DE2404292A1 - Verfahren zur herstellung von mischungen z.b. auf der basis von thermoplasten oder elastomeren - Google Patents

Verfahren zur herstellung von mischungen z.b. auf der basis von thermoplasten oder elastomeren

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DE2404292A1 DE2404292A DE2404292A DE2404292A1 DE 2404292 A1 DE2404292 A1 DE 2404292A1 DE 2404292 A DE2404292 A DE 2404292A DE 2404292 A DE2404292 A DE 2404292A DE 2404292 A1 DE2404292 A1 DE 2404292A1
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Description

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft
ι 1306
28. Jan.
Verfahren zur Herstellung von Mischungen z.B. auf der Basis von Thermoplasten oder Elastomeren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mischungen, beispielsweise auf der Basis von Thermoplasten oder Elastomeren allein oder in Verbindung mit Zusätzen, wie Füllstoffen, Gleitmittel, Beschleuniger und dgl., bei dem die Mischungsbestandteile einzeln oder in Kombination in einen Mischer eingegeben und während einer bestimmten Zeit (Mischzeit) miteinander vermengt werden.
Bei der Aufbereitung von Mischungen, die für beliebige Zwecke verwendet oder anschließend weiter verarbeitet werden sollen, kommt es darauf an, die Mischungsbestandteile so homogen ineinander zu verteilen, daß die an die Mischung gestellten Anforderungen erfüllt werden.
Der Mischungsvorgang zum Erreichen dieses Zieles findet normalerweise in einer mehr oder weniger geschlossenen Kammer statt, die chargenweise mit den Mischungsbestandteilen vor Beginn oder auch während des Mischvorganges beschickt
— 2
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wird. Die Kammer enthält z.B. rotierende Mischwerkzeuge. Der Mischvorgang mit dem Ziel, eine vorgegebene Homogenität der Mischungsbestandteile untereinander zu erzielen, besteht im wesentlichen aus folgenden Schritten:
überführung der Mischungsbestandteile in eine mischfähige Form, d.h. Verkleinern in möglichst kleine Stücke (Pulver) oder Erweichen bis zu einer möglichst niedrigen Viskosität (Mastizieren)
Vermischen durch ständiges Zerteilen, so daß immer wieder neue Oberflächen von kleinen Volumenelementen der Mischungsbestandteile bzw. der halbfertigen Mischung in Berührung kommen.
Während der beiden Teilmischvorgänge muß zum Erreichen des jeweiligen Zieles mechanische Arbeit, wie Scherarbeit bei langsam laufenden und kinetische Energie bei schnell laufenden Mischvorgängen in die Mischung hineingesteckt werden. Diese Arbeit wird durch innere und äußere Reibung zum Teil in Wärme umgesetzt, die nach dem heute üblichen Stand der Technik durch äußere Kühlung nicht so schnell abgeführt werden kann, da nicht innerhalb der Mischung lokale Erwärmungen mit unkontrolliertem und unerwünschtem Temperaturanstieg entstehen können. Man muß also davon ausgehen, daß während des Mischvorganges die Temperatur des Mischgutes ansteigt. Das überschreiten bestimmter Grenztemperaturen in der Mischung ist oft schädlich. Z.B. können unvernetzbare Mischungen bereits in der Mischkammer während des Mischvorganges anvernetzen. Bisher war es deshalb üblich, die Mischung von Einzelbestandteilen unter Beachtung der
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beim Mischvorgang entwickelten Temperaturen zu fahren, d.h. bei Erreichen einer maximalen Betriebstemperatur wurde der Mischer abgeschaltet. Abgesehen von der hierbei nicht immer erreichten optimalen Durchmischung der Einzelbestandteile sind bei einer solchen Temperatursteuerung Schwierigkeiten dadurch nicht zu vermeiden, daß die Messung der Temperatur des Mischgutes allein ohne Berücksichtigung der äußeren Gegebenheiten, wie Mischergehäuse und dgl., ohne weiteres nicht möglich ist. Deshalb wurden als Maß für die Dauer des Mischvorganges alternativ auch die Größen "Mischzeit" und "Momentanwert der Motorleistung" gewählt.
Man hat auch bereits eine Steuerung in dem Sinne vorgesehen, daß mit Hilfe zweier Kontakte an einem Strommesser eine "Ein-" und "Aussteuerung" bei Erreichen eines bestimmten Betriebsstromes vorgenommen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem der Mischprozeß automatisch so gesteuert wird, daß auch bei schwankenden Rohstoffeigenschaften eine Fertigmischung mit konstanter Homogenität anfällt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei der Mischung der Mischungsbestandteile die Dauer des Mischvorganges in Abhängigkeit von der in das Mischgut eingebrachten Mischarbeit gesteuert wird. Auf diese Weise ist es möglich, den Mischvorgang wesentlich zu intensivieren und die Beschickungsvorgänge zu optimieren. Der Durchsatz kann bei hoher Qualität gesteigert und Arbeitskräfte können eingespart werden. Bei z.B. vernetzbaren Mischungen ist ein Anspringen der Mischungen verhindert. FehlChargen sind vermieden, während beim Mastizieren erhebliche Vorteile im Hinblick auf die gewünschte Plastizität erreicht werden.
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Zur Ermittlung der aufgewandten Mischarbeit ist es z.B. möglich, das Drehmoment an der Mischerwelle festzustellen und über die Zeit zu integrieren. Abweichend von dieser praktisch auf mechanischem Weg ermittelten Mischarbeit hat es sich in Durchführung der Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen, die Arbeit auf elektrischem Wege zu ermitteln und die ermittelten Werte zur Steuerung des Mischvorganges zu benutzen. Neben den erwähnten Möglichkeiten der Erfassung der Mischarbeit auf elektrischem oder mechanischem Wege ist es selbstverständlich auch möglich, die entsprechenden Werte hydraulisch, pneumatisch oder auf irgend eine andere Weise zu ermitteln. Als besonders vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, in Durchführung der Erfindung einen Mischer mit elektrischem Antrieb zu verwenden und zur Steuerung des Mischvorganges den vom Mischermotor aufgenommenen Arbeitsstrom über die Zeit zu integrieren und die so unter der Voraussetzung einer konstanten Motorspannung ermittelte Arbeit zur Steuerung des Mischvorganges zu verwenden.
Vorteilhaft ist es weiterhin, in Durchführung der Erfindung die Steuerung des Mischvorganges unter Berücksichtigung werkstoff abhängiger Kenngrößen, wie Viskosität oder dgl., vorzunehmen. So kann für die einzelnen Mischungen jeweils ein Sollwert als maximale Mischarbeit vorgegeben werden, bei dessen Erreichen die Mischung ausgeworfen wird. Der Sollwert für jedes Mischungsrezept wird zweckmäßig empirisch ermittelt, für bestimmte Rezepte wird entsprechend der zeitlichen Schwankung der Mischungsrohstoffeigenschaften der Sollwert korrigiert.
In Durchführung der Erfindung wird zweckmäßig der Arbeitsstrom des Mischermotors bestimmt, indem vom jeweiligen Momentanwert des Motorstromes der Leerlaufstrom, der zur Über-
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windung der Maschinenreibung benötigt wird, abgezogen wird. Der so gewonnene Arbeitsstrom wird in eine Wechselspannung variabler Frequenz umgewandelt, so daß diese Frequenz linear proportional mit dem Arbeitsstrom ansteigt. Die einzelnen Schwingungen dieser Spannung werdennach Umwandlung in entsprechende Impulse in einem Zähler aufsummiert und mit einem Sollwert verglichen, bei dessen Erreichen Schaltvorgänge ausgelöst werden. Wenn der Zähler zu Beginn des Mischvorganges auf Null gestellt wird, so ist die jeweils aufgelaufene Impulssumme ein Maß für die bis zu diesem Zeitpunkt in die Mischung eingebrachte Arbeit:
Qti) - 'U- (lcU
Der Arbeitsstrom wird in Durchführung der Erfindung vorteilhaft aus dem Motorström minus Leerlaufstrom gebildet und zur Erhöhung der Genauigkeit dieser Bestimmung werden die zeitlichen Schwankungen des Leerlaufstromes automatisch berücksichtigt.
In Weiterführung der Erfindung ist es zweckmäßig, einen Vorwahlzähler einzusetzen. In ein solches Gerät können mehrere Sollwerte fest eingegeben werden. Erreicht die aufsummierte Impulssumme den jeweiligen Sollwert, können jeweils beliebige Schaltvorgänge ausgelöst werden. Zur Eingabe der Sollwerte kann man vorteilhaft Programmkarten verwenden, die die zur jeweiligen Mischung gehörigen Sollwerte enthalten.
Vorteilhaft ist es auch, die Überschreitung der Ist-Temperatur gegenüber einer vorgegebenen Grenztemperatur als Störgröße auf die Betriebsgrößen des Mischers, z.B. auf den Stempeldruck oder die Drehzahl einwirken zu lassen.
Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Steuerung von Misch-
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vorgängen kann auch dazu benutzt werden, die charakteristischen Werte jeder gefahrenen Charge aufzunehmen und festzuhalten, so daß bei Störungen in der Weiterverarbeitung oder Ausfallen von Mischungen aufgrund äußerer Einflüsse beim Einsatz der Mischung rückwirkend durch die festgehaltenen Werte auf die Verarbeitung der Mischung geschlossen werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet aber auch ferner Kontrollmöglichkeiten bezüglich der überwachung von Stoffaufnahmen aus den Lagerbeständen, da für jede zu mischende Charge neben Werkstoffeigenschaften und anderen werkstoffspezifischen Merkmalen auch die Mengen der verwendeten Werkstoffe angegeben sind.
Die Erfindung sei anhand des in der Figur dargestellten Blockschaltbildes einer elektrischen Prozeßsteuerung näher erläutert.
Soll ein Mischprogramm entsprechend der Erfindung nach der aufgewendeten Mischarbeit gefahren werden, wird der Motorstrom ±Ha am Stromwandler 1 abgenomnei und im Wandler 2 in eine proportionale Gleichspannung umgesetzt. Mit 3 ist eine Schaltungsanordnung bezeichnet, mit deren Hilfe der Leerlauf strom i^e(, aus dem jeweiligen minimalen Motorstrom in Verbindung mit dem Auslaßsignal automatisch ermittelt wird. In der Subtraktionsstufe 4 wird der Arbeitsstrom aus iMat - i!.£«.„- gebildet und in eine proportionale Spannung umgesetzt. Der Umsetzer 5 bildet hieraus eine Impulsfolge, deren Frequenz proportional der Größe des Arbeitsstromes ist. Diese Impulsfolge wird an den Zähler 6 weitergegeben, der jeweils zu Beginn des Mischvorganges auf Null gesetzt wird und anschließend die ein-
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gehenden Impulse aufsummiert· Bei Erreichen der Sollwerte werden entsprechende Auslösesignale vom Zähler 6 unter anderem an die Schaltungsanordnung 3 als Hilfsgröße zur Ermittlung des LeerlaufStromes, an die Steuervorrichtung 7 zur Beschickung des Mischers, an die Vorrichtung 8 für die Mischerbetriebsgrößen und an die Steuervorrichtung 9 für den Auslaß gegeben.
Aus einer Programmkarte 10, die zur Steuerung der gesamten Fertigungsanlage dient, werden die Sollwerte für den Zähler 6 entnommen. In einer Korrekturstufe 12 werden die Sollwerte aufgrund in die Eingabe 11 eingegebener Störgrößen, wie Rohstoffeigenschaften der verwendeten Materialien, korrigiert. Zusätzlich werden in besonders vorteilhafter Weise aus der Programmkarte 10 Sollwerte für maximale und minimale Mischungstemperaturen an die Grenzwertvergleichsstufe 13 gegeben. Bei über- bzw. Unterschreiten der mit Hilfe des Temperaturfühlers 15 in der Anordnung lk gemessenen Ist-Temperatur der Mischung werden in einer Regelschaltung die Betriebsgrößen der Mischung, z.B. Stempeldruck oder Drehzahl, so beeinflußt, daß die Istwert-Temperatur wider in den zugelassenen Bereich zwischent max und'V min läuft.
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Claims (1)

  1. Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft
    ι 1306
    28. Jan. 1974
    Patentansprüche
    1,) Verfahren zur Herstellung von Mischungen, beispielsweise auf der Basis von Thermoplasten oder Elastomeren allein oder in Verbindung mit Zusätzen, wie Füllstoffen, Gleitmittel, Beschleuniger und dgl·, bei dem die Mischungsbestandteile einzeln oder in Kombination in einen Mischer eingegeben und während einer bestimmten Zeit (Mischzeit) miteinander vermengt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Mischvorganges in Abhängigkeit von der in das Mischgut eingebrachten Mischarbeit gesteuert wird·
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dl? eingebrachte Mischarbeit auf elektrischem ermittelt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß di.3 eingebrachte Mischarbeit auf mechanischem Wege ermittelt wird.
    k. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die einzelnen Mischungen jeweils ein Sollwert als maximale Mischarbeit vorgegeben wird, bei dessen Erreichen die Mischung ausgeworfen wird.
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    "Γ"
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für jedes Mischungsrezept empirisch ermittelt wird.
    6. Verfahren nach Atispruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für ein bestimmtes Mischungsrezept entsprechend den zeitlichen Schwankungen der Mischungsrohstoff eigenschaften korrigiert wird.
    Verfahren nach Anspruch 2, bei dem ein elektrischer Mischerantrieb verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei konstanter Motorspannung der vom Mischermotor aufgenommene Arbeitsstrom über die Zeit integriert und zur Steuerung des Mischvorganges verwendet wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsstrom aus dem Motorstrom abzüglich Leerlaufstrom gebildet wird und zur Erhöhung der Genauigkeit dieser Bestimmung die zeitlichen Schwankungen des Leerlaufstromes automatisch berücksichtigt werden.
    9· Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß vom Arbeitsstrom abgeleitete Impulse einer Zähleinheit zugeführt und mit einem Sollwert verglichen werden, bei dessen Erreichen Schaltvorgänge ausgelöst werden.
    10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschreitung der Ist-Temperatur gegenüber einer vorgegebenen Grenztemperatur als Störgröße auf die Betriebsgrößen des Mischers, z.B. Stempeldruck oder Drehzahl, einwirkt.
    509831 /0473-
    ι Jo
    Leerse ite
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