CZ296826B6 - Zarízení pro snizování viskozity taveniny polymerního materiálu - Google Patents

Abstract

Zarízení pro nepretrzité snizování viskozity roztaveného plastického polymerního materiálu vyuzívá smykové vibrace za podélného toku k vyvolání smykového zredování a/nebo rozvolnování taveniny. Zarízení obsahuje jednu nebo více dutin /3/ vymezených dvema vzájemne oddelenými povrchy /6, 7/, které jsou vuci sobe v relativním pohybu o dané rychlosti a/nebo jsou uvedeny do vzájemného relativního oscilacního pohybu s danou frekvencí a amplitudou k vyvolání smykové deformace roztaveného materiálu a rízené zmeny rozmeru dutiny. Povrchy /6, 7/ jsou opatreny zebry a/nebo výstupky a/nebo drázkami, preskteré tece roztavený plastický materiál. Dutiny /3/ mají vstup /30/, jímz materiál vstupuje, a výstup /31/, jímz materiál opoustí dutinu /3/. Zarízení dále obsahuje prostredek /37, 38, 39/ pro rízeníteploty taveniny.

Description

Zařízení pro snižování viskozity taveniny polymerního materiálu

Oblast techniky

Vynález se obecně týká tváření plastů, a zejména nového a výhodného zařízení pro řízení viskozity různých polymerních materiálů smykovým zřeďováním a/nebo rozvolňováním, a rovněž zvláštních kroků pro kontrolu viskozity polymerních materiálů, které mají schopnost krystalizovat po ochlazení na teplotu, která zabraňuje, aby za optimálních podmínek přoběhlo rozvolnění. To je například případ polokrystalických polymerů jak oje Nylon 66. ;

Dosavadní stav techniky

U lisování polymerních materiálů je velmi dobře známo, že výrobní parametry (například teploty, tlaky, časy toku, délka toku, atd.) jsou přímým důsledkem viskozity taveniny, která se řídístavem provázanosti makromolekul. Resinový index taveniny obvykle charakterizuje tekutost taveniny a může být využit pro specifikaci určitého resinového stupně vhodně pro danou aplikaci lisování. Index taveniny je funkcí molekulové hmotnosti makromolekulámích řetězců a stupně jejich provázanosti. Vysoký index taveniny odpovídá vysoce tekoucímu resinu. Mechanické vlastnosti lisovaného výrobku jsou rovněž výraznou funkcí jeho molekulových hmotnostních charakteristik, přičemž čímž delší jsou makromolekulové řetězce, tím větší pevnost a tuhost výsledný výrobek bude mít. Vysoká pevnost vyžadovaná u plastů během jejich využívání však bohužel často vede k nedostatečné tekutosti během lisovacích operací, což má za následek vysoké náklady na lisovací operace a lisovací defekty (studené spoje, propadliny atd.). Jeden z akcéptovaných postupů navržených s cílem kompenzovat nedostatek kontroly tekutosti taveniny žahmuje snižování molekulové hmotnosti lisovaných makromolekul. Přestože to vede ke snížení viskozity, za významného zlepšení délky toku, často je výsledkem zhoršení mechanických vlastností, zejména pevnosti a tuhosti. Navíc tento postup nelze využít v těch případech, kde výsledný lisovaný výrobek musí být velmi malý a/nebo tenký, jako jsou výrobky získané aplikací tenkostěnného vstřikování.

Dodavatelům resinu se podařilo vytvořit pro plastový průmysl prostředky ke snižování viskozity pro usnadnění zpracování nebo zvýšení elasticity taveniny smícháním druhůí různých molekulových hmotností. Problémem tohoto řešení je, že mechanické vlastnosti polymerů s nižší molekulovou hmotností jsou rovněž výrazně redukovány, jedná se o kompromis, kdy zpracovatelé zhoršením mechanických vlastností platí za lepší zpracovatelnost.

Průmysl by uvítal takový postup, který byl umožnil snížení viskozity tavenin plastů, aniž by bylo potřeba měnit molekulovou hmotnost resinů, s další výhodou v tom že by se snížil počet stupňů (druhů), který výrobce resinu musí nabízet.

Smykové zřeďování plastových materiálů je dobře známé a prakticky používané ke snižování viskozity tavenin během plnicí fáze vstřikování zvyšováním rychlosti vstřikovacího pístu.

Je také dobře známo, že smykové zřeďování lze dosáhnout při dané teplotě buď zvýšením smykové rychlosti, nebo frekvence kmitání taveniny při konstantní amplitudě kmitání. Zejména je dobře známo, že viskozitu taveniny plastu lze snížit smykovým zřeďováním vyvolaným vibrací. Viz. patent US 4 793 954 Lee; J.P. Ibar, „Melt Viscosity Reduction of Plastics by Vibration during Filling in Injection Molding“ („Redukce viskozity taveniny plastů vibrací během plnění při vstřikování“), ANTEC 1997, Toronto, SPE Reprints (1997); a J.P. Ibar, „Smart processing of Plastics Through Vibration Controlled Shear Thinning and Orientation“ („Zpracování plastů pomocí vibrací řízeného smykového zřeďování a orientace“), 1997 ASME Intemational Mechanical Engineering Congress and Exposition (Mezinárodní strojírenský kongres a expozice). Reprint MD-Vol. 79, pp. 223-348, 1997.

-1 · -,,,

Smykové zřeďování nevyvolá Stejný mechanizmus redukce viskozity jakého je zapotřebí ke vzniku dlouhodobé redukce viskozity pomocí rozvolňování. K tomu například viz. patent US 5 885 495, Ibar. Smykové zřeďování je výsledkem elastické spolupráce sítě interakcí mezi částmi makromolekul zvanými konformery. Redukce viskozity je okamžitá a trvá pouze po dobu vibrace, tj. zaniká se zánikem vibrace. Smykové zřeďování však může být výhodné, je možné jej optimalizovat nebo zvýhodnit pro použití u plastů podle tohoto předkládaného vynálezu, způsoby, které nejsou známé nebo zřejmé odborníkům v tomto oboru.

Snižování viskozity indukované vibračním smykovým zřeďováním je známé. Příklad je popsán ve shora uvedené publikaci J.P. Ibar, „Zpracování plastů pomocí vibrací řízeného smykového zřeďování a orientace“.

Patent US 5 885 495 uvádí 3 kategorie známých postupů, které využívají vibrace k modifikaci tvářecího procesu a/nebo vlastnosti tvářených materiálů:

1. Mechanická natřásací/oscilační nebo ultrazvuková vibrační zařízení pro homogenizaci a zvýšení hustoty tvářeného materiálu, který je buď v tekutém stavu, nebo ve stavu tuhnutí, a to buď na makroskopické, nebo mikroskopické úrovni. K tomu viz. patenty US 4 288 398, Lemelson; US 3 298 065, Pendleton; US 4 925 161, Allen. Tyto patenty se přímo netýkají použití vibrace ke snížení viskozity taveniny s cílem zlepšit jejich zpracovatelnost během konverze, ani se nezabývají použitím vibrace ke zvýšení elasticity taveniny.

2. Postupy založené na skutečnosti, že materiálová theologie je funkcí nejenom teploty a tlaku, ale rovně frekvence vibrace a amplitudy. K tomu viz. patenty US 4 469 649; EP 0 273 830; US 5 306 129; US 4 919 870; CA 1 313,840; a EP 0 274 317, Ibar. Tyto patenty však nepojednávají o změnách viskozity tavenin provedených způsobem, který zajistí udržení redukovaných hodnot viskozity, ani neobsahují optimalizaci účinků smykového zřeďování tím, že se zavede použití žeber na povrchu s cílem vytvořit oscilační prodloužený tok.

3. Postupy používající vibraci k lokálnímu vytváření tepla pomocí vnitřního tření nebo ke snížení povrchových napětí na stěnovém rozhraní mezi taveninou a válcem nebo lisovacím nástrojem s cílem zvýšit výkon. K tomu například viz Casulli et al. „The Oscillating Die: A Useful Concept in Polymer Extrucion“ Polym. Eng. Sci.; 30 (23), 1551 (1990) a Wong et al. „Flow of Thermoplastics in an Annular Die under Parallel Oscilations“, Polym. Eng. Sci.; 30 (24), 1574 (1990). Tyto postupy nemají za cíl modifikovat viskozitu taveniny jako takovou, způsobem, který by byl podobný snižování průměru molekulové hmotnosti makromdekul.

Průmysl zabývající se tvářením polymerů by velmi uvítal zařízení a/nebo způsob snižující viskozitu makromolekul, aniž by došlo ke změně jejich mechanických vlastností. Takový postup je popsán v patentu US 5 885 495, kde jsou makromolekuly odtrženy od sebe, aby došlo k rozvolňovacímu efektu, který způsobuje snížení viskozity.

Obecně, aby bylo možné použít frekvence pro oscilační prodloužený tok, a přitom by toto využití bylo z ekonomického hlediska vhodné pro průmyslovou aplikaci, je nezbytné snížit teplotu taveniny na teplotní zónu, která se nachází v kaučukové oblasti toku polymeru.

Pro amorfní polymery je nejspodnější možná teplotní hranice umožňující vznik toku teplota skelného přechodu polymeru Tg. Pod touto teplotou polymer již není taveninou a dostává se do pevného stavu sklovitého, při kterém již neteče. Pro takové polymery je obecně možné nalézt teplotu pro rozvolňovací proces, která bude vyšší než teplota Tg, a při níž polymer může ještě téci a být mechanicky zpracován za konstantní teploty podle patentu US 5 885 495.

Semikrystalické polymery, jako je například Nylon 66, jsou při teplotách vyšších než je jejich teplota krystalizace Tc amorfními taveninami, a při teplotách nižších než je teplota Tc pevnými

-2CZ 296826 B6 látkami s krystalografickou strukturou. Obecně lze říci, že, teplota skelného přechodu polymeru přítomné zbývající amorfní fáze, kťéfá koexistuje S krystalickou fází, je značně pod teplotou Tc, tedy v oblasti tuhého stavu polymeru. Pro takové semikrystalické polymery je oblast vhodná pro aplikaci rozvolňovacího procesu omezená, protože se může nacházet výhradně nad teplotouTc.

Pro některé semikrystalické polymery, jako je ENGEGE 8180, ochranná známka pro metallocen polyetylén polymer prodávaný společností Dupont-Dow Elastomers LLP, je míra provázanosti tak vysoká a výsledná elasticita taveniny tak citlivá vůči účinku smykové oscilace, že realizovatelné nízké mechanické frekvence (pod 50 Hz) jsou schopné přivést taveninů do optimální elastické oblasti výhodné pro podélné smykové zřeďování schopné přivodit rozvolňování [2], a to dokonce při teplotách nad teplotou krystalizace. Tak například, teplota krystalizace Tc pro ENGAGE 8180 je 60 °C, přičemž nejvýhodnější teplotní rozsah, který optimalizuje smykové zřeďování schopné vyvolat rozvolňování, je mezi 110 a 160 °C. Z toho plyne, že krystalizační jev neznamená nežádoucí působení nebo omezení možnosti dospět k vysoce elastickému stavu pro tekutý, vytlačitelný ENGEGE 8180. To však není případ jiných semikrystalických polymerů, j ako je Nylon 66, u nichž nelze dosáhnout žádoucích vysoce elastických stavů na základě účinku kombinované smykové oscilace (zvládnutelné frekvence) a teploty, a to při teplotách nad teplotou krystalizace Tc polymeru. U takových semikrystalických polymerů nelze teplotu dostatečně snížit před dosažením krystalizační teploty, což je v rozporu s rozvolňovacím procesem.

Dokument US 5 823 673 popisuje zařízení na zpracování dispersí pevných látek v tukové fázi. Zařízení má alespoň dvě části, které jsou poháněné pomocí alespoň jednoho pohonu a uváděné do relativní rotace vůči sobě. Tyto částice mezi sebou tvoří zpracovací mezeru a jsou vzájemně spojeny pomocí alespoň jednoho rotačního ložiska. Jedna část má podporu zpracovacího zásobníku, který má alespoň jeden přívodní otvor a alespoň jeden výtokový otvor. Druhá část je uspořádána souose s první částí, s osou rotace (A). Alespoň jedna z těchto dvou částí je opatřena smykovými nástroji naproti sobě uspořádaných površích. Zpracovací zásobník má tvar kužele, jehož menší koncový čelní povrch je na straně přívodního otvoru.

Dokument US 5 885 495 popisuje způsob řízení viskozity roztavených polymerů před operací jejich tvarování. Tento způsob zahrnuje zvyšování teploty polymerů plastu, dokud se neroztaví, a poté vystavení taveniny plastu při konstantní teplotě působení silné mechanické vibrace při konstantní amplitudě a frekvenci. To způsobí, že tavenina se stane vysoce elastickou a je podrobena únavovému působení. Parametry vibrace se nastaví tak, aby se udržel vysoce elastický stav, dokud se na požadovanou úroveň nezmění stav provázanosti makromolekul. Tavenina je pak dopravena do tvarovacího stanoviště, kde proběhne operace tvarování.

Předkládaný vynález obsahuje nové zařízení a způsob, které aplikují rozvolňovací proces podaný λ' patentu US 5 885 495 pro použití v průmyslovém měřítku a rovněž zavádí nové další prvky zahrnující řízení teploty a postupy smykového zřeďování, které jsou nové a nejsou zřejmé na základě dosavadního stavu techniky.

Podstata vynálezu

Problémy a nedostatky dosavadního stavu techniky jsou překonány způsobem a zařízením podle vynálezu, podle kterých je tavený plast podroben smykové vibraci během jeho souvislého vytlačování a průchodů zpracovacími stanovišti při určité teplotě, frekvenci a amplitudě vibrace, po jistou dobu a za určitých vibračních podmínek pro každé stanoviště, k dosažení řízeného stupně smykového zřeďování (elastického stavu) vedoucí k progresivnímu snižování provázanosti mezi makromolekulami, aby došlo k významnému a řízenému snížení viskozity vytlačované taveniny způsobem, který může být prospěšný pro budoucí tvářecí operace vyžadující nižší viskozitu taveniny.

-3•‘«7 · *· ·”*

Způsob a zařízení jsou navrženy pro souvislé snižování viskozity tavených polymerů, jako je například metallocen polyetylén nebo polykarbonát, během nebo před třecí operací, jako je vstřikování, vytlačování, tepelné tvarování, vyfukování nebo směsné tváření. Pokud je žádoucí významné snížení viskozity, tavenina plastu je podrobena specifické mechanické podélné smykové vibraci s minimálním nebo žádným vnějším tlakem a ve specifickém rozsahu amplitudy a frekvence oscilace taveniny, aby se stala vysoce elastickou a současně byla po určitou dobu vystavena podmínkám podélného toku při zachování vysoce elastického stavu odpovídajícího vysokému stupni smykového zřeďování, dokud se makromolekuly řízeným Způsobem částečně nebo zcela nerozvolní. V této fázi je tavenina připravena pro tvářecí operace, jako je jednoduché rychlé zchlazení nebo vytlačovací postup následovaný zchlazením s cílem získat tablety nebo směsi s lepším promícháním nebo nižší viskozitou při opětném natavení, nebo vstřikování nebo podobné tvářecí operace, kde je viskozita taveniny značně snížena a umožňuje tak lepší zpracovatelnost vstřikované části, například tím, že lze použít nižší teploty vstřikování, nižší vstřikovací tlak nebo obojí, nebo dokonce ve ventilovém ústí vtoku nebo (šnekovém) vytlačovacím stroji může být povrch tyče, písnice, dříku, rotoru nebo šneku opatřen žebrovými prvky podle tohoto vynálezu a pohybovat se v souladu s vynálezem k dosažení efektu smykového zřeďování a redukce viskozity.

V souladu s tím je jedním cílem vynálezu navrhnout tvářecí zařízení a/nebo způsob, které mohou snižovat viskozitu taveniny v daném ovladatelném rozsahu pomocí smykového zřeďování/rozvolňování makromolekul, zatímco resin je ve stavu taveniny.

Dalším cílem vynálezu je navrhnout tvářecí (lisovací) zařízení a/nebo způsob, které mohou nepřetržitě produkovat resiny se sníženou viskozitou, které mohou být buď uskladněny a baleny jako speciální tablety obsahující materiál, jehož tavenina vykazuje nízkou viskozitu, nebo postoupeny na další tvářecí stanoviště k okamžitému použití.

Těchto a dalších cílů se dosáhne pomocí navrženého nového zařízení a/nebo, způsobu využívajícího toto zařízení. Zařízení podle vynálezu obsahuje, kromě jiného, alespoň jedno stanoviště vymezující dutinu, zpracovací dutinu, do níž vstupuje tavený plastický materiál a/nebo jí protéká, aby byl zpracován a vytvořil alespoň částečně rozvolněnou taveninu nebo dokonce taveninu, která je pouze vystavena smykovému zřeďování, například podle postupu popsaného v patentu US 5 885 495.

Zpracovací stanoviště zařízení obsahuje prostředky pro vyvolání smykového tahu při dané deformační rychlosti na natavený plastický materiál při jeho protékání od vtoku k výtoku ze zpracovacího stanoviště.

Zpracovací stanoviště obsahuje žebrové prvky k vyvolání různé smykové deformační rychlosti nataveného plastického materiálu při jeho protékání od vtoku k výtoku ze zpracovacího stanoviště, což má za následek podélné urychlování/zpomalování toku.

Zařízení obsahuje prostředky pro přesun taveniny, například k souvislému tlačení a/nebo tažení a/nebo čerpání taveniny umístěné ve zpracovací dutině stanoviště směrem od jeho vstupního vedení k výstupnímu vedení.

Zařízení také obsahuje prostředky pro změnu prostoru, kterým má natavený plastický materiál projít a/nebo protéci.

Zařízení rovněž obsahuje prostředky pro nepřetržité odvětrávání zpracovací dutiny, aby se zabránilo vytváření bublin nebo dutinek během zpracování.

Dále jsou v zařízení obsažena různá známá monitorovací a řídící ústrojí pokud jde o teplotu, tlak, kroutící moment působící na natavený plastický materiál obsažený ve zpracovací komoře (případně ve zpracovacích komorách).

-4w ' -

Dalším cílem vynálezu je navrhnout nový způsob zpracování polokrystalických polymerů za účelem rozvolnění jejich taveniny bez nežádoucího zásahu do krystalizace řízené prováděnými změnami teploty během smykového zřeďování nebo rozvolňování, což vede ke snížení teploty začátku krystalizace a tím je umožněno použití nižších teplot ke zvýšení elasticity taveniny uplatněním metod smykové oscilace.

Další cíle, aspekty a výhody vynálezu ozřejmí odborníkům následující popis a připojené patentové nároky.

Patentové nároky přesně definují různé znaky novosti, charakterizující vynálezu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů, jejichž přehled následuje.

Obr. 1A, IB, 1C, ID, 1E a 1F jsou schematická zobrazení provedení zařízení pro smykové zřeďování a/nebo rozvolňování, navrženého v souladu s vynálezem a obsahujícího jeden přívod a jeden zpracovací dutinu, přičemž smyková vibrace za podélného toku je vyvolána tím, že do zařízení vstupující tavenina, která teče směrem ven přes žebra uspořádaná na alespoň jednom povrchu, je podrobena rotaci o stálé rychlosti a/nebo modulované rychlosti a/ňebo čisté oscilací.

Obr. 2A je schematický zobrazením jednoho provedení zařízení pro rozvolňování navrženého podle vynálezu, obsahující jeden přívod a jednu zpracovací dutinu, přičemž smyková vibrace za podélného toku je vyvolána tím, že se roztavený plastický materiál přivádí mezerou, vymezenou alespoň jedním rotujícím a/nebo oscilujícím povrchem, jehož obvod má profil, přes nějž teče a/nebo může být tažen a/nebo tlačen a/nebo čerpán roztavený materiál.

Obr. 2B je příčný řez zařízení z obr, 2A.

Obr. 3 zobrazuje schematicky provedení zařízení pro smykové zřeďování a/nebo rozvolňování podle vynálezu, které obsahuje jeden přívod, více než jednu zpracovací dutinu, odděleně čerpací sekcí, přičemž smykové zřeďování za podélného toku se v sekci zpracovací dutiny realizuje vedením roztaveného plastického materiálu mezerou, vymezenou alespoň jedním rotujícím a/nebo oscilujícím povrchem, jehož obvod má profil, přes nějž teče a/nebo může být tažen a/nebo tlačen a/nebo čerpán roztavený materiál. Obr. 3 rovněž zobrazuje využití vynálezu ve šnekovém vytlačovacím stroji.

Obr. 4 zobrazuje schematicky provedení zpracovací dutiny zařízení pro rozvolňování podle vynálezu, kde se smyková vibrace za podélného toku realizuje v mezeře vymezené soustřednými kuželovými povrchy vzájemným pohybem těchto povrchů, přičemž alespoň jeden z povrchů je opatřen řadou žeber a výstupků a otáčí se konstantní rychlostí a/nebo proměnlivou rychlostí a!/nebo čistě osciluje.

Obr. 5 je schematickým zobrazením jednoho provedení zpracovací dutiny zařízení pro rozvolňování podle vynálezu.

Obr. 6 je schematickým zobrazením jednoho provedení zpracovací dutiny zařízení pro rozvolňování podle vynálezu.

Obr. 7 je schematickým zobrazením jednoho provedení zařízení pro rozvolňování podle vynálezu, kde přívodem je vytlačovací stroj a/nebo plunžr, přičemž rozvolňovací zpracování proběhne v několika stanovištích spojený přes zubová nebo šroubová čerpadla, a zásobník posledního staCZ 296826 Β6 noviště je spojen s tabletovací linkou a/nebo přívodem vytlačovacího stroje nebo vstřikovacího zařízení nebo vstřikovací dutiny.

Obr. 8 zobrazuje schematicky jedno provedení zpracovací dutiny zařízení pro rozvolňování podle vynálezu, kde se smyková vibrace za podélného toku realizuje v mezeře vymezené válcovými nebo kuželovými válci, které jsou v těsném kontaktu a vytváří valivou a/nebo vibrační stěnu, a povrchem jádra v centrální oblasti, přičemž alespoň jeden povrchu se otáčí konstantní rychlostí a/nebo proměnlivou rychlostí a/nebo čistě osciluje.

Obr. 9 zobrazuje schematicky jedno provedení zpracovací dutiny zařízení pro, rozvolňování podle vynálezu, kde je smyková vibrace za podélného toku vyvolána relativním pohybem prvků oválného tvaru v roztaveném plastickém materiálu, které obíhají konstantní nebo modelovou rychlostí prstenci v součinnosti se vstupním a výstupním vedením.

Obr. 10 je schematickým zobrazením jednoho provedení zařízení pro rozvolňování podle vynálezu, kde přívodem je vytlačovací stroj a/nebo plunžr, přičemž rozvolňovací zpracování proběhne několika na sobě uspořádaných a vzájemně spojených prstencových stanovištích vymezených trubicovou dráhou, kterou cirkulují řízenou rychlostí prvky oválného tvaru, a zásobník posledního prstencového stanoviště je spojen s tabletovací linkou a/nebo přívodem vytlačovacího stroje nebo vstřikovacího zařízení.

Obr. 11 je schematickým zobrazením jednoho provedení uspořádání přenosu energie pro zařízení pro smykové zřeďování/rozvolňování podle vynálezu, kde smykový tok získaný pouhou rotací a řízené podélné namáhání roztaveného plastického materiálu ve zpracovací dutině vytvořené oscilací jsou nezávisle aplikovány na obou osách diferenciálu, který kombinuje jak rotaci, tak i oscitalaci (nazýván rovněž jako epicyklykloidní pohon).

Obr. 12A je schematický pohled na jedno provedení smykového vibračního přenosu pro řízení pro rozvolňování podle vynálezu, kde smyková vibrace v roztaveném plastickém materiálu ve zpracovací dutině je vytvořena oscilací vnitřního kužele soustředné kuželové sestavy připojené k jedné ose epicyklykloidního diferenciálu, přičemž rotační oscilace je vytvořena pomocí vačky a pístu.

Obr. 12B je boční pohled na provedení z obr. 12A.

Obr. 13 zobrazuje schematicky jedno provedení zpracovací dutiny zařízení pro rozvolňování podle vynálezu, kde se smyková vibrace v roztaveném plastickém materiálu za podélného toku realizuje vzájemným pohybem dvou soustředných kuželových povrchů při konstantním rychlosti nebo modulované rychlosti, nebo při kombinované konstantní a modulové rychlosti, zatímco je roztavený plastický materiál tlačen a/nebo tažen a/nebo čerpán z přívodního vedení do výstupního vedení zpracovací dutiny.

Obr. 14A je schematickým zobrazením jednoho provedení zařízení pro rozvolňování podle vynálezu, kde jeden nebo několik přívodů přivádí roztavený plastický materiál ke skupině vzájemně propojených nebo oddělených trubicových dutin, které se připojují přímo nebo přes čerpací sekce k jiné skupině trubicových dutin a tak dále až k poslední skupině zpracovacích stanovišť napojené na sběrač a tabletovací linku a/nebo přívod vytlačovacího stroje nebo vstřikovacího zařízení.

Obr. 14B je pohled podobný pohledu z obr. 14A, zobrazující však modifikovaný způsob činnosti zařízení.

Obr. 15A, 15B, 15C jsou schematická zobrazení jednoho provedení zpracovací dutiny zařízení pro rozvolňování podle vynálezu, kde žebrovými prvky jsou žebra/výstupky, na alespoň jednom z povrchů v kontaktu s roztaveným plastickým materiálem, přičemž žebrové prvky mají speci-6' v-ř- ':*%%~ ~ fícký tvar k vytvoření daného profilu deformační rychlosti a změny deformační rychlosti při prodlužování a jsou specifickým způsobem vyrovnány vzhledem k ose rotace povrchu, aby došlo k vytvoření jisté velikosti taženého toku. Obr. 15A až 15C definují některé tvarové parametry a úhel náklonu. Profily žeber jsou propočítány tak, aby se vyloučila jakákoli možnost turbulence nebo jiné nelineární poruchy v toku, který by měl zůstat laminámí. Výška žebra e, šířka žeber w, poloměry Rl, R2, a R3, které definují zakřivení pro urychlení (Rl) nebo zpomalení (R3) toku, se podél příčných průřezů aa a bb mohou lišit (příčný průřez bb zde není zobrazen). Vektor deformační rychlosti se rozkládá na dvě složky, které definují dva směry tažného toku. Tvar žeber podél každé osy aa nebo bb je určen profilem deformační rychlosti (zrychleňí následované zpomalením) žádoucím v těchto směrech. Oba profily se mohou použít k definování podmínek smykového zřeďování a/nebo podélného namáhání, které se může připojit, aby se optimalizovala elasticita taveniny (smykové zřeďování), což vede krozvolňovacím efektům.:

Obr. 16 je graf závislosti měrného objemu (vyjádřeného v jednotkách cc/g) Zytelu 101, Nylonu 66 z Dupont de Nemours Company (Ženeva, Švýcarsko) na teplotě (°C) při dvou různých rychlostech ochlazování, kde jedna rychlost odpovídá pomalé rychlosti ochlazování, zatímco druhá odpovídá prudkému ochlazení, které je typické například pro rychlost ochlazování aplikovanou u vstřikování. Tyto křivky odpovídají desce o tloušťce 2 mm Nylonu 66 ochlazeného z teploty 300 °C na pokojovou teplotu.

Obr. 17 je grafem, zobrazujícím závislost relativní elasticity ve smykovém módu G'/G* při ochlazování rychlostí 10 °C/min pro Nylon 66, kde G' je modul pružnosti a G* je komplexní modul pro frekvenci 10 rad/s.

Obr. 18 je řez provedením vynálezu, které má dvě soustředné zpracovací komory.

Obr. 19 je částečný bokorys rotoru, tyče nebo dříku s žebrovými prvky podle vynálezu.

Obr. 20 je pohled podobný obr. 19, zobrazující provedení s kolejnicovými prvky, které jsou realizovací žebrových prvků ve tvaru kolejnic.

Obr. 21 zobrazuje detail kolejnicových prvků z obr. 20.

Obr. 22 je pohled na ústi vtoku provedení podle vynálezu v osovém řezu a částečně v bokorysu.

Příklady provedení vynálezu

Tento vynálezu se týká zařízení na snížení viskozity plastických materiálů (například polymerů) pomocí rozvolňovacích procesů. Rovněž se týká způsobů použití těchto zařízení.

Zařízení zahrnuté v rozsahu vynálezu obsahuje alespoň jednu štěrbinovitou dutinu, zpracovací dutinu, kudy protéká roztavený plastický materiál za podmínek, kdy za podélného toku probíhá smykové zřeďování, aby mohlo dojít k rozvolňování. Zařízení se neomezuje ha žádné specifické provedení nebo uspořádání dutiny za předpokladu, že bude převažovat laminámí tok bez turbulence nebo kavitace. Tak například, dutina může mít stejnoměrnou mezeru nebo mezeru proměnlivé velikosti. Dutina může mít úseky se stejnou mezerou následované úseky s proměnlivými mezerami.

Průřezové rozměry mezery v kterémkoliv budě dráhy toku určují deformaci a deformační rychlost roztaveného plastického materiálu v tomto bodě. Příklady výpočtu deformace a deformační rychlosti jakožto funkce geometrie mezery lze nalézt v J.D. Ferry, „Viscoélastic Properties of Polymers“, Appendinx C, str. 640, Second Edition John Wiley & sons, Ny. Library of Congress Catalog Card#: 76-93301.

6. . ...,. · .

U kruhových prstenců (prstencových štěrbin) je příčný průřez mezery určen jejím poloměrem a výškou. Pokles tlaku, smykové napětí při stěně a rýčhíóšt toku silně závisí na viskozitě taveniny, která se mění s deformační rychlostí, teplotou a profilem mezery. Souhrnně lze říci, že profil mezery je kritický nejenom pro určení velikosti toku, tj. výkonu, ale také pro dosažení určitého typu toku. Například, sbíhavost mezery způsobuje urychlení toku a jeho rozsah. Naproti tomu, rozbíhavost mezery vede ke zpomalení toku a jeho zkracování. Je zřejmé; že po sobě jdoucí zužování a rozšiřování mezery v dráze tekoucího roztaveného plastického materiálu vede k periodickým změnám deformační rychlosti od urychlení ke zpomalení a k rozšíření a zmenšení deformace. ;

Pokud jsou na alespoň jednom povrchu, který je v kontaktu s taveninou tekoucí v mezeře vytvořené dvěma přilehlými povrchy, pravidelně umístěna žebra, dojde k vytvořéní periodické smykové oscilace za podélného toku, která může být nastavena tak, že vede k pródukci vysoce elastického stavu (smykové zřeďování) příznivého k vyvolání rozvolňovacích efektů s využitím operačních podmínek deformační rychlosti a deformace, o nichž pojednává patent US 5 885 495. Po přečtení tohoto patentu odborníci budou vědět, které typy geometrie štěrbiny a konfigurace mohou být využity k realizaci tohoto nového vynálezu. Tak například, zpracovací dutina pro rozvolňování může být válcová/šneková vytlačovací hubice nebo pouzdro/tyč s ventilovým ústím vtoku modifikované tak, že obsahují žebrové prvky, uzpůsobené k tomu, aby vyvolaly rozvolňování taveniny za podmínek popsaných v patentu US 5 885 495. Toho je možné dosáhnout novým navržením šnekového (šroubového) profilu a mezery mezi válcem a šnekem a přidáním specificky navržených žeber a/nebo drážek jak na vnitřní povrch válce, tak i na šnek. Modifikovaný šnek se otáčí uvnitř těsně přiléhajícího válce, přičemž roztavený plastický materiál je namáhán smykem při průchodu mezerou.

Je možné vytvořit rovněž zpracovací dutinu s několika šrouby (šneky) ve vzájemném záběru. V tomto případě takový šroub, kromě toho, že vytváří podélný vibrační tok, také způsobuje dopředný pohyb roztaveného plastického materiálu jeho nuceným přemístěním, způsobem trochu podobným působení zubového čerpadla.

Dutina s jedním šroubem a rozvolňovací dutiny s několika spolu nezabírajícími šrouby nezpůsobují uvedené nucené přemístění materiálu, žebra a drážky mohou být však vzájemně uspořádány s ohledem na rotační pohyb tak, že k deformační rychlosti vyvolané tlakovým tokem se přidá ještě podélná deformační rychlost.

Po přečtení tohoto popisuj budou odborníci vědět, jakými typy žeber a drážek mohou být opatřeny válcové/šnekové vytlačovací hubice, aby se realizoval vynález a zároveň došlo ke vzniku čerpacího efektu. .

Použití vynálezu ve ventilovém ústí vtoku bude popsáno později v souvislosti;s obr. 22.

Přednostní provedení zpracovací dutiny podle vynálezu bude obecně záviset mimo jiné na povaze resinu, jehož elasticita se má zvýšit, a který má být podroben rozvolňování, a na celkovém požadovaném výkonu a zdrojích dostupných realizovateli vynálezu. Například pokud jsou k dispozici dostatečné zdroje, je žádoucí použít zařízení obsahující několik rozvolňovacích stanovišť, kde každé rozvolňovací stanoviště je nastaveno tak, aby byl optimalizován výkon, přičemž to není rozvolňovací výkon, ale snížení viskozity, které se zvětšuje v každé stanici, takže výsledkem je rychle produkovaná rozvolněná tavenina, která má požadovaný redukční p poměr viskozity. Například, má-li zařízení 5 rozvolňovacích stanovišť pracujících s nízkým účinnostním poměrem 27,5 % najedno stanoviště (p_out/Pin= 0,725), produkuje taveninu s konečným snížením viskozity z 5, které je (0,725)'⁵. Výkon takového zařízení s několika rozvolňovacími stanovišti je mnohonásobně větší než výkon jednoho stanoviště pracujícího k dosažení stejného výsledku pokud jde o snížení viskozity. Provozní náklady vztažené na jednotku hmotnosti jsou rovněž vysoce redukovány.

-8CZ 296826 B6

Vstup, jímž prochází roztavený plastický materiál do zpracovací dutiny, je napojen na alespoň jedno přiváděči ústrojí určené pro přípravu roztaveného plastického materiálu; Přiváděči ústrojí je oddělené od zpracovací dutiny a dalších přiváděčích ústrojí, pokud jsou obsaženy. Přiváděči ústrojí obsahuje prostředky pro vypuzení roztaveného plastického materiálu ze svého výstupu. Vypuzení materiálu může být realizováno jakýmkoli odborníkům známým vhodným způsobem. Například některá známá přiváděči ústrojí mohou obsahovat šroubová čerpadla odborná čerpadlům používaným ve vytlačovacích a vstřikovacích strojích, zdvojené šneký používané u mísících strojů, plunžry používané ve dvoufázových lisovacích zařízeních, Zubová čerpadla, a podobně. Vypuzovací akce může být podpořena prostředky k vytváření tlakového pulsu k usnadnění toku materiálu, tyto prostředky však vynálezu nutně nevyžaduje.:

V souladu s rozsahem vynálezu je i možnost, aby zařízení obsahovalo více Ipřiváděcích ústrojí. Pokud zařízení obsahuje více přiváděčích ústrojí, roztavený plastický materiál připravovaný jednotlivými ústrojími nemusí být stejný. Možností ovšem rovněž je, že materiál je shodný, případně přiváděči ústrojí obsahuje stejný materiál, ale s výhodou teplotou a/nebo s různými charakteristikami molekulové hmotnosti a/nebo s různým stupněm rozvolnění materiálu. ’

Například, materiál jednoho přiváděcího ústrojí může být vysoce rozvolněná frakce z jiného zpracovacího stanoviště (některé z následujících stanovišť nebo jiné), zatímco jiný materiál může být méně rozvolněný. To mění koncentraci rozvolněných frakcí a umožňuje kombinovat bimodální směsi s různým stupněm rozvolnění jednotlivých složek.

Další možností je, že jedno z oddělených přiváděčích ústrojí obsahuje původní nepoužitý materiál, zatímco druhé přiváděči ústrojí obsahuje recyklovaný materiál.

Kromě toho, jednotlivá přiváděči ústrojí mohou obsahovat zcela odlišné materiály nebo materiály obsahující vlákna, plniva (jako je dřevěný, ESD nebo prášek, apod.), různé koncentrace směsí polymerů a/nebo polymerů/tekutých krystalických polymerů, pigment, antioxidantů, směsi ohnivzdorných nebo retardačních prostředků apod., a/nebo jejich kombinace.

Do rozvolňovacího systému zahrnujícího sled stanovišť se vstupy zpracovávaného materiálu mohou být v různých fázích zapojeny na tyto vstupy dodatečné druhé nebo třetí přívody materiálu, aby se dosáhlo nepřetržité produkce rozvolněné taveniny s požadovanými charakteristikami viskozity.

Zařízení může také obsahovat alespoň jeden zásobník na shromažďování zpracované roztaveného plastického materiálu před jeho dodáním do tabletovacího systému nebo do čerpací stanice. Podle jednoho provedení vynálezu, je v zásobníku vytvořena dutina, v níž pokračuje smykové zpracování shromážděné rozvolněné taveniny, která obsahuje několik vnořených vzájemně zabírajících válců, jejichž povrch je opatřen žebry, pro udržení dosaženého stavu rozvolněnosti taveniny, dokud není tavenina ze zásobníku odčerpána řízenou aktivací šroubového nebo zubového čerpadla. Jeden z možných příkladů takového prostředku pro udržování rozvolněňého stavu taveniny je zobrazen na obr. 8.

I

Podle dalšího možného provedení vynálezu je rozvolněná tavenina čerpána k tabletovací lince, kde je rozvolněná tavenina rychle zmražena do tablet, které jsou sušeny a baleny, připraveny k odeslání. Může být použit jakýkoliv typ tabletovací linky. Po přečtení tohoto popisu budou odborníci vědět, jaký typ tabletovací linky může být připojen k zásobníku ža účelem zmražení taveniny, u níž bylo zpracováním dosaženo rozvolněného stavu, aby bylo možno v praxi realizovat tento vynalez.

Zpracovací stanoviště obsahuje prostředky pro vyvození smykové vibrace ve spojení s podélným tokem na roztavený plastický materiál obsažený ve zpracovací dutině. Vibrace je vytvořena buď pomocí přímých oscilačních prostředků, nebo nepřímo pomocí otáčení alespoň jednoho profilovaného povrchu (opatřeno například žebrovými prvky), který je ve styku s roztaveným plastic-9CZ 296826 B6 kým materiálem. Jinými slovy, do konce i prosté otáčení pouze v jednom směru může vyvolat lokální oscilaci taveniny z důvodu přítomnosti žebrových prvků, které periodicky a lokálně urychlují nebo zpomalují taveninu pohybující se přes žebra, výstupky nebo vybrání ve zpracovací mezeře. '

V jednom provedení vynálezu povrch, který je v kontaktu s roztaveným plastickým materiálem, je nesen hřídelem, který je podroben oscilaci pomocí odborníku známých prostředků nebo jejich kombinací. Rotační oscilace může být indukována hydraulickým, pneumatickým, elektrickým, elektromagnetickým prostředkem a využití vaček, spojovacích tyčí, a/nebo zalomených hřídelů. Kterýkoli odborník ví, jak vytvořit rotační oscilaci o frekvenci mezi 1 Hz á 100 Hz a s amplitudou mezi 0,1 a 20 stupni, v závislosti na celkových rozměrech zařízení. Výtvořený periodický pohyb nemusí být čistě sinusový, může být kombinací několika sinusových vln, které vytváří periodickou oscilaci například obdélníkového průběhu, trojúhelníkového průběhu apod.

Podle dalšího provedení vynálezu je oscilace hřídele spojeného s alespoň jedním povrchem, který jev kontaktu s roztaveným plastickým materiálem, kombinována s nepřetržitým otáčením hřídele při určitém počtu otáček za minutu. Spojení těchto dvou pohybů může být dosaženo naprogramováním kombinovaného průběhu pohybu, který odpovídá modulové rotaci,i kdy PID řídící jednotka následuje požadovaný signál. Toto řešení však může vyžadovat zvláštní opatření pokud jde o elektromotory a hydraulické ovladače. V dalším provedení vynálezu jsou tyto dva pohyby vytvořeny oddělenými nezávislými prostředky, jako jsou například dva elektromotory, kombinovanými pomocí epicykloidního diferenciálu k opakovanému vytváření modulóvané rotace hřídele zpracovací dutiny.

Podle dalšího provedení vynálezu jsou za účelem jeho realizace pomocí epicykloidního diferenciálu kombinovány dva oscilační pohyby o různých frekvencích a amplitudách, aby se optimalizovaly smyková vibrace a podélné namáhání roztaveného plastického materiálu.

I I

Dalším cílem vynálezu je umožnit, aby vznikla smyková vibrace za podélného toku, při plném řízení deformační rychlosti, a zrychlení a zpomalení smykové deformace. Patent US 5 885 495 popisuje, jak nastavit jak frekvenci, tak i amplitudu smykové vibrace při dané teplotě k dosažení vysoce elastického stavu taveniny, za vzniku smykového zřeďování příznivého k tomu, aby došlo k rozvolňování makromolekul a snížení viskozity taveniny. Avšak deformace, deformační rychlost a deformační zrychlení jsou vzájemnými derivacemi a nemohou být nastaveny nezávisle. !

Jak bylo dříve vysvětleno, použití žeber a/nebo drážek a/nebo výstupků (souhrnně a jednotlivě označovaných v tomto popisu jako „žebrové prvky“) k profilování a modulovaní rozměrů mezery ve spojení s relativním pohybem povrchů nesoucích tato žebra/drážky umožňuje přesněji řídit stupeň podélného toku, namáhání taveniny a zrychlení/zpomalení toku taveniny. Počet žeber/drážek, vzájemné vzdálenosti mezi žebry/drážkami, výška žeber/drážek, šířka žeber/držek, povrchová oblast žeber ve vztahu k povrchové oblasti drážek, to jsou všechny vzájemně provázené parametry tohoto vynálezu, které jsou nastaveny tak, aby došlo ke vzniku vysoce elastického stavu taveniny umožňujícího velké snížení viskozity a rozvolnění taveniny. Přidání žebrových prvků zvyšuje stupně volnosti ne 3 nebo 4 stupně (v závislosti na tom, zda jeden nebo dva povrchy jsou opatřeny žebry/drážkami) namísto dvou stupňů podle US 5 855 495, schopnost aplikovat na taveninu zvolenou deformační rychlost, deformační amplitudu a frekvenci smykové vibrace za podélného namáhání taveniny. Výhoda dodatečných stupňů (stupně) volnosti může být uplatněna ve specifickém provedení vynálezu s cílem optimalizovat efekt ίsnížení viskozity a rozvolnění, tj. snížit energii potřebnou k rozvolnění určitého množství provázaných resinů a/nebo zvýšit celkový výkon urychlení kinetiky. Na základě tohoto popisuj budou odborníci schopní určit rozměry žeber, jejich počet a rychlost rotace příčného tažného toku, určených k vyvolání požadované a řízené deformační rychlosti a zrychlení/zpomalení ve zpracovací dutině, k uvedení vynálezu do praxe. i

-10CZ 296826 B6

V dalším provedení vynálezu je povrch se žebry/výstupky zaoblen, aby se vyhladily ostré přechody, které by mohly být nepříznivé pro tok taveniny, zejména s ohledem na možnost vzniku defektů nelineárního toku, například vyváření mikrobublinek, v případě výskytu ostrých přechodů. Zejména tvar výstupků/žeber je nutno volit tak, aby se zabránilo vzniku těchto defektů spojených s nelineárním tokem.

V dalším provedení vynálezu jsou tvar a vzájemné rozmístění žeber/výstupků zvoleny s ohledem na jejich schopnost vytvářet lokální napěťová pole, která mohou vytvářet vzájemně propojenou spolupracující síť za specifických podmínek daných rychlostí rotace Ω, frekvencí ω a amplitudou a smykové vibrace, a teplotou. Napěťová pole jednoho žebra se musejí překrývat s napěťovými poli sousedního žebra.

Zařízení rovněž obsahuje prostředky pro nepřetržité přemísťování taveniny, například pro tažení a/nebo čerpání taveniny, která se nachází ve zpracovací dutině, směrem od vstupního vedení k jejímu výstupnímu vedení. Toho se dosáhne vhodným rozmístěním žeber vzhledem ke směru rotačního toku. Pokud jsou žebra rozmístěna kolmo na směr rotace, roztavený plastický materiál je tažen v tomto směru a jakýkoliv pohyb v podélném směru je způsoben tlakovým prouděním vyvolaným při vstupu do zpracovací dutiny. Tlak může mít nepříznivý dopad na smykové zřeďování a/nebo kinetiku rozvolňování, a z tohoto důvodu je třeba tlak udržovat v rozsahu, který nebude nepříznivě ovlivňovat zpracovací proces. Natočením žeber o jistý úhel vzhledem k ose rotace je možné vytvořit složku podélného tahu, která bude mít svou vlastní deformační rychlost a zrychlení. Tato podélná složka rotačního pohybu vytváří čerpací efekt, který snižuje tlak nezbytný k vyvolání určité rychlosti toku a přispívá k odvádění a rozvolňování roztaveného plastického materiálu. Na základě tohoto popisu budou odborníci schopni určit, jaká orientace žeber vyvolá žádoucí a řízený čerpací efekt ve zpracovací dutině k uvedení vynálezů do praxe.

F

V jednom z dalších provedení vynálezu je povrchový profil žeber/drážek vytvořen trvale provedeným obráběním a drážkováním zpracovací dutiny, a v dalším provedení vynálezu je zpracovací povrch dutiny opatřen zvlášť vyrobenými fóliemi tvarových pásů, které jsou k povrchu pevně upevněny, například příchytnými svary. V jednom provedení vynálezu jšou pásy vyrobeny z kovových materiálů a v dalším provedení z kteréhokoliv materiálu schopného odolat kombinaci smykových sil, vibrace a teploty během zpracování taveniny.

Zpracovací stanoviště také obsahuje prostředky pro vyvolání změny amplitudy smykové vibrace aplikované na roztavený plastický materiál během jeho průtoku zpracovacím stanovištěm směrem od jeho vstupu k výstupu. Patent US 5 885 495 ukazuje, že při vysoké (amplitudě smykové oscilace taveniny může dojít ke klouzání (prokluzování), které narušuje účinnost rozvolňovacího procesu. Je-li amplituda určená pro rozvolňovací proces aplikována náhle v plné své velikosti, nebezpečí prokluzování narůstá, což vede k tomu, že je vhodnější deformační amplitudu vibrace postupně zvyšovat, pokud se nedosáhne správné kombinace frekvence, teploty a deformace.

V přerušovaném procesu, který je popsán například v patentu US 5 885 495 jsou jednotlivá nastavení a parametry programovány tak, aby došlo k jejich dostupné změně, čímž se eliminuje problém prokluzu. Deformační procento (podíl) smykové vibrace je pomalu zvyšováno postupně v několika krocích, při dané teplotě a frekvenci oscilace. Podobně je při dané teplotě a daném deformačním podílu pomalu krok za krokem zvyšována frekvence dokud není dosaženo požadované kombinace parametrů. Postupné zvyšování deformačního podílu může být u nepřetržitého deformačního procesu dosaženo postupnou změnou geometrie mezery podél dráhy toku taveniny. Jak bylo již dříve vyloženo, amplituda deformace je funkcí geometrie mezery. Tak například podíl smykové deformace lze zvýšit zvětšením poloměru válců kruhového prstence tvořících mezeru. Přednostní provedení vynálezu využívá dvojici souosých kuželových povrchů k vymezení mezery ve zpracovací dutině. Toto přednostní provedení nabízí další výhodu spočívající v tom, že rozměry mezery lze snadno měnit relativním pohybem (vytažením) povrchu vnitřního kužele vůči povrchu vnějšího kužele. Tímto způsobem lze získat mezery o šířce 0,5 mm až 5 mm relativním pohybem kužele, který lze provést během průtoku materiálu zpracovací komorou. Další přednostní provedení obsahuje souosé válcové povrchy, jejichž poloměr se ve fázích

CZ 296826 Β6 f zvětšuje, zatímco tok materiálu postupuje směrem od vstupu do zpracovací komory k jejímu výstupu. í . . · .

i

V jednom specifickém provedení vynálezu je výška mezery automaticky nastavitelná pomocí ovládacího ústrojí a řídicí jednotky umožňujících zvětšení nebo zmenšení mezery v přerušovaných intervalech, čímž dochází k modulaci rozměrů mezery řízeným způsobem.

' !

I

Zařízení také obsahuje prostředky pro řízení teploty materiálu v přiváděcím; ústrojí (ústrojích), zásobníku (zásobnících) a/nebo zpracovací dutině. K realizaci vynálezu je možno využít kterékoliv vhodné prostředky řízení teploty. i f

Příklady vhodných prostředků řízení teploty mohou být (bez nároku na úplný: výčet) založeny na využití: !

- tepelného a studeného oleje cirkulujícího kanálu ve vstřikovacím stroji, zásobníku, vstřikovací trysce a/nebo hubici,

- odporových zásobníků umístěných ve vstřikovacím stroji, zásobníku vštřikbvací trysce a/nebo hubici,

- tepelného potrubí vloženého do vstřikovacího, stroje, zásobníku, vstřikovací trysky a/nebo hubice, a/nebo

- kapaliny, která je uzavřená ve vstřikovacím stroji, zásobníku, vstřikovací trysce a/nebo hubici,!

a jejíž teplotu lze řídit pomocí dielektrických prostředků.p

Na základě tohoto popisu jsou odborníci schopni zvolit takový prostředek,pro řízení teploty, který bude nejlépe vyhovovat pro konkrétní aplikaci.!

V zařízení je také obsažen prostředek pro řízení tlaku roztaveného plastického materiálu v při- váděcím ústrojí, zásobníku a/nebo rozvolňovacích zpracovacích dutinách/ Rychlost toku ve šroubovém čerpadle, zubovém čerpadle, zpracovacích dutinách a vytlačovačím stroji může být řízena tlakem taveniny ve zpracovací dutině měřených tlakovými čidly a přiváděči. K realizaci vynálezu je možno využít jakékoliv vhodné prostředky pro řízení tlaku. Na základě tohoto popisu jsou odborníci schopni zvolit takový prostředek pro řízení tlaku, který bude: nejlépe vyhovovat pro konkrétní aplikaci. I

Zařízení obsahuje také prostředek pro monitorování a/nebo řízení točivého momentu materiálu ve zpracovací dutině. Točivý moment je v přímém vztahu ke stavu, v němž se roztavený plastický materiál během zpracování nachází, a odráží stav viskozity. K realizaci vynálezu je možno využít jakýkoliv vhodný prostředek pro monitorování a/nebo řízení točivého momentu.

í

Příklady vhodných prostředků pro řízení točivého momentu mohou být (bez nároku na úplný výčet) založeny na využití:í

- měření proudu odebíraného motorem k udržení dané rychlosti otáčení hřídele vyvolávajícího relativní pohyb alespoň jednoho povrchu v kontaktu s roztaveným plastickým materiálem, který má být rozvolněn,

- instalace převaděče smykového napětí na konci zpracovací dutiny,

- měření rychlosti přenosu k tlumení ultrazvukových akustických vln při jejich průchodu přes mezeru ve zpracovací dutině.i

Na základě tohoto popisu jsou odborníci schopno zvolit takový prostředek [pro řízení točivého momentu, který bude nejlépe vyhovovat pro konkrétní aplikaci.

Kromě shora uvedeného může zařízení obsahovat mnoho různých volitelných prvků. Zařízení může například obsahovat vypouštěcí ventil, který je možno umístit mezi zásobník a hubici a/nebo mezi přiváděči ústrojí a zásobník. i

-12’ CZ 296826 B6

Dalším takovým volitelným prvkem může být mísící komora umístěná v cestě vstupního přívodu do zpracovací dutiny a/nebo ná výstupů ze zpračovácí dutiny. Mísící komora, která podle jednoho přednostního provedení může sestávat ze statického mísíce, zrovnoměrňuje teplotu a viskozitu roztaveného plastického materiálu a optimalizuje smíchání různých plátků roztaveného plastického materiálu zpracovávaného v mezeře zpracovací komory. V případě, že je použito několik přiváděčích zařízení, mísící komora zajišťuje vytváření homogennější směs různých složek.

Na obrázcích jsou zobrazena specifická provedení vynálezu. Tato zobrazení jsou pouhými příklady způsobů, jimiž je možno realizovat vynález. Žádným způsobem nemají omezovat rozsah vynálezu.

Další cíle, aspekty a výhody vynálezu ozřejmí odborníkům následující popis a připojené patentové nároky.

Vynález a s ním spojené výhody bude možno detailněji poznat na základě následujícího detailního popisu ve spojení s obrázky popsanými ve stručnosti níže.

Obr. IA je schematickým zobrazením jednoho provedení rozvolňovacího zařízení navrženého v souladu s vynálezem obsahujícího jedno přiváděči ústrojí 4 a jednu zpracovací komoru 3, vrchní člen 54 se spodní povrchem 2, spodní člen 58 s vrchním povrchem 56· a žebrové prvky 5 umístěné na alespoň jednoho povrchu 2. Ke smykové rotaci za podélného toků dochází otáčením konstantní rychlostí a/nebo modulovanou rychlostí a/nebo čistou oscilací vstupující taveniny 1 tekoucí přes žebra nebo žebrové prvky 5. Roztavený plastický materiál L teče ze středu disku kruhově kjeho okraji, kde je stěračem sbírán a pomocí zubového čerpadla nucené přemísťován pryč od zpracovací sutiny. V mezeře 3 zpracovací dutiny jsou umístěna žebra; 5, která mohou být tvarována a uspořádána rozmanitými způsoby, jak ukazují obr. 1C, ID, 1E, a 1F, navrženými tak, aby bylo možno v maximální míře řídit deformační rychlost a provádění periodické změny deformační rychlosti s danou frekvencí a podélnou deformací během toku taveniny přes žebra směrem od vstupu k výstupu s cílem optimalizovat rozvolňování taveniny.

V jednom provedení vynálezu se jeden povrch, který je v kontaktu s taveninóu, otáčí konstantní rychlostí Ω, zatímco druhý povrch se nepohybuje. Deformační rychlost je místně modulována přítomností žeber, která vytváří podélnou vibraci nezbytnou k produkování vysoce elastického stavu, který je zodpovědný za dosažení smykového zřeďování a po určitém čase rozvolňovacích efektů.

Počet žeber, jejich vzájemné vzdálenosti (rozteče), výška žeber, šířka žeber, a výška mezery mezi žebry jsou parametry vynálezu, které jsou ve vzájemném vztahu a musí být zylášť navrženy, aby došlo k vytvoření odpovídající periodické deformační rychlosti s řádnou frekvencí, deformační amplitudou a frekvencí, schopných vyvolat rozvolňovací efekty, jak vysvětluje patent US 5 855 495. Například pro mezeru vysokou mezi 0,5 mm a 4 mm může tvořit výška žeber přibližně 25 % výšky mezery a šířka žeber 50 % výška mezery.

Počet žeber, s pravidelným rozmístěním závisí na deformaci a frekvenci, které jsou vyžadovány ke zvýšení elasticity/smykového zřeďování pro rozvolňovací proces, a na rychlosti rotace, která určuje úhlovou, a tím tangenciální, rychlost napříč žebry. Záleží na vzájemných vzdálenostech mezi jednotlivými žebry, přičemž nezbytnou pozornost je třeba rovněž věnovat provedení rohů a přechodových a tvarových úhlů žeber tak, aby nedocházelo k lokální turbulenci a jiným defektům příznačným pro nelineární tok.

Obr. IA až 1F ukazují několik možných geometrií žeber 5. V jednom provedení vynálezu (obr. 1F) není výška žeber stejná a poněkud se zvětšuje ve směru od středu kotouče kjeho okraji.

V dalším provedení vynálezu není povrch žeber rovný, ale namísto toho je v pravidelných vzdálenostech kolmo k radiálnímu směru toku opatřen vybráním (obr. 1C a ID).

,-. - Λ·· —

CZ 296826 Β6

V dalším provedení vynálezu se pohyblivý povrch neotáčí, ale osciluje dopředu a zpět s určitou amplitudou a a frekvencí ω. V ještě dalším provedení vynálezu je pohyblivý povrch uveden do konstantní rotace a zároveň oscilačního pohybu. Velikost amplitudy a frekvence vibrace a teplota taveniny jsou určeny podle patentu US 5 885 495, aby se zvýšila elasticita itaveniny, a pomocí smykového zřeďování. Konstantní rychlost rotace ω je určena také s ohledem na to, aby se tavenina přivedla do stavu, který vyhovuje procesním požadavkům nutným :k tomu, aby došlo k rozvolňování, přičemž velikost rychlosti je nastavena spolu s počtem žeber, jejich geometrií a rozmístěním vzhledem ke směru toku taveniny, s cílem optimalizovat rozvolňování, tj. ve prospěch kinetiky redukce viskozity, tak, aby proběhla maximálně účinně a nejkratším možném čase.

V dalším provedení vynálezu jsou oba povrchy, které jsou v kontaktu s roztaveným plastickým materiálem, opatřeny žebry a/neb drážkami. Podle ještě dalšího provedení vynálezu oba povrchy, které jsou v kontaktu s roztaveným plastickým materiále, se řízené a nezávisle pohybují.

V takovém případě, přestože provedení a účinnost zařízení je komplikovanější, je rozvolňován účinnější a zasahuje hlouběji mezerou dutiny, což umožňuje použití širších mezer a v důsledku toho zvyšuje produktivitu.

Obr. 2A a 2B schematicky zobrazují jedno provedení rozvolňovacího zařízení navržené v souladu s vynálezem, které má jedno přiváděči ústrojí a jednu zpracovací dutinu, kde smyková vibrace za podélného toku je vyvolána vedením roztaveného plastického materiálu 3 mezerou (rovněž označenou vztahovou značkou 3) složenou z alespoň jednoho rotujícího a/nebo oscilujícího povrchu 6 nebo 7, jehož obvod má profil, přes který roztavený plastický materiál teče a/nebo je tažen a/nebo tlačen a/nebo čerpán. Na obr. 2B zobrazený vnější povrch 6 se může otáčet/oscilovat konstantní rychlostí Ω a při konstantní frekvence a amplitudě oscilace (pokud je přidán oscilační pohyb), přičemž ostatní povrch, např. válcový povrch 7, může být v klidu, a nebo naopak, povrch 7 se může otáčet/oscilovat (obr. 2A) konstantní rychlostí a povrch 6 může být v klidu, případně oba povrchy se mohou otáčet/oscilovat nezávisle ná sobě. Deformační rychlost je místně modulována přítomností žeber a/nebo drážek na kterémkoliv z povrchů 6 a 7, případně na obou površích vytvářejících podélný únavový tok s vibrací požadovanou k vyvolání rozvolňovacích efektů.

Jak již bylo zdůrazněno, počet žeber/drážek, výška žeber/drážek, šířka i žeber/drážek, jsou všechno vzájemně provázené parametry tohoto vynálezu, které musí být specificky navrženy, aby se dosáhlo adekvátní deformační rychlosti, deformační amplitudy a frekvence schopné vyvolávat rozvolňovací efekty, jak popisuje patent US 5 855 495. Například žebro na jednom povrchu by mohlo být spojitým výstupkem konfigurovaným jako pravá šroubovice, zatímco jeho protějšek na protilehlém povrchu napřič mezerou by byla další šroubovice se stejnou roztečí, ale levotočivá. Tyto šroubovice by mohly být uloženy pod úhlem v drážce tak, aby výška mezery podél povrchu opatřeného šroubovicí se periodicky měnila. V takovém případě po uvedení těchto dvou povrchů do relativního pohybu otáčením alespoň jednoho povrchu by tavenina byla nejenom smykově namáhána a oscilována za podélného toku, ale také tažena mezerou směrem k výstupu. Roztavený plastický materiál 3 teče šroubovicově směrem od vstupu zpracovací dutiny, zleva na obr. 2A, k výstupu, vpravo na obr. 3A, kde se shromažďuje a zubovým čerpadlem je pozitivně přemisťován pryč ze zpracovací dutiny, nebo je jím plněna dutina formy, k čemuž dochází, je-li vynález aplikován například ve spojení se systémem ventilového ústí 'Vtoku v aplikacích s tepelným zahříváním. Mezera 3 dutiny je profilována žebry, která mohou být tvarována a uspořádána různými způsoby, jak bylo již ukázáno na obr. 1A až 1F, které jsou specificky navrženy k umožnění maximálního řízení deformační rychlosti, změny deformační rychlosti a podélného toku taveniny tekoucí od vstupu k výstupu a s cílem optimalizovat snižování redukce a rozvolňování. Kolem kovových povrchů definujících dutinu jsou umístěny pásové ohřívače 8 řízené tepelnými články (na obr. 2A nejsou zobrazeny) v PID řídicích smyčkách 32.

- 14| ’Φ* ”

Zařízení podle vynálezu zobrazené na obr. 2A a 2B pro nepřetržité snižování viskozity roztaveného plastického polymerového materiálu 3 smykovou vibrací za podélného toku k vyvolání podmínek pro smykové zřeďování je ideální pro rozvolňování. Zařízení obsahuje alespoň jednu zpracovací dutinu definovanou mezerou vymezenou dvěma v těsné blízkosti oddělenými povrchy 6 a 7, které jsou vůči sobě v relativním pohybu o dané rychlosti a/nebo které jsou ve vzájemné relativní oscilaci s danou frekvencí a amplitudou, za účelem vyvolání smykoÝé deformace roztaveného plastického materiálu 3 a řízené změny rozměru mezery pomocí axiálních, obvodových, radiálních nebo jiných zvlnění jednoho nebo obou povrchů 6 a ]_, jejichž obvod je profilován pomocí žeber a/nebo vypuklin a/nebo drážek, přes něž roztavený plastický materiál 3 teče a/nebo je tažen a/nebo je čerpán. Zpracovací dutina má vstup 30, kterým vstupuje roztavený plastický materiál 3, a výstup 31, jímž materiál opouští zpracovací dutinu. Geometrie zpracovací dutiny umožňuje řízenou změnu smykové deformace roztaveného plastického materiálu a rychlost smykové deformace. I

Pro přípravu roztaveného plastického materiálu 3 slouží alespoň jedno přiváděči ústrojí 33, které obsahuje prostředky pro vypuzení roztaveného, plastického materiálu z výstupu přiváděcího ústrojí 33 do výstupu 30 zpracovací dutiny. Zařízení podle tohoto provedení obsahuje alespoň jeden zásobník 34 pro shromažďování roztaveného, plastického materiálu předtím, než je buď odeslán do tabletovacího systému, nebo do čerpací stanice tvarovací dutiny. K vyvolání smykové vibrace roztaveného plastického materiálu 3, který je obsažen ve zpracovací dutině, o dané frekvenci a amplitudě spojené se zátěžovým podélným tokem slouží prostředky jáko je hnací ústrojí 35. ;

Příklad prostředků pro řízenou změnu rozměrů mezery, kterou prochází a/nebo teče roztavený plastický materiál, ukazuje provedení zobrazené na obr. 6. Toto provedení; obsahuje centrální člen obecně kuželového tvaru, který se může axiálně (příčně) pohybovat), áby došlo ke změně mezery. '

Obr. 2A schematicky zobrazuje příklad prostředku pro nepřetržitou ventilaci zpracovací dutiny, aby se zabránilo tvorbě bublin nebo dutin během zpracování, kde tento prostředek je označen vztahovou značkou 36.

Obr. 2A schematicky zobrazuje příklad prostředku pro monitorování a řízení teploty roztaveného plastického materiálu obsaženého v přiváděcím ústrojí 33, kde tento prostředek je označen vztahovou značkou 37, přičemž vztahovou značkou 38 je označen tento prostředek pro zpracování dutiny a vztahovou značkou 39 pro čerpací stanoviště. Příklady prostředků pro monitorování a řízení tlaku roztaveného plastického materiálu obsažené v přiváděcím ústrojí,izpracovací dutině a čerpacím stanovišti jsou schematicky znázorněny pod příslušným vztahovými značkami 47, 48 a 49. :

Příklad prostředku pro monitorování a řízení točivého momentu, jímž je namáhán roztavený plastický materiál obsažený ve zpracovací dutině je znázorněn pod vztahovou značkou 50 a obr. 2Aa2B. '

Zařízení může obsahovat několik stanovišť navzájem spojených přes zubová perpadla nebo šroubová čerpadla, jako jsou čerpadla znázorněná značkou 11 na obr. 3 nebo 26 na obr.7, přičemž první stanoviště sledu zpracovacích stanovišť je spojeno přímo nebo přes zubové čerpadlo a/nebo statický míchač (např. míchač 52 na obr. 7) k vytlačovacímu stroji a poslední stanoviště k tabletovací lince nebo čerpací stanici nebo formovací dutině k okamžitému použití rozvolněné taveniny.

V jednom provedení vynálezu je jeden povrch, který je v kontaktu s taveninoú a je opatřen žebry, pohybuje v podélném směru rychlostí V, jak znázorňuje obr. 2A pro povrch 7, a druhý povrch se otáčí/osciluje. Na taveninu působí efekt kombinované periodické deformační rychlosti se svými

-15^;r ! ·’,] -’* .· ’ Λ ř f . ^S- ,· ' 4.

dvěma složkami, jedné v podélném á druhé v rotačním směru, nastavenými k vyvolání optimalizovaného rozvolňovacího efektu.|

V dalším provedení podle vynálezu pohyb povrchu 7 v podélném směru se realizuje při modulo- i váné periodické rychlosti, aby se zapojil oscilační komponent schopný usnadnit zvýšení elasticity roztaveného plastického materiálu v mezeře, zatímco příčná rotace povrchu 6, až už s vlastní oscilací nebo bez ní, přispívá, kromě jiných faktorů, k podélnému namáhání taveniny, aby došlo k jejímu rozvolnění podle patentu US 5 885 495.

V dalším provedení vynálezu se pohyblivý povrch neotáčí, ale osciluje jdozadu a dopředu s určitou amplitudou a a frekvencí ω. Jiné provedení vynálezu uplatňuje kombinaci oscilace a konstantní rotace pohyblivého povrchu(ů). Podle patentu US 5 885 495 selvelikost amplitudy frekvence vibrace, teploty taveniny a konstantní rychlosti rotace Ω, spolu s· počtem žeber, určí tak, aby se zvýšila elasticita taveniny a tavenina se dostala do podélného toku a namáhání při dané hodnotě elasticity (smykového zřeďování) taveniny, a tím byly splněný kritické podmínky pro vznik rozvolňování. Zejména počet žeber, jejich geometrie a vzájemné umístění s ohledem na směr toku taveniny, jsou navrženy nejenom k vytvoření specifického průběhu zrychlení a zpomalení prospívajícího kinetice rozvolňování, ale také zároveň pro umožnění určitého čerpání taveniny směrem k výstupu ze zpracovací dutiny působením taženého efektu složky tensoru deformační rychlosti, který leží V podélném směru toku.

í

Obr. 3 schematicky zobrazuje jedno provedení rozvolňovacího zařízení podle vynálezu, které má jedno přiváděči ústrojí a více jak jednu zpracovací dutinu, která je oddělena čerpací sekcí 11, přičemž smyková vibrace za podélného toku v sekci zpracovací dutiny je vyvolána přiváděním roztaveného plastického materiálu 3 mezerou vymezenou alespoň jedním rotujícím a/nebo oscilujícím povrchem 10, jehož obvod má profil 12, přes který roztavený plastický materiál teče a/nebo je tažen a/nebo tlačen a/nebo čerpán, v válcem 9, který se také může otáčet/oscilovat nebo být v klidu a který je ohříván/ochlazován pomocí vně umístěných prostředků (nejsou zobrazeny). Povrchový profil nebo žebrové prvky 12 se skládají z různých vzorů v závislosti na umístění ! k progresivní změně viskozity. Obr. 3 zobrazuje několik možných vzorů jako jsou malé obdélníkové/zaoblené výstupky na povrchu nebo šikmá podlouhlá žebra způsobující rozdělení deformační rychlosti v rotačním a podélném směru, je však možno zvolit jiná provedení žebrových prvků, jak jsou všechny tyto prvky v tomto popise nazývány, jak bude odborníku zřejmé po přečtení tohoto popisu vynálezu. Čerpací stanoviště 11 sestává z několika lopatek šroubového čerpadla s danou roztečí a úhlem sklonu šroubovice a je určené k čerpání taveniny danou rychlostí ’ z jednoho zpracovacího stanoviště k dalšímu otáčením povrchu 10 jádra. i í

Zařízení popsané v souvislosti s obr. 3 má podobné základní části jako šnekový vytlačovací stroj , a této podobnosti lze vhodnou adaptací využít. Zejména jde o jeho části jako je válec 9, zahřívací a ochlazovací prostředky, a motor zajišťující i rotaci pohyblivého povrchu £10, který by mohl nahradit šroubovici vytlačovacího stroje. V jednom, provedení vynálezu je přiváděcím ústrojím, které pro zpracovací dutinu zajišťuje tekutý roztavený plastický materiál, další vytlačovací stroj nebo vytlačovací stroj napojená na zubové čerpadlo. Příkladem může být uspořádání, kde je roztavený plastický materiál produkován prvním vytlačovacím strojem a distribuován přerušovací deskou a hubicí s křížovou hlavou do vstupní části druhého vytlačovacího stroje umístěného kolmo na první vytlačovací stroj, která je z leva napojena na zařízení zobrazené na obr. 3, jak je to schematicky znázorněno na obr. 7 pomocí vztahových značek 23 a 24. Druhý vytlačovací stroj otáčí pohyblivým povrchem 10, přičemž jako válec 9 se nepohybuje. Celková délka válce je nastavitelná a je funkcí počtu stanovišť požadovaných k dosažení určité úrovně snížení viskozity a žádoucího výkonu.

i

V dalším provedení vynálezu je zapotřebí pouze jednoho vytlačovacího strbje stím, že šroub, který je za účelem realizace vynálezu nahrazen zpracovacím zařízením popsaným podle obr. 3, má podstatně prodlouženou délku a obsahuje první sekci pracující jako normální šroub s vlastním tavením a odměřovací a tlakovací zóny následované rozvolňovacími sekcemi popsanými v souvislosti s obr. 3. {

Obr. 4 zobrazuje schematicky jedno provedení zpracovací dutiny rozvolňovácího zařízení navrženého v souladu s vynálezem, kde je smyková vibrace za podélného toku výtvořena v mezeře 3 vymezené souosými kuželovými povrchy 13 a 14, které jsou ve vzájemném!relativním pohybu, přičemž alespoň jeden z nich je opatřen žebry a výstupky 12 a otáčí se konstantní rychlostí Ω, a/nebo modulovanou rychlostí [Ω + Eoci*sin (ω,·*ί+θ))] a/nebo v čistém oscilačním módu Z«i*sin ((Oi*t+0j), kde a, je modulovaná amplituda Oj frekvence, a θ; fáze oscilace (spodní index „i“ označuje rozklad periodického pohybu na jeho Fourierovy složky). Jak bylo již dříve vysvětleno, rychlost rotace, parametry oscilace, rozteč mezi žebry, tvar a rozměry žeber/výstupků a drážek (mezi žebry), a úhel sklonu žeber vzhledem k ose kužele jsou ve vzájemném vztahu a závisí na rychlosti deformace a zrychlení nezbytných k produkování rozvolňování, jak je vyloženo v patentu US 5 885 495.

S odkazem na obr. 4, výška nebo šířka zobrazené mezery se může zvětšit nébo zmenšit relativním osovým nebo příčným posunutím souosých kuželů, což může být provedeno pomocí uplatnění lineárních ložisek na hřídeli ve směru znázorněném na obr. 3 přímou zdvojenou šipkou. V konkrétním a specifickém provedení vynálezu je mezera automaticky nastavitelná pomocí ovladače a řídicí jednotky, které otevírají nebo uzavírají mezeru, což umožňuje zvětšování mezery v přerušovaných intervalech a usnadňuje vytlačení zpracovaného roztaveného plastického materiálu ven ze zpracovací komory. Důvody vedoucí k tomuto postupu jsou snadno pochopitelné: rozvolňovací proces pro to, aby se vytvořili podmínky deformace a deformační rychlosti, za kterých dojde k rozvolňování taveniny, vyžaduje relativně úzko mezeru; tyto podmínky však nejsou příznivé z hlediska výkonu. Střídavým otevíráním a uzavíráním mezery v mezích, z nichž jedna je výhodná pro zpracovací proces a druhý z výkonového hlediska, lze nalézt kompromis, který vede k optimalizaci rozvolňovácího procesu. Interval mezi dvěma následujícími otevřeními mezery může být naprogramován v rozmezí 1 vteřiny až 10 minut, aniž by se tím vylučovaly jiné možné hodnoty. Prováděná změna šířky nebo výšky mezery mezi svou minimální a maximální hodnotou může být naprogramována v rozmezí mezi |5 až 200 % zpracovací hodnoty. i !

Dalším cílem vynálezu je, aby hodnoty všech parametrů rozvolňovácího procesu byly řízeny centrálním počítačem. Konkrétně, pásový ohřívač 8 a chladicí obvody 15 zobrazené na obr. 4 přesně regulují teplotu těles, jejich povrch je ve styku roztaveným plastickým materiálem. Tepelné sondy (nejsou zobrazeny) jsou umístěny poblíž roztaveného plastického materiálu a vysílají elektrické signály zpět do centrální řídicí jednotky pro aktivaci ohřívacích a chladicích prostředků tak, aby byla udržována konstantní teplota v mezeře. Operátor může počítači zadat všechny parametry nezbytné k činnosti rozvolňovácího zařízení podle vynálezu. Operátor například zadá hodnotu teploty ve zpracovací dutině^ rychlost otáčení vnitřního kužele 14, amplitudu a frekvenci oscilace kužele (které se mohou rovnat nule, pokud se aplikuje pouze otáčení a samotné žebrové prvky vytvářejí vibrační efekt) a interval a amplitudu opakovaného otevírání mezery (její změna může být rovněž nulová).

Obr. 5 schematicky zobrazuje jedno provedení zpracovací dutiny rozvolňovácího zařízení podle vynálezu, kde je smyková vibrace za podélného toku vytvořena v mezeře vymezené sérií souosých válcových povrchů 13 a 14 se zvětšujícími se průměry, přičemž povrchy 13 a 14 jsou ve vzájemném relativním pohybu, přičemž alespoň na jednom z povrchů 13 a 14 jsou vytvořeny řady žeber a výstupků a alespoň jeden z povrchů 13 a 14 se otáčí konstantní rychlostí a/nebo modulovanou rychlostí a/nebo v čistě oscilačním módu. ;

Obr. 6 schematicky zobrazuje jedno provedení zpracovací dutiny rozvolňovácího zařízení podle vynálezu, kde ke smykové vibraci za podélného toku dochází v postupných' úsecích zpracovací dutiny, které vymezují různě velkou mezeru, relativním pohybem souosých povrchů, z nichž alespoň jeden je opatřen specificky utvořenými a rozmístěnými žebry a výstupky 12 a otáčí se !

- 17CZ 296826; B6 konstantní rychlostí a/nebo modulovanou rychlostí a/nebo v čistě oscilačnírn módu. Jak ukazuje obr. 6, tvar žeber/výstupků a jejich vzájemné rozmístění šé mění podél dráhý roztaveného plastického materiálu v zpracovací dutině v závislosti na velikosti lokálního tlaku taveniny, velikosti požadované podélné tažné deformační rychlosti a rychlosti a módu rotace pohybujícího se povrchu.

Obr. 7 schematicky zobrazuje jedno provedení rozvolňovacího zařízení podle vynálezu, kde přiváděcím zařízením 23 je vytlačovací stroj a/nebo plunžr a rozvolňovací zpracování proběhne v sérii stanovišť 24 je spojených zubovými nebo šroubovými čerpadly 26. Každé stanoviště 24 je vybaveno prostředky 25 pro otáčení a/nebo oscilaci alespoň jednoho povrchu, který je ve styku roztaveným plastickým materiálem procházejících stanovištěm, k vytvoření podmínek toku příznivých pro rozvolňování, jak je to popsáno v patentu US 5 885 495 a v tomto popisu. Teplota, rychlost rotace, oscilační amplituda a frekvence jsou individuálně stanoveny pro každé stanoviště, ale jsou řízeny z centrální řídicí jednotky, která dohlíží na všechny aspekty rozvolňovacího procesu. K realizaci konkrétních provedení popsaných dříve v této přihlášce vynálezu mohou být stanoviště 24 a prostředky 25 tvořeny částmi vytlačovacích strojů, pro něž mohou být válec a šroub specielně uzpůsobeny a modifikovány tak, aby byly v souladu s příslušným popisem k obr. 3, 4, 5 nebo 6. Mísící komory mohou být přidány do části zařízení označené'vztahovou značkou 26, a podobně prostředky pro střídavou modulaci velikosti mezery mohou být přidány do části zařízení označené vztahovou značkou 25. Na konci sledu stanovišť je tavenina buď čerpána do zásobníku, který není na obr. 7 znázorněn, aleje v tomto popise popsán, aby ise zabránilo znovuprovázání taveniny, a zásobník je napojen na tabletovací linku a/nebo kpříyodu vytlačovacího stroje nebo vstřikovacího zařízení, nebo je tavenina přímo zavedena do dutiny, jako je tvarovací dutina zahřívacího systému využívající ventilové ústí vtoku modifikované tak, aby zahrnovalo tento vynález.

Obr. 8 schematicky zobrazuje jedno provedení zpracovací dutiny rozvolňovacího zařízení podle vynálezu, kde je smyková vibrace za podélného toku aplikována na roztavený plastický materiál 3 vytvořena v mezeře mezi válcovými nebo kuželovými válci 27, které jsou; ve vzájemném těsném styku, a jádrovým povrchem 28 ve středu opatřeným žebry, výstupky, nebo drážkami 12, který je buď válcového, nebo kuželového tvaru. Obr. 8 může být považován za řez systémem válců, jejichž osa je kolmá k rovině výkresu, kde směr toku roztaveného plastického materiálu probíhá od vstupu (umístěn pomyslně nad výkresem) dolů ve směru osy ( válců nebo kuželů k výstupu z dutiny. Obecně alespoň jeden povrch 27 nebo 28 se otáčí konstantní rychlostí a/nebo modulovanou rychlostí a/nebo v čistě oscilačnírn módu, jak to bylo vysvětleno u několika předchozích obrázků. Například oba povrchy se otáčí příslušnými konstantními rychlostmi Ω a Ω'. Otočný pohyb válců 27 může být ovládán nezávislými pohony nebo společným pohonem, zobrazeným na obr. 8 schematicky pod vztahovou značkou 29, kterým může být Ipás nebo jakýkoliv jiný známý vhodný hnací mechanismus. Alespoň jeden povrch je; opatřen sestavou žeber/výstupků 12 nebo drážek, tvarovaných, rozmístěných a konfigurovaných tak, aby se realizoval vynález, jak bylo již několikrát vyloženo v souvislosti s jinými obrázky. Je snadné si představit, že žebra/výstupky nebo drážky jsou přítomny na jádrovém válci 28. Některé z nich jsou na obr. 8 zobrazeny. Válce 27 jsou v těsném kontaktu, jeden druhého se však přímo nedotýká, takže se mohou otáčet ve stejném směru (proti směru chodu hodinových ručiček v případě obr. 8). V jednom provedení je vzdálenost, která je odděluje, velmi malá, v rozsahu od 0,03 mm do 0,05 mm, kde se zabránilo průchodu roztaveného plastického materiálu 3 mezerou mezi válci. K udržení válců ve velmi těsné blízkosti při jejich otáčení ve stejném směru pomocí prostředků 29 se může použít sestava odpružených kuličkových ložisek. V dalším provedení vynálezu mohou mít válce 27 na povrchu žebra a výstupky, které spolu v oblasti nejtěsnější blízkosti zabírají. Příklad tohoto provedení je zobrazen na obr. 14B. Na začátku při určité rychlosti rotace Ω c, vrstvy roztaveného plastického materiálu, které jsou v kontaktu s válci 27, mají dost elasticity vytvořené od rychlosti Otáčení válců 27, aby se „přetáhly“, tj. ignorovaly obrysy mezery v místech, kde spolu válce zabírají nebo přichází do blízkého kontaktu, a vytvořily homogenní zaoblenou kruhově se otáčející vrstvu, která zapouzdřuje a žene ve své rotaci zbytek roztaveného plastického materiálu uzavřeného v mezeře mezi válci 27 a válcem 28. Takto přetažená pohybu-18' ·; v; / ij-t '· ČZ 296826 B6 jící se stěna vytvořená kooperativním pohybem kolem otáčejících se válců může být podle jednoho provedení vynálezu využita k iriímřnalizaci nebo úplně eliminaci prokluzování, k němuž by při povrchu stěny jinak mohlo dojít v případě aplikace rozvolňovacího procesu uskutečňovaného pomocí rotace/oscilace válce 28. Toto provedení navíc umožňuje větší rychlost vytlačování materiálu zpracovací dutinou než je normálně možná při nízkém poklesu tlaku, protože je známé, že pokluz stěny snižuje vytlačovací výkon. A konečně, v závislosti na rychlosti otáčení válce 28, zpracovávání roztaveného plastického materiálu za podmínek, kdy je vytvořena zmíněná přetažená vrstva, může pozitivně ovlivňovat kinetiku rozvolňování. !

I;

Obr. 9 schematicky zobrazuje jedno provedení zpracovací dutiny rozvolňovacího zařízení podle vynálezu, kde jde smyková vibrace za podélného toku v roztaveném plastickém materiálu 17 vytvořena relativním pohybem za sebou následujících podlouhlých prvků nebo prvků 16 oválného tvaru cirkulujících konstantní nebo modulovanou rychlostí v prstenci za součinnosti se vstupním vedením 21 a výstupním vedením 22. Prvky 16 jsou poháněny válce’ 19 prostřednictvím spojek 18. Válec 19 je poháněn ovládacím ústrojím napojeným na motor. Spojky 18 jsou hvězdicové kroužky pevně spojující prvky 16 s válcem 19 a umožňující, aby tok materiálu procházel bez odporu nebo rušivých vlivů. Obal prstence obsahuje tepelné kapalinové á/nebo pásové ohřívače a průchody s vodou umožňují řídit teplotu uvnitř prstence. Během pohybu prvků 16 poháněných válcem 19 v roztaveném plastickém materiálu 17 se mezera v kterémkoliv konkrétním místě prstence periodicky zvětšuje a zmenšuje průchodem oválných prvků 16, čímž jsou vytvořeny podmínky pro periodickou smykovou deformaci s intenzivním podélným tokem kolem prvků 16. Po nastavení podmínek deformační rychlosti a změn deformační rychlosti (zrychlení/zpomalení) k realizaci rozvolňování v roztaveném plastickém materiálu podle patentu US 5 885 495 je zpracovaná taveniny tlačena dopředu k výstupnímu otvoru 22 Spojenému se vstupem 21 dalšího prstence níže umístěného stanoviště. Sestava prstenců 67 uspořádaných jeden na druhém a spojených pomocí vstupních a výstupních otvorů je zobrazena na obr. 10.

i

Obr. 10 schematicky zobrazuje jedno provedení rozvolňovacího zařízení podle vynálezu, kde přiváděči ústrojí je vytlačovací stroj a/nebo plunžr přivádějící roztavený plastický materiál do vstupu 21 prvního prstence, přičemž rozvolňovací zpracování probíhá ve všech na sobě uspořádaných a propojených prstencových stanovištích 17, vymezených trubkovou! dráhou, kterou cirkuluje řízenou rychlostí sled oválných prvků 16 poháněných společným jáarovým válcem 19, s níž jsou prvky 16 spojeny. Roztavený plastický materiál je zpracován podle vynálezu, jak bylo popsáno v souvislosti s obr. 9, přičemž zařízení obsahuje prstencové stanoviště v místě označeném vztahovou značkou 22, které je přímo spojeno se vstupem prstencového stanoviště umístěného pod ním. V každém stanovišti se teplota uzpůsobuje v závislosti na změně viskozity dosažené rozvolňováním. Jak ukazuje obr. 10, sloupec zpracovacích stanovišť jé výstupem posledního prstence spojený se zásobníkem 20, který je napojen na tabletovací linku a/nebo přívod vytlačovacího zařízení nebo vstřikovacího zařízení (nejsou zobrazeny). '

Obr. 11 schematicky zobrazuje jedno provedení silového převodního uspořádání rozvolňovacího zařízení podle vynálezu, kde smyková vibrace a řízené podélné namáhání roztaveného plastického materiálu ve zpracovací dutině jsou aplikovány na obou osách 310 a 320 epicyklykloidního diferenciálu. Epicykloidní diferenciál se skládá ze tří základních prvků: skříňového planetového unášeče 310, ústředního kola 320 s objímkou zkrutnou tyčí, a otvorového centrálního ústředního kola 330. Tyto 3 prvky jsou mechanicky spojeny ústředním kolem a planetovým kolem, které vytváří planetové diferenciální soukolí. |

Hřídel připojený k povrchu, který se má otáčet a/nebo oscilovat ve zpracovacím stanovišti vynálezu, vede do ústředního kola 330. Willisův vzorec vyjadřuje vztah mezi rotačními rychlostmi tří uvedených prvků 310, 320 a 330, přičemž umožňuje kombinovat u prvku 330 pohyby, Icteré jsou vyvolány nezávisle u prvků 310 a 320:

N₃ = p N₂ + N]/K

-19CZ 296826 B6 kde NI je rotační rychlost skříně 3 ÍQ, Ň2 je okamžitá rotační rychlost pohybu objímky zkrutné tyče 320, a N3 je rotační rychlost zjištěná pro pohyb centrálního otvoru 330: p je vnitřní poměr mezi objímkou zkrutné tyče 320 a centrálním otvorem 330, tj. pokud se osa skříně 310 neotáčí (skříň je udržována v klidu). Podobně K ve Willisově rovnici je redukční poměr mezi skříní 310 a centrálním otvorem 330, tj. pokud na N2 není žádná rotační oscilace. Diferenciál tak rovněž pracuje jako převodová skříň s redukčním poměrem K. [

Konkrétně, rotační vibrační pohyb může být nastaven na 320 a čistá rotace s danou ovládací rychlostí rotace na 310. Pohyby os 310 a 320 jsou zcela nezávislé a mohou být naprogramovány nezávisle. Kombinace pohybů 310 a 320 vede přirozeně ktomu, že na 330 není žádná nebo minimální nežádoucí vůle. Podle jednoho provedení vynálezu epicykloidňí diferenciál může nahradit převodovou skříň, která spojuje motor vytlačovacího stroje a hřídel pohánějící šroub. Toto nahrazení umožňuje současně otáčet a oscilovat hřídelem zobrazeným [např. na obr. 3 a 4, který je zavedený do válce, za předpokladu, že další osa epicykloidního diferenciálu je poháněna rotačním vibračním zařízením. Toto zařízení může být také využito k pohánění šroubu vstřikovacího zařízení, při kombinaci rotace a oscilace šroubu, která vyvolá snadnější [tok pomocí rozsáhlého smykového zřeďování. ¹ i

Obr. 12 schematicky zobrazuje jedno provedení mechanismu převodu smykové vibrace náležící rozvolňovacímu zařízení podle vynálezu, smyková vibrace v roztaveném plastickém materiálu v zpracovací dutině je vytvořena oscilací vnitřního kužele souosé kuželové sestavy 114 připojené k jedné ose epicyklykloidního diferenciálu, přičemž rotační oscilace je vyvolána prostřednictvím vačky 110 a pístu 112. V tomto provedení tvoří zpracovací dutinu dvojicé souosých kuželů, taková, jako je například dutinu dvojice souosých kuželů, taková, jako je například zobrazena na obr. 4, s konstantní mezerou 114, v níž je roztavený plastický materiál smykově namáhán a osciluje dopředu a dozadu působením ramene 110 aktivovaného pístem 112. Rám 116 obsahuje ohřívací/chladicí plášť naplněný tepelnou kapalinou a tepelnými články křížení teploty. Mezera mezi dvěma kužely může být na začátku pracovního procesu nastavena v rozmezí 0,5 mm až 5 mm. Jakmile je nastavena, zůstává konstantní v průběhu celého zpracování. Rameno pístu může být připojeno k ramenu 110 v různých místech 113, což umožňuje modifikovat amplitudu smykové rotační vibrace spolu s dostupným točivým momentem. Umístění pístu se může také měnit, což ještě zvyšuje možnost modifikace amplitudy rotace rotační oscilace. Roztavený plastický materiál vstupuje do řízení pomocí vytlačovacího stroje a zubového čerpadlá 111 a je vytažen 2; kuželové sestavy pomocí dalšího zubového čerpadla 115. V tomto konkrétním provedení zubové čerpadlo umístěné na výstupu recirkuluje zpracovaný materiál zpět ké vstupu 111 zvláštním přívodem a umožňuje tak, aby tavenina prošla několikrát zpracováním, něž je odčerpána ven z rozvolňovacího zařízení. V tomto provedení je rozvolněná tavenina produkována v přerušovaných dávkách, ale nepřetržitým způsobem. Vstupní ventil vytlačovacího stroje a výstupní ventil 117 tabletovací jednotky jsou oba zavřené během doby, po kterou i roztavený materiál několikrát projde v uzavřeném kruhu zpracovací dutinou. Po několika iprůchodech, až je dosaženo požadovaného snížení viskozity, vytlačovací stroje dostane povel pustit do zpracovací dutiny novou dávku nezpracovaného plastického materiálu. Během této fáze obměny materiálu ve zpracovací dutině může být mezera siřeji otevřena, aby se zabránilo tlakování již rozvolněné taveniny. Výstupní ventil 117 k tabletovací lince je ponechán v otevřeném stavu a recirkulační výstupní ventil (není znázorněn) je zavřený během uvedené fáze obměny materiálu. A naopak, během opakovaných průchodů nové dávky materiálu zpracovací dutinou je [výstupní ventil 117 zavřený a recirkulační výstupní ventil otevřený. !

i

Obr. 13 zobrazuje schematicky jedno provedení zpracovací dutiny zařízení pro rozvolňování podle vynálezu, kde se smyková vibrace v roztaveném plastickém materiálů za podélného toku realizuje vzájemným pohybem dvou souosých kuželových povrchů při konstántní rychlosti nebo modulované rychlosti, tj. při kombinované konstantní a vibrační rychlosti nebo při čistě rotační oscilaci, zatímco je roztavený plastický materiál tlačen a/nebo tažen a/nebo čerpán z přívodního vedení 220 k výstupnímu vedení 227 zpracovací dutiny (obr. 13). V tomto provedení, na rozdíl od provedení popsaného v souvislosti s obr. 12, které se vztahuje na přerušovaném uvolňování

-20' :-- πρητ’·'·· .3* zpracovaného roztaveného materiálu, zpracovací dutina a její příslušenství jasně vymezují stanoviště, jako je například stanoviště 24 znázorněné na obr. 7, vhodné pro nepřerušený rozvolňovací proces. Z obr. 13 je jasné, že příruby 220 a 270 jsou identické a umožňují tak, aby se standardní prvky, které budou popsány pro stanoviště z obr. 13, opakovaly u dalších stanovišť. Roztavený plastický materiál 250 vstupuje do zpracovacího stanoviště vstupem 220, prochází hvězdici a plní dutinu vytvořenou dvěma souosými kužely vymezujícími mezeru. Vstup 220 může být napojen na zubové nebo šroubové čerpadlo. Pro první stanoviště, jak to bylo popsáno v souvislosti s obr. 7, před zubovým čerpadlem se použije vytlačovací stroj k připravení roztaveného plastického materiálu a jeho natlakování na danou hodnotu. Vnitřní kužel pokračuje za zpracovací stanoviště 260 svou částí 280, která je spojena s epicykloidním diferenciálem s jeho dýěma osami nezávislého pohybu, jak to bylo popsáno pro obr. 11. Roztavený plastický materiál [250 teče od vstupu 220 k výstupu 270 v důsledku kombinace talkového toku a rotace vnitřního kužele a přítomnosti skloněných žeber na povrchu vnitřního a vnějšího kužele, jak to bylo vysvětleno ve vztahu k obr. 4 a 6. Během postupu roztaveného plastického materiálu 250 mezerou vytvořenou kužely probíhá jeho rozvolňování v důsledku kombinovaného působení rotace a/nebo oscilace vnitřního kužele 260 prostřednictvím tyče 280. Na několika místech 210 podél dráhy materiálu 250 od vstupu 220 k výstupu 270 se měří jeho teplota a tlak. Kolem rámu jsou umístěny pásové ohřívače 230 a k ochlazování materiálu 250 jak z vnějšku, tak i zevnitř slouží vodní průchody 240 a 242, umožňující přesné řízení teploty materiálu 250. Výstup 270 může být napojen há zubové nebo šroubové čerpadlo. V případě zubového čerpadla je rychlost jeho rotace řízená tak, aby se tlak taveniny vrátil zpátky na hodnotu požadovanou pro příští zpracovací stanoviště. [Obr. 7 ukazuje, jak vytvářet celý řetězec zpracovacích stanovišť, podobný jako na obr. 13, za účelem nepřetržitého a ekonomického rozvolňování polymerového resinu. Kužele mohou být nahrazeny válcovými dutinami. I

Obr. 14A a 14B schematicky zobrazují jedno provedení zařízení pro rozvolňování podle vynálezu, v němž jedno nebo více přiváděčích ústrojí 420 přivádí roztavený plastický materiál ke skupině válcových dutin 450. které se mohou částečně překrývat, napojených na přímo (obr. 14B) nebo pomocí čerpacích sekcí 400 k dalším skupinám válcových dutin, přičemž poslední řada zpracovacích stanovišť je napojena na sběrač 410 a tabletovací linku a/riebo přívod vytlačovacího stroje nebo vstřikovacího zařízení (nejsou zobrazeny). Povrchy trubkových dutin jsou pokryty žebry/výstupky a/nebo drážkami 450, navrženými k vytvoření profilu vhodného z hlediska požadované deformační rychlosti nutné k dosažení rozvolňování a tažení roztaveného plastického materiálu k dalšímu trubkovému stanovišti ve směru osy trubkových dutin. Alespoň jeden povrch 430 se pohybuje, aby tavenina byla smykově namáhána za vibrace a bylo dosaženo podélného namáhání, což jsou dva požadavky pro efektivní produkování rozvolňování. Toho lze dosáhnout rotací rotoru 430 při dané rychlosti rotace nebo vibrační rotací rotoru 430 při dané frekvenci a amplitudě nebo kombinací uvedených pohybů. Na obr. 14B jsou zobrazeny dvě trubkové dutiny se vzájemným překrytím vedoucím podél jejich os, což jeí provedení vhodné k aplikaci v zásobníku u koncového výstupu před tabletovací linku, aby se zabránilo ztrátě rozvolněnosti taveniny. i

Obr. 15A až 15C zobrazují schematicky jedno provedení zpracovací dutiny zařízení pro rozvolňování podle vynálezu, kde žebra/výstupky na alespoň jednom z povrchů v kontaktu s roztaveným plastickým materiálem mají specifický tvar k vytvoření daného) profilu deformační rychlosti a změny deformační rychlosti při prodlužování a jsou specifickým způsobem vyrovnány vzhledem kose rotace povrchu, aby došlo k vytvoření jisté velikosti tažného toku. Obr. 15A až 5C definují některé tvarové parametry a úhel náklonu. Profily žeber jsou propočítány tak, aby se vyloučila jakákoli možnost turbulence nebo jiné nelineární poruchy v toku, který by měl zůstat laminámí. Výška žebra e, poloměry Rl, R2, a R3, které definují zakřivení pro urychlení (Rl) nebo zpomalení (R3) toku, se podél příčných průřezů aa a bb mohou lišit (příčný průřez bb zde není zobrazen). Vektor deformační rychlosti se rozkládá na dvě složky, které definují dva směry tažného toku, tvar žeber podél každé osy aa nebo bb je určen profilem deformační rychlosti žádoucím v tomto směru. Oba profily se mohou použít k definování podmínek smykového zře-21 CZ 296826 B6 ďování a/nebo podélného namáhání, které se může připojit, aby se optimalizovalo smykové zřeďování a rozvolňovací efekt.

i

I

Podle dalšího cíle vynálezu je u zařízení podle vynálezu řízení teploty uzpůsobeno k tomu, aby umožnilo ochlazování taveniny danou rychlostí na danou teplotu, zatímco se!současně nastavuje frekvence smykové oscilace jako funkce teploty taveniny, aby se udržel specifický stav elasticity taveniny podporující účinnost rozvolňování. Podle dalšího postupu dle vynálezu se teplota taveniny řídí tak, aby se měnila mezi dvěma teplotními hodnotami střídaným ochlazováním a oteplováním taveniny, zatímco probíhá rozvolňování nebo jednoduché smykové zřeďování, a přitom se současně nastavuje frekvence smykové oscilace jako funkce teploty taveniny, aby se udržel specifický stav elasticity taveniny podporující účinnost rozvolňování. ;

V jednom provedení vynálezu je řízení teploty uzpůsobeno tak, aby se teplotá taveniny v každém zpracovacím stanovišti měnila podél dráhy, jíž prochází vytlačovaný materiál; postupnou změnou rychlosti tepelné chladicí kapaliny tekoucí ve vedeních vytvořených ve stěnách válce, s cílem vyvolat chladicí efekt a určité rychlosti od vstupu stanoviště k jeho výstupu,! za předpokladu, že riejnižší teplota je vyšší než hodnota Tc, jejíž velikost je určena danou rychlostí ochlazování.

V jednom provedení vynálezu cirkuluje chladicí kapalina v kanálcích umístěných v krátkých úsecích zpracovacího stanoviště, přičemž každý úsek má svou vlastní rychlost kapaliny řízenou mírou uzavření/otevření jehlové uzávěry umístěné při vstupu nebo výstupu chladicí sekce.

V dalším provedení vynálezu se dosáhne chladicího efektu ve zpracovacím stanovišti zvětšová- ním nebo zmenšováním průřezu kanálků a/nebo změnou jejich umístění vzhlede ke zpracovávané pohybující se tavenině a/nebo vložením materiálů, tepelných ponorných tělísek, mezer nebo vybrání o různé tepelné vodivosti (například vzduchové kapsy) mezi chladicí médiu a průchod taveniny. <

V dalším přednostním provedení vynálezu se teplota tepelné kapaliny procházející zabudovanými kanálky mění například řízeným smícháním dvou kapalin o dvou různých teplotách, nebo dokola opakovanou sekvencí po sobě následujících průchodů dvou kapalin udržovaných při různých teplotách.

V dalším provedení vynálezu se teplota taveniny ve zpracovacím stanovišti lokálně mění pomocí dielektrických ohřívačů a/nebo mikrovlnných ohřívačů v kombinaci s vodivými prostředky.

I

K realizaci vynálezu je možno využít jakékoliv vhodné prostředky pro řízení teploty, které bude nejlépe vyhovovat pro konkrétní aplikaci. '

V dalším provedení vynálezu je zařízení produkující smykovou oscilaci při: rozpínání taveniny konstantně nastaveno jako funkce teploty taveniny, při rozvolňovacím zpracování probíhajícím ve stanovišti s cílem udržovat relativní elasticitu (G7G*) na hodnotě, která jé rovna předem stanovené velikosti. K realizaci vynálezu je možno využít jakékoliv vhodné řídicí prostředky oscilační frekvence a amplitudy jako funkce teploty, včetně, aniž by se tím omezila možnost volby, uzavřených smyčkových řídicích jednotek, PID řídicích jednotek, logických řídicích jednotek, PID řídicích jednotek, logických řídicích jednotek apod. Na základě tohoto pppisu budou odborníci schopni zvolit takové řídicí prostředky, které bude nejlépe vyhovovat pro konkrétní aplikaci.

V dalším provedení vynálezu jsou prostředky působící na taveninu souvislým tahem o konstantní rychlosti vyvolaným relativním pohybem povrchů vymezujících prostor pro průchod taveniny konstantně nastaveny jako funkce teploty taveniny, při rozvolňovacím zpracování probíhajícím ve stanovišti s cílem udržet relativní elasticitu (G'/G*) na hodnotě, která je rovna předem stanovené velikosti. K realizaci vynálezu je možno využít jakékoliv vhodné řídicí prostředky lychlosti tahu jako funkce teploty, včetně, aniž by se tím omezila možnost volby, uzavřených smyčkových řídicích jednotek, PID řídicích jednotek, logických řídicích jednotek apod.

-22CŽ 296826 B6

Obr. 16 demonstruje efekt rychlosti ochlazování na náběh krystalizační teplota Tc pro semikrystalickou polymerovou taveninu. Pomalu ochlazovaná tavenina, ochlazovaná rychlostí přibližně 10 °C/min, začíná krystalizovat při 240 °C. To odpovídá prudkému poklesu měrného objemu na spodní křivce na obr. 16, spojenému s vytvářením hustější fáze, krystalitů. Obr. 17 ukazuje, že elasticita taveniny amorfního stavuje rozrušena a narušena přítomností krystalitů působících jako vazební místa příčných vazeb mezi makromolekulami. Prudký nárůst poměrné elasticity není důsledkem zvýšené kooperativní interakce mezi molekulami, která je kriteriem pro indukování rozvolňování, ale spíše důsledkem zvýšeného počtu vazebních míst. ;

Horní křivka obr. 16 odpovídá tavenině ochlazené rychlostí přibližně 200 °C/min. Náběh krystalizace nastává nyní při Tc= 180 °C, což je 60 °C, pod teplotou krystalizace piomalu ochlazované taveniny. ,

I t

V důsledku účinku rychlosti ochlazování na hodnotu Tc je amorfní povaha taveniny zachována při nižších teplotách, v našem případě nižších o 60 °C. Je-li tavenina vystavena vysoké rychlosti ochlazování, její teplota se snižuje a nakonec dosáhne nové hodnoty Tc, kde dojde ke krystalizaci. Například ochlazování z 240 °C na 180 °C při rychlosti ochlazování 200 °C/min trvá 18 vteřin. Pokud řídíme teplotu takovým způsobem, že se začíná zvyšovat právě před tím, než dosáhne nové hodnoty Tc, potom tavenina nekrystalizuje a zůstává amorfní pb dalších 60 °C, což lze využít pro rozvolňování prostřednictvím zvýšení elasticity taveniny smykovou oscilací za podélného namáhání. Pokud se například rozhodneme rozvolňovat amorfní!taveninu, když její poměrná elasticita (G'/G*) = 0,83, obr. 17 ukazuje, že pro frekvenci lOrad/sinení možné takové ťirovně elasticity dosáhnout bez interference intenzivní krystalizace, která začíná při Tc = 242 °C. Pro tuto frekvenci je hodnota (G'/G*) při náběhu krystalizace rovna pouze 0,3. Tuto hodnotu lze zvýšit použitím vyšší frekvence smykové oscilace. Využitím časového a teplotního superpozičního principu, který se vztahuje na rheologické chování viskoelastických távenin, lze spočítat frekvenci, kterou by bylo třeba aplikovat, aby se elasticita taveniny zvýšila při teplotě T = 242 °C z (G'/G*) = 0,3 na (G'/G*) = 0,83. Výsledná frekvence je 5,382 rad/s (857 Hz). Přestože dosažení takové frekvence oscilace je jistě uskutečnitelné, z ekonomického hlediska by nebylo praktické a/nebo by působilo vážný problém hlučnosti ve výrobním prostředí. Účelem’ tohoto vynálezu je nalézt preferované řešení. Pokud by teplota mohla být snížena na 220 °C, což je pod teplotou Tc při nízké ochlazovací rychlosti (a tudíž nerealizovatelné bez pomoci tohoto vynálezu), ale nad teplotou Tc pro vysokou rychlost ochlazování, frekvence oscilace ke zvýšení (G'/G*) na hodnoty vhodné pro rozvolňování by byla 166 rad/s (27 Hz), což je z ekonomického, pohledu v průmyslové aplikaci prakticky dosažitelná hodnota. Další snižování teploty k 200 °C by při udržování shodné hodnoty (G'/G*) ještě dále snížilo oscilační frekvenci.

I

Podle vynálezu, jak to bylo zjištěno například u Nylonu 66, teplota taveniny Jse sníží během rozvolňovacího zpracování takovým způsobem, který odpovídá snížení Tc o nápř. 60 °C, účinkem vysoké rychlosti, ochlazování na Tc a následně se zvýší, aby se zabránilo ochlazení pod 180 °C, což je hodnota Tc pro nejrychleji ochlazovanou taveninu, dokud není dosaženo další teploty, při které může ochlazovací cyklus opět začít. Konkrétně, horní teplota může být T = 245 °C a spodní teplota 185 °C. Doba cyklu pro obrácení změny teploty je 18 vteřin. Odbómíci toho mohou dosáhnout mnoha různými způsoby. Odborníci také budou schopni zvolit takové prostředky pro řízení teploty, které budou nejlépe vyhovovat danému účelu. ^!

Jeden výhodný a ekonomický prostředek spočívá ve střídavém čerpání vysokou rychlostí toku tepelnou kapalinu akumulovat v izotermálně zásobnících udržovaných na dvou teplotách, kde jedna z teplot je asi o 15 °C vyšší než horní teplota rozsahu cyklu a spodní teplota a druhá nižší také asi o 15 °C než spodní teplota rozsahu. Jednotlivé kapaliny jsou čerpány pouze po část doby cyklu, aby se umožnil vznik setrvačného efektu při změně čerpacích kapalin. Teplota kapalin v zásobníku se může nastavit spolu s proporčním načasováním pro střídání i čerpání uvedených dvou kapalin, aby se dosáhlo správného teplotního profilu vyhovujícího rozvolňovacímu zpracování. Odborníci budou moci navrhnout provedení a řízení takového systému obsahujícího pro-23CZ 296826 B6 středky pro řízení teploty, termočlánky, ohřívací a chladicí prostředky a servo-řízený přepínací ventil, všechno v servosmyčce programovatelné řídicím počítačem. ;

I

V dalším provedení vynálezu se teplota mění podél dráhy tekoucího materiálu řízením rychlosti toku tepelné chladicí kapaliny cirkulující v chladicích vedeních nebo chladicím plášti uvnitř stěny a/nebo válce zpracovací dutiny. Chladicí tepelná kapalina může například cirkulovat od koncového výstupu ze zpracovacího stanoviště kjeho vstupu ve spirálově tvarovaném kanálku zmenšujícího se průřezu, který se s tím jak se dostává blíž ke vstupu stanoviště, zároveň vzdaluje dále od dutiny s taveninou, což vede k tomu, že podél osy toku taveniny se mění chladicí kapalina. K vytvoření správného rozdílu teplota mezi vstupem a výstupem zpracovacího stanoviště k vytvoření požadovaného profilu ochlazovací rychlosti při průchodu taveniny se mohou použít další známé prostředky řízení teploty v této oblasti techniky, jako jsou pásové ohřívače, tepelné trubky, tepelná vnořená tělíska, vzduchové kapsy atd. Stejný teplotní profil sé může opakovat od stanoviště ke stanovišti, což přispěje k udržování taveniny v amorfním stavu [během rozvolňovacího procesu. i

Pro danou teplotu se elasticita zvětšuje s frekvencí. Pro danou frekvenci se elasticita zvětšuje se snižováním teploty. Aby bylo možno přesně řídit míru elasticity taveniny při každé teplotě, podle přednostního provedení vynálezu se za účelem optimalizace rozvolňování i hodnota frekvence smykové oscilace nastavuje pro každou teplotu taveniny. V souladu s tím se podle přednostního provedení vynálezu počet žeber, výstupků nebo drážek na otáčku rotačních po,vrchů zpracovacího stanoviště mění s teplotou taveniny v konkrétním místě. Hustota žebrových [prvků se snižuje se snižující se teplotou, a naopak se zvyšuje se zvyšováním teploty podél dráhy průchodu materiálu.

Pokud se rozvolňovací systém skládá z řady malých stanovišť, která mohou být nezávisle mechanicky a tepelně řízena, teplota v každém stanovišti může být spojena! _s optimálními proměnnými rozvolňovacího procesu pro tuto teplotu: nejvhodnější frekvencí oscilace, nejvhodnější rotační rychlostí, a nejvhodnější amplitudou deformace pro podélné namáhání. Teplotní profil je určován teplotním rozdílem mezi přilehlými stanovišti.

Pokud se teplota tepelné kapaliny v čase cyklicky mění, je frekvence oscilace synchronizována tak, aby se podle programu měnila, aby se po celou dobu zachoval požadováný profil elasticity optimalizující rozvolňování. Pro většinu praktických aplikací se frekvence může měnit v rozsahu do 1 do 100 Hz. [ ί

Obr. 18 zobrazuje provedení vynálezu 500 obsahujícího dvojici zpracovacích-komor pro polymerovou taveninu nebo prstencových (válcových nebo kuželových nebo obou) mezer 506 a 510 vymezených mezi vnitřním a vnějším povrchem rotoru nebo válce 508, který se může nepřetržitě otáčet (Ω) a/nebo rotačně oscilovat (ω, a), a vnějším povrchem vnitřního pevného válce nebo kužele 504 a vnitřním povrchem vnějšího pevného válce nebo kužele 512. Povrchy rotoru 506 jsou opatřeny žebrovými prvky podle vynálezu a/nebo povrchy pevných členů 504 a 512. které vymezují mezery 506 a 510, mají na sobě žebrové prvky, při zachování podmínky, že v každé komoře je alespoň jedna sestava žebrových prvků. Pevný hřídel nebo opěra 502 nese pevný Člen 504. 'i

Příklady možných průměrů pro povrchy pro provedení z obr. 18 jsou: vnější průměr pro 502 a 7,62 cm, vnější průměr pro 504 je 15,24 cm, vnitřní průměr pro 508 je 15.88 cm, vnější průměr pro 508 je 23,50 cm, vnitřní průměr pro 512 je 24,36 cm, a vnější průměr pro 512 je 32,98 cm. Šířka mezer 506 a 510 je 1,6 mm až 6 mm, může být však větší nebo menší ý závislosti na typu taveniny a průměrech prvků. Toto jsou údaje pro minimální výkon 65 kg/hodinu pro polykarbonát. i

Obr. 19 zobrazuje provedení vynálezu, které má rotor, tyč, šroub, trubku nebo hřídel 602 pro vymezení vnitřku mezery pro zpracovávanou taveninu, který se může otáčet a/nebo oscilovat kolem své osy. Žebrové prvky 604 na povrchu rotoru 602 mají tvar žebrových výstupků. Protože

-24CZ 296826 B6 jsou zobrazeny hexagonální jednotky žebrových prvků 604. mohou se použít i jiné polygonální tvary. Každá jednotka má boční stěnu 606, jejíž směr svírá se směrem F toku materiálu který je rovnoběžný s osou rotoru, úhel Θ. Každá jednotka má také příčné stěny 612, 608, a úhlové stěny 614, 610. Směr příčných stěn svírá se směrem F toku kosý úhel, zatímco úhlové stěny směřují pod ostrým úhlem. Tyto stěny také protínají konce vedlejší stranové stěny 606 v žebrovém výstupku. Vynálezce zjistil, že toto uspořádání je velmi výhodné, protože způsobuje opakované a periodické rozdělování taveniny při jejím průchodu každým průsečíkem při otáčení rotoru a tím podporuje místní zrychlování/zpomalování taveniny v každém průsečíku, přičemž jeho účinkem je snížení viskozity. Typická tloušťka stěn žebrových výstupků je snížení; viskozity. Typická tloušťka stěn žebrových výstupků se pohybuje zhruba v rozmezí od 0,15 mm do 1,00 mm, v závislosti na průměru D rotoru 602 a rychlosti rotace (spojité a/nebo oscilující), frekvenci a amplitudě, a typu taveniny. Výška stěny je kolem 0,1 mm až 1,0 mm. [Vzdálenost d mezi postranními stěnami 606 také závisí na průměru rotoru, rychlosti a typu taveniny. Vzdálenost d je kolem 1,5 mm až 5,0 mm. ÚhelO může být od 2 do 85° nebo přednostně přibližně od 30 do 60°.

Provedení z obr. 20 a 21 obsahuje rotor, tyč, šroub, trubku nebo hřídel 702 pro vymezení vnitřku mezery pro zpracovávanou taveninu, který se může otáčet a/nebo oscilovat kolem své osy. Žebrové prvky 704 na povrchu rotoru 702 mají tvar kolejnicových prvků připomínajících železniční koleje. Kolejnicové prvky 704 jsou tvořeny dvojicemi rovnoběžných stěn Í708 vzdálených od sebe o hodnotu 1 (konkrétně může činit přibližně 0,1 mm až 1,2 mm), která je srovnatelná se vzdáleností d pro žebrové výstupky z obr. 19, a vedoucích ve směru svírajících se směrem F toku materiálu úhel Θ, podobně jako tomu bylo u provedení z obr. 19. Mezi podélnými stěnami 706 jsou uspořádány příčné stěny 708. Výška hr podélných stěn 706 je přibližně mezi 0,5 mm až 1,5 mm, a jejich šířka vr je přibližně mezi 0,4 mm až 1,2 mm. Základny příčných stěn 708 jsou od sebe ve směru podélných stěn 706 vzdáleny o vzdálenost wb, která je přibližně 0,5 mm až několik centimetrů v závislosti požadovaném zrychlení deformační rychlosti, přičemž příčné stěny 708 jsou kratší než podélné stěny 706 a mají výšku přibližně od 0,1 mm do 1,5 mm. Šířka wt vrcholové části příčné stěny 708 je přibližně mezi 0,1 mm až 1,5 mm. Strany příčných stěny 708 jsou skloněny pod úhlem δ vzhledem k povrchu rotace 702, který je asi 25 až 89°.

Obr. 22 ukazuje provedení vynálezu aplikované na ventilové ústí vtoku v Systému s teplotním oběhem ve vstřikovacím zařízení. Ventilové ústí vtoku má část 802 s průchodem 804 pro vstup taveniny polymeru a tyč 808 s ventilovým koncem 818, který se může osově pohybovat pomocí známých hnacích prostředků schematicky znázorněných šipkou 812. Ktomu, aby se otevřen nebo uzavřel průchod a tím umožnil nebo neumožnil přívod taveniny do dílu 806, tyč 808 se pohybuje ve směru šipky 812. Tak jak tomu bylo v jiných provedeních vynálezu, tyč 808 a/nebo vnitřní povrch dílu 806 jsou opatřeny žebrovými prvky 810, přičemž tyč 8Ó8 se spojitě a/nebo oscilačně otáčí (Ω; ω, a) kolem své osy. To vyvolá značné snížení viskozity a! vstřikovacího tlaku taveniny. Viskozita se sníží při zvýšení teploty nebo bez zvýšení teploty, cóž vede ke zkrácení času cyklu. '

Rotace tyče 808 a dokonce i její axiální pohyb mohou být uplatněny k usnadnění vstupu taveniny do dílu 806. Spojitá rotační rychlost tyče 808 je funkcí průměru tyče (například kolem 6 mm až 15 mm) a je mnohem vyšší (kolem 300 rpm až 1700 rpm) pro vytlačovací stroje, které používají trubky s mnohem většími průměry (1 rpm 6 125 rpm). í

I

Podobná uspořádání jsou možná pro vytlačovací sekci, vstřikovací sekci al různé další možné části známých zařízení pro zpracování polymerů. | i

Žebrové prvky podle vynálezu mohou být zhotoveny například pomocí elektrického tváření, elektrického leptání, laserového pájení, laserového tváření, elektro-výbojového obrábění (EDM), lití metodou vytaveného modelu nebo mechanického obrábění atd. Vhodnými materiály pro rotor a válec jsou nerezová ocel, ocel 4140, bronz s vysokou tvrdostí podle Rockwelle apod. U rotorů může být vnější povrch tyče, například o průměru 9 mm a délce 23 cm, vytvořen s žebrovými prvky. U válce, například s průměrem trubky 18 mm, může být tato trubka rozříznuta podél

-25CZ 296826 B6 roviny rovnoběžné s osou trubky, vnitřní povrch opatřen žebrovými prostředky, a obě poloválcové nebo polokuželové části zpátky k sobě přiváděný: |

Z hlediska obecné úvahy jsou tvar, geometrie, rozměry a prostorové uspořádaní žeber, výstupků a/nebo drážek žebrových prvků zvoleny v závislosti na typu taveniny polymeru, která má být zpracována, jak to vyplývá z podmínek popsaných v patentu US 5 885 495. Tyto podmínky, týkající se provedení žebrových prvků, mohou být optimalizovány pro specifickou taveninu, s rheologickými parametry nastíněnými uvedeným patentem, zejména pokudljde o poměr G'/G', frekvenci a amplitudu deformace vytvořené stlačováním a uvolňováním taveniny žebrovými 10 prvky. i

i.

Bylo podrobně popsáno a zobrazeno několik provedení vynálezu s cílem! vysvětlit principy vynálezu. Je samozřejmé, že lze realizovat i jiná provedení vynálezu, aniž by těchto principů.

došlo k odklonu od

Claims (56)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro snižování viskozity taveniny roztaveného plastického polymemího materiálu, obsahující:

   mezerový prostředek (3);

   hnací prostředek (35, 29);

   vstupní prostředek (30, 21, 220) definující vstup mezery, jímž prochází tavenina do mezery; výstupní prostředek (31, 22, 270) definující výstup mezery, jímž tavenina vychází zmezery;

   přiváděči ústrojí (4, 23, 33) spojené se vstupem mezery a určené pro přípravu taveniny a její přivádění do vstupu mezery, vyznačujícíse tím, že zařízení je uspořádáno pro redukování viskozity taveniny smykovou vibrací při extenzionálním toku pro vyvolání alespoň smykového zředění, přičemž: mezerový prostředek (3) definuje první a druhý povrch (2, 56, 6, 7, 10, 13, 14), které jsou uspořádány s odstupem od sebe pro vytvoření mezery (3) zpracovací dutiny mezi prvním a druhým povrchem (2, 56, 6, 7, 10, 13, 14), přičemž alespoň jeden z povrchů (2, 56, 6, 7, 10, 13, 14) je pohyblivý vzhledem k druhému povrchu (2, 56, 6, 7, 10, 13, 14) k vytváření smykové deformace polymemí taveniny v mezeře (3), hnací prostředek (35, 29) je uspořádán pro vyvození pohybu alespoň jednoho

   7, 10, 13, 14) vzhledem k druhému z povrchů (2, 56, 6, 7, 10, 13, 14), a z povrchů (2, 56, 6, zařízení dále obsahuje žebrový prostředek (5, 12, 450, 604, 704, 810) na alespoň jednom z uvedených povrchů (2, 56, 6, 7, 10, 13, 14), pro pohyb taveniny přes obrys žebrového prostředku (5, 12, 450, 604, 704, 810), kde obrys je zvolen tak, že žebrový prostředek (5,1 12, 450, 604, 704, 810) vyvolává periodickou změnu smykové deformační rychlosti aplikované na taveninu při jejím tečení mezerou (3) ve spojení se současným pohybem uvedeného alespóň jednoho povrchu (2, 56, 6, 7, 10, 13, 14) pro vyvolání místního extenzionálního zrychlení a zpomalení taveniny, čímž jsou hnací prostředek (35, 29) a žebrový prostředek (5, 12, 450, 604, 704, 810) uspořádány pro vzájemnou spolupráci pro vyvolání smykové vibrace zvolené frekvence a amplitudy spojené s místním extenzionálním zrychlením a zpomalením taveniny v mezeře (3). |
2. 2. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že hnací prostředek (35, 29) vykonává rotační pohyb a žebrový prostředek (5, 12, 450, 604, 704, 810) uděluje smykové deformační í-ychlosti v polymemí tavenině vibraci. !

   í

   I ' !'
3. 3. Zařízení podle nároku 1, vy zn aču j í cí se tím, že hnací prostředek (35, 29) vyko- nává rotační pohyb a periodický vibrační pohyb a žebrový prostředek (5, 12, 450, 604, 704, 810) a hnací prostředek (35, 29) společně udělují smykové deformační rychlosti v polymemí tavenině vibraci. j
4. 4. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že obsahuje zásobník (34, 20) spojený s výstupem (31, 22, 270) mezery (3) pro shromažďování taveniny vystupující z výstupu (31, 22, 270) mezery (3), prostředek pro změnu amplitudy smykové vibrace aplikované na taveninu, prostředek (29, 35) pro nepřetržitý pohyb taveniny mezerou (3) ze vstupu;k výstupu (31, 22, ío 270), prostředek (36) pro nepřetržitou ventilaci mezery (3) zpracovací dutiny ík zabránění tvoření bublin a dutin během zpracování, prostředek (38) pro monitorování a řízení teploty taveniny obsažené v mezeře (3) zpracovací dutiny, prostředek (48) pro monitorování !a řízení tlaku taveniiny v mezeře (3) a prostředek (50) pro monitorování a řízení točivého momentu působícího na taveninu obsaženou v mezeře (3) zpracovací dutiny. [ ¹⁵ Ϊ
5. 5. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že obsahuje několik vymezovacích prostředků (3) navzájem spojených pomocí zubových čerpadel nebo šroubových čerpadel (11, 20) a obsahujících první zpracovací stanoviště spojené přímo nebo přes zuboýé čerpadlo (11, 26) a/nebo statický míchač s vytlačovacím strojem (23), zásobník (34, 20) spojený s výstupem (31)

   20 mezery (3) pro shromažďování taveniny z výstupu (31) mezery (3) a poslední stanoviště spojené s alespoň jedním zásobníkem (34, 20). I
6. 6. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že žebrové prostředky (5, 12, 450, 604, 704, 810) obsahují alespoň jeden prvek vybraný ze skupiny prvků zahrnujících žebra, výs-

   25 tupky a drážky. ;

   I
7. 7. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že prostředek (29, 35) pro nepřetržitý pohyb taveniny obsahuje alespoň jeden prostředek vybraný ze skupiny prostředků zahrnujících prostředek pro tlačení, prostředek pro tažení a prostředek pro čerpání taveniny, přičemž zaří-

   30 2;ení dále obsahuje prostředek pro řízenou změnu šířky mezery (3). (
8. 8. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že mezera (3) jé v podstatě plochá, přičemž první povrch a druhý povrch (2, 56, 6, 7, 10, 13, 14) jsou ploché.

   35
9. 9. Zařízení podle nároku 1,vyznačující setím, že mezera (3) jeiprstencová.

   I
10. 10. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že alespoň jeden z prvního a druhého povrchu (2, 56, 6, 7, 10, 13, 14) je válcový.>

    i

    40
11. 11. Zařízení podle nároku 9, vyznačující se tím, že alespoň jedpn z prvního a druhého povrchu (2, 56, 6, 7, 10, 13, 14) je kuželový.
12. 12. Zařízení podle nároku 11,vyznačující se tím, že obsahuje ósový hnací prostředek (35) pro axiální pohyb alespoň jednoho z povrchů (2, 56, 6, 7, 10, 13, 14) pro změnu šířky

    45 mezery (3) zpracovací dutiny.i

    I
13. 13. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že žebrový prostředek (5, 12, 450, 604, 704, 810) obsahuje vzájemně s odstupem od sebe umístěné žebrové stěny (706, 708), jejichž rozteč je zvolena tak, že napěťové pole vyvolané v tavenině jednou žebrovou stěnou (706, 708)

    50 se překrývá s napěťovým polem vyvolaným vtavenině sousední žebrovou stěnou (706, 708).
14. 14. Zařízení podle nároku 13, vyznačujícíse tím, že žebrové stěny (706, 708) jsou vedeny v jednom ze směrů zahrnujících radiální, obvodový a šroubovicový směr.

    -27CŽ 296826 B6
15. 15. Zařízení podle nároku 14, v y z n a č u j í c í se tím, že žebrové stěny (706, 708) jsou spojité.

    i í
16. 16. Zařízení podle nároku 14, vy z n a č uj í c í se tím, že žebrové stěny (706, 708) jsou přerušované. ί . I
17. 17. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že výška žebrových stěn (706, 708) se mění podél alespoň jednoho z uvedených prvního a druhého povrchut(2, 56, 6, 7, 10, 13, 14).
18. 18. Zařízení podle nároku 14, vy z n a č uj í c í se tím, že žebrové steny (706, 708) mají tvar písmene „V“.;

    I
19. 19. Zařízení podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se tím, že mezera (3) je prstencová a její poloměr se v úseku mezi vstupem (30, 21, 220) mezery (3) a výstupem (31, 22, 270) mezery (3) alespoň jednou změní.;
20. 20. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že žebrový prostředek (5, 12, 450,

    604, 704, 810) obsahuje s odstupem od sebe umístěné výstupky.i
21. 21. Zařízení podle nároku 20, v y z n a č u j í c í se tím, že výstupky jsou polygonální.

    í
22. 22. Zařízení podle nároku 20, v y z n a č u j í c í setím, že výstupky mají zaoblený obrys zvolený pro eliminaci turbulence taveniny pohybující se kolem výstupků.

    L
23. 23. Zařízení podle nároku 1, vyznačujícíse tím, že mezera (3) je vytvořena mezi několika vnějšími rotory (27), které jsou uspořádány vzájemně otočně, pro vytvoření vnitřního prostoru, a vnitřním rotorem (28) otočným ve vnitřním prostoru a nesoucím žebrové prvky (5, 12, 450,604,704,810). i i
24. 24. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že mezera (3) jé vytvořena vnějším prstencovým obalem, vnitřním rotorem (19) a řadou vzájemně spojených oválných členů (16), které jsou spojeny s rotorem (19) a uspořádány pro rotační obíhání v prstencovém obalu.
25. 25. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že mezera (3) je vytvořena dvojicí obalů vzájemně spojených čerpadlem (11, 26) a rotory (19, 27, 28) otočnými v obalech a vymezujícími mezi rotorem (19, 27, 28) a jeho obalem mezeru (3). j
26. 26. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že mezera (3 j je prstencová, při- čemž první povrch je vnějším povrchem (10) rotoru a druhý povrch je vnitřním povrchem válce (9) pro umístění rotoru. <
27. 27. Zařízení podle nároku 26, v y z n a č u j í c í se tím, že hnací prostředek (29, 35) obsahuje duální hnací prostředek pro aplikaci spojité rotace na rotor (19, 27, 28)ja pro aplikaci oscilační rotace na rotor (19, 27, 28) k vyvolání smykové vibrace zvolené frekvence a amplitudy.

    i
28. 28. Zařízení podle nároku 27, vy zn ač u j í c í se tím, že duální hnací prostředek obsa- huje diferenciální hnací prostředek uzpůsobený pro nezávislé řízení nepřetržité rotace a frekvence a amplitudy oscilační rotace. I i
29. 29. Zařízení podle nároku 28, vyznačující se tím, že diferenciální hnací prostředek obsahuje epicykloidní hnací prostředek.

    I

    -28S
30. 30. Zařízení podle nároku 29, vyznačující se tím, že obsahuje vytlačovací stroj (23) spojený s mezerou (3) a poháněný epicykloidním hnacím prostředkem spojeným s vytlačovacím strojem (23). ;
31. 31. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že hnací prostřédek (29, 35) spolupracuje s žebrovým prostředkem (5, 12, 450, 604, 704, 810) pro vyvolání smykové vibrace taveniny zvolené frekvence a amplitudy spojené s únavovým extenzionálním tokem taveniny v mezeře (3) alespoň v takovém rozsahu, že je tavenina podrobena rozvolňování.
32. 32. Zařízení podle nároku 31,vyznačuj ící se tím, že obsahuje j zásobník (20, 34), spojený s výstupem (22, 31, 270) mezery (3), pro shromažďování taveniny výcházející z výstupu (22, 31, 270) mezery (3) a udržovací prostředek, umístěný v zásobníku (20, 34), pro uvádění taveniny v zásobníku (20, 34) do pohybu k udržování jejího rozvolněného stavu.

    í
33. 33. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že první povrčh je vnější povrch (10) rotoru vytlačovacího stroje a druhý povrch je vnitřní povrch válce (9) vytlačovacího stroje, v němž je uložen rotor vytlačovacího stroje, přičemž zařízení obsahuje prostředek (37, 38, 39) pro řízení teploty taveniny ohříváním a ochlazováním taveniny v mezeře (3) a hnací prostředek (29, 35) obsahuje motorový prostředek pro otáčení rotoru.
34. 34. Zařízení podle nároku 1,vyznačující setím, že první povrch je vnější povrch tyče (808) ventilového hradla a druhý povrch je vnitřní povrch pouzdra (806) Ventilového hradla, v němž je uložena tyč (808). ř
35. 35. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje vytlačovací stroj s výstupem, tvořící alespoň část přiváděcího ústrojí (23, 33, 4), a hubici s křížovou hlavou napojenou mezi výstup vytlačovacího stroje a vstup (20, 31) mezery (3) k přivádění taveniny z: výstupu vytlačovacího stroje do vstupu (20, 31) mezery (3). ί
36. 36. Zařízení podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že první povrch je vnější povrch (10) rotoru a nese žebrový prostředek (5, 12, 450, 604, 704, 810) a druhý povrph je vnitřní povrch válce (9) pro uložení rotoru, přičemž ve válci (9) je vytvořeno několik stanovišť pro vytlačování taveniny a pro rozvolňování taveniny, jimiž prostupuje mezera (3). | i
37. 37. Zařízení podle nároku 36, vyznačujícíse tím, že alespoň jedno stanoviště obsahuje rotor opatřený šroubem (11) pro přemísťování taveniny podél mezery; (3), alespoň jedno stanoviště obsahuje prostředek (48) pro tlakování taveniny v mezeře (3), a alespoň jedno stanoviště obsahuje žebrový prostředek (5, 12, 450, 604, 704, 810) pro rozvolňování taveniny.

    i
38. 38. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že obsahuje vstřikovací stroj spo- jený s mezerou (3) a určený pro alespoň jednu z činností zahrnujících přijímaní zpracované taveniny z výstupu (31, 22, 270) mezery (3) nebo dodávání nezpracované taveniný do vstupu (30, 21, 220) mezery (3). |
39. 39. Zařízení podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se tím, že obsahuje recirkulační prostředek (608, 610, 612, 614) napojený mezi výstupní část mezery (3) a vstupní část mezery (3) pro recirkulaci alespoň části taveniny k dalšímu snižování její viskozity. | í
40. 40. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje prostředek (38) pro řízení teploty taveniny podél mezery (3). i
41. 41. Zařízení podle nároku 40, vyznačujícíse tím, že prostředek;(38) pro řízení teploty taveniny řídí teplotu taveniny podél mezery (3) pro udržení zvolené elasticity taveniny.

    -29' CZ 296826 B6
42. 42. Zařízení podle nároku 40, v y ž n a č u j í c í se tím, že prostředek (38) pro řízení teploty taveniny řídí teplotu taveniny podél mezery (3) pro udržení zvoleného teplotního profilu taveniny podél mezery (3).
43. 43. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že žebrové prostředky (5, 12, 450, 604, 704, 810) mají podél alespoň jednoho z prvního a druhého povrchu (2, 56, 6, 7, 10, 13, 14) žebra, která jsou rozmístěna s určitou hustotou rozmístění, přičemž zařízení obsahuje prostředek (38) pro řízení teploty podél mezery (3) tak, že se teplota mění podél mezery (3) jako funkce hustoty rozmístění žeber, přičemž vyšší hustotě rozmístění žeber odpovídá vyšší teplota.
44. 44. Zařízení k produkování rozvolněného polymeru, obsahující:

    prostředek pro zvyšování teploty polymeru na teplotu tavení polymeru pro vznik taveniny polymeru;

    smykový prostředek pro vystavení taveniny rozvolňoVacímu Zpracování srn tahové únavové deformace, dokud se stav provázanosti mezi makromo nezmění na požadovanou úroveň měřenou změnou viskozity taveniny;

    ykovou oscilací za ekulami polymeru dopravní prostředek pro dopravení taveniny na stanoviště; a zpracovací prostředek pro podrobení taveniny další operaci pro tuhnutí polymeru, vyznačující se tím, že dále obsahuje prostředek (37, 38, 39) pro řízení teploty taveniny pro změnu teploty taveniny během rozvólňovacího zpracování způsobem, který vede ke snižování teploty krystalizace polymeru dynamickým účinkem rychlosti ochlazování na náběh krystalizace při současném zamezování vyváření važeb z této přeměny.
45. 45. Zařízení podle nároku 44, vy z n a č u j í c í se tím, že prostředek (37, 38, 39) pro řízení teploty taveniny je uspořádán pro umožnění ochlazování taveniny zvolenou rychlostí, dokud se nedosáhne požadované teploty, při současném nastavování frekvence smykové oscilace jako funkce teploty taveniny, pro udržení specifického stavu elasticity taveniny příznivého z: hlediska účinnosti rozvolňování.
46. 46. Zařízení podle nároku 44, vyznačující se tím, že prostředek (37, 38, 39) pro řízení teploty taveniny je uspořádán pro umožnění ochlazování taveniny zvolenou rychlostí, dokud se nedosáhne požadované teploty, při současném nastavování amplitudy smykové oscilace jako funkce teploty taveniny, pro udržení specifického stavu elasticity taveniny příznivého z hlediska účinnosti rozvolňování a zabránění frakturace taveniny.
47. 47. Zařízení podle nároku 44, v y z n a č u j í c í s e tím, že prostředek (37, 38, 39) pro řízení teploty taveniny je uspořádán pro umožnění ochlazování taveniny zvolenou rychlostí, dokud se nedosáhne požadované teploty, při současném nastavování rychlosti smykového toku, jemuž je tavenina vystavena, jako funkce teploty taveniny, pro udržení specifického stavu elasticity taveniny příznivého z hlediska účinnosti rozvolňování. ' i-
48. 48. Zařízení podle nároku 47, v y z n a č u j í c í se tím, že smykové prostředky obsahují rotační povrchy (502, 504, 508, 512), které jsou ve styku s taveninou, přičemž rychlost rotace rotačních povrchů (502, 504, 508, 512) je naprogramována jako funkce teploty taveniny, pro udržení specifického stavu elasticity taveniny příznivého z hlediska účinnosti rozvolňování.
49. 49. Zařízení podle nároku 48, vyznačují cíše tím, že alespoň jeden z rotačních povrchů (502, 504, 508, 512) je opatřen žebry (5, 12, 450, 604, 704, 810), jejichž počet na otáčku rotačního povrchu (502, 504, 508, 512) je zvolen pro vytvoření místní tahové smykové periodické deformace, která se mění s teplotou taveniny v tomto místě.
50. 50. Zařízení podle nároku 49, vyznačující se tím, že hustota žeber (5, 12, 450, 604, 704, 810) na povrchu (502, 504, 508, 512) v libovolném místě rozvolňovácího zpracování se snižuje se snižováním teploty, a naopak, zvyšuje se se zvyšováním teploty, podle požadavku udržet v každém místě specifický stav elasticity taveniny příznivý pro rozvolňování.
51. 51. Zařízení podle nároku 44, v y z n a č u j í c í se tím, že prostředky (37, 38, 39) pro řízení teploty taveniny jsou uspořádány pro umožnění řízeného měnění teploty taveniny mezi dvěma teplotami střídavým ochlazování a zahříváním taveniny za probíhajícího rozvolňování a současným nastavováním frekvence, amplitudy a smykové oscilace jako funkce teploty taveniny, pro udržení specifického stavu elasticity taveniny příznivého pro účinnost rozvolňování.
52. 52. Zařízení podle nároku 44, v y z n a č u j í c i se tím, že teplota taveniny je profilována podél dráhy tekoucí taveniny řízením rychlosti toku chladicí tepelné Napalmy cirkulující v kanálcích nebo plášti (15, 240, 242) uvnitř formy a/nebo válce (9) zpracovací dutiny.

    k vstupnímu konci
53. 53. Zařízení podle nároku 52, v y z n a č u j í c í se tím, že tepelná kapalina cirkuluje od 3'ýstupního konce zpracovacího stanoviště kjeho vstupu ve spirálově tvarovaném kanálku se zmenšujícím se průřezem, vzdalujícím se od dutiny s tím, jak se přibližuje stanoviště, za vzniku gradientu chladicí kapacity podél osy toku taveniny.
54. 54. Zařízení podle nároku 49, vyznačující se tím, že prostředky (37, 38, 39) pro řízení teploty taveniny jsou prostředky známé v této oblasti techniky, jako jsou například pásové ohřívače (8), tepelné trubky, tepelná ponorná tělíska, vzduchové kapsy, navržené a aktivované pro vytvoření správného teplotního rozdílu mezi vstupem a výstupem zpracovacího stanoviště k vytvoření požadovaného profilu rychlosti ochlazování při průchodu taveniny.

    otní profil se může
55. 55. Zařízení podle nároku 44, vyznačující, se tím, že stejný tep opakovat od stanoviště ke stanovišti při udržování taveniny v amorfním stavu za probíhajícího rozvolňování.
56. 56. Zařízení podle nároku 43,vyznačujícísetím, že ve zpracovací dutině každého stanoviště je uplatněn jiný teplotní profil k zohlednění měnících se vlastností rozvolněné taveniny při postupu zpracování od jednoho stanoviště; k dalšímu a při udržování taveniny v amorfním stavu za probíhajícího rozvolňování.