DE1778436B2

DE1778436B2 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufbereiten von pulverförmigen bis körnigen thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE1778436B2
Application number: DE1778436A
Authority: DE
Inventors: Guenther 4930 Detmold Papenmeier (Verstorben)
Original assignee: PAPENMEIER GEB MELLIES LUISE 4930 DETMOLD
Current assignee: PAPENMEIER GEB MELLIES LUISE 4930 DETMOLD
Priority date: 1968-04-29
Filing date: 1968-04-29
Publication date: 1974-01-10
Also published as: FR2007547A1; US3854702A; DE1778436C3; GB1270698A; DE1778436A1

Description

♦5 Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein-

gangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß man das Material in jeder Stufe in wenigstens zwei in einem gemeinsamen Mischraum über-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuier- einanderliegenden Zonen in Abhängigkeit von Matelichen Aufbereiten von pulverförmigen bis körnigen 5° rialtemperatur und Korngröße umwälzt, wobei man thermoplastischen Kunststoffen, bei dem das Material das kältere Ausgangsmaterial ins Zentrum der unterunter der Einwirkung eines schnell umlaufenden sten Zone einführt und das behandelte wärmere Mate-Mischwerkzeugs in mehreren hintereinandergeschalte- rial im Randbereich der obersten Zone ableitet, ten, räumlich voneinander getrennten, im wesentlichen Das Mischgut wird demnach nicht bei wie herkömmgleichen Stufen, die in unterschiedlichen Temperatur- 55 liehen Agglomerierverfahren in trombenförmigem bereichen arbeiten, kontinuierlich umgewälzt, erwärmt, Umlauf gehalten, wobei sich ständig neu zuströmendes gemischt und agglomeriert wird, wobei man das Aus- kaltes Mischgut sowie bereits erwärmtes vermischen gangsmaterial in die erste Stufe eingibt und das fertig würden, wodurch ein kontinuierliches Agglomerieren aufbereitete Material nach Durchlaufen sämtlicher nicht erreicht werden könnte. Vielmehr sinkt das zen-Stufen aus der letzten Stufe austrägt. 60 tral eingeleitete Mischgut, unterstützt durch die Bei einem bekannten Verfahren (schweizerische Bewegung des Mischwerkzeugs, auf Grund seiner höhe-Patentschrift 394 584) soll auf diese Weise das Aufbe- ren Dichte zunächst zu Boden und verdrängt hier das reitungsverfahren in mehrere räumlich getrennte Stu- bereits erwärmte und auch infolge entsprechend der fen derart aufgeteilt werden, daß z. B. in einer ersten Temperatur zunehmender Partikelngröße eine geStufe das Mischgut gemischt, in einer zweiten Weich- 65 ringere Dichte aufweisende Mischgut in eine darübermacher zugegeben, in einer dritten das Gemisch ent- liegende Schicht. In dieser wird das Mischgut weiter feuchtet und in weiteren schließlieh agglomeriert wird, umgewälzt und erwärmt, so daß auch hier wieder die wobei die Temperatur jeweils von Stufe zu Stufe an- größeren und wärmeren Partikeln nach oben steigen,

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bis sie schließlich im Randbereich der obersten Zone ausgetragen werden. Von hier gelangt das Mischgut dann in die nächste entsprechend untergliederte Stufe, in welcher die Umwälzgeschwindigkeit der veränderten Konsistenz angepaßt werden kann. Von besonderem Verteil gegenüber einer chargenweisen Aufbereitung des Kunbistoffmaterials ist, daß der letzten Stufe unmittelbar eine Weiterverarbeitungsmaschine, z. B. eine Schneckenpresse, nachgeschaltet werden kann. Dann ist es nicht erforderlich, die dem Kunststoffmaterial zugeführte Wärme diesem zunächst wieder in einer Kühlstufe zu entziehen, um es bei der Weiterverarbeitung wieder aufzuheizen; ferner läßt sich ein bereits erhitztes Agglomerat in einer Schneckenpresse besser durchplastifizieren, als wenn erst in der Schneckenpresse eine Aufheizung erfolgen müßte.

Den Zusammenhang zwischen Schüttgewicht eines Agglomerate und der Temperatur zeigt folgendes Beispiel:

Rezeptur:

5,00 kg Suspensions-PVC
0,10 kg Pb Ca (Stabilisator)

Temperatur (⁰C)	Schüttgewicht (kg/ij
20	0,66
60	0,66
80	0,63
90	0,6
100	0,54
110	0,52
120	0,49
130	0,49
140	0,49

Bei Aufteilung des Kunststoffmaterials in vier Zonen innerhalb einer der Aufbereitungsstufen ergibt sich beispielsweise folgende Temperaturverteilung:

Zone IV 136°C

Zone III 133°C

Zone II 13O⁰C

Zone 1 114⁰C

Es hat sicli gezeigt, daß sich bei der Verarbeitung von E-PVC-Material größere Dichteunterschiede ergeben als bei S-PVC-Material. Die kontinuierliche Aufbereitung in einer der Stufen kann deshalb nur einen Teil des gesamten thermischen Aufbereitungsprozesses darstellen, weil sich mit Temperaturanstieg und Korngrößenänderung auch das Umwälzverhalten ändert, was eine Behandlung mit unterschiedlichen Umwälzgeschwindigkeiten, Schwerkräften und anderen Einflußgrößen erfordert.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens. Hierzu eignet sich eine Vorrichtung mit mehreren hintereinandergeschalteten, im wesentlichen gleichartigen, mit je einem schnell umlaufenden mehrflügeligen Mischwerkzeug sowie einer Ein- und einer Auslaßöffnung versehenen rotationssymmetrischen Mischbehältern, wobei jeweils der Auslaß eines Behälters mit dem Einlaß des nachfolgenden Behälters verbunden ist, wobei gemäß der Erfindung jeder Mischbehälter stehend angeordnet ist, die Einlaßöffnung zentral im Behälterdeckel und die Auslaßöffnung am oberen Behälterwand vorgesehen ist uikI jedes Mischwerkzeug wenigstens zwei übereinander und über einem Bodenräumwerkzeug angeordnete Mischflügel aufweist, von denen die oberen Mischflügel mittels vertikaler geschränkter Profile von den unteren Mischflügeln getragen werden und eine zentrale, sich zum Behälterboden hin trichterförmig verengende Öffnung aufweisen.

Die Erfindung wird an Hand des AufbauE und der Wirkungsweise eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch den Strömungsverlauf und die Temperaturzonen innerhalb eines der Mischbehälter, F i g. 2 eine Anordnung von drei hintereinandergeschalteten Mischbehältern nach F i g. 1,

F i g. 3 eine Anordnung nach F i g. 2, welche einer Schneckenpresse unmittelbar vorgeordnet ist.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, fließt das Ausgangsmaterial bzw. die von der vorhergehenden Stufe kommende kältere Kunststoffmasse zentral in der Behältermitte 1 dem Behälter zu. Teilweise auf Grund ihrer größeren Dichte, teilweise unter Einwirkung eines vom untersten Mischflügelsatz ausgeübten Sogs sinkt das zugeführte Material durch die im oberen Mischflügel angeordnete zentrale trichterförmige Öffnung 6 dem Behälterboden zu. Hier wird es vom Bodenräumwerkzeug 2 erfaßt und nach außen und oben geschleudert, unmittelbar anschließend jedoch gleich wieder durch die vertikalen geschränkten Profile 3 nach innen der Nabe zugeleitet. Auf diese Weise wird das Material in den Zonen I und II rasch erwärmt und gleichzeitig durch die nachfließende kältere Kunststoffmasse an der glatten Behälterwand 4 nach oben in die Zone III verdrängt.

In der Zone III erfährt das Material eine weitere Erwärmung und Umwälzung unter Einwirkung des oberen Mischflügels 5, wobei schwerere Teilchen, die mit nach oben getragen worden waren, zusammen mit dem einlaufenden Strom der kalten Kunststoffmasse durch die trichterförmige Öffnung 6 des oberen Mischflügels 5 wieder in die Zone I und II zurückfließen.

Über dem Mischflügel 5 kann ein weiterer, im wesentlichen gleicher Mischflügel 7 angeordnet sein, welcher in der Zeichnung durch strichpunktierte Linien angedeutet ist. Hat das Mischgut die Zone IV erreicht, so wird es durch die Auslaßöffnung 8 im oberen Randbereich des Mischbehälters in einen nachfolgenden, im wesentlichen gleich ausgebildeten Mischer weitergeleitet. In diesem wiederholt sich der vorbeschriebene Aufbereitungsprozeß, jedoch mit dem jetzigen Materialzustand angepaßten Temperaturen, Umlaufgeschwindigkeiten und Miscliwerkzeugen. Dabei können z. B. Zusatzstoffe erst in einem nachfolgenden Mischer eingemischt werden.

Die einzelnen Mischbehälter sind bis zur Höhe der Auslaßöffnung 8 mit dem aufzubereitenden Kunststoffmaterial angefüllt. Dies gewährleistet eine bisher nicht mögliche rasche und insbesondere gleichmäßige Erwärmung der Kunststoffmasse, da die wärmeren, leichteren Materialschichten von Zone zu Zone die kälteren Schichten nach oben abdecken, so daß die Temperaturabstrahlung insgesamt verhältnismäßig gering ist. Bei chargenweiser Aufbereitung hingegen dürfte, um den bekannten torusförmigen Umlauf des Mischguts zu erzielen und genügend Platz für die Volumenvergrößerung d;s Materials zu lassen, der Mischbehälter nur teilweise gefüllt werden.

Eine dreistufige Anordnung ist in den F i g. 2 und 3 dargestellt. Dabei ist jeder Mischer 9, 10, 11 mit einer eigenen Regeleinrichtung 12, 13, 14 zur Einstellung der Uralaufgeschwindigkeit des jeweiligen Mischwerkzeugs ausgestattet. Jeder Mischbehälter ist mit einer getrennt regelbaren Heizung versehen. Die gesamte Anlage wird über eine Zentralsteuerung 15 geregelt. Gemäß F i g. 3 werden aus einem Vorratsbehälter 16 Pulvermischungen über eine stufenlos regelbare Dosiervorrichtung 17 dem Mischer 9 zugeleitet, von welchem sie in den Mischer 10 und schließlich in den Mischer 11 übertreten, um anschließend im heißen Zustand über eine Stopf schnecke 18 einer Schneckenpresse 19 zugeführt zu werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 778 456 3 l 2 steigt. Innerhalb der einzelnen Stufen wird das Misch- Patentansprüche: gut mittels des Mischwerkzeugs von der Einlaß- zur Auslaßöffnung gefördert. Die Austraggeschwindigkeit

1. Verfahren zum kontinuierlichen Aufbereiten wird mittels an den Auslaßöffnungen angeordneter vor. pulverfönnipen bis körnigen thermoplaste 5 Stawblenden bzw. Aufgabeschnecken geregelt. Mittels sehen Kunststoffen, bei dem das Material unter der dieses Verfahrens s^ll ein vollständig durchplastifizier-Einwirkung eines schnell umlaufenden Mischwerk- tes Granulat erzielt werden. Abgesehen davon, daß zeugs in mehreren hintereinandergeschalteten, dieses Verfahren verhältnismäßig aufwendig ist, hat räumlich voneinander getrennten, im wesentlichen es mangels Durchführbarkeit keinen Eingang in die gleichen Stufen, die in unterschiedlichen Tempera- io Praxis gefunden.

turbereichen arbeiten, kontinuierlich umgewälzt, er- Ferner ist ein im Prinzip konventionelles, jedoch

wärmt, gemischt und agglomeriert wird, wobei man kontinuierlich arbeitendes Agglomerierverfahren in das Ausgangsmaterial in die erste Stufe eingibt einer einzigen Stufe bekannt, bei welchem das Misch- und das fertig aufbereitete Material nach Durch- gut in einen stehenden Mischbehälter durch ein zentral laufen sämtlicher Stufen aus der letzten Stufe aus- 15 den Behälterdeckel durchdringendes Zuführrohr kontiträgt, dadurch gekennzeichnet, daß nuierlich eingeleitet und umgewälzt und nach Erreichen man das Material in jeder Stufe in wenigstens zwei einer vorbestimmbaren Partikelgröße über eine am in einem gemeinsamen Mischraum übereinander- oberen Behälterrand vorgesehene Auslaßöffnung im liegenden Zonen in Abhängigkeit von Material- wesentlichen durch Fliehkraft ausgetragen wird. Zutemperatur und Korngröße umwälzt, wobei man 20 mindesi ein Teil des Mischguts wird dabei jedoch das kältere Ausgangsmaterial ins Zentrum der thermisch überbeansprucht. Ferner ist die zur Durchuntersten Zone einführt und das behandelte wärmere führung dieses Verfahrens angegebene Vorrichtung Material im Randbereich der obersten Zone ab- verhältnismäßig störanfällig,
leitet. Die in der Praxis überwiegend verwendeten diskonti-

2. Verrichtung z»r Durchführung des Verfah- *5 nuierlich arbeitenden Mischverfahren, bei denen das rens nach Anspruch 1 mit mehreren hintereinander- Mischgui uuugcsT/cise aufbereitet wird, erfordern in geschalteten, im wesentlichen gleichartigen, mit je der Regel komplizierte Steuerungseinrichtungen zum einem schnell umlaufenden mehrflügeligen Misch- Ein- und Ausschalten der Motoren und öfteres Umwerkzeug sowie einer Ein- und einer Auslaßöffnung schalten auf verschiedene Geschwindigkeitsstufen zur versehenen rotationssymmetrischen Mischbehäl- 30 Regelung der Umlaufgeschwindigkeit der Mischtern, wobei jeweils der Auslaß eines Behälters mit werkzeuge, um eine hinreichende Temperatursteuerung dem Einlaß des nachfolgenden Behälters verbunden zu erreichen. Ferner ergeben sich Schwierigkeiten, ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mischbe- wenn das Agglomerat unmittelbar weiter verarbeitet hälter stehend angeordnet ist, die Einlaßöffnung werden soll, da hierfür ein kontinuierliches Aufbezentral in Behälterdeckel und die Auslaßöffnungen 35 reitungsverfahren erforderlich ist.

am oberen Behälterrand vorgesehen ist und daß Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein jedes Mischwerkzeug wenigstens zwei übereinander Verfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens und über einem Bodenräumwerkzeug (2) ange- geeignete Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufbeordnete Mischflügel aufweist, von denen die oberen reiten von Kunststoffen anzugeben, welches eine Mischflügel (S, 7) mittels vertikaler geschränkter 40 größtmögliche thermische Schonung des Mischguts Profile (3) von den unteren Mischflügeln getragen sowie einen möglichst geringen Aufwand und zugleich werden und eine zentrale, sich zum Behälterboden eine einfache Anpassung der einzelnen Aufbereitungshin trichterförmig verengende öffnung (6) auf- abschnitte an die jeweilige Konsistenz des Mischguts weisen. ermöglicht.