194768. lajstromszámú szabadalom • Készülék polimer szalag előállítására
1 194 768 2 A találmány tárgya készülök kaulosságmcntes polimer szalag, főként pántolószalag előállítására a műanyag olvadék extrudálásával és statikus keverőn, valamint gyertyaszűrőn való szükség szerinti átáramoltatásával, amely készüléknek statikus keverője, gyertyaszűrője, ill. nyomásfokozója van. A korszerű csomagolástechnika egyik módszere a rakománynak pántoló automatán való kötözése polimer műanyag, általában polipropilén pántolószalaggal. A pántoló automata üzembiztos működésének feltétele, hogy a pántolószalag kardossága, vagyis a szalag síkjában mutatkozó íveltség 1 m hosszan néhány mm-en, vagyis néhány ezreléken belül maradjon. A pántolószalag ívettségc azonban a gyakorlatban cm, vagy néhány cm, vagyis néhány százalék nagyságrendű, ami a pántoló automatában való felhasználását megnehezíti, az automata üzemét lassítja vagy teljesen lehetetlenné teszi. A szalag kardossága főként abból ered, hogy a szalagot előállító szerszámban kialakuló áramlási orientációk az egyes keresztmetszeteken belül aszimmetrikusak. Az ismert pántszalag előállító szerszámok geometriai kialakítása nem teszi lehetővé, hogy a belőle kilépő polimer szalag teljes keresztmetszetében az extrudálás során a hosszirányú áramlási sebesség, a hőfokelosztás és a kristályszerkezet tökéletesen egyenletes legyen. Ezek az egyenlőtlenségek többnyire különböző mértékben, de valamilyen arányban mindenkor fennállnak, sőt egymásra gerjesztőig hatnak. Így pl. az egyenlőtlen áramlási sebesség hőfokkülönbséget okoz, amelynek a következménye az egyenlőtlen molekulaszerkezet. Az egyenlőtlenségek a kész termék keresztirányú deformációjában mutatkoznak meg. A használatos szerszámok általában 1-4, legfeljebb 5 szájnyílással rendelkeznek és a szájnyílások egymás mellett, sorban helyezkednek el. Ma a szájnyílásokhoz vezető csatornák áramlástechnikaiig oly módon lennének is kiképezve, hogy az áramlási ellenállás minden csatornában egyenlő és a kilépésnél mindegyik szájnyílás teljes keresztmetszetében azonos áramlási sebesség lenne elérhető, még ez sem lenne elegendő a termék egyenletes minőségéhez, mert mindezeken kívül a csatornákba beáramló polimer olvadéknak teljesen egyenletes, homogén molekulaszerkezetűnek és termikusán is homogénnek kellene lennie. Ismert olyan módszer tésztamassza extrudálására, amelynél az áramlási út táguló terében terelőkúpot helyeznek el a massza áramlásának egyenletessé tételére (US 4.290.989.). Ez a megoldás azonban az extrudált polimer homogénné tételére nem alkalmas, mert a terelőkúp és a sajtolólap által határolt térben, a szájnyílások között holt tér alakul ki, amelyben a polimer anyag stagnálna, eközben öregedve, degradálódva, ill. polimerizálod va. Ez az anyag az anyagáramba vissza kevered ve, homogén tennék előállítását lehetetlenné teszi. Ismert továbbá extruder fej pékáruk anyagának homogenizálására, amely az extrudercsigához csatlakozva, elosztórácsot és nyomáskiegyenlítő kamrát tartalmaz (DE 28 10 853.). A nyomáskiegyenlítő kamrában azonban rendezetlen áramlási viszonyok uralkodnak, és ez eleve kizárja, hogy az anyag a szájnyílás teljes keresztmetszetében homogén legyen. Az előbbi módszerek megfelelők lehetnek olyan — tésztaszerű — anyagok extrudálása esetén, amelyek molekuláris szerkezete nem befolyásolja a termék alakját. Az olyan anyagok — pl. polimerek — esetében azonban. amelyeknél az ulódcfortuáciöl az. anyag belső szerkezeiének inhomogeuitása okozza, ezek a módszerek nem alkalmazhatók. A hagyományos gyártási eljárásokkal — amelyeknél a szájnyílás közvetlenül, vagy szűrőegység közbeiktatásával van az extruder henger peremére felszerelve — a szükséges feltételeket nem lehet kielégíteni. Az extruder feladata, hogy a granulátumot a megfelelő hőmérsékleten megolvassza és a szalagképzéshez megfelelő polrmerizációs fokú polimert egyenletes minőségben, homogén hőmérsékleteloszlásban és állandó tömegárammal a szűrőn át az elosztócsatornába juttassa. Ennek feltétele lenne, hogy az extruder csiga végétől a szájnyílásig a polimer teljes keresztmetszetében az áramlás teljesen egyenletes legyen, réteges áramlás vagy holttér sehol ne alakulhasson ki. Az előbbi feltételek megvalósítására ismert olyan megoldás, amelynél az olvadékot a szájnyílások számának megfelelő számú fogaskerékszivattyúval szállítják az egyes szájnyílásokhoz. Így elérhető, hogy valamennyi szájnyílásba azonos mennyiségű polimer árainoljék. A fogaskerékszivattyúk geometriai elrendezése azonban nem teszi lehetővé a tengelyszimmetrikus szájnyílás-elrendezést, s így a termikus homogenitás nem biztosítható. Kétségtelen, hogy ez a megoldás eredményezett némi javulást, de az a követelmény, hogy a szájnyílástömb keresztmetszeteinek minden pontjában azonos legyen a hőmérséklet, nem érhető el. Találmányunk célja olyan berendezés kidolgozása, amely alkalmas a műanyag olvadék áramlási irányára merőleges minden síkban valamennyi fizikai paraméter teljes szimmetriája révén néhány ezreléken belüli kardosságú polimer pántolószalag, vagy egyéb keresztmetszetű és rendeltetésű szalag előállítására. Felismertük, hogy a polimer szalag gyártása során a keresztirányú deformáció kiküszöbölése érdekében a következő feltételeket kell kielégíteni: — A szájnyílás előtti olvadékterelő torokhoz homogén molekulatömeg» és molekulatömeg-eloszlású olvadékot kell juttat ni oly módon, hogy az áramlási keresztmetszet minden pontjában azonos legyen a hőmérséklet, továbbá azonos legyen a bekevert adalékanyagok - stabilizátorok, pigmentek, töltőanyagok, gócképzők stb. - eloszlatási foka, vagyis a szegregáció és az olvadék viszkozitása. — Biztosítani kell, hogy a készüléken átáramló polimer olvadék mennyisége és nyomása az idő függvényében ne változzék. — A készülékben az áramlási utakat úgy kell kialakítani, hogy minden csatornában ugyanakkora olvadék tömegáram alakuljon ki, optimális reológiai körülmények között. — Az extrudertői a szájnyílásig az olvadék számára olyan áramlási utat keil kialakítani, hogy a szájnyílás előtti orientáló zónában homogén tengelyirányú molekula-orientáció jöjjön létre, a polimer típusától függő reológiai határfeltételek mellett. — A szájnyílástömbnek az áramlás irányára merőleges síkmetszeteiben homogén hőmérsékletet kell biztosítani. — A polimer útját az extrudertői a szájnyílástötnb homlokfaláig geometriailag úgy kell kialakítani, hogy réteges áramlás, holtterek vagy pangási helyek és helyi hőmérséklet-egyenlőtlenségek ne alakulhassanak ki. Ezek ugyanis a polimer egyenlőtlen — esetenként túlzott mér5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 6* 2
