Экструдер для переработки полимерных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ЫХ : 41634 А 1 29 С 47/88, 6(5 ЕНИ ИЗОБРЕ ОПИСАН К АВТОРСКОМУ ИДЕТЕЛ ЬСТ 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Киевский политехнический институтим. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) ЭКСТРУДЕР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к экструдерамдля переработки пенопластов. Цель изобретения - повышение качества изделий из пенопластов за счет интенсификациипроцесса тепломассообмена, Экструдер соИзобретение относится к полимерному машиностроению, в частности к экструзионному обрудованию для переработки композиционных гаэонаполненных полиолефинов в пенопласты, и может быть использовано на второй ступени каскадногоэкст руде ра.Целью изобретения является повышение качества изделий из пенопластов за счет интенсификации процесса тепломассообмена.На фиг. 1 изображен экструдер, общий вид; на фиг. 2 - узел на фиг. 1, смеситель; на фиг. 3 и 4 - варианты конструктивного держит снабженный формующей головкой корпус, в котором смонтирован полый червяк. В полости червяка коаксиально расположена трубка для подачи хладагента. Снаружи трубки смонтирован винт, на выходном конце червяка смонтирован сообщенный с его полостью смеситель, Наружная поврехность последнего выполнена конической с каналами, расширяющимися в направлении формующей головки. На вершине конуса смесителя размещены лопасти с острыми кромками. Винт образует винтовой канал, обратный по направлению к основному каналу червяка, он разделен позонно перегородками для турбулизации обратного потока хладагента, В результате теплообмен между расплавом и хладагентом происходит при высоких коэффициентах теплоотдачи. Это позволяет повысить качество выпускаемой продукции из пенопластов, 4 ил. выполнения лопастей смеющие роль мешалки и ножЭкструдер содержитразмещенный с образовавинтового канала в корпуспозонной системой 3 охлажи гильзой 5, В продольной и1. установлена коаксиальноленным на ней винтом с обшению к червяку 1 углом нлинии, образующеи обравинтовой канал, что спасмальному отбору тепла оттого, на коаксиально устан сителя, выполняа, видА на фиг,1. полый червяк 1, нием основного е 2, снабженном дения, нагрева 4 олости 6 червяка трубка с закрепратным по отно- аклона винтовой тный основному обствует макси- червяка 1. Кроме овленной трубке5 10 15 7 поэонно установлены перегородки 9, обеспечивающие турбулизацию хладагента в каждой зоне червяка 1. Посредством коаксиально смонтированных трубок 10 и 11 барботера 12 обеспечивается связь с источником питания хладагента (не показан) через штуцера 13 и 14 и отвод его через штуцера 15 и 16. Экструдер снабжен смесителем 17, расположенным на выходном конце червяка 1, Смеситель 17 выполнен с полостью 18, сообщенной с полостью 6 червяка 1, Наружная поверхность смесителя 17 выполнена конической с каналами 19, расширяющимися в направлении формующей головки 20, и размещенными на вершине кожуха лопастями 21 сострыми кромками 22, направленными по касательной к внутренней поверхности формующей головки 20 для снятия пленки расплава в момент охлаждения. Между корпусом головки 20 и фланцем корпуса 2 установлена теплоизоляционная прокладка 23. Для контроля технологического процесса червяк 1 снабжен датчиком 24 давления и термопарой 25. Возможные варианты выполнения наружной поверхности смесителя 17 показаны на фиг. 3 и 4.Процесс пенообразования в экструдере осуществляется следующим образом.Перерабатываемая композиция на основе гранулированного полиэтилена высокого давления низкой плотности (ПЭВД НП), предварительно смешанного с нуклеаторами пенообразования, поступая в загрузочную зону первой ступени каскадного экструдера (не показана), захватывается витками червяка 1, перемещается внутри каналов последнего, где в результате трения между материалом и поверхностью червяка 1 и корпуса 2, а также за счет подвода тепла от электронагревателей, материал по мере своего продвижения в межвитковом пространстве червяка 1 плавится, сжимается и постепенно превращается в расплавленную массу,В зоне декомпрессии червяка 1 первой ступени каскадного экструдера в полурасплав полимерной композиции под давлением до 100 кг/см подается низкокипящая органическая смесь жидких фреонов (фреон, фреон), которая в общем объеме расплава составляет не более 12 - 15 О,При вращении червяка первой ступени экструдера расплав полимерной компози ции в межвитковом объеме червяка 1 и гильзы 5 перемешивается, гомогенизируется и в виде однородной массы через переходник (не показан) поступает в загрузочную зону второй ступени каскадного экструдера, где происходит дальнейшее смешение и гомо 20 30 35 40 45 50 55 генизация композиции с постепенным снижением температуры расплава по мере продвижения последнего в каналы формующей головки 20.Процесс термостатирования корпуса 2 и червяка 1 осуществляется позонно системой нагрева - охлаждения и автоматического регулирования (не показана), в соответствии с технологическим регламентом посредством нагревателей системы нагрева 4 и охлаждающей жидкостью, циркулирующей в позонной системе охлаждения 3. Постепенное по мере продвижения охлаждение расплава осуществляется хладагентом, который по трубке 10 подается в полость 18 смесителя 17, который жестко связан с червяком 1, отдает там наибольшую часть своей энергии и по мере своего продвижения (навстречу расплаву) по винтовому каналу полости 6 постепенно нагревается и поэтому вызывает постепенное охлаждение расплава полимерной композиции, Встречное по отношению к направлению движения расплава течение хладагента обеспечивается за счет обратного угла наклона винтовой линии винта 8, смонтированного на коаксиально установленной трубке 7. Перегородки 9. установленные в позонных участках охлаждения червяка 1, вызывают турбулиэацию потока хлада гента, в результате чего теплообмен между расплавом и хладагентом по всей длине межвиткового пространства червяка 1 происходит при достаточно высоких коэффициентах теплоотдачи. Интенсивный тепломассообмен во всем объеме расплава композиции на выходе формующей головки 20 происходит за счет отбора тепла с внутренней поверхности корпуса формующей головки 20 и способствует перемешиванию расплава смесителем 17 и срезыванию остывшей пленки острыми кромками 22 лопастей 21.Интенсификация тепломассообмена позволяет не переходить критических сдвиговых напряжений, вызывающих, как правило, нежелательное преждевременное вспенивание композиции и преждевременное резкое охлаждение за счет испарения растворенной смеси фреонов, вследствие чего получается полный брак изделия в виде кусков геля, вылетающего из формующего канала головки,При резком снижении температуры на выходе формующей головки 20 значительно повышается давление в каналах последней (до 150 - 200 кг/см ), где размещен смеси- тель 17 с лопастями 21, которые интенсивно срезают охлажденную пленку,что приводит, к увеличению коэффициента теплоотдачи, окончательному смешению и гомогениза 1641634ции экструдата непосредственно перед экструзией.Благодаря такой позонно сбалансированной системе охлаждения каналов червяка 1 полости 18 смесителя 17 и корпуса 2 экструдера получают температуру расплава композиции ниже традиционной температуры переработки (температура начала плавления полиэтилена 108 С, окончания 135 - 145 С) в пределах 85 - 100 С, не вызывания при этом больших сдвиговых напряжений и преждевременного вспенивания, приводящих к дестабилизации процесса экструзии и резкому снижению качества экструдата.Использование изобретения, обеспечивающего позонное термостатирование червяка 1 и корпуса 2, интенсификацию теплообмена на выходе экструдата с учетом физико-химического состояния композиции, позволяет повысить качество выпускаемой продукции, повысить эффективность работы оборудования, а также значительно снизить отходы дефицитного сырья, уходя. щего в брак, при обычной технологической схеме и существующих регламентах переработки пенопластов,Формула изобретения Экструдер для переработки полимерных материалов, содержащий снабженный формующей головкой корпус, в котором с образованием основного винтового канала смонтирован червяк с продольной полостью и коаксиально расположенной в ней труб кой подачи хладагента, причем полость червяка разделена перегородками на сообщенные между собой зоны, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения .качества изделий из пенопластов за счет 10 интенсификации процесса тепломассообмена, экструдер снабжен винтом, смонтированным снаружи трубки для подачи хладагента, и расположенным на выходном конце червяка и сообщенным с его поло стью смесителем, наружная поверхность которого выполнена конической с каналами, расширяющимися в направлении формующей головки, и размещенными на вершине конуса лопастями с острыми кромками; на правленными по касательной к внутренней поверхности формующей головки, причем винт выполнен с обратным по отношению к червяку углом наклона винтовой нарезки с образованием обратного 25 основному винтового канала, который раз-.делен позонно перегородками для турбу-, лизации обратного потока хладагента при переходе из одной зоны охлаждения в другую.30Юарааю г 114 Тираж 397 Подписное ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аказ В