Verfahren und Vorrichtung zum Agglomerieren pulverförmiger, thermoplastischer
Kunststoffe
Bekanntlich werden zum Verdichten von lockerem Pulver aus thermoplastischen Kunststoffen zu rieselfähigem Agglomerat schnellaufende Mischer benutzt, in denen das Pulver mit so hohen Geschwin- digkeiten bewegt und verwirbelt wird, dass sich die einzelnen Pulverteilchen durch gegenseitiges Sto#en erwärmen, an ihrer Haut anschmelzen und zu grö sseren Teilchen zusammensinbern. Der Mischappanat kann zur Vergrösserung und Beschleunigung des Sin- tereffektes von aussen beheizt werden.
Bei den bekannten Mischern wenden Werkzeuge benutzt, die möglichst grosse Wirbeleffekte an ihrem profil bewirken sollen. Bevorzugt werden beispielsweise Werkzeuge mit zur Bewegungsrichtung senkrecht stehenden Flächen als strömungstechnisch ungünstig gestaltete Profile, wodurch bei dem Sinterungs-und Agglomeriervorgang besonders günstige Wirbeleffekte erzielt weiden. Weiterhin finden auch in Bewegungsrichtung abgeflachte, spitz zulaufende Werkzeuge Verwendung.
Da aber bei derartigen Werkzeugprofilen kein flatter Abfluss des Kunststoff- materials an der Rückseite. des Werkzeugprofils ein- treten kann, bleiben stets Materialreste ian den im Strömungsschatten liegenden Oberflächen des Werk- zeuges kleben. Solide Reste bilden dann dünne Felle, die sich zersetzen, dabei abbröckeln und somit die Mischung unbrauchbar machen. Selbst wenn der Mischer vor jeder Benutzung notwendigerweise gereinigt wird, ist die Bildung eines solchen Fells nicht zu vermeiden.
Bei. den bekannten Mischern werden die beschirebenen Werkzeuge einzeln, paarweise oder auch in beliebiger Anzahl auf horizontal oder vertikal ge lagerten Wellen für diskontinuierlichen oder knoti nuierlichen Betrieb verwendet, wobei die Drehzahl der Mischerwelle regulienbar sein kann; die Umfangsgeshcwindigkeit beträgt mindestens 25 m/sek. Bei kontinuierlichem Betrieb wird die verweilzeit in der Mischtrommel mit Hilfe einer Staueinriohtung variiert.
Es ist weiterhin bekannt, insbesondere Flüssigkeiten in einem Trog mit Propellern zu mischen, deren Durchmesser etwa einem Drittel des Trog- durchmessers entspricht, wobei die den Mischeffekt bewirkenden Strömungsfelder stets-gleichläufig sind.
Es wurde nun gefunden, dass man unber Vermeidung der aufgezeigten Nachteile pulverförmige, ther moplastische Kunststoffe durch Sinterung in Wirbelfeldern diskontinuierlich wie kontinuierlich agglome rieren kann, wenn man, das Kunststoffpulver in in tensive Wirbelfelder einführt, die durch gegenläufige Strömungen erzeugt werden und die weitgehend au- sserhalb der Oberfläche der Stömungserzeuger liegen.
Die Erzeugung gagenläufiger, solche Wirbelfelder er zeugende Strömungen erfolgt allgemein in der Weise, dass man propellerpaare verwendet Besonders vorteilhaft lässt sich das vorliegende Verfahren ent- sprechend der in Fig. 1 und 2 wiedergegebenen beispielsweisen Ausführungsform gestalten, wenn man in dem Agglomerierraum l. auf der Antriebswelle 2 mindestens zwei gegeneinander wirkende, nach aero- dynamischen Gesichtspunkten gestaltete Propeller 3 und 4 als Strömungserzeuger so anordnet, dass in dem Raum zwischen jeweils zwei propellern eine Zone stärkster Durchwirbelung erzeugt wird, wobei am Propellerprofil selbst möglichst nur geringe Wirbel entstehen sollen.
Die jeweils nach Grösse und Form des agglomerierraumes un dem zu agglomerierenden Kunststoff günstigsten aerodynamischen Bedingungen, d. h. also die Ausdehnung und Inten- sität der zu erzeugenden Wirbelfelder, werden von Fall zu Fall empirisch und rechnerisch ermittelt.
Auch die Verweilzeit des zu agglomerierenden Kunst- . stoffs im Agglomerierraum wird durch die Gestal- tung der Strömungserzeuiger und die Drehzahl der sie tragenden Achsen bestimmt. Der Abstand x der Propeller auf der Achse 2 beträgt dabei je nach der Art des zu verarbeitenden Kunststoffs und des dafür erforderlichen Wirbeleffekts 1/100 bis einen ganzen Durchmesser D des agglomerierraumes (x = 0,01 bis 1D). Dabei wird die Intensität des Wirbeleffektes, insbesondere durch den Anstellwinkel a der Propeller zwischen 0 und 90 C in und entgegen der Drehrichtung varüert.
Darüber hinaus kann die In tensität des Wirbeleffektes durch Hmzunahme weite- rer Propellersysteme (z. B. 5 und 6), die jeweils in n. gleicher oder entgegengesetzter Richtung, gegebenenfalls mit zweckmä#ig verschiedenen Anstellwinkeln der Propeller selbst, wirken, gesteigert werden. Die dafür erforderlichen, einander entgegengesetzt gerich- teten Strömungen können dabei nur durch in lent- gegengesetzter Richtung wirkende Propeller, sondern auch durch in gleicher Richtung, aber mit verschiedenen Drehgeschwindigkeiten bzw. Anstellwinkeln wirkende Propeller erzeugt werden.
Bei genügender Anzahl von Propellerpaaren lässt sich der Agglome riervorgang bequem kontinuierlich gestalten. Im allgemeinen werden die Propeller z. B. 3, 4, 5 und 6 -wie in der beispielsweisen Ausführungsform dar- gestellt-in dem zylindrisohen Agglomerierraum 1 konzentrisch übereinander auf mindestens einer Dreh- , achse 2 angeordnet, die horizontal oder vertikal gelagert und betrieben werden kann.
Nach dem vorliegenden Verfahren lassen sich allgemein thermoplastische Kunststoffe, wie insbesondere Emulsions- und Suspensions-Polyvinylchlo- rid, Polyäthlen, Poloypropylen, Polystyrole, agglome rieren. Sie können Zuschlagstoffe, wie z. B. Farb- stoffe, Gleitmittel, Füllstoffe oder Weichmacher enthalten.
Das vorliegende Verfahren sowie die zu seiner Durchführung beschriebene vorzugsweise Vorrich tung ermöglicht die gleichmässige Agglomerierung thermoplastischer Kunststoffpulver unter Vermeidung jedweder thermischer Schädigung. Diese vorteilhaift schonende Behandlungsweise ist in erster Linie auf die gleichmä#ige und intensive Energieübertragung auf die Kunststoffteilchen in Wirbelfeldern zurückzuführen, indem die gleichmässigen und. grossen Stoss- kräfte der Kunststoffpartikel im freien Raum voll zur Auswirkung gelangen.
Dabei bleiben die strö- mungsgerechten, windschlüpfigen Propellerflügel stets frei von angasinterten Kunststoffresten, wodurch das aufwendiige Öffnen und die notwendige Reinigung des Agglomerierraumes entfallen. Gleichzeitig gestattet das Verfahren in vorteilhafter Weise, die Verweilzeit im Agglomerierraum bei optimaler Ag- glomerierung erheblich zu verringern, wobei sich Produkte mit einem stark verengten n Kornspektrum und damit verbesserter Rieselfähigkeit und sonstiger Verarbeitungsqualität, z.
B. erhöhtes Schüttgewicht, erhöhte stündiche Aussto#menge, gleichmä#iger Fluss und verbesserte Oberflächengüte, des verform- ten Agglomerates ergeben.
So liegt z. B. bei einem erfindungsgemä# agglo merierten Produkt das Maximum des sich zwischen 500 und 60 u erstreckenden Spektrums bei 100, u, während bisher erhältliche entsprechende Produkte zwei Maxima bei 350 und 150 in dem sich zwischen 2000 und 40 IA erstreckenden Spektrum aufweisen.