DE3146156A1

DE3146156A1 - Verfahren und vorrichtung zum verdichten von pulvermaterialien

Info

Publication number: DE3146156A1
Application number: DE19813146156
Authority: DE
Inventors: Richard Camille University City Miss. Fortier; John Edward Sudbury Mass. Fraize; Gonzalo Saenz Leon
Original assignee: Cabot Corp 02110 Boston Mass; Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1980-11-28
Filing date: 1981-11-21
Publication date: 1982-08-19
Also published as: IE52226B1; IT1146720B; GB2088276B; AU547713B2; FR2495014B1; ES8205574A1; GB2088276A; DK526881A; AU7795181A; PT74041B; IE812792L; JPH0318997B2; DE3146156C2; BE891279A; IT8168528A0; DD202248A5; JPS57118900A; AR227447A1; CA1165981A; BR8107498A

Description

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Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten von Pulvermaterialien

Die Erfindung betrifft allgemein die Pulververdichtung, insbesondere eine Vorrichtung, die speziell zum Verdichten von Submikron-Pulvermaterialien mit niedrigem Schüttgewicht geeignet ist, und den Betrieb dieser Vorrichtung.

Zahlreiche Handelsprodukte liegen so, wie sie ursprünglich erzeugt werden, in Form von leichten, flockigen und volu- , minösen Pulvern mit niedrigem Schüttgewicht vor. Beispiele solcher Materialien sind die sog. "hochdispersen" Metall- j und Metalloidoxide, die durch Hochtemperatur-Dampfphasenoxidation oder Hydrolyse von Verbindungen der entsprechenden Metalle oder Metalloide hergestellt werden. Hierzu gehören auch die Ruße, die nach beliebigen bekannten Furnace-, Thermal-, Plasma- oder Channel-Verfahren hergestellt werden. Diese Pulvermaterialien werden normalerweise zunächst in Form von Submikron-Pulvern mit Schüttgewichten von weniger als etwa 25 kg/m abgeschieden. In diesem sehr leichten und voluminösen Zustand sind diese Pulvermaterialien kostspielig zu verpacken und zum Versand zu bringen, da sie ein erhebliches Volumen pro Gewichts-■ einheit des Materials einnehmen. Ebenso ergeben sich beim endgültigen Verbraucher solcher Pulvermaterialien häufig Schwierigkeiten in ihrer Handhabung und/oder in ihrer Kompoundierung zu Fertigprodukt-Rezepturen, da Pulvermaterialien mit niedrigen Schüttgewichten, wenn sie nicht vorher verdichtet werden, dazu neigen, staubig zu sein, Austrittsöffnungen von Einfülltrichtern zu überbrücken, Düsen und Öffnungen zu verstopfen, unerwünschte Ansätze zu bilden und andere zahllose Schwierigkeiten in ihrer Förderung, Dosierung und Handhabung zu verursachen.

In dem Bemühen, diese Schwierigkeiten zu lösen, ist es allgemein üblich, Submikron-Pulvermaterialien mit niedrigen Schüttgewichten einer oder mehreren Verdichtungsbehandlun-

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gen vor ihrem Versand oder Gebrauch zu unterwerfen. Natürlich kann es beim Verdichten solcher Materialien notwendig sein, angemessene Vorsichtsmaßnahmen zu ergreifen, um eine nachteilige Veränderung ihrer erwünschten Eigenschaften zu verhindern. Beispielsweise ist es gewöhnlich wichtig, daß das Verdichten solcher Materialien wie hochdisperser Siliciumdioxide und Ruße in einer solchen Weise vorgenommen wird, daß die Dispergierbarkeit des verdichteten Pulverprodukts in der gewünschten Endproduktmischung oder -rezeptur nicht übermäßig nachteilig beeinträchtigt wird.

Ruße werden in großem Umfange als Verstärkerfüllstoffe in Naturkautschuk- und Synthesekautschukmischungen verwendet. Bei dieser Anwendung wird die endgültige Kautschukmischung gewöhnlich durch Mastizieren der festen Bestandteile der Mischung einschließlich des Rußes in die Elastomerenmischung hergestellt. Die Scher- oder Mischkräfte, die unter typischen Bedingungen der Kautschukmastizierung erzeugt werden, wie es auf Walzenmischern oder Innenmischern des Banbury-Typs der Fall ist, haben im allgemeinen eine genügend hohe Größenordnung, um es dem Rußhersteller zu ermöglchen, den Ruß in verdichteter, agglomerierter oder geperlter (pelletisierter) Form ohne wesentliche Verschlechterung der Verstärkungseigenschaften des Rußes zu liefern. Ruße finden ferner umfangreiche Anwendung als schwarze Pigmente in Anstrichfarben, Emaillefarben, Lacken und Thermoplasten. Bei diesen Anwendungen ist der Dispersionscharakter des Rußes natürlich häufig von größerer Bedeutung. Gelingt es nicht, gute und gleichmäßige Dispersionen von Rußen in diesen Endprodukten unter üblichen Mischbedingungen zu bilden, so können deren erwünschte Eigenschaften ernsthaft und nachteilig beeinflußt werden. Da ferner die verhältnismäßig hohen Scherkräfte, die während des Verlaufs der normalen Arbeitsgänge der Kautschukmischungsherstellung erzeugt werden, im allgemeinen bei der Herstellung von flüssigen oder thermoplastischen Rußdispersionen nicht erreichbar sind, ist es normalerweise bei diesen Anwendungen

nicht möglich, schlechten Dispersionseigenschaften einer bestimmten Charge von geperltem Ruß einfach durch Ver- ^: längerung der Mischdauer oder Erhöhung der Energie entgegenzuwirken.

Für die Herstellung von Perlrußen oder pelletisierten Rußen werden üblicherweise zwei Arten von Apparaturen verwendet. Eine Art besteht im Grunde aus einer rotierenden Trommel mit einem Eintrittsende und einem Austrittsende. Das Rußpulver ("Fluffy-Ruß"), das mit Wasser oder anderen Perlhilfsmitteln vorbenetzt sein kann oder nicht, wird in das Eintrittsende der Trommel gefüllt und in dieser durcheinandergeworfen, wodurch die winzigen Teilchen des Pulvers sich zu größeren abgerundeten Agglomeraten oder Perlen (Pellets) vereinigen. Die gebildeten Perlen werden, wenn sie mit Wasser benetzt sind, einer Abschlußbehandlung durch Trocknen unterworfen. Ein Beispiel solcher trommeiförmigen Perlmaschinen wird beispielsweise in der US-PS 2 812 541 beschrieben. Eine andere Art einer Maschine zum Verdichten und Verperlen von Rußen besteht aus einem feststehenden zylindrischen Trog, der leicht außerhalb der Horizontalen ausgerichtet und mit einer sich durch den Trog erstreckenden koaxialen rotierenden Welle versehen ist, an der eine Vielzahl von radial ausgerichteten Stacheln befestigt ist. Die Länge dieser Stacheln ist so gewählt, daß ihre freien Enden im wesentlichen neben den Wänden des Troges liegen. Der "Fluffy-Ruß" wird in das höhere Ende des Troges eingefüllt,und durch Drehung der Stachelwelle werden die radialen Stacheln kontinuierlich durch die Rußschicht getrieben, wodurch der Ruß zur Perlform verdichtet und vereinigt wird, und wobei in den meisten Fällen die Rußmasse zum niedrigeren Austragsende des Troges transportiert wird. Ebenso wie bei der vorstehend erwähnten "trommeiförmigen". Perlmaschine können, falls gewünscht, verschiedene flüssige Perlhilfsmittel dem bewegten Rußbett innerhalb der mit Stachelwelle versehenen Perlmaschine zugesetzt werden_r

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und/oder der Ruß kann vor seiner Einführung in den zylindrischen Trog der Maschine vorbenetzt werden. Mit Stachelwellen arbeitende Perlmaschinen dieser Art werden in der Patentliteratur, beispielsweise in den US-PSen 3 390 424, 3 891 366 und 4 136 975, beschrieben. Die hierbei erhaltenen verdichteten Perlen oder Pellets aus jeder der vorstehend genannten Arten von Maschinen sind gewöhnlich für Verstärkungszwecke bei Kautschuk geeignet, weisen jedoch trotzdem häufig einige nachteilige Eigenschaften auf, wobei gewisse Eigenschaften ihre Leistung als Pigmente für flüssige oder thermoplastische Mischungen beeinträchtigen können. Beispielsweise wird häufig festgestellt, daß verperlte Rußpulver des Standes der Technik von ungleichmäßiger Dichte entweder von Perle zu Perle oder innerhalb der einzelnen Perlen sein können. Im letzteren Fall ist häufig festzustellen, daß die Dichte der äußeren Oberflächen der in jeder der vorstehend genannten Arten von Maschinen hergestellten Rußperlen wesentlich höher ist als die Dichte im Innern oder Kern der Perlen. Außerdem sind die vorstehend beschriebenen Arten von Arbeitsgängen beim Perlen oder Verdichten häufig schwierig zu regeln und zu steuern, bedingt dadurch, daß die Qualität und Gleichmäßigkeit des verperlten Produkts gewöhnlich von der Aufrechterhaltung eines genauen und stetigen Flusses des als Ausgangsmaterial dienenden flockigen Rußpulvers in die Eintrittsenden der Perlmaschinen abhängt. Wie bereits erwähnt, ist es normalerweise schwierig, den Fluß solcher leichten Submikron-Pulver mit dem Genauigkeitsgrad zu regeln, der notwendig ist, um gute Gleichmäßigkeit des verdichteten Produkts zu erreichen.

Hochdisperse Submikron-Siliciumdioxide finden weitgehende technische Anwendung als Verstärkerfüllstoffe für Polymerisate, insbesondere Siliconkautschuk, und als Verdickungs- oder Thixotropiermittel für verschiedene Flüssigkeiten, insbesondere Lackharze auf Basis von Polyestergclen und für Kohlenwasserstofföle. Ebenso wie die flockigen Ruße

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oder Fluffy-Ruße erweisen sich hochdisperse Siliciumdioxide im allgemeinen ebenfalls als staubige Materialien, die der elektrostatischen Aufladung unterliegen und schwierig zu handhaben, zu dosieren und zu fördern sind. Demgemäß ist es üblich, hochdisperse Siliciumdioxide vor dem Verpacken zum Versand durch eine Rüttelbehandlung in einem Zwischenbehälter zu verdichten. Eine etwas stärkere' Verdichtung kann durch Einsacken im Vakuum erreicht werden. Wenn das hochdisperse Siliciumdioxid für die Verwendung als Verstärkerfüllstoff für Siliconkautschuk vorgesehen ist, kann es einer schärferen Verdichtungsbehandlung unterworfen werden. Diese Behandlung und die dafür verwendete Maschine werden ausführlich in den üS-PSen 3 838 785, 3 742 566, 3 762 851 und 3 860 682 beschrieben. Grundsätzlich besteht die verwendete Maschine aus einer Kammer, die zwei Walzen umschließt, die achsparallel· und mit feststehendem Abstand zueinander gehalten werden, wodurch ein schmaler "Spalt" oder eine schmale Lücke dazwischen gebildet wird. Wenigstens eine der Walzen besteht aus einem gasdurchlässigen Werkstoff, und das Innere der Walze ist an eine Vakuumquelle angeschlossen. Das pulverförmige hochdisperse Siliciumdioxid wird der Kammer zugeführt, und die Walzen werden gegensinnig gedreht, wodurch das pulverförmige hochdisperse Siliciumdioxid im Spalt zwischen den Walzen eingeschlossen und die Luft daraus ausgetrieben wird. Inzwischen wird Vakuum in der Walze bzw. in den Walzen gebildet, die die poröse gasdurchlässige Oberfläche bzw. Oberflächen aufweisen, wodurch aus den Zwischenräumen der Siliciumdioxidteilchen während ihres Zusammenpressens im Spalt der Walzen kontinuierlich Luft abgesaugt wird. Das verdichtete Siliciumdioxidprodukt aus dieser Art von Apparatur und deren Betrieb unterliegen ebenfalls gewissen Nachteilen. Erstens pflegt das verdichtete Siliciumdioxidprodukt in der Dichte über seinen Querschnitt ungleichmäßig zu sein, wobei die größte Dichte an der Oberfläche

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bzw. an den Oberflächen dieses Produkts neben der Vakuumwalze bzw. den Vakuumwalzen erreicht wird, und die geringste Dichte pflegt an der Stelle aufzutreten, die von der Vakuumwalze bzw. von den Vakuumwalzen am weitesten entfernt ist. Zweitens heißt es, daß es während der Verwendung dieser Apparaturen möglich ist, eine Verdichtung bis zum etwa .3- oder 4fachen der ursprünglichen Schüttdichte des eingesetzten pulverförmigen hochdispersen Siliciumdioxides zu erreichen, jedoch wären noch höhere Grade von Verdichtung im Einklang mit der Aufrechterhaltung guter Verstärkungseigenschaften in Siliconkautschuk erwünscht. Schließlich ist der Betrieb solcher Maschinen verhältnismäßig kostspielig, insbesondere bei den Verdichtungsgraden, die für großtechnischen Betrieb interessant sind.

Der Grund hierfür liegt darin, daß die Vakuum-Apparaturen, die notwendig sind, um die großen Gasmengen zu handhaben, deren Entfernung vom flockigen Pulver des eingesetzten hochdispersen Siliciumdioxids erforderlich ist, einen verhältnismäßig hohen Investitionsaufwand bedeuten und daß diese Vakuum-Apparaturen normalerweise einen erheblichen Instandhaltungs- und Wartungsaufwand erfordern.

Erfindungsgemäß konnten jedoch die vorstehend genannten und andere Probleme, die mit der Verdichtung von voluminösen Submikron-Pulvermaterialien mit niedriger Schüttdichte verbunden sind, weitgehend verbessert oder im wesentlichen ausgeschaltet werden.

Die Erfindung stellt sich die Hauptaufgabe, eine neue Vorrichtung und ein neues Verfahren zum Verdichten von Pulvermaterialien, insbesondere von Submikron-Pulvcrmaterialien mit niedrigem Schüttgewicht verfügbar zu machen, wobei die Vorrichtung zum Verdichten der Pulvermaterialien durch ihre wirksame Ausnutzung der Energie gekennzeichnet ist und die Gleichmäßigkeit des fertigen verdichteten Produkts verbessert ist.

Die Erfindung· stellt sich die weitere Aufgabe, verdich- ! tete Submikron-Pulvermaterialien mit hervorragender ι Gleichmäßigkeit der Dichte sowohl von Teilchen zu Teilchen oder Pellet zu Pellet als auch innerhalb der einzelnen ^: Perlen oder Pellets selbst verfügbar zu machen.

Ferner stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum·Verdichten von hochdispersen Siliciumdioxidpulvern mit Schüttdichten von nicht mehr als etwa 25. kg/m zu schaffen, wobei die Schüttdichte des verdichteten, hochdispersen Siliciumdioxidprodukts größer ist als etwa 100 kg/m und das verdichtete hochdisperse Siliciumdioxidprodukt keine ι wesentliche Verschlechterung seiner Verstärkungseigenschaften in Polymerisaten, insbesondere in Siliconkaut-

schuken, erfährt. '

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind zum Teil offensichtlich und ergeben sich zum Teil aus der folgenden Beschreibung.

In ihrem weitesten Aspekt umfaßt die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine Vielzahl von Trag- oder Stützrollen, die in parallelen Paaren einander gegenüberstehend mit Abstand zueinander an beiden Seiten einer gemeinsamen Achse angeordnet sind. Jedes dieser Paare von mit Abstand zueinander angeordneten Rollen bildet eine Verdichtungsstation, die von anderen Rollenpaaren getrennt und mit Abstand angeordnet ist. Der Abstand zwischen den Rollen jedes Paares wird von Station zu Station fortlaufend kleiner. Zwei gasdurchlässige Bänder sind einzeln jeweils über die Rollen auf der einen oder anderen Seite der gemeinsamen Achse gespannt und bilden gemeinsam eine allgemein konvergierende Verdichtungszone zwischen ihren einander gegenüberstehenden Flächen und werden spannweise im wesentlichen nur durch die Rollen gestützt. Die konvergierende Verdichtungszone ist beispielsweise mit Hilfe von Seitenplatten verschlossen, die mit dichtem Abschluß '·

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mit den Rändern der; gasdurchlässigen Bänder zusammenwirken. Für den Antrieb jedes gasdurchlässigen Bandes in Richtung zum konvergierenden Ende der Verdichtungszone sind Antriebe vorgesehen, die mit im wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten laufen. Zur Apparatur gehören Beschickungsvorrichtungen, die das zu verdichtende Pulvermaterial in das divergierende Ende der Verdichtungszone einführen und so betätigt werden, daß sie die Verdichtungszone während der Verdichtungsvorgänge im wesentlichen vollständig gefüllt halten.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist in groben Zügen dadurch gekennzeichnet, daß man ein zu verdichtendes Pulvermaterial in das divergierende Ende der vorstehenden Apparatur einführt, jedes der gasdurchlässigen Bänder so antreibt, daß ihre einander gegenüberstehenden Oberflächen sich in Richtung zum konvergierenden Ende der Verdichtungszone mit im wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten bewegen, das verdichtete Pulverprodukt vom konvergierenden Ende der Verdichtungszone abzieht und die Beschickung der Verdichtungszone mit dem Pulvermaterial bei einer genügenden Rate hält, um im wesentlichen vollständige Füllung der Verdichtungszone aufrecht zu erhalten.

Die Erfindung wird nachstehend, unter Bezugnahme auf die Abbildungen weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch und teilweise im Schnitt eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt schematisch und teilweise im Schnitt eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die · gewisse bevorzugte Ausführungsformen aufweist.

Fig. 3 zeigt schematisch im Schnitt eine Draufsicht auf die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung längs der Linien 2-2*' von Fig. 2.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer bevorzugten Stützrollenanordnung und ein typiscnes geeignetes

Bandverlaufschema für die Verwendung in der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung, die in Fig. 1 bis Fig. 4, in der gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen, dargestellt ist, umfaßt allgemein zwei einander gegenüber angeordnete, gasdurchlässige endlose laufende Bänder 2(a) und 2(b), die an jeder Seite einer gemeinsamen Achse A-A¹ einen solchen Abstand haben, daß sie zwischen sich eine allgemein konvergierende Verdichtungszone 1 bilden. Die gasdurchlässigen Bänder 2(a) und , 2(b) sind jeweils über eine Vielzahl von drehbar gelagerten Stützrollen 6(a) und 6(b) für die Bänder so geführt, daß die Bänder beide an vielen Stellen spannweise im wesentlichen nur durch die Rollen längs der konvergierenden Zone 1 gestützt werden. Hierbei ist zu bemerken, daß mit Ausnahme der Abstände zwischen den letzten zwei oder drei mit Abstand zueinander angeordneten, einandergegenüberstehenden parallelen Paare von Rollen 6(a) bzw. 6(b) die Anwesenheit etwaiger feststehender Stützglieder, die hinter den Bändern 2(a) und 2(b) angeordnet sind, im übrigen vermieden ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß diese feststehenden Stützglieder zwangsläufig ihre das Band stützenden Funktionen in einer Weise ausüben würden, die Reibung erzeugt, während die Bänder 2(a) und 2(b) darüber laufen. Dort, wo die Berührungsfläche der feststehenden Stützen mit den Bändern erheblich ist, können die zwischen ihnen erzeugten Reibungskräfte verhältnismäßig groß sein. Eine solche Anordnung von feststehenden Stützen würde nicht nur zum Verschleiß der Bänder beitragen, sondern auch eine große Unwirksamkeit hinsichtlich der zum Betreiben der Vorrichtung erforderlichen Energie darstellen. Bei der Konstruktion gemäß der Erfindung wird dagegen die Antriebsleistung der

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Antriebsmaschinen für den Antrieb der Bänder 2(a) und 2(b) wirksam ausgenutzt, und nur ein geringer Teil dieser Leistung braucht lediglich verwendet zu werden, um Gleitreibung der Bänder gegen feststehende Stützglieder für die Bänder zu überwinden. Die Stützrollen 6(a) und 6(b) sind als parallele, einander mit Abstand gegenüberstehende Paare angeordnet, wobei der Abstand oder der Spalt zwischen den Rollen 6(a) und 6(b), die jedes dieser gegenüberstehenden Paare bilden, vom divergierenden Beschickungsende 300 der konvergierenden Verdichtungszone 1 zum konvergierenden Austragsende 400 dieser Zone fortlaufend kleiner wird. Jedes Paar von mit Abstand einander gegenüberstehenden Stützrollen 6(a) und 6(b) bildet für sich eine gesonderte Verdichtungsstation getrennt von den anderen Rollenpaaren. Da somit die Gesamtverdichtung des Pulvermaterials in der Vorrichtung gemäß der Erfindung tatsächlich eine Vielzahl von gesonderten und zunehmend stärkeren Verdichtungsstufen umfaßt, wird es allgemein vorgezogen, daß die Zahl der vorgesehenen Verdichtungs-Stationen wenigstens acht beträgt. Im Falle von Beschikkungen von Submikron-Pulvermaterial mit niedrigen Schüttdichten, d.h. in der Größenordnung von 25 kg/m oder weniger, beträgt die Zahl der Verdichtungsstationen vorzugsweise 10. Es ist zweckmäßig, aber nicht unbedingt notwendig, daß der lineare Abstand längs der gemeinsamen Achse A-A' zwischen den gegenüberliegenden Paaren von Stützrollen 6(a) und 6(b) ebenfalls vom divergierenden Ende zum konvergierenden Ende der konvergierenden Zone 1 fortlaufend geringer wird. Diese bevorzugte fortlaufende Verringerung des linearen Abstandes zwischen den Paaren der Stützrollen 6(a) und 6(b) ergibt sich daraus, daß die Verdichtungsbeanspruchungen, denen die Bänder 2(a) und 2(b) während des Betriebs der Vorrichtung unterworfen werden, mit dem Fortschreiten des Pulvermaterials durch die konvergierende Verdichtungszone 1 wesentlich größer zu werden pflegen und ihr Maximum unmittelbar vor dem

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Austrag des verdichteten Pulverprodukts aus dem Austragende 400 der Vorrichtung haben. Umgekehrt werden die Anstiege der Verdichtungsbeanspruchungen im allgemeinen durch das schnell sinkende Verhältnis des Gasvolumens zum Volumen der Feststoffteilchen im Pulvermaterial, das durch die konvergierende Verdichtungszone 1 fortschreitet, hervorgebracht. Hiermit ist .gemeint, daß während des Durchgangs des Pulvermaterials durch eine Verdichtungs-■ zone sein Gasgehalt durch Ausdrücken durch die gasdurch- , lässigen Bänder 2(a) und 2(b) verringert wird. Jede folgende Verdichtungsstation erhält somit eine Pulverbeschickung mit verringertem Gasvolumen und erhöhter Fest- ^: stoffteilchendichte relativ zu den bei den vorherigen VerdichtungsStationen auftretenden Werten. Natürlich sind¹ für jede Verdichtungsstation mit gegebener Spaltweite die Verdichtungsbeanspruchungen, die auf die Bänder und ihre Stützrollen zur Einwirkung kommen, um so größer, je kleiner das Verhältnis von Gas zu Feststoffteilchen in dem ihr zugeführten Pulvermaterial ist. Es ist somit zweckmäßig, daß diese Verdichtungskräfte verhältnismäßig gleichmäßig über die gesamte Apparatur verteilt werden, und dies wird dadurch begünstigt, daß der Abstand der VerdichtungsStationen zunehmend verkleinert wird. Ebenso ist es vorteilhaft, daß die Verkleinerung des Spalts zwischen gegenüberstehenden Rollen 6(a) und 6(b) jeder Verdichtungsstation so begrenzt wird, daß diese Verkleinerung nicht größer ist als etwa 25% des Abstandes der vorhergehenden Verdichtungsstation. Für die Zwecke der Erfindung bezieht sich der hier gebrauchte Ausdruck "Spalt" auf die kleinste Dimension zwischen den Umfangsflächen eines eine Verdichtungsstation bildenden Paares von- Stützrollen.

Bei der Behandlung von extrem leichten, voluminösen Submikron-Pulvermaterialien, z.B. hochdispersen Siliciumdioxiden oder Rußen mit Schüttdichten von weniger als etwa 25 kg/m , ist es wichtig, daß der durch die konv« gierende Verdichtungszone 1 eingeschlossene Winkel θ

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nicht übermäßig groß ist, da, wenn er übermäßig groß ist, kommerziell interessante Verdichtungsraten normalerweise ohne Gefahr einer nachteiligen Druckluftbildung (pneumatic build-up) innerhalb des die konvergierende Verdichtungszone durchlaufenden, in der Verdichtung befindlichen Pulvermaterials nicht erreichbar ist. Diese Druckluftbildung kann bei hohen Bandgeschwindigkeiten und Verdichtungsraten in einem solchen Maße auftreten,daß ein Rückfluß wenigstens eines Teils des Pulvermaterials in Richtung zum divergierenden Beschickungsende 300 der konvergierenden Verdichtungszone 1 verursacht wird, wodurch die Verdichtungswirkung und -gleichmäßigkeit nachteilig beeinflußt werden. Diese Erscheinung tritt auf, wenn die Verdichtungsrate oder der Durchsatz der Apparatur das Gashandhabungsvermögen der verwendeten gasdurchlässigen Bänder 2(a) und 2(b) überschreitet. Mit anderen Worten, die zwischen den Teilchen des in der Verdichtung begriffenen Pulvermaterials vorhandenen Gase können durch die gasdurchlässigen Bänder 2(a)und 2(b) nicht schnell genug hinausgepreßt werden. Dieses Problem kann jedoch weitgehend ausgeschaltet oder zumindest sehr stark reduziert werden, wenn der eingeschlossene Konvergenzwinkel θ der Zone 1, gerechnet sowohl über ihre Gesamtlänge als auch zwischen zwei beliebigen benachbarten Verdichtungs-Stationen der Zone, auf nicht mehr als etwa 10° begrenzt Wird. Ferner werden durch die Begrenzung des Konvergenzwinkels der Zone 1 in dieser Weise die Zugbeanspruchungen, denen die angetriebenen gasdurchlässigen Bänder 2(a) und 2(b) ausgesetzt werden, minimal gehalten, und die auf das Pulvermaterial zur Einwirkung kommenden Verdichtungskräfte werden stärker in einen Zustand ebener Deformation ausgerichtet. Diese Faktoren sind vom Standpunkt der Lebensdauer der Bänder 2(a) und 2(b) und der zu ihrem Antrieb erforderlichen Leistung und vom Standpunkt des Verdichtungswirkungsgrades erwünscht.

Es ist natürlich ferner erforderlich, daß Abschluß- oder

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Abdichtungsteile vorgesehen werden, durch die ein wesentliches Auslaufen des Pulvermaterials aus der konvergierenden Verdichtungszone 1 vermieden wird. Die Einzelheiten eines allgemein geeigneten Abschlußteils sind in Fig. 3 dargestellt. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die Stützrollen 6(a) und 6(b) zwischen den inneren, sich gegenüberliegenden Flanschen 7(a) und 7(b) der H-Rahmenteile 8(a) und 8(b) in einer solchen Weise drehbar gelagert, daß die Umfangsflächen der Rollen 6(a) und 6(b) über die Randräume 9(a) und 9(b) der Flansche 7 (a) und 7(b) hinaus freiliegen. Die Breite der gasdurchlässigen Bänder 2(a) und 2(b) ist etwas größer als die Abstände der Rollen 6 (a) und 6 (b), so daß sich freie Ränder 10(a) und iO(b) der Bänder 2(a) und 2(b) ergeben und über die Enden der Rollen 6(a) und 6(b) hinaus ragen. Reibungssreifen 11(a) und 11 (b) , die sich durchgehend über die gesamte Länge : der konvergierenden Verdichtungszone 1 erstrecken, sind an den Kantenräumen 9(a) und 9(b) der Flansche 7(a) und 7(b) der Rahmenteile 8(a) und 8(b) befestigt. Diese Reibungsstreifen 11(a) und 11(b) bestehen aus einem harten, glatten Werkstoff mit geringer Reibung, z.B. Polyethylen von hoher Dichte, und haben eine solche Dicke, daß sie den Spalt oder Spielraum zwischen jedem der Randräume 9(a) und 9 (b) und den freien Rändern 10 (a) und 10 (b_) der Bänder 2(a) und 2(b) ausfüllen. Durch diese Konstruktion wird daher ein dichter Abschluß zwischen den Bändern 2(a) und 2(b) und den Reibungsstreifen 11(a) und 11(b) gebildet. Die Abschlußanordnung für die konvergierende Verdichtungszone wird dadurch vervollständigt, daß zwei Seitenplatten 12 vorgesehen werden, die angrenzend an die Außenflächen der Flansche 7(a) und -7(b) gehalten werden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird jedes Band. 2(a) und 2(b) durch eine Antriebsmaschine 15 so angetrieben, daß die gegenüberliegenden Bandoberflächen 3(a) und 3(b) mit im wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten in Richtung zum konvergierenden Ende der Verdichtungszone

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1 bewegt werden. Dies kann beispielsweise durch ein geeignetes Getriebe 16 zwischen der Kraftabgabewelle 17 der Antriebsmaschine 15 und deri Antriebswellen 18(a) und 18(b) der Antriebsrollen 19(a) und 19 (b) erreicht werden. Es ist jedoch zu bemerken, daß die Erfindung nicht auf die in Fig. 1 dargestellte besondere Bandantriebsanordnung begrenzt ist, da viele geeignete alternative Anordnungen _f einschließlich der Verwendung von zwei synchronisierten direkten Antriebsmaschinen, von den jede eines der beiden gasdurchlässigen Bänder 2(a) und 2(b) antreibt, für den Fachmann als offensichtlich gleichwertige Mechanismen naheliegend sind.

Die gasdurchlässigen Bänder 2(a) und 2(b) können aus

jedem geeigneten textlien Material bestehen; das ausreichende Durchlässigkeit für die Gasströmung hat, jedoch genügend undurchlässig für das zu verdichtende Pulvermaterial ist, um dessen Durchgang zu verhindern. Ferner erfordern die Werkstoffe für die Bänder 2(a) und 2(b) natürlich eine ausreichende Festigkeit und Haltbarkeit für die Verwendung als angetriebene Elemente unter wesentlichen Belastungen. Solche gasdurchlässigen Bandwerkstoffe sind bekannt. In Frage kommen beispielsweise in geeigneter Weise verstärkte Baumwolloder Baumwolle-Polyester-Gewebe. Unter Berücksichtigung der vorstehenden Erwägungen kann der Fachmann, für den diese Erfindung in Frage kommt, geeignete Bandwerkstoffe auf der Grundlage des jeweils zu verdichtenden Pulvermaterials, des Ausmaßes der gewünschten Verdichtungsbehanülung und der mit dem Durchsatz zusammenhängenden KOiistruktionsparameter uer Apparatur auswänlen.

Damit die Gleichmäßigkeit der durch die Apparatur gemäß der Erfindung erreichten Verdichtung maximiert wird, ist es wichtig, daß die Apparatur mit einer Beschickungsvorrichtung versehen wird, durch die die konvergierende Verdichtungszone 1 während des Betriebs im wesentlichen

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vollständig gefüllt gehalten wird. Bei der in Fig. 1 dargestellten Apparatur hat diese Beschickungsvorrichtung die Form eines trogförmigen Schüttelzuführers 52, dessen Schütteltrog 53 selbst aus einem 'Pulvervorratsbunker 54 beschickt wird. Die-Regelung der Rate des Pulvers, das dem divergierenden Ende der konvergierenden Verdichtungs-, zone 1 unter Verwendung einer Beschickungsvorrichtung dieses Typs zugeführt wird, kann gewöhnlich durch Regelung der Frequenz und Amplitude der Schwingung des Troges 53 und/oder durch Einstellung des Neigungswinkels des Troges 53 erfolgen. Für zahlreiche Pulver von Interesse erweist sich eine verhältnismäßig.einfache Beschickungsvorrichtung, die von der Verdichtungsapparatur gemäß der Erfindung getrennt und gesondert, aber mit dieser verbunden ist, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, als geignet, um die konvergierende Verdichtungszone 1 im wesentlichen vollständig gefüllt zu halten. Bei Submikron-Pulverbeschickungen von geringer Schüttdichte kann es sich jedoch als schwierig erweisen, Beschickungsvorrichtungen, die auf dem Gebiet der Pulverförderung' üblich sind, z.B. Schneckenförderer, Fülltrichter mit Materialzuführung durch das Gefälle oder Schüttelzuführer, so zu betreiben, daß eine gleichmäßige Beschickungsrate zur konvergieren- . den Verdichtungszone 1 erreicht wird. In Fig. 2 und Fig.4 ist eine Anordnung dargestellt, durch die die Förderung von Submikron-Pulvermaterialien von niedriger Schüttdichte in eine konvergierende Verdichtungszohe 1 in einer solchen Weise, daß die Aufrechterhaltung einer vollständigen Füllung der Zone gewährleistet ist, erleichtert wird. Eine Betrachtung insbesondere von Fig. 2 zeigt zunächst, daß die Verdichtungsapparatur der Erfindung so ausgerichtet ist, daß sich die konvergierende Zone 1 in einer im wesentlichen senkrechten Lage befindet, wobei sich ihr divergierendes Beschickungsende 300 an der höchsten Stelle befindet. Eine solche im wesentlichen senkrechte Ausrichtung der Verdichtungsapparatur gemäß der

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Erfindung ist von vornherein insofern günstig, als sie den Vorteil der Schwerkraft für die Förderung des Pulvermaterials in die konvergierende Verdichtungszone 1 und für die Aufrechterhaltung eines im wesentlichen vollständig gefüllten Zustandes der Zone ausnutzt- Unmittelbar über dem divergierenden Ende 300 der Verdichtungszone 1 und zusammenhängend mit dieser schließt sich eine -relativ weiter konvergierende Beschickungszone 200 an, die durch die Fortsetzung der beiden Bänder 2(a) und 2(b) auf im wesentlichen gleiche, aber im wesentlichen größere Längen, als sie sonst notwendig sind, um die konvergierende Verdichtungszone 1 zu bilden, gebildet wird. Der Boden der Beschickungszone 200 wird ferner als Beschickungsende 300 der konvergierenden Verdichtungszone 1 angesehen und wird durch das oberste Paar von einander gegenüberliegenden Stützrollen 6(a) .und 6(b) der konvergierenden Verdichtungszone 1 gebildet. Das Beschickungsende 100 der Beschickungszone 200 wird andererseits durch ein Paar gegenüberliegender Leerlauf- oder Umlenkrollen 57(a) und 57(b) gebildet, die einen wesentlich größeren Abstand haben als die obersten Rollenpaare 6(a) und 6(b) und außerdem über dem obersten Paar der Rollen 6(a) und 6(b) einen solchen linearen Abstand aufweisen, daß sie eine konvergierende Beschikkungszone 200 bilden, die einen eingeschlossenen Winkel 0 bilden, der wesentlich größer ist als der Winkel Θ. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind gasdurchlässige Bänder 2(a) und 2(b), wie am besten in Fig. 4 dargestellt, allgemein über ihre jeweiligen Antriebsrollen 19(a) und 19 (b), die Stützrollen 6(a) und 6(b) und die Leerlauf- oder Umlenkrollen 57(a) und 57(b) geführt, wodurch die verhältnismäßig weit konvergierende Speisezone gebildet wird, die mit der wesentlichen enger konvergierenden Verdichtungszone 1 zusammenhängt und die letztere beschickt= Da die Hauptaufgaben der Beschikkungszone 200 darin bestehen, das zugeführte Pulvermaterial einer teilweisen Vorentgasung zu unterwerfen und es

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in die konvergierende Verdichtungszone 1 aufzugeben, sind die Kräfte, die auf die gasdurchlässigen Bänder 2(a) und 2(b) in der Beschickungszone 200 einwirken, normalerweise relativ sehr gering. Daher erweist es sich gewöhnlieh als unnötig, diese Bänder mit zusätzlichen, den Abstand überbrückenden Stützrollen innerhalb der Zone 200 zu versehen, obwohl, falls gewünscht, solche Stütz- ■■ rollen vorgesehen werden können.

Die Anwesenheit einer solchen weit konvergierenden Beschickungszone 200 verringert erheblich die Mühe der Aufrechterhaltung einer im wesentlichen vollständigen ' Füllung der engeren konvergierenden Verdichtungszone 1, besonders wenn extrem leichte und flockige Submikron- [ Pulvermaterialbeschickungen mit Schüttdichten von nicht , mehr als etwa 25 kg/m zu verdichten sind. Die Beschikkungszone 200 verringert die Folgen einer geringfügigen überbrückung der Pulverbeschickungsvorrichtungen und anderer vorübergehender Verstopfungen oder Störungen des Flusses des Pulvermaterials in die Verdichtungsapparatur gemäß der Erfindung und trägt somit dazu bei, die für gute Gleichmäßigkeit des verdichteten Produkts wesentliche, praktisch vollständige Füllung der konvergierenden Verdichtungszone 1 aufrecht zu erhalten. Es leuchtet natürlich ein, daß es zur Aufrechterhaltung dieser im wesentlichen vollständigen Füllung der Verdichtungszone unter Verwendung der in Fig. 2 bzw. 4 dargestellten Apparatur lediglich notwendig ist, den Fluß des Pulvermaterials aus der Beschickungsvorrichtung in das Beschikkungsende 100 der Beschickungszone 200 in einem solchen Maße zu regeln, daß wenigstens eine gewisse Füllung dieser Zone aufrecht erhalten wird, aber nicht die strengere und schwieriger erreichbare Anforderung der Aufrechterhaltung einer im wesentlichen vollständigen Füllung dieser Zone erforderlich ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

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liegt in der Anordnung von Bauteilen, durch die die Verdichtungskräfte, die durch wenigstens die letzten Verdichtungsstationen der Apparatur zur Einwirkung gebracht werden, trotz etwaiger Änderungen, die in der Schüttdichte des zugeführten Pulvermaterials auftreten können, aufrecht erhalten werden. Dies kann wiederum durch eine als Reaktion auf solche Änderungen eintretende Einstellung des "Spaltverhältnisses" während des Betriebs erreicht werden, wobei das "Spaltverhältnis" für die Zwecke der Erfindung definiert wird als der zahlenmäßige Quotient des Spalts zwischen dem den größten Abstand aufweisenden Paar von Stützrollen 6(a) und 6(b) der konvergierenden Verdichtungszone 1 geteilt durch den Spalt zwischen dem den engsten Abstand aufweisenden Paar von Stützrollen am Austragsende 400 dieser Zone. Es leuchtet ein, daß die Gesamtverdichtung einer eingesetzten Pulverbeschickung mit konstanter Schüttdichte zum größeren Teil vom vorstehend genannten Spaltverhältnis abhängt. Bei einer Submikron-Pulvermaterialbeschickung ist es jedoch häufig der Fall, daß die Schüttdichte des der Verdichtungsapparatur zugeführten Materials in Wirklichkeit nicht gleichmäßig ist. Unter diesen Umständen führt die Aufrechterhaltung eines konstanten Spaltverhältnisses während der Arbeitsgänge der Verdichtung im allgemeinen zu einem verdichteten Produkt, dessen Schüttdichte als Reaktion auf Änderungen der Schüttdichte des eingesetzten Ausgangspulvermaterials schwankt. Zur Lösung dieses Problems werden für die Apparatur gemäß der Erfindung Bauteile stark bevorzugt, durch die das Spaltverhältnis als Reaktion auf Änderungen acr Schuhtdiciite der Pulvermaterialbeschickung verändert und eingestellt werden kann, wodurch sichergestellt wird, daß die Gesamtverdichtungskräfte, die auf das zu verdichtende Pulvermaterial zur Einwirkung gebracht werden, im wesentlichen verhältnismäßig konstant gehalten werden. Dies führt natürlich zu einem verdichteten Pulverprodukt mit verbesserter

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Gleichmäßigkeit gegenüber einem ähnlichen verdichteten Produkt, bei dem das Spaltverhältnis der Apparatur feststeht. Fig. 2 und_Fig. 3 zeigen eine geeignete Anordnung, durch die diese Einstellung des Spaltverhältnisses" erfolgen kann. Hierbei sind die Rahmenteile 8 (b), die

sämtliche Stützrollen 6(b) tragen, starr jeweils an den : damit in Verbindung stehenden beiden Seitenplatten beispielsweise mit Hilfe mehrerer Befestigungsglieder befestigt. Andererseits sind die Rahmenteile 8(a), die sämtliche Stützrollen 6(a) tragen, schwenkbar und drehbar, an den beiden Seitenplatten 12 um die Stützrolle 6(a) gelagert, die am Beschickungsende 300 der konvergierenden Verdichtungszone 1 liegt, wodurch es den Rahmenteilen 8(a) möglich ist, zwischen den Seitenplatten 12 hin- und herzuschwenken, wodurch Einstellungen des Spalts ' zwischen den Rollenpaaren 6(a) und 6(b) am Austragsende 400 ermöglicht werden, während der Spalt an dem Rollenpaar 6(a) und 6(b) am Beschickungsende 300 konstant gehalten wird. Ferner ist in diesem Zusammenhang die Antriebswelle 18{a) der Antriebsrolle 19(a) durch (nicht dargestellte) Schlitze geführt, die in jeder Seitenplatte 12 vorgesehen sind. Die verlängerten Teile der Welle 18(a) sind in.den Seitenarmen 20 eines Jochs 22 drehbar gelagert. Bauteile, die eine konstante Kraft ausüben, z.B. zwei Hydraulikzylinder 30," sind mit gleichem Abstand zu jeder Seite der Mittellinie der Rückseite der Anordnung aus starrem Rahmenteil 8(b)/Seitenplatte 12 befestigt. Die Arbeitsenden der Kolbenstangen 31 der Hydraulikzylinder sind mit Zapfen in den Spalten 24 des querverlaufenden JO Jochs 23 befestigt. Im Betrieb wird hydraulischer Druck in gleichem Maße auf die Zylinder 30 ausgeübt, wodurch die Kolbenstangen 31 der Zylinder mit gleicher Kraft in Richtung zum oberen Ende der Abbildung geführt werden und ihre jeweiligen Kräfte über das Joch 22 und die Welle 18(a) auf den unteren Teil des schwenkbar befestigten Rahmenteils 8(a) übertragen. Durch diesen

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Vorgang wird natürlich die Stützrolle 6(a) bzw. werden die Stützrollen 6(a) der nahe dem Austrngsende 400 der konvergierenden Verdichtungszone 1 liegenden Verdichtungsstationen in den geschlossenen Zustand mit ihrer bzw. mit ihren entsprechenden gegenüberliegenden Rollen 6(b) gedrückt. Durch das die Apparatur durchlaufende, zu verdichtende Pulvermaterial wird der Spalt zwischen den Rollen der Station, die das Austragsende 400 der konvergierenden Verdichtungszone 1 bilden, normalerweise nicht vollständig geschlossen, sondern statt dessen unter dem Druck der betätigten Hydraulikzylinder 30 ständig so verändert oder eingestellt, daß wenigstens konstante Verdichtungskräfte auf das Pulvermaterial, das die untersten Verdichtungsstationen durchläuft, zur Einwirkung kommen. Wenn Dichte und Durchflußmengo dos die konvergierende Verdichtungszone 1 durchlaufenden Pulvermaterials konstant sind, pflegt der Spalt der letzten Verdichtungsstation sich ebenfalls auf eine im wesentlichen gleichbleibende Weite einzustellen, wodurch auch das vorstehend genannte Spaltverhältnis als im wesentlichen konstant eingestellt wird. Wenn jedoch die Schüttdichte der der Apparatur zugeführten Pulvermaterialbeschickung oder deren Durchflußmenge Schwankungen unterliegt, stellen der Spalt und das Spaltverhältnis, die hierauf ansprechen, sich selbst darauf ein, wodurch die Konstanz der darauf einwirkenden Verdichtungskräfte bewahrt und ein verdichtetes Produkt mit verbesserter Gleichmäßigkeit gebildet wird. Es leuchtet ein, daß die vorstehend beschriebene Anordnung zur Einstellung des Spaltverhältnisses nicht die in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten speziellen Formen annehmen muß, sondern daß zahlreiche Änderungen und Modifikationen dieser Anordnung möglich sind,, nachdem die Grundsätze des Betriebs und seine beabsichtigten Wirkungen völlig verstanden worden sind. Beispielsweise können geeignete alternative Bauteile zur Ausübung einer konstanten Kraft auch die Form

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von pneumatischen Kolben, Gegengewichten, Federn, elektro.-mechanischen Regelungen u.dgl. annehmen, d.h. es müssen nicht die speziell dargestellten Hydraulikzylinder verwendet werden. Ferner können an Stelle der speziell j dargestellten und beschriebenen geeigneten Anordnungen der Rahmenteile und Seitenplatten auch andere Anordnungen verwendet werden, durch die eine Einstellung des Spalt- : Verhältnisses vorgenommen werden kann.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liegt in der Anordnung einer divergierenden Freigabezone 500, die mit dem Austragsende 400 der konvergierenden Verdichtungszone 1 zusammenhängt und mit dieser in Verbindung steht. Diese Ausführungsform der Erfindung ist in den Figg. 1, 2 und 4 dargestellt. Diese Abbildungen zeigen, ; daß unmittelbar anschließend an das letzte Paar von Stützrollen 6(a) und 6(b), die das Austragsende 400 bilden, jedes der gasdurchlässigen Bänder 2(a) und 2(b) verlängert und in scharf divergierenden Winkeln bis unter

das Austragsende 400 geführt und dann um mit weiterem Abstand zueinander angeordneten Antriebsrollen 19(a) und 19(b) geführt sind, wodurch die integrale Freigabezone 500 gebildet wird. Die Anwesenheit dieser divergierenden Freigabezone 500 trägt zur Abtrennung des verdichteten Pulverprodukts von den einander gegenüberliegenden Oberflächen 3(a) und 3(b) der gasdurchlässigen Bänder 2(a) und 2(b) bei. Ferner kann es sich in dieser Hinsicht außerdem als hilfreich erweisen, zusätzlich Schabemesser 501(a) und 501(b) vorzusehen, die sich durch den Raum zwischen den Seitenplatten 12 erstrecken und in Wirkverbindung mit den Bandoberflächen 3(a) und 3 (b), die über die Antriebsrollen 19(a) und 19(b) laufen, befestigt sind. DiGSO Schabemesser 501 (a) und 501 (b) dienen dazu, kontinuierlich angesetztes verdichtetes Pulverprodukt von den Oberflächen 3(a) und 3(b) der Bänder 2(a) und 2(b) zu entfernen.

Noch eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfin- ·

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dung liegt in der Anordnung von im wesentlichen gleichen Spaltweiten in den zwei oder drei letzten aufeinander- _: folgenden Verdichtungsstationen der konvergierenden Verdichtungszone 1. Wenn das Pulvermaterial zwei oder mehr Durchgängen nacheinander durch zwei oder mehrere, mit gleichem, aber minimalem Abstand angeordnete abschließende Stationen unterworfen wird, wird die Schüttdichte des verdichteten Produkts maximiert. Demgemäß sind bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung die Abstände oder Spalte zwischen den letzten beiden Paaren der Rollen 6(a) und 6(b) im wesentlichen gleich. Hierdurch wird der praktische Effekt erzielt, daß das die konvergierende Zone 1 durchlaufende Pulvermaterial zwei Durchgängen durch die abschließenden, mit minimalem Spalt versehenen Verdichtungsstationen unterworfen wird» In vorteilhafter Weise sind auch die gasdurchlässigen Bänder 2(a) und 2(b) im wesentlichen kontinuierlich spannweise über ihre jeweiligen gesamten Durchgänge zwischen den abschließenden, mit gleichem Spalt versehenen Verdichtungsstationen abgestützt. Dies kann erreicht werden durch Anordnung von glatten, steifen Stützgliedern 36(a) und 36 (b), die spannweise ausgerichtet sind und die Zwischenräume zwischen den innersten Umfangsf lachen der Rollen 6 (a) und dor Rollen f>(b) der mit gleichem Abstand angeordneten abschließendem Verdichtungsstationen im wesentlichen ausfüllen, wodurch in Zusammenarbeit mit den genannten Stützrollen im wesentlichen durchgehende spannweise Stützflächen für die Bänder 2(a) und 2(b) bei ihrem Lauf durch die genannten abschließenden Verdichtungsstätionen geschaffen werden. Diese Stützglieder 36 (a) und 36(b) haben die Wirkung, daß sie Polster- oder Kissenbildung (pillowing) der gasdurchlässigen Bänder 2(a) und 2(b) verhindern.

Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Verdichtungsapparatur und -verfahren wurde hochdisperses, flockiges Submikron-Siliciumdioxid von Kautschukver-

Stärkungsqualität mit einem Schüttgewicht von etwa 37 kg/m in getrennten Versuchen auf Schüttdichten von etwa 83 kg/m³ bzw. 189 kg/m³ verdichtet. Das Fluffy-Siliciumdioxidprodukt und die beiden verdichteten Siliciumdioxidprodukte wurden dann getrennt unter Standardbedingungen und bei zwei Beladungen in getrennte Chargen einer durch Wärme vernetzten Siliconkautschukmischung auf Basis eines Methylvinylsiloxankautschuks kompoundiert. Diese beiden gesonderten Beladungen der Siliciumdioxide betrugen 10 bzw. 30%, bezogen auf das Gewicht des Kautschuks. Proben der erhaltenen, mit Siliciumdioxid verstärkten Siliconkautschukmischungen wurden dann zu Stäben für den Zugversuch gepresst und in der Form etwa 1O Minuten bei 145 C vulkanisiert, \ anschließend aus der Form genommen und etwa 4 Stunden bei etwa 150C weiter vulkanisiert. Die vulkanisierten stabförmigen Prüfkörper für den Zugversuch wurden dann nach anerkannten Methoden auf Härte, Reißfestigkeit, Zugfestigkeit, Modul, Druckverformungsrest und Klarheit geprüft. Innerhalb jeder Gruppe von Proben, die gleiche ι Siliciumdioxidbeladungen enthielten, wurden keine wesentlichen Unterschiede in allen geprüften Eigenschaften festgestellt. Dieses Fehlen wesentlicher Unterschiede bei diesen verschiedenen Eigenschaften des vulkanisierten Kautschuks läßt erkennen, daß die Verdichtungsbehandlungen des flockigen Siliciumdioxids trotz der Tatsache, daß die strengste Behandlung die Schüttdichte um einen Faktor von etwa 5 erhöhte, nur einen geringen oder keinen Einfluß auf die Dispergierbarkeit der als Produkt erhaltenen Siliciumdioxide unter üblichen Bedingungen der Herstellung von Siliconkautschukmischungen hatte.

Ähnliche Versuche wurden unter Verwendung der beiden verdichteten Siliciumdioxidprodukte mit Beladungen von 10 bzw. 20 Gew.-% jeweils in einer Vinylacetat-Ethylen-Copolymermischung und einer EPDM-Kautschukmischung

durchgeführt. Wiederum ließen die physikalischen Prüfungen der erhaltenen, mit Siliciumdioxid gefüllten Polymermischungen, wenn überhaupt, nur unwesentliche Unterschiede in den Verstärkungseigenschaften der verdichteten Siliciumdioxidprodukte erkennen, obwohl das verwendete stärker verdichtete Siliciumdioxidprodukt ungefähr das doppelte Schüttgewicht des weniger stark verdichteten Siliciumdioxidprodukts hatte.

Claims

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VON KRESSLER SCt)UiVlWALO" "6ISHOLT)* FUES VON KREISLER KELLER SELIING WERNER

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. von Kreisler t 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln

Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

Dr. J. F. Fues, Köln

Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln

Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln

Dipl.-Ing. G. Seifing, Köln

Dr. H.-K. Werner, Köln

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1 20.November 1981 Ke/r 1019

Cabot Corporation

High Street, Boston, Massachusetts 02110/üSA

Patentansprüche

Pulververdichtungsapparatur, gekennzeichnet durch

eine Vielzahl von um eine gemeinsame Achse (A-A") angeordneten, jeweils durch zwei mit Abstand zueinander angeordnete, parallele, einander gegenüberliegende Stützrollen (6a, 6b) gebildeten Verdichtungsstationen mit einem zwischen den Rollen jeder Station fortlaufend von Station zu Station geringer werdenden Abstand oder Spalt,

ein gasdurchlässiges laufendes Band (2a), das über die an einer Seite der gemeinsamen Achse (A-A¹) liegenden Stützrollen (6a) geführt und spannweise von diesen Rollen gestützt ist, und ein weiteres gasdurchlässiges laufendes Band (2b), das über die an der anderen Seite der gemeinsamen Achse (A-A¹) liegenden Stützrollen (6b) geführt und spannweise durch diese Stützrollen gestützt ist, wobei die um die Rollen laufenden und von diesen gestützten Bänder (2a, 2b) gemeinsam eine konvergierende Verdichtungszone (1) bilden,

Telefon: (0221) 131041 · Telex: 8882307 dopo d · Telegramm: Dompolenl Köln

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Mittel (12), die die konvergierende Verdichtungszone (1) dicht unter Verhindern des Entweichens und Auslaufens von Pulvermaterial verschließen,

Mittel zum Antrieb der gasdurchlässigen Bänder (2a, 2b) mit im wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten in Richtung des konvergierenden Endes (400) der Verdichtungszone (1) und

Mittel (52, 53) zum Zuführen von Pulvermaterial in das divergierende Ende (300) der konvergierenden Verdichtungszone (1) mit einer solchen Rate, daß die Verdichtungszone (1) im wesentlichen vollständig gefüllt gehalten wird.
2. Verdichtungsapparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Verdichtungsstationen (6a, 6b) mindestens acht beträgt.
3. Verdichtungsapparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Verdichtungsstationen (6a, 6b) mindestens zehn beträgt.
4. Verdichtungsapparatur nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Konvergenzwinkel Θ der Verdichtungszone (1) nicht,größer als etwa 10° ist.
5. Verdichtungsapparatur nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die konvergierende Verdichtungszone (1) im wesentlichen senkrecht ausgerichtet ist, wobei ihr divergierendes Ende (300) an der obersten Stelle liegt.
6. Verdichtungsapparatur nach Anspruch 1 bis 5, zusätzlich gekennzeichnet durch eine konvergierende Beschickungszone (200) , die mit dem divergierenden Ende (300) der konvergierenden Verdichtungszone (1) integral und zusammenhängend ist, wobei der Konvergenzwinkel 0 der Beschickungszone (200) wesentlich größer ist als der Konvergenzwinkel Θ der Verdichtungszone (1).
7. Verdichtungsapparatur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die konvergierende Beschickungszone (200) durch Verlängerungen der gasdurchlässigen Bänder (2a, 2b) bis über das divergierende Ende (300) der konvergierenden Verdichtungszone (1) hinaus gebildet ist, wobei jede Bandverlängerung über eine Leerlauf- und Umlenkrolle (57a, 57b) geführt ist, die im Abstand zu der entsprechenden Seite der gemeinsamen Achse (A-A¹) und oberhalb der obersten Stützrollen (6a, 6b) angeordnet ist.
8. Verdichtungsapparatur nach Anspruch 1 bis 7, zusätzlich gekennzeichnet durch eine divergierende Freigabezone (500), die mit dem konvergierenden Ende (400) der konvergierenden Verdichtungszone (1) integral ist und zusammenhängt.
9. Verdichtungsapparatur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die divergierende Freigabezone (500) durch Verlängerungen der gasdurchlässigen Bänder (2a, 2b) über das konvergierende Ende (400) der konvergierenden Verdichtungszono (T) hinaus gebildet ist, wobei jede Bandverlängerung über eine dafür dienende Stützrolle (19a, 19b)geführt ist, die im Abstand zu der entsprechenden Seite der gemeinsamen Achse (A-A¹) und unterhalb der letzten Stützrollen (6a, 6b) angeordnet ist.

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10. Verdichtungsapparatur nach Anspruch 9, zusätzlich gekennzeichnet durch den Stützrollen (19a, 19b) zugeordnete Abstreifmesser (501a, 501b) zum Entfernen von verdichtetem Pulvermaterial vom Band (2a, 2b).
11. Verdichtungsapparatur nach' Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte zwischen den Rollenpaaren (6a, 6b) der letzten zwei oder drei Verdichtungsstationen der konvergierenden Verdichtungszone (1) im wesentlichen gleich sind.
12. Verdichtungsapparatur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß steife und glatte Stützglieder (36a, 36b) zwischen den Stützrollen (6a, 6b) jeder Seite der Verdichtungsstationen mit im wesentlichen gleichen Spalten zum Verhindern der Polster- oder Kissenbildung der Bänder (2a, 2b) zwischen den genannten Rollen angeordnet sind.
13. Verdichtungsapparatur nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die an jeder Seite der gemeinsamen Achse (A-A¹) angeordneten Stützrollen (6a, 6b) in gesonderten Rahmenteilen (8a, 8b) drehbar gelagert sind, der einer Gruppe dieser Rollen (6b) zugeordnete Rahmenteil (8b) zwischen zwei parallelen Seitenplatten (12), die als Abschlußglied die konvergierende Verdichtungszone (1) verschließen und abdichten, feststehend angeordnet ist, während der der anderen Gruppe der Rollen (6a) zugeordnete Rahmenteil (8a) schwenkbar an seinem divergierenden Ende und zwischen den Seitenplatten (12) gelagert ist, und daß regelbare, eine konstante Kraft ausübende Bauteile (30) mit dem schwenkbar gelagerten Rahmenteil (8a) so in Verbindung stehen, daß das freie Ende des schwenkbar gelagerten Rahmenteils (8a) nachgiebig mit konstanter Kraft gegen den feststehenden Rahmenteil (8b) gedrückt wird unter Einstellung des Spaltverhältnisses der konvergierenden Verdichtungszone (1)

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bei Änderungen der Dichte des der konvergierenden Verdichtungszone (1) während des Betriebs zugeführten Pulvermaterials.
14. Verfahren zum Verdichten von Pulvermaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß man in eine geschlossene konvergierende Verdichtungszone mit einem divergierenden Beschickungsende und einem konvergierenden Austragsende, die durch zwei sich gegenüberliegende, gasdurchlässige laufende Bänder, die an einer Vielzahl von Stellen spannweise durch eine Vielzahl von mit Abstand zueinander und in gegenüberliegenden parallelen Paaren angeordneten und getrennte und gesonderte Verdichtungsstationen bildenden Stützrollen gestützt und in Richtung zum Austragsende mit im wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten angetrieben werden, gebildet wird, das zu verdichtende Pulvermaterial in das Beschickungsende mit einer solchen Rate, daß die Verdichtungszone im wesentlichen vollständig gefüllt gehalten wird, einführt und aus dem Austragsende austretendes verdichtetes Pulvermaterial als Produkt gewinnt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man der Verdichtungszone ein Pulvermaterial mit einer Schüttdichte von nicht mehr als etwa 25 kg/m³ zuführt und ihr Spaltverhältnis so einstellt, daß ein verdichtetes Produkt mit einer Schüttdichte von wenigstens etwa 100 kg/m³ anfällt.
16. Verfahren nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß man den Konvergenzwinkel Θ der Verdichtungszone auf nicht mehr als etwa 10° einstellt.
17. Verfahren nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man die konvergierende Verdichtungszone im wesentlichen senkrecht ausrichtet, wobei ihr divergierendes Beschickungsende an der höchsten Stelle liegt.
18. Verfahren nach Anspruch 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß man den Austragsendteil wenigstens eines der Paare von laufenden Bändern relativ beweglich zum und entfernt vom entsprechenden Austragsendteil des gegenüberliegenden laufenden Bandes anordnet und das Spaltverhältnis kontinuierlich durch nachgiebiges Drücken des Austragsendteils des relativ beweglichen laufenden Bandes mit konstanter Kraft in Richtung des gegenüberliegenden laufenden Bandes einstellt.
19. Verfahren nach Anspruch 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu verdichtende Pulvermaterial in das divergierende Ende einer durch zwei gegenüberliegende gasdurchlässige, mit im wesentlichen gleichen Geschwindigkeiten angetriebene laufende Bänder gebildeten konvergierenden Beschickungszone, die mit dem divergierenden Beschickungsende der konvergierenden Verdichtung'szone integral ist und zusammenhängt und deren Konvergenzwinkel 0 wesentlich größer ist als der Konvergenzwinkel Θ der Verdichtungszone, mit einer solchen Rate einführt, daß die Verdichtungszone im wesentlichen teilweise gefüllt gehalten wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß man das Pulvermaterial in eine Beschickungszone einführt, die von gasdurchlässigen laufenden Bändern, die mit den die Verdichtungszone bildenden gasdurchlässigen laufenden Bändern ein Stück darstellen, gebildet ist.

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21. Verfahren nach Anspruch. 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß man das Pulvermaterial in einer Verdichtungszone verdichtet, bei der die Spalte zwischen den gegenüberliegenden Bändern der an ihrem konvergierenden Austragsende angeordneten letzten zwei oder drei Verdichtungsstationen im
wesentlichen gleich sind.
22. Hochdisperses Submikron-Siliciumdioxid mit einem Schüttgewicht von wenigstens etwa 100 kg/m³, verdichtet nach den Verfahren der Ansprüche 14 bis 21.