Экструдер для переработки вторичных полимерных и композитных материалов

Техническое решение относится к области обработки материалов давлением и может быть использовано при переработке вторичных полимерных и композитных материалов с получением качественной продукции.
Известен экструдер для переработки термопластов (патент UA № 5779, опубл. 15.03.2005, Бюл. №3), выбранный в качестве прототипа. 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 и композитных материалов, состоящих из вторичного, первичного полимерного сырья, наполнителей, красителей и других компонентов, необходимых для вторичных полимерных и композитных материалов (вторичная полимерная композитная смесь)  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 изделий из-за недостаточных смесительных способностей конструкции.
Задачей технического решения является обеспечение качественного смешивания полимерного и композитного материала повышенной твердости за счет новой конструкция шнека в зоне дозирования экструдера.
Технический результат заключается в усовершенствовании экструдера за счет новой конструкция шнека в зоне дозирования, для обеспечения качественного смешивания полимерного и композитного материала повышенной твердости.
Технический результат достигается тем, что экструдер для переработки вторичных полимерных и композитных материалов включает корпус, состоящий из зоны питания, зоны сжатия и зоны дозирования, захватное устройство и шнек, выполненный сборным. В зоне питания шнек выполнен в виде конической секции. В зоне сжатия шнек выполнен из двух последовательно расположенных барьерной секции и секции декомпрессии. При этом шнек в зоне дозирования выполнен из двух последовательно расположенных конической и смешивающей секции, выполненной с витком лопасти зубчатой формы с двухступенчатым остроконечным выступом. Высота зубьев первой и второй ступеней равна половине глубины канала витка, ширина зубьев первой ступени равна половине глубины канала витка, ширина зубьев второй ступени равна четверти глубины канала витка. Угол среза остроконечного выступа равен 45 градусов, образующие входной канал с низкими сдвиговыми деформациями, образованный корпусом и внутренней частью шнека, выходной канал с высокими сдвиговыми деформациями, образованный между зубьями витка шнека и корпусом, и зазор между витком и корпусом.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства.
На фиг. 2 представлена смешивающая секция зоны дозирования с витком лопасти зубчатой формы с остроконечным выступом.
Экструдер для переработки полимерных и композитных 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 декомпрессии 8. В зоне дозирования 6 шнек выполнен из двух последовательно расположенных конической 9 и смешивающей 10 секции с витком лопасти зубчатой формы с двухступенчатым остроконечным выступом.
На (фиг. 2) представлена смешивающая секция 10 с витком лопасти зубчатой формы 11 с остроконечным выступом 12, высота зубьев первой ступени 13 чередуется с высотой зуба второй ступени 14, при этом смесь полимерных и композитных материалов переходит из входного канала с низкими сдвиговыми деформациями 15, образованный между корпусом и внутренней частью шнека в выходной канал с высокими сдвиговыми деформациями 16, образованный между зубьями витка шнека и корпусом, через зазор между витком и корпусом 17. Отверстие 18, выполненное в секции декомпрессии 8 зоны сжатия 5 для удаления легколетучих соединений, которые содержатся в композитных материалах.
Экструдер для переработки полимерных и композитных материалов работает следующим образом.
Различные полимерные и композитные материалы повышенной твердости (первичные и вторичные) одновременно подаются отдельными дозаторами в загрузочное устройство 2, захватывается шнеком 3, который вращается в корпусе 1, в твердом виде транспортируются, смешиваются и уплотняются в зоне питания 4, потом в зоне сжатия 5 в барьерной секции 7 происходит создание давления и продвижение полимерной композитной смеси в цилиндрической секции 8 зоны сжатия 5, коническая секция 9 зоны дозирования 6 определяют величину и стабильность давления и производительность, которые развивает экструдер, смешивающая секция 10 зоны дозирования 6 с зубьями, имеющими разную высоту с остроконечным выступом, обеспечивает равномерное смешивание компонентов в размолотом виде.
Пример. При глубине канала витка шнека в зоне питания 16 мм, зубцы первой и второй ступени имеют высоту 8 мм, зубцы первой ступени имеют ширину 8 мм, зубцы второй ступени имеют ширину 4 мм, угол среза остроконечного выступа равен 45 градусов.
В процессе переработки полимерных композитных смесей повышенной твердости, (например: материалы, имеющие в своем составе известняк, медь, титан) использование в конструкции экструдера, выполненной с витком лопасти зубчатой формы с остроконечным выступом, обеспечивает качественное смешивание полимерного и композитного материала за счет увеличения сдвиговых деформаций, а также создания дополнительной разности давления между витком лопасти и корпусом.
Таким образом, конструкция заявленного экструдера обеспечивает увеличение на 30% однородности перемешивания крупных фракций материала повышенной твердости (например: материалы, имеющие в своем составе известняк, медь, титан) и увеличение на 10% однородности перемешивания мелких фракций материала повышенной твердости за счет чего улучшается продвижение полимерной композитной смеси в 2 раза, а также исключается возможность создания застойных зон материалов, что приводит к улучшению качества продукции в 2 раза.