CZ2011196A3 - Koextruzní penetracní linka pro výrobu vysoce plnených kompozitních desek a zpusob jejich výroby - Google Patents

Abstract

Koextruzní penetracní linka pro výrobu vysoce plnených kompozitních desek obsahující spodní horizontální extrudér (3) a spodní odtahovací válecky (4) tvorící vstupní zarízení (2), za vstupním zarízením (2) je usporádáno dávkovací zarízení plniva (11), za nímž je usporádán horní vertikální extrudér (7), pricemž dávkovací zarízení obsahuje vyhrívanou mísící násypku (10) a linka (1) je ukoncena kalibracními válci s kalibracním clenem (9), kdy je mezi horním vertikálním extrudérem (7) a kalibracním clenem (9) usporádán vtlacovací clen (21), pricemž dávkovací zarízení obsahuje prípravný prostor (12), který je ze strany priléhající ke vstupnímu zarízení (2) vymezen omezující deskou (13) a z druhé strany je ohranicen hradítkem (14) pro stanovení výšky deskového polotovaru (15) pred vstupem do tvarovací cásti (6) linky (1).

Description

Koextruzní penetrační linka pro výrobu vysoce plněných kompozitních desek a způsob jejich výroby

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu kontinuální výroby desek kompozitního izolačního materiálu, zvláště koextruzní výrobu.

vysoce plněného penetrační linky pro jejich

Dosavadní stav techniky

Vysoce plněné organické materiály jsou pro specifické účely vyráběny na bázi reaktoplastů a minerálních plniv, tzv. plastbetony. Jejich výroba je založena na prosyceni specifické směsi plniv tekutými složkami reaktoplastů s velmi nízkou viskositou, která zaručí, že jsou vyplněny všechny meziprostory mezi částicemi plniva. Pote dojde k zesiťování polymerni matrice a vytvoření dílu. Při návrhu těchto dílu se přihlíží především k tuhosti a pevnosti, přičemž tepelné vlastnosti nejsou předmětem prvotního zájmu.

Plněné kompozitní materiály s polyolefinickou termoplastickou matrici, která je pro výrobu tepelně izolujícicích dílů nezbytná, se obvykle vyrábějí kompaundaci pnčemz se používají poměrně jemná anorganická plniva o střední velikosti částic 0 1 az 100 pm. Pro výrobu stavebních bloků s vysokým tepelným odporem je tálo koncepce nevhodná, neboť tento typ plniv tepelnou vodivost zvyšuje a není možné dosáhnout potřebného stupně plnění kompozitu plnivem (směsi plniv).

Výsledná konstrukce desky vyžaduje pro účely řešení popsaného v tomto vynálezu, aby deska byla odolná proti nasákavosti vody a měla dostatečně malou creepovou poddajnost, aby při jejím dlouhodobém zatížení nedocházelo k výraznému krípovému toku, jenž je pro stavební prvek nepřípustný. Ukazuje se, že poslední podmínku obecně běžné komoditní termoplasty nesplňují a že je nutné je vyztužit. Z měření vyplynulo, že konstrukce materiálu vyžaduje použiti plniva o stredn. velikosti částic řádové 1 až 10 mm, které se vyznačuji nízkou tepelnou vodivosti a dostatečnou tuhostí a je ve výsledném materiálu uspořádáno tak, že prenasi podstatnou část tlakového zatížení interakcí mezi částicemi plniva. U takové desky se jedná o vysoce plněný kompozit, kde je nutné dosáhnout prakticky limitního objemového zlomku plniva. Takový materiál není možné běžnými plastikářskými postupy vyrobit. Existuji způsoby výroby kompozitních dílců kde se plnivo ve formě slévárenského písku smíchá s plastem a pak je v extrudéru mícháno a vytlačováno do formy. Plnivo však způsobuje značné obrušováni šneku který je třeba často měnit.

Ve spise WO2006/062597 je představeno zařízeni na výrobu kompozitního materiálu, kdy se kompozitní směs vytváří ve šnekovém dopravníku uloženém v trubce, která je na konci zúžená. Přes trubku je v jednom místě nasypáváno plnivo a na jiném místě po proudu postupu plniva je také z boku vpravován polymerický materiál. Průchodem dalšími závity šneku se materiál zpěchuje a promísí a na konci trubky vychází proud směsi na další zpracování. Při přípravě materiálu tímto způsobem dochází k vysokému opotřebováváni šneku a zařízení je vhodné pouze ke smísení, takže směs se musí k dalšímu zpracováni vložit do nějaké formy.

Ze spisu US 2009/0238028 je znám způsob výroby kompozitního materiálu kdy se kompozitní směs vytváří rovněž ve šnekovém dopravníku uloženém v trubce, která je na konci zúžená. K tomuto šneku je zboku napojena trubice s dalším šnekem, kterým je vtlačováno plnivo. Už na začátku je do hlavního šneku vpravovana termoplastická pryskyřice a plnivo se do ni vmíchává. Průchodem dalšími závity šneku se materiál promísí a na konci trubky vychází proud směsi na další zpracováni. Při přípravě materiálu tímto způsobem dochází k vysokému opotřebováváni šneku a zařízeni je vhodné pouze ke smísení, takže směs se musí k dalšímu zpracování vložit do nějaké formy nebo mezi válce.

Ze spisu US 5,744,553 je znám způsob a zařízeni výroby extrudovaného polymerového výrobku. Zde se nejedná přímo o kompozitní směs s pevným plnivem, ale míchají se granule polymeru s tekutou fází. I zde je použit šnek, který míchá materiál a dopravuje ho k výstupu.

Ve spise US 3,734,814 je představeno zařízeni na výrobu desek z plastu obsahujících nadrcené sklo obsahující spodní horizontální extrudér, dávkovači zařízeni ze kterého se sype na základní vrstvu plastu sklo a za ním je uspořádán další vertikální extrudér. Načež je vzniklá deska kalibrována válečky. U tohoto řešení není nijak ovlivňována penetrace plniva, které je uzavřeno mezi okrajovými vrstvami plastu.

Ve spise GB 1,054,883 je představeno zařízení na výrobu desek z plastu obsahujících přídavný materiál obsahující spodní horizontální extrudér a kombinované dvoustupňové dávkovači zařízení, kde se nejprve smíchá přidávaný material s pevným plastem, načež je směs plasfflkována teplem a extrudérem nanesena na základní vrstvu. Poté je vzniklá deska kalibrována válečky. U tohoto řešení se dosahuje promísení plniva a horní vrstvy plastu už v dávkovacím zařízení ale plnivo je obsaženo pouze v horní vrstvě, protože do spodní vrstvy penetrováno není.

Cílem řešení je proto představit zařízení a způsob, který by vedl ke zhotovení stavebního prvku, např. desky pro izolační blok, kterým se dosáhne potřebného minimálního zaplnění prostoru mezi částicemi vhodného plniva s nízkým koeficientem tepelné vodivosti a zároveň se umožni kontinuální výroba o požadované přesnosti a s vysokou efektivitou.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry koextruzní penetračni linka pro výrobu vysoce plněných kompozitních desek, jejíž podstata spočívá v tom, ze mezi horním vertikálním extrudérem a kalibračním členem je uspořádán vtlačovací člen, přičemž dávkovači zařízení obsahuje přípravný prostor, který je ze strany přiléhající ke vstupnímu zařízení vymezen omezující deskou a z druhé strany je ohraničen hradítkem pro stanovení výšky deskového polotovaru před vstupem do tvarovací části linky.

Ve výhodném provedení je vtlačovací člen proveden jako soustava výškově ustavitelných vtlačovacích válečků.

V dalším výhodném provedení je vtlačovací člen proveden jako výškově ustavitelná vtlačovací klínová deska.

V dalším výhodném provedení je směrem dovnitř přípravného prostoru v odstupu od omezující desky uspořádaná vodící deska, čímž vznikne mezera pro volné uložení příček, přičemž vodicí deska má spodní hranu uspořádanou výše než je spodní hrana omezující desky₍ a to o výšku příček.

V jiném výhodném provedení jsou vtlačovací válečky a odtahové válce tvarované. Dale se vynález zabývá způsobem výroby desek, jehož podstata spočívá v tom, ze přívod plniva na spodní vrstvu desek se reguluje tak, že se v dávkovacím zařízení uspořádá hraditko a horní vrstva plastu a plnivo se postupně vtlačujl do desky shora až se dosáhne konečné výšky desky.

Ve výhodném provedeni se s přiváděným plnivem do dávkovacího zařízení spouští vedle vodici desky dávkovacího zařízení příčky, které definuji jednotlivé oddělené desky.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen pomocí výkresů na kterých obťlí představuje schematický pohled na koextruznl penetrační linku v částečném řezu a obří představuje detailní řez vtlačovacím členem a obr. 3 představuje linku v provedeni pro výrobu jednotlivých oddělených dílců.

Příklad*provedení vynálezu

Na obr£ je schematický pohled na koextruznl penetrační linku 1 pro výrobu vysoce plněných kompozitních desek podle vynálezu v částečném řezu. Linka 1 sestava ze vstupního zařízeni 2 sestávajícího ze spodního horizontálního extrudéru 3 a odtahových válečků 4, dávkovacího zařízení 5 a tvarovacl části 6 sestávající z odtahových válečků 4 a vtlačovaclho členu 21. který je v představeném příkladu proveden jako soustava vtlačovaclch válců 8 a z kalibračního členu ?. Místo vtlacovacich válců 8 může výt uspořádána vtlačovací klínová deska.

Dávkovači zařízení 5 sestává z horního vertikálního extrudéru 7 a vyhřívané mísící násypky 10, do které se sype plnivo U které je potom spouštěno do přípravného prostoru 12, který je směrem proti pohybu výroby opatřen omezujíc! deskou 13 a naopak po proudu pohybu plniva potom hradítkem 14. které stanovuje výšku deskového polotovaru 15, sestávajícího ze spodní desky 16 z plastu vystupující z extrudéru 3 a počáteční vrstvy 17 plniva, před vstupem do tvarovaci části 6 linky 1. Za hradítkem 14 je pak uspořádán horní vertikální extrudér 7, který nanáší horní termoplastickou vrstvu 18 na deskový polotovar 15.

Ve tvarovaci části 6 jsou nad vstupujícím polotovarem 15 uspořádány vtlačovací válečky 8. Pod ně vstupuje termoplastická vrstva 18 a na ni shora válečky 8 působí, a to tím způsobem, že ve směru výroby se válečky 8 vhodně přibližují ke spodním odtahovým válečkům 4 a snižuji tak tlouštl^vyráběné desky 19 až ke kalibračnímu členu 9, kde získává deska 19 konečnou tloušťku a požadovanou kvantu povrchu. Po stranách jsou uspořádány neznázorněné postranní omezovači prvky, které stanoví šířku vyráběné desky.

o

V detailu na obr.2 je dobře vidět ustavení horních válečků 8 tak, aby vhodně zatlačovaly plnivo H do spodní desky 16, zhutňovaly ho a upravovaly termoplastickou vrstvu 18 do plniva shora.

Pro výrobu Izolačních desek se tedy použije vhodná koextruzní linka 1 o odpov,dajícím výkonu extruderů 3,7 a jejích přizpůsobeni zvolenému typu polymem Horizontální extruder 3, spojený s plochou vytlačovací hubici, která není znázorněna produkuje relahvně tenkou spodní desku 16, která má však po mírném zchlazení dostatečnou pevnost, aby na ni mohla být dávkována zvolená směs plniv 11. Tato směs je dávkována do silné, rovnoměrné vrstvy a je v rámci polotovaru 15 vedena na desce 16 vhodným okrajovým bočním vedením. Směs plniva 11 je s výhodou předehřívána v násypce 10 dávkovacího zařízení 5 na teplotu táni používaných termoplastů, což je asi 170 »C tak, aby nenarušila nosnost spodní desky 16 a přitom neochlazovala podstatně druhou vrstvu extruzně dávkovaného termoplastu 18

Vrstva může být průběžně při dávkováni periodicky vhodnými mechanickými příčkami 20 dělena do dílců které přímo odpovídají stavebním modulům. To je vidět na upravené lince na obr$ V takovém případě je směrem dovnitř přípravného prostoru 12 v odstupu od omezující desky 13 uspořádaná vodici deska 22 čímž vznikne mezera pro volné uloženi příček 20, přičemž vodicí deska 22 má spodní hranu uspořádanou výše než je spodní hrana omezující desky 13 a to o výšku příček 20, aby se pod ní tyto mohly odsouvat po směru výroby.

Vertikální extruder 7 pak překrývá vytvořený polotovar 15 z vrstvy plniva 11 a spodní desky 16, resp. překrývá polotovarové dílce, dostatečně silnou vrstvou pnmereně tekuté taveniny termoplastu 18. Tato tavenina jednak samovolně prosycuje vrstvu plniva, jednak je do této vrstvy kontinuálně vtlačována systémem vhodně nastavených přítlačných válců 8, případně klínů, které jsou temperovány tak, aby chladnuti probíhalo v souladu s procesem prosycování. Následně je zchlazený pás dělen a paletován, resp. jsou paletovány přímo vyrobené dílce.

Způsob výroby tedy spočívá v tom, že se ze spodního horizontálního extruderu vytlačuje spodní plastová deska, přičemž se na ni v dávkovacím zařízení sype plnivo a hraditkem se reguluje jeho průchod dále do linky, načež se shora přivádí,pňvádýz horního extrudéru termoplastická vrstva, která se postupně vtlačuje do plniva shora až se dosáhne konečné výšky desky, která se v závěru kalibruje.

ο *· ο f r e η ř * « o e

C fl Γ <3

Při sypání plniva se s nim mohou spouštět, těsně vedle vodici desky davkovacího zařízený jednotlivé příčky, které potom definuji jednotlivé oddělené desky.

Jedná se o kontinuální postup, kdy je mírný nadbytek polymerní taveniny zvoleného termopíastu s nízkým koeficientem tepelné vodivosti vtlačen do kontinuálně vytvářené vrstvy hustě uspořádaného plniva. Postup je volen tak že Plmvo je dávkováno na relativně tenký extrudovaný pás, může být přitom průběžně periodicky mechanicky oddělováno do dílců odpovídajících modulu zamýšlené aphkace, koextruzně překrýváno taveninou zvoleného termoplastu, která je do kompozitu kontinuálně vtlačována stavitelnými elementy koextruzní linky tak aby došlo k požadovanému prosyceni dávkovaného plniva a zároveň k jeho povrchové izolaci proti vlhkosti kompaktní vrstvou polymeru. Vlastní přenos vnějších tlakových Sil pn aplikaci pak konají vzájemně se opírající částice plniva, nikoli polymer.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Koextruzní penetrační linka pro výrobu vysoce plněných kompozitních desek obsahující spodní horizontální extrudér a spodní odtahovacl válečky tvořící vstupní zařízení, za vstupním zařízením je uspořádáno dávkovači zařízení Plniva, za mmž je uspořádán horní vertikální extrudér, přičemž dávkovači zařízeni obsahuje vyhřívanou mísící násypku a linka je ukončena kalibračními Vále, s kalibračním členem, vyznačující se tím, že mezi horním vertikálním extrudérem (7) a kalibračním členem (9) je uspořádán vtlačovací člen (21) přičemž dávkovači zařízení obsahuje přípravný prostor (12), který je ze strany přiléhající ke vstupnímu zařízení (2) vymezen omezující deskou (13) a z druhé strany je ohraničen hradítkem (14) pro stanovení výšky deskového polotovaru (15) před vstupem do tvarovací části (6) linky (1).
2. 2. Linka podle nároku 1. vyznačující se tím, že vtlačovací člen (21) je proveden jako soustava výškově ustavitelných vtlačovacích válečků (8).
3. 3. Linka podle nároku 1, vyznačující se tím, že vtlačovací člen (21) je proveden jako výškově ustavitelná vtlačovací klínová deska.
4. 4. Linka podle nároku 1, vyznačující se tím, že směrem dovnitř přípravného prostoru (12) je v odstupu od omezující desky (13) uspořádaná vodící deska (22), čímž vznikne mezera pro volné uloženi příček (20), přičemž vodicí deska (22) má spodní hranu uspořádanou výše než je spodní hrana omezující desky (13),a to o výšku příček (20).
5. 5. Linka podle nároků 1 nebo 3. vyznačující se tím, že vtlačovací válečky (8) a odtahové válce (4) jsou tvarované.
6. 6. Způsob výroby vysoce plněných kompozitních desek, kdy se ze spodního horizontálního extrudéru vytlačuje spodní plastová deska, přičemž se na ni v dávkovacim zařízeni sype plnivo, načež se shora přivádí z horního extrudéru termoplastická vrstva a celá deska která se následně kalibruje, vyznačující se tím, že přívod plniva na spodní vrstvu desek se reguluje tak, že se v dávkovacím zařízení uspořádá hradítko a horní vrstva plastu a plnivo se postupně vtlačují do desky shora až se dosáhne konečné výšky desky.
7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že s přiváděným plnivem do dávkovaciho zařízení se spoušti, vedle vodící desky dávkovacího zařízení příčky, které definují jednotlivé oddělené desky.