DE1224468B - Mischapparatur zum Mischen von thermoplastischem polymerem Material - Google Patents

Mischapparatur zum Mischen von thermoplastischem polymerem Material

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DE1224468B DEI15652A DEI0015652A DE1224468B DE 1224468 B DE1224468 B DE 1224468B DE I15652 A DEI15652 A DE I15652A DE I0015652 A DEI0015652 A DE I0015652A DE 1224468 B DE1224468 B DE 1224468B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. σ.:
B 29b
Deutsche KL: 39 al -1/06
Nummer: 1224 468
Aktenzeichen: 115652 X/39 al
Anmeldetag: 17. November 1958
Auslegetag: 8. September 1966
Die Erfindung betrifft eine Mischapparatur zum Mischen von thermoplastischem polymeren! Material in durch Erwärmung erweichter Form, bestehend aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse und einem gleichachsig angeordneten Rotor, bei der an der Oberfläche des Rotors nach außen gerichtete flache Erhebungen mit dreieckigem Querschnitt in radialer Richtung und an der Innenfläche des Gehäuses in gleicher Richtung nach innen gerichtete, jedoch in Axialrichtung um eine halbe Länge der Grundlinie versetzte Erhebungen so angeordnet sind, daß die einander zugekehrten Flächen der Erhebungen einen zickzackförmig gewundenen Mischspalt bilden.
Die Mischapparatur dient zur Überführung von polymeren Stoffen in einen homogenen Zustand oder zur Herstellung von homogenen Mischungen solcher Polymere mit anderen Materialien. Gewisse polymere Stoffe, insbesondere solche, die bei der Mischtemperatur viskos sind, wie beispielsweise Polymethylmethacrylat, lassen sich mit den bekannten Mischapparaturen entweder nur sehr unwirtschaftlich mischen und ergeben keine homogenen Produkte, oder die Einwirkung dieser Apparaturen auf das zu verarbeitende Gut ist derart durchgreifend, daß ein Abbau des Polymers stattfindet. Polymethylmethacrylat ist ein Material, das besonders leicht abgebaut wird, wenn es einer durchgreifenden Mischwirkung unterworfen wird.
Es sind bereits Vorrichtungen zum Homogenisieren von Flüssigkeiten, beispielsweise von Milch oder zur Herstellung von Salben und Fettgemischen, bekannt, bei denen ein zylindrischer Rotor in einem Gehäuse umläuft und der Rotor auf seiner Oberfläche Erhebungen verschiedener Querschnitte besitzt, welche in entsprechende Vertiefungen des Gehäuses eingreifen. Zwischen den Erhebungen und Vertiefungen wird ein schmaler, gegebenenfalls einstellbarer Spalt gebildet, durch den die zu homogenisierende Flüssigkeit hindurchläuft.
Es sind weiterhin Vorrichtungen zum Homogenisieren plastischer Massen bzw. zum Zerkleinern von festem oder halbfestem Gut bekannt, bei denen der Rotor ebenfalls mit Erhebungen versehen ist, die verschiedenen Querschnitt besitzen können. Es werden beispielsweise bei einem kegelförmig ausgebildeten Rotor die darauf angebrachten Gewindegänge durch Kanäle unterbrochen, so daß etwa rhombenartige Erhebungen gebildet werden. Bei einer anderen vorgeschlagenen Ausführungsform sind die Erhebungen zahnartig mit scharfem Rand ausgebildet, welche in entsprechende rillenartige Vertiefungen des feststehenden Gehäuses eingreifen.
Mischapparatur zum Mischen von
thermoplastischem polymeren! Material
Anmelder:
Imperial Chemical Industries Limited, London
Vertreter:
Dr.-Ing. H. Fincke, Dipl.-Ing. H. Bohr
und Dipl.-Ing. S. Staeger, Patentanwälte,
München 5, Müllerstr. 31
Als Erfinder benannt:
Thomas Alfred Stanley,
Welwyn Garden City, Hertfordshire
(Großbritannien)
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 22. November 1957 (36 429)
Durch die erfindungsgemäße Apparatur wird beim Vermischen von thermoplastischem polymerem Material, das durch Wärme erweicht ist, ein thermischer Abbau durch die mechanische Behandlung vermieden, wodurch die Qualität der zu Gegenständen zu verarbeitenden thermoplastischen Materialien beeinträchtigt werden würde. Das Mischen von thermoplastischem polymerem Material kann in wirkungsvoller Weise ohne Beeinflussung der chemischen Natur desselben durchgeführt werden, wenn bei einer Mischapparatur der eingangs beschriebenen Art der Rotor mit Erhebungen versehen ist, die die Form flacher Pyramiden mit rechteckiger oder quadratischer Grundfläche besitzen. Die Höhe jeder einzelnen Pyramide überschreitet hierbei vorzugsweise nicht die Hälfte der Länge bzw. Breite der Basis einer jeden Pyramide. Ferner kann das Gehäuse und/oder der Rotor aus Ringen zusammengesetzt sein, von denen jeder einen Satz Pyramiden trägt.
Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht der Mischapparator im Schnitt und
Fig..2 einen Schnitt entlang der Linie X-X der Fig.l in Richtung des Pfeils.
Die Mischapparatar enthält eine Zuführvorrichtung, die aus einem Rohr 17 und einer darin drehbaren Schnecke 14 besteht und mit der das polymere
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Material in die Mischapparatur eingedrückt wird. Durch eine Öffnung Hfl. Trichter 19 tritt das polymere Material nach dem Mischen aus.
Die Mischapparatur besitzt einen Rotor 10 und ein diesen umgebendes zylindrisches Gehäuse 11. Der Rotor 10 trägt auf seiner Oberfläche ein gleichmäßiges Muster von Pyramiden, von denen eine mit 12 bezeichnet ist. Die Innenfläche des zylindrischen Gehäuses besitzt ein ähnliches Muster von Pyramiden, von denen eine mit* 13 bezeichnet ist. Der Rotor 10 ist mit der Schnecke 14 verbunden und wird durch diese in Umdrehung versetzt. Der Rotor 10 kann von der Schnecke 14 entfernt werden und wird durch eine aufgeschraubte Endkappe 15 festgehalten.
Das Zylindergehäuse 11 wird im Innern eines äußeren Mantels 16 mit Hilfe von Schrauben gehalten. Das Rohr 17 der Zuführeinrichtung und die Ummantelung 16 werden mit Hilfe von Bolzen zusammengehalten, von denen einer bei 18 dargestellt ist.
Bei dieser Ausführungsform besitzen die Pyramiden quadratische Basen, und die Übergänge zwischen den Pyramiden, und die Scheitelpunkte der Pyramiden sind abgerundet. Der Spielraum zwischen den Arbeitsoberflächen kann den verschiedenartigen Materialien angepaßt werden. Ein Abstand von etwa 1,6 bis 4,8 mm, z. B. etwa 2,5 mm, zwischen der Oberfläche einer Pyramide auf einem Bauteil und der parallelen Oberfläche auf einer dazu benachbarten. Pyramide auf dem anderen Bauteil wurde im allgemeinen als besonders zweckmäßig befunden.
Die Größe der Basen der Pyramiden und die Zahl der Pyramiden auf jedem Bauteil können innerhalb weiter Grenzen liegen. Beispielsweise wurde gefunden, daß sehr günstige Ergebnisse in einer Apparatur erzielt werden, bei der der maximale Innendurchmesser des Zylindergehäuses 89 mm beträgt, wobei die Pyramiden Basen von ungefähr 25 mm Kantenlänge aufweisen, die Höhe einer jeden Pyramide etwa 6,4 mm beträgt und 30 bis 50 Pyramiden auf jedem Bauteil angeordnet sind. Die Pyramiden werden am zweckmäßigsten gebildet, indem man sie in gleichmäßig runde und axiale Stangen einarbeitet. Andererseits kann man sie in Form einzelner kreisförmiger Ringe herstellen und viele derartiger Ringe in einem weiteren Arbeitsgang unter Bildung eines äußeren bzw. inneren Bauteils miteinander verbinden; Pyramiden, die in dieser Weise zusammengestellt sind, sind besonders dann "vorteilhaft, wenn mehr oder weniger Pyramidensätze angeordnet werden sollen.
Um ein Pulsieren zu vermeiden, wenn das polymere Material durch die Mischkammer durchtritt, können die einzelnen Pyramidensätze mit Bezug aufeinander gestaffelt werden; andererseits können auch mehrere innere und/oder äußere Bauteile angewendet werden, wobei die Zähne eines jeden in gleichmäßigen Linien entlang der Länge des Teils angeordnet sind und wobei benachbarte innere bzw. benachbarte äußere Bauteile mit Bezug aufeinander gestaffelt sind, z.B. so, daß die Scheitelpunkte der Pyramiden auf einem inneren Bauteil in der gleichen Linie wie die Übergänge zwischen den Pyramiden auf dem nächsten inneren Bauteil liegen.
Selbstverständlich brauchen nicht alle Pyramiden auf einem Bauteil die gleiche Gestalt zu besitzen, obwohl dies in Hinsicht auf die leichtere Herstellung allgemein vorzuziehen ist. Man kann jedoch auf dem gleichen Bauteil Pyramiden mit quadratischen und rechteckigen Basen anwenden, z.B. indem man Pyramiden mit rechteckigen und quadratischen Basen im gleichen Pyramidensatz vorsieht, oder indem man Sätze von rechteckigen und solche von quadratischen Pyramiden kombiniert. Ferner kann gegebenenfalls die Länge der Basis der Pyramiden in axialer Richtung sich von einem Satz zum anderen ändern.
Der Rotor kann gegebenenfalls unabhängig von der Förderschnecke in Umdrehung versetzt werden. Eine Änderung der Geschwindigkeit des Rotors kann
ίο erforderlich sein, wenn man das Ausmaß des Mischens regem will, dem das polymere Material beim Passieren durch die Mischkammer unterworfen wird. Obwohl in der beschriebenen Apparatur der Rotor
— umläuft, kann selbstverständlich dieser innere Bauteil feststehend und das Zylindergehäuse drehbar angeordnet sein.
Um das Zusammenstellen und Auseinandernehmen der Mischapparatur zu erleichtern, sollten die Pyramiden vorzugsweise in bezug auf die Zwischen-
ao räume zwischen den Pyramiden eine solche Größe besitzen, daß man einen Bauteil aus der Vorrichtung entfernen kann, indem man entweder den ganzen Teil oder einzelne Pyramidenringe entlang der Längsachse so abzieht, daß die Pyramiden des Bauteils an den Zwischenräumen zwischen den Pyramiden des • anderen Bauteils vorbeigeführt werden.
Die vorliegende Mischapparatur ist ganz besonders dann geeignet, wenn man sie mit einer Auspreßvorrichtung kombiniert, da man dadurch homogenes ausgepreßtes polymeres Material schnell und kontinuierlich in einem Arbeitsgang erzeugen kann. Wenn diese Kombination angewandt wird, kann das polymere Material in Form von Schnüren ausgepreßt werden, die in einer Schneidevorrichtung zu Stücken jeder zweckmäßigen Größe oder Gestalt zerschnitten werden.
Zu Beginn des Mischvorgangs muß man im allgemeinen Wärme zuführen. Danach kann durch den Mischvorgang selbst so viel Wärme freigesetzt werden, daß das polymere Material in einem Zustand relativ geringer Viskosität gehalten wird und weitere Wärmezufuhr nicht mehr erforderlich ist; es kann sogar sein, daß man während dieser Stufe durch Kühlen von außen Wärme ableiten muß. Die Heizmittel, z.B. Wasserdampf oder Öl oder elektrische Heizelemente, können in der äußeren Ummantelung der Mischkammer untergebracht werden. In ähnlicher Weise kann man, wenn erforderlich, Kühlflüssigkeit durch den äußeren Mantel der Mischapparatur zirkulieren lassen. Andererseits kann man auch kühlen, indem man einfach Luft auf die Außenseite der Apparatur bläst.
Während des Betriebes und insbesondere, wenn der sich bewegende Teil mit einer Förderschnecke verbunden ist, kann der Abstand zwischen der Rückseite einer jeden Pyramide des sich bewegenden Teils, d. h. der Seite der Pyramide, auf die das eingeführte polymere Material auftrifft, und der entsprechenden Frontseite einer jeden Pyramide auf dem anderen Bauteil wegen der relativen thermischen Ausdehnung von Schnecke und Zylinder und wegen der entgegenwirkenden Kräfte auf diesen Teil geringer werden. Bei der Zusammenstellung der Apparatur muß man dieses berücksichtigen und die Zwischenräume zwisehen beiden Bauteilen so wählen, daß bei Betrieb der Mischerapparatur unter normalen Arbeitsbedingungen ein angemessener Spielraum zwischen den Pyramidenflächen bestehenbleibt.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Mischapparatur zum Mischen von thermoplastischem polymeren! Material in durch Erwärmen erweichter Form, bestehend aus einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse und einem gleichachsig angeordneten Rotor, bei der an der Oberfläche des Rotors nach außen gerichtete flache Erhebungen mit dreieckigem Querschnitt in radialer Richtung und an der Innenfläche des Gehäuses in gleicher Weise nach innen gerichtete, jedoch in Axialrichtung um eine halbe Länge der Grundlinie versetzte Erhebungen so angeordnet sind, daß die einander zugekehrten Flächen der Erhebungen einen zickzackförmig gewundenen Mischspalt bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen die Form flacher Pyramiden mit rechteckiger oder quadratischer Grundfläche besitzen.
2. Mischapparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe einer jeden Pyramide die Hälfte der Länge bzw. Breite der Basis einer jeden Pyramide nicht überschreitet.
3. Mischapparatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse und/ oder der Rotor aus Ringen zusammengesetzt ist, von denen jeder einen Satz Pyramiden trägt.
4. Mischapparatur nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyramidenringe von jedem Gehäuse oder Rotor in verschiedenen Gruppen angeordnet sind, so daß die Pyramiden in jeder Gruppe ein gleichmäßiges Muster bilden und in gleichmäßigen Reihen in der axialen Richtung liegen, jedoch gegenüber den danebenliegenden Gruppen so versetzt sind, daß die gleichmäßigen Pyramidenreihen sich nicht von einer Gruppe zur anderen fortsetzen.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 277 225, 639 584;
österreichische Patentschrift Nr. 31967;
schweizerische Patentschrift Nr. 264 053.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 659/350 8.66 ® Bundesdruckerei Berlin
DEI15652A 1957-11-22 1958-11-17 Mischapparatur zum Mischen von thermoplastischem polymerem Material Pending DE1224468B (de)

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