Шнековый экструдер для удаления газов из высоковязких термопластических расплавов пластмасс

 

Использование: удаление газов из высоковязких термопластических расплавов пластмасс с помощью одно или двухшнековых экструдеров. Сущность изобретения: в рабочем отверстии корпуса экструдера расположено по большей мере два шнека. Каждый шнек имеет участки со спиральными ребрами и участки с дисками и размещенными между ними цилиндрическими дистанционными элементами, Участки с дисками и дистанционными элементами размещены в зоне отверстия для удаления газов и под ним, которое сообщено с источником вакуума или атмосферой. Диаметр дисков равен диаметру рабочего отверстия корпуса. Толщина дисков равна 01,-0,5 диаметра сердечника шнека. Диаметр дистанционных элементов равен диаметру сердечника шнека в области запитывания. Диски имеют аксиально расположенные или наклонные к оси дисков пазы в форме полуокружности. Диски м.б. расположены эксцентрично относительно , сердечников шнеков. 3 з.п. флы. 10 ил. w Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК (sl)s В 29 С 47/76

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ИЬ,"ОВЯ1Н „ Цу- г g,р,д,4 з,КДД ;" 1,;,; Гз,М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.К ПАТЕНТУ

6. (21) 4742453/05 (22) 04.12.89 (46) 07.04.93. Бюл. % 13 (31) Р 3841729.4 (32) 10,12.88 (33) ОЕ (71) Херманн Бершторфф Машиненбау ГмбХ (DE) (72) Манфред Динст (ОЕ) (56) Патент США 1Ф 4423960, кл. В 29 В 1/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 228920, кл. В 29 С 47/76, 1968. (54) ШНЕКОВЫЙ ЭКСТРУДЕР ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ГАЗОВ ИЗ ВЫСОКОВЯЗКИХ ТЕРМОПЛАСТИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ

ПЛАСТМАСС (57) Использование: удаление газов из высоковязких термопластических расплавов пластмасс с помощью одно- или двухшнекоИзобретение относится к переработке полимеров, а именно к экструдерам для удаления газов из термопластичных расплавов пластмассы.

Цель изобретения — повышение качества переработки материала за счет интенсификации удаления из него газов.

На фиг. 1 изображено продольное сечение одношнекового экструдера; на фиг. 2— .вид сверху на продольное сечение двухшнекового экструдера; на фиг. 3 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 — развертка диска с зубчатым венцом, проходящим аксиально оси шнека; на фиг. 5 — поперечное сечение диска; на фиг, 6 — развертка диска с наклон„„. Ж „„1807941 А3

2 вых экструдеров. Сущность изобретения; в рабочем отверстии корпуса экструдера расположено по большей мере два шнека. Каждый шнек имеет участки со спиральными ребрами и участки с дисками и размещенными между ними цилиндрическими дистанционными элементами. Участки с дисками и .дистанционными элементами размещены в зоне отверстия для удаления газов и под ним, которое сообщено с источником вакуума или атмосферой. Диаметр дисков равен диаметру рабочего отверстия корпуса. Толщина дисков равна 01, 05 диаметра сердечника шнека. Диаметр дистанционных элементов равен диаметру сердечника шнека в области запитывания.Диски имеют аксиально расположенные или наклонные к оси дисков пазы в форме полуокружности.

Диски м.б. расположены эксцентрично относительно.сердечников шнеков. 3 з.п, флы, 10 ил, 3

° и

О но проходящим зубчатым венцом; на фиг, 4

7 — сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 8 и 9 — ) дальнейшее исполнение дисков в аналогии р к изображенному на фиг. 7; и на фиг. 10— эксцентрично расположенные диски в случае использования двухшнековых экструдеров.

Изображенный на фнг. З одношнекоеый (д экструдер содержит приводной шнек 1, расположенный в рабочем отверстии корпуса 2.

В корпусе 2 предусмотрено загрузочное отверстие 3 для загрузки материала, из которого должны быть удалены газы, и отверстие 4 для удаления газов, сообщенное с источником вакуума или атмосферой, 1 807911 участок 27

),иже отверстия 4 для удаления газов, т.е. под ним, шнек 1 оснащен дисками 5.

Диски 5 могут быть изготовлены посредством фрезерованил из детали в форме цилиндра либо представлять собой насаженные на стяжкой болт 7 отдельные диски 5, расположенные между обычными со спиральными ребрами участками шнека. Между дисками 5 расположены цилиндрические дистанционные элементы 6 на стяжном болте 7. Толщина дисков 5 выбрана в пределах

0.1 — 0,5 диаметра сердечника шнека 1.

Диски 5 могут быть круглыми или также иметь форму многоугольника, как это показано на фиг, 8 — 10.

На фиг. 3 изображено поперечное сечение диска 5. Задняя сторона 8 диска имеет. профилированные в случае этой формы исполнения осевые пазы 9, которые изображены на фиг. 4 в виде развертки. Пазы 9 расположены аксиально продольной оси шнека 1 и имеют в поперечном сечении форму полуокружности.

Изображенная на фиг, 5 и 6 форма исполнения дисков 5 предусматривает профилирование задних сторон 8 дисков. За счет наличия скошенных наклонных к оси шнека пазов 10 улучшается транспортировочный эффект дисков 5.

Диаметр дисков 5 выбран равным диаметру рабочего отверстия корпуса 2, а диаметр дистанционных элементов 6 равен диаметру сердечника шнека 1 в области запитывания.

На фиг. 2 изображен двухшнековый экструдер, оснащенный шнеками 11 и 12, которые состоят из отдельных, насаженных на стяжные болты 13 и 14 частей шнека, В качестве альтернативы шнеки 11 и 12 могут быть также изготовлены из монолитной цилиндрической детали, Ниже отверстия 4 для удаления газов расположены диски 5 с дистанционными элементами 6.

Как показано на фиг. 2, между дисками

5 и дистанционными элементами 6 образованы промежуточные пространства 16 — 22.

Расплав, из которого должны быть удалены газы, транспортируется частями 12 и

13 шнека, например, в промежуточное пространство 16 и попадает затем в следующее промежуточное пространство на противолежащей стороне после того как расплав через задние стороны 15 дисков и пазы 9 (см. фиг. 7) будет передан в это промежуточное пространство.

В последующем расплав транспортируется через те или иные пазы 9 и задние стороны 15 дисков 5 в промежуточные пространства 18-22. Таким образом, осуществляется возвратно-поступательная транспортировка расплава 0? одной расположенной на стяжном болте 14 части к соседней, расположенной на стяжном болте

13 части диска, в результате чего образуются тонкие слои расплава. Удаление газообразных остаточных мономеров или подобных газов из таких слоев может осуществляться несложным образом.

Диски 5 с их осевыми пазами 9 оказывают такое влияние на транспортировочный эффект, что расплав транспортируется ниже отверстия 4 для удаления газов. Происходит частое переслоение и распределение расплава, в результате чего содержащиеся в нем газовые пузырьки лопаются и газ отводится через отверстие 4 для удаления газа с помощью устройства, создающего разрежение.

Достигается эффективное предотвращение завихряющихся потоков, которые часто возникают в известных решениях в области удаления газов между витками шнека и которые обусловлены недостаточной внутренней поверхностью корпуса вследствие наличия отверстия 4 для удаления газов, В результате соответствующего изобретению исполнения шнека достигается очень хороший эффект транспортировки материала вопреки тому факту, что вследствие сво-

30 бодной поверхности поперечного сечения отверстия 4 для удаления газов эта поверхность не может использоваться в процессе транспортировки. В частности, в случае использования высоковязких пластмассовых

35 расплавов было констатировано увеличение производительности экструдера при одновременном повышении качества удаления газов.

На фиг. 8-10 представлены следующие

40 формы исполнения дисков. На фиг. 8 и 9 изображены диски 23 с двумя остриями или диски 24 с тремя остриями, которые при вращении соприкасаются друг с другом и отличаются по этой причине эффектом са45 мостоятельной очистки, Расплав распределяется на тонкие слои, газы из которых могут удаляться с большой эффективностью, На фиг. 10 показаны круглые диски, ко50 торые расположены на стержнях шнека, однако эксцентрически с возможностью скольжения по внутренней поверхности корпуса. Одному диску 25 на соседнем стержне придан дистанционный элемент

55 26, за счет чего создается промежуточный

Промежуточные участки 27 располагаются смещенными относительно друг друга, аналогично изображенным на фиг. 2 промежуточным пространствам 17-22, в результя1807941

15

20 результата содержание растворителя 2%, 25

30 те чего достигается дальнейшая подача расплава в направлении транспортировки при одновременном создании многочисленных слоев, газы из которых могут удаляться с большой эффективностью.

На задних сторонах дисков 23 и 24 с двумя или тремя остриями могут располагаться также проходящие под наклоном к оси шнека пазы, позволяющие повысить транспортировочный эффект этих дисков.

Пример. В соответствии с рядом проведенных испытаний были проведены опыты по удалению газов из поликарбоната, Сначала использовался двухшнековый экструдер (патент США М 4423960), Поликарбонат с содержанием растворителя 15% был загружен в расплавленном состоянии в двухшнековый экструдер. Расплав поликарбоната отличается высокой вязкостью, так что удаление газов из него сопряжено с большими трудностями, Проведенное после удаления газов исследование поликарбоната дало в качестве что следует рассматривать как неудовлетворительный результат.

B ходе сравнительного испытания с использованием двухшнекового экструдера, который в области ниже своего отверстия для удаления газов был выполнен в соответствии с настоящим изобретением в соответствии с описанным в пункте 2, было также произведено расплавление поликарбоната, после чего из него были удалены газы и он был подвергнут исследования. Доля содержания растворителя составила всего 0,05%.

Эта величина лежит на границе возможности определения наличия растворителя в поликарбонатах и должна рассматриваться как черезвычайно хороший результат. Следует подчеркнуть, что использовался двухшнековый экструдер со шнеками и одним шнековым цилиндром, диаметр которого оставался неизменным на протяжении всей его длины. Как экструдер в соответствии с описанием изобретения к патенту США Ф

4423960, так и зкструдер для второго сравнительного испытания эксплуатировались при одинаковом числе оборотов, а шнеки обоих экструдеров имели в области загрузки одинаковый диаметр.

Таким образом, данное решение обеспечивает достижение хороших результатов

50 удаления газов без необходимости усложнения конструкции зкструдера и удорожания его изготовления, Кроме того, экструдер дает хорошие результаты удаления газов из пластмасс, удаление газов из которых сопряжено с большими трудностями, например высоковязких пластмасс или также эластомеров, Формула изобретения

1. Шнековый экструдер для удаления газов из высоковязких термопластических расплавов пластмасс, в частности полиметакрилата, содержащий корпус с по меньшей мере одним размещенным в направлении выход из корпуса отверстием для удаления газов, сообщенным с источником вакуума или атмосферой, по большей мере два установленных в рабочем отверстии корпуса приводных шнека, имеющих расположенных между участками со спиральными ребрами участки с дисками и размещенными между дисками цилиндрическими дистанционными элементами, причем диаметр дисков выбран равным диаметру рабочего отверстия корпуса, а диаметр дистанционных элементов равен диаметру сердечника шнека в области эапитывания, отл и ч а ю щи и с ятем, что, с целью повышения качества переработки материала за счет интенсификации процесса удаления из него газов, участки шнеков с дисками и дистанционными элементами расположены в области отверстия для удаления газов и ниже его, при этом диски выполнены профилированными на их обращенных к внутренней поверхности корпуса сторонах, а толщина дисков выбрана в пределах 0,1-0,5 диаметра сердечника ц>нека.

2, Экструдер по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что профилирование дисков выполнено в виде аксиально расположенных к оси шнеков пазов, имеющих в поперечном сечении форму полуокружности, 3. Экструдер по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что профилирование дисков выполнено в виде пазов, наклонных к оси шнеков и имеющих в поперечном сечении форму полуокружности.

4. Экструдер по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что диски расположены эксцентрично относительно сердечников шнеков с возможностью сколь>кения по внутренней поверхности рабочего отверстия корпуса, иг

21 f

)у 5 5 12 14

4 20 qg 5 1

Фиг.Р

1807941

Фыг. 8

Фиг.g

Фиг. /О

Фиг. 7

Составитель Л. Кольцова

Редактор С. Кулакова Техред М,Моргентал Корректор Л. Ливринц

Заказ 1391 Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101