PL150150B1 - Wytłaczarka do przetwórstwa tworzyw sztucznych - Google Patents

Description

OPIS PATENTOWY 150 150

POLSKA

RZECZPOSPOLITA

LUDOWA

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 86 1231 (P. 263478)

Int. Cl.⁴ B29C 47/38 B29B 7/42

Pierwszeństwo--CZY^1Eł-NlA'

URZĄD

PATENTOWY

PRL

Zgłoszenie ogłoszono: 88 09 01

Ur/ęóu Patentowego

Opis patentowy opublikowano: 1990 08 31

Twórca wynalazku: Joachim Stasiek

Uprawniony z patentu: Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Maszyn i Urządzeń Chemicznych „Metalchem“, Toruń (Polska)

Wytłaczarka do przetwórstwa tworzyw sztucznych

Przedmiotem wynalazku jest wytłaczarka do przetwórstwa tworzyw sztucznych, a w szczególności tworzyw o mniejszej stabilności termicznej.

Z opisu patentowego RFN nr 1 778 186 znana jest konstrukcja wytłaczarki do przetwórstwa tworzyw sztucznych ze ślimakiem wyposażonym w element mieszający. Element mieszający, stanowiący końcówkę ślimaka ma postać walca z dwoma, wzajemnie równoległymi i przeciętymi pierścieniami o średnicy zewnętrznej nieznacznie mniejszej od średnicy wewnętrznej cylindra, przy czym szerokość wycięć jest zbliżona do grubości pierścienia, a odstęp między pierścieniami jest zbliżony do dwukrotnej szerokości wycięcia, poza tym wycięcia jednego z pierścieni są przesunięte osiowo względem wycięć drugiego pierścienia o grubość wycięcia. Zasadniczą wadą tego rozwiązania jest mała skuteczność mieszania uplastycznionego tzn. stopionego tworzywa w przekroju poprzecznym, gdyż nie występuje tutaj poprzeczny ruch cząstek w warstwie środkowej.

Natomiast z opisu patentowego RFN nr 2 415 896 znana jest wytłaczarka, której ślimak posiada element ścinająco-mieszający. Element ten ma kształt wykonanego na końcu ślimaka walca o średnicy nieznacznie mniejszej od średnicy wewnętrznej cylindra. Na powierzchni bocznej tego walca wykonane są spiralne rowki o kołowym przekroju poprzecznym i o długości mniejszej niż długość elementu ścinająco-mieszającego. Rowki te połączone są między sobą poprzecznymi lub prawie poprzecznymi i kołowymi kanałami przepływowymi wykonanymi w rdzeniu ślimaka. W rozwiązaniu tym, strumień uplastycznionego tworzywa podawanego przez wcześniejsze strefy ślimaka rozdzielony zostaje spiralnymi rowkami, na dużą ilość małych strumieni. Tworzywo w tych strumieniach podlega intensywnemu ścinaniu i jest wtłaczane do kanałów przepływowych zaś opuszczając te kanały jest „odwracane. Rozwiązanie to zapewnia skuteczną homogenizację uplastycznionego tworzywa, ale może być stosowane tylko do tworzyw o stosunkowo małej lepkości w stanie uplastycznionym oraz wysokiej stabilności termicznej. Ponadto, wadę tego rozwiązania stanowią trudności technologiczne przy jego wykonywaniu, a głównie przy wykonywaniu polerowanych kanałów przepływowych.

150 150

Celem wynalazku jest taka konstrukcja układu uplastyczniającego wytłaczarki do przetwórstwa tworzyw sztucznych którego element mieszający ślimaka charakteryzować się będzie prostą budową, a jednocześnie wysoką skutecznością ujednorodnienia wytłaczanego tworzywa. Ponadto, konstrukcja elementu mieszającego powinna zapewnić możliwość przetwórstwa tworzyw sztucznych o mniejszej stabilności termicznej.

Wytłaczarka według wynalazku posiada układ uplastyczniający wyposażony w ślimak lub ślimaki ze strefą mieszającą. Strefa ta ma postać segmentu złożonego z kilku umieszczonych w pewnej, wzajemnej odległości przeciętych pierścieni, przy czym rdzeń ślimaka między tymi pierścieniami ma kształt zbliżony do wielokąta, a korzystnie jest jeżeli ma kształt trójkąta równobocznego z zaokrąglonymi wierzchołkami. Wycięcia w kolejnych pierścieniach, w kierunku przepływu tworżywa wykonane są na przemian bądź w okolicy wierzchołka wielokąta, bądź w pobliżu połowy długości boku tego wielokąta i korzystnie jest jeżeli głębokość wycięć wykonanych w pobliżu połowy długości boków wielokąta jest co najmniej dwukrotnie większa od głębokości wycięć wykonanych w okolicy wierzchołka wielokąta.

Proponowane rozwiązanie zapewnia właściwe wymieszanie uplastycznionego tworzywa poprzez intensyfikację procesu mieszania wywołaną kilkakrotną zmianą kształtu i przekrojów kanałów przepływowych ograniczonych płaszczyznami bocznymi sąsiednich pierścieni oraz powierzchniami, zewnętrzną rdzenia i wewnętrzną cylindra - uzyskując w ten sposób odpowiedni mechanizm przepływu cząstek tworzywa, a w efekcie wymieszanie wzdłużne i poprzeczne, jak również wyrównanie temperatury w wytłaczanym kierunku głowicy strumienia tego tworzywa. Ponadto rozwiązanie to może być stosowane do przetwórstwa tworzyw o mniejszej stabilności termicznej, ponieważ występujące w przepływającym tworzywie naprężenia ścinające są znacznie mniejsze niż przy stosowaniu typowych elementów ścinających, a dodatkową jego zaletę stanowi prosty kształt oraz łatwość wykonania tego elementu.

Wynalazek jest bliżej omówiony na przykładzie wykonania, przedstawionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ślimak ze strefą mieszającą, fig. 2 - przedstawia strefę mieszającą w widoku z boku, fig. 3 - przekrój A-A z fig. 2, fig. 4 - mechanizm przepływu uplastycznionego tworzywa przez element mieszający, fig. 5 - rozkład prędkości tworzywa w kanale o głębokości H, fig. 6 -rozkład prędkości tworzywa po wyjściu z kanału o głębokości H a fig. 7- rozkład prędkości tworzywa przed wejściem do kanału o głębokości h.

Ślimak 1 o średnicy 63 mm składa się ze strefy 2 zasilania, strefy 3 sprężania, strefy 4 dozowania, strefy 5 rozprężania, strefy 6 wytłaczania i strefy 7 mieszania. Stefa 7 mieszania ma postać segmentu złożonego z trzech pierścieni 8 z wycięciami 9 i 10 które tworzą odpowiednie kanały wlotowe lub wylotowe tworzywa. Rdzeń ślimaka 1 między pierścieniami 8 ma w przekroju poprzecznym kształt trójkąta równobocznego o zaokrąglonych wierzchołkach. Wycięcia w kolejnych pierścieniach 8, w kierunku przepływu uplastycznionego tworzywa wykonane są na przemian bądź w okolicy wierzchołka trójkąta, bądź w pobliżu połowy długości jego boku, czyli kanały wlotowe o głębokości h = 4 mm w pierwszym z pierścieni 8 wykonane są w najpłytszej części elementu, natomiast kanały wylotowe o głębokości H = 12 mm wykonane są w drugim pierścieniu w najgłębszej części, natomiast w trzecim z pierścieni 8 - ponownie o głębokości h = 4 mm w części najpłytszej tego pierścienia.

Pobierane tworzywo w stanie stałym w strefie zasilania ślimaka jest transportowane oraz jednocześnie ogrzewane ciepłem przejmowanym od ścianek cylindra i ciepłem powstałym z tarcia. W strefie sprężania następuje zagęszczenie tworzywa oraz dalsze jego uplastycznienie. Transportowane dalej tworzywo podlega końcowemu uplastycznieniu w strefie dozowania, zaś w strefie wytłaczania zachodzi proces wstępnego ujednorodnienia i wyrównania temperatury tworzywa. Przetłaczane przez strefę mieszania tworzywo podlega intensywnemu procesowi mieszania - zostało to zapewnione poprzez ukształtowanie segmentu mieszającego w sposób wymuszający równoczesne i kilkakrotne rozdzielenie i łączenie strumieni tworzywa, w tym zmianę kierunków jego przepływu. W efekcie uzyskuje się właściwe wymieszanie tworzywa z dodatkami oraz wyrównanie jego temperatury. Następnie, uplastycznione i ujednorodnione tworzywo jest podawane do głowicy formującej wyrób.

Mechanizm powstawania dodatkowej cyrkulacji cząstek uplastycznionego tworzywa między pierścieniami 8 jak również w kanale o głębokości H przedstawiono na fig. 4 4- fig. 7, na których 11

150 150 oznacza kierunek ruchu cząstki tworzywa w płaszczyźnie x, z, y — yi, 12 oznacza kierunek cyrkulacji cząstki tworzywa w przecięciu 10 pierścienia 8, 13 oznacza kierunek dodatkowego ruchu tworzywa w płaszczyźnie y = h : 2 a 14 oznacza kierunek obrotów ślimaka 1.

W zależności od rodzaju przetwarzanego tworzywa oraz wymagań jakościowych stawianych wyrobom należy dobrać odpowiednią liczbę pierścieni 8 tworzących segment mieszający i tak: przy wytłaczaniu rur z poliolefin zaleca się stosować trzy pierścienie 8 oraz stosunek H: h = 3, natomiast przy wytłaczaniu folii z tego samego surowca zaleca się stosować co najmniej pięć pierścieni 8.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Wytłaczarka do przetwórstwa tworzyw sztucznych, której układ uplastyczniający posiada ślimak lub ślimaki ze strefą mieszającą w postaci segmentu złożonego z kilku umieszczonych w pewnej wzajemnej odległości przeciętych pierścieni, przy czym każdy następny pierścień jest obrócony w stosunku do poprzedniego przynajmniej o szerokości wycięcia, znamienna tym, że między pierścieniami (8) rdzeń ślimaka (1) ma kształt zbliżony do wielokąta, a wycięcia (10) i (9) w kolejnych pierścieniach (8) w kierunku przepływu tworzywa wykonane są na przemian to w okolicy wierzchołka wielokąta to w pobliżu połowy długości boku tego wielokąta.

2. Wytłaczarka według zastrz. 1, znamienna tym, że rdzeń ślimaka (1) między pierścieniami (8) ma kształt trójkąta równobocznego z zaokrąglonymi wierzchołkami.

3. Wytłaczarka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że głębokość wycięć wykonanych w pobliżu połowy długości boków wielokąta jest co najmniej dwukrotnie większa od głębokości wycięć wykonanych w okolicy wierzchołka wielokąta.

Fig.4.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz Cena 1500 zł