DE10051925A1 - Statische Mischeinrichtung für die Homogenisierung von Polymerschmelzen - Google Patents

Statische Mischeinrichtung für die Homogenisierung von Polymerschmelzen

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    • B29C48/362—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using static mixing devices

Abstract

Die Erfindung betrifft eine statische Mischeinrichtung für die Homogenisierung von Polymerschmelzen, insbesondere für die Homogenisierung von PVC-Schmelzen. Sie umfasst mehrere zusammengesetzte Mischmodule, wobei jedes Mischmodul ein rohrartiges Gehäuse und darin angeordnete Mischelemente aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Mischelemente eine gedrillte Fläche aufweisen, insbesondere nach Art eines Flügels, dass der Rand dieser Fläche mit der Innenseite des Gehäuses fest verbunden ist und dass die Verbindungsnaht abgerundet ist, wobei die Mischelemente vorzugsweise an der Innenseite des Gehäuses festgeschweißt oder festgelötet sind und der Radius der Verbindunbgsstelle angeschliffen ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jedes Mischmodul einstückig ausgebildet und weist mindestens zwei Schmelzedurchgänge (4, 5) auf, wobei jeder Schmelzedurchgang einen trichterartigen Einlauf (1, 2) und einen trichterartigen Auslauf (6, 7) aufweist, die um einen bestimmten Winkel von zum Beispiel 90 DEG zueinander verdreht sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen statischen Mischer für die Homogenisierung von Polymerschmelzen in Kunststoff verarbeitenden Maschinen, insbesondere für Extrusionsanlagen und für PVC-Polymerschmelzen.
Die derzeit bekannten statischen Mischer weisen in der Regel hintereinander geschaltete Mischsegmente auf, welche zu einer ständigen Umlagerung der Schmelzeströmung führen und damit eine laminare Mischwirkung erzeugen.
Bei einer ersten bekannten Ausführungsform (System Thermoprofiler® von LCI International Ltd.) werden mehrere verdrillte Bleche jeweils um 90° zueinander versetzt aneinander geschweißt. Die derart gebildete Einheit kann ohne großen Aufwand in ein passendes zylindrisches Gehäuse eingeschoben und wieder herausgezogen werden. Dieses System bietet eine gute Mischung und ist vergleichsweise einfach zu reinigen. Nachteilig ist jedoch, daß zwischen den Rändern der Bleche und der Gehäuseinnenwand keine feste Verbindung besteht. An diesen Stellen kommt es daher bei der Verarbeitung von PVC leicht zu Ablagerungen, welche zu Verbrennungen führen, d. h. dieses System bietet keine ausreichend hohe Standzeit für die PVC-Verarbeitung.
Bei einer zweiten bekannten Ausführungsform (EP 0 154 013 B1) sind mehrere Stege von in der Regel zylindrischem Querschnitt quer und relativ zueinander versetzt in ein zylindrisches Gehäuse fest eingebaut. Eine beliebige Anzahl derart aufgebauter Mischmodule wird miteinander verbunden und bildet zusammen einen statischen Mischer. Die Anordnung der Stege bietet zwar einen hohen Durchmischungsgrad, aber es werden auch viele Ecken und Kanten gebildet, insbesondere an den Berührungsstellen der Stege, die keine PVC-gerechte Strömung zulassen und an denen es immer wieder zu Ablagerungen kommt, welche zu Verbrennungen führen. Daher bietet ein derartiges System ebenfalls keine genügend hohe Standzeit bei der PVC- Verarbeitung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen statischen Mischer speziell für die Homogenisierung von PVC-Schmelzen anzugeben, der einerseits eine ausreichende Durchmischung der Schmelze und damit einen ausreichenden Grad an Homogenisierung bietet, und der andererseits eine PVC-gerechte Strömung zulässt und die oben erwähnten Nachteile vermeidet.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch einen statischen Mischer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 7.
Der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß innerhalb des statischen Mischers nur gerundete Flächen vorliegen, so daß keine Totzonen entstehen. Zur Verbesserung der Homogenisierung trägt die Ausbildung gemäß den Unteransprüchen 4 folgende bei, da durch die sich ändernden Strömungsquerschnitte zusätzlich ein Dehneffekt im Einlauf und eine Stauchung im Auslauf entstehen. Vorteilhaft werden die erfindungsgemäßen Mischmodule gemäß Unteranspruch 6 um jeweils 90° zueinander versetzt "hintereinandergeschaltet" und zu einem statischen Mischer zusammengesetzt. Die Modulbauweise hat den Vorteil, daß die Mischlänge den jeweiligen Anforderungen entsprechend optimal eingestellt werden kann. Ausserdem sind die Mischmodule einfach in der Herstellung und darüberhinaus einfach zu reinigen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt die Vorderseite (Einlaufseite) eines erfindungsgemäßen Mischmoduls und Fig. 2 die Rückseite (Auslaufseite). Aus einem zylindrischen Block sind ein erster trichterartiger Einlauf 1 und ein zweiter trichterartiger Einlauf 2 herausgefräst und durch eine stehengelassenen Steg 3 voneinander getrennt. Jeder Einlauf 1 und 2 verjüngt sich in der Tiefe des Blocks zu jeweils einem Schmelzedurchgang 4 und 5. Daran anschließend weiten sich diese Schmelzedurchgänge 4 und 5 wieder und gehen auf der Rückseite in trichterartige Ausläufe 6 und 7 über, wobei der Auslauf 6 zu dem Einlauf 1 und der Auslauf 7 zu dem Einlauf 2 gehört. Der Block ist so ausgefräst, daß Ein- und Auslauf um 90° zueinander versetzt sind. Die ankommende PVC-Schmelze wird beim Auftreffen auf das Mischmodul von dem Steg 3 geteilt und beim Durchströmen um 90° gedreht. Alle Flächen sind abgerundet, so daß keine Totzonen entstehen. Die Strömungsquerschnitt beider Schmelzeströme sind nicht konstant, so daß zusätzlich in den trichterartigen Einläufen 1 und 2 ein Dehneffekt und in den trichterartigen Ausläufen 6 und 7 eine Stauchung entsteht. Mehrere solcher Mischmodule werden hintereinander geschaltet und dabei um jeweils einen bestimmten Winkel zueinander versetzt. Bei einem Winkelversatz von 90° stehen die sich berührenden Stege zweier Mischmodule gerade senkrecht zueinander. Die Anzahl der zu einem statischen Mischer zusammenzusetzenden Mischmodule richtet sich nach den jeweiligen Gegegebenheiten, so daß dank der Modulbauweise eine optimale Mischerlänge eingestellt werden kann. Ausserdem lassen sich die erfindungsgemäßen Mischmodule leicht reinigen.
Bezugszeichenliste
1
Erster trichterartiger Einlauf
2
Zweiter trichterartiger Einlauf
3
Steg
4
Erster Schmelzedurchgang
5
Zweiter Schmelzedurchgang
6
Erster trichterartiger Auslauf
7
Zweiter trichterartiger Auslauf

Claims (7)

1. Statische Mischinrichtung für die Homogenisierung von Polymerschmelzen, insbesondere für die Homogenisierung von PVC-Schmelzen, umfassend mehrere zusammengesetzte Mischmodule, wobei jedes Mischmodul ein rohrartiges Gehäuse und darin angeordnete Mischelemente, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischelemente eine gedrillte Fläche aufweisen, insbesondere nach Art eines Flügels, daß der Rand dieser Fläche mit der Innenseite des Gehäuses fest verbunden ist und daß die Verbindungsnaht abgerundet ist.
2. Statische Mischeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischelemente an der Innenseite des Gehäuses festgeschweißt oder festgelötet sind und der Radius der Verbindungsstelle angeschliffen ist.
3. Statische Mischeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle eine Radius von 2 mm bis 15 mm aufweist.
4. Statische Mischinrichtung für die Homogenisierung von Polymerschmelzen, insbesondere für die Homogenisierung von PVC-Schmelzen, umfassend mehrere zusammengesetzte Mischmodule, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Mischmodul einstückig ausgebildet ist, daß mindestens zwei Schmelzedurchgänge (4, 5) vorgesehen sind, wobei jeder Schmelzedurchgang einen trichterartigen Einlauf (1, 2) und einen trichterartigen Auslauf (6, 7) aufweist.
5. Statische Mischeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf und der Auslauf zueinander verdreht sind, insbesondere um 90° zueinander.
6. Statische Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischmodule in Umfangsrichtung zueinander versetzt zusammengesetzt sind, insbesondere um 90° von Mischmodul zu Mischmodul.
7. Statische Mischeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischmodul ein Verhältnis von Länge L zu Durchmesser D von etwa 1 bis 2 aufweist.
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