DE2708200A1 - Kunststoffmaschine, insbesondere spritzgiessmaschine oder extruder - Google Patents

Kunststoffmaschine, insbesondere spritzgiessmaschine oder extruder

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DE2708200A1 DE19772708200 DE2708200A DE2708200A1 DE 2708200 A1 DE2708200 A1 DE 2708200A1 DE 19772708200 DE19772708200 DE 19772708200 DE 2708200 A DE2708200 A DE 2708200A DE 2708200 A1 DE2708200 A1 DE 2708200A1
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Description

2*08200
P. 5030
Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur Kunststoffmaschine, insbesondere Spritzgiessmaschine oder
Extruder
Die Erfindung betrifft eine Kunststoffmaschine, insbesondere Spritzgiessmaschine oder Extruder, in welcher nach der Fördereinrichtung eine von dem Rohrmantel des Mischers umschlossene statische Mischeinrichtung mit mindestens einem Einbauelement angeordnet ist, das aus lagenartig angeordneten, Strömungskanäle bildenden Leitelementen besteht, wobei die Leitelemente einen Winkel gegen die Rohrachse einschliessen und sich die Strömungskanäle von benachbarten Lagen kreuzen.
Durch den Einsatz von statischen Mischeinrichtungen in den vorgenannten Kunststoffmaschinen sollen die steigenden Qualitätsansprüche durch Herbeiführung von einwandfrei homogenen Kunststoffschmelzen erfüllt werden.
Statische Mischeinrichtungen, wie sie bei der Erfindung angewendet werden sollen, sind insbesondere in den schweizerischen Patentschriften 547 120 und 466 860 und der deutschen Offenlegungsschrift 2 328 795 offenbart.
Trotz der vorstehend genannten Vorteile derartiger Mischeinrichtungen in Kunststoffmaschinen standen ihrer Anwendung je-
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doch in der Praxis bisher Vorurteile entgegen. Die Begründung hierfür liegt darin, dass statische Mischeinrichtungen hohe Druckverluste erzeugen, welche die Durchsatzleistungen der Maschinen beeinträchtigen. Beim Auftreten hoher Druckverluste entstehen in den statischen Mischeinrichtungen hohe lokale Scherkräfte, die zu lokalen Ueberhitzungen und damit zu Produktschädigungen führen.
Um diese vermeintlichen Nachteile bei der Anwendung von statischen Mischeinrichtungen in Kunststoffmaschinen zu umgehen, versuchte man bisher den Druckabfall in den Mischeinrichtungen durch entsprechende Massnahmen möglichst klein zu halten. Diese Massnahmen bestehen in der Herbeiführung möglichst kleiner Durchflussgeschwindigkeiten und möglichst grosser hydraulischer Durchmesser der Mischeinrichtung.
Der hydraulische Durchmesser 4L einer Mischeinrichtung wird folgende rmassen definiert:
, _ 4 x freies Volumen der Mischeinrichtung
flh ~ — : : < '
benetzte Oberfläche der Mischeinrichtung
Unter dem freien Volumen der Mischeinrichtung wird hierbei das zwischen dem Rohrmantel und den einzelnen Leitelementen sich befindende freie Durchsatzvolumen verstanden, während die benetzte Oberfläche von den Oberflächen der Leitelemente und dem inneren Rohrmantel des Mischers gebildet wird.
Bei grossen hydraulischen Durchmessern der Mischeinrichtung ist
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aber die Fähigkeit insbesondere zum Lösen schwieriger Mischprobleme, wie z. B. zum Mischen von Komponenten stark unterschiedlicher Viskosität stark beeinträchtigt. Dieses trifft vor allem für das Flüssig-Einfärben von Kunststoffen zu.
Die Erfindung hat sich die Beseitigung der vorstehend genannten Nachteile zum Ziel gesetzt, d. h. die in der Praxis steigenden Ansprüche an die Qualität der durch Spritzgiessen bzw. durch Extrudieren hergestellten Produkte zu erfüllen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die statische Mischeinrichtung einen hydraulischen Durchmesser von höchstens 8 mm aufweist.
Ueberraschenderweise wurde bei der Erfindung erkannt und experimentell bestätigt, dass auch beim Einsatz von Mischeinrichtungen mit hydraulischen Durchmessern von nur 8 mm und weniger der Druckabfall in den Mischeinrichtungen ohne weiteres toleriert werden kann.
Im Gesamtsystem einer Kunststoffmaschine der genannten Art, d. h. in dem sich von der Fördereinrichtung bis in das Formwerkzeug erstreckenden Bereich, ergaben Versuche, dass der Druckabfall sogar kleiner ist als derjenige in Kunststoffmaschinen ohne Einsatz von statischen Mischeinrichtungen.
Vermutlich beruht dieses darauf, dass einerseits durch die Einwirkung der Zusatzscherkräfte der Mischeinrichtung die mittlere Vi s-
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kosität der bearbeiteten Masse sinkt. Andererseits werden durch die homogenisierende Wirkung Viskositätunterschiede zwischen der Rohrwand des Mischers und dem Rohrinnern eliminiert, was ebenfalls die mittlere Viskosität erniedrigt.
Eine besonders gute Mischgüte, die zu einer einwandfreien Qualität des Produktes führt, kann mit Mischeinrichtungen erzielt werden, deren hydraulischer Durchmesser über die ganze länge der Mischeinrichtung einen konstanten Wert aufweist, der im Bereich von 2 - 4 mm liegt.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, die Mischeinrichtung so auszubilden, dass der hydraulische Durchmesser der Einrichtung, im Fall sie aus mehreren Einbauelementen zusammengesetzt ist, von der Eintrittsseite der Kunststoffmasse bis zur Austrittsseite variert, insbesondere sich verkleinert.
Diese Massnähme ist z. B. dann sinnvoll, wenn in einem ersten Einbauelement mit einem grösseren hydraulischen Durchmesser zunächst eine Grobverteilung der zu bearbeitenden Kunststoffmasse herbeigeführt werden und in einem anschliessenden Einbauelement mit einem kleineren hydraulischen Durchmesser eine Mikrodurchmischung gewährleistet werden soll.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispielen erläutert. · ^~~ Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellungsweise einen Längsschnitt durch eine Spritzgiessmaschine, während
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Fig. 2 einen Ausschnitt eines Mischers in perspektivischer Darstellung
und die Fig. 3 und 4 zwei Variante Ausführungsformen für in einen Mischer gemäss Fig. 2 einsetzbare Mischeinrichtungen zeigen.
Die Spritzgiessmaschine 1 gemäss Fig. 1 weist im wesentlichen einen Einfülltrichter 2 für den zu bearbeitenden Kunststoff, dem beispielsweise flüssiger Farbstoff beigegeben wird, eine Schnecke 3, die zum Fördern und Plastifizieren der Kunststoffmasse dient, einen Mischer 4, in dem eine Mischeinrichtung 5 angeordnet ist und eine Spritzdüse 6 sowie eine Spritzgiessform 7 auf.
Im Ausführungsbeispiel besteht die Mischeinrichtung aus vier Einbauelementen 5a - 5d, wobei die Lagen aufeinanderfolgender Einbauelemente gegeneinander um einen Winkel von 90° versetzt angeordnet sind. An die Maschine 1 ist ein Manometer 8 angeschlossen.
An den in Fig. 2 dargestellten Mischer 4 ist eine Schraubenmutter 9 für die Verbindung mit der Spritzdüse 6 angeschlossen. Im Mischer 4 ist ein Trägerelement 10 für die Halterung der die Mischeinrichtung bildenden Einbauelemente angeordnet.
In dem Mischer kann eine aus mehreren Einbauelementen bestehende Mischeinrichtung, die z. B. gemäss Fig. 3 oder Fig. 4 ausgebildet ist, eingeschoben werden.
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Die in Fig. 3 dargestellte Mischeinrichtung besteht aus Einbauelementen, deren Lagen 11 aus geriffelten Lamellen bestehen, welche sich gegenseitig mit ihren Riffelungsrücken berühren. Auch hierbei ist es vorteilhaft, die Mischeinrichtung aus mehreren Einbauelementen (vgl. Fig. 1) zusammenzusetzen und derart im Mischer anzuordnen, dass die Lagen aufeinanderfolgender Einbauelemente gegeneinander um einen Winkel von 90° versetzt sind. ν
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung eine andere Ausführungsform einer Mischeinrichtung 5n,die aus mehreren gegeneinander zur Achse des Rohrmantels des Mischers geneigte Stege 13 aufweisenden Plattenpaaren 12 gebildet ist. Die Stege 13 der Platten 12 sind hierbei an einem gemeinsamen, senkrecht zur Längsachse der Stege verlaufenden sich quer durch den Rohrquerschnitt des Mischers erstreckenden Verbindungssteg 14 angeordnet, mit dem sie ein einziges Stück bilden, wobei die von den Stegen 13 gebildeten Strömungskanäle bis an die innere Rohrwandung 41 des Mischers reichen.
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AO L e e r s e if e

Claims (10)

  1. Patentansprüche
    Kunststoffmaschine, insbesondere Spritzgiessmaschine oder Tixtruder, in welcher nach der Fördereinrichtung eine von dem Rohrmantel des Mischers umschlossene statische Mischeinrichtung mit mindestens einem Einbauelement angeordnet ist, das aus lagenartig angeordneten, Strömungskanäle bildenden Leitelementen besteht, wobei die Leitelemente einen Winkel gegen die Rohrachse einschliessen und sich die Strömungskanäle von benachbarten Lagen kreuzen, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Mischeinrichtung einen hydraulischen Durchmesser von höchstens 8 mm aufweist.
  2. 2. Kunststoffmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Durchmesser über die ganze Länge der Mischeinrichtung einen konstanten Wert aufweist, der im Bereich von 2 - 4 mm liegt.
  3. 3. Kunststoffmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Mischeinrichtung in der Maschine stationär angeordnet ist.
  4. 4. Kunststoffmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Durchmesser der Mischeinrichtung mit mehreren Einbauelementen von der Eintrittsseite der Kunststoffmasse bis zur Austrittsseite variiert, insbesondere sich verkleinert,
  5. 5. Kunststoffmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
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    ORIO)NAL INSPECTED
    dass die statische Mischeinrichtung mindestens zwei aufeinanderfolgende Einbauelemente aufweist, wobei die Lagen aufeinanderfolgender Einbauelemente gegeneinander um einen Winkel von höchstens 90° versetzt angeordnet sind.
  6. 6. Kunst s to ff maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen des Einbauelementes aus geriffelten Lamellen bestehen, welche sich gegenseitig mit ihrem Riffelungsrücken berühren.
  7. 7. Kunst stoff maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lagen des Einbauelementes ebene Flächenelemente aufweisen und mit zueinander etwa parallel angeordneten flächigen Leitelementen verbunden sind, die einen Winkel gegen die ebenen Flächenelemente einschliessen, so dass die einzelnen Strömungskanäle einerseits von den ebenen Flächenelementen und andererseits von je zwei benachbarten Leitelementen begrenzt sind.
  8. 8. Kunststoff maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Mischeinrichtung in der Form mindestens eines gegeneinander und zur Achse des Rohrmantels geneigte Stege aufweisenden Plattenpaares ausgebildet ist.
  9. 9. Kunststoffmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege beider Lagen entweder gabelförmig ineinander greifen oder in der Rohrmitte endend aneinander stossen und senkrecht zur Achse eine giebelförmige Kante bilden.
    70-98'* 57 06-7 6
    ~r~ 3 270820a
  10. 10. Kunststoffmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die statische Mischeinrichtung mehrere kammartige Plattenpaare aufweist, wobei die Platten jeweils in zwei Reihen angeordnet sind, wobei die Stege zweier Lagen der einen Reihe jeweils die Stege mindestens einer Lage der anderen Lage kreuzen.
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