DE102006024724B4

DE102006024724B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Beschicken von Extrudern

Info

Publication number: DE102006024724B4
Application number: DE102006024724.8A
Authority: DE
Inventors: Josef Dobrowsky
Original assignee: BATTENFELD-CINCINNATI AUSTRIA GmbH
Current assignee: Battenfeld-Cincinnati Austria At GmbH; Battenfeld-Cincinnati Austria Wien At GmbH
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2016-08-18
Anticipated expiration: 2026-05-27
Also published as: CN1883918A; AT502815B1; AT502815A1; DE102006024724A1

Abstract

Verfahren zum Beschicken eines Extruders mit einem Gemenge aus wenigstens zwei das Gemenge bildenden Stoffen, wovon wenigstens ein Stoff ein Kunststoff ist, mit einer Stopfstrecke (7), die den wenigstens einen ersten Stoff aus einem Vorratstrichter (3) weg zu dem Extruder hin fördert, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine zweite Stoff des Gemenges, ein Farbstoff oder Regenerat in Form von Mikrogranulat oder Flakes, nach der Stopfstrecke (7) dem Strom des ersten Stoffes, einer mit Kreide hochgefüllten PVC Rezeptur, die auch ein Master Batch enthalten kann, aufgeben wird, und dass das Gemenge unmittelbar vor dem Eintritt in das Aufgabeende des Extruders in einer Mischstrecke gemischt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschicken eines Extruders nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 12.
Zum Beschicken von Extrudern sind unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen bekannt. In diesem Zusammenhang kann auf die AT 411 585 B , die DE 1 529 837 A , die DE 28 38 110 A1 und die DE 26 49 996 A1 verwiesen werden.
Für die aus der AT 411 585 B bekannte Vorrichtung wird eine Arbeitsweise beschrieben, mit welcher ein Extruder mit einem Gemenge aus zwei unterschiedlichen Stoffen, nämlich Faserstoff und thermoplastischem Kunststoffbeschickt werden kann. Die Bestandteile dieses Gemenges werden dem Stopfwerk voneinander getrennt aufgegeben und von der Stopfschnecke ohne Zwischenlagerung dem Extruder zugeführt. Hiezu sind an das Gehäuse des Stopfwerkes zwei Einzeldosiergeräte angeschlossen, welche die Stoffe in dem gewünschten Mengenverhältnis unmittelbar an das Stopfwerk abgeben, sodass die Stoffe des Gemenges vom Stopfwerk unmittelbar, gegebenenfalls unter Vormischen, an das Aufgabeende des Extruders abgegeben werden.
Problematisch ist nach wie vor das Verarbeiten von hochgefüllten Rezepturen, insbesondere solchen, die mehr als zwanzig Gewichtsteile Kreide, je hundert Gewichtsteile PVC enthalten. Derartige hochgefüllte PVC Rezepturen werden heiß in Kühlmischern aufbereitet, dann in Transportbehältern vom Mischer zum Extruder transportiert, und werden dann mit Fördereinrichtungen in den Aufgabebehälter des Stopfwerkes, der an das Gehäuse des Extruders an dessen Aufgabeende angeschlossen ist, aufgegeben.
Hochgefüllte Rezepturen besitzen eine nur geringe Rieselfähigkeit und sind schwer zu transportieren bzw. zu fördern und haben ein schlechtes Einzugsverhalten (Gefahr der Brückenbildung im Aufgabebehälter des Stopfwerkes), so dass insgesamt die wenigstens eine Extruderschnecke schwierig zu füllen ist. Die Probleme erhöhen sich und es wird das Einzugsverhalten schlechter, je schneller sich die Extruderschnecke dreht.
Es ist daher vorgeschlagen worden, die Extruder nicht mit üblichen Dosierwerken oder aus vollen Behältern, sondern mit Stopfwerken zu beschicken. Bekannte Stopfwerke sind so aufgebaut, dass eine Förderschnecke das zu verarbeitende Material, insbesondere hochgefüllte PVC Rezepturen, das eine nur schlechte Rieselfähigkeit aufweist, mit leichtern Druck in der Einzugszone in die Schnecke des Extruders presst, um ein vollständiges Füllen der Schnecke des Extruders zu gewährleisten.
Nachteilig bei dieser bekannten Arbeitsweise ist es, dass diese Art der Beschickung und Schneckenfüllung ein geschlossenes System bedingt. Dies bedeutet, dass die gesamte Mischung (Dry-Blend oder PVC-Rezeptur) bestehend aus PVC sowie Stabilisatoren, Gleitmittel, Wachse (diese gegebenenfalls in Form eines Master Batch) und gegebenenfalls wenigstens einem Füllstoff, wie Kreide, sowie den allenfalls aufzugebenden Farbstoffen, Regenerat, Zuschlagstoffen usw. bereits vollständig durchgemischt vorhanden sein muss, wenn sie über die Stopfwerkschnecke in die Einzugszonen des Extruders gepumpt wird. Damit dies erfüllt ist, muss der Mischvorgang der Komponenten des Dry-Blend (mit Kreide gefüllte PVC Rezepturen sind oft nicht rieselfähig), der Farbstoff, das Regenerat, allfällige Zuschlagstoffe bereits in einem vorhergehenden Verfahrensschritt ausgeführt werden. Dieser vorher auszuführende Mischvorgang ist schwierig zu vollziehen, daher aufwändig und führt üblicherweise zu schlechter Mischqualität bei der Aufgabe auf den Extruder.
Die DE 27 06 755 C2 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren Glasfasern über einen Mischer in thermoplastische Kunststoffe einzuarbeiten. Die DE 103 16 232 B4 schlägt eine Möglichkeit vor bei der das Material kontinuierlich ohne Zwischenlagern dem Extuder zugeführt wird. Mit pulverförmigen thermoplastischem Kunststoffen und einem Misch- und Rührwerk für Planetwalzenextruder beschäftigt sich die EP 0 080583 A1 und die GB 2 173 441 A offenbart einen Mischer in einem Aufgabetrichter für Kunststoffe an einer Extrusionsmaschine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung anzugeben, mit der hochgefüllte Rezepturen, insbesondere hochgefüllte PVC Rezepturen, die mehr als zwanzig Gewichtsteile Kreide auf hundert Gewichtsteile PVC enthalten, und denen weitere Zuschlagstoffe oder Zusatzstoffe zuzusetzen sind, wie Farbe, Regenerat u. dgl. einem Extruder problemlos aufgegeben werden können, wobei insbesondere eine gute Füllung der mindestens einen Schnecke möglich sein soll.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, welches die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
Insoweit die für das Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung betroffen ist, wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 12 gelöst.
Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Beschicken eines Extruders mit einem Gemenge, das aus wenigstens zwei das Gemenge bildenden Stoffen, von welchen wenigstens einer der Stoffe ein thermoplastischer Kunststoff, insbesondere PVC beispielsweise in Form eines Dry-Blend (= PVC Rezeptur) ist, besteht, wird einer der das Gemenge bildende Stoffe über einen Vorrat einer an den Extruder angeschlossenen Stopfstrecke aufgegeben. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der wenigstens eine zweite Stoff ein Farbestoff oder Regenerat in Form von Mikrogranulat oder Flakes an dem Extruder benachbarten Ende der Stopfstrecke aufgegeben wird. Der wenigstens eine zweite Stoff wird mit dem aus der Stopfstrecke austretenden ersten Stoff, einem mit Kreide hochgefüllten PVC Rezeptur, der gegebenenfalls ein Master Batch bestehend aus Stabilisator und Gleitmittel enthält, in einer Mischstrecke gemischt, noch bevor das Gemenge in den Extruder eintritt.
Von Vorteil ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn das Gemenge der Mischstrecke unter Druck aufgegeben wird, wobei bevorzugt ist, wenn der Druck in der Mischstrecke, also nach der Aufgabe des wenigstens einen zweiten Stoffes des Gemenges, nicht erhöht wird.
In einer Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt beschrieben werden:
Nach dem Stopfwerk bzw. einem Vertikaldosierwerk ist wenigstens eine Dosiervorrichtung vorgesehen, mit welchem die wenigstens eine zusätzliche Komponente des Gemenges, wie Regenerat, Farbstoff (in Form von Mikrogranulat oder Flakes) entweder volumetrisch oder gravimetrisch dosiert zugegeben wird. Im Anschluss an das wenigstens eine Dosierwerk ist ein kontinuierlicher Mischer vorgesehen, welcher die Hauptkomponente (z. B. gefüllter Kunststoff, insbesondere mit Kreide gefülltes PVC) und die Zusatzkomponenten, wie Regenerat, Farbe, mischt, wobei das Mischen unter durch das Stopfwerk bzw. Vertikaldosierwerk bewirktem Druck erfolgt, was ganz erheblich zu einem besseren Füllen der mindestens einen Schnecke des Extruders beiträgt.
Dieser leichte Druck ist in einer Ausführungsform der Erfindung ausschließlich eine Folge der Verarbeitung des wenigstens einen Stoffes des Gemenges in der Stopfstrecke und nicht ein Ergebnis des nach dem Stopfwerk bzw. dem Vertikaldosierwerk und nach dem Dosierwerk für die Zusatzkomponente vorgesehen Mischers.
Der Mischer, der unmittelbar vor dem Aufgabeende des Extruders vorgesehen ist, und dem das Gemenge aufgeben wird, um gemischt zu werden, ist für gewöhnlich ein einfacher Durchlaufmischer mit einem beispielsweise zylindrischen Gehäuse, an dessen Innenfläche feststehende Mischrippen vorgesehen sind, und in dem sich ein mit Mischstäben ausgestatteter Rotor dreht. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Aufgabeöffnung (dem Abgabeende des Dosierwerkes für die Zusatzkomponenten zugeordnet) und die Abgabeöffnung des Mischers (dem Aufgabeende des Extruders zugeordnet) einander etwa diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Die Mischstäbe am Rotor des Durchflussmischers können sich im Wesentlichen über die gesamte Tiefe des Durchflussmischers erstrecken und innerhalb der an der Innenseite der zylindrischen Gehäusewand des Mischers vorgesehenen leistenförmigen Vorsprüngen (Rippen) umlaufen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich insbesondere hochgefüllte Kunststoffe, vornehmlich mit Kreide gefülltes PVC, verarbeiten. PVC wird mit Kreide gefüllt, um die Rezepturkosten zu senken und die Steifigkeit des Kunststoffes zu erhöhen. Dabei können in der Rezeptur je hundert Gewichtsteile PVC, zwanzig bis sechzig Gewichtsteile, vorzugsweise fünfzig Gewichtsteile, Kreide enthalten sein.
Wenn eine solche PVC Rezeptur (Dry-Blend) mit Farbstoff (in Form von Mikrogranulat oder Flakes) vermengt wird, kann der Farbstoff in Mengen von 0,1 bis 1,0 Gewichtsteile je hundert Gewichtsteile PVC Rezeptur aufgegeben werden.
Wenn die PVC Rezeptur mit Regenerat, beispielsweise Regeneratpulver, vermengt werden soll, kann dieses in einer Menge von fünf Gewichtsteilen, je hundert Gewichtsteilen PVC Rezeptur aufgegeben werden.
In der PVC Rezeptur kann auch ein Master Batch bestehend aus einem Stabilisator und einem Gleitmittel enthalten sein. Dieser Master Batch kann in einer Menge von 2 bis 3,5 Gewichtsteilen, je 100 Gewichtsteile PVC Rezeptur zugesetzt sein.
Von Vorteil bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ist es auch, dass bei Raumtemperatur gearbeitet werden kann, so dass auch die Konstruktion der Vorrichtung einfacher ist.
Im Rahmen der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die PVC Rezeptur dem Aufgabebehälter des Stopfwerkes diskontinuierlich über eine aus einem Transportbehälter fördernde, schräg nach oben gerichtete Förderschnecke aufgegeben wird. Bevorzugt ist es, wenn in dem Vorratsbehälter an der Schnecke des Stopfwerkes, die mit ihrem oberen Ende bis in den unteren Teil des Behälters ragt, wenigstens ein Mischflügel vorgesehen ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles einer für das Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten, erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung.
Es zeigt:
1 in Seitenansicht eine Vorrichtung zum Beschicken eines Extruders,
2 die Vorrichtung aus 1 von links der 1 aus gesehen und
3 die Vorrichtung teilweise im Schnitt längs der Linie III-III in 1,
4 eine Draufsicht auf die Vorrichtung und
5 das Detail X aus 3.
Die in 1 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 besitzt einen Vorratstrichter 3, dem als erster Stoff des am Extruder aufzugebenden Gemenges eine mit Kreide (50 Gewichtsteile Kreide je 100 Gewichtsteile PVC) gefüllte, PVC Rezeptur, aus einem Transportbehälter (nicht gezeigt) durch eine schräg nach oben fördernde Förderschnecke (nicht gezeigt) aufgegeben wird. Dabei wird die PVC Rezeptur, die gegebenenfalls 2 bis 3,5 Gewichtsteile Master Batch (Stabilisator mit Gleitmittel) enthält, dem Vorratstrichter 3 diskontinuierlich aufgegeben, d. h. der Vorratstrichter 3 wird bis zu einer vorgegebenen Höhe, welche durch einen Füllstandssensor 5 erfasst wird, gefüllt, und dann aus dem Vorratstrichter 3 abgearbeitet.
Unterhalb des Vorratstrichters 3 ist eine Stopfstrecke 7 in Form eines Stopfwerkes, das ein zylinderförmiges Gehäuse 9 und eine sich in dem Gehäuse 9 drehende Schnecke 11, die von oben nach unten fördert, vorgesehen. Das obere Ende 13 der Förderschnecke 11 des Stopfwerkes 7 ragt bis in das untere Ende des Vorratsbehälters 3. An der Welle der Schnecke 11 ist wenigstens ein Mischflügel (nicht gezeigt) vorgesehen, damit die im Vorratsbehälter 3 enthaltene PVC Rezeptur durchmischt wird und Brückenbildung ausgeschlossen ist. Angetrieben wird die Schnecke 11 des Stopfwerkes 7 durch einen Antriebsmotor 15, der oberhalb des Behälters 3 angeordnet ist.
Am unteren Ende des Stopfwerkes 7 ist ein Adapter 21 vorgesehen, der im gezeigten Ausführungsbeispiel mit vier Anschlussstellen für Dosierwerke 23 ausgestattet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist an eine der Anschlussstellen des Adapters 21 ein Dosierwerk 23 angeschlossen, mit dem Farbstoff in Form von Mikrogranulat oder Flakes als zweiter Stoff des dem Extruder aufzugebenden Gemenges aufgegeben wird. Der erste Stoff des Gemenges (PVC Rezeptur mit Master Batch) und der zweite Stoff (Farbstoff) werden aus dem Adapter 21 in einen Durchlaufmischer 25 aufgegeben. Dabei tritt das Gemenge unter Druck in den Durchlaufmischer 25 ein, wobei der Druck durch die Förderschnecke 11 der Stopfstrecke 7 bewirkt ist. In dem Durchlaufmischer 25 werden die Stoffe des Gemenges innig durchmischt und mit geringem Druckabfall dem Aufgabeende eines Extruders aufgegeben. Eine Montageplatte 27 dient dazu, die Anordnung aus Vorratstrichter 3, Stopfstrecke 7, Dosierwerk 23 und Adapter 21 am Gehäuse eines Extruders zu befestigen. Der Einfachheit halber sind der Extruder und die übrigen Teile des Extruders, wie die wenigstens eine Extruderschnecke u. dgl., nicht dargestellt.
Der Durchlaufmischer 25 wird von einem Motor 29 angetrieben.
Das Dosierwerk 23, das an den Adapter 21 angeschlossen ist, besitzt im gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls eine Dosierschnecke 24, die aus einem Vorratsbehälter 26 ihr aufgegebenes Gut (zweiter Stoff, insbesondere Farbstoff oder Regenerat) zu dem Adapter 21 und zu dem sich aus der Stopfstrecke 7 nach unten bewegenden Strom des ersten Stoffes (PVC Rezeptur und Master Batch) fördert.
Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt beschreiben werden.
Um einen Extruder mit einer mit Kreide hochgefüllten PVC Rezeptur, die auch Master Batch bestehend aus Stabilisator und Gleitmittel enthalten kann, aufzugeben, wird die PVC Rezeptur und das Master Batch aus einem Vorratstrichter 3 über eine Stopfstrecke 7 mit Druck zu einem Adapter 21 gefördert, an den wenigstens ein Dosierwerk 23 für Farbstoff, Regenerat od. dgl. angeschlossen ist. Der von der PVC Rezeptur und dem Master Batch gebildete erste Stoff und der vom Dosierwerk 23 aufgegebene zweite Stoff (Farbstoff oder Regeneratpulver) gelangen mit Druck in einen Durchlaufmischer 25, in dem sie bei geringem Druckabfall innig durchmischt werden. Aus dem Durchlaufmischer 25 gelangt das Gemenge aus dem ersten Stoff und dem zweiten Stoff unmittelbar in das Aufgabeende eines Extruders. Dadurch dass das Gemenge dem Aufgabeende des Extruders mit Druck aufgegeben wird, ist eine gute Füllung der wenigstens einen Schnecke des Extruders bei guter Durchmischung des dem Extruder aufgegebenen Gemenges gewährleistet.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
3: Vorratstrichter
5: Füllstandssensor
7: Stopfstrecke
9: Gehäuse
11: Schnecke
13: oberes Ende
15: Antriebsmotor
21: Adapter
23: Dosierwerk
24: Dosierschnecke
25: Durchlaufmischer
26: Vorratsbehälter
27: Montageplatte
29: Motor

Claims

Verfahren zum Beschicken eines Extruders mit einem Gemenge aus wenigstens zwei das Gemenge bildenden Stoffen, wovon wenigstens ein Stoff ein Kunststoff ist, mit einer Stopfstrecke (7), die den wenigstens einen ersten Stoff aus einem Vorratstrichter (3) weg zu dem Extruder hin fördert, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine zweite Stoff des Gemenges, ein Farbstoff oder Regenerat in Form von Mikrogranulat oder Flakes, nach der Stopfstrecke (7) dem Strom des ersten Stoffes, einer mit Kreide hochgefüllten PVC Rezeptur, die auch ein Master Batch enthalten kann, aufgeben wird, und dass das Gemenge unmittelbar vor dem Eintritt in das Aufgabeende des Extruders in einer Mischstrecke gemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Gemenge bildenden Stoffe der Mischstrecke unter Druck aufgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Gemenge, während es sich vom Beginn der Mischstrecke zum Ende der Mischstrecke hin bewegt und dabei gemischt wird, gleich bleibt oder verringert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischstrecke im Durchlauf kontinuierlich gemischt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Stoff des Gemenges dem Vorratstrichter (3) diskontinuierlich aufgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Stoff des Gemenges dem Vorratstrichter (3) aus einem Transportbehälter über eine schräg nach oben fördernde Förderschnecke aufgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC) ist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff mit 20 bis 60 Gewichtsteilen Kreide je 100 Gewichtsteilen Kunststoff, insbesondere mit 50 Gewichtsteilen Kreide je 100 Gewichtsteilen Kunststoff gefüllt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste Stoff des Gemenges ein Gemisch aus einem gegebenenfalls gefüllten thermoplastischen Kunststoff und einem Master Batch enthaltend einen Stabilisator und ein Gleitmittel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff in einer Menge von 0,1 bis 1,0 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteilen erster Stoff des Gemenges, insbesondere der PVC Rezeptur, aufgeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Regenerat in einer Menge von 5 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteilen erster Stoff des Gemenges, insbesondere der PVC Rezeptur, aufgegeben wird.
Vorrichtung (1) zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen Vorratstrichter (3) für den wenigstens einen ersten Stoff des Gemenges, durch wenigstens eine Stopfstrecke (7) im Anschluss an den Vorratsbehälter (3), mit einer Stopfschnecke (11), deren Welle einen im Vorratstrichter (3) umlaufenden Mischflügel trägt, wobei das obere Ende (13) der Stopfschnecke (11) in das untere Ende des Vorratstrichters (3) ragt, durch einen nach der Stopfstrecke (7) vorgesehenen Adapter (21) für den Anschluss wenigstens eines Dosierwerkes (23) für den wenigstens einen zweiten Stoff und durch einen Durchlaufmischer (25) nach dem Adapter (21) zum Vermischen des ersten und des zweiten Stoffes, wobei der Durchlaufmischer (25) unmittelbar an das Aufgabeende eines Extruders angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratstrichter (3) ein Behälter ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Dosierwerk (23) für den wenigstens einen zweiten Stoff einen Vorratsbehälter (26) und eine Dosierschnecke (24) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlaufmischer (25) einen Rotor mit stabförmigen Mischorganen und ein Gehäuse mit nach innen vorspringenden Mischrippen aufweist.