádění jednotlivých složek do extrudéru (1). Zaváděcí prostředky, například násypky (6, 8, 9), jsou umístěny v předem uspořádaných místech extrudéru (1), v závislosti na složení směsi, která má být transformována.

Description

Způsob vytlačování polymerů s vysokým procentem inertních materiálů a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu vytlačování polymerů, například PVC, obsahujících vysoké procento inertních materiálů, například uhličitanů, mastku, siliky, pilin, skla, atd., který poskytuje extrudáty, bez použití pomocných zpracovatelských procesů a šetří tím podstatným způsobem energii a dále se vynález týká zařízení určeného k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Ve skutečnosti je třeba při výrobě polymerních pryskyřic s vysokým procentem inertních materiálů vystavit zpracovávaný materiál před vytlačováním požadovaných polymerních profilů nebo tvarovaných výrobků několika transformačním zpracováním. Pro zlepšení mechanických a/nebo fyzikálních vlastností a/nebo pro regulaci ceny je nezbytné nejprve intenzívně promíchat polymerní pryskyřice s aditivy, jakými jsou například stabilizační činidla, maziva, rázuvzdorná činidla, a rovněž s inertními materiály (uhličitany, silika, ..). Směšovací nebo turbosměšovací proces vyžaduje drahá výrobní zařízení a velké množství energie (0,3 až 0,5 kW na kg produktu, který má být smíchán). Nicméně přehřátí směsi, které je způsobeno třením a které je pro tento známý typ míchání typické, je škodlivé pro další transformaci a je proto tedy nezbytné míchanou směs postupně pozvolna chladit (což zase vyžaduje výkonný

01-1655-00-Če chladící systém a což je spojeno s další spotřebou energie).

Procento inertních materiálů ve směsi je důležité pro další zpracování směsi. V zásadě je možné pomocí speciálních dvoušnekových extrudérů transformovat směs, ve které procento inertních materiálů nepřesáhne 20 % hmotn. celkové hmotnosti směsi, přímo na finální produkt, nicméně tento způsob je velmi náročný. Pokud procento inertních materiálů přesáhne tuto mez, ale pohybuje se v rozmezí přibližně do 40 % hmotn. celkové hmotnosti směsi, je nezbytné do výrobního procesu zařadit další zpracování, tzv. „granulaci, která je spojena s další spotřebou energie.

Směsi obsahující více než přibližně 40 % hmotn. inertních materiálů, vztaženo k celkové hmotnosti směsi, nemohou být použity vůbec, protože nemohou být zpracovány pomocí extrudérů, které by způsobovaly gelaci směsi při její transformaci na granule, což by se projevilo ve finálním produktu.

Dalším problémem spojeným se směšováním pryskyřice s inertními materiály je skutečnost, že prvky tvořící směs nemusí být ve směsi, v důsledku různé velikosti granulí a různých specifických hmotnosti, rovnoměrně a homogenně rozptýleny, a fakt, že ve směsi dochází v důsledku mechanického, pneumatického nebo jiného pohybu při zavádění do výrobních jednotek k rozvrstvení směsi.

♦ · • · • ·

01-1655-00-Če • · · · • · · · -.

• ♦ ··· · • · · ·· ··

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je tedy překonat nedostatky již zmíněných známých technik pomocí zařízení pro výrobu a vytlačování materiálů, 80 % hmotn.

polymerů kterým se směsi, s vysokým procentem inertních rozumí rozmezí 70 % hmotn. až v jediném zpracovatelském stupni, přičemž toto zařízení zahrnuje extrudér pro transformaci směsi sestávající z alespoň jednoho polymeru, inertního materiálu a jednoho nebo více aditiv, například maziv, stabilizátorů, atd.; prostředek pro silážování jednotlivých složek směsi, zařízení pro kontinuální odvažování jednotlivých složek; a prostředky pro přivádění jednotlivých složek, které mohou být umístěny v různých místech extrudéru v závislosti na složení směsi, která má být transformována.

Podle jednoho aspektu vynálezu se pro transformaci směsi do profilů nebo tvářených výrobků použije dvoušnekový extrudér se souhlasným směrem otáčení, tj. oba šneky se otáčejí stejným směrem, který je charakteristický délkou a geometrií šneků a stejně tak počtem a umístěním vstupů pro přívod jednotlivých složek směsi, které se zvolí podle požadavků extrudované směsi.

Tvářené produkty, získané pomocí zařízení podle vynálezu, jsou, jak již bylo uvedeno, charakteristické vysokým procentem inertních materiálů, které může dosahovat až 80 % hmotn. celkové hmotnosti výchozí směsi. Při použití výrobního způsobu podle vynálezu lze v zásadě eliminovat dva zpracovatelské stupně, tj . turbosměšování a granulaci, které vyžadují velmi drahá zpracovatelská zařízení a vysokou spotřebu energie; a současně zajistit rovnoměrné a

01-1655-00-Če • · ··· · · homogenní rozptýlení jednotlivých složek směsi, které udílí profilům nebo tvářeným produktům, vyrobeným pomocí extrudéru při stejném poměru polymery/inertní materiály, takové mechanické vlastnosti, kterých nelze u výrobků vyrobených v současné době známými technikami dosáhnout, vzhledem k tomu, že tyto techniky nezaručují potřebné přesné a intenzívní promíchání.

Vynález se stane zřejmějším po následujícího popisu jednoho z provedení přiloženého obrázku, které mají pouze charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně vymezen přiloženými patentovými nároky.

prostudování vynálezu a ilustrativní

Stručný popis obrázků

Obr. 1 znázorňuje bokorysný pohled na zařízení pro vytlačování polymerů s vysokým procentem inertních materiálů podle vynálezu.

Na obr. 1 je znázorněn dvoušnekový extrudér 1. plněný polymerní směsí tvořenou polymerem, například PVC, inertním materiálem, například uhličitanem vápenatým, a aditivy, tj. mazivy, stabilizačními činidly, apod. Jednotlivé složky směsi se nacházejí ve skladovacích zásobnících, které tyto složky před zavedením do extrudéru 1 udržují vzájemně odděleně. Konkrétně se v zásobníku 2 skladuje uhličitan vápenatý, v zásobníku 2 PVC a v zásobníku £ aditiva. Všechny tyto zásobníky jsou neseny vhodnou nosnou strukturou 5 a zásobují zařízení pro kontinuální odvažování jednotlivých složek směsi; ke kontinuálnímu odvažování

01-1655-00-Če • 9

9

uhličitanu vápenatého slouží zařízení 21, ke kontinuálnímu odvažování PVC slouží zařízení 31, a ke kontinuálnímu odvažování aditiv slouží zařízení 41; přičemž nosné struktury (nejsou znázorněny) odvažovacích zařízení 21, 31 a 41 jsou výhodně izolovány od nosné struktury _5 zásobníků 2, _3 ^a £' takže nejsou ovlivňovány vibracemi, kterým jsou vystaveny zásobníky 2, J3 a 4_. Navíc je nezbytné, aby v průběhu plnění nepřišla odvažovací zařízení 21, 31 a 41 do kontaktu se zmíněnými zásobníky, protože jakýkoliv kontakt by mohl ovlivnit přesnost vážení jednotlivých složek směsi. Odvažovací zařízení 21 pro odvažovaní uhličitanu vápenatého zásobuje násypku 6, umístěnou v určitém místě extrudéru 1, a případně pomocí dopravníku 7 zásobuje další násypky _8 pro zásobování extrudéru, které zavádějí uhličitan vápenatý do extrudéru 1 ve dvou různých místech a tak zajišťují dokonalé a rovnoměrné promísení PVC a uhličitanu vápenatého. Aditiva a PVC se předmísí a zavedou do extrudéru 1 násypkou 9, umístěnou před násypkou 6 a É3. Extrudér jL má, jak již bylo zmíněno dříve, dvoušnek se stejným smyslem otáčení, tj. oba šneky se otáčejí stejným směrem, který může být charakteristický různou roztečí mezi zuby a různými délkami, které zajistí, aby bylo zpracování polymerní směsi co možná nej rovnoměrnější.

Tvářený produkt s vysokým procentem inertních materiálů, například až 80 % hmotn. inertních materiálů, který opouští extrudér jL ústím 10 může být dále zpracován, například pomocí dalších dvou extrudérů, které například umožní vyrobit desky, jejichž střední vrstvu, například o tloušťce 2 mm až 4 mm, tvoří PVC a inertní materiály a ochrannou povrchovou vrstvu a zušlechťující vrstvu tvoří například PMMA o tloušťce 0,2 mm, resp. rázuvzdorné PVC o tloušťce 0,4 mm.

• · · 9

9 9

9 ·

9 ·

9

01-1655-00-Če • ·

Jako příklad polymerní směsi podle vynálezu určené pro vytlačování lze uvést následující směs:

uhličitan vápenatý (CaCO3)	65 dílů
polyvinylchlorid (PVC)	30 dílů
primární stabilizátory	3 díly
vnitřní maziva	1 díl
vnější maziva	1 díl.

Polymerní tvářené výrobky nebo profily s vysokým obsahem inertních materiálů získané pomocí zařízení podle vynálezu mají vynikající mechanické vlastnosti, například značnou pevnost s velmi nízkým ohybovým modulem a vynikající fyzikální rozměrovou stabilitu a důsledku tepelných změn.

vlastnosti, například velkou omezenou lineární rozpínavost v Produkty vyrobené způsobem podle vynálezu mohou dosahovat značných délek a nevyžadují zvláštní nastavení, která by kompenzovala rozpínavost, o níž je známo, že představuje jeden z největších problémů při extrudaci materiálu s průměrným nebo vysokým obsahem inertních materiálů a která v mnoha případech omezuje použití takto vyrobených produktů.

Kromě těchto vynikajících mechanických a fyzikálních vlastností přinášejí produkty podle vynálezu rovněž značné ekonomické výhody, protože dobrý inertní materiál, jakým je například uhličitan vápenatý, je mnohem lacinější, a to dokonce až desetkrát, než samotný polymer.

Použití zařízení pro vytlačování polymerů s vysokým obsahem inertních materiálů podle vynálezu konečně umožňuje vyrobit výrobky, které lze použít pro různé účely, například jako krycí desky, střešní okapy, atd., a navíc lze v rámci způsobu podle vynálezu použít odřezky polymerů

01-1655-00-Če «·· ♦ · ·· ·· • · · i • · · ;

• · · « ·· ·· pocházející z jiných zpracování nebo z vlastního zpracování podle vynálezu a recyklovat je zpět do zařízení a tak využít nejen obsah polymerů těchto odřezků, ale rovněž obsah inertních materiálů.

01-1655-00-Če

Claims (11)

1. PATENTOVÉ

   1. Způsob vytlačování polymerů s vysokým obsahem inertních materiálů pohybujícím se od 35 % hmotn. až 40 % hmotn. do 70 % hmotn. až 80 % hmotn., vztaženo k celkové hmotnosti polymerní směsi, vyznačený tím, že zahrnuje zavedení přesně odměřeného množství složek a aditiv v axiálně vzdálených místech do šnekového směšovače; intenzívní promísení těchto složek a jejich vytlačování vytlačovací hlavou tohoto směšovače.
2. 2. Zařízení pro vytlačování polymeru s vysokým obsahem inertních materiálů k provádění způsobu podle nároku 1, vyznačené tím, že zahrnuje extrudér (1) pro transformaci směsi sestávající z alespoň jednoho polymeru inertního materiálu a jednoho nebo více aditiv, například maziv, stabilizátorů a dalších, prostředky, například zásobníky (2, 3, 4), pro silážování jednotlivých složek směsi, zařízení (21, 31, 41) pro kontinuální odvážení jednotlivých složek směsi a prostředky, například násypky (6, 8, 9), pro zavádění jednotlivých složek do extrudéru (1), přičemž tyto zaváděcí prostředky, například násypky (6, 8, 9), jsou umístěny v předem uspořádaných místech extrudéru (1), v závislosti na složení směsi, která má být transformována.

   01-1655-00-Če • · • ti · ·· ·· • · ti • ti · • tititi • ti • ti • ti • ti ·· • ti ti titi ti titi ti • ti ti • ti titi
3. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačené tím, že polymer a aditiva odebírané ze svých zásobníků (3, 4) a odvážené pomocí kontinuálně odvažovacích zařízení (31, 41) se předmísí a zavedou do extrudéru (1) stejnou násypkou (9).
4. 4. Zařízení podle nároku 2, vyznačené tím, že zahrnuje dvě násypky (6, 8) pro zavádění inertního materiálu, které jsou uspřádány podél extrudéru (1) v předem stanovené vzdálenosti od sebe, přičemž první násypka (6) je přímo zásobovaná kontinuálně odvažujícím zařízením (21) pro odvažování inertního materiálu a druhá násypka (8) je zásobována z kontinuálně odvažujícího zařízení (21) prostřednictvím dopravníku (7).
5. 5. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyzn ačené tím, že extrudérem (1) je dvoušnekový extrudér.
6. 6. Zařízení podle nároku 5, tím, že oba šneky extrudéru otáčení.

   vyznačené (1) mají stejný smysl
7. 7. Zařízení podle nároku 5, vyznačené tím, že geometrie šneků extrudéru (1) je navržena tak, aby zajistila co nej rovnoměrnější zpracování směsi.

   • 4 • 4

   01-1655-00“Če • 44 • 4

   4 4 • 4 • 4 • 4 4 4

   444 4 ··
8. 8. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačené tím, že prostředky, například zásobníky (2, 3, 4) , pro silážování jsou fixovány k nosné struktuře (5), která je izolována od nosné struktury kontinuálně odvažujících zařízení (21, 31, 41).
9. 9. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačené tím, že vyrobený produkt opouštějící extrudér (1) ústím (10) je dále vystaven dalšímu vytlačování nebo spoluvytlačování poskytujícímu finální produkty, jakými jsou například vícevrstvé desky.
10. 10. Zařízení podle některého z předcházejících nároku, vyznačené tím, že obsah inertních materiálů zaváděných do směsi dosahuje až 80 % hmotn. celkové směsi.
11. 11. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačené tím, že v něm lze recyklovat polymerní odřezky pocházející z jiných zpracovatelských procesů nebo ze zařízení samotného.

    Zastupuje:

    01-1655-00-Če

    4£~13

    Seznam vztahových značek

    1 Extrudér

    2 Zásobník pro uhličitan vápenatý 3 Zásobník pro PVC 4 Zásobník pro aditiva

    5 Nosná struktura

    6 Násypka

    7 Dopravník

    8 Násypka

    9 Násypka

    10 Ústí

    21 Zařízení pro kontinuální odvažování uhličitanu vápenatého

    31 Zařízení pro kontinuální odvažování PVC

    41 Zařízení pro kontinuální odvažování aditiv