Экструдер для переработки разнородных вторичных полимерных материалов

Техническое решение относится к области обработки полимерных материалов давлением и может быть использовано при переработке полимерных отходов с получением качественных изделий.
Известен экструдер для переработки термопластов (патент UA №5779, опубл. 15.03.2005, Бюл. №3). Экструдер содержит корпус, захватное устройство, шнек, зону питания, зону сжатия, которая состоит из барьерной секции и секции декомпрессии, зону дозирования, выполненную из последовательных конической и цилиндрической секции.
Недостатком известной конструкции является то, что в случае переработки полимерных материалов, состоящих из вторичного, первичного сырья, наполнителей, красителей и других компонентов, необходимых для вторичных полимерных материалов необходим комплект дорогостоящего оборудования для предварительной подготовки исходного сырья (смесители, пресса, пластификаторы, грануляторы). Использование же напрямую неподготовленного предварительного сырья для известной конструкции не дает хорошего качества получаемых вторичных изделий из-за недостаточных смесительных способностей конструкции.
Задачей технического решения является усовершенствование экструдера за счет новой конструкция шнека в зоне сжатия.
Сущность технического решения: экструдер для переработки полимерных материалов, включающий корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия, зоны дозирования, захватное устройство, шнек, выполненный сборным, в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции, в зоне дозирования, шнек выполнен из двух последовательно расположенных конической и цилиндрической секций, а шнек в зоне сжатия выполнен в виде барьерной секции и смешивающей секции с четырехзаходными непрерывными лепесткообразными лопастями смешивания, где с одной стороны каждый лопасть имеет округлый выпуклый участок, а с другой стороны выступ в виде ступени, причем нижнее основание лепестка расположено на расстоянии 0,01-0,05 диаметра шнека от поверхности винта шнека, а высота верхней части лепестка 0,15-0,25 диаметра шнека, при длине основания лепестка равной 0,45-0,55 диаметра шнека, длине прямого участка лепестка 0,15-0,2 диаметра шнека и радиусе дугообразного среза равного 0,3 диаметра шнека для качественного смешивания компонентов путем создания дополнительного сжатия расплава в пределах допустимых сдвиговых деформаций. При меньшем соотношении получится уступ на выходе барьерной секции, который снизит качественное смешивание компонентов. При большем соотношении расплав не сможет равномерно продвигаться по экструдеру и образуются критические сдвиговые деформаций.
Общими с прототипом признаками являются:
корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия, зоны дозирования,
захватное устройство,
шнек, выполненный сборным,
в зоне питания шнек выполнен в виде конической секции,
в зоне дозирования, шнек выполнен из двух последовательно расположенных конической и цилиндрической секций.
Отличительными признаками устройства являются:
шнек в зоне сжатия выполнен с четырьмя непрерывными лепесткообразными лопастями смешивания, где с одной стороны каждая лопасть имеет округлый выпуклый участок, а с другой стороны выступ в виде ступени, размещенными вдоль винта,
нижнее основание лопасти расположено на расстоянии 0,01-0,05 D (диаметра шнека) от поверхности винта шнека,
высота верхней части лопасти равна 0,15-0,25 D,
длина основания лопасти равна 0,45-0,55 D,
длина прямого участка лопасти 0,15-0,2 D,
радиус дугообразного среза лопасти равен 0,3 D,
лопасти образуют входной канал с низкими сдвиговыми деформациями, выходной канал с высокими сдвиговыми деформациями и зазор лопасти.
Использование заявленного экстру дера при переработке вторичных смесей позволяет сочетать подготовительные операции (наполнение, прессование, смешивание, гранулирование) и операцию получения новых качественных изделий методом экструзии.
На фиг. 1 представлен экструдер.
На фиг. 2 представлена часть шнека с выполненными лепесткообразными непрерывными лопастями.
Экструдер для переработки полимерных материалов (фиг. 1) содержит корпус 1, захватное устройство 2, шнек 3, выполненный в виде сборной конструкции. Корпус состоит из зоны питания 4, зоны сжатия 5, зоны дозирования 6. В зоне питания 4 шнек выполнен в виде конической секции, в зоне сжатия 5 шнек состоит из барьерной секции 7 и секции смешивания 8 многокомпонентной полимерной смеси. В зоне дозирования 6, шнек 3 выполнен из двух последовательных частей: из конической 9 и цилиндрической секции 10. На (фиг. 2) представлена часть шнека 3 с выполненными четырехзаходными лепесткообразными непрерывными лопастями 11, расположенного в зоне сжатия 5. Причем лепесткообразные непрерывные лопасти смешивания 11, где с одной стороны каждая лопасть имеет округлый выпуклый участок, а с другой стороны выступ в виде ступени размещены вдоль винта 12, при этом материал переходит из входного канала с низкими сдвиговыми деформациями 13 в выходной канал с высокими сдвиговыми деформациями 14 через зазор лепесткообразной непрерывной лопасти 15.
Экструдер для переработки полимерных материалов работает следующим образом (фиг. 1).
Различные полимерные материалы (первичные, вторичные, красители и другие наполнители) подаются отдельными дозаторами в захватное устройство 2, захватывается шнеком 3, который вращается в корпусе 1, в твердом виде транспортируются, и уплотняются в зоне питания 4, потом в зоне 5 в барьерной секции 7 происходит перемещение и полное расплавление полимерной смеси, создание смеси с равномерной по всему объему температурой, в секции смешивания 8 многокомпонентного полимерного расплава зоны сжатия 5 происходит однородное диспергирующее смешивающее воздействие, за счет использования конструкции со смешивающими лепесткообразными непрерывными лопастями, где с одной стороны каждая лопасть имеет округлый выпуклый участок, а с другой стороны выступ в виде ступени, интенсификации сдвиговых деформаций многокомпонентного расплава, коническая 9 и цилиндрическая 10 секции зоны дозирования 6 определяют величину и стабильность давления и производительности, которые развивает экструдер.
Пример. При диаметре шнека 43 мм высота нижнего основания лопасти от поверхности винта шнека составляет 2,15 мм, высота верхней части лопасти составляет 10.75 мм, длина основания лопасти составляет 23,65 мм, длина прямого участка лопасти составляет 8,6 мм, радиус дугообразного среза лепестка лопасти составляет 12,9 мм.
Конструкция лопастей с округлыми выпуклыми участками при заявленных параметрах обеспечивает лучшее смешивание наполнителя со вторичными полимерными материалами.
Использование заявленного экструдера при переработке комбинированных первичных и вторичных полимерных смесей позволяет сочетать подготовительные операции (наполнение, смешивание, гранулирование, прессование) и операцию получения новых качественных изделий методом экструзии.