DE2165148A1

DE2165148A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Mischen trockener und flüssiger Materialien und zur Herstellung verstärkter Kunststoffgegenstände

Info

Publication number: DE2165148A1
Application number: DE19712165148
Authority: DE
Inventors: Marc A. Orange; DAmato Dominic A. Cheshire; Hold Peter Milford; Conn.; Ramazzotti Dario J. Rallmadge Ohio; Cutarelli James Shelton Conn.;(V.St.A.). P Rizzi
Original assignee: USM Corp
Current assignee: USM Corp
Priority date: 1970-12-28
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1972-07-13
Also published as: FR2120942A5; DE2165148C3; DE2165148B2

Description

Dipl.-Ing. Heinz Bardehle

D-8 München 26, Postfach 4 7·1·ίβπ 0811/292555

München, den 28.Dezember 1971

P 1357 Mein Zeichen:

Anmelder: USM Corporation

Flemington/Sew Jersey

Zustelladresse:
Balch Street
Beverly, Mass.01915
USA

Verfahren und Vorrichtung zum Mischen trockener und flüssiger Materialien und zur Herstellung verstärkter Kunststoffgegenstände

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen und Transportieren trockener und flüssiger Materialien, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Ein- und einer Auslassöffnung im Abstand voneinander und einer Mischfläche, auf der die Materialien abgelagert werden, die innerhalb des Gehäuses begrenzt ist und sich zwischen der Ein- und Auslassöffnung erstreckt.

Bei der Herstellung bestimmter Kunststoffgegenstände ist es häufig notwendig, trockene und flüssige Materialien zu verbinden, die völlig gemischt werden müssen, damit das sich ergebende Gemisch entweder in einer Form oder

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in extrudiertem Zustand in der richtigen Weise reagiert„ Eine nicht vollständige Mischung kann die physikalischen Eigenschaften des sich ergebenden Produkts stark beeinflussen. Jede hierzu verwendete Mischvorrichtung muss daherin der Lage sein, die verwendeten Materialien völlig zu mischen.

Es ist bekannt, dass das Einbringen von Fasern, insbesondere von Glasfasern die Festigkeit von im Spritzgussverfahren hergestellten Gegenständen stark erhöht. Es ist jedoch wesentlich, dass die Fasern unbeschädigt bleiben, da sonst die Verstärkungseigenschaften der Fasern weitgehend verloren gehen_o Wenn Glasfasern verwendet werden, ist die Bruchgefahr wegen der Sprödigkeit von Glas gross. Obwohl es wesentlich ist, dass die verwendete Mischvorrichtung die benutzten Materialien völlig mischt, ist es auch wesentlich, dass, wenn Glas- oder ähnliche Fasern enthalten sind, die Mischwirkung weich ist und dass keine hohen Scherkräfte auftreten oder eine heftige mechanische Bearbeitung erfolgt, die die Fasern in unwirksame kurze Stücke brechen würde.

Es ist; bekannt, flüssige oder pastenähnliche Harze mit solchen Fasern zu einem teigartigen Gemisch in diskontinuierlich arbeitenden Mischern bei niedriger Geschwindigkeit durch Rühr- oder Scherflügel zu mischen. Bei dieser Betriebsart ist eine grossvolumige Speicherung der Vorgemische abgesehen von dem tatsächlichen Spritzgussvorgang notwendig; dies erfordert eine erhebliche manuelle Arbeit. Da die Gemische ausserdem nicht sofort verwendet werden können, müssen den Gemischen bestimmte Verzögerungsmittel zugesetzt werden. Solche Verzögerungsmittel beeinflussen die Reaktion der Gemische, wenn sie schliesslich geformt werden.

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Es ist bekannt, einen Schneckenextruder zum Mischen der Materialien und auch zum Extrudieren der Gemische zu verwenden. Die Verwendung einer solchen Anlage ist jedoch im allgemeinen auf die Verarbeitung normalerweise fester thermoplastischer Harze beschränkt, und die Fasern können, wenn sie mit normalerweise flüssigen wärmehärtenden Harzen verwendet werden, in unwirksame Stücke zerschnitten und/oder nicht ausreichend durchfeuchtet werden· Auch tritt es häufig auf, dass die Fasern in dem Gemisch Klumpen bilden; dies führt zu einer ungenügenden Dispersion der Fasern und zu schlechteren Eigenschaften des sich ergebenden Produkts.

Es ist auch bekannt, beim Formen derartiger Gemische Formhohlräume von Hand zu füllen und es ist bisher nicht bekannt, derartige Gemische automatisch und kontinuierlich zuzuführen und im Spritzgussverfahren mit einer üblichen Spritzgussvorrichtung zu verarbeiten. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass solche faserverstärkten Gemische sehr zähflüssig und teigartig sind und es daher schwierig ist, sie automatisch ohne das Eingreifen von Bedienungspersonal zu fördern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mischvorrichtung zu schaffen, bei der die Vorteile der Mischung trockener und flüssiger Materialien durch ein· Umwälzwirkung bei einfachem mechanischem Aufbau und relativ niedrigen Kosten im Vergleich zu den bisher verfügbaren Mischern zum Tragen kommen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäss der Erfindung durch ein Flügel aufweisendes Rührwerk und eine Antriebsvorrichtung, um eine relative Bewegung zwischen der Mischfläche und den Fitigeln in einer zu der Mischfläche im

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wesentlichen parallelen Richtung zu erzeugen, wobei sich die Flügel schräg und unter einem Winkel zu der Richtung der relativen Bewegung erstrecken, so dass die Flügel die Materialien auf der Mischfläche verteilen, die trockenen Materialien mit den flüssigen Materialien durchfeuchten und das durchfeuchtete Materialgemisch längs der Mischfläche zur Austragung durch die Auslassöffnung umwälzen.

Aufgrund dieser Ausbildung kann ein Mischer geschaffen werden, der einen Einfülltrichter aufweist, in den die trockenen und flüssigen Materialien kontinuierlich eingebracht werden· Ein Rührwerk mit Flügeln in dem Einfülltrichter verteilt die trockenen und flüssigen Materialien auf die Wand des Einfülltrichters in einem Streich- bzw. Schmiervorgang, der die trockenen Materialien mit den flüssigen durchfeuchtet. Die Materialien werden auf die Einfülltrichterwand spiralförmig zu einer Auslassöffnung in dem Einfülltrichter verteilt. Nachdem die Materialien durch den Streich- und Schmiervorgang durchfeuchtet und vorgemischt sind, wälzen die Flügel das Gemisch spiralförmig längs der Wand, um es völlig durchzumischen und zu der Auslassöffnung zu transportieren.

Die Mischvorrichtung gemäss der Erfindung kann mit einer Förderschnecke versehen sein, in die die Flügel die durchgemischten Materialien walzen, um sie durch die Auelassöffnung zu drücken.

-er Die Förderechnecke kann mit niedriger/Geschwindigkeit als die Flügel gedreht werden, damit sich das Gemisch in dem Einfülltrichter zur Erzielung einer grösseren Misch-

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wirkung ansanunelt. Die Geschwindigkeit der Förderschnecke kann auch veränderbar sein, um die Mischwirkung in Abhängigkeit von den Erfordernissen der verwendeten Materialien zu ändern. Ausserdem kann die Förderschnecke intermittierend betätigt werden, um eine intermittierende Austragung des gemischten Materials zu erreichen.

Die Mischvorrichtung gemäss der Erfindung kann auch als Transportvorrichtung verwendet werden· Zu diesem Zweck wird viskoses Material_in den Einfülltrichter eingebracht und durch die Flügel spiralförmig längs der Einfülltrichterwand zu der Auslassöffnung gewälzt« Eine Förder-

zur
schnecke kann zwangsläufigen Austragung vorgesehen werden; sie kann intermittierend betätigt werden, um die Materialchargen auszutragen, die in dem Einfülltrichter abgelagert wurden, der das kontinuierlich abgelagerte Material sammelt.

Durch die Erfindung wird auch ein Verfahren zum Mischen trockener und flüssiger Materialien geschaffen, bei welchem die Materialien längs einer Fläche zum Durchfeuchten verteilt und danach die gemischten Materialien längs der Fläche zur Austragung uegewälzt werden. Das Verfahren kann auch allein zur Erzielung einer Transportfunktion für viskose Materialien oder als Fortsetzung eines Mischvorgangs angewandt werden«

Weiterhin wird durch die Erfindimg ein Verfahre» geschäft fen, das die Herstellung' von faserverstärktem Kunststoffgegenstandem ermöglicht« Hierzu werden trocken® Materialien, die Veretärkungsfasar::·, entfalten,, mit flüssigst Harz» materialien zur Bildung eines stark viekos@B₈ teigartigea, Gemische in einem reaktionslosen Zustead gsmlaelit© Das misch wird kontinuierlich, direkt sa «Isaesa Eialasa

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Spritzgussmaschine gefördert. Der Zustand des Gemische in der Spritzgussmaschine wird gesteuert, um eine wesentliche Reaktion zu verhindern. Das Gemisch wird durch eine Düse in den Hohlraum einer Form gespritz. In dem Hohlraum wird das Gemisch zur Bildung verstärkter Kunststoffgegens tände zur Reaktion gebracht.

Ausführungsbaispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Figuren 1 bis 7 erläutert. Es zeigts

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Spritzgussanlage für Kunststoffgegenstände mit einer Mischvorrichtung gemäss der Erfindung,

Fig. 2 teilweise im Schnitt eine Aufsicht der Misch- und der Transportvorrichtung der Anlage,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Mischvorrichtung, wobei die Einfülltrichterwand teilweise weggebrochen ist,

Fig. k in vergrösserter Darstellung teilweise im Schnitt eine Aufsicht der Mischvorrichtung mit einer abgewandelten Antriebsvorrichtung, aus der der Mischvorgang hervorgeht,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Spritzgussanlage zur Herstellung verstärkter Kunststoffgegenstände,

Fig. 6 und 7 je eine Vorrichtung zum Mischen trockener und flüssiger Materialien in weiteren Ausführung«formen.

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In Fig. 1 ist schematisch eine Vorrichtung zum Spritzgiessen von Kunststoffmaterialien aus Gemischen gezeigt, die flüssige Polymere, wie Polyester, Phenolformaldehyd, Harnstofformaldehyd, Melaminformaldehyd, Epoxy- oder andere Harze, Füllstoffe, wie Kalziumkarbonat, Asbest und Ton, Verstärkungsfasern, wie Glas-, Asbest-, Sisal- und andere natürliche und künstliche Fasern sowie andere Zusätze, wie Katalysatoren, Schmiermittel und Dickmittel enthalten können. Bestimmte Polymere jedoch, die normalerweise fest oder sehr zähflüssig sind, müssen erhitzt werden, um sie in einem ausreichend flüssigen Zustand zu halten, der zum Mischen und Verarbeiten in der Vorrichtung geeignet ist. Im allgemeinen bilden solche Materialien, wenn sie gemischt sind, ein klebriges, teigiges Gemisch, das wärmehärtbar sein kann und als solches je nach den verwendeten Materialien auf verschiedene Arten chemisch reagieren kann.

Die im folgenden beschriebene Vorrichtung weist einen · Mischer für Materialien auf, von denen einige im wesentlichen trocken sind und durch flüssige Zusätze nur schwer durchfeuchtet werden. Ausserdem bilden solche Materialien, selbst wenn sie durchfeuchtet sind, eine klebrige, teigige Masse, die nicht leicht gemischt und transportiert werden kann. In den Figuren 2 bis k ist ein Mischer 8 gemäss der Erfindung gezeigt, der einen Einfülltrichter 10 in Form eines umgekehrten, kegelstumpfförmigen Konus aufweist. Das obere Ende des Einfülltrichters ist offen, um trockene und flüssige: Materialien einzubringen, wie schematisch in Fig. 1 gezeigt ist. Die trockenen und flüssigen Materialien werden auf die Wände 12 (Fig. 2-4) des Einfülltrichters in einem Schmiervorgang durch Flügel 14 verteilt, die in dem oberen Teil des Einfülltrichters drehbar ange-

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ordnet sind. Zu diesem Zweck sind die Flügel an einem Querträger 16 angeordnet, der an einer Welle 18 befestigt ist, die sich konzentrisch zu der Einfülltrichterwand 12 in den Einfülltrichter erstreckt. Die Flügel· konvergieren zu der Welle, wobei sie sich nach unten zu dem unteren, engen Teil des Einfülltrichters erstrecken und die unteren Enden der Flügel in Drehrichtung der Flügel gegen die oberen Enden unter einem Winkel nach hinten versetzt sind. Die Flügel sind auch zu ihren unteren Enden hin verdreht, um mit der ¥and einen solchen Winkel zu bilden, dass die trockenen und flüssigen Materialien längs der Einfülltrichterwand in einem Schmiervorgang verteilt werden, der die trockenen Materialien mit den flüssigen durchfeuchtet. Wie Fig. 3 zeigt, wird die Welle im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so dass infolge der Versetzung der Fitigelenden die Materialien in spiralförmig zu dem unteren, engeren Ende des Einfülltrichters verlaufenden Richtungen auf die Wand verteilt werden. An den unteren Enden der Flügel neigt das Material dazu, sich anzusammeln, wie am besten Fig. h zeigt, und wird dann von den Flügeln ebenfalls in der gleichen spiralförmigen Richtung gewälzt.

Die Welle 18 (Fig. 2 und 3) weist ebenfalls einen Querträger 20 auf, dar kürzer als der Querträger 16 ist, so dass ein weiterer Satz nach unten verlaufender Flügel 22, die an den Enden des Querträgers 20 befestigt sind, unter und diametral innerhalb der unteren Enden der Flügel 14 liegt. Die unteren Flügel 22 sind ähnlich den oberen Flügeln i4 mit der Ausnahme, dass die Winkelversetzung grosser ist, um den Wälzvorgang des Material«, der durch die oberen Flügel 14 eingeleitet wurde, jedoch auf einer steileren Spirale fortzusetzen. Auf diese

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Weise werden die trockenen und flüssigen Materialien durch den oberen Satz Flügel 14 völlig durchfeuchtet und vorgemischt und durch einen Wälz- bzw« Knetvorgang des unteren Satzes Flügel 22 weiter gemischt und zu dem unteren Ende des Einfülltrichters transportiext. Es kann auch nur der obere Satz Flügel 14 oder sogar nur ein einziger Flügel hiervon ohne den unteren Satz Flügel 22 verwendet werden, um durch einen eine Verteilung bewirkenden Schmier- und Wälzvorgang die Materialien zu mischen und ein klebriges, teigiges Gemisch zu transportieren. Ausserdem können die Flügel 14 so geformt und angeordnet sein, dass sie in erster Linie eine Transportfunktion ausüben, wobei die in den Einfülltrichter eingebrachten Materialien zuvor zu einer klebrigen, teigigen Masse gemischt werden, die nur schwer strömt und die nur mit massigen mechanischen Scherkräften bearbeitet werden darf.

Um eine Streich- und Schmierwirkung zum Vordurchfeuchten der Materialien zu erzielen und auch um ©ine Wälzwirkung zum weiteren Mischen und zum Transportieren zu erreichen, müssen bestimmte Abstände zwischen den Flügeln und der Einfülltrichterwand bestehen. Wenn die Abstände zu gross sind, haftet eine Schicht des verschmierten Materials an der Wand an· Dies wurde als unerwünscht angesehen, bis festgestellt wurde, dass sich eine solche Schicht nur bis zur Bildung einer elastischen Auskl@id.Bng 23 (Fig. 4) auf der Einfülltrichterwand aufbaut und dass dann das Material in der- richtigen und gewünschten Weise verschmiert und umgewälzt wird« Obwohl der Abstand zwischen den Flügeln und der Wand kritisoh stellt sich durch Bildung der elastischen 23 an der Einfülltrichtarwand der riehtige Atoatamd selbst ein. Daher let di© tatsäeltliQfe© F©s»e3 des³

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trichterwand 12 kein kfitiicher Faktor, so dass sie nicht konzentrisch zu der Flügeldrehung verlaufen und die gleiche geometrische oder eine der Winkelanordnung der Flügel genau angepasste Form aufweisen muss, da die innere Oberfläche der Auskleidung 23 die Wand wird, auf der die Materialien verteilt und umgewälzt werden· Wenn die Spritzgussanlage insgesamt mit den gleichen Materialien arbeitet und im Falle von wärmehärtenden Materialien, muss die Temperatur der Materialien unter der gehalten werden, bei der eine merkliche Reaktion der Materialien auftritt· Es kann dann die gleiche Auskleidung mehrere Wochen verbleiben,, ohne dass das Endprodukt nachteilig beeinflusst wird. Die Auskleidung kann periodisch oder wenn die Materialien geändert werden, in einfacher Weise dadurch entfernt werden, dass die Querträger 16 und 20 längs der Welle 18 zu dem unteren Ende des Einfülltrichters verschoben werden, bis die Flügel 14 und 22 die Auskleidung von der Einfülltrichterwand schneiden. Durch Verstellen der Querträger in Bezug auf das untere Ende des Einfülltrichters kann der Abstand zwischen der Einfülltrichterwand und den Flügeln leicht so geändert werden, das· die Auskleidung entfernt oder irgendein gewünschter, für die zu mischenden Materialien geeigneter Abstand gebildet wird·

Das unter· Ende des Einfülltrichters ist mit einem Auslas· 24 versehen, durch den die völlig gemischten Materialien durch die umwälzende Transportwirkung der Flügel allein ausgetragen werden können. Die Grosse de· Auslasses kann fest sein oder durch Einstellung einer Verschlusseinrichtung in Form eines einzigen Schieber· oder, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, durch

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zwei konvergierende, einstellbare Schieber 26 geändert werden. Durch. Beschränkung der Grosse des Auslasses kann ein Gegendruck auf das Gemisch in dem unteren Ende des Einfülltrichters erzeugt werden, um die Intensität der Mischwirkung der unteren Enden der Flügel zu ändern, die das Gemisch schaumig schlagen würden, bevor es aus dem Einfülltrichter extrudiert wird· Zweckmässigerweise wird das Gemisch aus dem Einfülltrichter mit einer relativ gleichmässigen Geschwindigkeit entnommen· Zu diesem Zweck ist eine Förderschnecke 28 an dem unteren Ende der Welle 18 so befestigt, dass der obere Teil der Förderschnecke mindestens zwischen den Flügeln 22 angeordnet ist und der untere Teil sich in einem Rohr 30 dreht, das den Auslass 2k bildet und das sich zwischen dem unteren Ende des Einfülltrichters und den Schiebern 26 erstreckt* Vie am besten Fig. 4 zeigt, walzen die unteren Flügel 22 das gemischte Material in die Förderschnecke, die das Gemisch dann aus dem Einfülltrichter durch das Rohr 30 transportiert.

Die Förderschnecke ist, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, direkt an der Welle 18 befestigt, so dass sie sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Flügel 14 und 22 dreht» Es kann erwünscht sein, die Förderschnecke mit einer grosseren Geschwindigkeit als die Flügel zu drehen, um ein Schaumigschlagen des Gemische in dem Einfülltrichter zu verhindern, oder mit einer niedrigeren Geschwindigkeit, um für eine grössere Mischwirkung eine Anhäufung von Material in dem Einfülltrichter zu veranlassen. Zu diesem Zweck kann der Antrieb der Flügel und der Förderschnecke getrennt werden wie bei dem abgewandelten Antriebsmechanismus in Fig. 4. Die Förderschnecke

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ist hierbei an einer Welle 32 befestigt und dreht sich in einer Hülse 34, an der die Querträger 16' und 20' befestigt sind. Das obere Ende der Welle 32 hat ein Kettenzahnrad 36, das über eine Kette von einem Kettenzahnrad 38 an dem Ende einer Antriebswelle 30 des Motors 40 angetrieben wird. Das andere Ende der Welle 30 trägt ein Kettenzahnrad 42, das über eine Kette ein Kettenzahnrad 44 antreibt, das an dem oberen Ende der Hülse 34 befestigt ist. Betrachtet man die relativen Grossen der verschiedenen Kettenzahnräder, so ergibt sich, dass die Flügel 14 und 22 mit einer höheren Geschwindigkeit als die Förderschnecke 28 angetrieben werden. Durch Änderung der Kettenzahnräder oder durch gesonderte Antriebe für die Welle und die Hülse können die relativen Geschwindigkeiten der Förderschnecke und der Flügel wesentlich geändert werden oder erforderlichenfalls umgekehrt werden, um die Förderschnecke schneller als die Flügel anzutreiben. Ausserdem können die beiden Flügelsätze an verschiedenen Wellen befestigt werden, um unterschiedliche Flügelgeschwindigkeiten für den Schmier- und den Umwälz- und Transportvorgang zu erhalten. Es ist auch möglich, statt die Flügel in dem Einfülltrichter zu drehen, den Einfülltrichter zu drehen und die Flügel stationär zu halten und dennoch die gleiche, beschriebene Misch- und Transportwirkung zu erzielen«

Aus der vorangegangenen Beschreibung ergibt sich, dass die verschiedenen trockenen und flüssigen Materialien durch einen Verteilungs- und Schmiervorgang völlig durchfeuchtet und weiterhin durch einen Umwälz- und Knetvorgang, der ausreichend schwach ist, um einen

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Bruch bestimmter Materialien, wie Glasfasern zu vermeiden, gemischt werden. Durch den gesamten Mischorgang werden jedoch die Materialien völlig gemischt. Für viele Materialien ist eine derartige weiche, jedoch intensive Mischung besonders geeignet.

Wie Fig. 1 zeigt, ist ein bevorzugter Anwendungsfall des Mischers gemäss der Erfindung das Mischen von verschiedenen Materialien zum Spritzgiessen von verstärkten Kunststoffgegenständen. Allgemein können bei einer solchen Anlage trockene Materialien einschliesslich Verstärkungsfasern von einer schematisch gezeigten Vorrichtung 46 aus einem Auslass 47 zusammen mit flüssigen Harzmaterialien von einem Behälter bzw, Mischer 48 (ebenfalls sohematisch gezeigt) aus einem Rohr 49 in den oberen Teil des Einfülltrichters 10 gefördert werden. Die trockenen und flüssigen Materialien werden in der oben beschriebenen Weise gemischt und können aus dem unteren Teil des Einfülltricht«rs 10 direkt in den Einlass 50 einer Spritzgussmaschine 52 bekannter Art mit einer hin- und hergehenden Schnecke abgegeben werden. Das Gemisch kann auch in einen weiteren Mischer ausgetragen werden, um es zusätzlich mit weiteren Materialien zu mischen oder es kann in eine Transportvorrichtung ausgetragen werden, wie sie unten beschrieben wird« Dia gezeigte Spritzgussmaschine 52 wie auch andere bekannte Spritz« guesmaschinen arbeitet intermittierend, so dass es erforderlich sein kann, eine Einrichtung zur Aufnahm© des kontinuierlich ύοώ. dera Mischer zugefiöarten gemischten Materials und zum intermittierenden Transport des Gemische zu der Spritzg^gsraaechlne ve^asiasahasi® %u diesem Zweck let eine Sararael=· und Transportvarriehtyag

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(Fig. 2) vorgesehen, die allgemein ähnlich dem Mischer 8 ist. Die Vorrichtung ist mit einem grossen Einfülltrichter 5^ versehen, der an seinem oberen Ende eine Sammelzone 56 bildet, in die das Gemisch von dem Mischerauslass Zh kontinuierlich eingebracht wird. Die Vorrichtung ist auch mit Flügeln 58 versehen, die an gegenüberliegenden Enden eines Querträgers 6O angeordnet sind, der an einer Welle 62 befestigt ist, die im Gegenuhrzeigersinn von einem Motor 6k angetrieben wird. Die Flügel 58 sind ähnlich wie die Flügel 22 des Mischers so ausgebildet, dass sie das in den Einfülltrichter eingegebene Gemisch hauptsächlich spiralförmig längs der Wand des Einfülltrichters 5^ zu deai unteren Ende des Einfülltrichters und in eine Förderschnecke 66 umwälzen. Die förderschnecke 66 ist an dem unteren Ende der Welle 62 befestigt, so dass sie sich mit den Flügeln 58 in der gleichen Weise wie die Förderschnecke 28 und die Flügel 22 des Mischers 8 dreht* Auf diese Weise wird das klebrige Gemisch, das von dem Mischer geliefert wird, in der Transportvorrichtung gesammelt und von den Flügeln 58 und der Förderschnecke 66 zwangsläufig in den Einlass 5O der Spritzgussmaschine 52 gefördert. Die Förderschnecke 66 und die Flügel 58 können sich nur drehen, wenn die Maschine 52 zur Aufnahme des Gemische bereit ist· Die Transportvorrichtung kann auch getrennte Antriebe für die Förderschnecke und die Flügel aufweisen· In diesem Falle können die Förderschnecke und die Flügel mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gedreht werden, wie oben anhand des Mischers beschrieben wurde, oder die Flügel können kontinuierlich gedreht und die Förder-

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schnecke kann intermittierend angetrieben werden, wenn der Betrieb der Einspritzmaschine die Übertragung des Gemische erfordert· Wenn der Mischer zusammen mit einer kontinuierlich arbeitenden Spritzgussmaschine bekannter Art oder zum kontinuierlichen Extrudieren durch eine geformte Düse verwendet wird, ist eine gesondere Übertragungsvorrichtung wie die oben beschriebene nicht erforderlich und die Förderschnecke 28 des Mischers 8 transportiert dann unter Druck das Gemisch weiter·

Die Einspritzmaschine 52 ist mit einer in einer Kammer 72 drehbaren Förderschnecke ¹JO versehen, die das Spritzgussgemisch zu dem in Fig« 1 linken Ende der Förderschnecke durch ein Rückschlagventil transportiert« Wenn sich das Gemisch am Ende ansammelt, wird die Förderschnecke zurückgedrückt, bis eine vorbestimmte Charge in dem Ende der Kammer ist« Die Förderschnecke 70 wird dann angehalten und ein Zylinder 76 am anderen Ende der Förderschnecke treibt diese in Längsrichtung und drückt das Gemisch aus der Kammer durch eine Düse J8 in den Hohlraum 79 einer Spritzform 80· Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Gemisch in einem im wesentlichen reaktionslosen Zustand gehalten, bis es in den Spritzformhohlraum gespritztwird, wo es z«B« durch erhöhte Temperatur reagiert·

Der beschriebene Mischer kann auch zum Extrudieren verwendet werden, wenn an der Auslassöffnung des Einfülltrichters eine Formdüse angeordnet wird, und der Mischer kann auch zur Herstellung von grossvolumigen Gemischen zur Speicherung und zum nachfolgenden Gebrauch verwendet werden« Abgesehen von dem Gebiet der Kunststoffe ist der

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Mischer auch allgemein in der chemischen, pharmazeutischen und kosmetischen Industrie bei der Herstellung von Gemischen zur Tablettierung, zum Mischen und zum Homogenisieren verschiedener Suspensionen und Emulsionen, wie Salben und Farben und bei der Herstellung von keramischen Mischungen verwendbar« In der Nahrungsmittelindustrie kann der Mischer zum Mischen und Homogenisieren verschiedener trockener Mischungen und viskoser Substanzen, wie Mayonnaise, Cremes, Marmeladen und Mehlprodukten verwendet werden.

In Fig, 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Spritzgussanlage gezeigt, die aus einem Mischer 8 zum Mischen trockener und flüssiger Materialien, einer Sammel- und Transportvorrichtung 53, in die der Mischer das Gemisch kontinuierlich fördert, und einer Spritzgussmaschine besteht, die intermittierend das Gemisch von der Transportvorrichtung aufnimmt und es durch eine Düse 78 in einen Hohlraum 79 einer Spritzform 80 spritz* Der Mischer 8 kann entsprechend einer der vor- und nachstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sein, muss jedoch im wesentlichen zur völligen Durchfeuchtung _ und Mischung trockener Materialien einschliesslich Ver-™ stärkungsfasern, wärmehärtenden flüssigen Polymeren, wie Polyester, Phenolformaldehyd, Harnstofformaldehyd, Melaminformaldehyd, Epoxy- und anderen Harzen, ohne dass zu grosse Scher- bzw· mechanische Kräfte angewandt werden, die die Fasern in unwirksame kurze Stücke brechen oder die Temperatur des Harzgemisches so erhöhen, dass eine vorzeitige Reaktion auftritt, geeignet sein« Um jedoch bestimmte Harze zu verwenden, die normalerweise fest oder sehr zähflüssig sind, soll

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der Mischer in der Lage sein, diese Harze auf einer ausreichend hohen Temperatur zu halten, damit sie im zum Mischen und Bearbeiten geeigneten flüssigen Zustand verbleiben* Die Temperatur soll jedoch nicht so hoch sein, dass eine wärmehärtende Reaktion eintritt« Der Ausdruck "wärmehärtende Polymere" umfasst Harze, die chemisch reagieren, um sie in einen Zustand mit einem höheren Schmelzpunkt oder in einen nichtschmelzitaren Zustand mit der Temperatur nur als einer natürlichen Reaktionseigenschaft zu bringen·

Der Mischer 8 besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse 82 mit einem Einfülltrichter 84, durch den trockene Materialien z«B· Füllstoffe, wie Kalziumkarbonat, Asbest oder Ton von einer Fördervorrichtung 86 eingebracht werden» Flüssige Harze werden von einem Behälter bzw. Mischer 88 in den Einfülltrichter gepumpt· Die trockenen und flüssigen Materialien werden von einem Förderschnecken- und Mischrotor 90 dtaroh eine Kammer in dem Gehäuse 82 gefördert· Der Rotor sorgt für eine mechanische Bearbeitung der Materialien, die, wenn sie einen Einlass 92 passieren, durch den Verstärkungsfasern ζ·Β· aus Glas von einer Vorrichtung <$k zugeführt werden, völlig durchfeuchtet und im wesentlichen gemischt sind* Auf diese Weise werdea di© Fasern in das Gemisch eingebracht, das an dieser Stelle sehr zähflüssig ist, und werden mit einem Minimum an mechanischer Arbeit mit diesem gemischt, um ein Br©alien der Fasern zu Verstärkungafasem, die nicht bruchempfindlieh können direkt an d&m Sinfülltrieliter Qk ®ing®fUlis?t werd®si_e Das so gebildete Geisisefe, ist sähflüssig nma talgartig; mM. wird von einem Ausläse 9β kontinuierlisk la oiaesa Eisafülltrichter 98 der Transport-veyriehttaag 53 kos&tismierlsLafe £9° fördert.

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Ein weiterer Mischer 100 ist schematisch in Fig« 6 gezeigt und besteht aus einer drehbaren Platte 1O2_f deren eine Stirnfläche eine Seite einer ringförmigen Mischkammer 104 bildet, deren andere Seite von einer festen Fläche 106 gebildet wird· Der Mischer hat einen zentralen Einfülltrichter 108, durch den die trockenen Materialien von einer Fördervorrichtung 110 zugeführt und an der sich kontinuierlich drehenden Platte 1O2 abgelagert werden. Die trockenen Materialien werden längs der Stirnseite der Platte durch die Zentrifugalkraft nach aussen getragen« Bin flüssiges Harz oder ein Gemisch aus flüssigen Harzmaterialien wird von dem Behälter bzw» Mischer 112 in die Kammer hk gesprüht, um die trockenen Materialien, die ein zähflüssiges Gemischt bilden, zu befeuchten· Die relative Bewegung zwischen der. Platte und der festen Fläche bewirkt, dass das Gemisch durch einen Umwälzvorgang weiter gemischt wird, der die Verstärkungsfasern nicht bricht, die fein dispergiert werden« Das Gemisch wird durch einen Auslass 114 in den Einfülltrichter 98 der Transportvorrichtung 53 ausgetragen«

Ein weiterer Mischer 1i6 ist in Fig. 7 gezeigt und besteht aus einem Einfülltrichter 118, in den die trockenen und flüssigen Materialien von einer Fördervorrichtung 110 und einem Behälter bzw« Harzmischer 112 gepumpt werden« Der Mischer ist mit einem oder mehreren Flügeln 58 versehen, die sich in dem Einfülltrichter drehen, um die trockenen und feuchten Materialien über die Wand des Einfüll trichtere zu verteilen bzw« zu verschmieren und daduroh eine völlige Durchfeuchtung zu erzielen.« Die Flügel sind so angeordnet, dass sie

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die Materialien spiralförmig verteilen und die durchfeuchteten und vorgemischten Materüien längs der Wand spiralförmig umwälzen, um sie weiter zu mischen und das Gemisch zu einem Auslass 12O am unteren Ende des Einfülltrichters zu transportieren· Der Mischer ist auch mit einer Förderschnecke 61 versehen, in die das Gemisch zum kontinuierlichen Transport von dem Einfülltrichterauslass in die Transportvorrichtung 53 gedrückt wird·

Alle oben beschriebenen Mischer haben sich als geeignet zur Verwendung mit den restlichen Teilen der Spritzgussanlage erwiesen· Unabhängig davon, welcher Mischer verwendet wird, wird ein stark zähflüssiges, teigartiges Gemisch zum Transport direkt dem Einlass 122 der Spritzgussmaschine kontinuierlich zugeführt» Da die gezeigte Maschine intermittierend arbeitet, wie noch beschrieben wird, um aufeinanderfolgend vorbestimrate Chargen des Gemisch in den Formhohlraum 79 ° zu spritzen, ist für einen intermittierenden Transport des Gemische gesorgt, das von dem Mischer kontinuierlich zugeführt wird· Zu diesem Zweck weist die Transportvorrichtung den Einfülltrichter 98 auf, der Flügel 12^ und eine Schnecke 68 hat, die ähnlich den Flügeln 58 und der Schnecke 61 des in Fig, 7 gezeigten Mischers 116 arbeiten· Die Flügel 124 der Transportvorrichtung sind so ausgebildet, dass sie die zuvor gemischten Materialien spiralförmig längs der Einfülltrichterwand in die Transportschnecke 68 drücken· Eine derartige zwangsläufige Transportwirkung ist erforderlich, da die hohe Viskosität des Gemische ein Strömen nicht zulässt· Es können auch andere Transportvorrich-

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tungen, wie Förderschnecken und/oder Stampfvorrichtungen verwendet werden. Venn die Spritzgussmaschine kontinuierlich arbeitet, kann die Schnecke 61 des Mischers verwendet werden, um das viskose Gemisch ohne eine gesonderte Transportvorrichtung unter Druck zuzuführen» Vorzugsweise wird die Spritzgussmaschine jedoch intermittierend betrieben und der Einfülltrichter 98 der Transportvorrichtung 53 bildet eine Sammelzone für das Gemisch, das kontinuierlich gemischt und zugeführt wird und die Flügel 124 und die Schnecke 68 werden nur gedreht, wenn die Spritzgussmaschine die Gemischzuführung durch den Einlass 122 erfordert.

Die in Fig. 5 gezeigte Spritzgussmaschine 52 ist von bekannter Art und weist einen Zylinder 126 auf, in dem sich eine Förderschnecke 71 drehte Wenn sich die Förderschnecke dreht, wird das Gemisch durch den Einlass 122 gefördert und von der Schnecke 71 in Fig. nach links vorbei an einem Rückschlagventil "Jk am Ende der Schnecke transportiert. Wenn sich das Gemisch am Ende der Schnecke ansammelt, wird diese axial nach rechts verschoben, bis ein vorbestimmtes Gemischvolumen zwischen dem Ende der Schnecke und der Düse.78 enthalten ist_e Die Drehung der Schnecke 7I wird dann zusammen mit der Drehung der Transportschnecke 68 unterbrochen und ein Kolben 128 am anderen Ende der Schnecke 71 wird nach links gedrückt, um das Gemisch durch die Düse in die Formausnehmung 79 zu spritzen« Das Verfahren und die Vorrichtung, die beschrieben wurden, eignen sich vor allem für wärmehärtende ^arzgemische und es ist während des Mischens und des Transports dafür zu sorgen, dass das _;

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Gemisch auf Temperaturen und Bedingungen unterhalb des wärmehärtenden Reaktionszustandes gehalten wird. Die Arbeitsweise des Mischers und der Transportvorrichtung ist derart, dass die Temperatur des Gemische nur gering geändert wird und das enthaltene Harz im flüssigen Zustand gehalten wird· Gegebenenfalls kann auf eine oder beide Vorrichtungen ein ¥ärmeübertragungsmedium angewandt werden» Die Förderschnecke 71 weist tiefe Gewindegänge auf, um nur eine Förderfunktion ohne wesentliche mechanische Arbeit auszuüben, die zu einer erheblichen Änderung der Temperatur des Gemische bzw· einer Verschlechterung der Fasern führen würde. Um sicherzustellen, dass die Gemischtemperatur auf einem im wesentlichen reaktionslosen Niveau gehalten wird, ist der Zylinder 126 mit Kanälen 75 versehen, durch die ein Wärmeübertragungsmedium zirkulieren kann« Zusätzlich kann die Schecke 71 in bekannter Weise mit Wärmeübertragungskanälen versehen sein« Das Gemisch kann in den Forrahohlraum durch eine Einfüllöffnung oder einen Läufer gespritzt werden oder die Düse 78 kann so verlängert werden, dass sie sich in die Form bis zu dem Hohlraum 79 erstreckt und kann ebenfalls mit Kanälen odr Spiralen 130 für ein Wärmeübertragungsmedium versehen sein« Sobald das Gemisch in dem Hohlraum ist, wird es schnell a,B· durch Erhitzen der Spritsform SO in den ReaktIonszustand gebracht} damit das Gemisch reagiert und einen festen Kunststoffgegenstand bildet« Nachdem eich der Gegenstand ausreichend verfestigt hat ι wird die Form geöffnet und der Gegenstand wird aus dem Hohlraum in an. sic.Ii. bekannter Weise ent« fernt.

Das oben beschriebene Verfahren und die Vorrichtung wurden erfolgreich zum Mischen von trockenen Materialien, wie Kalziunikarbonatfüllstoff und Glasfasern mit einer Länge von wenigstens 6 mm in einem flüssigen Harz, wie Polyester und anderen Zusatzstoffen, wie Schmiermittel und Katalysatoren und zum Spritzgiessen derartiger, feste Kunststoffgegenstände bildender Gemische verwendete Zum Beispiel kann ein solches Gemisch etwa 45 $ Pulver, 20 fd Glasfasern und 35 $ flüssiges Harz enthalten« Die Verhältnisse können entsprechend den verwendeten Materialien und den gewünschten Eigenschaften des hergestellten Gegenstandes erheblich schwanken. Wie Untersuchungen gezeigt haben, behalten die gespritzten Gegens tände ihre physikalischen Eigenschaften sehr gut bei« Ausserdem wurden so gespritzte Gegenstände verbrannt, um das Harz zu beseitigen und die Verstärkungsfasern freizulegen, wobei sich zeigte, dass ein grosser Teil der ursprünglichen Glasfaserbündel unversehrt in ihren ursprünglichen Längen vorhanden waren.

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Claims

Ansprüche

Vorrichtung zum Mischen und Transportieren trockener und flüssiger Materialien, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Ein- und einer Auslassöffnung im Abstand voneinander und einer Mischfläche, auf der die Materialien abgelagert werden, die innerhalb des Gehäuses begrenzt ist und sich zwischen der Ein- und Auslassöffnung erstreckt, gekennzeichnet durch ein Flügel (14) aufweisendes Rührwerk und eine Antriebsvorrichtung, um eine relative Bewegung zwischen der Mischfläche (12) und den Flügeln (Ik) in einer zu der Mischfläche im wesentlichen parallelen Richtung zu erzeugen, wobei sich die Flügel (14) schräg und unter einem Winkel zu der Richtung der relativen Bewegung erstrecken, so dass die Flügel (14) die Materialien auf der Mischfläche (12) verteilen, die trockenen Materialien mit den flüssigen Materialien durchfeuchten und das durchfeuchtete Materialgemisch längs der Mischfläche (12) zur Austragung durch die Auslassöffnung {Zk) umwälzen·

2« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (14) und die Mischfläche (12), die innerhalb des Gehäuses begrenzt ist, das einen Einfülltrichter (1O) bildet, konzentrisch zu einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, und dass die relative Bewegung um diese Achse erfolgt.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk wenigstens einen Flügel aufweist, der schräg und unter einem Winkel zu der Richtung der relativen Bewegung verläuft, so dass die Materialen spiralförmig längs der Mischfläche verteilt und umgewälzt werden_o

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel in einem ausreichenden Abstand von der Mischfläche (12) angeordnet sind, so dass die anfänglich auf der Mischfläche verteilten Materialien an dieser haften und eine Auskleidung (23) auf dieser bilden, bis der Abstand zwischen der Innenfläche der Auskleidung und den Flügeln (i4) ausreichend klein ist, so dass die Materialien auf der Innenfläche der Auskleidung von den Flügeln umgewälzt werden.

5β Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung mit Schiebern (26) zur Änderung der Grosse der Auslassöffnung (24).

6_e Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass eine Förderschnecke (28) in dem Gehäuse (1O) angeordnet ist, die zu der Auslassöffnung (24) führt, in die die gemischten Materialien zum Weitertransport und zur Austragung durch die Auslassöffnung gewälzt werdeno

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (32,36,38) zur Änderung der Drehgeschwindigkeit der Förderschnecke (28), um die Mischwirkung zu ändern.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8^, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk wenigstens einen Flügel aufweist, der sich in Längsrichtung zu der Mischfläche zu der Auslassöffnung und unter einem Winkel zu der Achse erstreckt, so dass das zu der Auslassöffnung gerichtete Ende des Flügels gegenüber dem anderen Ende in Bezug auf die Drehrichtung des Flügels nach hinten versetzt ist.

9. Vorrichtungnach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (i4) um die Achse verstellbar sind, um den Abstand zwischen den Flügeln und der Mischfläche (12) zu ändern»

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk wenigstens zwei einander diametral gegenüberliegende Flügel (i4) aufweist, die sich in Längsrichtung der Mischfläche (12) zu der Auslassöffnung (24) und unter einem Winkel zu der Achse erstrecken.

β Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Sätze einander diametral gegenüberliegender Flügel (i4,22) vorgesehen sind, von denen die einen Flügel (14) unter einem Winkel zu der Mischfläche (12) und die anderen (22) näher an der Auslassöffnung (24) und unter einem Winkel zu der Mischfläche angeordnet sind·

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk wenigstens einen Flügel aufweist, der sich in Längsrichtung der Mischfläche zu der Auslassöffnung und unter einem spitzen

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Winkel zu der Mischfläche erstreckt»

13· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Abtransport viskosen Materials von der Mischvorrichtung, bestehend aus einem Gehäuse (5^) mit einer Ein- und einer Auslassöffnung im Abstand voneinander, einer sich zwischen diesen Öffnungen erstreckenden Transportfläche, auf der das Material abgelagert wird, einem Flügel (58) aufweisenden Rührwerk in dem Gehäuse (5^-) und einer Antriebsvorrichtung (62,6k), um eine relative Bewegung zwischen der Transportfläche und den Flügeln (58) in einer zu der Transportfläche im wesentlichen parallelen Richtung zu erzeugen, so dass die Flügel (58) das Material längs der Transportfläche zur Austragung durch die Auslassöffnung (50) umwälzen.

i4e Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel und die Transportfläche, die in dem Gehäuse begrenzt ist, das einen Einfülltrichter (5^) bildet, konzentrisch um eine gemeinsame Achse angeordnet sind, und dass die relative Bewegung um diese Achse erfolgt.

15· Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk wenigstens einen Flügel aufweist, der sich schräg und unter einem Winkel zu der Richtung der relativen Bewegung erstreckt, so dass das Material spiralförmig längs der Transportfläche umgewälzt wird.

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16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15» dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (5^) eine Förderschnecke (66) koaxial zu der Achse angeordnet ist, die zu der Auslassöffnung führt© .

17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfülltrichter stationär angeordnet ist, und dass die Flügel und die Förderschnecke gedreht werden.

18. Verfahren zum Mischen trockener und flüssiger Materialien -in einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die trockenen und flüssigen Materialien in einem Streich- bzw. Schmiervorgang längs einer Mischfläche zum Vordurchfeuchten und -Mischen verteilt werden, und dass die vordurchfeuch-fefcen und -gemischten Materialien längs dieser Fläche zur weiteren Mischung durch einen Umwälz— und Knetvorgang bewegt werden»

19· Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Umwälzvorgang die Materialien spiralförmig zu einer Auslassöffnung an einem Ende der Mischfläche und im Abstand von dem Einlassende der Mischfläche umgewälzt werden.

20, Verfahren zum Transport eines viskosen Materials in einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material auf einer Transportfläche abgelagert und längs der Fläche zur Austragung umgewälzt wird.

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21· Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Umwälzvorgang das Material spiralförmig zu einer Auslassöffnung umgewälzt wird, die an einem Ende der Fläche und im Abstand von einem Einlassende der Fläche liegt.

22. Verfahren zur Herstellung verstärkter Kunststoffgegenstände, bei welchen trockene Materialien einschliesslieh Verstärkungsfasern und flüssige Harzmaterialien zur Bildung eines viskosen, teigartigen Gemische in einem reaktionslosen Zustand in einer Mischvorrichtung nach Anspruch 1 gemischt, das Gemisch in eine Spritzvorrichtung transportiert und in eine Form gespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch während des Misehens, des Transports und des Einspritzens in einem reaktionslosen Zustand gehalten wird, und dass das Gemisch veranlasst wird, in dem Formhohlraum zur Bildung eines verstärkten Spritzgussgegenstandes zu reagieren*

23ο Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch von einer intermittierend betätigbaren Transportvorrichtung zu der Spritzgussvorrichtung transportiert wird. -

24» Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Menge des Gemische in der Spritzgussvorrichtung vor dem Einspritzen in die Form gesammelt wird.

25· Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Gemische während des Mischen«, des Transport» und des Einspritzens unter der Reaktionstemperatur gehalten wird.

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26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25» dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Gemische in dem Formhohlraum auf die Reaktionstemperatur erhöht wird.

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