DE2110179B2 - Vorrichtung zum plastifizieren und homogenisieren von zaehen massen - Google Patents

Description

Si* * non diesen Keilspaltanordnungen haften einige Walzenaußendurchmesser

; Nachteüe an, die herrühren aus dem im- Umfangrichtung mit Abstand

und ungleichmäßigen Füllen und ordneten Mischnuten axial oder scnxag z«

■*' Thircnaruci«^ des Materials. Im ersten Spalt einer achse verlaufen, und in die ""* ⁿ

!solchen Vorrichtung wird das Materi^ zwischen die 5 trennenden, an der Walze r

; Walze und die Keilspaltschale eingegeben. sentlichen in tangentialer

^Sde Walze und die Keilspaltschale eingegeben. sentlichen in tangential^ Richtung .J? iaSpreßtsichdasMaterialandieWalz^wirdvon Scherkanäle, welche die .^^f^^Sen-Sser in den engen Teü des Spaltes hineingezogen; tung miteinander verbinden, von Nut zu *™&* Set sich Ά Scherzone zwischen der rotieren- einander versetzt angeordnet^l JJ^gETSSr L· Wl d der stillstehenden Schalenwand Ein io den Mischnuten ein Netz Τ ST d

Set sich Ά Scherzone zwischen der rotieren ein e g^ JJ^gETSSr

L· Walze und der stillstehenden Schalenwand. Ein io den Mischnuten ein Netz Τ™ SeTmehr oder

des Materials haftet an der Walze; dieses Mate- oder weniger W^J^ÄSSSSiSSE lhdii i l

des Materials haftet an der Walze; dieses Mate oder wg W^J^

wird also mit Walzengeschwindigkeit transpor- weniger axial verlaufenden

Das schalennahe Material aber haftet an der bilden. Zum Einführen des

e, steht also im Extremfall still oder wird auf je- keüfönnige auf die Walze JJS S_n FaU mit nur langsamer Geschwindigkeit an der i₅ am Anfang der Senate vorgesehen ™^

Sale entlanggeschoben. Auch beim Durchlaufen Annähern an die Walze dann in einzelne,

hm Materials durch den nächsten Keilspslt und so parallele Kanäle aufteilt. _av;_ai_pr Pi_ch-

trt St sich keine Änderung dieser Schichtung; Die Mischnuten können einfach in axialer Rieh

das walzennahe Material bleibt an der Walze und tung in die Schale eingearbeitet!sein. S f d hl Nh i weiteren ^^

walzennahe g

so durch alle Spalten durchgeführt; das schalen- t. Nach einem weiteren ^ Sdn MaterW wird zu einem kleinen Teil in die nen die Misch- und|F°*emuten Xaufströmung, welche im weiten TeU jedes Keil- mig in axialer Richtung m die Schal; SJSäuft Eingemischt. Hier verweilt das Mate- sein, wobei jeweils in ^W^^en^^h^

^{mitabgeführt}-^somit ÄÄiS=ÄSCi^

^WX%oTg^Pe SSr Abbildung einer Zweischichten- fangsrichtung gefördert wird um im^orfere*, Kmckströmung St eine ganz erhebliche Breite der Verweil- punkt wieder einem tangential Scherkanal züge «Mtverteilung: die an der Walze haftenden Teüchen 30 führt zu werden. Sen rwesentlichen mit Walzengeschwindigkeit In einigen FB>«

Tansportiert, treten bei in der Praxis üblichen Wal- ten nur nach einer ^^^ Tenumfangsgeschwindigkeiten also nach wenigen Se- mig, in die Schale einzuarb Snden aus der Verarbeitungszone aus; sie sind also kurz vor Schalenende in die sehr kurzzeitig und nicht genügend durchgearbeitet. 35 Die Mischnuten stellen ^ nie sSSennähen Teüchen die noch dazu in die in schnitt halbkreisförmige oder i ^ £a Keil _PXn umlaufende Umlaufströmung einge- eckförmige Kanäle dar, mit sorgfal^ Sgen werden, laufen dort sehr lange um, in der Grö- Form in der Tiefe der Nut und mrtν£ Renordnune von 5 bis 10 Minuten, bis sie wieder aus- Kante an dem Übergang zur ^"^""^»Αβ oetauiht d.h. in Walzennähe gebracht und weiter- 40 Winkel zwischen Nutflanke und Schalenoberflache _efülm werden. Diese erheblichen Verweilzeitunter- *™W<*£ ^η^Γ Schalenumfang kann schiede haben zur Folge: beSbig gewählt werden, vorzugsweise liegt sie zwt-

eine Schichtung des Materials, da sich eine _{schen 5 und 15} Die Querschnittsflache der Nuten dünne, seh τ schnell durchlaufende Schicht _{45 kann} gleichbleiben oder vorzugsweise in Lautncnüber einer wesentlich langsamer durchlaufen- tung der Walze gesehen kleiner werden, den Schicht bildet, mit der Gefahr des Auf- _D,_e j_n die Mischnuten trennende Stege eingear-

soleißens der Schichten sowie unterschiedli- beiteten Scherkanäle weisen Tiefen von etwa 2 öis eher Färbung; . . 0,2 mm auf; diese Tiefen nehmen vorzugsweise in

eine möglicherweise zu lange Verv-eilzeit im ₅₀ Umfangsrichtung ab. .

Kern der Umlaufströmung, was bei empfindh- _{Eine we}j_tere Ausgestaltung der Erfindung sient am

chen Stoffen zum thermischen Abbau und _{Ende der Schale} eine Staulippe vor, durch welcne Verbrennen führen kann; das Material in eine vorzugsweise radial gerichtete

erhöhte Kosten für das Rohmaterial bei Zugabe _{Düse hine}in- und dann als Folie oder Platte aus der erhöhter Mengen von Stabilisatoren; ₅₅ Düse ausgepreßt wird. Zum Herstellen ^emZf:.^ln^^r

höherer Verlust beim Materialwechsel, da das stränge können auch nur einzelne Durcnorucne alte Material noch lange nachläuft; durch die Schale vorgesehen werden,

ungenügende Mischwirkung des walzennahen _{Falls die} schale wesentlich mehr als ein Viertel

Materials. des Walzenumfangs umfaßt ist es sinnvoll sie aus

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_a«e,. Ma,enaU_Le_?*n. _n__msa ^^ __ ^^ ^^ _ist es^taä^do« «ne an-

Schalenanfang ein Abstreifer vorgesehen, der direkt fort. Am Ende der Schale ist ein Düsenhalter 8 für

an der Einzugswalze anliegt und das Rohmaterial einstellbare Düsenlippen 9 und 10 angeordnet. Die

vollständig in den Spalt umlenkt. Düsenlippe 10 trägt an der Walzenseite den Abstrei-

Zur weiteren.Verbesserung der Qualität des her- ferll.

gestellten Produktes kann ein abgeschlossener Raum 5 Kanäle 24 in Walze 1 und Schale 2 dienen zur

über der Walze und Schale gebildet werden, welcher Führung des Heizmediums.

evakuiert werden kann, und in welchen das Rohma- Der Abstand zwischen umlaufender Walzenober-

terial durch entsprechende vakuumdichte Schleusen fläche und den nicht abgearbeiteten Stegen der

oder durch vorgeschaltete Extruder eingeführt wird. Schale beträgt etwa 0,01 mm, er ist gerade so groß,

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen io daß es nicht zum Reibverschleiß zwischen Walze und darin, daß es nunmehr gelingt, das gesamte durchge- Schale kommt, aber eng genug, um den überwiegensetzte Material gleichmäßig und in schonender Weise den Teil der aus einem vorhergehenden Scherkanal zu verarbeiten. Alle Materialteilchen werden etwa austretenden Masse an der gegenüberliegenden Abderselben Beanspruchung durch Energiezufuhr aus streifkante 14 der Mischnut abzustreifen und in die Scherung und Wärmeübertragung in den engen tan- 15 Mischströmung einzudrücken,
gentialen Scherspalten sowie der gleichmäßigen Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Durchmischung beim axialen Fortbewegen in den Rohmaterial 12 wird über die ganze Breite der Mischnuten ausgesetzt; es wird aiso eine sehr Walze I auf diese aufgegeben, seitlich begrenzt durch schmale Verweilzeitverteilung erzielt. Die Folge die- die Begrenzungsplatten 3; es wird von der Walze 1 in ser gleichmäßigen Bearbeitung ist ein sehr homoge- ao den Einzugsspalt 13 zwischen Walze und Einführnes Endprodukt mit gleichen Eigenschaften über die fläche 4 der Schale eingezogen und in diesem Spalt Breite und Dicke einer am Ausgang der Vorrichtung im weiteren Verlauf in einzelne parallele Förderausgepreßten Materialbahn. ströme in den Scherkanälen 5 aufgeteilt. Beim

Durch die intensive Mischung wird eine Schich- Durchgang durch die Kanäle 5 wird Scherenergie

rung sicher vermieden. as entsprechend der Höhe des Scherkanals und der Um-

Durch die zwangsweise und nicht zufällige Förde- fangsgeschwindigkeit der Walze in das Material ein-

rung des Materials durch die Misch- und Scherzonen gebracht, was zur Erhöhung der Temperatur und zur

ist in diesen ein vollkommener Materialaustausch in Zerteilung größerer Granulate oder Agglomerate

kurzer Zeit sichergestellt Die Gefahr des Ansetzens führt. Das so bearbeitete Material gelangt dann in

in Totzonen, des zu langen Verweilens mit der Ge- 30 die Mischnut 6, deren Rückseite 14 als Abstreifer

fahr eines Verbrennens ist damit nicht mehr gegeben. wirkt, das erhitzte Material von der Walze abschabt

Die entstehenden Drücke können sehr einfach und in der Nut in schraubenförmiger Mischbewegung festgelegt werden durch die Anstellung der Scherflä- nunmehr in axialer Richtung relativ zur Walze chen der Scherkanäle gegen die Walze, also entweder weitertransportiert. Dabei erfolgt eine Vergleichmä-Scherflächen parallel zur Walzenoberfläche, wobei 35 ßigung der Temperatur und homogene Vermischung nur eine reine Schleppströmung auftritt, oder leicht aller Teilchen. Nach einem gewissen axialen Transkeilförmig angestellt, was erheblich höhere hydrody- port wird das Material durch den weiterführenden in namische Drücke verursacht Die Möglichkeit der axialer Richtung versetzten Scherkanal 7 zur näch-Einstellung relativ geringer Verarbeitungsdrücke ge- sten Nut unter erneutem Aufbringen von Scher- und stattet den einfachen Bau sehr breiter Maschinen für 4° Wärmeenergie gefördert. Am Ende der Schale wird die Herstellung sehr breiter Folien oder Platten. das plastifizierte Material von der Abstreifkante 11

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den in den Spalt zwischen den Düsenlippen 9 und 10 ra-

Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden dial zur Walze 1 abgeschoben und schließlich als Fo-

näher beschrieben. Es zeigt lie oder Platte 15 ausgestoßen.

F i g. i einen Querschnitt durch ein Ausführungs- 45 F i g. 2 zeigt den Fließvorgang des Materials in

beispiel. den ein Netz bildenden Ausnehmungen der Schale 2

F i g. 2 eine Aufsicht auf die Innenseite der in einer Aufsicht auf die Innenseite derselben. Durch

Schale, Pfeile ist der Strömungsverlauf des Materials kennt-

F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem lieh gemacht. Es wird deutlich die zwangsweise För-

Schalenquerschnitt, 50 -derung des Materials 12 durch das System von en-

Fig.4 eine Variante des Nutenveriaufs mit zick- gen, tangential in Unirangsrichtung verlaufenden

zackförmig verlaufenden Nuten, Scherkanälen 5, dann das Aufteilen in zwei entgegen-

F i g. 5 eine Variante des Nutenveriaufs mit gesetzt gerichtete axiale Misch- und Förderströme in

schräg einseitig verlaufenden Nuten. den Nuten 6, and dass wieder das Abführen in den

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausfüh- 55 Scherkanälen 7, die gegenüber den Scherkanälen 5 in rungsbeispiel der Vorrichtung. Eine mit Flüssigkeit, axialer Richtung versetzt sind.
Dampf oder Elektrizität beheizte und mit regelbarer Fig.3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Umfangsgeschwindigkeit angetriebene Walze 1 ist an dem Querschnitt der Schale nach Fig. 1. Es wird einem Teilumfang von der ebenfalls beheizten und hier deutlich gemacht, daß alles Material, sowohl das temperaturgeregelten Schale 2 umgeben. Im Einzugs- 60 unmittelbar an der Walze anliegende Material 16 wie bereich der Schale sind seitliche Begrenzungsplat- auch das an der Schale entlangstreifende Material 17 ten 3 angeordnet Die Schale selbst hat im Kfrirngs- von der Abstreifkante 14 der Misch- und Förderteil zunächst eine schräg zur Walze angestellte Ein- nut 6 abgestreift wird, und unter kreisenden Mischfuhrfläche4, übergehend in einzelne parallellaufende bewegungen axial, also senkrecht zur Bildebene, Kanäle 5, welche in die Mischnut 6 münden. Zu der 6$ weitergefördert wird.

Schnittebene versetzt ist der weiterführende Scherka- F i g. 4 zeigt die Aufsicht auf die Iraenseite einer

nal 7. In gleicher Weise setzen sich Noten und dazwi- Schale mit einer Variante des Nutenveriaufs derge-

schenliegende Scherkanäle bis zum Schalenende hin stall, daß die Mischnuten 6 nicht axparallel, sondern

zickzackförmig in die Schale eingearbeitet sind, wobei jeweils die nächstfolgende Nut um eine halbe Zickzack-Teilung axial versetzt ist. Das Material 12 wird durch die Scherkanäle 5 der Nut 6 zugeführt und dort in zwei Förderströme 18 und 19 aufgeteilt, die schräg in Laufrichtung der Walze verlaufen.

F i g. 5 zeigt eine weitere mögliche Variante der Ausbildung der Misdtinuten. Es werden hierbei nur in einer Richtung schräg zur Walze laufende Mischnuten 20 bis 23 angeordnet Das Rohmaterial 12 wird hier direkt in die Nuten 20 bis 23 eingefördert, aus diesen durch die weiterführenden Scherkanäle 7 wie bei der Ausführung nach den F i g. 1 bis 3 unter Einbringen von Scherenergie weitergefördert in die in Umfangsrichtung nächstfolgende Nut. Die Nuten laufen kurz vor Schalenende in die Oberfläche der S Schale aus.

Mit der Erfindung ist eine einfache Vorrichtung zur Plastifizierung und Homogenisierung von zähen Massen, insbesondere in Verbindung mit der Herstellung von Folien oder Platten geschaffen, die eine ίο sehr gleichmäßige und schonende Verarbeitung und damit die Herstellung sehr gleichmäßiger Produkte ermöglicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309586/S

Claims (9)

ι 2 dadurch gekennzeichnet, daß «τη Ende der Schale Patentansprüche: * (2) eine das Material in radialer Richtung aus pressende Düse angeschlossen ist

1. Vorrichtung zum Plastifizieren und Homo- 10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, genisieren von zähen Massen, insbesondere von 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Sehale (2) aus Kunststoffen und Gummi, in der das Verarbeiten zwei Hälften besteht, die um eine gemeinsame des Materials zwischen einer rotierenden Walze Achse schwenkbar gelagert sind und im zusam- und einer die Walze teilweise umschließenden, mengeklappten Zustand eine vollkommen gerelativ zu ihr ruhenden Schale erfolgt, die an ih- schlossene bzw. fugenfreie Innenkontur aufweirer der Walze zugewandten Innenfläche mehrere, io sen.

in Materialbewegungsrichtung hintereinander angeordnete Mischnuten enthält, die durch Scherkanäle bzw. -spalte verbunden sind, dadurch

gekennzeichnet, daß die in der in ihrem
Innendurchmesser dem Walzenaußendurchmes- 15

ser entsprechenden Schale in Umfangsrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung

mit Abstand hintereinander angeordneten Misch- zum Plastifizieren und Homogenisieren von zähen

nuten axial oder schräg zur Walzenachse verlau- Massen, insbesondere von Kunststoffen und Gummi,

fen, und in die Mischnuten voneinander trennen- in der das Verarbeiten des Materials zwischen einer

den, an der Walze anliegenden Stegen im wesent- ao rotierenden Walze und einer die Walze teilweise um-

lichen in tangentialer Richtung führende enge schließenden, relativ zu ihr rundenden Schale erfolgt,

Scherkanäle, welche die Mischnuten in Umfangs- die an ihrer der Walze zugewandten Innenfläche

richtung miteinander verbinden, von Nut zu Nut mehrere, in Materialbewegungsrichtung hintereinan-

gegeneinander versetzt angeordnet sind und zu- der angeordnete Mischnuten enthält, die durch

sammen mit den Mischnuten ein Netz von ab- as Scherkanäle bzw. -spalte verbunden sind,

wechselnd mehr oder weniger tangential und Es sind eine Reihe von Verfahren und Maschinen

dann wieder mehr oder weniger axial verlaufen- zum Plastifizieren von Kunststoffen und Gummi und

den Materialführungskanälen bilden. zu deren Ausformung zu flächenhaften Gebilden,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- also Folien oder Platten, bekannt,
kennzeichnet, daß am Einlauf der Schale eine 30 In Extrudern wird das Material im Zylinder mit keilförmig auf die Walze zuführende Einfuhr- Hilfe der rotierenden Schnecke plastifiziert, wird fläche vorgesehen ist, die sich beim Annähern an dann in einer Breitschlitzdüse auseinandergeführt die Schale in einzelne, zueinander parallele, im und in der gewünschten Breite und Dicke ausgcwesentllichen tangential verlaufende Kanäle auf- preßt. Dabei bestehen erhebliche Schwierigkeiten, teilt. 35 einen gleichmäßigen Materialfluß vom Schnecken-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, da- ende bis zu den sehr verschieden weit davon entdurch gekennzeichnet, daß die Mischnuten (6) in fernten Austrittsöffnungen zu erzielen, was zu ungleiaxialcr Richtung in die Schale (2) eingearbeitet eher Verweilzeit des Materials in der Wärme, zu Vissind. kositätsänderungen und zu Qualitätsunterschieden

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, da- 40 über die Breite der erzeugten Folie oder Bahn führt, durch gekennzeichnet, daß die Mischnuten (6) Relativ empfindliches Material, vor allem PVC, zick-zackförmig in axialer Richtung in der Schale wird auf Mehrwalzenkalandern verarbeitet. Diese verlaufen und jeweils in Umfangsrichtung aufein- Kalander sind jedoch sehr teuer und erfordern einen anderfolgende Nuten um eine halbe Zick- hohen Platzaufwand. Es sind auch Walzenextruder Zack-Teilung axial gegeneinander versetzt sind. 45 bekannt, Lei weichen sich nur eine Walze in einem

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, zylindrischen Gehäuse dreht und die zu plastifiziedadurch gekennzeichnet, daß die Mischnuten nur rende Masse unter Druckaufbau und Scherung durch nach eimer Richtung schräg in die Schale eingear- den durch Walze und Gehäuse gebildeten Ringspalt beitet sind. hindurchgefördert wird. Von Nachteil sind dabei je-

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, 50 doch die langen engen Fließwege, die leicht zu einer dadurch gekennzeichnet, daß die Mischnuten (6) Überhitzung des Materials bei gleichzeitig ungenüals im Querschnitt halbkreisförmig oder im we- gender Durchmischung führen.

sentliehen rechteckförmige Kanäle mit sorgfältig Es sind weiterhin schon Vorrichtungen mit einer

abgerundeter Form in der Tiefe der Nut und mit rotierenden Walze und einer oder mehreren keil-

scharfcr Kante am Übergang zur Oberfläche aus- 55 spaltförmig dazu angestellter Schalen bekannt, die

gebildet sind und der Winkel \ zwischen Nut- Rohmaterial plastifizieren und zu einem Fell ausbrei-

flanke und Schalenoberfläche nicht größer als ten (deutsche Patentschrift 1256401, deutsche Pa-

90° ist. tentschrift 1191547). Eine Vorrichtung nach der

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- deutschen Offenlegungsschrift 1 912779 ermöglicht kennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der 60 es, Rohmaterial über die ganze Breite der Walze auf-Mischiauten (6) in Laufrichtung der Walze klei- zugeben, und während weniger als einer Umdrehung ner werden. der Walze tangential zur Walzenoberfläche durch

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, mehrere in Walzendrehrichtung hintereinander andadurch gekennzeichnet, daß die in die Stege geordnete Einzelkeilspalte oder in eine Schale eingezwischen den Nuten (6) eingearbeiteten Scherka- 65 arbeitete Mischnuten mit relativ engen Austrittskeilnäle in Umfangsrichtung abnehmende Tiefen von spalten zu fördern. Eine ähnliche Vorrichtung wird etwa 2 bis 0,2 mm aufweisen. in der deutschen Auslegeschrift 1629 288 beschrie-

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, ben.