PL244348B1 - Ślimak wytłaczarki - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest ślimak wytłaczarki jednoślimakowej lub jeden z zazębiających się ślimaków wytłaczarki wieloślimakowej, korzystnie dwuślimakowej, do przetwórstwa tworzyw polimerowych, zwłaszcza do wytwarzania koncentratów zapachowych. Ślimak wytłaczarki jest zaopatrzony w strefy: zasilania (3) o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), sprężania (4) o długości przynajmniej 8-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), intensywnego uplastyczniania (5) o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, pierwszej intensywnego mieszania (6) o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), odgazowania swobodnego (7) o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), drugiej intensywnego mieszania (8) o długości przynajmniej 6-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), odgazowania próżniowego (9) o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2) i dozowania (10) o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2).

Description

Przedmiotem wynalazku jest ślimak wytłaczarki jednoślimakowej lub jeden z zazębiających się ślimaków wytłaczarki wieloślimakowej, korzystnie dwuślimakowej do przetwórstwa tworzyw polimerowych, zwłaszcza do wytwarzania koncentratów zapachowych.

Znana jest z opisu patentowego PL 196386 B1 wytłaczarka wieloślimakowa wyposażona w układ uplastyczniający, składający się z cylindra i umieszczonych w tym cylindrze kilku, a korzystnie dwóch zazębiających się ślimaków o budowie segmentowej. Każdy ze ślimaków posiada w kierunku przepływu tworzywa kolejno strefy: uplastyczniania, odgazowania i dozowania. Strefa uplastyczniania zawiera odcinki zasilania, wstępnego sprężania i podgrzewania, wstępnego uplastyczniania oraz intensywnego uplastyczniania. Ślimaki na długości odcinków wstępnego sprężania i podgrzewania posiadają kanały o redukcji objętości korzystnie wynoszącej od 1,2 do 1,4 oraz na długości odcinków wstępnego uplastyczniania posiadają kanały o redukcji objętości korzystnie wynoszącej od 1,1 do 1,45 względem kanałów odcinków zasilania. Na początku każdego z odcinków wstępnego sprężania i podgrzewania usytuowany jest co najmniej jeden segment mieszający. Odcinki wstępnego uplastyczniania w swojej końcowej części zaopatrzone są w przynajmniej jeden segment transportujący. Każdy z odcinków: wstępnego uplastyczniania i intensywnego uplastyczniania wyposażony jest w co najmniej jeden segment ugniatający. Na końcu odcinków intensywnego uplastyczniania znajduje się przynajmniej jeden segment transportujący o przeciwnym kierunku pochylenia linii wzniosu.

Ślimak wytłaczarki według wynalazku wyposażony w kierunku osiowego przepływu tworzywa polimerowego w strefę zasilania, strefę sprężania, strefę uplastyczniania, strefę odgazowania, strefę ujednorodniania i strefę dozowania, charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzony w strefę zasilania o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, strefę sprężania o długości przynajmniej 8-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, strefę intensywnego uplastyczniania o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, strefę pierwszego intensywnego mieszania o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, strefę odgazowania swobodnego o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, strefę drugiego intensywnego mieszania o długości przynajmniej 6-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, strefę odgazowania próżniowego o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka i strefę dozowania o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej części roboczej ślimaka, przy czym w strefie intensywnego uplastyczniania znajdują się co najmniej dwa segmenty ugniatające, z których pierwszy segment składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, zaś drugi segment ugniatający składa się z minimum trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, natomiast w strefie pierwszego intensywnego mieszania są usytuowane co najmniej dwa segmenty ugniatające, z których pierwszy segment składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, zaś drugi segment ugniatający składa się z minimum trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, z kolei strefa drugiego intensywnego mieszania zawiera co najmniej trzy segmenty ugniatające, z których każdy składa się z minimum pięciu tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy.

Okazało się, że takie funkcjonalne skojarzenie przedstawionych w opisie istoty wynalazku środków technicznych każdego ze ślimaków wytłaczarki dało nowy i nieoczywisty efekt techniczny przejawiający się w uzyskaniu korzystnego przebiegu procesu uplastyczniania, mając na uwadze zapewnienie zarówno odpowiedniego stopnia wymieszania polimeru z dodatkami oraz wymaganego czasu przebywania tworzywa w układzie uplastyczniającym w trakcie przetwórstwa koncentratów zapachowych z tworzywa biodegradowalnego, jak i nie biodegradowalnego. Na przebieg procesu uplastyczniania kompozycji polimeru z dodatkami istotny wpływ mają ściśle ze sobą współzależne wielkości charak teryzujące stan jakim poddawane jest tworzywo, takie jak: naprężenie ścinające, prędkości ścinania, temperatura i rozkład czasu przebywania tworzywa podczas jego przepływu w układzie uplastyczniającym. Na wartość naprężenia ścinającego w tworzywie, a w efekcie na jego temperaturę istotny wpływ ma zwłaszcza profil geometryczny ślimaków, w tym stopień wypełnienia kanałów segmentów ślimaków, zwłaszcza segmentów ugniatających, jak również prędkość obrotowa ślimaków.

Przedmiot wynalazku nie ograniczając jego zakresu jest uwidoczniony na przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schematyczną konfigurację jednego ze ślimaków układu uplastyczniającego wytłaczarki dwuślimakowej, gdzie zakreskowane elementy służą do oznaczenia segmentów transportujących, a segmenty zawierające elementy prostokątne to segmenty ugniatające poprzeczne do czoła segmentu, zaś brzegi prostokątów wskazują grzbiety krzywek, natomiast powyżej ślimaka jest uwidoczniona schematycznie górna powierzchnia cylindra wytłaczarki, a Fig. 2 przedstawia układ dwóch zazębiających się ślimaków wytłaczarki współbieżnej w widoku z góry.

Każdy z zazębiających się ślimaków 2 obrotowo umieszczonych w cylindrze 1 nieuwidocznionego na rysunku układu uplastyczniającego wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej jest o średnicy D = 20 mm i długości roboczej = 39,5 średnic D = 790 mm. Każdy ślimak 2 wytłaczarki w kierunku osiowego przepływu tworzywa polimerowego jest zaopatrzony w strefę zasilania 3 o długości 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka 2, strefę sprężania 4 o długości 10D, strefę intensywnego uplastyczniania 5 o długości 2,75D, strefę pierwszego intensywnego mieszania 6 o długości 4,25D, strefę odgazowania swobodnego 7 o długości 3D, strefę drugiego intensywnego mieszania 8 o długości 7,5D, strefę odgazowania próżniowego 9 o długości 4D i strefę dozowania 10 o długości 5D. Strefa intensywnego uplastyczniania 5 znajduje się w odległości 13D od początku ślimaka 2 to jest od początku strefy zasilania 3. W strefie tej znajdują się dwa segmenty ugniatające. Pierwszy segment to segment ugniatający o pięciu tarczach krzywkowych oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45°, o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Drugi segment znajdujący się w tej strefie to segment o trzech tarczach krzywkowych i o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Strefa pierwszego intensywnego mieszania 6 jest usytuowana w odległości 15,75D od początku ślimaka. W strefie tej są usytuowane dwa segmenty ugniatające. Pierwszy segment ugniatający to segment o pięciu tarczach krzywkowych oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45° i o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Drugi segment ugniatający to segment o trzech tarczach krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz. Strefa drugiego intensywnego mieszania 8 jest w odległości 23D od początku ślimaka 2. Strefa ta zawiera trzy segmenty ugniatające, każdy o pięciu tarczach krzywkowych oraz o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz krzywkowych wynoszącym 45° oraz o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz.

Proces wytłaczania prowadzi się w przy prędkości obrotowej ślimaków 150 lub 200 obr./min. w temperaturze 70-100°C lub 110-120°C, w której następuje ujednorodnienie i uplastycznienie pod wpływem działania sił ścinających i temperatury przemieszczanego osiowo wzdłuż stref od 3 do 9 ślimaków 2 tworzywa polimerowego, zwłaszcza kopolimeru etylenu - octanu winylu (EVA) lub poli(bursztynianu butylenu) (PBS), każdego z dodatkami. Tak zhomogenizowane i uplastycznione tworzywo polimerowe zostaje przetłoczone przez strefę dozowania 10 do nieuwidocznionej na rysunku, zespolonej ze strefą dozowania 10 głowicy wytłaczarskiej otworowej, formującej wyrób w postaci żyłek (pręcików), po czym po ich schłodzeniu wytwarza się granulat zapachowy, będący nośnikiem zapachów, który można używać zarówno jako granulat odświeżający do zamkniętych pomieszczeń, jak i łatwo wykorzystać w dowolnym sposobie przetwórczym tworzyw polimerowych np. przez wytłaczanie, wtryskiwanie, itp. prowadzącym do wytworzenia detali użytkowych wszelkiego rodzaju.

Przy użyciu układu uplastyczniającego z tak wykonanymi ślimakami 2 według przedmiotowego wynalazku wytworzony wysokonapełniony zapachowy kompozyt polimerowy charakteryzuje się wymaganym stopniem dyspersji i dystrybucji fazy rozproszonej dodatkowych komponentów jak: krzemionka i drobnoziarnisty talk w osnowie polimerowej EVA lub PBS.

Otwory odgazowania 11, 12, 13 i 14 schematycznie uwidocznionego na Fig. 1 cylindra wytłaczarki 1 przynależne odpowiednio do stref 3, 4, 7 i 9 ślimaków 2 są zaślepione w trakcie procesu wytłaczania koncentratu zapachowego.

Jeżeli w trakcie procesu wytłaczania w cylindrze wytłaczarki 1 następuje wzrost ciśnienia i temperatury powodujący uwalnianie się związków lotnych z tworzywa polimerowego, oczywistym jest, że otwory - odgazowania 11, 12, 13 i 14 cylindra 1 przynależne odpowiednio do stref 3, 4, 7 i 9 ślimaków 2 nie są zaślepiane.

Claims (1)

1. Ślimak wytłaczarki wyposażony w kierunku osiowego przepływu tworzywa polimerowego w strefę zasilania, strefę sprężania, strefę uplastyczniania, strefę odgazowania, strefę ujednorodniania i strefę dozowania znamienny tym, że jest zaopatrzony w strefę zasilania (3) o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę sprężania (4) o długości przynajmniej 8-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę intensywnego uplastyczniania (5) o długości przynajmniej 2-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka, strefę pierwszego intensywnego mieszania (6) o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę odgazowania swobodnego (7) o długości przynajmniej 3-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę drugiego intensywnego mieszania (8) o długości przynajmniej 6-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), strefę odgazowania próżniowego (9) o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2) i strefę dozowania (10) o długości przynajmniej 4-krotnej średnicy nominalnej D części roboczej ślimaka (2), przy czym w strefie intensywnego uplastyczniania (5) znajdują się co najmniej dwa segmenty ugniatające, z których pierwszy segment składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, zaś drugi segment ugniatający składa się z minimum trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, natomiast w strefie pierwszego intensywnego mieszania (6) są usytuowane co najmniej dwa segmenty ugniatające, z których pierwszy segment składa się z nie mniej niż trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, zaś drugi segment ugniatający składa się z minimum trzech tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 90° i o neutralnym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarcz, z, kolei strefa drugiego intensywnego mieszania (8) zawiera co najmniej trzy segmenty ugniatające, z których każdy składa się z minimum pięciu tarcz krzywkowych o kącie wzajemnego położenia współpracujących tarcz wynoszącym 45° i o prawym kierunku pochylenia pozornej linii śrubowej kolejnych grzbietów tarczy.