PL167669B1 - Sposób urzadzenie do wtryskiwania polaczonego z mieszaniem PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób wtryskiwania polaczonego z mie- szaniem przy wtórnym stosowaniu tworzyw sztu- cznych, przy którym posortowane wstepnie odpady z tworzywa sztucznego zostaja w pierwszym stop- niu rozdrobnione, zmieszane, stopione i ujedno- rodnione, a nastepnie doprowadzone do urzadze- nia wtryskowego i ksztaltujacego, znamienny tym, ze operacje rozdrabniania, mieszania, topienia i ujednorodniania wsadu przeprowadza sie w ugnia- tarce (10), z której material doprowadza sie nastep- nie przez zespól kierujacy (11) do przestrzeni spie- trzania (12) zasobnika buforowego o regulowanej temperaturze, gdzie jest on przejsciowo groma- dzony, a nastepnie doprowadza sie go do wtry- skarki (13) i urzadzenia ksztaltujacego (14). 4. Urzadzenie do wtryskiwania polaczonego z mieszaniem wtórnie stosowanych tworzyw sztu- cznych, znamienne tym, ze sklada sie z ugnia- tarki(10) polaczonej za pom oca zespolu kieruja- cego (11) z przestrzenia spietrzania (12) zasobnika buforowego o regulowanej temperaturze, polaczo- nego ze znana wtryskarka (13) i urzadzeniem ksz- taltujacym (14). (51) IntCl6: B29B 17/00 B29C 45/46 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wtryskiwania połączonego z mieszaniem przy wtórnym stosowaniu tworzyw sztucznych.

Podobny sposób i urządzenie do jego stosowania są znane z europejskiego opisu patentowego EP 0 321742. Opisane w nim urządzenie jest wyposażone w stojący zasobnik w postaci zbiornika, zaopatrzony w pobliżu dna w narzędzie mieszające i 'rozdrabniające obracające się wokół osi zbiornika, a w płaszczu w otwór do wypuszczania wytworzonego granulatu. Granulat z tworzywa sztucznego jest następnie doprowadzany do dwustopniowego przenośnika ślimakowego i ewentualnie poddany działaniu odpowiednio regulowanej temperatury. Opisane urządzenie nie zapewnia jednak ani wystarczającego zmieszania, umożliwiającego ponowne zastosowanie materiału do wytwarzania odpowiednio wysokiej jakości wyrobów, ani też nie pozwala, ze względu na brak możliwości przejściowego gromadzenia tworzywa, na stosowanie tłokowego agregatu wtryskowego o nieciągłym przebiegu pracy.

Z opisu patentowego DE-PS 960 854 znana jest również wtryskarka z ogrzewanym cylindrem wtryskowym, w którym obracający się ślimak przemieszcza wstępnie uplastyczniony materiał do przestrzeni ciśnieniowej wytłaczarki. Jednakże dla materiału wtórnie stosowanego taka wtryskarka nie nadaje się do użycia, ze względu na brak wystarczająco dokładnego zmieszania składników.

Również z opisu wzoru użytkowego DE-GM 1 847 590 znana jest wtryskarka do tworzyw termoplastycznych wyposażona w ślimak do uplastycznienia składników, która jednak także ze względu na niewystarczające zmieszanie stosowanych wtórnie składników nie znalazła zastosowania przy sposobach ich wtórnego przetwarzania.

167 669 3

Sztuczne tworzywa uzyskują coraz większe znaczenie zarówno we wszystkich dziedzinach życia codziennego, jak i w przemyśle.

Usuwanie odpadów powstających z przedmiotów i części wytworzonych z tworzywa sztucznego stwarza coraz większe problemy, gdyż nie wchodzą one ponownie do obiegu przyrody poprzez rozkład, jak to ma miejsce w przypadku produktów naturalnych lub produktów z nich wykonanych.

Przykładowo w przemyśle samochodowym polimery stanowią obecnie 10% wsadu materiałowego, zaś pomysły jak ten nowoczesny materiał powtórnie użyć, nie nadążają za wspomnianym szybkim tempem rozwoju zastosowań. Podczas gdy stal, żelazo i aluminium, stanowiące około 75% masy samochodu, w znacznym stopniu są ponownie używane, to tworzywa sztuczne obciążają wysypiska. Poza tym istnieje niebezpieczeństwo, że przedmioty i części z tworzywa sztucznego, z powodu wspomnianych właściwości, uzyskują w społeczeństwie negatywny obraz i stracą akceptację ich stosowania.

Powstaje więc niebezpieczeństwo, że nowoczesne materiały z tworzyw sztucznych będą musiały być eliminowane z powodów politycznych, mimo że inżynierowie bardzo niechętnie z nich zrezygnowaliby, choćby z tego powodu, że w wielu elementach konstrukcyjnych są one trudne do zastąpienia.

Wtórne zastosowanie tworzyw sztucznych jest więc wymogiem chwili. Droga do wtórnego stosowania tworzyw sztucznych prowadzi poprzez demontaż i wstępne sortowanie, umożliwiające uzyskanie tworzyw sztucznych tego samego rodzaju. Bez wtórnego stosowania tworzyw sztucznych konieczne będzie zwiększanie ilości spalonych odpadów z tych tworzyw, co nie jest pożądane ze względu na ochronę środowiska.

Zwłaszcza w przemyśle opakowań powstają duże ilości odpadów z tworzyw sztucznych, które składają się głównie z jednokrotnie obciążonych termicznie tworzyw wysokiej jakości, ponieważ wysokowydajne maszyny w tym przemyśle wymagają użycia tylko najlepszych materiałów.

Wszystkie brane dotychczas pod uwagę projekty wtórnego przetwórstwa tworzyw sztucznych nie dochodziły do skutku ze względu na ich wysokie koszty. Wtórny materiał przetwarzany znanymi sposobami jest bowiem prawie tak samo drogi jak nowy materiał.

W znanych sposobach materiał z tworzyw sztucznych przeznaczony do wtórnego przetwórstwa zostaje zebrany, posortowany, zmielony, wytłoczony w stopniu pośrednim i zgranulowany, a następnie w trakcie wtórnego przetwarzania ponownie stopiony i ukształtowany w żądany kształt. Już samo stopienie, ze względu na wysokie zużycie energii, powoduje znaczne koszty.

Warunkiem wtórnego stosowania tworzyw sztucznych jest wystarczająco dokładne sortowanie wstępne. Przy doborze tej dokładności istotny jest przy tym cel późniejszego zastosowania ponownie przetworzonego materiału. Ponadto konieczne jest wystarczająco dokładne zmieszanie posortowanego wstępnie materiału, zapewniające jego jednorodność.

Dopiero dobra jednorodność „wtórnego surowca stwarza podstawy do jego ponownego wykorzystywania nawet do produkcji gotowych części wysokiej jakości. Wymaga to zwykle domieszania talku, włókien szklanych, ogólnie znanych materiałów wzmacniających, stabilizatorów i farb.

Celem wynalazku jest stworzenie takiego sposobu wtryskiwania, połączonego z mieszaniem oraz urządzenia do stosowania tego sposobu, które umożliwiłyby przy użyciu wtórnie stosowanego tworzywa sztucznego wytworzenie nowych pełnowartościowych przedmiotów i części.

Rozwiązanie tego zadania uzyskano w sposobie wtryskiwania, połączonego z mieszaniem wtórnie stosowanych tworzyw sztucznych według wynalazku przez rozdrobnienie, zmieszanie, stopienie i ujednorodnienie uprzednio posortowanych wstępnie odpadów z tworzyw sztucznych przy użyciu ugniatarki, a następnie doprowadzenie uzyskanego materiału do przestrzeni spiętrzania zasobnika buforowego o regulowanej temperaturze i wreszcie doprowadzenie go do wtryskarki i zespołu kształtującego. Podczas przejściowego przebywania w przestrzeni spiętrzania materiał doprowadzany z ugniatarki poddawany jest nadciśnieniu, po czym korzystnie podlega odgazowaniu.

167 669

Do stosowania tego sposobu służy urządzenie do wtryskiwania połączonego z mieszaniem wtórnie stosowanych tworzyw sztucznych, złożone z ugniatarki, połączonej z przestrzenią spiętrzania zasobnika buforowego mającego korzystnie postać szybu o wyrównanej temperaturze oraz z połączonej z tym zasobnikiem znanej wtryskarki i zespołu kształtującego. Zarówno ugniatarka jak i przestrzeń spiętrzania zasobnika buforowego są przy tym korzystnie wyposażone w urządzenie odgazowujące. Przestrzeń spiętrzania zasobnika buforowego jest wyposażona w tłok do przemieszczania materiału.

Badania wykazały, że stopień jednorodności „surowca wtórnego uzyskanego w wyniku przeróbki wsadu za pomocą ugniatarki jest tak wysoki, że przy równoczesnym dodatku i zmieszaniu składników wzmacniających, stabilizatorów, farb itp. umożliwia uzyskanie pełnowartościowego tworzywa sztucznego, spełniającego założone warunki, tym samym wynalazek umożliwia uzyskanie pełnowartościowej produkcji przedmiotów i części z tworzyw sztucznych przez wtrysk i kształtowanie przy użyciu wtórnie stosowanego tworzywa sztucznego.

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku przedstawiającym schemat urządzenia do wtryskiwania połączonego z mieszaniem. Sposób wtryskiwania, połączonego z mieszaniem według wynalazku opisano poniżej:

Surowiec do przeróbki, stanowiący wstępnie posortowane odpady z tworzyw sztucznych zostaje skierowany do urządzenia mieszającego stanowiącego ugniatarkę 10, w którym zostaje najpierw w wystarczającym stopniu zmieszany, ugnieciony i stopiony. Przebieg mieszania musi być na tyle intensywny, aby zapewnić wystarczającą jednorodność przetwarzanego surowca. Zadanie to wystarczająco spełnia ugniatarka, czyli urządzenie, które doprowadzone do niego tworzywa sztuczne miesza ze sobą oraz/lub z dodatkami. Dokonuje się to głównie przykładowo za pomocą ruchów mechanicznych współbieżnych, przeciwbieżnych, osiowych, wykonywanych przez odpowiednio ukształtowane wirniki lub ślimaki, aż do uzyskania wystarczająco wymieszanego, jednorodnego i uplastycznionego materiału. W razie potrzeby może być zastosowane dodatkowe nagrzewanie wsadu.

Dopiero po stwierdzeniu osiągnięcia wystarczającego zmieszania, jednorodności i uplastycznienia, roztopiony surowy materiał jest kierowany przez zespół kierujący 11 do przestrzeni spiętrzania 12 zasobnika buforowego, która ma możliwość regulacji temperatury, na przykład za pomocą ogrzewanych kanałów umieszczonych u dołu lub po bokach tej przestrzeni.

Z przestrzeni spiętrzania 12, o regulowanej temperaturze, roztopiony surowy materiał przechodzi do znanej wtryskarki 13. Stanowi ona zwykłą wtryskarkę z agregatem ślimakowym albo tłokowym. Przedmioty uzyskane z wtryskarki 13 są kierowane w razie potrzeby do zespołu kształtującego 14.

Zamiast wtryskarki 13 można stosować również pracującą w sposób ciągły ślimakową wytłaczarkę rozdmuchującą, wytłaczarkę rozdmuchującą z głowicami gromadzącymi roztopiony materiał, wytłaczarkę rozdmuchującą z agregatem ślimakowym, przemieszczającym materiał wzdłużnie o działaniu nieciągłym, lub wtryskarkę rozdmuchującą o działaniu nieciągłym.

Strefa wlotowa wtryskarki (przy formowaniu wtryskowym) lub wytłaczarki ślimakowej (przy wytłaczaniu rozdmuchującym) oraz ślimak muszą być tak wykonane, aby umożliwić wprowadzenie gorącego uplastycznionego materiału. Muszą być więc zaopatrzone w wystarczająco duże otwory względnie zagłębienia w ślimaku. Można również stosować popychacz.

Wielkość poszczególnych zespołów urządzenia według wynalazku, a mianowicie: ugniatarki 10, zespołu kierującego 11, przestrzeni spiętrzania 12 i wtryskarki 13 są tak wzajemnie dobrane, aby zapewnić quasi-ciągły przepływ materiału przez zestaw tych zespołów. Niewielkie, krótkotrwałe różnice w przepływie materiału od jednego zespołu do drugiego są wyrównywane materiałem z przestrzeni spiętrzającej 12 zasobnika buforowego. Przestrzeń 12 jest również konieczna dla wytworzenia nieprzerwanego przejścia z pracującego w sposób ciągły urządzenia mieszającego do wtryskarki 13 o nieciągłym działaniu. Wyrównanie i nadzór strumieni materiału w poszczególnych zespołach dokonuje się korzystnie za pomocą nie uwidocznionego na rysunku układu centralnego sterowania. Również regulacja temperatury winna być dokonywana i nadzorowana przez taki układ.

167 669

Sposób wtryskiwania połączonego z mieszaniem według wynalazku nadaje się nie tylko do ponownego przetwórstwa odpadów, lecz może być również stosowany do jednoczesnego mieszania i wtryskiwania mieszanek z nowych materiałów, przykładowo do mieszania składników: PP/talk, PP/włókno szklane, PA/włókno szklane, ABS/barwnik itd. Nadaje się również do mieszania ze sobą tworzyw sztucznych i mieszanek z tworzyw sztucznych, a także do dodawania do mieszanek z tworzyw sztucznych domieszek lub wypełniaczy.

Istotną zaletą przy ponownym przetwórstwie sposobem według wynalazku jest to, że staje się zbędna druga operacja stapiania, jaka miała miejsce w dotychczas stosowanej' wstępnej obróbce przetwarzanego surowego materiału i jego granulacji. Zmniejsza to koszty energii i jednocześnie oszczędza materiał.

Przy materiałach lepkich konieczne jest wytwarzanie nadciśnienia w przestrzeni spiętrzania 12 zasobnika buforowego. Można to uzyskać przez zastosowanie tłoka poruszanego w zasobniku.

Ugniatarka 10 może być korzystnie wykonana w postaci ugniatarki z podwójnym ślimakiem. Jednakże dla wielu materiałów wystarczający stopień zmieszania można uzyskać przy zastosowaniu ugniatarki z pojedynczym ślimakiem mieszającym. Ugniatarka 10 może być również korzystnie wyposażona w urządzenie odgazowujące. W urządzenie odgazowujące może być również wyposażony zespół kierujący 11 lub przestrzeń spiętrzania 12 zasobnika buforowego. Zespół kierujący 11 ma w najprostszym rozwiązaniu konstrukcyjnym postać układu rur o odpowiedniej średnicy.

Przestrzeń spiętrzania 12 zasobnika buforowego ma korzystnie postać szybu o wyrównanej temperaturze przystosowanego do swobodnego opadania ugniecionej masy lub zaopatrzonego w tłok do jej wymuszonego przemieszczania. Również tutaj można zastosować urządzenie odgazowujące. W razie potrzeby przestrzeń spiętrzania 12 może być przystosowana do wysokich ciśnień.

Połączona z przestrzenią spiętrzania 12 wtryskarka 13 odpowiada obecnemu stanowi techniki. Jak już wspomniano mogą być stosowane zarówno ślimakowe jak i tłokowe agregaty wtryskowe.

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz.

Cena 1,50 zł

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wtryskiwania połączonego z mieszaniem przy wtórnym stosowaniu tworzyw sztucznych, przy którym posortowane wstępnie odpady z tworzywa sztucznego zostają w pierwszym stopniu rozdrobnione, zmieszane, stopione i ujednorodnione, a następnie doprowadzone do urządzenia wtryskowego i kształtującego, znamienny tym, że operacje rozdrabniania, mieszania, topienia i ujednorodniania wsadu przeprowadza się w ugniatarce (10), z której materiał doprowadza się następnie przez zespół kierujący (11) do przestrzeni spiętrzania (12) zasobnika buforowego o regulowanej temperaturze, gdzie jest on przejściowo gromadzony, a następnie doprowadza się go do wtryskarki (13) i urządzenia kształtującego (14).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał poddany jest podczas przejściowego gromadzenia w przestrzeni spiętrzania (12) nadciśnieniu.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że materiał poddaje się odgazowaniu w czasie przejściowego gromadzenia w przestrzeni spiętrzania (12).
4. 4. Urządzenie do wtryskiwania połączonego z mieszaniem wtórnie stosowanych tworzyw sztucznych, znamienne tym, że składa się z ugniatarki(10) połączonej za pomocą zespołu kierującego (11) z przestrzenią spiętrzania (12) zasobnika buforowego o regulowanej temperaturze, połączonego ze znaną wtryskarką (13) i urządzeniem kształtującym (14).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że ugniatarka (10) jest wyposażona, korzystnie w urządzenie odgazowujące.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że przestrzeń spiętrzania (12) zasobnika buforowego ma postać szybu o wyrównanej temperaturze.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 4 lub 6, znamienne tym, że przestrzeń spiętrzania (12) zasobnika buforowego oraz/lub zespół kierujący (11) są wyposażone w urządzenie odgazowujące.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że przestrzeń spiętrzania (12) zasobnika buforowego jest wyposażona w tłok do przemieszczania materiału.