DE1153348B

DE1153348B - Verfahren zum Mischen, Homogenisieren und Auspressen von viskos-elastischen Stoffen

Info

Publication number: DE1153348B
Application number: DEM40576A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Bryce Maxwell
Original assignee: Research Corp
Current assignee: Research Corp
Priority date: 1958-02-24
Filing date: 1959-02-20
Publication date: 1963-08-29
Also published as: FR1221112A; US3046603A; GB917731A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen, Homogenisieren und Auspressen von viskoselastischen Stoffen oder Stoffgemischen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Verfahren und Vorrichtung zum Mischen und Homogenisieren flüssiger und viskoser Stoffe und Stoffgemische sowie zum gleichzeitigen Aufbau eines ausreichenden Auspreßdruckes sind an sich bekannt, wie das Beispiel der Schneckenpressen zeigt. Auch sind Mischvorrichtungen bekannt, bei denen das Mischgut in einen rotationssymmetrischen Mischraum eingebracht wird, der von zwei sich in festem Abstand gegenüberstehenden, um die Mischraumachse relativ zueinander rotierenden Arbeitsflächen begrenzt wird, deren eine mit einer zentrischen Öffnung versehen ist. Das Arbeitsgut wird durch die zentrische Öffnung zugeführt und mittels Zentrifugalkraft durch den Mischraum gefördert und hierbei homogenisiert. Solche Vorrichtungen vermögen insbesondere bei viskosem Arbeitsgut keinen nennenswerten Auspreßdruck zu erzeugen. Schließlich sind sogenannte »Friktionspumpen« bekannt, bei denen die Reibungskoeffizienten zweier sich relativ gegeneinander bewegender Flächen verwendet werden, um ein Medium zwischen ihnen entlang einer keilartig konvergierenden Bahn zu bewegen. Dabei wird der durch die Reibung erzeugte Strom des Mediums durch einen spaltartigen Durchgang geleitet, wobei sich ein Druck aufbaut. Die Strömung in der Pumpe und aus der Auspreßöffnung wird durch direkte Kraftübertragung mittels Reibung zwischen den bewegten Oberflächen des Pumpenkörpers und des daran anhegenden Mediums bewirkt. Durch die dabei auftretende zwangläufige Druckerhöhung im Druckspalt dieser bekannten Friktionspumpen haben diese Pumpen einen hohen Kraftbedarf, der wesentlich über dem theoretisch zum Mischen und Auspressen notwendigen Maß liegt, und außerdem besteht bei dieser zwangläufigen Druckerhöhung mit gleichzeitiger Scherbeanspruchung des Arbeitsgutes die Gefahr einer Überbeanspruchung und damit Störung des Gefügeaufbaues. Außerdem ist bei diesen bekanten Friktionspumpen der für das Mischen und Homogenisieren zur Verfügung stehende Arbeitszeitraum vor dem Auspressen relativ kurz, so daß in der Regel das Arbeitsgut bereits vorgemischt in diese Pumpen aufgegeben werden muß.

Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, speziell für viskos-elastische Stoffe ein einfaches Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu entwickeln, bei denen der Grad der Pressung im Arbeitsgut auf dem zum Auspressen unbedingt notwendigen Maß

Homogenisieren und Auspressen

von viskos-elastischen Stoffen

Anmelder:
Research Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: DipL-Ing. H. Leinweber, Patentanwalt,
München 2, Rosental 7

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 24. Februar und 15. Dezember 1958
(Nr. 716 918 und Nr. 78Θ 352)

Dr.-Ing. Bryce Maxwell, Princeton, N. J. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

gehalten wird und bei denen der für das Mischen und Homogenisieren zur Verfügung stehende Raum und damit die für diese Bearbeitungen zur Verfügung stehende Behandlungszeit bei vorgegebener spezifischer Auspreßmenge praktisch beliebig groß gewählt werden kann.

Dies wird beim erfindungsgemäßen Verfahren durch praktische Anwendung des bei flüssigen und viskosen Stoffen auftretenden, bei viskos-elastischen Stoffen jedoch besonders wirkungsvollen sogenannten »Weißenberg-Effektes« erreicht. Der »Weißenberg-Effekt« tritt auf, wenn ein viskos-elastisches Medium zwischen zwei gegeneinander eine Drehbewegung ausübenden Flächen einer Scherbelastung dadurch ausgesetzt wird, daß jeweils die an den Flächen anliegenden Schichten des Mediums die Relativbewegung mehr oder weniger mitmachen, so daß sie entsprechend der Drehbewegung eine kreisbogenförmige Bewegung gegeneinander ausführen. Durch die dem Medium innewohnende Elastizität hat das Medium das Bestreben, den Kreisbogen in Richtung auf die Bogensehne abzuflachen. Dadurch wird eine radial nach innen gerichtete Kraft auf das Medium übertragen, die von der Visko-Elastizität des Mediums, dem Abstand der gegeneinander drehenden Flächen und der relativen Drehgeschwindigkeit der Flächen gegeneinander abhängt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird in Nutzanwendung dieses »Weißenberg-Effektes« das Misch-

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gut in einen rotationssymmetrischen Mischraum eingebracht, der von zwei sich in konstantem Abstand gegenüberstehenden, um die Mischraumachse relativ zueinander rotierenden Arbeitsflächen begrenzt ist, deren eine mit einer zentrischen Öffnung versehen ist, wobei gemäß der Erfindung das Mischgut in die Randzone des Mischraumes eingebracht wird und der Abstand der Arbeitsflächen sowie die relative Drehgeschwindigkeit so . gewählt werden, daß die im Mischgut in an sich bekannter Weise durch Scherwirkung entstehende Zentripetalkraft die durch die Rotation bedingte Zentrifugalkraft überwiegt und das Mischgut durch die zentrische Öffnung auspreßt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem Behäl- 15 einen Schnitt auf bzw. durch eine Vorrichtung geter mit einem zur Zylinderachse senkrechten, eine maß der Erfindung zur Erläuterung des der Erfinetwa zentrische Austrittsöffnung aufweisenden Boden, in dem ein koaxial angeordneter Innenkörper mit ebener, dem Behälterboden zugekehrter Stirnfläche liegt, wobei eine Eintrittsöffnung zum Einbringen des 20 Mischgutes in den zwischen Behälterwand und Innenkörper gebildeten Mischraum und eine Antriebsvorrichtung, mit der der Behälter oder der Innenkörper um die Behälterachse in Drehung versetzt wird, vorgesehen ist. Vorzugsweise sind die 25 Innenwand des Behälters sowie die Oberfläche des Innenkörpers zylindrisch. Die Innenwand des Behälters sowie die Oberfläche des Innenkörpers können auch kegelstumpfförmig mit zur Austrittsöffnung gerichteter Spitze sein, wobei der Kegel- 3<> winkel des Innenkörpers größer ist. Die Randlinie eines radialen
Spirale sein.

Um eine Anpassung an unterschiedlich zu verarbeitende Stoffe oder unterschiedliche Betriebsbedingungen, wie Temperatur, zu ermöglichen, kann der Innenkörper axial verstellbar sein. Die Behälterachse kann senkrecht, waagerecht oder auch geneigt verlaufen.

Um den Strömungswiderstand an der Austritts- 4° nete Rahmenglieder 10 und 12 auf, die eine Grundöffnung zu vermindern, kann die Stirnseite des platte 14 tragen, auf der ein Auspreßbehälter 16 Innenkörpers zu einem zentrischen, in die Vorzugs- liegt. Der Boden des Behälters 16 und die Grundweise trichterförmig ausgebildete Austrittsöffnung des platte 14 sind mit senkrecht fluchtenden Austritts-Behälters eingreifenden Fortsatz ausgezogen sein. öffnungen 20 und 22 versehen, vor denen eine Aus-Der Fortsatz des Innenkörpers kann die kanalartig 45 preßmatrize 24 liegt.

verlängerte Austrittsöffnung durchsetzen, so daß Der Auspreßbehälter 16 ist mit einem Deckel 26

zwischen Fortsatz und Austrittskanal ein zum versehen, an dessen einer Seite eine Öffnung 28 mit Pressen von Rohren geeigneter Ringspalt gebildet einem Aufgabetrichter 30 an der Oberseite des wird. Der Innenkörper sowie gegebenenfalls dessen Deckels vorgesehen ist. Fortsatz können eine zur Einführung eines Druck- 50 mittels oder eines mit dem zu pressenden Körper zu

Behälterquerschnittes kann eine pressen durchgeführt werden. Dabei lassen sich die Mischwirkung und der Auspreßdruck in weiten Grenzen durch entsprechende Auslegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. Einstellung des Rotationskörpers gegen den Behälterboden beeinflussen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen im Querschnitt in

Fig. 1 eine nach der Erfindung konstruierte Misch- und Auspreßvorrichtung,

Fig. 2 und 3 andere Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 4 a und 4 b eine schematische Draufsicht bzw.

dung zugrunde liegenden »Weißenberg-Effektes«,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung zum horizontalen Auspressen,

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine Ausführungsform der Erfindung mit einer das Auspressen begünstigenden Gestaltung der Austrittsöffnung,

Fig. 8 eine Abwandlungsform der Erfindung, welche einen in die Auspreßöffnung ragenden Fortsatz des Innenkörpers zum Auspressen von Rohren zeigt,

Fig. 9 eine Ausführungsform der Erfindung, die eine Konstruktion des Innenkörpers mit einem inneren Durchgang zeigt, um strangförmige Werkstoffe, z. B. zu überziehenden Draht, in die Auspreßöffnung einzuführen oder um Luft oder Gas in das ausgepreßte Rohr zu blasen, um eine Aufweitung des Rohres zu erzielen,

Fig. 10 eine Vorrichtung zum Auspressen verstärkter Rohre.

Wie in den Zeichnungen dargestellt, weist die Vorrichtung gemäß der Erfindung im Abstand angeord-

vereinigenden Werkstoffes dienende axiale Bohrung aufweisen.

Am Behälter und/oder am Innenkörper können zur Erwärmung des auszupressenden Gutes dienende Heizvorrichtungen und/oder Kühlvorrichtungen angeordnet sein.

Es können Einrichtungen vorgesehen sein, um dem auszupressenden Gut während des Preßvorganges einen der Verstärkung des zu pressenden Körpers dienenden Werkstoff, wie z. B. Fasern od. dgl., zuzuführen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zu dessen Durchführung kann mit geringstmöglichem Kraftbedarf und geringstmöglicher Beanspruchung des Arbeitsgutes eine praktisch beliebig lang dauernde Mischung und Homogenisierung mit anschließendem Aus-Gemäß der Erfindung ist ein zylindrischer Innenkörper 32 vorgesehen, welcher an einer Welle 34 befestigt ist, die in einem Lager 36 in dem Deckel 26 gelagert ist und durch einen Motor 38 über ein Kegelzahnradpaar 40 und 42 in Umdrehung gesetzt wird. Der Motor 38 sitzt auf dem Deckel 26 und auf einer Seitenkonsole 44 am Auspreßbehälter 16.

In dem zylindrischen Innenkörper 32 ist im Bereich der Bodenfläche 48 ein elektrisches Heizelement 46 angeordnet. Das Heizelement ist durch Drähte 50 und 52 über Schleifringe 54, die an der Welle 34 über den Lagern 36 und unter dem Kegelzahnrad 42 angeordnet sind, und über zwei Bürsten 56 und 58 durch einen Anschlußkasten 60 mit einer nicht dargestellten elektrischen Stromquelle verbunden.

Durch das Heizelement 46 kann thermoplastisches Arbeitsgut auf eine Temperatur erwärmt werden, bei welcher es die gewünschte Viskosität zum Auspressen hat. Wenn ein größerer Wärmebedarf gegeben ist,

insbesondere wenn feste Stücke 64 in den Trichter Motor 38 über das Zahnrad 42 auf einer in Lagern

30 eingegeben werden und im Behälter das Gut er- 76 liegenden Welle 75 und das am anderen Ende der

weicht, kann eine zusätzliche Heizvorrichtung 66 Welle 75 sitzende Zahnrad 78 einen Zahnkranz 80

vorgesehen sein, die sich um den Auspreßbehälter 16 am Außenumfang des Auspreßbehälters 16 ω. Dabei erstreckt und durch eine Konsole 68 gehalten wird. 5 sind für die Heizung keine Schleifringe erforderlich,

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung da die Welle 35 sich nicht dreht. Das Heizelement in

geschieht wie folgt: dem Innenkörper 32 liegt über die Drähte 50 und 52

Die Stücke 64 eines thermoplastischen Kunststoffes direkt am Anschlußkasten 60.

oder anderer Stoffe ähnlicher Natur werden durch Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich den Trichter 30 in den Behälter 16 eingegeben. Das io derjenigen in Fig. 1, jedoch ist der Behälter 16 b Heizelement 66 wird angestellt und das Arbeitsgut in kegelstumpfförmig ausgebildet. In dieser Ausviskos-elastischen Zustand erweicht. Der Motor 38 führungform wird anstatt des zylindrischen Innenwird angelassen und das Heizelement 46 angestellt. körpers ein kegelstumpfförmiger Innenkörper 82 be-Der Motor bewirkt die Drehung der Welle 34 und nutzt. Diese Konstruktion erzeugt in Auspreßrichtung des Innenkörpers 32. Diese Drehung bewirkt, daß 15 wirksame Kräfte nach dem »Weißenberg-Effekt« auch das erweichte Arbeitsgut durch den »Weißenberg- entlang dem Kegelmantel 84. Die stumpfförmige Effekt« zwischen der Bodenfläche 48 und dem Mantelfläche 84 bildet einen spitzen Winkel zur Boden des Auspreßbehälters 16 nach innen gepreßt kegelstumpfförmigen Mantelfläche 88 des Behälters wird. Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit erhöht 16 b. Der Zwischenraum zwischen der Fläche 84 wird, wird die Scherkraft erhöht, und es wird eine 20 und der Fläche 88 ist mit dem viskos-elastischen Auspreßkraft nach innen, senkrecht zu dieser Scher- Medium gefüllt. Die vom »Weißenberg-Effekt« bekraft, erzeugt. wirkten Radialkräfte werden an der Kegelmantel-

Diese Auspreßkraft gemäß der Erfindung wird fläche 84 entlang der Fläche nach unten abgelenkt,

durch den »Weißenberg-Effekt« erreicht, der im fol- Durch diese Ablenkung kann die senkrecht zur Dreh-

genden an Hand der Fig. 4 a und 4 b erläutert ist. 25 achse liegende Fläche 86 auch ganz entfallen und

In Fig. 4 a und 4 b ist Z₁ ein bestimmter Punkt auf der Innenkörper 82 spitzkegelig anstatt kegelstumpf-

der Bodenfläche der den Innenkörper bildenden ro- förmig ausgebildet sein.

tierenden Scheibe 32 und Y ein Punkt auf der Innen- In der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform erfolgt fläche des Bodens des ortsfesten Behälters, der zu die Auspressung in horizontaler Richtung. Der roeinem vorbestimmten Zeitpunkt unmittelbar unter 30 tierende Innenkörper 90 und der Behälter 16 c sind dem Punkt Z₁ liegt. Nach einem bestimmten Zeit- kegelstumpfförmig ausgebildet. Wie Fig. 6 zeigt, hat raum hat sich der Punkt X₁ bis zu Z₂ auf einer die Kammer 92 im Bereich der Öffnung 96 einen kurvenförmigen Bahn Z₁-Z₀-X₂ bewegt. Unterstellt spiralförmigen Querschnitt. Kunststoffstücke 94 man, daß das Medium £ im Spalt an den Ober- werden durch die Öffnung 96 an der Oberseite des flächen bei Z₁ und Y anhaftet und viskos-elastisch 35 Behälters 16 c zugeführt. Eine elektrische Heizvorist, so wird es entlang dem Weg X₁-X₀-X₂ elastisch richtung 98 erzeugt die zum Auspressen gewünschte gestreckt. In diesem Sinn ist das elastische Verhalten Konsistenz. Wenn der Innenkörper 90 gedreht wird, der Flüssigkeit ähnlich dem Strecken eines Gummi- wird durch die oben beschriebene Wirkung das bandes entlang einer kurvenförmigen Bahn X₁-X₀-X₂, Arbeitsgut horizontal durch eine Auspreßmatrize 100 und die Tendenz zur elastischen Rückbildung er- 40 ausgepreßt.

zeugt eine in der ganzen Höhe der Stoffschicht Auch in der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform

wirkende Kraft in jedem beliebigen Punkt Z₀ auf erfolgt die Auspressung des Arbeitsgutes in horizon-

das Drehzentrum, wie durch den Pfeil Z ange- taler Richtung. Bei dieser Ausführungsform ist ein

deutet ist. Innenkörper 101 mit einem zylindrischen Wellenteil

Die an jedem Punkt der Stoffschicht zwischen der 45 102 vorgesehen, welcher mit einer nicht gezeigten Unterseite 48, der Scheibe 32 und dem Boden des Antriebsvorrichtung verbunden ist, um den Innen-Behälters wirkende Zentripetalkraft Z erzeugt einen körper 101 in einem zylindrischen Gehäuse 104 in nach der Drehachse gerichteten Strom, der das Aus- Umdrehung zu setzen. Der Innenkörper weist einen pressen des Mediums aus der im Mittelpunkt der Teil 106 mit größerem Durchmesser auf, an dem er Kraftwirkungen liegenden Austrittsöffnung 20 be- 5° durch in Abstand in einer Bohrung liegende Wälzwirkt. Je größer der elastische Charakter des lager 108 und 110 im Gehäuse 104 lagert. Das GeMediums ist, um so größer ist die zentripetale Pump- häuse 104 bildet ferner eine zylindrische Kammer wirkung. Je niedriger die scheinbare Viskosität des 112 mit einem größeren Durchmesser als der Teil Mediums ist, um so geringer ist der dem Strom ent- 106 des Innenkörpers 101, in der ein mittlerer Abgegenstehende Widerstand. 55 schnitt 114 mit größerem Durchmesser und einem

Wenn gewünscht, kann eine Erwärmung des Gutes schirmartig geformten Teil 116 an der Stirnseite des durch die Drehung des Innenkörpers 32 ohne die Innenkörpers 101 liegt. Die Stirnseite des Gehäuses Benutzung von Heizelementen durch verstärkte 104 bildet eine flache Wand 113 in geringem AbDurcharbeitung erzielt werden. Diese Erwärmung stand von der Stirnfläche 115 des Innenkörpers 101, kann durch Drosseln eines nicht gezeigten Ventils an ^6o so daß ein Spalt von vorzugsweise zwischen 0,75 der Auspreßmatrize 24 geregelt werden, so daß durch und 1,50 mm gebildet wird. In der Fläche 113 ist die Menge des ausgepreßten Gutes indirekt seine eine Öffnung 118 vorgesehen, welche den Innen-Temperatur einstellbar ist. raum 112 mit der Außenseite der Vorrichtung

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist ein verbindet und durch welche das Arbeitsgut ausge-

Behälterl6a in Lagern 70 auf der Grundplatte 14 65 preßt wird. Die Austrittsöffnung 118 ist bei 119

und 72 gegen den Deckel 26 gelagert, wobei der vom Innenraum 112 her verjüngt und paßt sich

Deckel 26 durch Konsolen 74 gegen Drehung ge- einer im wesentlichen konischen Spitze 120 am

sichert ist. Bei dieser Ausführungsform treibt der Innenteil 101 an.

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Das Gehäuse 104 ist mit einer radialen Eintritts- gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch öffnung 122 versehen, durch die das Arbeitsgut direkt mit einem Indexbuchstaben, bezeichnet. Fig. 8 zeigt auf die geneigte Fläche 124 des schirmförmigen eine Strangpreßvorrichtung, in welcher der Innen-Teilesllö des Innenkörpers 101 aufgegeben wird. körper 101a einen zylindrischen Fortsatz 120 a an-

Die Vorrichtung enthält eine über einen Schleif- 5 statt des konischen Fortsatzes 120 aufweist. Beim ring gespeiste Heizvorrichtung 125 am Zwischenteil Auspressen fließt das Arbeitsgut durch eine sich ver-114 des Innenkörpers, die über einen Bürstensatz jungende Austrittsöffnung 121a und um den zylin-126 und elektrische Verbindungen 128 mit elek- drischen Fortsatz 120 a, der einen etwas geringeren irischer Energie versorgt wird. Eine zusätzliche ring- Durchmesser als die Austrittsöffnung 118 a aufweist, förmige Heizvorrichtung 130 ist an der Stirnseite des io so daß das Arbeitsgut als Rohr ausgepreßt wird.
Gehäuses 104 im Bereich der Öffnung 118 vorge- Eine weitere Abwandlung ist in Fig. 9 gezeigt, in

sehen, um eine genaue Temperatursteuerung des welcher der Innenkörper 101 b einen mittleren Durchaugepreßten Arbeitsgutes zu ermöglichen. Die Heiz- gang 140 aufweist, durch den Druckluft in den Ausvorrichtung 130 wird durch die elektrischen Verbin- preßstrang eingeblasen wird. Der Fortsatz 120 ό hat düngen 132 gespeist. Das Gehäuse 104 ist auch mit 15 im wesentlichen die gleiche Größe wie der Fortsatz einem Ringkanal 134 versehen, in welchen ein Kühl- 120« der vorhergehenden Ausführungsform, so daß mittel, z. B. Luft, eingeleitet werden kann, wenn der das ausgepreßte Arbeitsgut als Rohr mit kleinem Auspreßprozeß dies erfordert. Eine Zwischenheiz- Durchmesser ausgebildet wird. Die eingeblasene vorrichtung 136 ist rund um das Gehäuse angeordnet Preßluft bewirkt die Aufweitung des ausgepreßten und wird durch elektrische Verbindungen 138 ge- 20 Rohres zu einem dünnwandigen Rohr 142 von erhebspeist. Die im Abstand angeordneten ringförmigen lieh vergrößertem Durchmesser.
Heizvorrichtungen 124, 130 und 136 zusammen mit Eine weitere Abwandlungsform ist in Fig. 10 ge-

dem Kühlkanal 134 schaffen eine Vorrichtung, in zeigt, welche einen dem Innenkörper 101 b ähnlichen welcher die Temperatur über den gesamten Auspreß- Innenkörper 101c aufweist. Das durch die Eintrittsprozeß in differenzierten Bereichen genau gesteuert 25 öffnung 122 c zugeführte Arbeitsgut wird in Form werden kann. eines hohlen Rohres um den Fortsatz 120 c ausge-

Mit der in Fig. 7 gezeigten Einrichtung können preßt, wobei im vorliegenden Falle das ausgepreßte die unterschiedlichsten Stoffe mit verschiedenen Rohr durch einen Verstärkungsstrang 144 aus Fa-Drehgeschwindigkeiten, verschiedenen Spaltgrößen sern, Metall od. dgl. verstärkt ist. Der Verstärkungszwischen den Flächen 115 und 113 und ver- 30 strang 144 wird von zwei paarweise diametral gegenschiedenen Temperaturen ausgepreßt werden. überliegend angeordneten, drehbar auf Konsolen 150

In Einrichtungen gemäß der Erfindung können, bzw. 152 gelagerten Spulen 146 und 148 zugeführt, wie Versuche gezeigt haben, Polyäthylene mit hoher Die Konsolen 150 und 152 sind an der Innenfläche und niedere Dichte, Polystyrene, Polypropylene u. a. des Schirmteiles 166 c befestigt. Wenn der Innenkörmit gutem Erfolg stranggepreßt werden. Zum Beispiel 35 per 101 c gedreht wird, werden die Verstärkungswurde zum Auspressen eines Polyäthylens mit stränge 144 um die Kante des Schirmteiles 166 c nach niederer Dichte mit einem Erweichungindex auswärts dem Auspreßstoff zugeführt und damit von 6, d. h. einem Polyäthylen, von dem 6 g in verbunden, so daß ein verstärktes Kunststoffrohr her-10 Minuten durch eine Öffnung mit einem Durch- gestellt wird. Da die Spulen 146 und 148 sich drehen, messer von 9,55 mm bei normalen Druck- und Tem- 40 der ausgepreßte Strang aber nicht, wird eine Spiralperaturbedingungen hindurchfließen, der Innenkörper windung der Verstärkungsstränge im ausgepreßten 101 mit einem Spalt zwischen den Flächen 115 und Rohr erreicht.

113 von etwa 1,6 mm und einer Drehzahl von an- Außer den beschriebenen Kunststoffen gibt es

nähernd 600 U/min betrieben. Die Temperatur des viele andere Stoffe, die in den oben beschriebenen Stoffes wurde bei etwa 210⁰C gehalten. Die An- 45 oder gemäß den Prinzipien der Erfindung abgewantriebsleistung des Motors lag bei 1,6 kW. Die durch delten Vorrichtungen gemischt, homogenisiert und die Austrittsöffnung 118 ausgepreßte Menge betrug ausgepreßt werden können. Beispielsweise kann in etwa 24 g/min. solchen Einrichtungen Brotteig gemischt und ver-

Die obigen Daten sind als Beispiel eines tatsäch- arbeitet werden. Kunststoffe, wie Polyvinylchlorid, liehen Betriebszustandes bei der Benutzung der in 50 können in erfindungsgemäßen Vorrichtungen mit Fig. 7 dargestellten Vorrichtung angeführt. Gute einem Plastizierungsmittel, wie z.B.Dioäthylphthalat, Auspreßleistungen sind auch mit Stoffen mit 0,6 bis gemischt und homogenisiert werden. Die erfindungs-20 Erweichungsindex ausgeführt worden, d.h. mit gemäße Vorrichtung kann für die Steuerung des PolyStoffen, von denen in 10 Minuten 0,6 bis 20 g durch mermolekulargewichtes durch Polymerisationsbeeineine Öffnung mit einem Durchmesser von 9,55 mm 55 flussung und Auspressung benutzt werden,
bei normalen Druck- und Temperaturbedingungen Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch

hindurchfließen. Die während der Auspressung be- zur Vernetzung von Polymeren gleichlaufend mit nutzten Spaltbreiten können verändert werden, liegen ihrer Auspressung benutzt werden. Beispielsweise jedoch vorzugsweise etwa zwischen 0,8 und 1,6 mm. kann die Vernetzung eines Polyäthylens mittels eines Die Drehgeschwindigkeiten liegen vorzugsweise 60 Dicumylperoxydes ausgeführt werden, um einen verzwischen 80 und 600 U/min und der Erweichungs- netzten Strangpreßwerkstoff zu bilden,
temperaturbereich zwischen 110 und 16O⁰C. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch

In der Auspreßmatrize sind bei den angeführten dazu dienen, die Wärme, der das Arbeitsgut während Betriebsdaten bis zu 9 atü gemessen worden. Die der Auspressung ausgesetzt ist, gering zu halten. Zum spezifische Auspreßmenge betrug dabei bis zu 65 Beispiel kann beim Auspressen von Polyäthylen die 3 kg/Psh. Wärmeeinwirkung in der Maschine auf wenige Sein den Fig. 8 bis 10 sind Abwandlungsformen von künden gegenüber 1 bis 2 Minuten in bekannten Vorrichtungen ähnlich Fig. 7 dargestellt. Dabei sind Einrichtungen herabgesetzt werden.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch zur Impfpolymerisation und Auspressung durch Mischung und Steuerung einer Polymeren- und Monomerenzufuhr benutzt werden. Beispielsweise kann das Impfen von Polypropylen mit Methylmethacrylat mit dieser Vorrichtung erfolgen.

In Vorrichtungen, wie sie z. B. in Fig. 9 und 10 gezeigt sind, kann ein strangförmiger Werkstoff, z. B. ein Draht, durch Einführen durch den Mitteldurchgang im Innenkörper, z. B. den Durchgang 140, in das ausgepreßte Rohr mit einem linear- oder quervernetzten Polymer überzogen werden.

Die in Fig. 9 gezeigte Vorrichtung kann auch in ein Vakuum auspressen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Mischen, Homogenisieren und Auspressen von viskos-elastischen Stoffen oder Stoffgemischen, bei dem das Mischgut in einen rotationssymmetrischen Mischraum eingebracht wird, der von zwei sich in festem Abstand gegenüberstehenden, um die Mischraumachse relativ zueinander rotierenden Arbeitsflächen begrenzt wird, deren eine mit einer zentrischen Öffnung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgut in die Randzone des Mischraumes eingebracht wird und der Abstand der Arbeitsflächen sowie die relative Drehgeschwindigkeit so gewählt werden, daß die im Mischgut in an sich bekannter Weise durch Scherwirkung entstehende Zentripetalkraft die durch die Rotation bedingte Zentrifugalkraft überwiegt und das Mischgut durch die zentrische Öffnung auspreßt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Behälter (16) mit einem zur Zylinderachse senkrechten, eine zentrische Austrittsöffnung (20) aufweisenden Boden, durch einen koaxial angeordneten Innenkörper (32) mit ebener, dem Behälterboden zugekehrter Stirnfläche, durch eine Eintrittsöffnung (28) zum Einbringen des Mischgutes in den zwischen Behälterwand und Innenkörper gebildeten Mischraum und durch eine Antriebsvorrichtung (38), mit der der Behälter (16) oder der Innenkörper (32) um die Behälterachse in Drehung versetzt wird (Fig. 1).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Behälters (16, 16 a) sowie die Oberfläche des Innenkörpers (32) zylindrisch sind (Fig. 1 und 2).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Behälters (16 b) sowie die Oberfläche des Innenkörpers (82, 90) kegelstumpfförmig mit zur Austrittsöffnung (20) gerichteter Spitze sind, wobei der Kegelwinkel des Innenkörpers (82, 90) größer ist (Fig. 3 und 5).

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randlinie eines radialen Behälterquerschnitts eine Spirale ist (Fig. 6).

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper axial verstellbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterachse senkrecht, waagerecht oder geneigt verläuft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite des Innenkörpers (101) zu einem zentrischen, in die vorzugsweise trichterförmig ausgebildete Austrittsöffnung des Behälters eingreifenden Fortsatz (120) ausgezogen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (120) des Innenkörpers (101) die kanalartig verlängerte Austrittsöffnung (118) durchsetzt, so daß zwischen Fortsatz (120) und Austrittskanal (118) ein zum Pressen von Rohren geeigneter Ringspalt gebildet wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper (101) sowie gegebenenfalls dessen Fortsatz (120) eine zur Einführung eines Druckmittels oder eines mit dem zu pressenden Körper zu vereinigenden Werkstoffes dienende axiale Bohrung (140) aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Behälter (16) und/oder an dem Innenkörper (32) zur Erwärmung des auszupressenden Gutes dienende Heizvorrichtungen (46 bzw. 66 bzw. 125, 130, 136) und/oder Kühlvorrichtungen (134) angeordnet sind, wobei die Heizvorrichtung vorzugsweise aus Heizwiderständen (46), Induktionsspulen od. dgl. besteht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die dem auszupressenden Gut während des Preßvorganges einen der Verstärkung des zu pressenden Körpers dienenden Werkstoff, wie z. B. Fasern od. dgl., zuführen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 603 418, 395 426;
»Nature«, 159 (1947), S. 310/311.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen