DE19949415B4

DE19949415B4 - Anlage zur Herstellung von Kautschukmischungen

Info

Publication number: DE19949415B4
Application number: DE19949415A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr.-Ing. Uphus
Original assignee: DEUTSCHES INST KAUTSCHUK; Deutsches Institut fur Kautschuktechnologie Ev
Current assignee: DEUTSCHES INST KAUTSCHUK; Deutsches Institut fur Kautschuktechnologie Ev
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2019-10-14
Also published as: DE19949415A1

Abstract

Anlage zur Herstellung von Kautschukmischungen, bestehend aus einem Extruder und einem Mischer,
dadurch gekennzeichnet,
dass an den Ausgang (4) des Extruders (1) der Eingang (5) des Mischers (6) angeschlossen ist,
dass der Mischer (6) eine weitere Beschickungsmöglichkeit in Form eines Beschickungsschachtes (10) aufweist,
dass der Mischer (6) mit mindestens zwei Rotoren (8) ausgestattet ist, die gleich- und gegensinnig antreibbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine aus einem Extruder und einem Mischer bestehende Anlage zur Herstellung von Kautschukmischungen.
In Gummifabriken werden meist eine Vielzahl von Produkten teils in größeren Mengen, teils in kleineren Mengen hergestellt. Diese Vielzahl von Produkten erfordert jeweils eine Auswahl und eine Einstellung der Maschinen auf das entsprechende Produkt. So werden für die Herstellung von Kautschukmischungen meist Innenmischer oder Walzwerke (bekannt z. B. aus der DE 196 44 426 A1 ) und zunehmend Doppelschneckenextruder (bekannt z. B. aus der EP 0508080 A2 in einer Form, in der der Doppelschneckenextruder einem Einschneckenextruder nachgeschaltet ist) eingesetzt, je nach Chargengröße, die Doppelschneckenextruder für den kontinuierlichen Betrieb bei der Herstellung größerer Chargen mit den damit einhergehenden Vorteilen kontinuierlicher Produktionsverfahren, die Innenmischer für den diskontinuierlichen Betrieb. Dabei müssen zusätzlich Maschinen unterschiedlicher Größe eingesetzt werden, um bei den ver schiedenen Mischungen Maschineneigenschaften den Mischungseigenschaften anpassen zu können. So wird in einer Gummifabrik ein relativ großer Maschinenpark benötigt, was nicht nur einen erheblichen Investitionsbedarf, sondern auch Raum in den Fabrikationshallen und erhebliche Wege erfordert, um das erzeugte Produkt von einer Maschine zur nachfolgenden weiteren Bearbeitung zu bringen. Die insbesondere beim Doppelschneckenextruder während der Mischarbeit erzeugte Wärme im Extrudat lässt oftmals eine sofortige Weiterverarbeitung, das ist z. B. das Einmischen eines Vernetzers oder Vulkanisationsbeschleunigers, nicht zu. Die erzeugte Mischung muß vor diesem Einmischen erkalten und wird hierzu in Form von Fellen z. B. auf Paletten gelagert. Die Weiterverarbeitung erfolgt dann meist sehr viel später, wenn sich die ganze auf der Palette lagernde Mischung, die sich natürlich nicht gleichmäßig abkühlt, nach Tagen auf Umgebungstemperatur möglichst gleichmäßig abgekühlt hat. Bei dieser Weiterverarbeitung muß dann die Mischung in einem Extruder oder auf einem Walzwerk wieder auf eine höhere Temperatur gebracht werden, wozu Energie benötigt wird, die man zuvor beim Abkühlvorgang verloren hat.
Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit einfachen Mitteln und geringem Aufwand eine Möglichkeit zu schaffen, große und kleine Mischungschargen auf ein und derselben Anlage einmal in kontinuierlichem Verfahren, das andere Mal in einem diskontinuierlichen Verfahren so herzustellen, dass ihre Weiterverarbeitung zu dem gewünschten Produkt ohne Verzögerung möglich wird, um auf diese Weise den Arbeits-, Zeit- und Investitionsaufwand zu verringern und Energie einzusparen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Anlage der Erfindung besteht darin, dass an den Ausgang (4) des Extruders (1) der Eingang (5) des Mischers (6) angeschlossen ist, dass der Mischer (6) eine weitere Beschickungsmöglichkeit in Form eines Beschickungsschachtes (10) aufweist, dass der Mischer (6) mit mindestens zwei Rotoren (8) ausgestattet ist, die gleich- und gegensinnig antreibbar sind.
Wenn man auf diese Weise hinter einen Extruder einen Mischer anordnet, der temperierbar ist und der aus mindestens zwei Rotoren, die gleich- und gegensinnig antreibbar sind und die mit Förder- und Mischelementen ausgestattet sind, und einem diese Rotoren aufnehmenden Gehäuse besteht, kann man zur Herstellung großer Chargen den Extruder mit den Mischungsrohstoffen beschicken und die Rotoren des Mischers in einer die Förderung zum Ausgang bewirkenden Drehrichtung antreiben, während man zur Herstellung kleiner Chargen bei stillgesetztem Extruder den Mischer mit den Mischungsrohstoffen beschickt, ihn entsprechend den Anforderungen an das Produkt temperiert, während des Mischvorganges die Rotoren in einer nicht fördernden, aber mischenden Drehrichtung antreibt und schließlich nach Beendigung des Mischvorganges die Drehrichtung der Rotoren in eine die Mischung zum Ausgang fördernde Drehrichtung ändert.
Damit ist eine Möglichkeit für den Prozeß des Mischens geschaffen, die einerseits große Chargen in kontinuierlicher Betriebsweise verarbeiten kann, indem im Extruder der Mischungsprozeß vorgenommen wird und der nachgeschaltete Mischer nur als Kühlaggregat arbeitet, und die andererseits kleinere Chargen in diskontinuierlicher Betriebsweise nach Stillsetzung des Extruders allein im Mischer verarbeitet. Diese Anlage ist so mit universell einsetzbar, lässt jeweils eine der Mischung angepasste Betriebsweise zu und erspart Betriebsraum.
Wird ein Mischvorgang mit dieser Anlage vorgenommen, so arbeiten die Rotoren bei kontinuierlichem Betrieb als Kühlaggregate und Austrageelemente. Bei diskontinuierlichem Betrieb arbeiten die Rotoren zunächst als Misch- und Temperierelemente, anschließend als Austragelemente. So ist eine universelle Nutzung der Anlage erreicht. Da im Mischer sowohl die innere Gehäuseoberfläche als auch die Umfangsflächen der Rotoren zur Kühlung genutzt werden können, ist die Kühlungwirkung der Anlage intensiv.
Bei dieser Anlage werden die zu verarbeitenden Rohstoffe in den Extruder am besten als Granulat oder Pulver aufgegeben.
Dabei kann man als Mischer einen handelsüblichen Innenmischer verwenden, der preislich recht günstig erhältlich ist.
Es ist der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, daß ein Mischer wegen seiner großen Wandflächen des Gehäuses und der Umfangsflächen der Rotoren auch als Kühlaggregat einsetzbar ist, wenn diese Wand- und Umfangsflächen ausreichend gekühlt sind. So läßt sich ein und dieselbe Vorrichtung einmal als Mischvorrichtung, ein anderes Mal als Kühlvorrichtung einsetzen.
Gleichzeitig kann man den Mischer auch als Entgasungsvorrichtung nutzen, wenn man am Mischer einen Evakuierungsstutzen anbringt.
Dabei kann man den Mischer in einer Ausführungsform so gestalten, daß von den beiden Rotoren der eine auf seiner Umfangsfläche Förder- und Mischelemente aufweist, die gegenüber den Förder- und Mischelementen des anderen Rotors gegensinnig angeordnet sind und daß die Rotoren des Mischers während des Mischvorganges gleichsinnig drehen und während des Auswerfvorganges gegensinnig drehen.
In einer anderen Ausführungsform kann man den Mischer so gestalten, daß die beiden Rotoren auf ihrer Umfangsfläche Förder- und Mischelemente in gleichsinniger Anordnung aufweisen, und daß die Rotoren des Mischers während des Mischvorganges gegensinnig drehen und während des Auswerfvorganges gleichsinnig drehen.
Die Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens zur Herstellung von Kautschukmischungen besteht aus einem Extruder und einem Mischer und zeichnet sich dadurch aus, daß an den Ausgang des Extruders der Eingang des Mischers angeschlossen ist, daß der Mischer eine weitere Beschickungsmöglichkeit in Form eines Beschickungsschachtes aufweist, und daß der Mischer mit mindestens zwei Rotoren ausgestattet ist, von denen mindestens der eine in seiner Drehrichtung reversierbar ist.
Auf dieser Anlage lassen sich somit kleine Chargen ebenso wie große Chargen in gleicher Weise hervorragend gut mischen. Daher werden für die Herstellung verschiedener Mischungen nicht mehr unterschiedliche Anlagen benötigt. Das erspart Raum in den Fabrikhallen und mindert den Investitionsbedarf. Das erleichtert aber auch den Aufbau von Fertigungsstraßen, weil eine Zwischenlagerung der Mischung nicht mehr notwendig ist. Die Temperatur der erzeugten Mischung läßt sich leicht bedarfsgerecht anpassen. Denn der Mischer weist große kühlbare Flächen auf, mit deren Hilfe die erzeugte Mischung leicht auf die für die Weiterverarbeitung benötigte Temperatur gebracht werden kann. So kann aus einem Extruder kommende Mischung mit für die unmittelbare Weiterverarbeitung zu hoher Temperatur im Innenmischer so weit wie benötigt abgekühlt werden, um kontinuierlich ohne Unterbrechung durch Zwischenlagerung weiterverarbeitet zu werden. Das führt zu einer erheblichen Einsparung an maschinellem Aufwand, ein Aufwärmextruder oder -kalander wird eingespart, und auch zu einer erheblichen Einsparung an Energie, denn die beim Abkühlen verlorene Energie muß nicht noch einmal vom Aufwärmextruder oder -kalander in die Mischung eingebracht werden, und auch zu einer Einsparung an Fabrik- und Lagerraum, denn es entfällt der Raum für den Aufwärmextruder oder -kalander und der Raum für die Lagerung der mit Mischungsfellen beladenen Paletten.
In dieser Anlage ist der Extruder zweckmäßigerweise ein Doppelschneckenextruder, weil sich dieser für eine intensive Mischung der Komponenten besonders gut eignet.
Der Mischer hingegen ist zweckmäßigerweise ein handelsüblicher Innenmischer.
Bei dieser Anlage ist es vorteilhaft, daß die Rotoren des Innenmischers Zylinder sind, die auf ihrer Umfangsfläche mit Förderstegen und Mischelementen besetzt sind.
Zweckmäßig ist es bei dieser Anlage, daß der radiale Abstand der Oberfläche der Förderstege und Mischelemente von der Rotorenachse nicht gleich ist und daß die Förderstege und Mischelemente der beiden Rotoren im Betrieb dicht aneinander vorbei streichen, ohne sich direkt zu berühren.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß die Förderstege und Mischelemente der beiden Rotoren im Betrieb zwischeneinander greifen, ohne sich direkt zu berühren.
Vorteilhafterweise ist dem Ausgang des Mischers ein Distributions- und Austragsaggregat oder ein weiterer Mischer und/oder eine Produktionsstraße und/oder eine Verarbeitungsanlage nachgeschaltet, um die Produktion unmittelbar nach der Herstellung der Mischung noch in warmem Zustand fortzusetzen.
Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild der Mischanlage,
2 einen Schnitt durch den Innenmischer,
3 bis 8 Abwicklungen der Oberflächen möglicher Rotorgeometrien.
Der Doppelschneckenextruder 1 besitzt einen oder mehrere Fülltrichter 2, 3, in die verschiedene Mischungsbestandteile aufgegeben werden, die gut vermischt, aber mit einer für die Weiterverarbeitung zu hohen Tempe ratur den Ausgang 4 des Doppelschneckenextruders verlassen. Die den Ausgang des Doppelschneckenextruders 1 verlassende Mischung gelangt in den Eingang 5 des Mischers 6. Dessen Gehäuse ist mit Kühlkanälen 7 versehen. In dem Mischer 6 befinden sich zwei Rotoren 8, von denen mindestens der eine gleichsinnig und gegensinnig antreibbar ist. Diese fördern die aus dem Doppelschneckenextruder angelieferte, für eine Weiterverarbeitung zu heiße Mischung entlang der gekühlten Gehäusewand und kühlen die Mischung dabei ab, können aber auch selbst an ihrer Umfangsfläche gekühlt sein. Für diesen Fördervorgang vom Eingang 5 des Mischers 6 zu dessen Ausgang 9 rotieren die Rotoren 8 gleichsinnig.
Für die Herstellung kleiner Mischungschargen wird der Doppelschneckenextruder 1 stillgesetzt. Der Innenmischer 6 wird über einen weiteren Eingang, den Beschickungsschacht 10, mit einem hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch angetriebenen Beschickungsstempel 11 beschickt. Die Rotoren, die durch Zylinder mit Förderelementen 12 und Mischelementen 13 an ihrer Oberfläche gebildet sind, werden für den Mischvorgang gegensinnig angetrieben. Die den Mischer 6 durch den Ausgang 9 verlassende Mischung wird in diesem Ausführungsbeispiel dem Eingang 14 eines Extruders 16 zugeführt, in welchem der Mischung ein Vernetzungsmittel zugesetzt werden kann, dem eine Zahnradpumpe nachgeschaltet sein kann oder der mit Ausformwalzen 15 versehenen sein kann und der Teil einer Fertigungsstraße sein kann.
In dieser Weise wird der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung realisiert, große und kleine Mischungschargen in ein und derselben Anlage mit den gleichen Maschinen herzustellen, große Chargen in kontinuierlichem Verfahren und kleine Chargen in diskontinuierlichem Verfahren, wobei der Innenmischer wegen seiner großen Wandflächen als Kühlaggregat eingesetzt wird, da diese Wandflächen ausreichend kühlbar sind und die Rotoren nicht gegensinnig angetrieben sind, wie das beim Mischvorgang der Fall ist, sondern gleichsinnig angetrieben sind, wie das für einen Fördervorgang zweckmäßig ist. So läßt sich ein und dieselbe Vorrichtung einmal als Mischvorrichtung, ein anderes Mal als Kühlvorrichtung in dieser Anlage einsetzen.

Claims

Anlage zur Herstellung von Kautschukmischungen, bestehend aus einem Extruder und einem Mischer, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ausgang (4) des Extruders (1) der Eingang (5) des Mischers (6) angeschlossen ist, dass der Mischer (6) eine weitere Beschickungsmöglichkeit in Form eines Beschickungsschachtes (10) aufweist, dass der Mischer (6) mit mindestens zwei Rotoren (8) ausgestattet ist, die gleich- und gegensinnig antreibbar sind.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von den beiden Rotoren (8) der eine auf seiner Umfangsfläche Förder- und Mischelemente (12, 13) aufweist, die gegenüber den Förder- und Mischelementen (12, 13) des anderen Rotors gegensinnig angeordnet sind und dass die Rotoren (8) des Mischers (6) während des Mischvorganges gleichsinnig drehen und während des Auswerfvorganges gegensinnig drehen.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rotoren (8) auf ihrer Umfangsfläche Förder- und Mischelemente (12, 13) in gleichsinniger Anordnung aufweisen und dass die Rotoren (8) des Mischers (6) während des Mischvorganges gegensinnig drehen und während des Auswerfvorganges gleichsinnig drehen.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Extruder (1) ein Doppelschneckenextruder ist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgang des Mischers (6) ein Distributions- und Austragsaggregat nachgeschaltet ist.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgang des Mischers (6) ein weiterer Mischer (16) nachgeschaltet ist.
Anlage nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgang (9) des Mischers (6) oder dem Ausgang des weiteren Mischers (16) eine Verarbeitungsanlage nachgeschaltet ist.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (6) mit einem Evakuierungsstutzen versehen ist.