Шнек для переработки полимерных материалов

 

Изобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов, в частности к шнекам для переработки полимерных материалов. Целью изобретения является повышение качества расплава полимера путем интенсификации процесса его смешения. Для достижения этой цели шнек состоит из нескольких зон, в частности зон смешения и нагнетания. Шнек снабжен винтовыми ребрами с нагнетающей поверхностью со стороны зоны нагнетания. Шнек выполнен с постоянным по величине и изменяюш,имся по азимуту эксцентриситетом сердечника в зоне смешения для образования винтовых каналов переменной глубины. Эксцентриситет сердечника выбран равным высоте винтового ребра шнека. В сердечнике в зоне смешения выполнены сквозные отверстия . Длина отверстий выбрана в пределах 0,2-1,5 диаметра шнека. Плош,адь поперечного сечения отверстий выполнена убываюшей от продольной оси шнека в сторону уменьшения глубины винтового канала и от нагнетаюшей повер хности винтового ребра в сторону зоны нагнетания. Размеры поперечного сечения сквозных отверстий последующего в направлении зоны нагнетания участка сердечника выбраны меньшими размеров поперечного сечения сквозных отверстий предыдушего участка сердечника. Расплав полимера при вращении шнека перемещается в зону смешения. Затем в зоне смешения он разбивается на отдельные потоки и течет через сквозные отверстия. Далее расплав полимера выходит из сквозных отверстий, сливается в один поток. Поток перемещается дальше в направлении зоны нагнетания , попадает опять в сквозные отверстия на следующем участке сердечника в зоне смешения. Этот процесс повторяется . Использование изобретения позволяет за счет многократного разделения и слияния погоков расплава полимера интенсифицировать процесс его смешения и, следовательно , повысить его качество. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. lO (Л Ю со 05 4 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) А1 (5D 4 В 29 С 47 38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3920698/23-05 (22) 01.07.85 (46) 15.03.87. Бюл. № 10 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) С. О. Пристайлов, О. В. Кондратюк, П. П. Демин, В. И. Сивецкий и Ю. А. Жданов (53) 678.057.372 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 889462, кл. В 29 С 47/38, В 29 С 47/62, 1980.

Шенкель Г. Шнековые прессы для пластмасс. Л.: Химиздат, 1962, с. 51 — 52, рис. 24. (54) ШНЕК ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов, в частности к шнекам для переработки полимерных материалов. Целью изобретения является повышение качества расплава полимера путем интенсификации процесса его смешения. Для достижения этой цели шнек состоит из нескольких зон, в частности зон смешения и нагнетания. Шнек снабжен винтовыми ребрами с нагнетающей поверхностью со стороны зоны нагнетания. Шнек выполнен с постоянным по величине и изменяющимся по азимуту эксцентрисиrегоM сердечника в зоне смешения для образования винтовых каналов переменной глубины. Эксцентриситет сердечника выбран равным высоге винтового ребра шнека. В сердечнике в зоне смешения выполнены сквозные огверстия. Длина отверстий выбрана в пределах 0,2 — 1,5 диаметра шнека. Площадь поперечного сечения отверстий выполнена убывающей or продольной оси шнека в сторону уменьшения глубины винтового канала и от нагнетающей поверхности винтового ребра в сторону зоны нагнетания. Размеры поперечного сечения сквозных отверстий последующего в направлении зоны нагнетания участка сердечника выбраны меньшими размеров поперечного сечения сквозных отверстий предыдущего участка сердечника.

Расплав полимера при вращении шнека пеС> ремещается в зону смешения. Затем в зоне смешения он разбивается на отдельные пото- фр ки и течет через сквозные отверстия. Да- %Ф Ф лее расплав полимера выходит из сквозных С отверстий, сливается в один поток. Поток перемещается дальше в направлении зоны нагнетания, попадает опять в сквозные отверстия на следующем участке сердечника в зоне смешения. Этот процесс повторя- К) ется. Использование изобретения позволяет Я за счет многократного разделения и слия- у ния потоков расплава полимера интенсифицировать процесс его смешения и, следовательно, повысить его качество. 1 з.п. ф-лы, 4

6 ил. М

1296441

10

1,5 (— !>) Изобретение относится к оборудованию для переработки полимерных материалов, в частности к шнекам для переработки полимерных материалов.

Цель изобретения — повышение качества расплава полимера путем интенсификации процесса его смешения.

На фиг. 1 изображен шнек для переработки полимерных материалов, общий вид; на фиг. 2 — 4 — то же, поперечный разрез в зоне смешения с различным расположением сквозных отверстий; на фиг. 5, 6— схема определения длины сквозных отверстий.

Шнек состоит из зоны 1 — 4 транспортирования, плавления, смешения и нагнетания соответственно. Шнек снабжен винтовыми ребрами 5 с нагнетающей поверхностью а. со стороны зоны 4 нагнетания. Шнек выполнен с постоянным по величине и изменяющимся по азимуту эксцентриситетом е сердечника 6 в зоне 3 смешения для образования винтовых каналов 7 переменной глубины. Эксцентриситет е сердечника 6 выбран равным высоте винтового ребра 5 шнека. В сердечнике 6 в зоне 3 смешения выполнены сквозные отверстия 8. Длина отверстий 8 выбрана в пределах 0,2 — 1,5 диаметра шнека.

Площадь поперечного сечения отверстий 8 выполнена убывающей от продольной оси 9 шнека в сторону уменьшения глубины винтового канала 7 и от нагнетающей поверхности - винтового ребра 5 в сторону зоны 4 нагнетания. Размеры поперечного сечения сквозных отверстий 8 последующего в направлении зоны 4 нагнетания участка сердечника 6 выбраны меньшими размеров поперечного сечения сквозных отверстий 8 предыдущего участка сердечника.

Сквозные отверстия 8 могут быть вы><олнены пересекающимися, параллельными, скрещивающимися. Кромки сквозных отверстий 8 выполнены с радиусами 1х со стороны входа и выхода расплава полимера.

При этом Оа R(ао, Шнек работает следующим образом.

Расплав полимера при вращении шнека из зоны транспортирования через зону 2, плавления перемещается в зону 3 смешения. В последней расплав»o><èìåðà, разбиваясь на отдельные штоки, течет через сквозные отверстия 8, выполненные в сердечнике 6 в зоне 3 смешения. Далее расплав полимера выходит из сквозных отверстий 8, сливается в один поток, который, перемещаясь дальше в направлении зоны 4 нагнетания, попадает опять в сквозные отверстия 8 следующего (в направлении зоны 4 нагнетания) участка сердечника 6. Зтот про«есс повторяется по числу сквозных отверстий 8 сердечника 6 в зоне 3 сме>пения (по числу участков сердечника в этой зоне) .

Качество смешения расплава полимера с различными ингредиентами при этом зависит от суммарной деформации и напряжений

55 сдвига, развиваемых в перерабатываемом расплаве, а также от образования новых поверхностей раздела фаз. При этом развиваемые напряжения и деформации сдвига в расплаве полимера зависят от геометрических размеров сквозных отверстий 8. Для обеспечения высоких значений напряжений сдвига и, следовательно, высокой интенсификации процесса смешения зоны 3 длина сквозных отверстий 8 сердечника 6 в этой зоне должна быть максимальной. Максимально возможная длина(1) сквозного отверстия 8 определяется по выражению где t — шаг ребер; а — угол между осью сквозного отверстия и продольной осью шнека;

b — ширина гребня винтового ребра.

Для однозаходных шнеков t = d, где d— диаметр шнека.

Максимальная длина сквозных отверстий

8 равна 1,5 диаметра шнека. Минимальная длина сквозных отверстий 8 равна 1.5 диаметра шнека. Минимальная длина сквозных отверстий 8 определяется из условия возможности изготовления этих отверстий в сердечнике, исходя из величины эксцентриситета (которая здесь выбрана равной высоте винтового ребра 5, причем сердечник перекрывает канал в корпусе экструдера -- на чертеже не показан), т.е, приблизительно равна О,! диаметра шнека. При величине эксцентриситета е минимальная длиII3 сквозного отверстия 8 в сердечнике 6 в зоне 3 смешения приблизительно равна

2е, т.е. 0,2 диаметра шнека. Возможность варьирования длины сквозных отверстий 8 сердечника 6 в зоне 3 смешения позволяет оптимизировать величину развиваемой деформации сдвига, необходимой для повышения качества расплава полимера. Напряжения сдвига и давление в расплаве полимера растут по мере приближения к нагнетающей поверхности а. винтового ребра 5 шнека, а также с уменьшением глубины винтового канала 7 в зазоре между корпусом экструдера и сердечником 6 в зоне 3 смешения за счет валкового эффекта. Поэтому площадь поперечного сечения отверстий 8 выполнена убывающей от продоль><0>< оси 9 шнека в сторону уменьшения глубины винтового канала 7 и оТ нагнетающей поверх><ости а- винтового ребра 5 в сторону зоны 4 нагнетания. Размеры поперечного сечения сквозных отверстий 8 последующего в направлении зоны 4 нагнетания участка сердечника 6 выбраны меньшими размеров поперечного сечения сквозных отверстий 8 пред»>дуц<его участка сердечника 6, так как при этом в расплаве полимера увеличиваются давление и величи»а развиваемых деформаций напряжений и

1296441

Формула изобретения в

„Q сдвига, т.е. улучшается смешение расплава полимера.

Таким образом, использование изобретения позволяет за счет многократного разделения и смешения потоков расплава полимера интенсифицировать процесс его смешения и, следовательно, повысить его качество.

1. Шнек для переработки полимерных материалов с продольной осью, зонами транспортирования, плавления, смешения и нагнетания, винтовыми ребрами с нагнетающей поверхностью со стороны зоны нагнетания и постоянным по величине и изменяюшимся по азимуту эксцентриситетом сердечника в зоне смешения для образования винтовых каналов переменной глубины, отличающийся тем, что, с целью повышения качества расплава полимера путем интенсификации процесса его смешения, эксцентриситет сердечника выбран равным высоте винтового ребра шнека, причем в сердечнике в зоне смешения выполнены сквозные отверстия, длина которых выбрана в пределах 0,2 — 1,5 диаметра шнека, а площадь поперечного сечения отверстий выполнена убывающей от продольной оси шнека в сторону уменьшения глубины винтового канала и от нагнетающей поверхности винтового ребра в сторону зоны нагнетания.

2. Шнек по п. 1, отличающийся тем, что, размеры поперечного сечения сквозных отверстий последующего в направлении зоны нагнетания участка сердечника выбраны меньшими размеров поперечного сечения сквозных отверстий предыдущего участка ердечника.

1296441

Составитель В. Докучаева

Редактор М. Келемеш Текред И. Верее Корректор Т. Колб

Заказ 582/22 Тираж 565 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4