Шнековый экструдер для удаления газов из высоковязких термопластических расплавов пластмасс Советский патент 1993 года по МПК B29C47/76 

Изобретение 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 двухшне- кового 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 наклонно проходящим зубчатым венцом; на фиг.

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

Изображенный на фиг. 1 одношнековый экструдер содержит приводной шнек 1, расположенный в рабочем отверстии корпуса 2.

8 корпусе 2 предусмотрено загрузочное отверстие 3 для загрузки материала, из кото-, рого .должны быть удалены газы, и отверстие 4 для удаления газов, сообщенное с источником вакуума или атмосферой.

00

о

х|

ю

со

Ниже отверстия 4 для удаления газов, t.e. под ним, шнек 1 оснащен дисками 5. Диски 5 могут быть изготовлены посредством фрезерования из детали в форме цилиндра либо представлять собой насаженные на стяжной 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 б равен диаметру сердечника шнека 1 в области за- питывания.

На фиг. 2 изображен двухшнековый экс- трудер, 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 трго 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 от одной ряспо ложен ной 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 оказыва0 ют такое влияние на транспортировочный эффект, что рзспяав транспортируется ниже отверстия 4 для удаления газов. Происходит частое переслоение и распределение расплава, в результате чего содержащиеся в

5 нем газовые пузырьки лопаются и газ отводится через отверстие А для удаления газа с помощью устройства, создающего разрежение.

Достигается эффективное предотвра0 щение завихряющихся потоков, которые часто возникают в известных решениях в области удаления газов между витками шнека и которые обусловлены недостаточной внутренней поверхностью корпуса вследст5 вие наличия отверстия 4 для удаления газов, В результате соответствующего изобретению исполнения шнека достигается очень хороший эффект транспортировки материала вопреки тому факту, что вследствие сво0 бодной поверхности поперечного сечения отверстия 4 для удаления газов эта поверхность не может использоваться в процессе транспортировки. В частности, в случае использования высоковязких пластмассовых

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

На фиг. 8-10 представлены следующие

0 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 са5 мостоятёльной очистки. Расплав распределяется на тонкие слои, газы из которых могут удаляться с большой эффективностью.

На фиг. 10 показаны круглые диски, ко0 торые расположены на стержнях шнека, однако эксцентрически с возможностью скольжения по внутренней поверхности корпуса. Одному диску 25 на соседнем стержне придан дистанционный элемент

5 26, за счет чего создается промежуточный -участок 27.

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

П р и м е р. В соответствии с рядом проведенных испытаний были проведены опыты по удалению газов из поликарбоната.

Сначала использовался двухшнековый экструдер (патент США № 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 исследова- ние поликарбоната дало в качестве результата содержание растворителя 2%, что следует рассматривать как неудовлетворительный результат.

В 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 чрезвычайно 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 N 4423960, так и экструдер 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

удаления газов без необходимости усложнения конструкции экструдера и удорожания его изготовления. Кроме того, экструдер дает хорошие результаты удаления газов из пластмасс, удаление газов из которых со- 5 пряжено с большими трудностями, например высоковязких пластмасс или также эластомеров.

Формула изобретения

1. Шнековый экструдер для удаления

0 газов из высоковязких термопластических расплавов пластмасс, в частности полиме- такрилата, содержащий корпус с по меньшей мере одним размещенным в

5 направлении выход из корпуса отверстием для удаления газов, сообщенным с источником вакуума или атмосферой, по большей мере два установленных в рабочем отвер- стии корпуса приводных шнека, имеющих

0 расположенных между участками со спиральными ребрами участки с дисками и раз- мещеннымимежду дисками цилиндрическими дистанционными элементами, причем диаметр дисков выбран

5 равным диаметру рабочего отверстия корпуса, а диаметр дистанционных элементов равен диаметру сердечника шнека в области запутывания, отличающийся тем, что, с целью повышения качества перера0 ботки материала за счет интенсификации про.цесса удаления из него газов, участки шнеков с дисками и дистанционными элементами расположены в области отверстия для удаления газов и ниже его, при этом

5 диски выполнены профилированными на их обращенных к внутренней поверхности корпуса сторонах, а толщина дисков выбрана в пределах 0,1-0,5 диаметра сердечника шнека.

0 2, Экструдер по п. 1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что профилирование дисков выполнено в виде аксиально расположенных к оси шнеков пазов, имеющих в поперечном сечении форму полуокружности.

5 3. Экструдер поп. 1,отличаю щи й- с я тем, что профилирование дисков выполнено в виде пазов, наклонных к оси шнеков и имеющих в поперечном сечении форму полуокружности.

0 4. Экструдер поп. 1,отличающий- с я тем, что диски расположены эксцентрично относительно сердечников шнеков с возможностью скольжения по внутренней поверхности рабочего отверстия корпуса,

5

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. ф- лы. 10 ил. w Ё