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Verfahren und Vorrichtung zum Granulieren von duroplastischen Preßmassen
Die Erfindung Betrifft ein Verfahren zum Granulieren von duroplastischen preßmassen.
Duroplastische Preßmassen, wie zum Beispiel Phenolharzpreßmassen, werden = Die allgemein
bekannt ist - in außerordentlich großen Mengen benötigt.
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Am Anfang ihres Aufbereitungsprozesses liegt die Preßmasse zum Beispiel
als pulverförmige Vormischung vor, die einmal aus den duroplastischen Harzen, zum
anderen aber aus Füllstoffen, wie etwa Holzmehl# ferner Farbmitteln, Härtern,
Gleitmitteln und anderen Zusatzstoffen besteht.
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Eine solche Vormischung wird in einer kontinuierlichen Maschine, etwa
einem Kneter, in plastischer Phase im Mikrobereich.homogenisiert. Dieser Nomogenisier-
und Knetprozess hat eine Verdichtung der Masse zur Folge, die sich im höheren Schüttgewicht
ausdrückt. Außerdem geht der Kondensationsprozess weiter. Er muß durch Verweilzeit
und Temperatur auf ein gewünschtes Maß gesteuert werden. Während
dieses
Kondensationsprozesses entstehendes Wasser oder bereits in der Vormischung vorhandenes
Wasser wird dabei bis zu einem bestimmten Restanteil während der Aufbereitung ausgedampft.
Die so aufbereitete Masse verläßt die kontinuierliche Knetmaschine bei offenem Auslaß
in Form von Schollen verschiedenartiger Form.
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Die besagten Schollen müssen nun abgekühlt, gebrochen und gemahlen
wçrden. Danach wird das Mahlgut abgesiebt, wobei durchschnittlich zwischen 20 und
30 Gewichtsprozent Staub anfallen, der als Rückware ein zweites Mal dem Aufbereitungsprozess
zugeführt werden muß.
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Ganz abgesehen davon, daß es für eine Weiterverarbeitung der Preßmasse
sehr vorteilhaft sein würde, wenn sie in Form von Granulat zur Verfügung stehen
würde (die Gründe dafür sind in der Kunststofftechnik allgemein bekannt), hat man
sich schon seit Jahren ln Fachkreisen bemüht, auch die duroplastische Preßmasse,ähnlich
wie bei Thermoplasten bereits bekannt, in Granulatform zu. erhalten, um die oben
beschriebenen Vorgänge des Brechens, Mahlens und Siebens und insbesondere die erforderliche
Wiederverarbeitung der 20 bis 30 % Staub einzusparen. Die Größe des dabei auf dem
Gebiet der .Duroplast-Aufbereitung entstehenden Vorteiler
läßt sich
aus oben gesagtem leicht ermessen, Man hat natürlich versucht, das Granulierproblem
bei Duroplasten in einer von den Thermoplasten her naheliegenden Weise zu lösen,
indem man Lochplatten am Austrag von der Aufbereitung der Duroplaste dienenden Schneckenmaschinen
vorgesehen hat. Es ergab sich'. Sehr hohe Rückdrücke traten auf, ein ungleichmäßiger
Fluß der Masse in den Düsen und Verstopfungen der Lochplatte. Die Platten können
strömungstechnisch den ließeigenschaften der zähen Preßmassen nicht angepaßt werden,
so daß stets mit sogenannten toten Ecken zu rechnen istJ Aufgrund der Eigenschaften
der Duroplaste bedeuten aber bereits kleinste "tote Ecken" Aushärtung des flateriais.
Auch der v.ergleichsweise-.große Widerstand der bekannten Lochplatte führt natürlich
neben.
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dem hohen Druckaufban zu einer recht hohen Erwärmung, die.
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gleichfalls unerwünschte Aushärtung. der zu granulierenden Masse bewirkt.
Es ist leicht einzusehen, daß das ganze Verfahren unter diesen Umständen bereits
nach jeweils kurzer Zeit zum Stillstand kommen muß, ganz davon abgesehen, daß selbst
die mittlerweile durchgesetzte Masse aufgrund des eben gesagten so viele Mängel
aufweist, daß sie nicht gebraucht werden kann, sondern als Ausschuß zu betrachten
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit ur Granulierung
duroplastischer Preßmassen in der Weise zu
finden, daß brauchbare
Granulate, vrgleichbar mit denen der Thermoplastet gewonnen werden. Außerdem soll
die Granulierung ohne vermeidbaren Aufwand erfolgen können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Granulieren duroplastischer Preßmassen
zeichnet sich dadurch aus, daß die Granulierunq wie bei Thermoplasten über Düsen
und in direktem Anschluß an den Aufbereitungsprozess in einer kontinuierlich arbeitenden
Vorrichtung erfolgt, wobei, in anderweitig an sich bekannter Weise, die zu granulierende
Masse direkt von den Massenbearbeitungs-Werkzeugwellen aus in zu den Achsen dieser
Wellen (zumindest etwa) radialen Richtungen durch Düsen ausgepreßt und hinter den
Düsen abgeschnitten wird.
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Es hat sich gezeigt, daß durch diese Maßnahme die oben geschilderten
Nachteile nicht eintreten und somit ein Granulieren von Duroplasten möglich wird.
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Vorteilhaft wirkt es sich aus, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Masse- zumlndest etwa im Bereich der radialen Auspreßung in axialer Richtung
gegeneinander bewegt wird. Daß kann durch verschiedene wohl bekannte Vorkehrungen
erreicht werden, etwa indem man als Massenbearbeitungs-Werkzeugwellen Schneckenwellen
Vorsieht, die mit
jeweils gegenläufigen Steigungen auf einer Welle
versehen sind. Den bereich der radialen Auspreßung @rdnet man dann natürlich in
entsprechender Lage an. Die zu granulierende Masse wird durch ihre axial gegenläufige
Bewegung noch besser verdichtet und gleichmäßiger sowie sicherer zu den Auspreßdüsen
gazwungon.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man eine Vorrichtung
benutzen, die zu anderen Zwecken bereits bekannt geworden ist, die ausgestattet
ist mit einer oder mehreren parallel zueinander arbeitenden Werkzeugwellen, vorzugsweise
Schneckenwellen, und einem diese umgebenden Gehäusde, in einem teil von dessen Mantel
in - mit Bezug auf die Achsen der Werkzeugwellen -etwa radialen Richtungen Auspreßbdüsen
angeordnet sind, sowie mit an der Außenwand des Gehäuses, im Bereich der radialen
Auspreßdüsen, wirkenden Schneidmitteln zur Erzeugung des Granulates aus den ausgepreßten
Strängen.
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Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Maßnahme einer axialen Gegeneinanderbewegung
des Behandlungsgutes im Bereich der radialen Auspreßung hat sich als sehr vorteilhaft
eine Vorkehrung erwiesen, die sich auszeichnet durch die Beschickung der Vorrichtung
etwa nach dem vorher gesagten von beiden Ender her Symmetrisch, wobei der Bereich
der
radialen Auspreßung in der Mitte der Vorrichtung liegt und die Werkzeug- bzw Schneckenwellen
axial gegeneinander auf diesen Mittelbereich hinförternd ausgelegt sind, Eine weitere
besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfiüdunq zeichnet sich dadurch aus, daß die
Wandung des die Werkzeug- bzw. Schneckenwellen umgebenden Gehäuses im Bereich radialer
Auspreßdüsen von ihrer übrigen Querschnitts form abweichend sowohl außen wie auch
innen konkav geformt ist, wobei die konkave Form auf der Gehäuseinnenseite dem äußeren
Schneckenwellendurchmesser angepaßt ist. Eine solche Form hat sich als fließtechnisch
besonders günstig erwiesen.
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Tnsbesondere aber bringt diese weitere Ausbildung der Erfindung die
Möglichkeit mit sich, von der Form des Gehäuses der Verarbeitungsmaschine unabhängig
werden zu können, ohne dabei auf die vollständigen Vorteile der Erfindung verzichten
zu müssen. Denn natürlich wird eg oft nicht möglich sein, die an sich günstige Form
des die Werkzeug- oder Schneckenwellen direkt umschließenden runden und verhältnismäßig
dünnwandigen Gehäuses zu wählen und darin die Auspreßdüsen in oben beschriebener
Weise anzuordnen. Sehr oft müssen eckige Gehäuseformen gewählt werden und die Au
des Gehäuses ist aus Festigkeits- und anderen wohlbekannten kontruktiven Gesichtspunkten
heraus nicht selten als unumgängliche feste Größe zu betrachten. Hier erweist sich
eben dann die eben beschriebens
Ausbildung des Erfindungsgedankens
als ganz besonders vorteilhaft.
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Es kann dabei zweckmäßig sein, eine zueinander völlig symmetrische
Anordnung jeweils einer äußeren und einer inneren zusammengehörigen Konkavform und
der in ihnen liegenden Düsen zu wahlen. In sehr vielen Fällen wird man wegen der
günstigen Ergebnisse eine solche Ausführungsform sogar bevorzugen, ebenso wie man
aus den oben gesehilderten Gründen heraus mit großem Nutzen die mit Auspreßdüsen
versehenen Teile des Gehäuseantels als einen Teil dieses Mantels bildendee aber
auswechselbare selbständige Lochplatte ausbilden wird4 Selbst wenn man bei der eben
beschriebenen Ausbildung mehr als zwei nohrungsrethen bzw. Düsenreihen verwendet,
ruft der dann um ein geringes unterschiedliche Widerstand keine merkenswert unterschiedliche
Beeinflußung des Materials hervor. Das ist auch wohl darauf zurückzuführen, daß
im Vergleich zum bisher bekannten Verfahren, bei dein relativ große Schollen und
Stücke des aufbereiteten Gutes die Maschine verlassen um dann abgekühlt zu werden,
nach der Erfindung tatschlich echtes Granulat erzeugt wird Dieses aber besitzt,
wie bekannt, eine relativ große Kühlfläche im Verhältnis zum Volumen und ¢aÇt damit
eine schnelle und vor allem gleicht mäßige Abkühlung zu. Die Abkühlungswerhältnisse
bei der Produktion der erwähnten Schollen sind aber natürlich sehr
viel
ungünstiger und unterschiedliche Abkühlungsverhältnisse bewirken sehr viel stärkere
Unterschiede der Materialeigenschaften als eine um ein geringes unterschiedliche
Beanspruchung in * geringfügig - - verschieden langen Bohrungen.
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Es ist kein Problem, mit den verschiedensten hinlänglich bekannten
Mitteln das Schneiden des Granulates und so weiter zu bewerkstelligen, so daß im
Rahmen dieser Erfindung auf derartige Dinge hier nicht mehr eingegangen werden muß.
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Zum Schneiden können z. B. separat oder zusammen mit der Aufbereitungsmaschine
angetriebene Messerwalzen verwendet werden, die so ausgebildet und angeordnet sind,
daß sie das Granulat von den aus den Düsen austretenden Strängen an der betreffenden
Stelle des Gehäuseaußenmantels der Verarbeitungsmaschine -abschneiden. Auch kurvengesteuerte
Messer können Verwendung finden. Vielerlei Möglichkeiten sind gerade auf diesem
Gebiet bekannt.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert0
Es
zeigen Figur 1 einen Querschnitt durch eine Schneckenmaschine, mit welcher das erfindungsgemäße
Verfahren ausgeführt wird, etwa gemäß Schnitt A - A in der in Figur 3 darger stellten,
mit der Vorrichtung nach Figur 1 nicht identischen Sc,hneckenmaschine; Figur 2 einen
entsprechenden Querschnitt durch eine andere Schneckenmaschine, ebenfalls zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt und Figur 3 in vereinfachter Darstellung
die Längsansicht, teilweise aufgeschnitten, einer Schneckenmaschine zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die Schneckenmachine gemäß Figur l, von der allerdings nur das Gehäuse
2 mit den darin umlaufender Schneckenwellen l im Querschnitt dargestellt ist, besitz
zum Teil verhältnismäßig dünne Gehäusewandungen. Die beiden parallel zueinanderarbeitenden,
gleichläufigen Schneckenwellen l sind ineinandergreifend ausgebildet und bereiten
in bekannter Weise das aufgegebene
Gut auf, wobei dieses unter
anderem geknetet und homogenisiert wird, Die Pfeile c zeigen die Drehrichtung der
Schneckenweilen an. Die Schneckenmaschine ist so ausgelegt, daß sich der jeweils
fertig aufbereitete Teil der in der Maschine befindlichen Preßmasse in dem Abschnitt
der Maschine befindet, der auch aus dem in der Figur 1 dargestellten Querschnitt
erkennbar wird. in diesem Abschnitt der Maschine, der übrigens auch als separate
Sektion an andere Aufbereitungsmaschinen angeschlossen werden kann, wird die fertig
aufbereitete Preßmasse durch und direkt von den Schneckenwellen 1 aus in radialer
Richtung durch Düsen 3 ausgepreßt, welche sich in diesem Bereich in dem die Werkzeug-
bzw.
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Schneckenwellen 1 umgebenden Gehäuse befinden4 An der Außenwandung
des Gehäuses werden die aus den Düsen austretenden Masse stränge durch geeignete
Schneidmittel * hier nicht dargestellt - in der üblichen Weise abgeschnitten und
somit Granulat gewonnen, Wie man sieht, sind im hier beschriebenen Fall die Auspreßdüsen
in exakt radialen Richtungen tangeordnet. Bereits in diesem Fall ist der mit Auspreßdüsen
versehene Teil des Gehäusemanteis als auswechselbare Lochplatte ausgebildet und
jeweils auf den Seiten der Schneckenmaschlna angeordnet und mit dem übrigen Gehäuse
verbunden. Die Verbindung kann auf vielerlei Art erfolgen. Es ist natürlich ebenso
möglich, im Bereich der radialen Auspreßung Düsen, bzw. als Lochplatten
ausgebildete
Mantelteile auf dem gesamten Gehäuseumfang anzubringen, bzw. das gesamte Gehäuse
rings herum mit Düsen zu versehen. Mit 5 sind Bohrungen zur Zuführung von Kühl-
oder Heizmedien im Gehäuse bezeichnet.
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Im Querschnitt der Figur 2 ist eine Schneckenmaschine dargestellt,
deren Gehäuse relativ starkwandig sein muß. Der Vorgang ist hier derselbe wie vorher
bei Figur 1 beschrieben.
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Auch hier ist wieder der Bereich des radialen Auspressens im Querschnitt
erfaßt. Der betreffende, mit den Auspreßdüsen versehene Teil des Mantels ist auch
hier wieder von auswechselbaren Lochplatten 6 gebildet, welche mit dem übrigen Gehäuse
2 der Maschine an deren beiden Seiten verbunden sind. Die Besonderheit ist hier
die beidseitig konkave Ausbildung der Lochplatten, wie aus dem Querschnittsbild
ersichtlich. Die auf der Maschineninnenseite befindliche Konkavform ist jeweils
dem Schneckenwellenaußendurchmesser angepaßt. Die Konkavformen sind in der Figur
mit 4 bezeichnet, die Düsen wieder mit 3. Im hier dargestellten Fall sind die Konkavformen
jeder Lochplatte zueinander symmetrisch angeordnet, ebenso wie die in ihnen liegenden
Düsen, die in diesem Falle nur in etwa radial gerichtet sind.
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Die in der Figur 2 teilweise dargestellte Walze 8, mit Messern 7 bestückt,
von denen eines auch im Bild dargestellt ist, besorgt hier das Abschneiden der aus
den radialen Düsen
austretenden Stränge zu Granulat Mit B ist die
Drehrichtung der Messerwalze angegeben. Eine gleichartige Walze befindet sich auf
der anderen Seite der Maschine, ist jedoch in der Figur 2 nicht dargestellt. Die
Messerwalzen können separat oder auch von der Schneckenmaschine her angetrieben
werden, wie dies bereits allgemein bekannt ist. Drehzahl der Walzen und ihre Bestückung
mit Messern regeln-1n Verbindung mit der Austrittsgeschwindigkeit der Stränge aus
den radialen Düsen die Größe der Granulatteilchen.
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Mit 9 ist - abgebrochen dargestellt - einer der Ständer ftlr die Schneckenmaschine
bezeichnet.
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Wie schon oben erwähnt, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders
gut durchführen, wenn die in der Aufbereitungsmaschine befindliche Masse in axialer
Richtung gegeneinander bewegt wird. In Figur 3 ist nun in dem vereinfachten Bild
einer Aufbereitungsmaschine zu erkennen, wie man dies unter anderem - bewirken kann.
Die dargestellte Maschine wird von beiden Enden her über die Trichter 10 symmetrisch
beschickt. Die Pfeile-D weisen auf diese Materialaufgabe hin.
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Die Gänge der parallel zueinander und zusammenarbeitenden Schneckenwellen
1 sind, wie auch aus der vereinfachten Darstellung ersichtlich, von den Maschinenenden
her zur Mitte hin gegenläufig fördernd ausgelegt. In der Mitte der Aufbereitunqsmaschine
ist
dann der Bereich der radialen Auspreßung angeordnet. Hier wird das fertig aufbereitete
Material nun gut verdichtet und besonders gleichmäßig direkt von den Bearbeitungswellen
1 her in radialer Richtung zwangsweise durch die Düsen 3 ausgepreßt. Die Granulierung
durch Abschneiden außen erfolgt wie weiter oben schon beschrieben.
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Diese mittige Anordnung der Auspreßzone ist besonders günstig. In
der Figur 3 ist ein radialer Auspreßbereich mit symmetrisch zueinander, aber versetzt
angeordneten Düsen dargestellt, der wiederum durch als Teile desselben in den Maschinenmantel
eingefügte auswechselbare Lochplatten 6 gebildet wird.
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Der Antriebsblock der Maschine, gleichfalls äußerst vereinfachs dargestelit
a ist mit ll bezai6hnet patentansprüche -