DE6800976U - Vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung eines aus gummi, kunststoff oder dgl. bestehenden profilstranges - Google Patents

Description

PATENTANWALT 5202 HENNEF-SIEG, den 2.1o. 1968

TV-T CT XT StoSdorier Straf, M Kl./Ha·

rVLCllN Ruf J475 Ami Hennef

DIPL. ING. Bankkonto: Gemeinde-SpackuM Hennef Nr. KD6K / /

Mein Zeichen: GM 68 o23

Anmelder: Pa. Bruno Meyer

Spezialmaschinen- und Wiegeapparitebau K.G. 52ol Geisbach über Hennef

Gebrauchsmusteranmeldung

Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines aus Gummi, Kunststoff oder dgl. bestehenden Profil= stranges.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines aus Gummi, Kunststoff oder dgl. bestehenden Profilstranges.

Vorrichtungen zur Herstellung von aus Gummi, Kunststoff oder dgl. bestehenden Profilen sind bekannt. Bei einer dieser Vorrichtungen, wie sie insbesondere in der Gummireifenindustrie eingesetzt sind, werden die Grundstoffe und de Zuschläge diskontinuierlich in einen Chargenmischer aufgegeben, wobei bereits im Werkstoffzulauf de Grundstoffe und die Zuschläge über einen hin- und her gehenden Stempel einer Druckbelastung unterzogen werden. Diese Druckbelastung ist notwendig, da die zu mischenden Stoffe in Folge ihrer großen Viskosität sonst dem Mischwerkzeug ausweichen und es zu keiner Homogenisierung der zu mischenden Stoffe kommen würde. Nach Beendigung des diskontinuierlichen Mischvorganges fällt das Mischgut aus dem Mischer heraus und wird anschließend auf ein Walzwerk oder Kalander zwecks weiterer Bearbeitung aufgegeben.

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Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen das Gut in einem sog. Strainer eingegeben und dort unter Mischen und Kneten homogenisiert und dann entweder zu einem Strang oder dgl., z.B. Laufflächenrohprofil für Reifen geformt wird.

Ferner sind Vorrichtungen bekannt, bei denen das Gut nach Verlassen des Strainers granuliert und danach in einem diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Vorgang, beispielsweise bis zu einer vulkanisierfähigen Fertigrnischung, weiterverarbeitet wird.

Darüber hinaus sind Vorrichtungen bekannt, die sog. Knetextruder verwenden. Bei diesen Vorrichtungen werden die Grundwerkstoffe und die Zuschlagwerkstoffe in Granulat-Chips oder Pellets-Form, aber auch in Pulverform dem Knetextruder zugeführt.

Bei den vorhergehenden beschriebenen bekannten Vorrichtungen ist der Nachteil gegeben, daßbei der Verarbeitung von thermoplastischen Grundstoffen ein Anbrennen des Materials häufig vorkommt, was aber äußerst unerwünscht ist. Ferner liefern die bekannten Vorrichtungen bei der Verarbeitung von GummMschungen in Folge des unplastischen Zustandes der hierzu verwendeten Werkstoffe und ihres knetunwilligen Verhaltens ungenügende Mischeffekte. Diese könnten z.B. durch Erhöhen der während des Misch- oder Knetvorganges aufgewendeten Kräfte, z.B. Drehmoment und Schubleistung, verbessert werden, jedoch steht der dann notwendige zusätzliche Konstruktions- und Investitions-Mehraufwand in keinem Verhältnis zu dem erzielten besseren Ergebnis, so daß dies aus Wirtschaftlichkeitsgründen bei den bekannten Vorrichtungen abzulehnen ist.

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Allen bekannten Vorrichtungen haftet aber der gemeinsame Nachteil an, daß eine Homogenisierung einer aus einzelnen Komponenten bestehenden Mischung beispielsweise einer Gummimischung, nur ungenügend erreicht wird, weil nur selten die Mischkomponenten gleichzeitig g?.eichmäßig zusammengeführt werden können.

Das grö'ßte Prcc lern bei den bekannten Vorrichtungen ist darüber hinaus der große Verschließ zwischen dem rotierenden und stehenden Ttil der Mischwerkzeuge, insbesondere Knet- oder Extruder-Werkzeug, weil beispielsweise bei der Gummiherstellung der Grundwerkstoff, Naturkautschuk oder Elastomere, von den Zuschlagwerkstoffen getrennt zur Aufgabe gelang an und somit der natürliche Schmiereffekt ausbleibt.

Ein Mischen und Kneten von vormastizierten, d.h. mit vorher eingeknetenten Zuschlägen versehenen Grundwerkstoffen in Form von Kleinstücken, wie Chips, Pellets oder Granulaten ist aus wirtschaftlichen Gründen kaum geeignet, weil die Verfertigung derartiger mit allen Zuschlägen versehenen Grundwerkstoffe zusätzliche Einrichtungen erfordert. Darüber hinaus kann aus Herstellungs- und Verfahrenstechnischen Gründen die einschlägige Industrie kaum mit derartig vorgefertigten Mischungen auskommen, da das gesamte Sortiment der verschiedenen Rezepte unmöglich auf wenige Grundnenner zu bringen ist, weil z.B. die in der Gummi-Industrie verwendeten Mischungen von wesentlichen Fakten, die Shore-Zahl, Schleißfestigkeit, Abriebfsstigkeit usw. abhängig sind.

Aus der Tatsache, daß neuerdings Mischextruder insbesondere für die Gummiindustrie entwickelt worden

sind, mit denen sich eine weitgehende Homogenisierung von Grund- und Zuschlagwerkstoffen erreichen läßt, hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine kontinuierliche Gemengebereitstellung und sich damit ein kontinuierlicher Arbeitsablauf bei der Herstellung von aus verschiedenen Werkstoffen zusammengesetzten Profilsträngen erreichen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß mindestens eine zum Mischextruder winklig angeordnete Vorplastifizierungs-Extruderschnecke vorgesehen ist, zwischen deren Materialaustrittskopf und Mischextrudermaterialeintritt Rollenpaare liegen, über die ein vorplastifizierter Profilstrang in den Mischextruder eingeführt wird, in den vorher über einen oberhalb des Mischextruders angeordneten Zuschlagwerkstoffmischer, dem Komponenten Wiegeeinrichtungen zugeordnet sind, Zuschläge eingegeben werden. Der Grundwerkstoff wird zu einem offenen oder geschlossenen Hohlprofil oder Vollprofil extrudiert, die Zuschlagwerkstoffe vorgemischt in dieses eingeführt, anschließend das Profil zugeknetet und danach unter Bildung eines fortlaufenden vorverdichteteu Stranges mit den Zuschlagwerkstoffen durch erneutes Kneten vermischt und unter wahlweise Wärmezufuhr von außen oder Kühlen in homogenem Zustand extrudiert.

Der Vorteil besteht dabei darin, daß die Zuschlagwerkstoffe vom Grundwerkstoff ähnlich wie bei einer Wurswfüllung umgeben sind, so daß sie erst dann freiwerden, wenn die Übernahme des sog. Gemengestranges in die Einzugszone des Mischextruders erfolgt ist und somit durch den anschließenden Nacherdichtungs-

und Einmastizierungsvorgang eine Entmischung nicht mehr möglich ist. Adhäsive Zuschläge, wie sie bei der Herstellung von korunthaltigen fieberglasverstärkten Bekalit-SchleifScheibenmassen Verwendung finden, durch die ein starker Verschleiß am Mischwerkzeug hervorgerufen wird, sind daher durch ihre Einbettung in den gleitfähigen Grundwerkstoff verschleißneutral bzw. wesentlich verschleißneutraler. Diese vorteilhafte Erscheinung ist auch bei der Herstellung von stark pigmentierten Parbbatch und Rußmischungen gegeben, da Farben bekanntlich unterschiedlich stark adhäsiv sind.

Bei Verwendung eines offenen, vorzugsweise Oraegaförmigen Hohlprofils fir den Grundrohstoff kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Hohlprofil nach Verlassen des Fütterextruders in einem Bogen fortgeführt und können die Zuschlagwerkstoffe an der Stelle der größten Krümmung eingeführt werden. An der Stelle der größten Krümmung tritt nämlich eine sog. Stauklaffung auf, so daß ein zusätzliches Weiten des Grundrohstoff-Hohlprofils im Zugabebereich der Zuschlagwerkstoffe nicht erforderlich ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtng besteht auch die Möglichkeit, daß aus dem Grundrohstoff bestehende offene Hohlprofil nach Verlassen des Fütterextruders gerade fortzuführen und die Zuschlagwerkstoffe nach Aufweiten des Hohlprofiles in dieses einzuführen.

Bei in sich geschlossenem Hohlprofil können dabei die Zuschlagwerkstoffe in das geschlossene Hohlprofil diskontinuierlich injiziert werden und danach das

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injizierte Volumen durch Zusammenquetschung des PorfiIstranges in einer ortsfesten Lage gehalten wurde« In gleicher Weise kann bei Verwendung eines Vollprofils aus Grundrohstoff verfahren werden.

Bei Verwendung eines Grundrohstoff-Vollprofils kann das Vollprofil nach Verlassen des Extruders aufgeschlitzt und die Zuschlagwerkstoffe in den Schlitz kontinuierlich oder diskontinuierlich eingegeben werden. Der Schlitz wird anschließend wieder zugeknetet, so daß die Zuschlagwerkstoffe ortsunbeweglich vom Grundrohstoff umschlossen der Weiterbearbeitungsstelle zugeführt werden.

Von entscheidender Bedeutung für die Kontinuität des gesamten Arbeitsablaufes ist eine gleichmäßige

Geschwindigkeit des Grundrohstoff-Profils. Es ist

daher zweckmäßig, die Austrittsgeschwindigkeit des

'■■ Grundrohstoff-Profils aus dem Fütterextruder über

eine Lichtschranke od. dgl. zu messen und in Ab

hängigkeit hiervon die Förderleistung der Fütterschnecke zu steuern. Darüber hinaus kann die Förderleistung der Fütterschnecke nach einernweiteren Gedanken der Erfindung aber auch mittels über die Axialbewegung der Schnecke betätigbare Kontakte gesteuert werden.

Um eine kontinuierliche und gleichmäßige Zugabe an Grundrohstoffen in die sog. Fütterschnecke sicherzustellen, die wesentlichmit zur Kontinuität des gesamten Verfahrens beiträgt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, an dieser oberseitig einen seitlich gewinkelten Zulaufschaft vorzusehen, der in den Schneckenarbeitsraum mündet und in dem Förderstempel oszillierend eingesetzt ist.

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Für den kontinuierlichen Arbeitsablauf ist aber ferner ein kontinuierliche? Herstellen und Austragen der Zuscl-lagwerkstoffmischung entscheidend.

Es uird daher wej ter vorgeschlagen, als Zuschlagwerkstoffmischer vorzugsweise einen Einwellen-Schaufelmischer zu verwenden, dessen verlängertes Wellenende als Förderer, z.B. als Schnecke od.dgl., ausgebildet ist. Dieser Förderer kann aber auch nach einem weiteren Gedanken der Erfindung als Injektor ausgebildet und gleichzeitig in axialer Richtung und auf- und abwärts bewegbar sein. Diese Ausführungsform des Förderers *rird dann zum Einsatz kommen, wenn in sich gese ulossene Hohl- oder Vollprofile als Grundrohstoff Verwendung finden.

Zur Unterstützung des Materialflusse? und zum Abreinigen können sowohl in den Wiegebehältern als auch in den unterhalb derselben angeordneten Sammel und Zuteileinrichtung erfindungsgemäß eine über einen ortsfesten Motor angetriebene Welle mit mindestens einem Ausleger hineinragen, zwischen dessen freien Enden ein zur Mantelfläche des Wiegebehälters bzw. Sammel- und Zuteileinrichtung paralell in Richtung der größten Steigung verlaufender Draht oder Schaberelement vorgesehen ist.

Dabei ist weiter erfindungsgemäß zwischen Antriebesmotor und Welle, insbesondere beim Verwenden der Einrichtung in den Wiegebehältern, ein Klauenkupplungselement vorgesehen, um während des Abwägevorganges eine zusätzliche Tara- bzw. Gewichtsbelastung der Waage durch den Motor auszuschließen.

Um die Schnecke des Mdschextruders und die Schnecke des Vorplastifizierungsextruders reinigen oder auswechseln zu können, sieht die Erfindung ferner vor, diese über hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Arbeitszylinder oder motorisch angetriebene Spindeltriebe zusammen mit ihrer Lagerung auf einem Support aus den Extrudierzylindern herausfahrbar zu gestalten.

Die Erfindung ist anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren nachfolgend an einem möglichen Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht teilweise im Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab den Bereich A der Figur 1.

Die Grundstoffmischung wird über einen Granulator oder Pelletizer 1 über Granulierer 2 in einen Pufferbehälter 3 gegeben. Eine diskontinuierliche oder kontinuierliche Verwiegeanlage 4 dient zur gravimentrischen Erfassung der Grundkomponente. Der Einfüllschacht 5, der das Dosiergut in die Einzugszone der Vorplastifizierungs-Extruderschnecke 6 unter dem Winkel d einführt, dient zur Stopfung oder Fütterung dieser Schnecke 6. Der Hydraulik- oder Druckluftzylincer 7, verbunden über die Kolbenstange 8 und Stößel 9, machen eine gesteuerte oszillierende Bewegung, so daß hierdurch der Zulaufschacht Io das Produkt in den Fütterschacht 11 überleitet, so daß eine Nachschiebung der Pellets, Granulate, oder sonstigen Grundstoff-Partikelgrößen gewährleistet ist. Der Extruderzylinder 12 ist von einem Heiz- oder Kühlmantel 13 umgeben. Im Auslaufbereich befindet sich die Anschlußdrüse 14, die über die Hilfseinrichtungen 14a, 14b, 14c, 14d, 14e mit Weichmacher oder flüssi-

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gen Zusatzkomponenten beaufschlagt wird. Am Fütterextruderauslauf (druckseitig) befindet sich eine Sieblochscheibe 15, hierunter ein Extruderkopf 16 mit Formwerkzeug 17, vorzugsweise zur BiI-ding eines Stranges in Omega-Form. Hierzu ein Torpedo 18 mit Befestigungsrippe 19, wodurch sich gleichzeitig die Aufstützung des Rohr- oder Schlauchprofils bewirkt.

Die Stützrollen 2o, 2o' dienen zur Umlenkung des vorplastifizierten Stranges 21 in eine nahezu bis zu 45 ° oder 6o ° gerichteten Linie. In diesem Bogen sind ferner Profil- oder Quetschrollen 22, 22' angeordnet, die die Schließung des aufgeklafften Stranges 21 bewerkstelligen und gleichzeitig durch ihre rippenartige Profilierung eine Abquetschung in kettenformähnlicher Art hervorrufen. Die Bevorratungsbehälter 25 und Austragsdosiervorrichtungen 26 sowie Mehrkomponentenverwiegeeinrichtungen 27 für Großkomponenten und 28 für Kleinkomponenten dienen zur Bereitstellung der pulverförmigen oder klein- bis grobstückigen Zuschlagstoffe. Der Ablauftrichter 29 dient zur Überleitung der gravimetrisch oder wahlweise volumetrisch bereitgestellten Zuschlagmengen in den Schnellmischer 31. In den Ablauf trichter 2.9 ragt eine über den Motor 54 angetriebene Welle 55 hinein, an der mindestens zwei Ausleger 56 befestigt sind. Zwischen den freien Enden 57 und 58 der Ausleger 56 kann z.B. ein Draht gespannt oder ein Schaberelement 59 angebracht sein. Dadurch ist ein kontinuierlicher Materialfluß und auch ei η einwaldreises Abreinigen sichergestellt. Die gleiche Vorrichtung kann auch wahlweise in die Wiegebehälter der Mehrkomponentenwaagen 27,28 eingebaut werden.

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Der Mischdrum 32 mit Mischerwelle 33 und Mischerpalettenflügel 34 oder Bandgewinde 34 dienen zur Teilchenvertauschung und somit zur Bereitstellung einer Vermischung. Die Stopfbüchsen 35, Laterne 36, Motorglocke 37 und Antriebsmotor 38 dienen zur Lagerung, Führung, Abdichtung und Antrieb der Mischerwelle 33. Die Fortsetzung der Mischerwelle 33 dient zur Aufnahme des Gewindes 4o und somit zur analogen Entnahme des Produktes und zur Injktion in den Vorpias tifikat-S tang.

Der Schieber 42 dient zur Regelung des Austrittsquerschnittes und damit des pro Zeiteinheit ausgetragenen Geme-ngevolumens.

Der Mischextruder 43 (Rotor) sowie der Extruderzylinder 44 sind mit div. Kühl- oder Heizmantelzonen 45 versehen. Der Aufbau der Extruderschnecke 46 ist identisch mit der obligatorischen Bauweise wobei z.B_e die Einzugszone 47 die Mix- bzw. Shearmixzone 48 (nicht Gegenstand der Erfindung) und eine Ausstoßzorie 49 vorhanden sein kann. Der Spritzkopf 5o, eingerichtet auf das jeweilige Profil, z.B. Laufflächenprofil bei Reifenfabrikation, oder beliebiges Profil oder Querschnitt für eine Schleifscheiben massen-Extrusion, stößt das erforderliche Profil auf die Abzugsvorrichtung 51. Zur Reinigung der Estruderwelle 43 dient der Ausstoßzylinder 52 und ^ur Führung des Gebtriebes mit Lagerung dient der Support

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß kontinuierlich ein Profilsiiang erzeugt werden kann, der eine einwandfreie Homogenisierung des Grundstoffes mit den wahlweise beigemischten Zuschlagwerkstoffen ohne besonderen Investitionsaufwand gestattet»

Schutzansprüche

Claims (8)

- 11 - Schutzansprüche

1.) Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines

jji aus Gummi, Kunststoff od. dgl. bestehenden Profil-

j stranges, dadurch gek en η ζ e i c h -

net, daß mindestens eine zum Mischextruder (46) winklig angeordnete Vorplastifizierungs-Extruder-

Ij Schnecke (6) vorgesehen ist, zwischen deren Material

austrittskopf und Mischextrudermaterialeintritt Rollenpaare (20,20·, 22) liegen, über die ein erzeugter vorplastifizierter Profilstrang (21) in den Mischextruder (46) einführbar ist, in den vorher über einen oberhalb des Mischextruders angeordneten Zuschlagwerkstoffmischer (32,33,34), den Komponentenwiegeeinrxchtungen (27,28) zugeordnet sind, die Zuschläge einführbar sind.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsgeschwindigkeit des Grundrohstoff-Profils aus C°m Fütterextruder über eine Lichtschranke od. dgl. gemessen

und in Abhängigkeit hiervon die Förderleistung der

Fütterschnecke steuerbar ist.

3.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a durch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Fütterschnecke mittels über die Axialbewegung der Schnecke betätigbare Kontakte steuerbar ist.

4.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet, daß die Schnecke (6) für die Grundrohstoffe oberseitig

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einen seitlich gewinkelten Einfüllschacht (5) aufweist, der in den Schneckenarbeitsraum mündet und in dem ein Stempel (9) oszilierend eingesetzt ist.

5.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a durch gekennzeichnet, daß als Zuschlagwerkstoffmischer vorzugsweise ein Einwellen-Schaufelmischer (32,33,34) verwendet wird, dessen verlängertes Wellenende (39) als Förderer, vorzugsweise als Schnecke od.dgl. ausgebildet ist.

6.) Vorrichtung nach Ansr.uch 5, dadurch g e kennzeichi et, daß der Förderer als Injektor ausgebildet und gleichzeitig in axialer Richtung und auf- und abwärts bewegbar ist.

7.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Komponentenverwiegeeinrichtungen (27,28) mindestens eine trichterförmige Sammel- oder Zuteileinrichtung (29) für den Schnellmischer (31) zugeordnet ist, in die eine über einem ortsfesten Motor (54) angetriebene Welle (55) mit mindestens zwei Auslegern (56) hineinragt, zwischen deren freien Enden (57,58) ein mit der Mantelfläche der Sammel- oder Zuteileinrichtung (29) parallel in Richtung der größten Steigung verlaufender Draht oder Schaberelement (59) vorgesehen ist.

8.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wiegebehälter der Mehrkomponentenwaagen (27,28) je eine über einen ortsfesten Motor angetriebene Welle mit mindestens zwei Auslegern hineinragt, zwischen deren freien Enden ein mit

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der Mantelfläche der Sammel- oder Zuteileinrichtung parallel in Richtung der größten Steigung verlaufender Draht oder Schaberelement vorgesehen ist. [

?.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8,

dadurch gekennzeichnet, ι

daß zwischen dem ortsfesten Motor (54) und der !

Welle (55) wa. ^weise ein Kupplungselement vor- j

gesehen ist. j

:,.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, d a durch gekennzeichnet, daß die Schnecke (46) des Mischextruders (43) über hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Arbeitszylinder (52) oder einen motorisch angetriebenen Spindeltrieb zusammen mit ihrer Lagerung auf einem Support aus dem Extruderzylinder herausfahrbar ist.

I.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (6) des Vorplastifizierungsextruders über hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Arbeitszylinder oder einen motorisch angetriebenen Spindeltrieb zusammen mit ihrer Lagerung auf einem Support aus dem Extrudierzylinder herausfahrbar ist.

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