ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к переработке полимерных композиционных материалов и может быть использована в промышленности строительных материалов.
Известно устройство для смешивания и гомогенизации полимерных материалов, содержащее закрепленную на конце червяка коническую торпеду и насадку, образующую с наружной поверхностью торпеды рабочий зазор, где торпеда выполнена с волнообразной наружной поверхностью и с каналами, соединяющими гребни наружной поверхности с ее впадинами [А.С. N887213, SU. В29F 3/02]. Недостатком этого изобретения является затрудненное прохождение вязкого расплава полимерного композиционного материала через каналы торпеды, что ведет к забиванию каналов; волнообразная поверхность торпеды создает пульсацию движения расплава, это приводит к нестабильным технологическим параметрам и снижению качества расплава полимерного композиционного материала.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является экструдер для переработки полимерных материалов [А.С. N360236, SU. В29F 3/00, выдан 28.11.1972], содержащий цилиндрический корпус и расположенный в нем червяк, на цилиндрической поверхности выходного конца которого и на противолежащей ему внутренней поверхности корпуса по круговым линиям расположены выступы, с целью улучшения гомогенизации и диспергирования полимерной композиции, выступы выполнены в виде пальцев, преимущественно цилиндрической формы, высота которых равна величине кольцевого зазора между цилиндрическими поверхностями выходного конца червяка и корпуса, сообщающегося с каналом для подачи расплава, выполненным в шайбе, установленной в корпусе перед выходным концом червяка; торцы пальцев выполнены со скосами, образующими ребра, расположенные под углом к оси червяка; диаметр выходного конца червяка, несущего пальцы, превышает диаметр его нарезной части.
Недостатком этого изобретения является высокое сопротивление течению расплава создаваемое цилиндрическим концом червяка, что отрицательно сказывается на экструзию наполненных полимеров, ведет к снижению производительности и увеличению потребляемой мощности.
Целью полезной модели является улучшение качества гомогенизации расплава и диспергирования наполнителя, снижение энергопотребления привода экструдера по сравнению с прототипом и повышение качества изделия из полимерных композиционных материалов.
Экструдер для получения изделий из полимерных композиционных материалов содержит размещенные на станине материальный цилиндр с загрузочным бункером и приводным червяком, конусообразную смесительную головку, неподвижно закрепленную на выходе из материального цилиндра, электронагреватели, охватывающие материальный цилиндр между загрузочным бункером и конусообразной смесительной головкой, смесительный наконечник, имеющий на своей поверхности и на противолежащей ему внутренней поверхности конусообразной смесительной головки экструдера штифты цилиндрической формы, расположенные по круговым линиям. Высота штифтов составляет 3/4 величины кольцевого зазора между коническими поверхностями смесительного наконечника червяка и конусообразной смесительной головки, торцы штифтов имеют сферическую форму, диаметр выходного конца конуса, несущего пальцы, меньше диаметра нарезной части червяка.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых представлен общий вид экструдера для переработки полимерных композиционных материалов (фиг.1), смесительный узел (фиг.2).
Экструдер для переработки полимерных композиционных состоит из станины 1, размещенного на ней материального цилиндра 2 с загрузочным бункером 3, приводного червяка 4, размещенного внутри материального цилиндра 2. На выходе материального цилиндра 2 неподвижно закреплена конусообразная смесительная головка 5. Материальный цилиндр 2 между загрузочным бункером 3 и конусообразной смесительной головкой 5 охватывают электронагреватели 6. Комплект электронагревателей заключен в термоизолирующий корпус 7. Конусообразная смесительная головка 5 имеет штифты 8, неподвижно закрепленные на внутренней поверхности. Смесительный наконечник 9, неподвижно закреплен на валу шнека 10 и имеет штифты 11, неподвижно закрепленные на внешней поверхности. Вал шнека закреплен в подшипниковом узле 12 и приводится в движение через муфту 13, редуктор 14, клиноременную передачу 15 электродвигателем 16.
Экструдер работает следующим образом. Компоненты полимерной композиции подаются в загрузочный бункер 3 материального цилиндра 2, захватываются вращающимся приводным червяком 4 и транспортируются им в сторону конусообразной смесительной головки 5, постепенно уплотняясь и равномерно перемешиваясь. Продвигаясь по материальному цилиндру 2, смесь разогревается, полимер расплавляется и обволакивает частицы наполнителя за счет теплоты, выделяющейся вследствие вязкого трения, и теплоты, подводимой от внешних нагревателей 6. По достижении конца материального цилиндра 2 материал переходит в конусообразной смесительную головку 5, где посредством штифтов 8 и 11, расположенных на конусообразной смесительной головке 5 и смесительном наконечнике 8 соответственно, происходит дополнительная гомогенизация расплава и диспергирование наполнителя полимерной композиции. Полимерная композиция выдавливается в виде экструдата через формующее отверстие.
При прохождении материалом зоны смешения и диспергирования происходит равномерное распределение наполнителя в объеме расплава, повышение гомогенизации и пластикации расплава, а также диспергирование наполнителя, достигаемое за счет создания кратковременных высоких скоростей сдвига в момент прохождения подвижных штифтов 11 на малом расстоянии от неподвижных штифтов 8.
Простота конструкции смесительного наконечника и конусообразной смесительной головки, дает возможность применения пальцев различной конфигурации и позволяет устанавливать необходимое количество штифтов.