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Strangpresse mit Drehscheibe zur Behandlung von Hochpolymeren
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raum umfasst, der mit Bezug auf die Hauptachse des Rotors exzentrisch angeordnet ist, dessen Umfang praktisch die Zone der Gelierung und des Abscherens des zu extrudierenden Stoffes umgrenzt und mit einer Zuführungsöffnung in Verbindung steht, und dessen Mittelteil in die Strangpressdüse mündet, wo- bei der Rotor und der Stator je ein System von Ablenkschaufeln tragen, welche nach einem Kreisbogen oder einer Spirale gekrümmt sind und im Inneren der Ringräume nebeneinander und gleichachsig in dem kreisförmigen Hohlraum angeordnet sind, und wobei eine gelochte Strangpressdüse vorgesehen ist, um das extrudierte Material in die gewünschte Form zu bringen,
und diese Düse mit dem Kreishohlraum über den Stator vermittels einer kegelstumpfförmigen Zuführungsöffnung in Verbindung steht.
Es wurde nun gefunden, dass man an der Vorrichtung eine besonders günstige Abwandlung vorneh- men kann, die den Gegenstand der Erfindung bildet und die Herstellung von extrudierten Körpern, insbesondere extrudierter Fäden erlaubt, nämlich ausgehend von geschmolzenen Polymeren oder Copoly- meren auf Grundlage von Vinylchlorid. Die erfindungsgemässe Verbesserung besteht darin, dass der kreisförmige Hohlraum am Umfang der dem Stator gegenüberliegenden Rotorfläche sowie am Rand des den Ringraum begrenzenden Stators eine Abschrägung aufweist, wobei die beiden Abschrägungen mit dem kleinstmöglichen Spiel ineinandergreifen, um eine freie Drehung des Rotors bei ungefüllter Vorrichtung zu gestatten.
Infolge der oben beschriebenen Abänderung weist der" Arbeitsraum" der Einrichtung im wesentlichen die Form eines Hohlzylinders auf, auf dessen, von der Oberfläche des Rotors gebildeten Grundfläche ein zusätzlicher Hohlraum gebildet ist, der von der Abschrägung des Rotors, der inneren Begrenzung des Stators und der Ebene, in der die Oberfläche des Rotors liegt, begrenzt ist.
Die Form dieses Hohlraumes, dessen äussere Wand eine zylindrische Fläche ist, ist solcher Art, dass eine Radialfläche, die durch die Achse des"Arbeitsraumes"geht und mit dieser Achse endet und die sich um dieselbe dreht, Schnitte liefert, die rechtwinkelige Dreiecke sind, deren Hypothenuse von Null bis zur Breite der Abschrägung des Rotors bzw. umgekehrt, im Umdrehungssinne der Radialfläche schwankt, wobei sich die maximale und minimale Grösse der Hypothenuse auf beiden Seiten einer Wand des Einlasstrichters befindet, die in den Arbeitsraum mündet.
Die zu extrudierende Masse, die in den Kreishohlraum kommt, wird durch die Drehung des Rotors sowie durch das Vorhandensein und die Anordnung der Schaufeln in spiralförmiger Bewegung von der Peripherie gegen den Mittelteil des Arbeitsraumes gefördert. Diese Bewegung wird durch die auf der Seitenfläche des Rotors angebrachte Aussparung beschleunigt, wobei sich der Rotor in solcher Richtung dreht, dass der im Arbeitsraum für die zu extrudierende Masse zur Verfügung stehende Abschnitt in Rich - tung seiner Bewegung von der Trichteröffnung bis zur Austrittsdüse hin abnimmt, was den auf die zu verarbeitende Masse ausgeübten Druck allmählich erhöht und gleichzeitig ihre Bewegung beschleunigt.
Die plastische Masse, die während des Durchtrittes im Arbeitsraum geliert, tritt durch eine im Stator vorgesehene konische Aussparung, deren Achse in Richtung der Düse in die des Rotors übergeht. Die besondere Anordnung der am Stator fixierten und der sich drehenden Ablenkschaufeln des Rotors führt die bearbeitete Masse der Düse zu, wobei es gleichzeitig zum Abscheren dieser Masse kommt, was dazu
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beiträgt, die Reibungskraft zu erhöhen und so, eventuell mit Hilfe einer Heizung des Rotors und des Sta- tors, den behandelten Kunststoff auf eine solche Temperatur zu bringen, dass seine Viskosität genügend abnimmt, um durch die Düse fliessen zu können, wobei man aber die Temperatur nur kurze Zeit sehr hoch hält, um eine Zersetzung der extrudierten Masse zu verhindern.
Die aus der Düse austretenden Fäden - sofern die Düse zahllose Löcher kleinen Durchmessers auf- weist-werden mit Hilfe einer herkömmlichen Aufwickelvorrichtung auf Spulen aufgerollt. Eine Zone thermischer Behandlung, die man z. B. mit Hilfe eines zylindrischen Ofens oder mittels Infrarotbestrah- lung erhält, kann am Düsenausgang vorgesehen sein, um ein Strecken der fortlaufend extrudierenden Fä- den zu ermöglichen. Andere Zwischenbehandlungen der Fasern, wie Einfetten, können ebenfalls vor ih- rem Aufwickeln durchgeführt werden.
In den schematischen Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Seitenansicht im Axialschnitt der erfindungsgemässen Strangpresseneinrichtung, Fig. 2 einen
Schnitt nach Linie A-A der Fig. 1.
In Fig. l ist-l-das Gehäuse der Einrichtung in dessen Innerem sich einander gegenüberliegend der Rotor --3-- und der Stator --2-- befinden. Die Heizvorrichtung dieser beiden Teile, die vorzugs- weise einen Kreislauf einer Flüssigkeit mit thermostatisch geregelter Temperatur hat, scheint in den
Zeichnungen nicht auf. Der Rotor --3--, der am Umfang seiner dem Stator gegenüberliegenden Ober- fläche mit einer Abschrägung --3a-- versehen ist, kann um seine Achse --4-- durch einen Motor (nicht gezeigt) in Drehung versetzt werden, der die Welle --5-- treibt.
Der Arbeitsraum zwischen dem Rotor und dem Stator besteht aus einem Hohlraum--6--, der im Stator ausgespart und seitlich vom Rand - des Stators begrenzt ist, wobei am Stator eine Abschrägung --7a-- so vorgesehen ist, dass die Ab- schrägung-3a-des Rotors-3-derart in die Abschrägung-7a-des Stators-7-greift, dass das kleinstmögliche Spiel bleibt, das für die Drehung des Rotors notwendig ist.
Infolge der Anordnung des
Hohlraumes am Stator, der mit Bezug auf den Rotor exzentrisch angeordnet ist, und insbesondere infolge der Form der durch die Abschrägung des Rotors und den Rand --7-- des Stators begrenzten Aussparung, nimmt der Halbschnitt des Hohlraumes, der durch seine Achse, die flache Oberfläche und die Abschrägung des Rotors einerseits, und durch den Rand der flachen Oberfläche des Stators anderseits begrenzt ist, in Umdrehungsrichtung des Rotors ab, wobei sich das Maximum auf einer Seite einer Wand der Ein- lassöffnung des Trichters --8-- und das Minimum auf der gegenüberliegenden Seite dieser Wand befinden. Dieser Trichter, der im oberen Teil des Stators vorgesehen ist, mündet mit einer Einlassöffnung - einerseits in den Hohlraum des Arbeitsraumes und auf die Abschrägung des Rotors anderseits.
Der Rand des Stators ist über einen Teil der Einlassöffnung verlängert und bildet eine Ablenkwand --10--, die eine Rückkehr der gelierten Masse gegen die Öffnung verhindert. Im Arbeitsraum befinden sich einerseits die am Stator ortsfest angebrachten Schaufeln--11-- und die am Rotor befestigten Schaufeln - anderseits. Das Austreten der zu extrudierenden Masse erfolgt durch die Düse --13-- durch eine hohlkegelstumpfförmige Öffnung, die quer zum Stator vorgesehen und koaxial mit dem Rotor ist.
Die Düse kann leicht ausgewechselt werden und weist Lochungen auf, deren Form, Grösse und Zahl von der Art der zu extrudierenden Masse und der Form des gewünschten Produktes abhängen.
Im vorstehenden ist der Hohlraum als kreisförmig beschrieben, der durch maschinelle Bearbeitung leichter herstellbar ist, aber dieser Hohlraum könnte auch einen spiralförmigen Abschnitt haben. Desgleichen werden die Ablenkschaufeln kreisbogenförmig dargestellt, die aber auch Spiralform besitzen können. Die Oberflächenkönnen Riefen oder Rillen aufweisen, die das Fortbewegen der gelierten Masse begünstigen.
Im folgenden wird die Inbetriebsetzung der Vorrichtung zur Herstellung von Polyvinylchloridfäden beschrieben, aber es könnten ebenso andere extrudierte Produkte mit Hilfe dieser Vorrichtung gewonnen werden.
Um die Herstellung von Fäden mit Hilfe der oben beschriebenen Vorrichtung durchzuführen, setzt man den Rotor in Gang, wobei man sowohl diesen als auch den Stator beheizt. Wenn die thermostatisch geregelte Heizflüssigkeit die Erweichungstemperatur der zu verarbeitenden Masse erreicht hat, führt man diese Masse durch den Trichter ein. Diese Masse dringt frei in den Arbeitsraum ein und ist nun Kräften ausgesetzt, welche eine Mitnahme des Materials herbeizuführen trachten, wobei sie die Masse von der Einlassöffnung entfernen : Die Drehbewegung, die der Masse durch den Rotor erteilt wird, wird durch die besondere Form der Schaufeln des Stators und des Rotors und die Stellung dieser beiden Teile der Einrichtung derart in eine spiralförmige Bewegung umgewandelt, dass Druck auf die Masse ausgeübt wird, wodurch der durch die Düse verursachte Staudruck überwunden wird.
Ohne das Vorhandensein von Abschrägungen an Stator und Rotor wäre die Bewegung der eingeführ-
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ten Masse nicht gleichmässig genug, da die durch die Düse bewirkten Reibungsverluste gross sind und das austretende Produkt alsdann nicht mehr homogen wäre und die Ausflussöffnung des Trichters sich schnell verstopfen würde. Dies ergäbe ein Produkt, das sich nicht, besonders zu kontinuierlichen Fäden, ausziehen lässt. Das nachstehende Beispiel dient zur Erläuterung des Erfindungsgedankens, ohne jenen abzugrenzen.
Man setzt die oben beschriebene Vorrichtung in Gang. Ihr Rotor hat einen Durchmesser von 180 mm und ist mit einer Abschrägung von 15 mm Breite versehen. Der Rotor ist 5 mm vom Stator entfernt.
Die Düse hat einen Durchmesser von 60 mm und 350 zylindrische Bohrungen mit einem Durchmes- ser von je 1, 5 mm, die an der Innenseite der Düse gefräst sind.
Infrarotstrahlenquellen sind beidseitig der Düse angebracht, um das Abkühlen des extrudierten Pro- duktes zu verlangsamen und sein Wegziehen zu erlauben.
Der den Rotor antreibende Motor wird in Gang gesetzt und der Rotor auf eine Umdrehungszahl von
100 Umdr/min gebracht : ebenso die erwähnte Einrichtung, die die im Rotor und im Stator angebrachten
Kreisläufe mit thermostatisch geregelter Flüssigkeit speist. Wenn diese Flüssigkeit eine Temperatur von
200 C erreicht, beginnt man mit der Zuführung von feinkörnigem Polyvinylchlorid, dessen Viskosität- koeffizient Afnor (Norm NF-T 51013) 80 beträgt und das 10/0 eines Stabilisierungsmittels herkömmlicher
Art beinhaltet.
Auf diese Zuführung folgt während der ganzen Dauer des Arbeitsvorganges eine Menge von 18 kg/h. Einige Sekunden nach Beginn der Speisung mit Polymeren werden die aus der Düse austre- tenden Fäden über die Zone der thermischen Behandlung zu einer Aufwickelspule geführt, die sich mit einer Geschwindigkeit dreht, dass pro Minute 50 m Fäden aufgerollt werden.
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weisenden Wärmekammer keinen Gewichtsverlust zeigt. Eine mikroskopische Prüfung lässt die beinahe vollkommene Gleichmässigkeit des Durchmessers dieser Fäden sowie deren bemerkenswerte Durchsichtigkeit erkennen.