Un método y un dispositivo para plastificar y transportar material polimérico basado en reología de elongación.

Un método para la plastificación y el transporte de materiales macromoleculares basado en flujo de elongación,

caracterizado porque se utiliza un equipo según la reivindicación 2, donde se utiliza un conjunto de espacios quetienen forma específica, y el volumen de los espacios aumenta y disminuye periódicamente, y el material fluye haciael espacio cuando el volumen aumenta; y los materiales se presionan, plastifican y luego son forzados a salir bajo elcalentamiento externo de un estator cuando el volumen disminuye, el proceso de plastificación y de transporte espor lo tanto principalmente bajo tensión normal.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/CN2008/000643.

Solicitante: SOUTH CHINA UNIVERSITY OF TECHNOLOGY.

Nacionalidad solicitante: China.

Dirección: NO. 381, WUSHAN ROAD TIANHE DISTRICT GUANGZHOU GUANGDONG 510640 CHINA.

Inventor/es: QU, JINPING.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29B7/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29B PREPARACION O PRETRATAMIENTO DE MATERIAS A CONFORMAR; FABRICACION DE GRANULOS O DE PREFORMAS; RECUPERACION DE LAS MATERIAS PLASTICAS O DE OTROS CONSTITUYENTES DE MATERIALES DE DESECHO QUE CONTIENEN MATERIAS PLASTICAS.Mezcla; Amasado (en general B01F; en combinación con calandrado B29C 43/24, con inyección B29C 45/46, con extrusión B29C 47/36).
  • B29B7/16 B29B […] › B29B 7/00 Mezcla; Amasado (en general B01F; en combinación con calandrado B29C 43/24, con inyección B29C 45/46, con extrusión B29C 47/36). › con paletas o brazos.
  • B29B7/44 B29B 7/00 […] › con paletas o brazos.
  • B29C45/46 B29 […] › B29C CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION O UNION DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACION (trabajo análogo a trabajo de metales con máquinas herramientas B23; trabajo con muela o pulido B24; corte B26D, B26F; fabricación de preformas B29B 11/00;  fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › B29C 45/00 Moldeo por inyección, es decir, forzando un volumen determinado de material de moldeo a través de una boquilla en un molde cerrado; Aparatos a este efecto (moldeo por inyección-soplado B29C 49/06). › Medios para plastificar u homogeneizar la materia a moldear o para forzarla dentro del molde.
  • B29C45/53 B29C 45/00 […] › utilizando pilones o pistones de inyección.
  • B29C45/58 B29C 45/00 […] › Detalles.
  • B29C47/36 B29C […] › B29C 47/00 Moldeo por extrusión, es decir, oprimiendo la materia a moldear a través de una matriz o boquilla que le da la forma deseada; Aparatos a este efecto (moldeo por extrusión-soplado B29C 49/04; prensas de extrusión en general B30B 11/22). › Medios para plastificar u homogeneizar la materia a moldear o para forzarla a través de la matriz o la hilera.
  • B29C47/58 B29C 47/00 […] › Detalles.
  • F04C2/344 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F04 MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS PARA LIQUIDOS O PARA FLUIDOS COMPRESIBLES.F04C MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO DE PISTON ROTATIVO U OSCILANTE (motores movidos por líquidos F03C ); BOMBAS PARA LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO DE PISTON ROTATIVO U OSCILANTE (bombas de inyección de combustible para motores F02M). › F04C 2/00 Máquinas o bombas de pistón rotativo (con los ejes de los órganos cooperantes no paralelos F04C 3/00; con las paredes de la cámara de trabajo que se deforman al menos parcialmente por resiliencia F04C 5/00; con anillo de fluido o similar F04C 7/00; bombas de pistón rotativo especialmente adaptadas a fluidos compresibles F04C 18/00, F04C 19/00; máquinas o bombas de pistón rotativo en las cuales el fluido energético se desplaza exclusivamente por uno o más pistones alternativos o se desaloja por ellos F04B). › con paletas de movimiento alternativo con respecto al órgano interior.

PDF original: ES-2436288_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Un método y un dispositivo para plastificar y transportar material polimérico basado en reología de elongación.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un método para la plastificación y el transporte de materiales macromoleculares y equipo para ello, y, en particular, a un método para la plastificación y el transporte de materiales macromoleculares y un equipo para ello.

Antecedentes de la invención

El procesamiento de materiales macromoleculares es un proceso con alto consumo de energía. Normalmente, se utiliza maquinaria de tornillo como una extrusora de tipo de tornillo y una máquina de inyección de tipo tornillo. Los materiales de plástico deben proceder con el proceso de transporte, fusión y plastificación, durante el proceso de extrusión, inyección o calandrado, y este proceso ocupa la mayor parte del consumo de energía del procesamiento de materiales macromoleculares. En la maquinaria de tornillo, la plastificación y el transporte dependen principalmente del efecto de arrastre durante la rotación del tornillo, en donde el transporte de sólido se basa en la fricción, el transporte de la masa fundida se basa en la viscosidad, el gradiente de velocidad de los materiales es vertical a la dirección de flujo y deformación, y este flujo y deformación está sujeta principalmente al esfuerzo de cizalla. Por lo tanto, se puede considerar que la maquinaria de tornillo actual ampliamente utilizada es un tipo de equipo de plastificación y de transporte de tipo tornillo de materiales macromoleculares basados en reología de cizalla, y es inevitable que la capacidad de plastificación y de transporte dependa en gran medida de la fricción interna de los materiales y de la fricción entre los materiales y la superficie del material del barril. Estos dos problemas también dependen de las propiedades físicas de los materiales y de las condiciones de proceso durante la fabricación. En la maquinaria de tornillo, normalmente se adoptan aproximaciones tales como proporcionar ranuras en la sección de transporte de sólidos del material del barril para aumentar la fricción entre el cilindro y los materiales, la ampliación de la relación longitud/diámetro de tornillo, y la optimización de la estructura de tornillo, para resolver los problemas anteriores. Sin embargo, estas aproximaciones pueden resultar en el aumento de la historia termo-mecánica, el consumo de energía y el volumen de los equipos, etc.

La tecnología de procesamiento dinámico acorta la historia termo-mecánica de los materiales y reduce la resistencia de flujo de los materiales durante el procesamiento, por lo que el consumo de energía de plastificación y de transporte se reduce, y la capacidad de plastificación se mejora. Sin embargo, el equipo de procesamiento dinámico para materiales macromoleculares es esencialmente una máquina tipo tornillo en la que la plastificación y el transporte de los materiales se basan en la reología de cizalla, y por lo tanto no se puede superar el problema de que la capacidad de plastificación y de transporte depende en gran medida de la fricción entre los materiales y la superficie interior del material del barril y de la fricción interna de los materiales. En consecuencia, la reducción en el consumo de energía de plastificación y de transporte y la mejora en la capacidad de plastificación y de transporte son bastante limitadas.

Se conocen del estado de la técnica EP 1731040 A2 (D1) y US2004/125690 A1 (D2) . D1 describe el mezclado de rellenos particulados tales como trozos de nuez o de fruta y pertenece por tanto al campo del mezclado y el transporte de fluidos y sólidos. D1 describe una bomba de paletas y método para mezclar dichos rellenos particulados.

D2 describe un mezclador de orificio en cascada para transportar y mezclar materiales viscoelásticos.

El documento CN-Y-2 171 020 describe un equipo según el preámbulo de la reivindicación 2.

Resumen de la invención Dadas las deficiencias en el estado de la técnica, es un objetivo de la presente invención proporcionar un método para la plastificación y el transporte de materiales macromoleculares, que supere los problemas antes mencionados de larga historia termo-mecánica y elevado consumo energético durante el procesamiento.

También es un objetivo de la presente invención proporcionar equipo para la plastificación y transporte de materiales macromoleculares basado en reología de elongación

En el método para la plastificación y el transporte de materiales macromoleculares basados en reología de elongación de acuerdo con la presente invención, se forman una serie de espacios que tienen forma geométrica específica; y el volumen de los espacios aumenta y disminuye periódicamente de modo que los materiales fluyen hacia el espacio cuando aumenta el volumen del espacio; y los materiales son presionados, plastificados y descargados cuando el volumen disminuye. Por lo tanto los materiales están principalmente bajo presión normal durante todo el proceso de plastificación y de transporte.

El equipo para lograr el método anterior se define mediante las características de la reivindicación 2, y de la siguiente estructura: una unidad de plastificación y de transporte de tipo paletas comprende un estator cilíndrico

hueco; un rotor de columnas excéntricamente instalado en la cavidad interior del estator, en el que un grupo de ranuras rectangulares están formadas a lo largo de la circunferencia del rotor, y una pluralidad de paletas que están dispuestas de manera uniforme en las ranuras y se pueden mover libremente a lo largo de la dirección radial. En cada extremo del estator, un deflector que es concéntrico con el estator, está instalado para controlar la dirección del flujo de los materiales. En la unidad de plastificación y de transporte de tipo paletas, la excentricidad entre el estator y el rotor es ajustable y es mayor que cero pero menor que la diferencia entre el radio de la cavidad interna del estator y el radio del rotor. La superficie interior del estator, la superficie exterior del rotor, las dos paletas, y los dos deflectores rodean para formar espacios que tienen forma geométrica específica. Cuando el rotor gira, un par de las paletas en el diámetro del rotor hacen movimientos radiales alternativos dentro de la ranura rectangular formada a lo largo de la circunferencia del rotor debido a que la superficie superior exterior de las paletas está restringida por la superficie interior del estator; por consiguiente, el volumen de los espacios cerrados aumenta y disminuye periódicamente. Cuando el volumen de espacio aumenta, los materiales fluyen gradualmente hacia el espacio; mientras que cuando el volumen disminuye, los materiales se muelen, compactan y se descargan en el espacio principalmente bajo la tensión normal; y son plastificados y se funden bajo el calentamiento externo del estator y se fuerzan a salir fuera al final. Por lo tanto, este proceso de plastificación y de transporte se basa en la reología de elongación. Se pueden combinar en serie una pluralidad de unidades de plastificación y de transporte de tipo paletas para formar una extrusora de plastificación y transporte de tipo paletas. El equipo de plastificación y de inyección de tipo paletas de varios tipos de máquina de extrusión o inyección puede consistir en una unidad de plastificación y de transporte de tipo paletas y diversas unidades de extrusión de tipo tornillo o unidades de inyección de tipo émbolo.

El método para la plastificación y el transporte de materiales macromoleculares y el equipo para ello superan el inconveniente de que en una unidad de plastificación y de transporte tradicional, la capacidad de plastificación y de transporte depende en gran medida de la fricción entre los materiales y la superficie del barril y de la fricción interna de los materiales. En comparación con la tecnología y el equipo de plastificación y de transporte de tipo tornillo, la presente invención presenta las siguientes ventajas:

1. la historia termo-mecánica se acorta significativamente; y el consumo de energía durante el proceso de plastificación y de transporte se reduce;

2. el proceso de plastificación y de transporte se consigue mediante el cambio de volumen de la forma específica, lo que muestra el carácter de desplazamiento positivo y es de alta eficiencia;

3. el proceso de plastificación y transporte se completa en una historia termo-mecánica muy corta, y el equipo tiene una estructura mucho más compacta;

4. la capacidad de plastificación y de transporte es independiente de las propiedades físicas de los materiales; la estabilidad de plastificación y de transporte se mejora; y el equipo es adecuado para más materiales.

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Reivindicaciones:

1. Un método para la plastificación y el transporte de materiales macromoleculares basado en flujo de elongación, caracterizado porque se utiliza un equipo según la reivindicación 2, donde se utiliza un conjunto de espacios que tienen forma específica, y el volumen de los espacios aumenta y disminuye periódicamente, y el material fluye hacia el espacio cuando el volumen aumenta; y los materiales se presionan, plastifican y luego son forzados a salir bajo el calentamiento externo de un estator cuando el volumen disminuye, el proceso de plastificación y de transporte es por lo tanto principalmente bajo tensión normal.

2. Equipo para la realización del procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una o más unidades de plastificación y transporte de tipo paletas, en el que cada una de las unidades de plastificación y transporte comprende principalmente un estator cilíndrico hueco (1) , un rotor de columnas (2) instalado excéntricamente en la cavidad interior del estator (1) , en el que un grupo de ranuras rectangulares están formadas a lo largo de la circunferencia del rotor; una pluralidad de paletas (3) que están dispuestas de manera uniforme en las ranuras y se pueden mover libremente a lo largo de la dirección radial y deflectores (4, 5) montados respectivamente en los dos extremos del estator (1) , donde los espacios provistos pueden aumentar y disminuir periódicamente, de modo que el material puede ser presionado, plastificado y después forzado a salir bajo el calentamiento externo del estator cuando el volumen disminuye de un modo en el que el proceso de plastificación y de transporte es principalmente bajo tensión normal, caracterizado porque la excentricidad entre el estator (1) y el rotor (2) es ajustable, y es mayor que cero pero menor que la diferencia entre el radio de la cavidad interna del estator (1) y el radio del rotor (2) .

3. El equipo de la reivindicación 2, caracterizado porque las paletas (3) se proporcionan a pares y al menos dos pares en el diámetro del rotor (2) , la altura total de cada par de las paletas (3) es menor que el diámetro de la cavidad interior cilíndrica del estator (1) , las partes inferiores internas de dos paletas (3) se ponen en contacto entre sí, y cuando el rotor (2) gira, las dos paletas (3) en el diámetro del rotor (2) realizan movimientos alternativos dentro de la ranura rectangular debido a que la superficie superior exterior de las paletas está restringida por la superficie interior del estator (1) .

4. El equipo de la reivindicación 2, caracterizado porque cuando el rotor (2) gira, el volumen de los espacios definidos por la superficie interior del estator (1) , la superficie exterior del rotor (2) , las paletas (3) y los deflectores (4, 5) aumenta y disminuye periódicamente.

5. El equipo de la reivindicación 2, caracterizado porque los deflectores (4, 5) sobre dos lados del estator (1) están provistos de una entrada de material (A) y una salida de material (B) respectivamente, la entrada de material (A) correspondiendo a la sección (C) , donde la paleta (3) se mueve gradualmente hacia fuera del rotor (2) , y la salida de material (B) correspondiendo a una sección (D) , donde la paleta (3) se mueve gradualmente hacia el rotor (2) .

6. El equipo de la reivindicación 2, caracterizado porque una salida de material (B) se proporciona en el deflector (5) en un lado del estator (1) , y una entrada de material (AA) se proporciona en el estator (1) , la entrada de material (AA) correspondiendo a la sección (C) donde la paleta (3) se mueve gradualmente fuera del rotor (2) .

7. El equipo de la reivindicación 2, caracterizado porque una pluralidad de unidades de plastificación y de transporte de tipo paletas se combinan en serie para formar una extrusora.


 

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