FI83843B - Blandningsanordning och foerfarande foer blandning av plastkomponenter. - Google Patents

Description

83843

Sekoituslaite ja menetelmä muovikomponenttien sekoittamiseksi Blandningsanordning och förfarande för blandning av plast-komponenter 5

Keksinnön kohteena on laite ja menetelmä muoviraaka-aineiden sekoittamiseksi sekoituslaitteistossa. Sekoituslaitteistossa on sylinterin muotoinen sekoitustila, johon liittyy sekoitusmäntä leikkaavaa sekoitusta varten sekä apusylinterejä 10 seoksen pumppaamista varten. Sekoitusmenetelmässä sekoittaminen tapahtuu vuorotellen pumppaamalla ja leikkaavalla sekoituksella.

Laitetta ja menetelmää voidaan käyttää erityisesti pienten muovierien sekoittamiseen samoin kuin herkästi tai voimakkaasti reagoivien aineiden sekoittami-15 seen. Erityisen hyvin sekoitin soveltuu käytettäväksi doopausaineen lisäämiseen sähköä johtavaan polymeeriin.

Erilaisia sekoittimia, joissa on yhdistetty useampia sekoitustapoja tunnetaan ennestään mm. patenttijulkaisuista US 3 623 703, WO 89/00536 ja US 3 370 20 754. Näiden laitteiden tarkoitus on sekoittaa kahta keskenään reagoivaa ainetta.

Patenttijulkaisusta US 3 623 703 tunnetaan muovien, kumien ym. aineiden sekoittamiseen tarkoitettu laite. Siinä on reijitetty mäntä, joka sekoittaa aineosia kun mäntää liikutetaan sylinterissä edestakaisin. Mäntää voidaan sekoittamisen 25 aikana myös kiertää.

Patenttijulkaisusta WO 89/00536 tunnetaan seosten homogenisointiin tarkoitettu laite, jossa on samoin mäntämäinen sekoituselin. Tässä homogenisointilaitteessa on lisäksi männänvarren vastakkaisessa päässä sylinterimäinen poistoaukko 30 homogenisoidulle tuotteelle.

Patenttijulkaisussa US 3 370 754 on esitetty laite kahden aineen sekoittamiseksi ja dispergoimiseksi. Laitteessa on rei’itetty mäntä aineiden sekoittamiseksi sekä apumäntä toisen komponentin lisäämiseksi seokseen. Laite on tarkoitettu kahden 35 keskenään reagoivan aineen sekoittamiseen, jonka jälkeen reaktioseos voidaan 2 83843 annostella haluttuun paikkaan. Myös tässä laitteessa voidaan sekoittumista tehostaa kiertämällä sekoitusmäntää.

Muoviraaka-aineiden sekoittaminen tavanomaisilla sekoittimilla tuottaa vaikeuk-5 siä mm. siitä syystä, että muoviraaka-aineet käyttäytyvät usein ei-newtonisten nesteiden kaltaisesti. Tällöin sekoittimien pintakerroksiin muodostuu kalvo, jossa kaikki sekoittuminen tapahtuu pääosan raaka-ainesta jäädessä sekoittumatta.

Toinen tavanomaisissa muovien sekoittamiseen tarkoitetuissa laitteissa esiin 10 tuleva ongelma on se, että tarvitaan yleensä suurehko muovierä, esim. ekstruude-rilla sekoitettaessa tarvitaan useampi kilo raaka-ainetta. Tämä tuottaa ongelmia kun kyseessä on pieni näyte-erä, sekoitetaan erikoispolymeeriä tai käytettävät raaka-aineet ovat kalliita.

15 Keksinnön tarkoitus on saada aikaan laite ja menetelmä erityisesti pienten muoviraaka-aine erien sekoittamiseksi. Laitteelle ja menetelmälle on tunnusomaista se mitä patenttivaatimuksissa on esitetty.

Keksinnön mukaisella sekoituslaitteella voidaan sekoittaa kaksi tai useampia 20 komponenttia, jotka voivat olla nesteitä tai kiinteitä.

Keksinnön mukainen sekoituslaite on mahdollista rakentaa hyvin tiiviiksi, jolloin siinä voidaan sekoittaa työympäristölle haitallisia aineita. Eräs ryhmä tällaisia haitallisia aineita on sähköä johtavien muovien dooppaukseen käytetyt aineet, 25 mm. jodi.

Kun sekoituslaite on riittävän tiivis, saadaan sekoittamisen ja jäähdytysvaiheen aikana paineiden ylläpito hallittua. Tarvittaessa voidaan sekoitetun muoviraaka-aineen jäähdytysvaiheen aikana ylläpitää sekoitusmännällä puristuspainetta, 30 jolloin estetään kaasujen erkautuminen muoviseoksesta.

Sekoituslaite on rakenteeltaan ja pinnoiltaan sellainen, että se on mahdollista valmistaa syöpymistä hyvin kestävistä raaka-aineista kuten konstruktiokeraamista tai titaanista.

3 83843

Keksinnön mukainen sekoituslaite on mahdollista tehdä olemassa olevista muoviteollisuuden koneista vähäisin muutoksin. Sekoituslaitteen rungon muodostaa ruiskuvalukone, johon tarvittavat lisäosat kiinnitetään. Itse ruiskuvalukonee-seen ei tarvitse tehdä suurempia muutoksia, ainoa vaadittava muutos tulee sen 5 ohjausohjelmaan.

Keksinnön eräässä muunnelmassa sekoitusmäntää tai apumäntiä käytetään valmiiksi sekoitetun aineen poistamiseen sekoitusliatteesta. Tällöin sekoituslaite toimii kuten tavanomainen ruiskupuristuskone, jossa on kiinni muotti. Sekoitus-10 laite tyhjennetään samalla kun muoviseos ohjataan suoraan valumuottiin, joten tuotteen muotoilu tapahtuu sekoituksen loppuvaiheena.

Keksinnön parhaassa sovellutusmuodossa sekoituslaitteessa on lämmitys ja jäähdytys.

15

Keksinnön mukaisen sekoituslaitteen toiminta ja edut käyvät selville oheisista erästä keksinnön edullista suoritusmuotoa esittävistä piirustuksista ja niihin liittyvistä yksityiskohtaisista selvityksistä.

20 Kuvio 1 esittää leikkauskuvaa keksinnön mukaisesta laitteesta, kun laitteen osat ovat erillään.

Kuvio 2 esittää ensimmäistä sekoitusvaihetta.

25 Kuvio 3 esittää toista sekoitusvaihetta.

Kuvio 4 esittää jäähdytysvaihetta.

Kuvio 5 esittää koekappaleen poistovaihetta.

30

Kuviossa 1 on esitetty sekoituslaite 10, kun sen pääosat, sekoitussylinteri 1 ja pohjaosa 2, ovat erillään. Sekoitussylinterissä 1 on sylinterimäinen sekoitustila 11, johon on sovitettu sekoitusmäntä 12. Sekoitusmäntä 12 voi liikkua sylinteri-mäisessä sekoitustilassa 11, jolloin sekoitustilan 11 suuruus vaihtelee. Lisäksi 4 83843 sekoitusmäntää 12 voidaan pyörittää. Sekoitussylinterissä 1 voi olla lisäksi aukko 13 sekoitettavan raaka-aineen 18 lisäämistä varten.

Pohjaosassa 2 on yksi tai useampia apusylinterejä 14, joissa on apumännät 15.

5 Apumännät 15 voivat liikkua apusylintereissä 14 niin, että apusylinterien 14 tilavuus vaihtelee apumäntien 15 liikkeen mukaan. Apumännissä 15 voi olla omat toimielimet niiden liikuttamiseksi tai niissä voi olla pelkästään palautusjou-si.

10 Kummassakin sekoituslaitteen 10 pääosassa 1 ja 2 voi olla sekoitettavan aineen lämmittämiseen ja sulattamiseen lämmityslaitteet, jotka edullisimmin ovat sähkövastuksia 16. Vastaavasti jäähdytystä varten voi olla välineet, jotka parhaiten ovat putkisto 17 jäähdytysnestekiertoa varten.

15 Kuvio 1 esittää samalla sekoitusvaihetta, jossa sekoitettava raaka-aine 18 lisätään sekoituslaitteeseen 10. Tavallisesti sekoituslaitteen 10 pääosat 1 ja 2 ovat tällöin jo kiinni toisissaan.

Kuvion 2 esittämässä ensimmäisessä sekoitusvaiheessa sekoitettava aine 18 on 20 kokonaisuudessaan sekoitustilassa 11. Sekoittaminen ensimmäisessä vaiheessa tapahtuu sekoitusmäntää 12 pyörittämällä. Jos sekoitettavat aineet 18 ovat kiinteitä, niiden sulattaminen sähkövastuksilla 16 tapahtuu ensimmäisessä vaiheessa.

25 Kuvio 3 esittää toista sekoitusvaihetta, jossa sekoitettava aine 18 pumpataan apusylintereihin 14. Tämä tapahtuu työntämällä sekoitusmäntä 12 sekoitustilaan 11. Tällöin apusylintereissä 14 olevat apumännät 15 työntyvät syvemmälle apusylintereihin 14 ja sekoitettava aine 18 pääsee apusylinterien 14 sisään.

30 Kuvio 4 esittää jäähdytysvaihetta. Kun kuvioissa 2 ja 3 esitettyjä sekoitusvaiheita on toistettu tarpeellinen määrä, voidaan sekoitettu tuote 19 jäähdyttää johtamalla putkistoon 17 jäähdytysnestettä. Tällöin sekoitettu tuote 19 voidaan jäähdyttää paineen alaisena ja näin voidaan estää kaasujen erkaneminen muovista.

5 83843

Kuvio 5 esittää koekappaleen poistovaihetta. Jäähtynyt, sekoitettu tuote 19 poistetaan sekoituslaitteesta 10 erottamalla sekoituslaitteen 10 pääosat, sekoitus-sylinteri 1 ja pohjaosa 2, toisistaan.

5 Sekoituslaitteen 10 eräässä suoritusmuodossa sekoitettava aine 18 lisätään kiinteänä esim. granulaatteina, jotka sulatetaan sekoituslaitteessa 10 olevien lämmityslaitteiden, edullisesti sähkövastusten 16, avulla. Sekoituslaite 10 voidaan toteuttaa myös ilman kuviossa 1 esitettyä aukkoa 13. Tällöin sekoitettava raaka-aine 18 lisätään sekoitustilaan 11 pohjaosan 2 ja sekoitussylinterin 1 ollessa eril-10 lään.

Vastaavasti sekoituslaitteeseen 10 voi liittyä jäähdytyslaitteet, esim. sekoitustilaa 11 ympäröivät kanavat 17 jäähdytysnesteen kiertoa varten. Edullisinta on käyttää jäähdytysnesteenä vettä.

15

Apusylintereissä 14 olevien apumäntien 15 palauttamiseen on useitakin vaihtoehtoja. Apumäntien 15 liikkeitä ja palautumista voidaan ohjata hydraulisesti.

. . Toinen vaihtoehto on varustaa apusylinterien 14 apumännät 15 palautusjousin, jolloin apusylinterit 14 tyhjenevät sekoitusmännän 12 liikkeiden mukana.

20

Claims (11)

1. Sekoituslaite (10) muovikomponenttien sekoittamiseksi, tunnettu siitä että se sisältää sylinterin muotoisen sekoitustilan (11), sekoitustilassa (11) 5 pyörivän ja akselinsa suunnassa liikuteltavan sekoitusmännän (12), ainakin yhden sekoitustilaan (11) yhteydessä olevan apusylinterin (14), johon sekoitusmäntä (12) työntää seoksen, sekä kussakin apusylinterissä (14) liikkuvan apumännän (15) seoksen palauttamiseksi sekoitustilaan (11).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sekoituslaite, tunnettu siitä, että sekoituslaitteessa (10) on välineet (16) sekoitettavan aineen (18) lämmittämiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sekoituslaite, tunnettu siitä, että 15 sekoituslaitteessa (10) on kanavat (17) nestekiertoa varten sekoitettavan aineen jäähdyttämiseksi tai lämmittämiseksi.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-3 mukainen sekoituslaite, tunnettu siitä, että apusylinterien (14) apumäntien (15) liike on ohjattu hyd- 20 raulisesti tai jousin apusylinterien (14) tyhjentämiseksi.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-4 mukainen sekoituslaite, tunnettu siitä, että sekoituslaite (10) on tiivistetty haitallisten aineiden poispääsyn hallisemiseksi. 25

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-5 mukainen sekoituslaite, tunnettu siitä, että sekoituslaitteen (10) raaka-aineena on käytetty konstruk-tiokeraamia.

6 83843

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-6 mukainen sekoituslaite, tun nettu siitä, että sekoituslaitteen (10) sekoitussylinteri (1) ja pohjaosa (2) on kiinnitetty ruiskupuristuskoneen pöytään.

8. Menetelmä muovierien sekoittamiseen käyttäen kahta erilaista sekoitustapaa, 7 83843 tunnettu siitä, että ensimmäisessä sekoitusvaiheessa käytetään leikkaavaa sekoitusta ja toisessa sekoitusvaiheessa pumppaavaa sekoitusta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 5 ensimmäisessä, leikkaavassa sekoitusvaiheessa pyörivä sekoitusmäntä (12) sekoittaa polymeeriseosta ja toisessa, pumppaavassa sekoitusvaiheessa pyörivä sekoitusmäntä (12) työntää seoksen apusylintereihin (14), jonka jälkeen apu-sylinterien (14) apumännät (15) työntävät seoksen takaisin sekoitustilaan (11).

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se sisältää useita toisiaan seuraavia leikkaavia ja pumppaavia sekoitusvaiheita.

11. Jonkin patenttivaatimuksen 8-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se sisältää aluksi lämmitysvaiheen ja lopuksi jäähdytysvaiheen. 15 8 83843