DE3911110C2

DE3911110C2 -

Info

Publication number: DE3911110C2
Application number: DE3911110A
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: 1989-04-06
Publication date: 1990-10-11
Also published as: DE3911110A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer besonderen Mischvorrichtung zum Mischen von thermoplastifiziertem Kunststoff mit einem Stator und einem darin angeordneten Rotor, die auf ihrem Umfang einander zugewandte, in Um fangsrichtung und in Axialrichtung gereihte, als rinnen förmige 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 Aus bildung und Anordnung der in Stator und Rotor gleich aus gebildeten Mischkammern die folgenden Beziehungen gelten:

a) Die Mischkammern sind stirnseitig und rückseitig von einem Halbkreis mit einem Leitradius im Bereich von 10 bis 20 mm begrenzt,
b) die Mischkammern sind als im Radialschnitt kreisbo genförmige Rinnen mit dem Leitradius als Rinnenra dius ausgeführt, deren Rinnentiefe kleiner ist als der Leitradius,
c) die Mischkammern weisen eine Länge auf, die dem Drei fachen bis Vierfachen des Leitradius entspricht,
d) die Stege zwischen den Mischkammern weisen in der Oberfäche 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 Mischkam mern gegeneinander versetzt.

Solche Mischvorrichtungen haben sich bewährt. Die beschrie bene Ausbildung und Anordnung mit den angegebenen Bezie hungen stellt sicher, daß, unabhängig von dem leistungs abhängig gewählten Rotordurchmesser und für weitgehend beliebige thermoplastische Kunststoffe, reproduzierbar ein hoher Mischwirkungsgrad erreicht wird und Vormischungen oder aufwendige Verstellmaßnehmen 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 thermo plastifizierten Kunststoff pumpfähige Additive einzumi schen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Einmischen mit hohem Mischwirkungsgrad besonders homogen durchzuführen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung mit den Beziehungen a) bis f) als Einrichtung zum Einbringen von pumpfähigen Additiven in den thermoplastifizierten Kunststoff mit der Maßgabe, daß die Einrichtung, die zum Einbringen von ther moplastifizierten Kunststoff mit einem Extruder verbunden ist, einen Rotor mit eigenem, unabhängig von dem Extruder steuerbaren und/oder regelbaren Antrieb aufweist und daß die pumpfähigen Additive mit Hilfe einer Pumpe am Anfang oder vor dem Anfang des Rotors in die Einrichtung eingebracht werden, und zwar mit einem höheren statischen Druck, als der thermoplasti fizierte Kunststoff.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Leitradius, wenn der Durchmesser des Rotors etwa 100 mm beträgt, etwa 15 mm. Die Länge der Mischkammern soll mit abnehmender Rinnentiefe größer wer den.

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

Grundsätzlich ist es bekannt (DE-OS 36 24 909), zum Ein bringen von Additiven, nämlich zum Einbringen eines Treib mittels, eine Mischvorrichtung mit einem Extruder zu ver binden, in dem der thermoplastische Kunststoff thermopla stifiziert wird. Die Mischvorrichtung wird separat ange trieben. Eine mit der Schnecke des vorgeschalteten Extru ders verbundene Knetvorrichtung kann vorgeschaltet sein. Bei der Mischvorrichtung sind die Vertiefungen hauptsäch lich halbkugelförmige Vertiefungen. Im übrigen kennt man Mischvorrichtungen zum Mischen von thermoplastifiziertem Kunststoff (GB 21 63 088), bei denen als Mischkammern rin nenförmige Vertiefungen vorgesehen sind, die im Grundriß stirnseitig und rückseitig von einem Halbkreis begrenzt sind. Im Radialschnitt sind sie kreisbogenförmig. Die in Umfangsrichtung gereihten Mischkammern in Stator und Rotor sind gegeneinander versetzt. Eine besondere Beziehung zwi schen dem Radius des Halbkreises, der im Grundriß die stirnseitige und die rückseitige Begrenzung der Mischkam mern definiert, dem Radius des Kreisbogens, der den Quer schnitt der Rinnenform definiert, und den sonstigen geo metrischen Parametern der Mischkammern sowie deren Anord nung ist hier nicht angegeben. Der Mischwirkungsgrad ist verbesserungsbedürftig. Wenn ein und dieselbe Vorrichtung eingesetzt werden soll, um unterschiedliche thermoplasti sche Kunststoffe zu mischen, so entzieht sich die Änderung des Mischwirkungsgrades der Prognose. Häufig muß eine stö rende Verschlechterung in Kauf genommen werden. Das gilt auch dann, wenn solche bekannte Vorrichtungen für das Ein bringen von Additiven eingesetzt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführ licher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1 die Seitenansicht eines Rotors einer Mischvorrich tung, 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 Maß stab einen Längsschnitt durch den Stator der Misch vorrichtung,

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

Fig. 6 mehrere Mischvorrichtungen in Verbindung mit einer Kunststoffschneckenpresse.

Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Vorrichtung ist an eine Schneckenstrangpresse, d. h. an einen sogenannten Extruder, anschließbar. Die Durchmesser des Stators 1 und Rotors 2 können dabei beachtlich 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 montier ten Zustand einen Scherspalt 3 bilden. Der Rotor 2 sowie der Stator 1 besitzen in Umfangsreihen und in Axialreihen angeordnete Mischkammern 4, die, in radialer Richtung be trachtet, mit einem langgestreckten Grundriß mit in Achs richtung verlaufenden Flanken 5 versehen sind. All diese Mischkammern 4 sind identisch ausgebildet, bis auf die stirnseitigen Mischkammern 4 bzw. die endseitigen Misch kammern 4 am Rotor 2 und am Stator 1, die wegen dort an gebrachter kegelförmiger Teilstücke 6 des Rotors 2 bzw. des Stators 1 anders ausgebildet sein müssen. Die Anord nung ist fernerhin so getroffen, daß die Anzahl der Misch kammern 4 in den Umfangsreihen sowie in den Axialreihen des Rotors 2 einerseits und des Stators 1 andererseits übereinstimmen. Die Umfangsreihen des Rotors 2 sind gegen über den Umfangsreihen des Stators 1 um die halbe Länge L der Mischkammern 4 gegeneinander versetzt.

Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 4 ent nimmt man, daß die Mischkammern 4 einen Grundriß aufwei sen, der stirnseitig und rückseitig von einem Halbkreis mit dem Leitradius 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 klei ner 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) entspricht. 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 gezeichnet wurde die Scherspaltweite W zwischen Rotorober fläche und Statoroberfläche, die aus Maßstabsgründen zeich nerisch nicht dargestellt werden kann. Sie wird so einge richtet, daß sie kleiner ist als ^R/₂, vorzugsweise kleiner 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.

Man erkennt in der Fig. 6 eine Schneckenstrangpresse 8, in der Kunststoff thermoplastifi ziert wird. Von dieser Schneckenstrangpresse 8 führen drei thermisch isolierte Schlauchleitungen oder Rohrleitungen 9 zu Mischvorrichtungen, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Förderpumpen in Form von z. B. Zahnradpumpen kön nen eingeschaltet sein. Man erkennt, daß der Rotor 2 der Mischvorrichtungen einen eigenen steuer- oder regelbaren Antrieb 10 aufweist. Die Additive werden am Anfang oder vor dem Anfang des Rotors 2 mit Hilfe einer Pumpe 11 ein gedrückt, die ihrerseits steuerbar oder regelbar ist. Es versteht sich, daß der Stator 1, wie üblich, mit einer Beheizungsvorrichtung 12 versehen sein kann.

Claims

Verwendung einer Mischvorrichtung zum Mischen von thermo plastifiziertem Kunststoff mit einem Stator und einem darin angeordneten Rotor, die auf ihrem Umfang einander zugewandte, in Umfangsrichtung und in Axialrichtung ge reihte, als rinnenförmige Vertiefungen ausgebildete Misch kammern aufweisen, die im Stator und im Rotor gleich ausgebildet sind und für deren Ausbildung und Anordnung die folgenden Beziehungen gel ten:
- a) Die Mischkammern (4) sind stirnseitig und rückseitig von einem Halbkreis mit einem Leitradius (R) im Be reich von 10 bis 20 mm begrenzt,
- b) die Mischkammern (4) sind als im Radialschnitt kreis bogenförmige Rinnen mit dem Leitradius (R) als Rin nenradius 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) ent spricht,
- 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 Umfangsreihen sowie in den Axialreihen des Rotors (2) einerseits und des Stators (1) andererseits stimmen überein und die Umfangsreihen sind um die halbe Länge der Mischkam mern (4) gegeneinander versetzt,
als Einrichtung zum Einbringen von pumpfähigen Additiven in den thermoplastifizierten Kunststoff mit der Maßgabe, daß die Einrichtung, die zum Einbringen des thermoplasti fizierten Kunststoffes mit einem Extruder verbunden ist, einen Rotor mit eigenem, unabhängig von dem Extruder steuerbaren und/oder regelbaren Antrieb aufweist und daß die pumpfähigen Additive mit Hilfe einer Pumpe am Anfang oder vor dem Anfang des Rotors in die Einrichtung einge bracht werden, und zwar mit einem höheren statischen Druck als der thermoplastifizierte Kunststoff.