DE3125396A1

DE3125396A1 - Verfahren zum dispergieren von koernigen oder pulverigen feststoffen mit fluessigkeitskomponenten

Info

Publication number: DE3125396A1
Application number: DE19813125396
Authority: DE
Inventors: Werner 4057 Basel Wehrli
Original assignee: Buss AG
Current assignee: Buss AG
Priority date: 1981-06-27
Filing date: 1981-06-27
Publication date: 1983-01-13

Description

Die vorliegende Erfindung bezitsich auf ein Verfahren zum
Dispergieren von körnigen oder pulverigen Feststoffen mit Flüssigkeitskomponenten,insbesondere zur kontinuierlichen Herstellung von PVC-Dry-Blend in einem senkrechten Durchlaufmischer mit an einer senkrechten Welle rotierenden Schleuderscheiben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin ein Verfahren vorzuschlagen welches ermöglicht reaktionsbereite und rieselfähige Pulver oder Agglomerate herzustellen indem körnige oder staubförmige Feststoffe mit Flüssigkeit gemischt und benetzt werden. Dabei soll die Mischzeit unter Beibehaltung er Mischgüte auf wenige Sekunden reduziert werden um die zeitliche Beanspruchung während des Mischvorganges auf ein Minimum zu reduzieren, da aiweder die Feststoffteilchen und/oder die Flüssigkeitskomponenten gegen eine längere thermische Beanspruchung empfindlich sind.
Gemäss der herrschenden Auffassung muss bei der PVC-Heissmischung,beim "dry blend" eine Mischungstemperatur erreicht werden, die unterhalb des Plstifizierheriches der PVC-Mischung liegt, i.a. zwischen85 und 1500C je nach Aufbereitungsverfahren. Der Weichmacher wird ab 50 bis 600C zugegeben.In der Fshliteratur wurde deshalb die Meinung vertreten,dass hohe Durchsatzleistungen nur dann erzielt werden können,wenn es gelingt,diese Temperaturen in kürzester Zeit zu erreichen.
Da der Temperaturanstieg von der Chargengrösse,von der spezifischen Wärme des Produktes,sowie von der pro Zeiteinheit eingeleiteten Energie abhängt und die ersten beiden Parameter feststehen,konzentrierten sich die Entwicklungen darauf immerhöhere Energien pro Zeiteinheit in die Mischung einzuleiten.
Beim Heissmischen oder Trockenmischen d,h.Mischen und gleichzeitiges Aufheizen des PVC bis unterhalb der Plastifiziertemperatur d.h. bis ca. 130O C werden alle Additive zerrieben,aufgeschmolzen und vom PVC-Korn absorbiert. Das Produkt des Heissmischens nennt man Dry-Blend. Zur Herstellung von "Dry-Blend" wurden Energieeinleitungen von 100-150 KJ/kg als notwendig erachtet.
Ueberraschender Weise wurde nun gefunden, dass auch bei möglichst schonender Aufbereitung bei kleinster Energiezufuhr sich in wenigen Sekunden eine hohe Mischgüte erzielelen lässt,wenn die bei Raumtemperatur in einen Durchlaufmischer kontinuierlich eindosierte und hochtourig verwirbelte Feststoffe gEeichzeitig mit eingedüsten hocherhitzen Flüssig keitskomponenten benetzt werden.
Es ist dabei zweckmässig, wenn die Flüssigkeitskomponenten unmittelbar vor dem Eindüsen kurzfristig erhitzt werden.
In vorteilhafter Weise werden die Flüssigkeitskomponenten auf 80-120oC aufgeheizt eingedüst.
Infolge der sehr kurzen Verweilzeit ist die zeitlich thermische Beanspruchung vorteilhaft kurz; der Prozess ist einfachZkostengünstig und schnell1 worauf sich eine hohe Mischgüte ergibt.
Zum Begriff der Verweilzeit soll folgendes ausgeführt werden. Grundsätzlich hängt das Ergebnis eines Durchlaufmischers in entscheidendem Masse von der Zugabe der Einzelkomponenten in der Zeiteinheit ab. Je konstanter in der Zeiteinheit die Einzelkomponenten zugegeben werden,desto leichter wird die Aufgabe des Durchlaufmischers. Der Grenzfall eines kontinuierlichen Durchlaufmischers benötigt ein theoretisches Volumen nahe Null,nämlich dann wenn die Dosierung so genau gesteuert werden könnte, dass entsprechend dem Sollmischungs verhältnis die Partikel der Komponenten einzeln zusammengeführt werden. Da das praktisch nicht möglich ist,sind Mischzeiten ähnlich wie bei Chargenmisch+<rn notwendig. Statt Mischzeit spricht man von Verweilzeit.Vom Standpunkt der Mischgüte aus wird man bestrebt sein die Verweilzeit so kurz wie möglich zu halten. Diese kurze Verweilzeit im Mischraum gestattet keine ausreichende Wärmezufuhr durch Beheizung der Mischwerkzeuge und Wandungen was bis jetzt als unerlässlich erachtet wurde. Ebenso war die mechanische Beanspruchung der Teilchen beim Mischen ungenügend.
Alle diese Probleme und Nachteile werden durch das erfindungsgemässe Vorgehen sehr vorteilhaft gelöst. Durch die vorgeschlagene Erwärmung der Flüssigkeitskomponente wird die erforderliche Mischgüte leicht erreicht. Falls die Flüssigkeitskomponente auf eine zeitliche Wärmebeanspruchung empfindlich reagiert,so geschieht die Erwärmung in einem instantan wirksamen Durchlauferhitzer vor dem Eispritzen.
Ein weiteres Vorgehen känn in zweckmässiger Weise darin bestehen, dass die erhitzten Flüssigkeitskomponenten auf fein verteilte Feststoffkomponenten aufgedüst werden,so dass keine grössere Agglomente entstehen können.
Auf beiliegender Zeichnung ist eine Einrichtung zur Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig,l eine schematisch gezeichnete Anlage, Fig.2 eine Mischvorrichtung der Anlage in Vertikalschnitt, Fig.3 eine Draufsicht auf das Gehäuse der Mischvorrichtung, Fig.4 eine vergrösserte Darstellung eines Rotors teilweise im Vertikalschnitt, und Fig.5 eine Ansicht auf den Rotor von oben.
Zum Dispergieren von körnigen oder pulverigen Feststoffen mit Flüssigkeitskomponenten, insbesondere zur kontinuierlichen Herstellung von PVC Dry-Blend wird eine aus der Fig.
1 ersichtliche Anlage verwendet.
Die aus der Fig.l ersichtliche,schematisch dargestellte Anlage weist einen Behälter 2 mit Heizmantel und Rührwerk zur Aufnahme der Flüssigkeitskomponenten auf und ist über eine Leitung 3 an einen vertikalen Durchlaufmischer 13 angeschlossen,welcher ein zylindrisches Gehäuse 5 besitzt.
Die Gehäuselänge entspricht etwa dem doppelten Durchmesser des Gehäuses.Ein an die Leitung 3 zuschaltbarer Behälter 2' dient zur Aufnahme von Spülflüssigkeit zur Reinigung des Durchlaufmischers 13 bei Wechsel der Flüssigkeitskomponenten.
In die Leitung 3 ist eine Dosierpumpe 6 und ein Durchflussmesser 7 eingebaut. Die erwähnte Leitung 3 ist an-eine das Gehäuse 5 umgebende Ringleitung 8 angeschlossen,die mit Einspritzdüsen 9 versehen ist,die in das Innere des Gehäuses 5 münden und durch welche die Flüssigkeitskomponenten aus dem Behälter 2 in den Durchlaufmischer 13 eingedüst werden.
Zur Aufnahme der Feststoffe dient ein Waagen-Bunker 10 an dessen Boden eine in das Gehäuse 5 des Duchlaufmischers 13 mündende Austragsschnecke 11 vorhanden ist.Der Auslass der Austragsschnecke 11 befindet sich etwas oberhalb der Ringleitung 8 im Gehäuse 5. Sowohl der Bunker 10 als auch die Austragsschnecke 11 sind auf einer Brückenwaage 12 angeordnet. Die Austragsschnecke 11 wird durch den Regelmotor M1 angetrieben.
Der vertikal angeordnete Durchlaufmischer 13 weist eine vertikale sich nach unten erstreckende Welle 14 auf,die mit zwei Rotoren 15 ausgerüstet ist.Zum Antrieb der Welle 14 dient ein oben angeordneter Motor M2.
Die nähere Ausbildung des Durchlaufischers 13 ist aus den Fig.2-5 ersichtlich. Im Gehäuse 5 des Durchlaufmischers sind oben Lager 28 vorhanden,in welchen die Welle 14 fliegend gelagert ist.Das obere aus dem Gehäuse 5 ragende Ende der Welle 14 trägt eine Riemenscheibe 29 ,welche über einem Antriebsriemen 30 mit dem hier nicht gezeigtem Motor M in 2 Verbindung steht.Das untere Ende 31 der Welle 14 ist verjüngt ausgebildet und trägt zwei dicht übereinander angeordnete Rotoren 15.Im Bereiche der Rotoren 15 ist die Wand 39 des Gehäuses 5 glatt und oberhalb des oberen Rotors 15 ist eine ringförmige Einschnürung 32 vorgesehen unter welcher ein bis drei Einspritzdüsen 9 für die Flüssigkeitskomponenten angeordnet sind. Das ganze zylindrische Gehäuse 5 ist geteilt und aufklappbar,es hängt an einer dreieckförmigen Tragplatte 33 und ist mittels Klemmschrauben zusammengehalten.Die Tragplatte 33 ruht auf Auflage-Puffern 33' und das Gehäuse 5 wird durch zwei Säulen 34 und durch eine Schwenkwelle 35 gehalten.Am Stutzen 36 des Gehäuses 5 wird die Austragsschnecke 11 für die Zufuhr eines Feststoff-Vorgemisches angeschlossen.
Die Formgebung der Rotorscheiben 15 ist aus den Fig.4 und 5 erkennbar.Diese sind mit radial verteilten Flügeln 38 versehen .Es können aber auch andere geeignete Rotorformen verwendet werden,wobei eine Tangentialgeschwindigkeit von 3-31 m/sec einstellbar ist.
Durch die beschriebene einfache Anordnung der Rotoren und des glatten Gehäuses konnte eine wesentlich auf vorzugsweise 2 - 5 Sekunden verkürzte mittlere Verweilzeit des Produktes zwischen den Rotoren bezw.zwischen dem untersten Rotor und Auslauf erzielt werden,sodass ein Verkleben der mit dem Produkt in Berührung stehenden Teile des Mischaggregats verhindert wird. Die hohe Wellendrehzahl von vorzugsweise 2000 - 7000 U/min.und die konstruktive Ausgestaltung des Mischaggregats ermöglicht eine störungsfreie,kontinuierliche Produktion qualitativ hochstehender Feststoff-Dispersionen bei minimalen Energieverbrauch,der nur etwa 0,001 kWh/kg beträgt.Die achsiale Länge der Mischzone entspricht annähernd dem Durchmesser des Gehäuses 5 der Einrichtung. Für den Feststoff-Zulauf und die trockene Feststoff-Desintegration wird eine gleich grosse Länge benötigt,woraus eine totale Länge des Verfahrensteils im Gehäuse resultiert,welche dem zweifachen Durchmesser entspricht.
Durch die beschriebene Lagerung kann die Welle fliegend aus.-geführt werden,womit eine Lagerung am Auslaufende der Welle entfällt.Daraus resultiert der bei der Herstellung von Dispersionen wichtige freie ,ungehinderte Abfluss aus dem Mischaggregat.Das Produkt kann unmittelbar nach Austritt aus dem Mischapparat unter Vakuumanwendung in einem Fallrohr ohne Wärmezufuhr entgast werden,was eine wirtschaftliche Lösung darstellt.
Anwendungs-Beispiel: In einen Mischapparat wie vorstehend beschrieben,von 100 mm Gehäusedurchmesser,beschickt durch eine Dosierkolbenpumpe für die Flüssigkeitskomponente und einer Dosierbandwaage für das Feststoff-Vorgemisch wurden bei einer Drehzahl der Welle des Mischapparates von 7000 U/min im Dauerbetrieb Flüssigkeitskomponenten bei einer Temperatur von 110oC und Feststoffe bei Raumtemperatur eingebracht und kontinuierlich 200-300 kg/h dispergierte Pulver hergestellt und falls noten dig direkt anschliessend unter Vak uum entlüftet.Es waren drei Eispritzdüsen eingesetzt und zwei Rotorscheiben am unteren Teil der Welle angeordnet.Durch die sehr kurze Verweilzeit wurde der erhöhten Benetzungsgeschwindigkeit Rechnung getragen und ein ungehindertes Abfliessen des disr pergierten Gutes ermöglicht.
Das beschriebene Verfahren und die Einrichtung eignen sich grundsätzlich auch zur Herstellung von Dispersionen mit oder ohne Entlüftung.

Claims

Patentansprüche Qi. Verfahren zum Dispergieren von körnigen oder pulverigen Feststoffen mit Flüssigkeitskomponenten,insbesondere zur kontinuierlichen Herstellung von PVC-Dry-Blend in einem senkrechten Duchlaufmischer mit an einer senkrechten Welle rotierenden Schleuderscheiben, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die bei Raumtemperatur in den Durchlaufmischer kontinuierlich eindosierte und hochtourig verwirbelte Feststoffe gleichzeitig mit eingedüsten hocherhitzten Flüssigkeitskomponenten benetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Flüssigkeitskomponenten unmittelbar vor dem Eindüsen kurzfristig erhitzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Flüssigkeitskomponenten auf 80-1200C aufgeheizt homogen eingedüst werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, dass die erhitzten Flüssigkeitskomponenten auf fein verteilte Feststoffkomponenten aufgedüst werden.