DE1950817A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Extrudieren von Kerzen u.dgl. - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Extrudieren von Kerzen und dergl.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Extrudieren von länglichen Formkörpern, wie Kerzen, aus Paraffin, Bienenwachs, Stearin oder ähnlichem Material oder Mischungen daraus.
• Herkömmliche Verfahren zur Kerzenherstellung sind das Gießen und das Ziehen (Tauchen). Diese Verfahren werden auch bei der Herstellung von ähnlichen Gegenständen aus den genannten Materialien angewendet. Beide Verfahren sind mit erheblichen Nachteilen behaftet; so ist es beispielsweise nicht möglich, Kerzen oder ähnliche Formkörper aus Bienenwachs oder Mischungen von Bienenwachs mit anderen Materialien durch Gießen herzustellen, weil das Bienenwachs beim Erstarren sehr stark schrumpft; das Ziehverfahren, bei dem der zu formende Körper in zahlreichen Verfahrensschritten nacheinander in das flüssige Material eingetaucht wird, um jeweils eine weitere Lage von erstarrtem Material zu erhalten, ist sehr zeitraubend und daher für eine Massenfabriketion nicht geeignet.
• Die in der Kunststoffverarbeitung übliche Extrusion ist auch zur Herstellung von Formkörpern, wie Kerzen, schon verwendet worden. Hierbei wird das erstarrte Material in den Zufuhrtrichter einer Extrusionsanlage gegeben. Eine Extrusionsschnecke erfaßt das erstarrte bröckelige Material, verdichtet es und drückt es durch ein Extrusionsmundstück. Dieses Verfahren ist nachteilig, weil das Material in erstarrtem Zustand verformt werden muß, wodurch sich ein ungünstiges, nicht homogenes Gefüge ergibt. Außerdem ist der Kraftbedarf beim Antrieb der Extrusionsschnecke sehr hoch.
• Der wesentliche Nachteil besteht darin, daß auch mit diesem Verfahren kein Bienenwachs oder Mischungen damit verarbeitet werden können.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von länglichen Formkörpern, wie Kerzen oder dergleichen, zu schaffen, das die Nachteile des bekannten Verfahrens nicht aufweist und die Herstellung von beliebig geformten länglichen Körpern aus Paraffin, Bienenwachs, Stearin oder ähnlichem Material oder Mischungen daraus ermöglicht, wobei der hergestellte Pormkörpex ein homogenes Gefüge und eine glatte Außenfläche haben soll. Erfindungsgemäß wird-diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Material in flUssiger Porm von einer darin eintauchenden, sich drehenden, gekühlten Trommelwandung mitgenommen wird, durch einen Spalt in einen Trichterraum eintritt, daß das Material in plastischem Zustand von der Trommel abgekratzt wird und in dem Trichterzum durch das an der Trommelwandung nachgeförderte Material durch eine oder mehrere Kühl- oder Erwärmung-szonen ZU einem Extrusionsmundstück gedrtlckt wird. Bei diesem Verfahren wird die Trommel nür so stark gekühlt, daß das anhaftende Material am Eintrittsspalt des Trichterraumes noch in last ischem Zustand vorliegt und in diesem Zustand in den Trichterraum gedrückt wird. Dabei baut sich in dem Trichterraum ein Druck auf, der so hoch ist, daß er zur Extrusion eines Materialstranges aus dem Extrusionsmundstilck ausreicht. Vor dem Durchtritt durch das Extrusionsmundstück wird das Material -so weit gekühlt oder auch erwärmt, vorzugsweise in mehreren Stufen, daß der Formkörper nach dem Austritt aus dem Mundstück ausreichend erstarrt ist, um seine Fork beizubehalten. Weil die Temperatur des in den Trichterraum eintretenden Materials je nach der Art des Materials unterschigdlich gewahlt werden muß, ist es wichtig, diese Temperatur regeln zu können. Dies geschieht gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch eine Regelung der Temperatur andXoder der Durchtrittsmenge von Kühlflüssigkeit in der Trommel und/oder der Drehgeschwindigkeit der Trommel.
• Vorteilhafterweise liegt erfindungsgemäß die Temperatur der zuletzt von dem Material durchlaufenen Zone höher als die der unmittelbar zuvor durchlaufenen Kühlzone. Diese Temperaturerhöhung unmittelbar vor Durchtritt durch das Estrusionsmundstück ergibt eine erhebliche Verbesserung, insbesondere Glättung der Oberfläche des austretenden Formkörpers.
• Eine vorteilhafte Vorrichtung -zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine im Inneren flZBsigkeitsgekühlte, vorzugsweise wassergekühlte, sich drehende zylindrische Trommel teilweise in einen Behälter für das flüssige Material eintaucht, daß ein Aufnahmetrichter mit einer schlitzartigen Aufnahmeöffnung der Trommel zugekehrt ist, wobei die Eintrittskante des Trichters so weit von der Trommelwandung entfernt ist, daß ein Eintrlttsspalt für das Material entsteht, und wobei die zweite Kante der Aufnahmeöffnung dicht an der Trommel anliegt und eine Abstreifkante für das Material bildet, und daß die Querschnittsfläche des Trichters in Materialdurchlaufrichtung in ihrem Betrag gleich bleibt, sich in ihrer Gestalt jedoch von dem länglichen Schlitz der Aufnahmeöffnung zu vorzugsweise Kreisform ändert, und daß die eine oder mehrere Kühl- oder Erwärmungszonen durch von Kühlmedium durchflossene Wandabschnitte des Trichters gebildet werden. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung bleibt das Material sowohl an der Trommelaußenfläche wie auch in dem Trichter in plastischem Zustand; eine Erstarrung des Materials wird nur soweit herbeigeführt, wie dies notwendig ist, um am Austritt des Mundstücks einen in sich stabilen Formkörper zu erhalten.
• Zweckmäßigerweise ist dem Extrusionsmundstiick eine Pördervorrichtung zur Aufnahme des extrudierten Formkörpers nachgeordnet.
• Dadurch wird der Formkörper sofort nach dem Extrudieren mit der geeigneten Geschwindigkeit weiterbefördert, wobei Formänderungen und Oberflächenbeschädigungen vermieden werden. Vorteilhafterweise ist eine Sprüheinrichtung oder ein Bad für den das Extrusionsmundstück verlassenden Formkörper vorgesehen, um durch äußere Abkühlung eine rasche Härtung der Oberfläche zu erzielen.
• Bevorzugt sollen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Kerzen verwendet werden. Bei der Kerzenherstellung wird der Kerzendocht üblicherweise beim Formvorgang gleich in die Kerze eingelegt; zumindest muß aber - wenn ein nachträgliches Einziehen erwünscht ist -eine zentrale Bohrung in dem Kerzenkörper gebildet werden. Zum Einbringen des Dochtes kann erfindungsgemäß kurz vor oder in dem Extrusionsmundstück eine zentrale Austrittsdüse für den Docht angeordnet werden. Es können auch Dorne von der Eintrittsseite her in das Mundstück ragen, um in dem extrudierten Formkörper Hohlräume zu erzielen. Durch solche-Hohlräume läßt sich das Gewicht und der Materialverbrauch von beispielsweise Kerzen erheblich verringern.
• Durch Verwendung geeignet geformter Mund stücke können die extrudierten Formkörper mit rundem, quadratischem, sternförmigem oder mehreckigem Querschnitt hergestellt werden; sie können auch zu Wendelform gedreht werden. Wie bei allen genannten Außenformen ist es auch bei den gewendelten Sormkörpern möglich, sie sowohl massiv wie auch mit Hohlräumen auszuführen.
• Auch eine Vielzahl anderer Formen ist möglich.
• In der Textilindustrie zu verwendende'Blöcke aus Wachs oder ähnlichem Material mit einer Bohrung, durch die der Textilfaden läuft, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden, indem ein Materialstrang mit einer Mittelbohrung erzeugt und in Einzelblöcke zerschnitten wird.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und den Zeichnungen.
• Es zeigen: Fig. 1 eine stark vereinfachte Ansicht einer erflndungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt von der Seite gesehen, und Pig. 2 eine Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung von oben.
• In dem Behälter 10 befindet sich eine bestimmte Menge Material, wie Bienenwachs, Paraffin oder eine Mischung daraus, zur Herstellung von Kerzen und dergleichen. Der Behälter 10 ist beheizt, so daß das Material seinen flüssigen Zustand behält.
• Eine Einrichtung zur Regelung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in dem Behälter 10 ist vorgesehen, jedoch in den Figuren nicht dargestellt. Eine Zylindertrommel 12 taucht mit ihrem unteren Teil in das flüssige Material ein. Die Trommel 12 ist hohl; ihre hohlen Achszapfen 14 stehen mit Flüssigkeitszu- und -ableitungen 16 in Verbindung. Durch die Leitungen 16 wird der Innenraum der Trommel 12 mit einer Kühlflüssigkeit, im dargestellten Ausführungsbeispiel Wasser, versorgt. Ein nicht dargestellter Antriebsmotor treibt die- Trommel in der durch den Pfeil 18 angezeigten Drehrichtung an. An der Unterseite der gekühlten Trommel 12 hängt sich eine dünne Schicht 20 des Materials an.
• Zwei Blöcke 2 und 3 sind vor der Trommel 12 angeordnet. Zjsehen dem oberen Block 2 und der Wandung der Trommel 12 ist ein Eintrittespalt 4 für das Material gebildet, der sich in Durchtrittsrichtung des Materials geringfügig, beispielsweise um wenige Hundertstel Millimeter erweitert. Damit wird erreicht, daß ein ausreichend hoher Druck in dem richterraum aufgebaut werden kann, ohne daß ein-Zurückströmen des Materials nach außen eintritt. Die Blöcke 2 und 3 sind durch Zugschrauben 5 miteinander und mit dem Behälter 10 verbunden, der ein Teil des Maschinengestells bildet. In den Blöcken 2 und 3 sind Kanäle 6 vorgesehen, die über Leitungen 7 mit KUhlflüssigkeit oder Erwärmungsflüssigkeit versorgt werden können, wenn die Eigenart des verarbeiteten Materials dies erfordert.
• An dem unteren Block 3 ist ein auswechselbares AbstreiSmesser 8 befestigt,das die Abstreifkante bildet.
• Der Spalt zwischen den Blöcken 2 und 3 bildet zugleich die Aufnahmeöffnung 24 für einen sich anschließenden Aufnahmetrichter 22.
• In der mit dem Pfeil 30 bezeichneten Durchlaufrichtung des Materials durch den Trichter 22 ändert sich der Trichterquerschnitt von dem länglichen Schlitzquerschnitt der Aufnahmeöffnung zu einem Kreisquerschnitt beim Eintritt in die ringförmige Öffnung eines ersten Kühl- oder Erwärmungsringes 32.
• Das Material gelangt durch einen zweiten Kühl- oder Erwärmungsring 34 und einen dritten Kühl- oder Erwärmungsring 36 zu einem Extrusionsmundstück 38, dessen Austrittsöffnung die Porm des gewünschten Kerzenquerschnitts aufweist.
• Jeder Ring 32, 34, 36 ist hohl und wird von einer Flüssigkeit durchflossen, die über die Leitungen 40 von einer nicht dargestellten Flüssigkeitsquelle und gegebenenfalls über Regelventile zugeführt wird.
• Je nach der Temperatur der zugeführten Flüssigkeit dienen die Ringe 32, 54 und 36 zum Kühlen oder Erwärmen des Materials.
• Bei der Kerzenherstellung ragt in die Öffnung des Extrusionsmund stücks 38 eine zentrale Austrittsdüse 42 für den Kerzendocht 44. Es kann vorteilhaft sein, das Material an der Stelle zu erwärmen, an der die Zuführeinrichtung für den Docht angeordnet ist. Bei Bienenwachs ist man bestrebt, das Material am Austrittsende möglichst kühl zu erhalten; bei anderen Materialien kann eine abschließende Erwärmung vorteilhaft sein, wie später noch näher ausgeführt wird.
• Der extrudierte Materialstrang 46 gelangt von dem Extrusionsmundstück 38 auf eine Fördervorrichtung, die im dargestellten Ausführungsbeispiel zahlreiche Rollen 48 aufweist, die angetrieben sein können. Unmittelbar nach Verlassen des Extrusionsmundstücks 38 wird der Materialstrang 46 mittels einer Sprüheinrichtung-50 mit Kühlwasser besprüht.
• Mit in den Figuren nicht dargestellten Schneidvorrichtungen wird der Materialstrang 46 anschließend auf die gewünschte Länge atgeschnitten.
• Die Temperatur des durch die Leitungen 16 strömenden Kühlwassers sowie dessen Durchtrittsmenge und die Drehgeschwindigkeit der Trommel 12 sind einstellbar, um die Temperatur der Materialschicht 20 auf der Wandung der Trommel 12 und damit den Plastizitätsgrad des Materials zu beeinflussen. Die Temperatur und die Durchtrittsmenge des durch die Leitungen 40 zu den Ringen 32, 34 und 36 strömenden Wassers wird für jeden Ring getrennt so eingestellt, daß beispielsweise in dem ersten Ring 32 eine erste Abkühlung des Materials und in dem Ring 34 ein noch stärkeres Abkühlen des Materials erfolgt. Die Temperatur des dritten Ringes 36 unmittelbar vor dem Extrusionsmundstück 38 wird etwas höher-gewählt als die Temperatur des mittleren Kühlringes 34. Diese Temperaturverteilung in den drei Kühlzonen hat sich bei einigen Materialien als besonders- vorteilhaft erwiesen. Abhängig von den sehr unterschiedlichen Eigenschaften der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verarbeitbaren-Materialien und Mischungen kann jedoch auch eine andere Temperaturverteilung in den Kühl- oder Erwärmungszonen erwünscht sein, beispielsweise eine gleichmäßig in Stufen fortschreitende verstärkte Kühlung. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es in einfacher Weise möglich, sich an solche durch die Materialeigenschaften vorgegebenen Abkühlungsverhältnisse anzupassen, indem in die einzelnen Ringe Wasser unterschiedlicher Temperatur und in unterschiedlicher Durchtrittsmenge eingeführt wird. Die Temperatur des Wassers für die Ringe 32, 34 und 76 und die Trommel 12 kann in einfacher Weise ohne großen Aufwand geregelt werden, wenn eine Kaltwasserquelle und eine Warmwasserquelle zur Verfügung stehen. Man mischt dann das kalte Wasser und das heiße Wasser in unterschiedlichen Mischungsverhältnissen, um die gewünschte Temperatur zu erreichen.
• Das Hauptanwendungsgebiet der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Vorrichtung liegt in der Kerzenherstellung; hier sind die wichtigsten Materialien Bienenwachs und Paraffin.
• Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren-und der dazu vorteilhaften Vorrichtung ist es erstmals möglich, aus Bienenwachs bestehende oder Bienenwachs in beliebigen Mischungsverhältnissen enthaltende Kerzen rasch in großen Mengen und mit hombgenem Gefüge herzustellen. Als weiteres verarbeitbares Material bzw. Zusatzmaterial kommt Stearin in Frage; auch Kunststoffe können als Zusatzmittel verarbeitet werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, hochschmelzende Zusatzstoffe zuzusetzen, um das Einschließen von Luft in dem Kerzenmaterial zu vermeiden. Auch andere strangförmige Körper aus diesen Materialien können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf der Vorrichtung hergestellt werden.
• In ähnlicher Weise wie die in Fig. 1 gezeigte Austrittsdüse 42 für den Kerzendocht können auch Dorne vorgesehen werden, die von der Eintrittsseite her in das Mundstück 38 ragen und zur Herstellung von Hohlräumen in der extrudierten Kerze oder dem sonstigen Formkörper dienen.

Claims (13)

Patentansprüche

1. Vérfahren zum Extrudieren von länglichen Pormkörpern, wie Kerzen, aus. Paraffin, Bienenwachs, Stearin oder ähnlichem Material oder Mischungen daraus, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in flüssiger Form von einer darin eintauchenden, sich drehenden gekühlten Trommelwandung mitgenommen wird, durch einen Spalt in einen Trichterraum eintritt, daß das Material in plastischem Zustand von der Trommel abgekratzt wird und in dem lrichterraum durch das an der Trommelwandung nachgeförderte Material durch eine oder mehrere Kühl- oder Erwärmungszonen zu einem Extrusionsmundstück gedrückt wird.

?. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung oder Erwärmung des Materials vor Eintritt in das Extrusionsmundstück in drei nacheinander durchlaufenen Zonen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des in plastischem Zustand von der Trommelwandung abgekratzten Materials durch Regelung der Temperatur und/oder der Durchtrittsmenge von Kühlflüssigkeit in.der Trommel und/oder der Drehgeschwindigkeit der Trommel geregelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der zuletzt von dem Material durchlaufenen Zone höher liegt als die der unmittelbar zuvor durchlaufenen Kühlzone.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material am Eintritt in den Trichterraum gekühlt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Inneren gekühlte, vorzugsweise wassergekühlte, sich drehende zylindrische Trommel (12) teilweise in einen Behälter (10) für das flüssige Material eintaucht, daß ein Aufnahmetrichter (22) mit einer schlitzartigen Aufnahmeöffnung (2, 3) der Trommel (12) zugekehrt ist, wobei eine Eintrittskante so weit von der Trommelwandung entfernt ist, daß ein Eintrittsspalt (4) für das Material entsteht, und wobei die zweite Kante der Aufnahmeöffnung dicht an der Trommel (12) anliegt und eine Abstreifkante (8) für das Material bildet, daß die Querschnittsfläche des Trichters (22) in Material durchlaufrichtung in ihrem Betrag gleich bleibt, sich in ihrer Gestalt jedoch von dem länglichen Schlitz der Aufnahmeöffnung zu vorzugsweise Kreisform ändert, und daß die eine oder mehrere Kühl- oder Erwärmungszonen durch von einem Kühlmedium durchflossene Wandabschnitte (32, 34, 36) des Trichters gebildet werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der rommelwandung und der Eintrittskante gebildete Spalt (4) sich in Durchtrittsrichtung des Materials geringfügig erweitert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Extrusionsmundstück (38) eine Fördervorrichtung (48) zur Aufnahme des extrudierten Formkörpers (46) nachgeordnet-ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sprüheinrichtung (50)- oder ein Bad für den das Extrusionsmundstück verlassenden Formkörper (46) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9 zur Herstellung von Kerzen, dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor oder in dem Extrusionsmundstück (38) eine zentrale Austrittsdüse (42) für einen Docht (44) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Dorne zur Erzielung von Hohlräumen in dem extrudierten Pormkörper von der Eintrittsseite her in das Mundstück (38) ragen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung des Aufnahmetrichters (22) durch zwei durch Zugschrauben (5) verbundene Blöcke (2, 3) gebildet wird, die jeweils mit Kanälen (6) für Kühl- oder Erwärmungsflüssigkeit versehen sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifkante durch ein abnehmbares Messer (8) gebildet wird Leerseite