DE3910622C2

DE3910622C2 -

Info

Publication number: DE3910622C2
Application number: DE3910622A
Authority: DE
Inventors: Wilfried 5330 Koenigswinter De Schwarz; Peter 5205 Hennef De Stommel
Original assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Current assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date: 1988-04-08
Filing date: 1989-04-01
Publication date: 1990-10-11
Also published as: DE3910622A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer besonderen Mischvor richtung zum Mischen von thermoplastifiziertem Kunststoff mit einem Stator und einem darin angeordneten Rotor, die auf ihrem Umfang einander zugewandte, in Umfangsrichtung und in Axial richtung gereihte, als rinnenförmige Vertiefung ausgebildete Mischkammern aufweisen, als Einrichtung zum Einbringen von pumpfähigen Additiven in den thermoplastifizierten Kunststoff.

Die besondere Mischvorrichtung ist Gegenstand einer älteren Anmeldung (DE-OS 38 06 147). Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausbil dung und Anordnung der in Stator und Rotor gleich ausgebil deten Mischkammern die folgenden Beziehungen gelten:

a) Die Mischkammern sind stirnseitig und rückseitig von einem Halbkreis mit einem Leitradius im Be reich von 10 bis 20 mm begrenzt,
b) die Mischkammern sind als im Radialschnitt kreis bogenförmige Rinnen mit dem Leitradius als Rin nenradius ausgeführt, deren Rinnentiefe kleiner ist als der Leitradius,
c) die Mischkammern weisen eine Länge auf, die dem Dreifachen bis Vierfachen des Leitradius entspricht,
d) die Stege zwischen den Mischkammern weisen in der Oberfläche des Stators bzw. des Rotors eine Steg breite auf, die kleiner ist als der halbe Leitradius,
e) die Mischkammern haben in axialer Richtung voneinander einen Abstand, der etwa einem Drittel des Leitradius ent spricht,
f) die Anzahl der Mischkammern in den Umfangsreihen sowie in den Axialreihen des Rotors einerseits und des Stators andererseits stimmen überein und die Umfangsreihen sind um die halbe Länge der Misch kammern gegeneinander versetzt.

Solche Mischvorrichtungen haben sich bewährt. Die beschriebene Ausbildung und Anordnung mit den angegebenen Beziehungen stellt sicher, daß, unabhängig von dem leistungsabhängig gewähr ten Rotordurchmesser und für weitgehend beliebige thermoplastische Kunststoffe, reproduzierbar ein hoher Mischwirkungsgrad erreicht wird und Vormischungen oder aufwendige Verstellmaßnahmen nicht erforderlich sind. Dabei wird vorausgesetzt, daß die Scherweite so gewählt wird, daß eine genügend große Schergeschwindigkeit erreicht wird.

Es ist häufig erforderlich, in einen thermoplastifi zierten Kunststoff pumpfähige Additive einzumischen. Der Erfin dung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Einmischen mit hohem Mischwirkungsgrad besonders homogen durchzuführen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Verwendung der vor stehend beschriebenen Vorrichtung mit den Beziehungen a) bis f) als Einrichtung zum Einbringen von pumpfähigen Additiven in den thermoplastifizierten Kunststoff mit der Maßgabe, daß der Rotor der Einrichtung in die Schneckenwelle eines Extruders eingebaut oder mit dieser verbunden ist, und daß die pumpfähigen Additive mit Hilfe einer Pumpe an zumindest einer Umfangsstelle des Sta tors am Anfang des Rotors in die Einrichtung eingebracht werden, und zwar mit einem statischen Druck, der um 5 bis 10% höher ist als der statische Druck des thermoplastifizierten Kunststoffes bei Eintritt in die Einrichtung.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Leitradius, wenn der Durchmesser des Rotors etwa 100 mm ausmacht, etwa 15 mm. Die Länge der Misch kammern soll mit abnehmender Rinnentiefe größer werden.

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß die pumpfähigen Additive bei der erfindungsgemäßen Verwendung auf besonders einfache Weise in den thermoplastifizierten Kunststoff homogen durchmischt eingebaut werden können, und zwar mit hohem Mischwirkungsgrad.

Grundsätzlich ist es bekannt (DE-OS 36 24 909), zum Einbringen von Additiven, nämlich zum Einbringen eines Treibmittels, eine Mischvorrichtung mit einem Extruder zu verbinden, in dem der thermoplastische Kunststoff thermoplastifiziert wird. Die Misch vorrichtung wird separat angetrieben. Eine mit der Schnecke des vorgeschalteten Extruders verbundene Knetvorrichtung, die einen mit Stiften besetzten Rotor aufweist, kann vorgeschaltet sein. Bei der Mischvorrichtung sind die Vertiefungen hauptsächlich halb kugelförmige Vertiefungen. Im übrigen kennt man Mischvorrich tungen zum Mischen von thermoplastifiziertem Kunststoff (GB 21 63 088), bei denen als Mischkammern rinnenförmige Vertie fungen vorgesehen sind, die im Grundriß stirnseitig und rück seitig von einem Halbkreis begrenzt sind. Im Radialschnitt sind sie kreisbogenförmig. Die in Umfangsrichtung gereihten Misch kammern in Stator und Rotor sind gegeneinander versetzt. Eine besondere Beziehung zwischen dem Radius des Halbkreises, der im Grundriß die stirnseitige und die rückseitige Begrenzung der Mischkammern definiert, dem Radius des Kreisbogens, der den Querschnitt der Rinnenform definiert, und den sonstigen Para metern der Mischkammern sowie deren Anordnung ist hier nicht angegeben. Der Mischwirkungsgrad ist verbesserungsbedürftig. Wenn ein und dieselbe Vorrichtung eingesetzt werden soll, um unterschiedliche thermoplastische Kunststoffe zu mischen, so ent zieht sich die Änderung des Mischwirkungsgrades der Prognose. Häufig muß eine störende Verschlechterung in Kauf genommen wer den. Das gilt auch dann, wenn solche bekannte Vorrichtungen für das Einbringen von Additiven eingesetzt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher er läutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1 die Seitenansicht eines Rotors einer Mischvorrichtung, die nach der Lehre der Erfindung verwendet wird,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 3 den vergrößerten Ausschnitt B aus dem Gegenstand nach Fig. 2,

Fig. 4 in gegenüber den Fig. 1 und 2 vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch den Stator der Mischvorrichtung,

Fig. 5 einen Schnitt in Richtung C-C durch den Gegenstand nach Fig. 4,

Fig. 6 und 7 die Mischvorrichtung in Verbindung mit einer Kunst stoffschneckenpresse.

Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Vorrichtung ist an eine Schneckenstrangpresse, d. h. an einen sogenannten Extruder an schließbar. Sie kann aber auch als Abschnitt in eine solche Schneckenstrangpresse eingebaut sein. Das zeigen die Fig. 6 bzw. 7. Die Durchmesser des Stators 1 und Rotors 2 können dabei be achtlich größer sein als es dem Schneckendurchmesser bzw. dem Zylinderdurchmesser der Schneckenstrangpresse entspricht.

Zum grundsätzlichen Aufbau der Mischvorrichtung gehören der Rotor 2 und der Stator 1, die zwischen sich im montierten Zustand einen Scherspalt 3 bilden. Der Rotor 2 sowie der Stator 1 be sitzen in Umfangsreihen und in Axialreihen angeordnete Misch kammern 4, die, in radialer Richtung betrachtet, mit einem langgestreckten Grundriß mit in Achsrichtung verlaufenden Flanken 5 versehen sind. All diese Mischkammern 4 sind identisch ausge bildet, bis auf die stirnseitigen Mischkammern 4 bzw. die end seitigen Mischkammern 4 am Rotor 2 und am Stator 1, die wegen dort angebrachter kegelförmiger Teilstücke 6 des Rotors 2 bzw. des Stators 1 anders ausgebildet sein müssen. Die Anordnung ist fernerhin so getroffen, daß die Anzahl der Mischkammern 4 in den Umfangsreihen sowie in den Axialreihen des Rotors 2 einer seits und des Stators andererseits übereinstimmen. Die Umfangs reihen des Rotors 2 sind gegenüber den Umfangsreihen des Stators 1 um die halbe Länge L der Mischkammern 4 gegeneinander ver setzt.

Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 4 ent nimmt man, daß die Mischkammern 4 einen Grundriß aufweisen, der stirnseitig und rückseitig von einem Halbkreis mit dem Leit radius R begrenzt ist. Aus den Fig. 2 und 5 entnimmt man, daß die Mischkammern 4 als im Radialschnitt kreisbogenförmige Rinnen mit eben dem Leitradius R als Rinnenradius ausgeführt sind. Auch die Rinnentiefe T ist auf den Leitradius abgestimmt. Dazu wird insbes. auf die Fig. 3 verwiesen. Man erkennt, daß die Rinnentiefe T kleiner ist als es dem Leitradius R entspricht (T < R). Die Mischkammern 4 weisen eine Länge L auf, die dem Dreifachen bis Vierfachen des Leitradius R (L = 3R bis 4R) ent spricht. Im Ausführungsbeispiel ist L = 50 mm. Die Stege 7 zwischen den Mischkammern 4 in der Oberfläche des Rotors 2 und des Stators 1 weisen eine Stegbreite B auf, die kleiner ist als es dem halben Leitradius R entspricht (B < ^R/₂). Nicht gezeich net wurde die Scherspaltweite W zwischen Rotoroberfläche und Statoroberfläche, die aus Maßstabsgründen zeichnerisch nicht dargestellt werden kann. Sie wird so eingerichtet, daß sie klei ner ist als ^R/₂, vorzugsweise als ^R/₄.

Aus den Fig. 1 und 4 entnimmt man, daß die Mischkammern 4 in axialer Richtung einen Abstand A aufweisen, der etwa einem Drittel des Leitradius entspricht. Der Durchmesser D des Rotors 2 beträgt etwa 100 mm. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Leitradius R im Bereich von 10 bis 20 mm liegt, vorzugsweise etwa 15 mm beträgt. Die Länge L der Mischkammern 4 soll mit abnehmender Rinnentiefe T größer gewählt werden.

Aus den Fig. 6 und 7 entnimmt man, daß die Mischvorrichtung als Einrichtung zum Einbringen von pumpfähigen Additiven mit ihrem Rotor 2 in die Schneckenwelle 8 einer Kunststoffschnecken presse eingebaut (Fig. 6) oder an diese angeschlossen ist (Fig. 7). Dargestellt wurde auch die Pumpe 9, mit der die pumpfähigen Additive an zumindest einer Umfangsstelle des Stators 1 am Anfang des Rotors 2 in die Mischvorrichtung eingeführt werden. In den Fig. 6 und 7 erkennt man, daß der Rotor 1 der Mischvorrichtung durch eine Heizeinrichtung 10, wie es üblich ist, beheizt werden kann, und zwar nach Maßgabe der Menge und der Temperatur der jeweils einzumischenden pumpfähigen Additive. Diese werden mit einem statischen Druck in die Mischvorrichtung eingeführt, der über die Pumpe 9 steuerbar bzw. regelbar ist.

Claims

1. Verwendung einer Vorrichtung zum Mischen von thermoplasti fiziertem Kunststoff mit einem Stator und einem darin angeord neten Rotor, die auf ihrem Umfang einander zugewandte, in Um fangsrichtung und in Axialrichtung gereihte, als rinnenförmige Vertiefungen ausgebildete Mischkammern aufweisen, die im Stator und im Rotor gleich ausgebildet sind und für deren Ausbildung und Anordnung die fol genden Beziehungen gelten:

a) Die Mischkammern (4) sind stirnseitig und rück seitig von einem Halbkreis mit einem Leitradius (R) im Bereich von 10 bis 20 mm begrenzt,
b) die Mischkammern (4) sind als im Radialschnitt kreisbogenförmige Rinnen mit dem Leitradius (R) als Rinnenradius ausgeführt, deren Rinnentiefe (T) kleiner ist als der Leitradius (R),
c) die Mischkammern (4) weisen eine Länge auf, die dem Dreifachen bis Vierfachen des Leitradius (R) entspricht,
d) die Stege (7) weisen zwischen den Mischkammern (4) in der Oberfläche des Rotors bzw. des Stators eine Stegbreite (B) auf, die kleiner ist als der halbe Leitradius (R),
e) die Mischkammern (4) haben in axialer Richtung voneinander einen Abstand (A), der etwa einem Drittel des Leitradius (R) entspricht,
f) die Anzahl der Mischkammern (4) in den Umfangs reihen sowie in den Axialreihen des Rotors (2) einer seits und des Stators (1) andererseits stimmen überein und die Umfangsreihen sind um die halbe Länge der Mischkammern (4) gegeneinander versetzt,

als Einrichtung zum Einbringen von pumpfähigen Additiven in den thermoplastifizierten Kunststoff mit der Maßgabe, daß der Rotor (2) der Einrichtung zum Einbringen des thermoplastifizierten Kunststoffes in die Schneckenwelle (8) eines Extruders eingebaut oder mit dieser verbunden ist, und daß die pumpfähigen Additive mit Hilfe einer Pumpe (9) an zumindest einer Umfangsstelle des Stators (1) am Anfang des Rotors (2) in die Einrichtung einge bracht werden, und zwar mit einem statischen Druck, der um 5 bis 10% höher ist als der statische Druck des thermoplastifi zierten Kunststoffes bei Eintritt in die Einrichtung.

2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei der Leitradius (R) bei einem Durchmesser (D) des Rotors (2) von etwa 100 mm etwa 15 mm beträgt.

3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Länge (L) der Mischkammern (4) mit abnehmender Rinnentiefe (T) größer wird.