DE3421586C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen und Kneten von Kunststoffmaterialien mit einem Paar horizontaler, gegeneinander drehbarer Scheiben, die koaxial ausgerichtet und mit Abstand voneinander angeordnet sind, zwischen sich eine Mischzone ausbilden und einander zugewandte Arbeitsflächen aufweisen, wobei in der oberen Scheibe wenigstens eine Einlaßöffnung und am Umfang der Scheiben die Abgabe des Materials vorgesehen ist.

Es sind bereits Verfahren bekannt, bei denen Abfälle aus plastischen Massen oder Kunststoffmaterialien mit pulverförmigen Füllstoffen, wie Schlamm oder Sinkstoffen, und Holzpulver zur Herstellung von Baumaterialien gemischt werden. Der Verfahrensschritt des Mischens oder Mahlens der plastischen Massen und Füllstoffe wird im allgemeinen mittels eines Banbury-Innenmischers oder eines biaxialen Extruders durchgeführt. Derartige bekannte Vorrichtungen besitzen jedoch einen Nachteil, der darin liegt, daß keine homogene Dispersion erzielt werden kann, selbst wenn der Verfahrensschritt des Mischens über eine lange Zeitdauer durchgeführt wird. Darüber hinaus ist es mit einer Mischvorrichtung vom Extrudertyp unmöglich, das Mischen bei einer geeignet hohen Temperatur durchzuführen, und deshalb kann das Verhältnis der Menge des Füllstoffes zu der Menge der plastischen Masse nicht bis auf ein wünschenswertes Maß erhöht werden.

Aus der US-PS 35 77 589 ist weiterhin eine Vorrichtung bekannt, die dazu dient, thermoplastische Schäume, wie beispielsweise Schaumstoffabfälle zu verdichten, daß heißt, die aufgeschäumten Zellen zu zerstoßen oder zu zerdrücken, damit die Luft entweichen kann, um so einen wiederverwendbaren Kunststoffstrang zu erzeugen.

Diese bekannte Vorrichtung weist zwei gegeneinander drehbare Scheiben auf, die mit Abstand voneinander angeordnet sind und zwischen sich eine Mischzone ausbilden, indessen ist die Mischwirkung gering und eine Durchkneten der Materialien ist nicht möglich.

Ausgehend von diesem bekannten Stande der Technik ist es nunmehr Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sowohl ein Mischen als auch ein Durchkneten von Kunststoffmaterialien mit gutem Wirkungsgrad möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung der eingangs definierten Art erfindungsgemäß dadurch, daß in den beiden Arbeitsflächen Rillen derart angeordnet sind, daß die Rillen der einen Arbeitsfläche die Rillen der anderen Arbeitsfläche bei der relativen Drehbewegung zwischen den beiden Arbeitsflächen kreuzen.

Durch das Kreuzen der Rillen oder Nuten der beiden Arbeitsoberflächen (wobei diese in der ebenen Projektion zu betrachten sind) bei der relativen Bewegung, die überlicherweise eine Rotation sein wird, können die Feststoffe zwischen den zwei Arbeitsflächen Scherkräften unterworfen werden, so daß der Wirkungsgrad des Mischens und der Wirkungsgrad des Mahlens verbessert werden. Wenn die Rillen oder Nuten der beiden Arbeitsflächen so angeordnet sind, daß sich jeder Kreuzungspunkt in einer ebenen Projektion nach außen in Richtung auf den Umfang der Scheiben verlagert, wird das gemischte Produkt zwischen den beiden Arbeitsflächen gezwungen, diese in einer beschleunigten Weise zu verlassen.

Die Vorteile, die sich bei der Mischvorrichtung der Erfindung ergeben, sind die folgenden:

• 1. Der Mischwirkungsgrad ist wesentlich höher als der herkömmlicher Mischer. Bei der Mischvorrichtung gemäß der Erfindung ist eine Mischzeit von 5 bis 30 Sekunden ausreichend, um ein homogenes Mischen zu erzielen. Deshalb ist es möglich, solche Ausgangsmaterialien zu mischen, die thermisch unstabil sind, wie z. B. Polyvinylchloride, chlorierte Polyethylene oder Holzpulver.
• 2. Da die Mischvorrichtung eine hohe Mischleistungsfähigkeit besitzt und für das Mischen bei einer erhöhten Temperatur ausgelegt ist, kann das Volumenverhältnis der plastischen Masse oder des Kunststoffmaterials zu dem Füllstoff bis auf etwa 30/70 gesenkt werden, was nahe dem Grenzwert von 26/74 liegt.
• 3. Die Mischvorrichtung ist einsetzbar zum Verringern des Volumens von voluminösen Materialien, die aus aufgeschäumten Materialien, dünnen Folien oder dergleichen gebildet worden sind.
• 4. Eine hohe Mischleistungsfähigkeit ermöglicht es, die Flächengröße der Arbeitsflächen zu verkleinern. Deshalb wird die Mischvorrichtung gemäß der Erfindung kompakt und erfordert weniger Energie.

Die Erfindung wird nun durch Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Aufrißansicht teilweise im Schnitt, die schematisch eine Ausführungsform der Mischvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1, die teilweise abgeschnitten ist;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Sammelplatte der Vorrichtung gemäß der Fig. 1 und 2 zeigt;

Fig. 4 eine vertikale Querschnittsansicht eines Teilstücks, das eine Ausführungsform der Ablaßöffnung zeigt;

Fig. 5(a) und 5(b) Draufsichten, die schematisch die Arbeitsflächen der oberen bzw. der unteren Scheibe zeigen;

Fig. 6(a) bis 6(f) Draufsichten, die schematisch andere Ausführungsformen der Arbeitsflächen darstellen, und

Fig. 7(a) bis 7(g) vertikale Querschnittsansichten, die schematisch Ausführungsformen der oberen und unteren Scheiben zeigen.

Es wird zuerst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen unteren Gestellrahmen mit einer mittleren Öffnung, durch die ein Buchsenglied 2 eingeschoben ist. Das Buchsenglied 2 ist an dem unteren Rahmen 1 mittels Schrauben 3 befestigt. Eine Welle 4 wird drehbar von dem Buchsenglied 2 aufgenommen, wobei ihre Achsenrichtung die Mittelachse der Rotation ist. Mit 5 und 6 sind Lager bezeichnet. Der untere Endabschnitt der Welle 4 ist fest mit einem Kettenrad 7 versehen, das durch eine (nicht dargestellte) Kette für die Drehung der Welle 4 angetrieben wird. Die Welle 4 besitzt einen Flanschabschnitt an ihrem oberen Teil, an dem eine untere Halteplatte 8 mittels Schrauben 9 fest angebracht ist. An der Halteplatte 8 ist eine untere Arbeitsscheibe 10 mittels Schrauben 11 befestigt. Auf diese Weise dreht sich die untere Arbeitsscheibe 10 um die Achse der Welle 4 bei Betätigung des aus Kette und Kettenrad bestehenden Antriebs.

Eine Vielzahl (vier in der dargestellten speziellen Ausführungsform) von Haltestangen 12 sind vertikal auf dem unteren Gestellrahmen 1 vorgesehen, an deren oberen Abschnitten ein oberer Gestellrahmen 13 in horizontaler Richtung befestigt ist. Somit besitzt jede Haltestange 12 einen oberen Abschnitt 14 mit kleinerem Durchmesser, der mit einem Außengewinde versehen ist. Der obere Rahmen 13 steht in halterndem Eingriff mit der oberen Fläche 15 des abgestuften Abschnitts der einzelnen Haltestangen und ist an diesem durch Muttern 16 befestigt.

An dem oberen Rahmen 13 ist mittels Schrauben 20 eine obere Halteplatte 19 befestigt, an der eine obere Arbeitsscheibe 21 mittels Schrauben 30 fest angebracht ist. Die obere Arbeitsscheibe 21 und die untere Arbeitsscheibe 10 sind Fläche an Fläche mit einem vorher bestimmten Abstand dazwischen angeordnet. Der Abstand zwischen den beiden Scheiben 21 und 10, der variiert werden kann, indem ein (nicht dargestellter) Abstandhalter zwischem dem abgestuften Abschnitt 15 der einzelnen vertikalen Haltestangen 12 und dem oberen Rahmen 13 vorgesehen wird, wird auf einem vorher bestimmten Wert während des Mischbetriebes gehalten. Der Raum zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Scheiben 10 und 21 dient als eine Mischzone, in der das Mischen von Beschickungsmaterialien durchgeführt wird.

Der obere Rahmen 13, die obere Halteplatte 19 und die obere Scheibe 21 besitzen jeweils entsprechende Öffnungen 23, 24 und 25, durch die eine Beschickungsöffnung 22 zum Einführen des Beschickungsmaterials, das gemischt werden soll, gebildet wird. Auf diese Weise steht die Beschickungsöffnung 22 in Fluid-Verbindung mit der Mischzone. Zwei oder mehr Zuführungsöffnungen mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau können vorgesehen werden, wenn es gewünscht wird. Die Beschickungsöffnung 22 kann auch als eine Auslaßöffnung dienen, aus der in dem Beschickungsmaterial eingefangene Gase und während des Mischens erzeugter Dampf in vorteilhafter Weise abgezogen werden können. Wenn es notwendig ist, kann ein Luftzylinder, ein Schneckenförderer oder irgendeine andere Vorrichtung in jeder einzelnen Beschickungsöffnung 22 angeordnet werden, um das Zuführen des Beschickungsmaterials zu der Mischzone zu beschleunigen. Das in die Mischzone eingeführte Beschickungsmaterial wird dem Mischen unterworfen, das durch Rotation der unteren Scheibe 10 bewirkt wird, und das gemischte Produkt wird von dem äußeren Umfang der beiden Scheiben 10 und 21 abgelassen.

Es ist zweckmäßig, Schab- oder Abkratzvorrichtungen zum Aufsammeln des gemischten Produktes an einer bestimmten Stelle vorzusehen. Die Schabvorrichtungen in dieser Ausführungsform enthalten einen Schaber oder ein blattartiges Glied 17, das auf einem Haltestab 18 befestigt ist, der wiederum an dem oberen Rahmen 13 befestigt ist. Der Schaber ist so angeordnet, daß eine seiner Kanten mit den äußeren Umfangsoberflächen der Arbeitsscheibe 10 und 21 in Kontakt gehalten wird. Unterhalb des Umfangs der Scheibe 10 und 21, die in dieser Ausführungsform den gleichen Durchmesser besitzen, ist ein ringsförmiges Auffanggefäß 26 vorgesehen, das einen U-förmigen Querschnitt besitzt und in seiner Lage mittels einer Halterung 28 gehalten ist, die auf dem unteren Rahmen 1 befestigt ist. Auf diese Weise wird das von dem äußeren Umfangsabschnitt der Scheiben 10 und 21 abgelassene gemischte Produkt nach und nach von dem Schaber 17 abgeschabt und in dem ringförmigen Gefäß 26 aufgesammelt. Eine Ablaßöffnung 26 a ist in dem Gefäß 26 an einer Stelle in der Nähe des Schabers 17 zum Auffangen des gemischten Produktes vorgesehen. Um das Ablassen des gemischten Produkts von dem ringförmgen Gefäß 26 zu erleichtern, kann der Boden des Gefäßes 26 an der Ablaßöffnung 26 a nach unten in der radialen Richtung nach außen abgeschrägt sein.

Obgleich der größte Teil des gemischten Produktes durch das Schabmesser oder den Schaber 17 gewonnen werden kann, kann ein gewisser Teil des gemischten Produktes von dem Umfangsabschnitt der Scheiben 10 und 21 ohne Hilfe des Schabers 17 herabfallen. Dieses Produkt wird durch eine Sammelplatte 27 aufgesammelt, die an dem äußeren Umfang der unteren Halteplatte 8 angebracht ist und zusammen mit dieser rotiert. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, besitzt die Sammelplatte 27 einen eingeschnittenen und umgebogenen Abschnitt 27 a mit durchgehenden Löchern, durch die Schrauben zum Befestigen der Sammmelplatte 27 auf der unteren Halteplatte 8 eingeschoben werden können. Die sich gegenüberliegenden Kanten 27 b und 27 d der Sammelplatte 27 werden in gleitendem Kontakt mit den gegenüberliegenden inneren Seitenwänden des U-förmigen ringförmigen Gefäßes 26 gehalten und eine untere Kante 27 c wird in gleitendem Kontakt mit dem Boden des Gefäßes 26 gehalten. Als Folge dieses Aufbaues wird das gemischte Produkt innerhalb des Sammelgefäßes 26 durch die Sammelplatte 27 aufgesammelt, wenn diese entlang des ringförmigen Gefäßes 26 rotiert. Wenn es gewünscht wird, können zwei oder mehr derartige Sammelplatten an der unteren Halteplatte 8 befestigt werden. Weiterhin kann anstelle der Sammelplatte 27 eine Vorrichtung zum Vibrierenlassen des Sammelgefäßes 26 vorgesehen werden, um das Ablassen des Produktes aus der Ablaßöffnung 26 a zu erleichtern. In diesem Falle wird es bevorzugt, daß das Sammelgefäß 26 in einer schrägen Stellung, vorzugsweise in einem Winkel von 3 bis 20° gegen die horizontale Ebene, gehalten wird, so daß die Ablaßöffnung 26 a auf dem untersten Niveau gelegen ist. Die Ablaßöffnung 26 a kann mit einer Beschickungsöffnung einer Spritzgießmaschine, eines Extruders oder dergleichen verbunden werden. Wenn es gewünscht wird, kann eine Kühlvorrichtung (oder eine Heizvorrichtung) wie beispielsweise ein Wassermantel in dem Sammelgefäß 26 vorgesehen werden, um eine Ablagerung der geschmolzenen Produktmischung auf den Oberflächen der jeweiligen Teile zu verhindern. Mit 31 ist in Fig. 1 eine Heizvorrichtung zum indirekten Heizen der Ausgangsmaterialien in der Beschickungsöffnung 22 und in der Mischzone, die durch die beiden Arbeitsscheiben 10 und 21 begrenzt wird, bezeichnet.

In einer alternativen Ausführungsform wird das Gewinnen des gemischten Produktes auf eine Weise durchgeführt, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Die untere Arbeitsscheibe 10 besitzt in dieser Ausführungsform eine ringförmige Nut oder Rille 29 nahe ihres Umfangs, um das gemischte Produkt darin aufzunehmen. Ein durchgehendes Loch oder mehrere durchgehende Löcher 29 a sind an dem äußeren Umfang der Scheibe 10 vorgesehen, durch das bzw. die das gemischte Produkt aus der Rille zur Gewinnung abgelassen wird.

Die Fig. 5(a) und 5(b) stellen die entsprechenden Arbeitsflächen der oberen und der unteren Scheibe 21 bzw. 10 dar. Die obere Scheibe 21 besitzt eine Vielzahl von Nuten oder Rillen 35 auf ihrer Arbeitsoberfläche. In der speziellen dargestellten Ausführungsform ist die Oberfläche der Scheibe 21 winkelmäßig in gleichen Abständen durch sechs Rillen, die sich von der Mitte der Scheibe 21 radial nach außen erstrecken, in sechs Segmente oder Sektoren unterteilt. Jedes Segment besitzt eine Vielzahl von Rillen, die parallel zu einer radialen Rille angeordnet sind. Die Rillen sind so ausgebildet, daß sie in einem Segment nicht parallel zu den Rillen in seinen benachbarten Segmenten verlaufen. Die untere Scheibe 10 ist mit ähnlichen Rillen 35′ versehen, wie es in Fig. 5(b) gezeigt ist. Die Segmente, aus denen ein einzelne Scheibe gebildet ist, können auf solch eine Weise aufgebaut sein, daß sie voneinander getrennt auseinandergenommen werden können. Solch ein Aufbau ist in wirtschaftlicher Hinsicht vorteilhaft, weil im Falle des Brechens einer Scheibe es ausreichend ist, daß nur das gebrochene Segment oder die gebrochenen Segmente durch ein neues Segment oder durch neue Segmente ersetzt werden. Wie aus den Fig. 5(a) und 5(b) ersichtlich ist, enden alle Rillen 35 und 35′ vor der Umfangskante, wodurch ein flacher ringförmiger Abschnitt 32 bzw. 32′ an dem Umfang gebildet wird. Der flache Abschnitt dient als eine Barriere, um den Fluß des gemischten Produktes zu verzögern.

Die so aufgebaute obere Scheibe 21 und untere Scheibe 10 werden auf der oberen Halteplatte 19 bzw. auf der unteren Halteplatte 8 befestigt (Fig. 1), wobei ihre mit den Rillen bedeckten Arbeitsflächen einander zugewandt sind, und sie werden im allgemeinen parallel zueinander und mit einem vorher bestimmten Abstand von vorzugsweise 0,2-2 mm angeordnet. In Fig. 5(a) bezeichnet das Bezugszeichen 23′ einen bogenförmigen konkaven Abschnitt, der auf der Arbeitsfläche der Scheibe 21 ausgebildet ist. Der konkave Abschnitt 23′ steht in Fluidkommunikation mit der Beschickungsöffnung 22 und wird allmählich flach und dünn, um den Fluß der Beschickungsmaterialien von der Beschickungsöffnung 22 zu der Mischzone, die von den beiden Arbeitsflächen begrenzt wird, zu erleichtern.

Die Beschickungsmaterialien werden in der Mischzone gemischt. Beim Drehen der Welle 4 wird eine relative Bewegung zwischen den beiden Arbeitsflächen aufrechterhalten. Da die Rillen der oberen Scheibe 21 die Rillen der unteren Scheibe 10 schneiden, wenn man in der ebenen Projektion schaut, werden die Beschickungsmaterialien, die zwischen den zwei Arbeitflächen zugeführt werden, gemahlen und auf einfache Weise miteinander gemischt aufgrund der Scherkräfte, die auf sie ausgeübt werden. Während es bequem ist, die obere Scheibe 21 fest und stationär zu halten und die untere Scheibe 10 zu drehen, kann die ent­ gegengesetzte Anordnung auch verwendet werden, wenn es gewünscht wird. Die relative Bewegung zwischen den beiden Arbeitsflächen kann natürlich auch durch Rotation der beiden Scheiben 21 und 10 erhalten werden.

Alternative Ausführungsformen der Rillenanordnungen sind in den Fig. 6(a) bis 6(f) gezeigt. Das Muster oder das Profil der Rillen, wie es in den Fig. 5(a) und 5(b) gezeigt ist, wird jedoch wegen der guten Mischleistungsfähigkeit besonders bevorzugt. In den Fig. 6(a) bis 6(f) ist jeweils nur die obere Scheibe gezeigt, und die Darstelung des konkaven Abschnitts 23′ und der Öffnung 23 ist weggelassen. Ähnliche bzw. sich entsprechende Bauteile sind in den Zeichnungen mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die Rillen 35 der Scheibe 21 aus Fig. 6(a) sind alle in der gleichen Richtung angeordnet. In Fig. 6(b) sind die Rillen nährungsweise radial angeordnet. Diese Anordnung ist für schnellen Durchfluß der Beschickungsmaterialien geeignet. Die Muster der Fig. 6(c) bis 6(e) sind Varianten von Fig. 5(a), und sie sind gleich dem Muster von Fig. 5(a) mit der Ausnahme, daß die Muster der Fig. 6(c) bis 6(e) jeweils entspechend drei, vier bzw. acht Segmente aufweisen. Das in Fig. 6(f) gezeigte Muster ist eine Kombination der Muster aus den Fig. 5(a) und 6(b). Bei der Scheibe 21 von Fig. 6(f) ist ihr mittlerer Abschnitt mit solchen Rillen versehen, wie sie in Fig. 5(a) gezeigt sind, und sie besitzt einen flachen ringförmigen Abschnitt 38 und einen ringförmigen Umfangsabschnitt, der mit den Rillen versehen ist, wie sie in Fig. 6(b) gezeigt sind. Der flache Abschnitt 38 dient als ein Halt oder als eine Barriere, um den Fluß der zu mischenden Rohmaterialien durch die Mischzone zu vergrößeren. Als Folge davon kann eine plastische Masse oder ein Kunststoffmaterial, das einen hohen Schmelzpunkt besitzt, und schwierig zu mahlen ist, in wirksamer Weise gemahlen werden. Die Mischung wird hauptsächlich in dem mittleren Abschnitt der Arbeitsfläche innerhalb der Barriere 38 bewirkt, während die Hauptfunktion des äußeren Umfangsbereichs außerhalb des flachen Abschnitts 38 ist, das Ablassen des gemischten Produktes zu beschleunigen. Dies bedeutet, daß die Verzögerung des Flusses, die von dem Barrierenabschnitt 38 herrührt, durch die radiale Ausrichtung der Rillen an dem Umfangsabschnitt kompensiert werden kann. Der flache Abschnitt 38 ist vorzugsweise auf beiden Scheiben, daß heißt der oberen Scheibe 21 und der unteren Scheibe 10, oder auf einer von ihnen vorgesehen. Es wird bevorzugt, daß die beiden Scheiben 21 und 10 derartige Strömungsbarrieren 38 in solchen Stellungen aufweisen, daß diese sich gegenüberliegen, wenn die Scheiben an ihrer Stelle montiert sind.

Die Arbeitsflächen von Fig. 6(a) bis 6(c) können mit einem flachen Abschnitt oder einer Barriere auf die gleiche Weise versehen sein, wie es in Fig. 5(b) gezeigt ist. Die Muster der Rillen 35 sind nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und können irgendwelche Muster wie beispielsweise komplizierte Muster sein, solange nur die Rillen der Scheibe 21 die Rillen der unteren Scheibe 10 während ihrer relativen Rotation zueinander schneiden können.

Obgleich es bevorzugt wird, daß wie in den vorstehenden Ausführungsformen angegeben, die obere und die untere Scheibe 21 bzw. 10 eine kreisförmige Gestalt mit dem gleichen Durchmesser besitzen, können sie als Scheiben mit verschiedenen Durchmessern oder als irgendwelche mehreckigen Formen, z. B. dreieckiger, viereckiger und sechseckiger o. ä. Gestalt ausgeformt werden, wenn es gewünscht wird. Es ist nicht notwendig, daß die obere und die untere Scheibe die gleiche Gestalt besitzen. Es können beispielsweise Kombinationen aus sechseckigen und achteckigen Scheiben und einer mehreckigen Scheibe und einer kreisförmigen Scheibe verwendet werden. Die Dicke der Scheiben 21 und 10 ist nicht speziell begrenzt.

Der Querschnitt der Rillen der Arbeitsflächen der Scheiben 10 und 21 kann V-förmig, gebogen (z. B. halbkreisförmig), trapezförmig (z. B. keilförmg) oder irgendeine geeignete Kombination derselben sein. Die Tiefe und die Breite der Rillen und der Abstand zwischen zwei benachbarten Rillen kann entsprechend der Art und der Dicke des zu mischenden Ausgangsmaterials variieren. Vorzugsweise liegt die Tiefe zwischen 0,5 und 5 mm, die Breite zwischen 1 und 10 mm und der Abstand zwischen zwei benachbarten Rillen liegt zwischen dem 0,1- und 10fachen, stärker zu bevorzugen zwischen dem 0,5- und 4fachen der Breite der Rille. Die Arbeitsflächen der Scheiben 21 und 10 sind geeigneterweise aus Eisen oder Stahl hergestellt. Wenn es notwendig ist, können die Arbeitsflächen mit einem abriebfesten Material wie einer Keramik oder einer verschleißfesten Legierung bedeckt sein.

Die Arbeitsflächen der Scheiben 21 und 10 sind allgemein parallel zueinander angeordnet. Wenn es jedoch gewünscht wird, kann der Abstand zwischen den zwei Arbeitsflächen an einem Umfangsabschnitt kleiner als im Mittelabschnitt gemacht werden.

In all den obengenannten Kombinationen sind die Arbeitsflächen der Scheiben 10 und 21 im wesentlichen flach, wenn die Rauhigkeit, die von den Rillen herrührt, außer Betracht gelassen wird. Die beiden Scheiben 10 und 21 können jedoch gewellte, gebogene oder gefaltete Oberflächen aufweisen, die miteinander auf solch eine Weise im Eingriff stehen, daß die relative Bewegung (Rotation) zwischen ihnen stattfinden kann, wie es in den Fig. 7(a) bis 7(g) dargestellt ist. In solch einer nicht ebenen Struktur wird die Oberflächengröße der einzelnen Scheibe größer als die der flachen Scheibe mit dem gleichen Durchmesser, wodurch eine Verbesserung in dem Wirkungsgrad des Mischens erzielt werden kann. Weiterhin kann die Durchströmrate der Beschickungsmaterialien durch die Mischzone durch die Form der nicht ebenen Oberfläche gesteuert werden. In den Fig. 7(a) bis 7(g) ist die Darstellung der Rillen weggelassen worden.

Die Mischvorrichtung gemäß der Erfindung wird zweckmäßigerweise für das Mahlen von als Abfall angefallenem Kunststoffmaterial oder plastischen Massen und einem organischen oder anorganischen Füllstoff verwendet. Die plastische Masse oder das Kunststoffmaterial kann ein thermoplastisches Harz, wie ein Polyethylen, ein Polypropylen, ein Polyvinylchlorid, ein Polystyrol, ein Polyester, ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harz oder ein Polyamid oder ein wärmehärtendes Harz wie ein Epoxyharz, ein Polyester, ein Harnstoffharz, ein Phenolharz oder ein Siliconharz sein. Die plastische Masse wird der Beschickungsöffnung der Mischvorrichtung in Form von Pulver oder Granulat mit einem Durchmesser zwischen etwa 0,1 und 10 mm zugeführt. Durch Ausbilden der Mischvorrichtung als eine große Vorrichtung mit einer in ihrer großen Zuführungsöffnung vorgesehenen Zuführungsvorrichtung ist es möglich, eine grobe große plastische Masse wie ein aufgeschäumtes Material, einen Behälter, eine Folie oder eine Platte zu verarbeiten. Ein Beispiel für den organischen Füllstoff ist Holzpulver. Beispiele für anorganische Füllstoffe umfassen einen Schlamm oder Sinkstoffe (Asche von Schweröl), Schlacke, Steinpulver, Talkum, Siliziumdioxid, Ruß, feinzerteiltes Glas usw. Die vorstehenden organischen und anorganischen Füllstoffe können in Kombination von zwei oder mehr Stoffen verwendet werden. Wenn es notwendig ist, kann ein färbendes Mittel, ein Stabilisator oder dergleichen Zusatzstoffe in die Beschickungsmaterialien inkorporiert werden.

Die Beschickungsmaterialien können der Beschickungsöffnung 22 zugeführt werden, nachdem sie miteinander vorgemischt worden sind. Es ist jedoch bequemer, sie getrennt in die Mischvorrichtung über getrennte Zuführungsöffnungen einzuführen. In diesem Falle wird es bevorzugt, daß die plastische Masse von derjenigen Beschickungsöffnung zugeführt wird, die nahe des Mittelpunkts der Rotation gelegen ist, und daß der Füllstoff von einer Beschickungsöffnung eingeführt wird, die weiter entfernt von dem Mittelpunkt gelegen ist, und zwar aus dem Grund der leichteren Erzielbarkeit eines homogenen Mischens zwischen ihnen. Die Beschickungsmaterialien werden dann in der Mischzone gemahlen, während sie durch die Heizvorrichtung 31 erhitzt werden. Die Beschickungsmaterialien werden auf eine Temperatur erhitzt, die um 10 bis 150°C höher als der Schmelzpunkt der plastischen Massen oder des Kunststoffmaterials ist, und zwar durch die Wärme der Heizvorrichtung und die durch Reibung erzeugte Wärme. Das gemahlene oder gemischte Produkt wird von der Ablaßöffnung 26 a abgelassen und wird dann zu der nachfolgenden Zone wie beispielsweise einem Extruder geleitet, während es im geschmolzenen Zustand gehalten wird. Wenn die Mischvorrichtung zum Mischen von Feststoffen oder zum Mahlen von Feststoffen verwendet wird, ist es nicht notwendig, die Heizvorrichtung 31 einzusetzen.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung noch näher.

Beispiel 1

Polypropylen-Pellets mit einer Korngröße von etwa 5 mm wurden mit der Vorrichtung gemahlen, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, deren Arbeitsscheiben 21 und 10 einen Durchmesser von 250 mm und eine Dicke von 20 mm besaßen. Der Durchmesser der Einlaßöffnung 22 war 30 mm. Die Vorrichtung besaß eine Ausgangsleistung von 2,2 kW. Die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe 10 war 30 1/min. Die Rillen 35 und 35′ besaßen einen halbkreisförmigen Querschnitt und waren auf die Weise angeordnet, wie es in Tabelle 1 angegeben ist. Das Muster der Rillen der oberen und der unteren Platte 21 bzw. 10, die Größe und die Anzahl der Rillen 35 und 35′, die Leistung des Motors für die Bestätigung der Scheibe 10, die Heiztemperatur durch die Heizvorrichtung 31, die Temperatur des gemahlenen Produktes, wie es von der Öffnung 26 a abgelassen wurde, und die Gewinnungsrate des gemahlenen Produktes sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Beispiel 2

Polyethylenpulver und Holzpulver (80 mesh; entsprechend etwa 0,175 mm Maschenweite) wurden kontinuierlich gemahlen, wobei die Vorrichtung verwendet wurde, die in Test 6 von Beispiel 1 verwendet worden war, mit verschiedenen Drehgeschwindigkeiten der Scheibe 10 im Bereich von 15 bis 40 1/min (Test 9). Es wurden sehr gut gemahlene Produkte in Form einer Schmelze in der Mahlzeit von 5 bis 30 Sekunden erhalten. Für den Zweck des Vergleichs wurden ähnliche Tests (Test 10 bis 14) unter Verwendung bekannter Mahlmaschinen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. In Test 10 wurde gefunden, daß Verkohlung und Zersetzung des Holzpulvers auftraten. Mit dem Mischer, der in Test 11 verwendet wurde, war es unmöglich, nach Belieben das Mischungsverhältnis des Füllstoffs zu dem Kunststoff auszuwählen. Mit der Mühle, die in den Tests 12 und 14 verwendet worden war, erforderte das Mahlen eines Kunststoffes in Form von Pellets eine sehr hohe Leistung. In Test 13 wurde leichte Verkohlung des Holzpulvers beobachtet.

Tabelle 2

Beispiel 3

Polyethylenpulver und Holzpulver (80 mesh; etwa 0,175 mm Maschenweite) wurden auf die gleiche Weise wie im Test 9 von Beispiel 2 mit der Ausnahme gemahlen, daß die obere und die untere Arbeitsscheibe 21 bzw. 10 eine nicht ebene, gewellte Oberfläche besaßen. Der Querschnitt der Scheiben war ähnlich dem, der in Fig. 7(a) dargestellt ist. Die Wellenlänge l₁ (vergleiche Fig. 7(a)) war 40 mm, und die Wellenhöhe l₂ war 12 mm. Der Radius der Krümmung des oberen Teils oder des Bodens der Welle war 9 mm. Die Anordnung der Rillen, gesehen in ebener Projektion, war so, wie es in den Fig. 5(a) und 5(b) gezeigt ist. Als ein Ergebnis des Mahlbetriebes wurde ein sehr gut gemahlenes Produkt ähnlich demjenigen, das in Test 9 erhalten worden war, mit einer höheren Rate als der in Test 9 erhalten.

Beispiel 4

Unter Verwendung der Mahlvorrichtung von Test 6 aus Beispiel 1 wurden verschiedene Kombination von plastischen Massen der Kunststoffmaterialien und Füllstoffen, wie es in Tabelle 3 angegeben ist, unter den ebenfalls in Tabelle 3 angegebenen Bedingungen gemahlen. Zum Zwecke des Vergleichs wurden ähnliche Tests unter Verwendung der Mühle, die im Test 12 von Beispiel 2 verwendet wurde, durchgeführt. Die Mahlbedingungen und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Man erkennt aus den Ergebnissen, die in Tabelle 3 angegeben sind, daß mit der Mahl- bzw. Mischvorrichtung gemäß der Erfindung das Mahlen des Kunststoffes und des Füllstoffes wirksam mit einer kürzeren Zeitdauer und einem niedrigeren Energieverbrauch durchgeführt werden können, selbst wenn der Füllstoff in einer großen Menge verwendet wird, im Vergleich zum Mahlen mit den herkömmlichen Mahl- und Mischmaschinen.

Polypropylen und Calciumcarbonat wurden unter Verwendung der Mahl- und Mischvorrichtung der Erfindung gemahlen, die Arbeitsscheiben aufwies, die keine flachen Arbeitsoberflächen besaßen. Auf diese Weise wurden Tests 22 und 23 mit Arbeitsscheiben, wie sie in Beispiel 3 verwendet wurden, durchgeführt. Die Scheiben, die in den Tests 24 und 25 verwendet wurden, hatte die gleiche Rillenanordnung wie diejenigen von Beispiel 3, besaßen jedoch einen Querschnitt, wie er in Fig. 7(d) gezeigt ist. Die Scheibe hatte einen Durchmesser von 250 mm, wobei ihr mittlerer flacher Abschnitt einen Durchmesser von 110 mm besaß. Der äußere ringförmige Abschnitt war um einen Winkel von 22 Grad gegen die horizontale Ebene geneigt. Die Mühle wurde mit einer Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe von 25 1/min mit einer Leistung von 2,2 kW unter den in Tabelle 4 angegebenen Bedingungen betrieben. Es wurde gefunden, daß jedes Produkt gut gemahlen war.

Tabelle 4

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Mischen und Kneten von Kunststoffmaterialien mit einem Paar horizontaler, gegeneinander drehbarer Scheiben, die koaxial ausgerichtet und mit Abstand voneinander angeordnet sind, zwischen sich eine Mischzone ausbilden und einander zugewandte Arbeitsflächen aufweisen, wobei in der oberen Scheibe wenigstens eine Einlaßöffnung und am Umfang der Scheiben die Abgabe des Materials vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Arbeitsflächen Rillen (35, 35′) derart angeordnet sind, daß die Rillen (35) der einen Arbeitsfläche die Rillen (35′) der anderen Arbeitsfläche bei der relativen Drehbewegung zwischen den beiden Arbeitsflächen kreuzen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer der Halteplatte (8 oder 19) der Scheiben (10, 21) Heizeinrichtungen (31) befestigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Randbereich der Arbeitsfläche der unteren Scheibe (10) eine ringförmige Sammelnut oder Rille (29) vorgesehen ist, in die ein verschließbarer Auslaß (29 a) mündet.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Arbeitsfläche der Scheiben (10, 21) jeweils mehrere, winkelmäßig gleich beabstandete Rillen vorgesehen sind, die sich in radialer Richtung auf der Arbeitsfläche erstrecken, um die Fläche in mehrere Sektoren zu unterteilen, und in jedem Sektor mehrere Rillen angeordnet sind, die parallel zu einer radialen Rille des jeweiligen Sektors verlaufen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Arbeitsfläche sechs winkelmäßig gleich beabstandete, radial verlaufende Rillen aufweist, die die Fläche in sechs Sektoren unterteilen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflächen in bezug auf die Drehachse der Scheiben (10, 21) symmetrisch im Querschnitt gewellt oder gebogen oder gesickt sind.