Doprava materiálů Prášky, Granule - v pytlích,na paletách (o váze cca 1000 kg), nověji ve velkých pytlích (např. systém „Big Bag«) nebo boxech obsahujících 500 až 1000 kg materiálu Pro velká množství granulátů a práškových materiálů (např. sazí, PVC prášků) – velkoobjemové cisterny, z nich materiál dopravován do hlavních zásobníků, případně velké boxy mohou sloužit přímo jako provozní zásobníky – zlevnění dopravy, není znečištěná surovina při vykládání, nejsou finanční náklady na nevratné pytle • Balíky • Kapaliny
Pneumatická doprava •
Většina velkých závodů přistupuje k vnitřní dopravě granulí a práškových surovin pomocí pneumatických dopravních systémů
•
Materiály pneumaticky dopravovány do hlavních zásobníků (sil) a odtud do provozních zásobníků
•
Zásobníky vybaveny zařízením pro kontrolu množství materiálu v zásobníku a zařízením pro vyprazdňování materiálu ze zásobníku (vibračním, šnekovým apod.). Hlavní zásobníky se stavějí pro kapacitu 60 až 300 m3
•
K pneumatické dopravě se používají tři systémy: vakuový systém. tlakový systém a jejich vzájemné kombinace
•
Tam, kde je tlakový rozdíl mezi systémem a vnější atmosférou, nutné tlakové uzávěry, umožňující vnášení práškového materiálu do systému pneumatické dopravy a jeho uvolnění na místě určení
•
Potrubí mají většinou průměr do 100 mm; bývají hliníku, nerezové oceli s event. vyložením materiály odolnými vůči obroušení
Podtlaková
a - přijímací zásobník, b - cyklónový odlučovač, c - hlavní zásobník, d dmýchadlo, e - tlumič hluku, k - rotační tlaková uzávěra (do 100 m)
Přetlaková
a - přijímací zásobník, c - hlavní zásobník, f- čistič vzduchu, h dmýchadlo, i - odlučovač jemného prachu, k - rotační tlaková uzávěra 200 m, vyšší tlak – vyšší dopravní kapacita, ale vyšší opotřebení potrubí a možnost měknutí granulí nebo jejich drcení
Kombinovaná
a - přijímací zásobník, b - cyklónový odlučovač, c - hlavní zásobník, d dmýchadlo, h - dmýchadlo, i - odlučovač jemného prachu, k - rotační tlaková uzávěra
Doprava surovin
• Z hlavních zásobníků práškové materiály dopravovány pneumaticky do provozních (denních) zásobníků • Provozní zásobníky vybaveny snímači stavu materiálu automaticky ovládáno doplňováni z hlavního zásobníku • Přísady používané v menších množstvích (stabilizátory, urychlovače apod.), ne v zásobnících, ale dopravovány do provozu v pytlích a sypány do násypek, odkud se přepravují k navažování • Kapalné přísady (změkčovadla, rozpouštědla apod.) většinou v podzemních zásobnících a k dalšímu zpracování dopravovány čerpadly, popř. nadzemní a využití samospádu • V dnešní době při zpracování granulovaných materiálů ne ruční doplňování zásobníků zpracovatelských strojů, přechází se na automatické zásobování - zvláště při zpracování plastů vstřikováním a vytlačováním
• Při dopravě granulí do násypek jednotlivých strojů z kontejnerů nebo sudů - ohebné spirálové dopravníky nebo malá vakuová plnicí zařízení, vybavená zabudovaným dmýchadlem • Moderní dopravní systémy umožňuji provádět některé další úpravy granulátu automaticky - nebarvený granulát lze barvit přímo ve stroji v plnicím zařízení •
Výhoda - lze za výhodnější cenu zakoupit bezbarvý granulát ve velkém množství, odpadají problémy se skladováním různobarevných granulátů
•
Pigmenty či jiné přísady dávkovány automaticky (objemově nebo hmotnostně) do plnicího zařízení umístěného nad násypkou a po zamíchání upravený granulát vypuštěn do násypky stroje
•
Pigmenty v práškové formě, ve formě koncentrátů a nověji v kapalné formě
• Obdobně v plnicím zařízení do čerstvého granulátu přidáván na základě předem nastaveného poměru rozemletý recyklát
sušení • Některé polymery (polyamid, polykarbonát apod.) jsou hygroskopické a před vlastním zpracováváním nutno sušit • sušicí zařízení, která jsou napojena na násypku stroje • Suší se většinou za sníženého tlaku a za zvýšené teploty •
Někdy se suší suchým vzduchem, ze kterého byla předem odstraněna vlhkost molekulovými síty
Míchání
Míchání a hnětení • Při výrobě polymerů - obecně míchání surovin není hlavním problémem - složky polymeračního systému obvykle rozpustné v monomerní fázi nebo snadno dispergovatelné v inertním médiu, ve kterém se polyreakce provádí • Ale v drtivé většině aplikací polymerů musí být tyto smíšeny s přísadami nezbytnými pro kvalitu budoucího výrobku (stabilizátory, antioxidanty, plnivy, změkčovadly, vulkanizačním systémem apod.) nebo pro usnadnění zpracování (např. mazivy) • Míchání probíhá obvykle v tavenině polymeru - často se směšují suroviny v nejrůznějším fyzikálním stavu kaučuky, plasty v plastickém stavu, prášky, granule, newtonské i nenewtonské kapaliny, atd.
• Míchání je proces, při kterém je dva nebo více různých materiálů vneseno do míchacího prostoru, kde se materiály rozptylují tak, aby bylo dosaženo požadované rovnoměrnosti rozložení jednotlivých komponent v promíchávané hmotě •
Mícháním jsou částice jedné látky zanášeny mezi částice látky druhé, přičemž v průběhu míchání je výchozí poměr komponent dosahován ve stále menších objemech • Čím vyšší požadovaný stupeň homogenity, tj. čím menší bude objem, v němž bude dosažen výchozí poměr komponent míchané směsi, tím obtížnější a náročnější bude míchací proces • Požadovaný stupeň homogenity nutně nemusí být dosažen již během vstupního míchání - na přípravné zpracování často navazují další procesy jako např. vytlačování nebo vstřikování, při kterých může dojít k dalšímu zlepšení stupně homogenity • Ideální stav, kdy poměr složek je stále stejný a nezávisí na velikosti zkoumaného objemu směsi, nemůže být však nikdy dosažen • Spodní fyzikálně dosažitelná hranice je na úrovni molekul • Při přechodu z jedné molekuly na druhou dojde ke změně obsahu skokem, proto se musí i v tomto případě vyšetřovat dostatečně veliká množina molekul a výsledek hodnocení má vždy statistický charakter, Vyplývá to jednak z podstaty vlastního procesu míchání ajednak z náhodného výběru vzorků k hodnocení
• Dosažení rozptýlení některých přísad (např. stabilizátorů, síťovacích činidel) na molekulární úrovni sice žádoucí, ale technicky obtížně dosažitelné •
U některých přísad vyhovuje rozptýlení mnohem hrubší - např. u barviv stačí k dosažení pěkného vzhledu takové rozptýlení, aby kritický rozměr jejich částic byl pod rozlišovací schopností oka (řekněme 0,02 mm)
• Způsob hodnocení kvality směsi musí odpovídat požadovanému stupni homogenity - kdybychom u barviva zvolili k hodnocení spektrofotometr snímající kruhovou plochu o průměru např. 25 mm, nepoznali bychom barevné skvrny o velikosti snad až do 2 mm •
Naopak při pozorování mikroskopem bychom snadno poznali barevné skvrny menší než je rozlišovací schopnost oka - ne vždy může být kvalita směsi hodnocena vizuálně
•
Obecné hodnocení obvykle vychází ze statistického zpracování naměřených veličin (např. koncentrace)
Vlastní proces míchání Míchací procesy lze rozdělit podle odporu, který kladou promíchávané částice vnější síle, jež na ně působí Jeden extrém - míchání látek s nepatrným odporem částic proti posunutí - míchání zrnitých, popř. práškových látek - velikost a tvar částic míchaného materiálu se v podstatě nemění Druhý extrém - procesy, při kterých se musí překonávat velký odpor proti zamíchání dva typy: a) intenzívní míchání - míchací proces, při kterém je hmota ve změklém nebo-roztaveném stavu a stupeň homogenity závisí na intenzitě smykového namáhání v systému (např. míchání kaučuků se sazemi v hnětičích) b) extenzívní míchání - míchací proces, v němž stupeň homogenity závisí na stupni toku nebo na vytváření nového povrchu (např. míchání práškových polymerů s pigmenty v pásové míchačce)
Zatímco extenzívní míchání se objevuje v určitém míře ve všech intenzívně míchaných systémech, nemusí se intenzívní míchání objevit v extenzívně míchaných systémech Pojem intenzívní míchání v gumárenské a plastikářské technologii míchání totožný s pojmem hnětení, v plastikářské technologii se též označuje pojmem plastikace Plastikace - převedení makromolekulární látky působením tepla do plastického stavu a její zhutnění za současného zamíchání přísad, v tomto stavu lze látku dále zpracovávat V gumárenské technologii - hnětení vysokomolekulárního přírodního kaučuku za účelem snížení jeho viskozity (molekulově hmotnosti) - mastikace nebo lámání kaučuku
• Jiné rozdělení míchacího procesu vychází z dějů, které při míchání probíhají - dochází-li např. u práškové přísady pouze k jejímu rozptýlení, jedná se o distribuční (někdy též nazývané jako jednoduché) míchání, při kterém se zlepšuje jen stupeň promíchání (lepší distribuce) • Zmenšuje-li se při míchání i velikost částic (např. aglomerátů sazí), jedná se o míchání dispergační, neboť se zlepšuje stupeň dispergace • Samo hnětení, tj. výrazné vzájemné laminární posunuti částic ve zpracovávané hmotě způsobené velkými smykovými silami, nezaručuje dokonalou homogenizaci, tj. vysoký stupeň homogenity - míchání kaučuku s přísadami v míchacím dvouválci - vždy dojde k rozrušení a rozptýlení částic vlivem značných smykových sil (dispergační míchání) • Beze změny polohy jednotlivých částí plástu kaučukové směsi v podélném směru válce (křížení) budou jednotlivé úseky plástu vykazovat po hnětení značné rozdíly ve složení, tj. stupeň homogenity vzhledem k celému míchanému množství bude nízký
• Podmínkou dobrého zamíchání vysoce viskózních materiálů - nejen velké smykové namáhání, ale i výměna hmoty ve větších objemech míchaného systému hnětení tedy musí doplňovat účinná změna povrchu, tj. extenzívní (distribuční) míchání, v případě dvouválce překládání - křížení směsi • dále výhodné, aby hnětené materiály měly zhruba stejnou viskozitu - jinak tužší částice prokluzují v měkčím materiálu, není možné je rozptýlit a hnětení je málo účinné • Kaučukové směsi pro náročné aplikace obsahující vysoce ztužující plniva (saze) se často míchají ve více stupních, aby se dosáhlo jejich požadované dispergace při hnětení se totiž směs zahřívá - mezi jednotlivými stupni směs ochlazena a ponechána odležet, aby při rozpracovávání v následném stupni se vytvořilo vysoké smykového napětí nutné k rozrušení aglomerátů sazí
Výsledek míchání
Stroje pro míchání •
Obdobně jako míchání se podle míry zastoupení intenzivního míchání rozlišují i stroje určené k míchání:
•
míchačky - stroje určené převážně k extenzívnímu míchání - lehčí konstrukce, určeny k míchání kapalin, rozptylování nebo rozpouštění tuhých látek v kapalinách a k míchání práškových látek
•
hnětiče - stroje určené k intenzivnímu míchání (hnětení) - masivní konstrukce a silný pohon, směšování vysoce viskózních materiálů (kaučuků, plastů) s práškovými i kapalnými přísadami za současné plastikace
•
Přechod mezi míchačkami a hnětiči, obdobně jako mezi extenzívním a intenzívním mícháním, není náhlý - stroje konstruovány v plynulé řadě od lehkých konstrukcí až po konstrukce nejtěžší
•
Míchání v hnětičích velmi nákladné, investičně i provozně
•
Vychází-li se z práškového polymeru, výhodné předběžné zamíchání v míchačce - krátší časy nezbytné pro vlastní zpracování v hnětiči - zvýšení výkonnost hnětičů, úspora se investice a energie
•
Míchačky zařazené před hnětič - investičně i provozně levnější – např. zamíchání směsi prášku PVC se změkčovadly a ostatními přísadami ve fluidační míchačce s následnou plastikací v hnětiči
•
Pro každý míchací proces charakteristické určité množství energie (měrná energie míchání v joulech na 1 kg míchané směsi), pod níž nelze dosáhnout dokonalého výsledku míchání spotřeba dodané energie se v praxi někdy využívá k určení konce míchacího cyklu, častěji doba míchání či teplota materiálu.
Míchací zařízení
Horizontální míchací stroje bubnové nebo sudové míchačky - pro míchání sypkých hmot (např. pro suché barvení granulátů) Buben (sud) naplněn sypkými hmotami určenými k míchání, uchycen ve speciálním zařízení, které jím otáčí až do dosažení požadovaného stupně homogenity minimální smykové namáháni míchaného materiálu, jen k míchání sypkých hmot Ke zvýšení účinnosti míchání - uvnitř bubnu různé konstrukční prvky usměrňující dráhu přesypávající se hmoty či rozrušující aglomeráty částic
Bubnová míchačka
Sudové míchačky
• pásové míchačky - rotor tvoří pásy spirálovitě navinuté do tvaru válce, které se v nádrži otáčejí a přehrnují materiál z jedné strany na druhou •
Pro vracení materiálu z krajů nádrže do středu rotor opatřen ynitřním protiběžným pásovým vinutím
• Míchačky tohoto typu určeny především k míchání práškových hmot, chlazení suché směsi po míchání ve fluidační míchačce • pro viskózní kapaliny, popř. pasty, - pásy nahrazeny lopatkami upravenými do tvaru přerušované šroubovice v nádrži i několik rotorů upravených tak, aby lopatky jednoho rotoru procházely mezerami mezi lopatkami druhého rotoru a naopak
Pásová míchačka
• Dvouramenná míchačka – mezi klasické míchačky s dobrými míchacími výsledky • k přípravě lepidel, past PVC apod • masivní konstrukce - objemy míchací nádrže od 0,1 až po 10 000 I • Dno nádrže míchačky tvoří dva půlválce, v nichž se otáčejí míchadla. Míchadel byla pro různé účely navržena celá řada , nejčastěji ve tvaru písmene S • Přední míchadlo se otáčí 1,5 až 2krát pomaleji než zadní • Nádrž opatřena duplikátorem pro vytápění či chlazení, vyklápí se jejím pootočením
Dvouramenná míchačka
Typy míchadel a hnětadel
Pomaluběžná míchadla
Vertikální míchačky • Lopatková míchačka – nejjednodušší • Turbínová míchačka – míchadlo ve tvaru lodního šroubu či vrtule • Systémy kapalina/kapalina, kapalina/tuhá lázka (disperzní lepidla, PVC pasty s nízkou viskozitou)
Rychloběžná míchadla
Proudění v nádobách
Další typy míchadel
Lopatková míchačka
• Planetová míchačka – míchání viskózních hmot – pasty PVC, roztoky kaučuků, silikonové tmely • Dvě míchací ramena opatřená lopatkami se pohybují kolem stěn nádoby a přitom se otáčejí kolem své osy vyvozen dobrý míchací účinek v celé hmotě i u viskózních látek •
Výhoda - míchací nádrže mohou být jednoduché nádoby umístěné na kolečkách, k dispozici větší počet, což zvětšuje výkonnost stroje zvláště při časté změně složení směsi
•
Vertikální pohyb míchadel umožňuje výměnu nádob a usnadňuje čištění stroje
• Míchací nádoby lze těsně uzavřít a v případě potřeby i evakuovat
Planetová míchačka
• Fluidační míchačka - moderní typ vysokootáčkové míchačky schopné plnit řadu úkolů • míchání práškových hmot, k jejich homogenizaci, zhutňování a povrchovému barvení •
Významné použití k přípravě směsí práškového PVC s kapalnými změkčovadly
•
Výhod fluidační míchačky využíváno ke zvětšeni výkonnosti hnětičů, zvláště pak kontinuálních
• Rychle se otáčející rotor (obvodová rychlost je 30 až 60 m 1) podobný ploché turbíně, umístěný horizontálně na dně míchací nádoby, uvádí práškový polymer do vířivého pohybu - do vznosu, částice polymeru namáhány nárazy rotoru, nárazy o stěny nádoby i vzájemnými srážkami a teplem vzniklým třením se směs zahřívá •
Podle použité teploty vzniká pak suchá směs (dry blend) nebo hrudková směs (aglomerát)
• Jednoduché tvary rotoru a hladké stěny nádrže - snadné čištění míchačky •
plnění horním víkem a vypouštění dolní výpusti ovládanou pneumaticky
• Kapalné přísady rozstřikovány tryskami do míchacího prostoru během míchání • Míchací cykly krátké—S až 10 min • Vysoce výkonné systémy zpracovávající práškový PVC používají dvě míchačky postavené nad sebou, horní míchačka vyhřívána a probíhá v ní vlastní míchání a želatinace, materiál po zamíchání přepuštěn do dolní míchačky, kde je rychle ochlazen • Chladicí míchačka má méně členěný rotor, který vyvozuje menší tření, chlazena vodou a obvykle pracuje při nižších otáčkách
Fluidní míchačka
Dvoustupňová fluidní míchačka
Statické mixery
Bez pohyblivých součástí, míchání pomocí rozdělování a spojování proudů taveniny Zařazeny před vytl. Hlavu nebo vstřikovací trysku – homogenizace a vyrovnání teploty taveniny
Hnětací stroje
Diskontinuální hnětací stroje •
Míchací dvouválce - svou konstrukcí neodpovídají běžné představě o hnětacích strojích, ale používají´se k hnětení (plastikaci) právě tak jako hnětiče
•
přes své některé nevýhody (obtížnou a nebezpečnou manuální práci, komplikovanou automatizaci) stále patří k vybavení všech gumárenských a některých plastikářských závodů, rovněž v laboratořích
•
Dvouválce se v gumárenském průmyslu omezeně používají k provoznímu míchání kaučukových směsí, popř. k jejich ohřívání
•
Většinou se uplatňují při dalším zpracování plastického materiálu vypuštěného z hnětiče: např. domíchání síry, jako vyrovnávací „zásobník“ teplé směsi s odtahování pásu pro zásobování kalandru či vytlačovacího stroje
•
Výhodou dvouválců je velká plocha válců, kde polymer není smykově namáhán, což umožňuje temperaci hmoty a zabraňuje jejímu přehřátí
•
kompenzováno dlouhými míchacími časy a namáhavou obsluhou, přičemž kvalita zamíchané směsi závisí na způsobu práce obsluhy
• Při hnětení na dvouválci se kolem předního válce vytvoří souvislá vrstva plastického materiálu a přebytek hnětené směsi se shromažduje v roličce (návalku) nad štěrbinou mezi válci • Povrch vrstvy má menší obvodovou rychlost než povrch zadního válce a vlivem rychlostního rozdílu tak dochází k hnětení •
Poměr obvodových rychlostí povrchu válců se nazývá skluz a bývá různý podle účelu, kterému dvouválce mají sloužit - nejčastěji v rozmezí 1,0: 1,1 až 1,3
• Hnětení materiálu tím intenzívnější, čím větší rozdíl obvodových rychlostí a čím menší štěrbina mezi válci • Se zmenšující se štěrbinou mezi válci vzrůstá i tlak mezi nimi • Materiál nashromážděný v roličce je také promícháván, ale intenzita míchání je vzhledem k menším smykovým silám nižší
•
Malá výkonnost, namáhavá práce a některé další nedostatky dvouválců vedly k navržení a k výrobě speciálních hnětacích strojů – hnětičů
•
hlavně pro míchání kaučukových směsí a při výrobě fenolických a močovinových lisovacích prášků
•
Výhodami hnětičů ve srovnání s dvouválci - větší hodinová výkonnost, menší potřeba pracovních sil, menší spotřeba energie na 1 kg míchané směsi
•
Hnětiče umožňuji lepší homogenitu směsí i větší její reprodukovatelnost – menší individuální vliv obsluhujícího pracovníka na míchací proces
•
Práce na hnětiči fyzicky méně náročná, míchání probíhá v uzavřené komoře - pracuje obsluha v bezprašném prostředí
•
Hnětiče zaujímají ve srovnání s dvouválci o stejné výkonnosti menší prostor
•
vypouštěná směs je ve formě kusů rozličného tvaru a velikosti a vyžaduje nejméně jednu další operaci, aby materiál byl normálně použitelný
• •
dvě skupiny: a) stroje, jejichž hnětadla do sebe nezasahují a pracují s různou obvodovou rychlostí; b) stroje, jejichž hnětadla do sebe zasahují a mají stejnou obvodovou rychlost
•
Uvedené hnětiče tlakové - pro zvětšení hnětací účinnosti materiál vtlačován přítlačným klínem mezi hnětací rotory
•
Hnětadla do sebe nezasahují, otáčejí se proti sobě různou obvodovou rychlostí
•
Hnětací komora má v řezu tvar ležaté osmičky
•
Masivní hnětadla mají příčný řez ve tvaru kapky, přičemž jejich hřbet má např. tvar přerušené šroubovice
•
Plášť komory a hnětadla duté, aby je bylo možno vyhřívat nebo chladit
•
Zpracovávaný materiál vkládán do hnětiče vertikální šachtou umístěnou nad hnětací komorou, kapalné přísady přímo do komory
•
V šachtě se pohybuje přítlačný klín ovládaný stlačeným vzduchem
•
Vyprazdňování hnětiče otvorem ve spodní části hnětací komory
•
Vypouštěcí otvor uzavírán spodním klínem axiálně výsuvným popř. odklápěcím
•
Na účinnost hnětení má vliv i zaplnění hnětací komory míchanou hmotou, tzv. činitel naplnění, které se obvykle pohybuje v rozmezí 0,6 - 0,9 (60 - 90 %) v závislosti na typu hnětiče, míchaném materiálu, otáčkách rotorů a tlaku na horní uzávěr
•
hnětení hlavně zachycováním materiálu hnětadly a rpztíráním hřbetem stěny komory
•
šroubovitý hřbet hnětadel umožňuje axiální přesun materiálu (extenzívní míchání)
•
Stěny komory i hřbety hnětadel pancéřovány tvrdými slitinami, odolnými proti oděru
•
Moderní hnětiče umožňují účinné řízení teploty směsi - možno zamíchat i vulkanizační či síťovací činidla a nadouvadla
•
Doba jednoho hnětacího cyklu velmi krátká, 2 až 3 min
•
objem komory až 600 I a příkon motoru 3 000 kW
•
Již zmíněný nedostatek hnětičů, tj. obtížná zpracovatelnost nárazově vypouštěné horké plastické směsi se řeší podstavením dvouválce nebo vytlačovacího stroje - do své násypky pojme až tři dávky z hnětiče a vytlačuje kontinuálně např. pásy, pelety nebo granule
•
Kolísání kvality směsi v jednotlivých dávkách omezeno přesným dávkováním složek směsi a automatickým řízením parametrů hnětacího cyklu jako je teplota, čas a přiváděná energie
Tlakový hnětič I - vzduchový válec ovládající přítlačný klín, 2 - odsáváni prachu, 3 - plnicí nádoba, 4 – plnicí násypka, 5 - přítlačný klín, 6 - míchací komora, 7- hnětadla (rotory), 8 - spodní vypouštěcí klín, 9- klapka
Hnětiče
Kontinuální hnětací stroje • pro zvýšení výkonnosti hnětičů, jejich stupně automatizace, plynulosti dodávky směsi a dosažení maximální stejnorodosti hněteného produktu - použití kontinuálních hnětičů • Požadavky - snadné plnění i špatně sypatelnými materiály, intenzívní hnětení a homogenizace bez místního přehřátí, přesné řízení teploty, snadná úprava pro různou skladbu směsi, účinné odplyňování, malé požadavky na specifickou energii hnětení, rychlé a snadné čištění • Konstrukce kontinuálních hnětičů většinou vychází ze šnekových vytlačovacích strojů • Konvenční šnekové vytlačovací stroje mají malý hnětací účinek zvětšení hnětacího účinku zařazováním různých bariér a hnětacích elementů, kde hmota je vystavena intenzivnímu smykovému namáhání
Míchání a plastikace průchodem mezerami mezi symetricky uloženými „plovoucími“ vřeteny, pohonnou hlavní hřídelí a pevným pouzdrem Ozubení s velkým úhlem stoupání – 45°- plastikace a doprava mat eriálu
KO hnětič
Mezery v závitu šneku, do nich zasahují v řadách uspořádané hnětací zuby upevněné na vnitřní straně pouzdra Materiál namáhán smykově mezi zuby a šnekem Šneky – 100 až 120 ot/min, 7 – 11 D
KO hnětič - princip
Hnětací stroj ZSK
Stejný smysl otáčení, šneky nad sebou a zasahují do sebe Hnětací elementy ve tvaru trojúhelníků nebo oválů, pootočeny tak, že hřbety tvoří dvouchodý nebo tříchodý šnek Poměrem a uspořádáním dopravních a hnětacích elementů možno upravit pro různé polymery Lze odplyňovat, použití pro polymery s aditivy Pro PVC Kombiplast – ZSK + kolmo postavený jednošnekový vytl. stroj
Vložky hnětacího stroje
Hnětič FCM
Hnětadla do sebe nezasahují, mírně odlišná rychlost otáčení
Hnětič DSM
Hnětič Rotomil
Hnětič Gordon
Mlýny
Hrubé rozrušení velkých kusů – kladivové mlýny
Pak jemnější mletí
Nožový mlýn
Několik pevných nožů, uložených radiálně kolem rotoru
Rotor unáší na povrchu další nože
Rotor se rychle otáčí a drtí a stříhá materiál z násypky Velikost dle ok síta
Rovnoměrná velikost částic, malé množství prachu, snadné čištění
Jemnost mletí regulována výměnou síta
Talířový nárazový rovnoměrná zrnitost 100 µm - pro fluidní nanášení, žárové stříkání apod. mlýn Materiál je vrhán rotorem 1, proti rýhovaným bočnicím 2 a 4, z nichž jedna (2) je poháněna motorem a otáčí se v opačném smyslu než rotor 1 mletý materiál intenzívně namáhán (především nárazy na rotor a bočnice) až do té doby, než dosáhne velikosti obvodové štěrbiny 3 mezi bočnicemi Jemnost mletí se reguluje nastavením velikosti štěrbiny 3 ( axiálním posuvem pevné bočnice 4) I - rotor, 2 - otáčející se rýhovaná bočnice, 3 - regulovatelná štěrbina, 4 - neotáčející se axiálně posuvná rýhovaná bočnice, 5 plnicí hrdlo, 6 - hřídel bočnice, 7 - šrouby axiálního posunu bočnice, 8 - hřídel rotoru, 9 - výpustní otvor
Křížový a kolíkový mlýn
Nosový mlýn
Talířový mlýn
mletí měkkého odpadu (např. koženek, pryže) zrnitost 1 až 4 mm kotouče opatřené na styčné čelní ploše přerušovanými žebry (zuby) uspořádanými soustředných kružnic žebra kotoučů do sebe zapadají a směrem k obvodu jsou jemnější a častěji přerušovaná Horní nepohyblivý kotouč je pevně zachycen v odnímatelném krytu stroje, dolní kotouč poháněn
1 - vodní chlazení statoru, 2 - plnicí otvor, 3 - stator, 4 - rotor, 5 - přívod chladicí vody, 6 - motor, 7- regulace jemnosti mletí, 8 - výpustní otvor
Mletí střihovým namáháním při průchodu mezi zuby Jemnost se řídí přitlačením rotoru k hornímu pevnému kotouči
Zpracování odpadu • Zpracování odpadu plastů dnes nejen ekonomický, ale i ekologický problém •
Se vzrůstající produkcí plastů narůstá zvláště ve vyspělých státech problém jejich zpracování, hromadění odpadu na skládkách vede k vážnému znečišťování životního prostředí a navíc při poměrně vysoké ceně ropy jako výchozí suroviny pro výrobu většiny plastů je i národohospodářskou ztrátou
• právě vysoká cena plastů, která vede řadu zpracovatelů plastů a výrobců strojů pro přípravné zpracování, aby se zabývali zpracováním odpadu plastů • řada zařízení, která umožňují zpracovat odpad na regenerát, popř. na jíné výrobky za přijatelných ekonomických podmínek
• Zpracování odpadu závisí na stupni jeho znečištění. Z tohoto hlediska se odpad dělí do 4 skupin: • 1. čistý tříděný odpad (např. odřezky fólií, pásků, trubek, profilů, desek, vtokové zbytky); jde vesměs o hodnotný odpad, který vzniká přímo při zpracovávání plastů, jako je PA, HDPE, LDPE, PETP, PP, PS, PVC apod.; • 2. nečištěný tříděný odpad (např. zemědělské fólie, obalové fólie, pytle na hnojiva, přepravky na láhve, palety) z HDPB, LDPE, PVC, PP a pod; • 3. čistý netříděný odpad (např. vícevrstvé fólie, vícevrstvé desky, syntetické tkaniny ze směsných vjken, koženky, kobercoviny zPS, ABS, PMMA, PA, PBTP a pod; • 4. znečištěný netříděný odpad (např. kašírované fólie, láhve, kanystry na olej, zbytky kabelů, kobercoviny)
• zpracování odpadu tím složitější a finančně náročnější, čím vyšší stupeň znečištění odpadu • Zpracování odpadu první kategorie, tj. čistého tříděného odpadu, nečiní potíže; provádí se ve zpracovatelských závodech • často (např. při výrobě fólií z měkčeného se odřezky okrajů bezprostředně vracejí na míchací dvouválec a tam se znovu míchají • Jindy se odpad mele na drt‘, která se bud přímo dávkuje ve vhodném poměru s čerstvým polymerem do násypek zpracovatelských strojů, nebo se přidává do čerstvého materiálu linek přípravného zpracování • Někdy se odpad PE-fólií ve fluidačních míchačkách zhutní do formy aglomerátu, který se znovu dávkuje do zpracovatelských strojů • Větší množství tohoto odpadu se zpracovává na běžných linkách přípravného zpracování tak, že odpad se nejdříve drtí a potom po plastikaci a homogenizaci na kontinuálním hnětiči se granuluje
• Odpad druhé kategorie pochází většinou ze sběru a jeho zpracování je již podstatně náročnější •
Významnou roli zde má druh znečištění (nečistoty rozpustné či nerozpustné ve hustota odpadu apod.
• linka na zpracování tohoto typu odpadu se liší od běžné linky přípravného zpracování tím, že je do procesu zařazeno praní a sušení drtě, popř. odřezků fólie • Nezbytné je prosévání taveniny před granulací • I v tomto při dobrém tříděni a praní odpadu lze získat kvalitní regenerát, který se znovu dá zpracovat v běžných zpracovatelských zařízeních
• Odpad třetí a čtvrté kategorie činí při zpracování největší potíže; zvláště náročná je homogenizace těchto nesourodých materiálů • v diskontinuálním hnětiči nebo v k tomu účelu vyvinutém kontinuálním hnětiči, kde vlivem třecího tepla a tlaku dochází k homogenizaci a stlačeni drtě pod teplotou tání • produkt se negranuluje, nýbrž se přímo zpracovává v lisech na výlisky • např. jako podlahové desky, jako různé rohožky, jako protihlukové stěny u silnic a dálnic, mříže pro zpevňování půdy a pod. • Druhořadé vlastnosti
Granulace
• Konečný stupeň přípravného zpracování většiny plastů – granulace • materiál zpracovaný na hnětacích strojích získá tvar granulí, který je vhodný pro další zpracovatelská zařízení • Snadné a přesné dávkování • relativně velká sypná hmotnost, dobré tokové vlastnosti a možnost snadného směšování s dalšími materiály (např. s pigmenty) • V případě kaučukových směsí míchaných dvou- či vícestupňově se směsi zejména nižších stupňů („béče“) někdy převádí do formy velkých granulí tzv. pelet • Do tvaru granulí se musí znovu převést i technologický odpad, který vzniká během zpracování, např. okraje a zmetky při vakuovém tvarování (činí i více než 30 % z původní suroviny), vtokové zbytky a zmetky při vstřikování (10 až 50 % podle velikosti výstřiku) apod. • Výběr granulační metody závisí na vlastnostech zpracovávané taveniny, na prostoru, který je k dispozici pro granulační zařízení, na předpokládaných výkonnostech zařízení, na ekonomických požadavcích apod.
Granulace pásová
1 - pás plastu, 2 - podávací válec, 3 - hřídel, 4 - kotoučové řezací nože, 5 - distanční vložky, 6 - rotační nože, 7 - buben rotačních nožů, 8 - pevný nůž, 9 - granule nevhodný pro tvrdé materiály (neměkčený PVC, polyamidy, polystyren apod.) a mimo to málo produktivní
Granulace za studena
struny vytlačené granulační hlavou s mnoha otvory ochlazeny ve vodní lázni a po odstraněni přebytečné vody sekány kolmo rotujícími noži na válečky Nevýhoda - obtížné zvládnutí mnoha strun v granulačním zařízení Struny se před ochlazením mohou slepovat, popř. po nadměrném ochlazení se mohou lámat Se vzrůstajícím počtem strun potíže větší, a proto pouze do výkonnosti 2 000 kg/h
Granulace za horka
granule seřezávány přímo z čela granulační hlavy s mnoha otvory suchá granulace za horka - roztavený polymer vystupující z otvorů hlavy seřezáván za sucha mnohanožovým řezacím zařízením umístěným nad hlavou, které se otáčí velkou rychlostí a odhazuje odříznuté granule od čela hlavy Granule později ochlazeny, většinou ve vodní lázni, a sušeny
• Pro zvýšení chladícího účinku se v některých konstrukčních variantách na nožové zařízení vhání směs vzduchu a vody • Další možnost – těsně u nožů vodní prstenec – horké granule odstředivou silou odhazovány do rotujícího vodního prstence • Po ochlazení sušení • Granulace pod vodou – pro polymery, které mají tendenci za horka se roztírat nebo lpět na nožích • Chlazení vodou bezprostředně po odřezání – chlazeny granule i rotujíc nože • Pro nízkovizkózní a lepivé polymery
Granulační hlava
Linka pro granulaci ze strun (za studena)
Linka pro granulaci na hlavě ( za horka)
Tabletování
Přípravna PVC směsí
Příprava kaučukových směsí
Plast plněný sklem
Linka na recyklaci plastů
1 - dopravní pás, 2 - nožový mlýn, 3 - transportní dmýchadlo, 4 - potrubní výhybky, 5 zásobník, 6 - vynášecí šnek, 7- šnekový dopravník, 8 - praní a sušení, 9 - potrubní výhybky, 10 – zásobník, 11 - vynášecí šnek, 12- zásobník, 13- vynášecí šnek, 14transportní dmýchadlo, 15 - násypka, 16 - vytlačovací stroj, 17 - granulační zařízení, 18 transportní dmýchadlo, 19 - zásobník pytlovacího zařízení, 20 - automatická pytlovací váha, 21 - svařování pytlů
