DE1285461B - Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Eindampfen hochviskoser Stoffe und Vorrichtung zum Durchfuehren eines derartigen Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum homo- Wulstes, sondern eine zusätzliche Oberflächenerneuegenisieren und/oder Eindampfen hochviskoser Stoffe, rung an den Rippen erreicht. Überraschenderweise die hierzu fortlaufend zwischen zwei horizontal und wurde dabei festgestellt, daß die Rippen kurz vor achsenparallel gelagerten, gegeneinander sich drehen- ihrem Wiedereintritt in den oberhalb des Walzenden Zylinderwalzen hindurchgedrückt werden, wobei 5 Spaltes ausgebildeten Wulst aus hochviskosem Stoff die Oberfläche der durch die Walzen hindurch- ziehharmonikaartig zu einer Vielzahl von in Umgeführten Stoffe mittels Furchenbildung mit einem fangsrichtung aufeinanderfolgenden Falten zuauf der Oberseite zwischen den Walzen und parallel sammengelegt werden, was eine weitere Oberflächenzu deren Längsachsen angeordneten Verteilerrechen vergrößerung und damit eine zusätzliche Umwälzvergrößert wird. ίο wirkung mit sich bringt. Dies ist insbesondere in den Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung Fällen wichtig, in denen während der Durchführung zum Durchführen eines derartigen Verfahrens, be- des erfindungsgemäßen Verfahrens gasförmige Komstehend aus zwei horizontalen zylindrischen Walzen, ponenten des umgewälzten hochviskosen Stoffes abdie achsenparallel im geringen Abstand nebenein- dampfen sollen oder der hochviskose Stoff in ander angeordnet sind und sich gegeneinander drehen, 15 Wechselbeziehung mit der umgebenden Atmosphäre sowie einem auf der Oberseite zwischen den Walzen treten soll. Die Faltenbildung ist aber ebenso für das und parallel zu deren Längsachsen angeordneten Homogenisieren einer hochviskosen Substanz von Verteilerrechen, dessen Zähne senkrecht zu der durch Wichtigkeit, da mit dieser Faltenbildung ein besondie Walzenachsen definierten Ebene am eintrittsseiti- ders hoher Homogenisierungseffekt erreicht wird, gen Ende in den Walzenspalt hineinragen. so Dieser gute Homogenisierungseffekt tritt dabei nicht Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vor- nur bei der Behandlung einer einzigen hochviskosen richtung sind bekannt. Dieses bekannte Verfahren Substanz auf, vielmehr eignet sich das erfindungs- bzw. diese bekannte Vorrichtung dienen dazu, eine gemäße Verfahren selbstverständlich auch dazu, eine von oben in den Walzenspalt eingegebene Kunststoff- hochviskose Substanz mit einem Zusatzstoff besonmenge vom austrittsseitigen Ende des Walzenspaltes 25 ders gründlich zu vermischen. Vor allem kann das in Form einer streifenförmigen Kunststoffbahn weg- erfindungsgemäße Verfahren zum Emulgieren einer ziehen zu können, um beispielsweise Bodenabdeckun- hochviskosen Substanz mit einer niedrigviskosen gen, wie Linoleumbeläge, aus dem flüssigen Kunst- Substanz, wie Wasser oder einem Gas, Verwendung stoff herzustellen. Der Kunststoff wird hierbei also finden.

in dem Augenblick, in dem er aus dem Walzenspalt 30 Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beaustritt, von den Walzen weggeführt. Dies hat zur handelbaren hochviskosen Substanzen können sehr Folge, daß eine Umwälzung und damit eine Homo- verschiedener Natur sein. Es können mit gleichem genisierung des flüssigen Kunststoffes nur im Bereich Vorteil sowohl reine Newtonsche Flüssigkeiten sowie des Walzenspaltes und in den an diesen Walzenspalt viskoselastische Substanzen, als auch Pasten verarbeiangrenzenden Abschnitten auftritt. 35 tet werden.

Es wurde nun gefunden, daß unter Mitverwendung Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durch-

der eingangs beschriebenen Maßnahmen ein Ver- führbare Behandlungsvorgang kann durch Kühlen fahren zum Homogenisieren und/oder Eindampfen oder Erwärmen der Zylinderwalzen in seinem Gehochviskoser Stoffe geschaffen werden kann, mit dem schwindigkeitsablauf zusätzlich beeinflußt werden, eine Umwälzung dieser Stoffe erreicht wird, wie sie 40 Je nach dem Behandlungsvorgang können auch die bisher kein anderes bekanntes Verfahren erreichte. Walzenspaltbreite und der Abstand zwischen den Dieses erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die Zähnen des Verteilerrechens verändert werden. Es hochviskosen Stoffe fortlaufend zwischen zwei hori- wurde jedoch gefunden, daß bei dem erfindungszontal und achsenparallel gelagerten, gegeneinander gemäßen Verfahren für fast alle Fälle eine Walzsich drehenden Zylinderwalzen hindurchgedrückt 45 spaltbreite zwischen 2 und 50 mm und ein gegenwerden und die Oberfläche der durch die Walzen seitiger Abstand der Zähne des Verteilerrechens zwihindurchgeführten Stoffe mittels Furchenbildung mit sehen 5 und 100 mm ausreichen, einem auf der Oberseite zwischen den Walzen und Um das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren

parallel zu deren Längsachsen angeordneten Ver- in besonders praktischer und zweckmäßiger Weise teilerrechen vergrößert wird, ist dadurch gekenn- 50 durchführen zu können, ist die eingangs beschriebene zeichnet, daß die aus dem Walzenspalt austretenden bekannte Vorrichtung, bestehend aus zwei horizon-Teilmengen des hochviskosen Stoffes auf der Ober- talen zylindrischen Walzen, die achsenparallel im gefläche jeder Walze in Umfangsrichtung weitergeführt ringen Abstand nebeneinander angeordnet sind und und zum eintrittsseitigen Ende des Walzenspaltes sich gegeneinander drehen, sowie einem auf der zurückgeleitet werden. 55 Oberseite zwischen den Walzen und parallel zu deren

Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen haben zur Längsachsen angeordneten Verteilerrechen, dessen Folge, daß sich längs der Oberfläche beider Walzen Zähne senkrecht zu der durch die Walzenachsen deeine Vielzahl von in Abständen nebeneinanderliegen- finierten Ebene am eintrittsseitigen Ende in den den Rippen ausbildet. Durch die Ausbildung dieser Walzenspalt hineinragen, gemäß der Erfindung so abRippen ergibt sich der Vorteil, daß der hochviskose 60 geändert worden, daß die freien Enden der Zähne Stoff nicht nur in dem Wulst oberhalb des Walzen- dieses Verteilerrechens in Richtung der Längsachse spaltes ständig umgewälzt wird, sondern daß mittels der Walzen abgebogen sind und daß der Einlaß zum der Rippen eine zusätzliche Umwälzung erreicht wird, Zuführen des hochviskosen Stoffes dem zur Richtung da diese Rippen sich bei jedem neuen Walzenumlauf der Abbiegung der Zähne entgegengesetzt liegenden aus dem durch den Walzenspalt hindurchgedrückten 65 einen Ende des Walzenspaltes und der Auslaß zum Teil des Wulstes mit neuer, durch andere Stoffteilchen Abführen des umgewälzten Stoffes dem anderen gebildeter Oberfläche neu bilden. Dadurch wird nicht Walzenspaltende benachbart ist. nur eine ständige Erneuerung der Oberfläche des Durch die Abbiegung der Zähne des Verteiler-

rechens an ihren freien Enden wird der Vorteil erreicht, daß sich der behandelte hochviskose Stoff allmählich in Axialrichtung der Walzen verschiebt und somit ständig auf kontinuierliche Weise von dem Einlaß zum Auslaß des hochviskosen Stoffes gefördert wird.

Es wurde ferner gefunden, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Bildung der Rippen zu Beginn des Prozesses erleichtert werden kann, wenn die Zähne des Verteilerrechens hohl und die von den Walzen abgewandten Enden der Zähne mit einer Saug- oder Blaseinrichtung in Verbindung bringbar sind.

Die Zähne des Verteilerrechens können einen auf ihre ganze Länge gleich großen rechteckigen Querschnitt besitzen. Je schmaler die Zähne quer zur Längsachse der Walzen ausgebildet sind, desto geringer kann ihr gegenseitiger Abstand gewählt werden. Dies hat den Vorteil, daß sich die Anzahl der Rippen vergrößert, ohne daß die Bildungsmöglichkeit dieser so Rippen in nachteiliger Weise beeinträchtigt wird. Die Form der Rippen und ihre Stabilität selbst ist, wie gefunden wurde, in weiten Grenzen im wesentlichen unabhängig von der Drehzahl der Zylinderwalzen.

Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrich- as tung kann noch weiter verbessert werden, wenn der Verteilerrechen, der in den Walzenspalt hineinragt, in axialer Richtung der Walzen hin und her bewegbar ist. Durch diese Hin- und Herbewegung des Verteilerrechens führen die Rippen eine entsprechende hin- und hergehende Bewegung aus, wodurch noch besser gewährleistet ist, daß jedes Teilchen des behandelten Stoffes in periodisch wiederkehrenden Zeitabständen an die freie Oberfläche einer Rippe gelangt. Da sich die Rippen nach dem Einbringen der zu behandelnden Stoffe zwischen die Walzen und dem Einschalten des Walzenantriebs nur dann bilden können, wenn der Verteilerrechen bis zu einer bestimmten Tiefe in den Walzenspalt hineinragt, ist der Verteilerrechen vorteilhafterweise senkrecht zu der durch die Walzenachsen definierten Ebene in der Höhe einstellbar gehalten. Durch dieses an sich bekannte Merkmal kann der Verteilerrechen je nach den Betriebsbedingungen so eingestellt werden, daß sich mit Sicherheit die Rippen bilden.

Wenn aus dem zu behandelnden hochviskosen Stoff eine Substanz verdampft werden soll, sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zweckmäßigerweise die Walzen von einem Vakuumgehäuse umschlossen.

Für die Emulgierung einer niedrigviskosen Substanz mit einer hochviskosen Substanz ergeben sich bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung die besten Resultate, wenn die hochviskose Substanz den Zylinderwalzen von oben zugeführt wird und die gesamte Vorrichtung in ein Bad der niedrigviskosen Substanz eingesetzt wird.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung, in der eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt ist, näher erläutert.

Die Vorrichtung soll zur Vergrößerung der Kettenlänge eines durch Polykondensation erhaltenen synthetischen Polymers dienen. Als Polymer wird ein lineares Polykondensat von Äthylenterephthalat verwendet, bei dem Glykol zu verdampfen ist, um die Viskosität und die Kettenlänge zu vergrößern.

F i g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt längs der Linie I-I von F i g. 2;

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt längs Linie H-II von Fig. 1;

F i g. 3 und 4 zeigen im Querschnitt und Längsschnitt längs der Linien IH-III und IV-IV das Profil des behandelten Stoffes;

F i g. 5 zeigt eine Draufsicht der gebildeten Flüssigkeitsrippen längs der Linie V-V in Fig. 3, während

F i g. 6 und 7 im größeren Maßstab einen Längsschnitt bzw. eine Unteransicht eines Zahnes des verwendeten Verteilerrechens von unten zeigen.

Die in den Figuren gezeigte Vorrichtung umfaßt zwei parallele zylindrische Walzen 1 und 2, die in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind. Die Walze 2 befindet sich auf einer frei drehbaren Welle und die Walze 1 auf einer Welle 3, die in der Pfeilrichtung angetrieben ist. Diese Welle ist in den Lagern 4 und 5 gelagert. Die beiden Walzen 1 und 2 sind mittels zweier Zahnräder 6 und 7 derart miteinander verbunden, daß sie sich mit gleicher Drehzahl in entgegengesetzten Richtungen drehen können. Ferner ist ein Verteilerrechen vorgesehen, dessen hohle Zähne 8 nach unten zwischen die Walzen reichen. Die Zähne 8 sind über ein Verteilerrohr 9 an ein Befestigungsrohr 10 angeschlossen, das in der Höhe verstellbar am Maschinengestell 11 befestigt ist.

Gemäß Fig. 1 sind die freien Enden der Zähne 8 in Richtung der Längsachsen der Walzen 1 und 2 abgebogen, und der Einlaß 12 zum Zuführen des weiter zu kondensierenden Polyäthylenterephthalates von oben zwischen die Walzen ist dem zur Richtung der Abbiegung der Zähne 8 entgegengesetzt liegenden einen Ende des Walzenspaltes benachbart. Durch die Abbiegung der Zähne 8 des Verteilerrechens wird das Polykondensat bei der Drehung der Walzen langsam von dem einen zum anderen Walzenende befördert, wo es abgekratzt und über einen nicht dargestellten Auslaß abgeführt werden kann.

Beim Betrieb der Vorrichtung, bei dem sich die Walzen 1 und 2 ständig gegensinnig drehen und über den Einlaß 12 kontinuierlich der zu behandelnde Stoff zugeführt wird, der nach der Behandlung über den nicht dargestellten Auslaß abgegeben wird, bildet sich, wie F i g. 3 zeigt, zwischen und auf den Walzen ein Klumpen 13 aus der hochviskosen Masse aus. Die Lage dieses Klumpens, der an seinen beiden Enden zwischen Begrenzungswänden 16 und 17 (F i g. 1) eingeschlossen ist, ist äußerst stabil. Die Gestalt des Klumpens 13 selbst ist durch die Viskosität des Stoffes und die Geschwindigkeit der Walzen bestimmt. Je höher die Werte dieser Größen liegen, desto mehr nähert sich die freie Oberfläche des Klumpens 13 der Gestalt eines Zylinders. Innerhalb des Klumpens findet während des Betriebes eine kräftige Zirkulation der flüssigen Masse in Richtungen statt, die durch die Pfeile grob angedeutet sind. Ein Teil der Substanz wird dabei ständig von den Walzen mitgenommen und zwischen diesen in Abwärtsrichtung geführt. Unter den Walzen wird die mitgerissene Substanz in zwei Flüssigkeitsfilme getrennt, von denen jeder von einer Walze mitgenommen und oberhalb der Walze vom eintrittsseitigen Walzenspaltende wieder in den Klumpen 13 gedrückt wird. Durch diese Weiterführung der Substanz auf der Oberfläche der Walzen in Umfangsrichtung derselben und auf Grund des Vorhandenseins des in

den Walzenspalt hineinragenden Verteilerrechens bilden sich auf den Walzen automatisch dünne Flüssigkeitsrippen 14 (F i g. 3 und 4) aus, die jeweils zwischen den zu den Walzenachsen senkrechten Ebenen der Zähne 8 liegen. Die Höhe dieser Rippen kann beispielsweise 1- bis l,5mal so groß wie der Abstand zwischen denselben sein. Infolgedessen ergibt sich eine Vergrößerung der freien Oberfläche des behandelten Stoffes um 200 bis 300%. Hierdurch wird die Verdampfungsgeschwindigkeit des Glykols aus dem behandelten Stoff um einen Faktor von etwa 3 bis 4 beschleunigt, was den Vorteil bringt, daß der Durchsatz durch die Vorrichtung erheblich gesteigert werden kann.

Ein besonderer Effekt tritt infolge der Rippenbildung zusätzlich an den Stellen auf, an denen die Flüssigkeitsrippen 14 wieder in den Klumpen 13 eintreten. Wie aus F i g. 3 und insbesondere aus F i g. 5 hervorgeht, werden an diesen Stellen die Rippen 14 zu Falten 15 ziehharmonikaartig zusammengefaltet ao und in dieser Gestalt in den Klumpen 13 eingepreßt. Auf diese Weise wird eine weitere Oberflächenvergrößerung des behandelten Stoffes erreicht, was die Diffusion des Glykols stark beschleunigt.

Wird die gezeigte Vorrichtung zur Bildung einer Emulsion verwendet, so wird das Gas oder die niedrigviskose Flüssigkeit aus der Umgebung in den Falten 15 sehr wirksam eingefangen und nachfolgend durch die flüssige Substanz verteilt. Infolgedessen wird die Lösungsgeschwindigkeit einer in der hochviskosen Substanz löslichen niedrigviskosen Substanz erheblich gesteigert.

Claims (6)

Patentansprüche: 35

1. Verfahren zum Homogenisieren und/oder Eindampfen hochviskoser Stoffe, die hierzu fortlaufend zwischen zwei horizontal und achsenparallel gelagerten, gegeneinander sich drehenden Zylinderwalzen hindurchgedrückt werden, wobei die Oberfläche der durch die Walzen hindurchgeführten Stoffe mittels Furchenbildung mit einem auf der Oberseite zwischen den Walzen und parallel zu deren Längsachsen angeordneten Verteilerrechen vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Walzenspalt austretenden Teilmengen des hochviskosen Stoffes auf der Oberfläche jeder Walze (1,2) in Umfangsrichtung weitergeführt und zum eintrittsseitigen Ende des Walzenspaltes zurückgeleitet werden.

2. Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus zwei horizontalen zylindrischen Walzen, die achsenparallel im geringen Abstand nebeneinander angeordnet sind und sich gegeneinander drehen, sowie einem auf der Oberseite zwischen den Walzen und parallel zu deren Längsachsen angeordneten Verteilerrechen, dessen Zähne senkrecht zu der durch die Walzenachsen definierten Ebene am eintrittsseitigen Ende in den Walzenspalt hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Zähne (8) in Richtung der Längsachsen der Walzen (1,2) abgebogen sind, und daß der Einlaß (12) zum Zuführen des hochviskosen Stoffes dem zur Richtung der Abbiegung der Zähne (8) entgegengesetzt liegenden einen Ende des Walzenspaltes und der Auslaß zum Abführen des umgewälzten Stoffes dem anderen Walzenspaltende benachbart ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (8) des Verteilerrechens hohl sind, und daß die von den Walzen abgewandten Enden der Zähne (über 9, 10) mit einer Saug- oder Blaseinrichtung in Verbindung bringbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerrechen in axialer Richtung der Walzen (1, 2) hin und her bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerrechen senkrecht zu der durch die Walzenachsen definierten Ebene in der Höhe einstellbar ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verdampfen einer Substanz aus dem umgewälzten hochviskosen Stoff die Walzen (1,2) von einem Vakuumgehäuse umschlossen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen