HU194768B - Device for producing polymer band - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya készülék kardosságmentes polimer szalag, főként pántolószalag előállítására a műanyag olvadék extrudálásával és statikus keverőn, valamint gyertyaszűrőn való szükség szerinti átáramoltatásával, amelynek szükség szerint statikus ke verője, gyertyaszűrője, ill. nyomásfokozója van. ' A találmány szerinti készülék lényege, hogy áramlásirányítója (9) van, amelyben a szájnyílásokhoz (15) vezető, hosszúságuktól függetlenül azonos áramlási ellenállású csatornák (11) vannak. A csatornák (11) belépő nyílásai a csatornák tengelyére közel merőleges felületű homorulaton, kilépő nyílásai a szájnyílások (15) mentén, egyenes sorokban helyezkednek el. A gyertyaszűrő (5) az áramlás irányában csökkenő keresztmetszetű fészekkel (22) bíró szűrőházban helyezkedik el és a gyertyaszűrőnek (5) az áramlás irányában növekvő keresztmetszetű kivezető csatornája (11) van. 17

Description

A találmány tárgya készülék kardosságmcnlcs polimer szalag, főként pdntolószalag előállítására a műanyag olvadék extrudálásával és statikus keverőn, valamint gyertyaszűrőn való szükség szerinti átáramol tatásával, amely készüléknek statikus keverője, gyertyaszűrője, ill. nyomásfokozója van.

A korszerű csomagolástechnika egyik módszere a rakománynak pántoló automatán való kötözése polimer műanyag, általában polipropilén pántolószalaggal. A pántoló automata üzembiztos működésének feltétele, hogy a pántolószalag kardossága, vagyis a szalag síkjában mutatkozó íveltség 1 m hosszan néhány mm-en, vagyis néhány ezreléken belül maradjon. A pántolószalag íveltségc azonban a gyakorlatban cm, vagy néhány cm, vagyis néhány százalék nagyságrendű, ami a pántoló automatában való felhasználását megnehezíti, az automata üzemét lassítja vagy teljesen lehetetlenné teszi. A szalag kardossága főként abból ered, hogy a szalagot előállító szerszámban kialakuló áramlási orientációk az egyes keresztmetszeteken belül aszimmetrikusak.

Az ismert pántszalag előállító szerszámok geometriai kialakítása nem teszi lehetővé, hogy a belőle kilépő polimer szalag teljes keresztmetszetében az extrudálás során a hosszirányú áramlási sebesség, a hőfokelosztás és a kristályszerkezet tökéletesen egyenletes legyen. Ezek az egyenlőtlenségek többnyire különböző mértékben, de valamilyen arányban mindenkor fennállnak, sőt egymásra gerjesztőig hatnak. így pl. az egyenlőtlen áramlási sebesség hőfokkülönbséget okoz, amelynek a következménye az egyenlőtlen molekulaszerkezet. Az egyenlőtlenségek a kész termék keresztirányú deformációjában mutatkoznak meg.

A használatos szerszámok általában 1-4, legfeljebb 5 szájnyílással rendelkeznek és a szájnyílások egymás mellett, sorban helyezkednek el. Ha a szájnyílásokhoz vezető csatornák áramlástechnikaiiag oly módon lennének is kiképezve, hogy az áramlási ellenállás minden csatornában egyenlő és a kilépésnél mindegyik szájnyílás teljes keresztmetszetében azonos áramlási sebesség lenne elérhető, még ez sem lenne elegendő a termék egyenletes minőségéhez, mert mindezeken kívül a csatornákba beáramló polimer olvadéknak teljesen egyenletes, homogén molekulaszerkezetűnek és termikusán is homogénnek kellene lennie.

Ismert olyan módszer tésztamassza extrudálására, amelynél az áramlási út táguló terében terelőkúpot helyeznek el a massza áramlásának egyenletessé tételére (US 4.290.989.). Ez a megoldás azonban az extrudált polimer homogénné tételére nem alkalmas, mert a terelőkúp és a sajtolólap által határolt térben, a szájnyílások között holt tér alakul ki, amelyben a polimer anyag stagnálna, eközben öregedve, degradálódva, ill. polimerizálódva. Ez az anyag az anyagáramba visszakeveredve, homogén termék előállítását lehetetlenné teszi.

Ismert továbbá extruder fej pékáruk anyagának homogenizálására, amely az extrudercsigához csatlakozva, elosztórácsot és nyomáskiegyenlítő kamrát tartalmaz (DE 28 10 853.). A nyomáskiegyenlítő kamrában azonban rendezetlen áramlási viszonyok uralkodnak, és ez eleve kizárja, hogy az anyag a szájnyílás teljes keresztmetszetében homogén legyen.

Az előbbi módszerek megfelelők lehetnek olyan tésztaszerű — anyagok extrudálása esetén, amelyek molekuláris szerkezete nem befolyásolja a termék alakját. Az olyan anyagok - pl. polimerek - esetében azonban.

amelyeknél az ulódeforiuációl az anyag belső szerkezeiének inhomogenitása okozza, ezek a módszerek nem alkalmazhatók.

A hagyományos gyártási eljárásokkal - amelyeknél 5 a szájnyílás közvetlenül, vagy szűrőegység közbeiktatásával van az extruder henger peremére felszerelve — a szükséges feltételeket nem lehet kielégíteni. Az extruder feladata, hogy a granulátumot a megfelelő hőmérsékleten megolvassza és a szalagképzéshez megfelelő polimeri0 zációs fokú polimert egyenletes minőségben, homogén hőmérsékleteloszlásban és állandó tömegárammal a szűrőn át az elosztócsatornába juttassa. Ennek feltétele lenne, hogy az extruder csiga végétől a szájnyílásig a polimer teljes keresztmetszetébe n az áramlás leljesen egyen5 letes legyen, réteges áramlás vagy holttér sehol ne alakulhasson ki.

Az előbbi feltételek megvalósítására ismert olyan megoldás, amelynél az olvadékot a szájnyílások számának megfelelő számú fogaskerékszivattyúval szállítják θ az egyes szájnyílásokhoz. Így elérhető, hogy valamennyi szájnyílásba azonos mennyiségű polimer áramolják. A fogaskerékszivattyúk geometriai elrendezése azonban nem teszi lehetővé a tengelyszim metrikus szájnyílás-elrendezést, s így a termikus homogenitás nem biztosít 5 ható. Kétségtelen, hogy ez a megoldás eredményezett némi javulást, de az a követelmény, hogy a szájnyílástömb keresztmetszeteinek minden pontjában azonos legyen a hőmérséklet, nem érhető el.

Találmányunk célja olyan berendezés kidolgozása, 0 amely alkalmas a műanyag olvadék áramlási irányára merőleges minden síkban valamennyi fizikai paraméter teljes szimmetriája révén néhány ezreléken belüli kardosságú polimer pántolószalag, vagy egyéb keresztmetszetű és rendeltetésű szalag előállítására.

Felismertük, hogy a polimer szalag gyártása során a keresztirányú deformáció kiküszöbölése érdekében a következő feltételeket kell kielégíteni:

— A szájnyílás előtti olvadékterelő torokhoz homogén molekulatömegű és molekulatömeg-eloszlású olvadé0 kot kell juttatni oly módon, hogy az áramlási keresztmetszet minden pontjában azonos legyen a hőmérséklet, továbbá azonos legyen a bekevert adalékanyagok - stabilizátorok, pigmentek, töltőanyagok, gócképzők stb. eloszlatást foka, vagyis a szegregáció és az olvadék visz5 kozitása.

— Biztosítani kell, hogy a készüléken átáramló polimer olvadék mennyisége és nyomása az idő függvényében ne változzék.

— A készülékben az áiamlási utakat úgy kell kialakí0 tani, hogy minden csatornában ugyanakkora olvadék tömegáram alakuljon ki, optimális reológiai körülmények közölt.

~ Az extrndertői a szájnyílásig az olvadék számára olyan áramlási utat kell kialakítani, hogy a szájnyílás g előtti orientáló zónában homogén tengelyirányú molekula-orientáció jöjjön létre, a polimer típusától függő reológiai határfeltételek mellett.

— A szájnyílástömbnek az áramlás irányára merőleges síkmetszeteiben homogén hőmérsékletet kell hizioq sítani.

- A polimer útját az extrudertől a szájnyílástömb homlokfaláig geometriailag úgy kell kialakítani, hogy réteges áramlás, holtterek vagy pangás! helyek és helyi hó'mérséklet-egyeniőtlenségek ne alakulhassanak ki. Ezek * ugyanis a polimer egyenlőtlen — esetenként túlzott mér-21

194 768 tékíí degradációjához, az adalékanyagok bomlásához, elszencsedéséhcz, inhomogén eloszlásához vezethetnek. Felbomolhat az áramló olvadék viszkozitásának homogenitása, amely a kiáramlásnál olvadéktöréshez, profildeformálódáshoz, lehűlés után egyenlőtlen szferulitszerkezef kialakulásához vezet.

Felismertük, hogy a készülékben áramló polimer olvadék számára a fizikai paraméterek homogén eloszlását a szájnyílásokhoz vezető olyan áramlásirányítással lehet biztosítani, amelynél tengelysziinmetrikusan elrendezett ·, és egymás között egyenlő áramlási ellenállású csatornákban történik az áramlás. A csatornák kilépő nyílásai a szájnyílások mögött, egyenes sorokban vannak elrendezve. A csatornák geometriai elrendezése következtében a csatornák különböző hosszúságúak, ezért azok i átmérőit Teológiai számításokkal és kísérletekkel kell meghatározni ahhoz, hogy az egyes csatornák által szállított olvadék-tömegáramok egyenlők legyenek.

Felismertük továbbá, hogy sem a gyertyaszűrő előtti térben, sem a szűrő utáni térben réteges áramlás kialaku- j lása nem engedhető meg. Ez oly módon érliető el, hogy a gyertyaszűrőn radiálisán átáramló olvadékmennyiségek figyelembevételével a szűrőházban a gyertyaszűrő elhelyezésére szolgáló fészket az áramlás irányában csökkenő tömegáramnak megfelelően csökkenő keresztmetszettel, a gyertyaszűrőből kivezető csatornát pedig a növekvő tömegáramnak megfelelően növekvő keresztmetszettel alakítjuk ki.

A találmány szerinti készülék lényege, hogy áramlásirányítója van, amelyben a szájnyíláshoz vezető, hosszú- 3 ságuktól függetlenül azonos áramlási ellenállású csatornák vannak. A csatornák belépő nyílásai a csatornák tengelyére közel merőleges felületű homorulaton, kilépő nyílásai a szájnyílások mentén, egyenes sorokban helyezkednek el. 3

A gyertyaszűrő az áramlás irányában csökkenő keresztmetszetű fészekkel bíró szűrőházban helyezkedik el és a gyertyaszűrőnek az áramlás irányában növekvő keresztmetszetű kivezető csatornája van.

Λ késziilékház és a szájnyílástömb hcngerfclülctc, és a 4 fűtőgyűrű belső hengerfelülete között légrés van.

A találmány szerinti készülék egy példaképpeni kiviteli alakjának működésével kapcsolatban ismertetjük polipropilén pántolószalag extrudálásának esetére. A készüléket ábrázoló rajzokon 4 az 1. ábra a készülék hosszmetszetét, a 2. ábra az áramlásirányító alulnézetét, a 3. ábra az előbbi felülnézetét, a 4. ábra az olvadékterelő felülnézetét és az 5. ábra a szájnyílástömb alul- és felülnézetét 5 ábrázolja.

A polipropilén olvadékot előállító 1 extruder 2 csigája az olvadékot a 3 statikus keverőn és a 4 szűrőházban elhelyezett 5 gyertyaszűrőn át a 6 motorral hajtott 7 fogaskerékszivattyúba nyomja. 5

A 7 fogaskerékszivattyú az olvadékot a 8 statikus keverőn át a 9 áramlásirányító 10 homorulatába nyomja.

Az olvadék a 10 homorulat felületére közel merőleges középvonalú 11 csatornákon és a 12 olvadékteretőben kiképzett 13 torkokon át a 14 szájnyílástömb 15 szájnyílásaiba áramlik. A 15 szájnyílásokon át homogén és egyenes szakig hagyja cl a készüléket. A geometriai elrendezésük folytán különböző hosszúságú 11 csatornák átmérőit úgy méretezzük, hogy a 11 csatornák áramlási ellenállásai azonosak legyenek.

A 8 statikus keverőt, a 9 áramlásirányítót és a 12 olvadékterelőt a 16 késziilékház foglalja magába. A 14 szájnyílástömb 17 homlokfala közelében a 16 készülékházat a 18 fűíőgyfirű veszi körül, amely a 17 homlokfal hőveszteségét pótolja. A 16 készülékházat továbbá 1 mm hézaggal a 19 hőszigetelés veszi körül.

A 20 harántcsatornákkal ellátott 5 gyertyaszűrőt a 21 szűrőszövet veszi körül. Az 5 gyertyaszűrő a 4 szűrőház kúpos 22 fészkében nelyezkedik el és a kivezető 23 csatornája is kúpos. A 22 fészek és a 23 csatorna kliposságát úgy méretezzük, hogy az 5 gyertyaszűrőn átvezetett olvadéknak a 22 fészekben és a 23 csatornában való átáramlása közben az áramlási sebessége állandó legyen, s így réteges áramlás sehol ne alakulhasson ki.

A találmány szerinti berendezés főbb előnyei abban foglalhatók össze, hogy lehetővé teszi a megengedhető mértéket meg nem haladó kardossa'gű polimer szalag előállítását és a szalag anyagának homogenitása révén annak mechanikai tulajdonságai is lényegesen jobbak, mint a hagyományos berendezésekkel előállított szalagoké.

További előnyei, hogy az extruder minősége, ill. műszaki állapota a termék minőségét alig befolyásolja, és kiegyenlítő hatást fejt ki, ha az alapanyag minősége ingadozó.

Végül a művelet megindításakor a rendszer gyors egyensúlyba kerülése miatt az előírt szalagméretek rövidebb idő alatt érhetők el, s így csökken a gyártási hulladék.

Claims (5)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Készülék polimer szalag előállítására, amelynek szükség szerint statikus keverője, gyertyaszűrője és/vagy nyomásfokozója van, és amely extruderhez csatlakoztatható, azzal jellemezre, hogy áramlásitányílója (9) van, amelyben a szájnyílásokhoz (15) vezető, szimmetrikusan elhelyezett, azonos áramlási ellenállású csatornák (11) vannak.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a csatornák (11) belépő nyílásai a csatornák (11) középvonalaira közel merőleges felületű homorulaton (10), kilépő nyílásai a szájnyílások (15) mentén, egyenes sorokban helyezkednek el.
3. 3. Az 1. vagy a 2. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy gyertyaszűrője (5) a szűrőháznak (4) az áramlás irányában csökkenő keresztmetszetű fészkében (22) van és a gyertyaszűrőnek (5) az áramlás irányában növekvő keresztmetszetű kivezető csatornája (23) van.
4. 4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a szájnyílástömb (14) homlokfala (17) közelében készülékházat körülvevő fűtőgyűrű (18) van.
5. 5. A 4, igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a késziilékház és szájnyílástömb (14) hengerfelülete és a fűtőgyűríí (18) belső hcngcrfeliilcte között légrés van.