DE69523114T2

DE69523114T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Rohstoffmischung

Info

Publication number: DE69523114T2
Application number: DE69523114T
Authority: DE
Inventors: Koichi Kano; Kazuyuki Mineo
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1995-11-15
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2015-11-16
Also published as: DE69523114D1; EP0712657A1; JPH08192036A; KR100377673B1; US5660467A; EP0712657B1; KR960016951A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Chargen-Rohmaterial-Mischverfahren, das zur Erzielung eines viskosen Materials durch Rührmischen mehrerer Arten von Rohmaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet wird, und eine Vorrichtung dafür nach Anspruch 1 und 4.
Beispielsweise werden zur Herstellung eines viskosen Materials, wie z. B. eines Klebemittels mittels eines Chargenverfahrens mehrere Arten von Rohmaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften in einen zylindrischen Behälter eingebracht, und durch eine Rotation von in dem Behälter vorgesehenen Rührflügeln rührgemischt. Aufgrund dieses Rührmischvorgangs reagieren die Rohmaterialien miteinander, und es kann ein viskoses Material erzielt werden.
Die herkömmlichen Chargenverfahren, in welchen Rohmaterialien in dieser Art rührgemischt werden, umfassen ein Verfahren, in welchen Rohmaterialien durch die Rotation von Rührflügeln mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit für eine vorbestimmte Zeitdauer gemischt werden, ein Verfahren, in welchen Rohmaterialien mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit gemischt werden, bei dem die Rührzeit jedesmal geändert wird, wenn die Rohmaterialien in einen Behälter eingebracht werden, und ein Verfahren, in welchen Rohmaterialien jedesmal mit einer unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeit für eine unterschiedliche Rührzeitdauer gemischt werden, wenn die Rohmaterialien in den Behälter eingebracht werden
Um ein Gemisch mit einer gewünschten Viskosität so schnell wie möglich zu erhalten, werden die Form, die Größe und Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel gemäß den Eigenschaften der zu verarbeitenden Materialien ausgelegt, oder Ablenkplatten auf der Innenoberfläche des zylindrischen Behälters angebracht, wodurch dessen Rührmischungswirkungsgrad verbessert wird.
Versuche den Rührmischungswirkungsgrad durch selektives Bestimmen der Form und Größe der Rührflügel gemäß den Eigenschaften der zu verarbeitenden Rohmaterialien müssen nicht zu Problemen führen, wenn dasselbe viskose Gemisch in jeder Charge hergestellt wird. Jedoch stellt ein Versuch, viskose Materialien, deren Eigenschaften in unterschiedlichen Chargen unterschiedlich sind, in derselben Anlage zu erhalten, nicht den erwarteten hohen Rührmischungswirkungsgrad sicher.
Wenn ein mit Ablenkplatten an seiner Innenoberfläche ausgestatteter Zylinderbehälter verwendet wird, bleibt an den Eckenabschnitten der Ablenkplatten ein gemischtes viskoses Material sitzen, so daß die Entleerung des restlichen viskosen Materials und die Reinigung des Innenraum des Behälters schwierig wird. Ferner besteht eine Möglichkeit, daß eine tote Zone auftritt, in welcher das in einen Abschnitt in der Nähe einer Ablenkplatte eingebrachte Rohmaterial nicht ausreichend gerührt wird, so daß es darin sitzenbleibt.
Ein Verfahren, in welchem Rohmaterialien durch rotierende Rührflügel abwechselnd vorwärts und rückwärts gemischt werden, um so den Rührmischungswirkungsgrad zu erhöhen, wurde ebenfalls bereits vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren tritt jedoch ein Zeitabschnitt auf, in welchem die Strömung der gemischt werdenden Materialien vollständig gestoppt wird, um von der Vorwärtsrotation der Rührflügel auf deren Rückwärtsrotation umzuschalten und umgekehrt. Daher sind die verarbeiteten viskosen Materialien beschränkt und dieses Verfahren kann nicht in zweckmäßiger Weise für die Produktion aller Arten von Gemischen verwendet werden. Ferner ist der Energiewirkungsgrad niedrig.
Das Dokument FR-A-2 694 706 beschreibt ein Misch verfahren, in welchem die Rotationsgeschwindigkeit zyklisch gemäß einem vorbestimmten Zyklus verändert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Rohmaterial-Mischverfahrens, welches den Rührmischungswirkungsgrad verbessern kann, ohne die Form und Größe der Rührblätter abhängig von der Art der zu verarbeitenden Rohmaterialien oder der Eigenschaften eines zu erzielenden viskosen Materials zu verändern, und einer Vorrichtung dafür.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Rohmaterial-Mischverfahrens, welches einen Rührmischungswirkungsgrad ohne Anordnung einer Ablenkplatte in einem Rührbehälter verbessern kann, und einer Vorrichtung dafür.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Rohmaterial-Mischverfahrens, welches jederzeit einen hohen Rührmischungswirkungsgrad ohne Einschränkung der Art der zu verarbeitenden Materialien und der Art des zu erzielenden viskosen Materials erzielen kann, und welches keine Verringerung des Energiewirkungsgrades bewirkt, und einer Vorrichtung dafür.
Das erfindungsgemäße Rohmaterial-Mischverfahren, welches diese Aufgaben löst, ist eine Chargen-Rohmaterial-Mischverfahren, in welchem mehrere Arten von Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften in einem zylindrischen Behälter eingebracht werden, ein viskoses Material daraus durch Rotation der Rührflügel erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohmaterialien mit der Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel rührgemischt werden, wobei die Rotationsgeschwindigkeit gemäß Anspruch 1 periodisch von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel und umgekehrt umgeschaltet wird.
Die erfindungsgemäße Rohmaterial-Mischvorrichtung ist eine Chargen-Rohmaterial-Mischvorrichtung zur Erzielung eines viskosen Materials durch Rührmischen einer Vielzahl von Rohmaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften, welche einen zylindrischen Behälter, in welchen die Rohmaterialien eingebracht werden, Rührflügel drehbar in dem zylindrischen Behälter vorgesehen und für eine Rührmischung der Rohmaterialien angepaßt sind, eine Antriebseinrichtung zum Drehen der Rührflügel und eine Steuereinheit, welche für die Steuerung der periodischen Umschaltung der Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel von einem hohen Wert auf einen niedrigen Wert und umgekehrt angepaßt ist, gemäß Anspruch 4 aufweist.
Da die Rohmaterialien somit gemischt werden, während die Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel periodisch von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel und umgekehrt verändert wird, üben die Rührflügel eine Druckkraft auf die gemischt werdenden Rohmaterialien, wenn deren Rotationsgeschwindigkeit hoch, niedrig ist, und von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel erhöht wird, aus, um eine Trägheitskraft aufzubringen, welche bewirkt, daß die Rohmaterialien zu denselben Materialien fließen. Während die Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel verringert wird, wird eine der Strömung der Rohmaterialien entgegengesetzte Bremskraft auf die gemischt werdenden Rohmaterialien ausgeübt. Da diese Kräfte wiederholt auf die gemischt werdenden Materialien ausgeübt werden, werden die Materialien in dem zylindrischen Behälter in einen unregelmäßigen, ungeordneten, fluidisierten Zustand versetzt. Demzufolge wird ein Kollisions- und Kontaktvorgang der gemischt werdenden Materialien begünstigt, und es wird eine große Scherungskraft darauf ausgeübt. Demzufolge können die Rohmaterialien gemischt werden, da sie effektiv aufgelockert werden, und dieses ermöglicht eine Verbesserung des Rührmischungswirkungsgrads.
Da der Rührmischungswirkungsgrad nicht von den Eigenschaften der zu verarbeitenden viskosen Materialien beeinflußt wird, muß die Form und Größe der Rührblätter nicht in Abhängigkeit von der Eigenschaft der Materialien verändert werden, d.h., die Rührflügel können in geeigneter Weise für alle zu verarbeitenden viskosen Materialien verwendet werden. Ferner kann, da keine Anbringung einer Ablenkplatte erforderlich ist, die Entleerung der gemischten viskosen Materialien und die Reinigung des Inneren des Behälters leicht durchgeführt werden. Zusätzlich werden die Rührflügel kontinuierlich in derselben Richtung ohne Richtungsumkehr gedreht, so daß keine Verringerung des Energiewirkungsgrads auftritt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Aufbaudarstellung, welche ein Beispiel der Rohmaterial-Mischvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 ist eine Erläuterungszeichnung, welche ein weiteres Beispiel der Rührflügel darstellt;
Fig. 3 ist eine Erläuterungszeichnung, welche noch ein weiteres Beispiel der Rührflügel darstellt;
Fig. 4 ist eine Erläuterungszeichnung, welche ein weiteres Beispiel der Rührflügel darstellt;
Fig. 5 ist eine Erläuterungszeichnung, welche eine Strömung der in einem zylindrischen Behälter während eines Rührmischvorgangs gemischt werdenden Materialien darstellt, wobei Fig. 5(a) eine Draufsicht und Fig. 5(b) eine Vorderseitenansicht ist.
Fig. 6 ist ein Erläuterungszeichnung, welche die Kraft darstellt, welche die Rührflügel auf die Materialien ausüben, wenn die Rührflügel mit einer erhöhten Geschwindigkeit, einer hohen Geschwindigkeit, einer verringerter Geschwindigkeit, einer niedrigen Geschwindigkeit gedreht werden;
Fig. 7(a) ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen der Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel und der Zeit während eines Rührmischvorgangs darstellt, Fig. 7(b) ist ein Graph, welcher die Veränderung der Viskosität der gemischt werdenden Materialien während desselben Vorgangs darstellt, und Fig. 7(c) ist ein Graph, welcher die Veränderung der Temperatur der gemischt werdenden Materialien darstellt;
Fig. 8 ist eine schematische Aufbaudarstellung, welche ein weiteres Beispiel der Rohmaterial-Mischvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 9 ist eine Blockdarstellung, welche die Rückkopplungssteuerung der Vorrichtung von Fig. 8 darstellt;
Fig. 10 ist eine Erläuterungszeichnung eines Falles, in welchem eine regenerative Bremsung durch einen Motor erfolgt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit verringert wird;
Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, welches den Betrieb einer Steuereinheit während der von dem Motor ausgeführten Bremsung darstellt, und
Fig. 12 ist eine Erläuterungszeichnung, welche ein Beispiel eines Falles darstellt, in welchem die Bremsung durch einen Generator erfolgt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit verringert wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Gemäß Darstellung in Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Chargen-Rohmaterial-Mischvorrichtung mit einem zylindrischen Behälter 1, welcher mehrere Materialarten enthält, Rührflügeln 3, welche drehbar in diesem zylindrischen Behälter 1 angeordnet sind, und zum Rührmischen der Rohmaterialien verwendet werden, einer Antriebseinrichtung 5, zum Drehen der Rührblätter 3, und einer Steuereinheit 7 zum Steuern der periodischen Umschaltung der Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel 3 zwischen einem hohen Pegel und einem niedrigen Pegel ausgestattet.
Die Rührflügel 3 sind an einer Rotationswelle 9 befestigt, die drehbar im Inneren des Behälters 1 aufgehängt ist, und für eine Rotation gemäß der Rotation der Rotationswelle 9 angepaßt sind. Eine einen Motor aufweisende Antriebseinrichtung 5 ist mit einem oberen Ende der Rotationswelle 9 verbunden.
Die Steuereinheit 7 ist mit der Antriebseinheit 5 verbunden, und weist eine Steuerung 7A auf, die mit einer Geschwindigkeits-Steuereinrtichtung 7a für die Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit der Antriebseinrichtung 5 auf einen hohen Pegel und einen niedrigen Pegel, und einer Zeitsteuereinrichtung 7b zur Steuerung der Dauer des Betriebs bei hoher Geschwindigkeit und des Betriebs bei niedriger Geschwindigkeit der Antriebseinrichtung 5 und der Zykluszeit dieser Vorgänge versehen ist. Ein Bezugselement 7B bezeichnet ein Eingabeelement, welches für die Eingabe von Soll-Daten in die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 7a und die Zeitsteuereinrichtung 7b angepaßt ist, welche auf der Basis von vorbestimmten Steuerdaten durch die Steuerung 7A gesteuert werden.
Die in Fig. 1 dargestellten Rührflügel 3 sind in zwei vertikalen Stufen ausgebildet, in welcher jeweils drei flache plattenartige Flügelelemente 3a radial aus der Rotationswelle 9 so hervorstehen, daß sie 120º voneinander beabstandet sind. Die in zwei vertikalen Stufen ausgebildeten Rührblätter, wobei in jeder vier geneigte flache Platten-Flügelelemente 3a radial so vorgesehen sind, daß sie gemäß Darstellung in Fig. 2 um 90º voneinander beabstandet sind, die Rührblätter welche U-förmige flache Platten-Flügelelemente 3a aufweisen, die mit einem unteren Ende einer Rotationswelle 9 verbunden sind, so daß sich die Flügelelemente gemäß Darstellung in Fig. 3 überkreuzen, oder die Rührflügel, welche durch die Befestigung einer spiralförmigen ebenen Platten-Flügeltyps 3a an einer Rotationswelle 9 gemäß Darstellung in Fig. 4 befestigt sind, können ebenfalls bevorzugt verwendet werden.
Die Steuerung der Rotation der Rührflügel 3 auf einem hohen Pegel und einem niedrigen Pegel kann durch eine Steuerung der Spannungsfrequenz eines Motors oder durch Synchronisation einer als Motor verwendeten DC-Maschine erfolgen. Bei diesen Geschwindigkeitsveränderungsverfahren kann eine Rotationsgeschwindigkeit beliebig eingestellt werden, und auch die Zeitdauer zum Erhöhte oder Verringern Geschwindigkeiten, welche für die Umschaltung der Rotationsgeschwindigkeit zwischen einem hohen und einem niedrigen Pegel benötigt wird. Daher können diese Verfahren bevorzugt so angewendet werden, daß sie die Auswirkung der vorliegenden Erfindung im maximalen Umfang darstellen.
Ein polumschaltbarer Motor kann als Motor verwendet werden. In einem solchen Falle wird der Stop- und Startvorgang des Motors jedesmal wiederholt, wenn die Anzahl der Pole umgeschaltet wird, so daß ein großer Startstrom fließt. Daher kann diese Art von Motor eingesetzt werden, wenn ein Geschwindigkeitswechselintervall lange ist.
Eine mechanische Geschwindigkeitsveränderung kann ebenfalls verwendet werden, welche eine mehrstufige Geschwindigkeitsveränderungseinrichtung unter Verwendung von Zahnrädern umfaßt, und eine stufenlose Geschwindigkeitsveränderung unter Verwendung von Kegeln und Scheiben. Eine stufenlose Geschwindigkeitsveränderungseinrichtung weist eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen eine wiederholte Stoßkraft auf, und wird zweckmäßigerweise nicht für hochviskose Materialien verwendet. Sie kann verwendet werden, wenn ein niederviskoses Material erzielt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, welche die vorliegend beschriebene Chargenvorrichtung verwendet, kann ein viskoses Material durch Rührmischen mehrerer dem Inneren des Behälters zugeführter Materialarten erzielt werden, während die Rotationsgeschwindigkeit der Rührblätter 3 zwischen einem hohen und einem niedrigen Pegel umgeschaltet wird. Während dieser Zeit wird die Temperatur der Rohmaterialien durch Beheizen über den Behälter 1 auf eine Reaktionstemperatur erwärmt, und nach dem Abschluß der Reaktion werden die Rohmaterialien danach abgekühlt,.
Gemäß der Rotation der Rührflügel 3 strömen die rührgemischten Rohmaterialien in den Behälter 1, gemäß Darstellung durch Pfeile W in Fig. 5a im Kreise und werden auch in der vertikalen Richtung gemäß Darstellung in Fig. 5b durch Konvektion im Kreise umgewälzt. Während dieser Zeit werden die Rührklingen 3 alternativ mit einer hohen Geschwindigkeit und einer niedrigen Geschwindigkeit wiederholt gedreht. Daher wird gemäß Darstellung in Fig. 6 eine Druckkraft wiederholt auf ein. Gemisch auf der Seite der vorderen Oberfläche (auf der Seite der Drehbewegung) jedes Flügelelements 3a des Rührflügels 5 ausgeübt, wenn der Rührflügel bei hohen, niedrigen und erhöhten Geschwindigkeiten gedreht wird, und eine Zugkraft, wenn der Rührflügel mit einer verringerten Geschwindigkeit gedreht wird. Außerdem wird eine Zugkraft wiederholt auf das Gemisch auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche jedes Plattenelements 3a des Rührflügels 3 ausgeübt, wenn der Rührflügel mit hohen, niedrigen und erhöhten Geschwindigkeiten gedreht wird, und diese Oberfläche jedes Flügels empfängt wiederholt einen Stoß (Bremsungen) von dem mit derselben Oberfläche kollidierenden Gemisch, wenn der Rührflügel mit einer verringerten Geschwindigkeit gedreht wird. Demzufolge wird das Gemisch in einen unregelmäßigen turbulenten Zustand versetzt, und die Kollisions- und Kontaktvorgänge der Materialien werden gefördert, und dem Gemisch eine hohe Scherungskraft aufgegeben. Demzufolge kann wirksam eine Auflockerungskraft auf das Gemisch ausgeübt werden, und das Gemisch kann gleichmäßig von seinem inneren Abschnitt her aufgrund der durch die wechselseitigen Kollisions- und Kontaktvorgänge der Materialien erzeugten Reibungswärme erwärmt werden, wodurch die Reaktion der Rohmaterialien begünstigt werden kann. Dieses ermöglicht eine Verringerung der Rührmischzeit und eine Verbesserung des Rührmischungswirkungsgrads. Ferner ist es nicht erforderlich, die Form und Größe der Rührflügel abhängig von den Eigenschaften der zu verarbeitenden viskosen Materialien zu verändern, und es kann jederzeit ein hoher Rührmischungswirkungsgrad erzielt werden. Es ist ferner nicht erforderlich, eine Ablenkplatte vorzusehen, so daß die Entleerung eines Gemischs und die Reinigung des Inneren des Behälters nach dem Abschluß eines Materialmischvorgangs leicht wird. Es gibt keine Möglichkeit, daß die in den Behälter eingebrachten Materialien nicht ausreichend gemischt werden, so daß eine tote Zone bewirkt würde, in welchen eine Sitzenbleiben des Materials auftritt. Diese Vorrichtung kann zweckmäßig für alle Arten zu verarbeitender viskoser Materialien verwendet werden. Ferner tritt keine Abnahme des Energiewirkungsgrades auf, da die Rührflügel 3 kontinuierlich in derselben Richtung ohne Umkehrung gedreht werden.
In Fig. 6 geben Pfeile A die Rotationsgeschwindigkeiten der Elemente 3a der Rührflügel 3 an, und Pfeile M die Zirkulationsgeschwindigkeiten eines Gemisches, wobei die längeren höhere Geschwindigkeiten anzeigen.
Fig. 7 stellt ein Beispiel dar, in welchem mehrere Arten von Rohmaterialien, d.h., Polyether und Isocyanat in den Behälter 1 eingebracht und unter Erwärmung und Kühlung rührgemischt werden. Der verwendete Behälter 1 weist einen Erwärmungs- und Kühlkanal in seiner Wand auf. Der Heizdampf wird durch den Kanal geführt, um die Temperatur der Materialien auf eine gewünschte Reaktionstemperatur zu bringen, und diese Temperatur wird danach beibehalten, indem die Dampfbeheizung der Materialien intermittierend wiederholt wird, während die Materialien nach dem Abschluß der Reaktion auf eine gewünschte Temperatur gekühlt werden. Die Veränderung der Temperaturen der während dieser Zeit gemischten Materialien ist in Fig. 7(c) dargestellt. Fig. 7b stellt die Veränderung der Viskosität des Gemisches dar.
Gemäß Darstellung in Fig. 7(a) werden die Rührflügel zu Beginn mit einer vorbestimmten hohen Geschwindigkeit r1 für eine Zeitdauer t1 gedreht, und dann mit einer vorbestimmten niedrigen Geschwindigkeit r2 für eine Zeitdauer t1'. Die Drehung bei hoher Geschwindigkeit und die Drehung bei niedriger Geschwindigkeit wird periodisch in abwechselnder Weise für eine Zeitdauer von T1 wiederholt.
Die Rührflügel 3 werden dann bei dieser hohen Geschwindigkeit r1 für eine verringerte Zeitdauer t2 gedreht, und danach bei einer niedrigen Geschwindigkeit r2', welche höher als die niedrige Geschwindigkeit r2 ist, für eine Zeitdauer von t2'. Diese Rotationsgeschwindigkeiten werden periodisch für eine Zeitdauer T2 wiederholt. Demzufolge schreitet die Reaktion fort, und die Viskosität des Gemischs, welches zuerst abnahm, nimmt zu.
Die Rührflügel 3 werden dann mit der hohen Geschwindigkeit r1 für eine weiter verringerte Zeitdauer t3 gedreht, und danach bei der niedrigen Geschwindigkeit r2' für eine Zeitdauer t3'. Diese Rotationen werden für eine Zeitdauer von T3 wiederholt, bis man das Gemisch als ein Vorpolymer des Objekts mit der endgültigen Nach-Reaktionseigenschaft (Viskosität) erhält.
Wenn das Produkt auf eine Objekttemperatur mit Kühlwasser nach dem Abschluß der Reaktion abgekühlt wird, wird es von den Rührflügeln 3 mit einer Geschwindigkeit r1', welche niedriger als die hohe Geschwindigkeit r1 ist, und bei der niedrigen Geschwindigkeit r2 für vorbestimmte Zeitperioden t4 bzw. t4' in abwechselnder Weise für eine Zeitdauer T4 gerührt. In diesem Abkühlschritt sind die Pegel der hohen und niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten niedriger eingestellt, und eine Differenz zwischen diesen kleiner, um die Erzeugung von Reibungswärme zu minimieren, welche durch die Kollision des Gemischs mit den Rührflügeln 3 und die Kollisions- und Kontaktvorgänge der Gemischabschnitte bewirkt wird.
Da die hohen und niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten und die Dauer dieser Rotationen somit in jeder vorbestimmten Zykluszeit T1, T2, ... gemäß dem Fortschritt der Reaktion und der erhöhten Viskosität der Materialien verändert werden, können der Rührmischzustand und der Zirkulationsfluidzustand der Materialien, welche für die Reaktion in den entsprechenden Zeitzonen effektiv sind, erzeugt werden.
Wenn die hohen und niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten und die Dauer der Rotationen bei diesen Geschwindigkeit in jedem vorbestimmten Zyklus wie vorstehend erwähnt, verändert werden, können sie zweckmäßig mit der Art der zu mischenden Materialien gewählt werden. Zumindest kann entweder eine hohe Rotationsgeschwindigkeit oder eine niedrige Rotationsgeschwindigkeit und/oder mindestens eine von den Rotationsdauern verändert werden.
Fig. 8 stellt eine weitere Mischvorrichtung dar, welche eine Einrichtung 10 für die Detektion des Drehmoments des Motors 5 in der vorstehend beschriebenen Vorrichtung aufweist. Der Rührmischzustand (einschließlich des Zirkulationsfluidzustands) der rührgemischten Materialien wird auf der Basis der Veränderung des Drehmoments des Motors 5 beurteilt. Die mit dem Motor 5 verbundene Drehmoment-Detektionseinrichtung 10 ist mit der Steuereinheit 7 verbunden, in welcher die Steuerung 7A dafür angepaßt ist, einen Rückkopplungssteuerungsvorgang auf der Basis eines in der Detektionseinrichtung 10 erhaltenen Informationssignals, auszuführen, um die Sollwerte in der Geschwindigkeitsteuereinrichtung 7a und der Zeitsteuereinrichtung 7b so zu regeln, daß diese Pegel zu zweckmäßigen Steuerpegeln gemäß dem Rührmischzustand der Rohmaterialien werden.
Dieses Verfahren zur Beurteilung des Rührmischzustands der Rohmaterialien, in welchem der vorstehend erwähnte Drehmomentdetektor für den Motor 5 verwendet wird, kann zu einem Verfahren verändert werden, welches einen Detektors zur Detektion der Mischviskosität verwendet.
Ein detektierter Wert aus der Drehmoment-Detektionseinrichtung 10 wird in eine Spannung umgewandelt (quantitativer Pegel) und dann an die Steuerung 7A in der Steuereinheit 7 gemäß Darstellung in Fig. 9 gesendet. Ein in der Steuerung 7A auf der Basis des detektierten Pegels berechneter Korrekturwert wird als ein Regelgröße an die Geschwindigkeitssteuereinrichtung 7a und die Zeitsteuereinrichtung 7b angelegt, wodurch die Rotationsbedingungen für den Motor 5 geregelt werden, und dadurch die Rotation der Rührflügel 3 für eine geeignete Rührmischung der Rohmaterialien gesteuert wird. Dieser Rührmischzustand der Rohmaterialien wird von der Detektionseinrichtung 10 detektiert, und ein Rückkopplungsvorgang, in welchem die Sollpegel in der Geschwindigkeitsteuereinrichtung 7a und der Zeitsteuereinrichtung 7b korrigiert werden, wird wiederholt ausgeführt.
Da der Rotationszustand der Rührflügel 3 somit gemäß dem Rührmischzustand des Gemischs verändert wird, können die Rührmischzustände in einer der Gegebenheit angepaßten Weise bezüglich der viskosen Materialien, deren Eigenschaften sich während der Reaktion im Verlauf der Rührmischzeit in einer solchen Weise verändern, so angepaßt werden, daß ein optimaler Rührmischzustand in jedem Teil der Rührmischzeit erzielt wird. Demzufolge kann ein ausgezeichneter Rührmischvorgang ausgeführt werden.
Fig. 10 ist eine Erläuterungszeichnung dieser Mischvorrichtung, welche so angepaßt ist, daß sie den Motor 5 einen regenerativen Bremsvorgang zum Zeitpunkt der Verringerung der Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel ausführen läßt. In dieser Vorrichtung ist eine regenerative Bremsschaltung 7c in der Steuereinheit vorgesehen. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel 3 von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel verringert wird, wird eine Antriebsschaltung 7d für den Motor 5 auf die regenerative Bremsschaltung 7c umgeschaltet, um den Motor 5 als einen Generator zu betreiben, wodurch eine regenerative Bremskraft auf die Rührflügel 3 aufgebracht wird.
In der Vorrichtung, in welcher die regenerative Bremsung der Rührflügel durchgeführt wird, wenn deren Rotationsgeschwindigkeit verringert wird, wird dafür ein Steuervorgang von der Steuereinheit 7 gemäß Darstellung in Fig. 11 durchgeführt. Zuerst wird, wenn die Vorrichtung nach der Einbringung der Rohmaterialien in den Behälter mit dem Betrieb beginnt, der Motor 5 über die Antriebsschaltung 7b in Drehung versetzt. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 5 von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel abnimmt, wird die Antriebsschaltung 7d für den Motor auf die regenerative Bremsschaltung 7c umgeschaltet, so daß der Motor 5 kurzzeitig aufgrund des regenerativen Bremsvorgangs als ein Generator arbeitet. Während dieser Zeit wird eine erzeugte Leistung an die Energieversorgung geliefert.
Ob die Mischung der Rohmaterialien abgeschlossen ist oder nicht, (die Zeit des Abschlusses von deren Mischvorgang wenn die Mischzeit im voraus festgelegt ist), wird dann festgestellt, und wenn der Mischvorgang weiter fortgesetzt wird, wird festgestellt, ob die Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel 3 einen vorbestimmten niedrigen Wert erreicht hat oder nicht. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel 3 den erwähnt niedrigen Wert erreicht, wird die regenerative Bremsschaltung 7c auf die Antriebsschaltung 7d umgeschaltet, und die Rührflügel 3 durch den Motor 5 gedreht. Diese Operationen werden fortgesetzt bis die Mischung der Materialien abgeschlossen ist.
Da die Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel somit schnell von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel durch Ausführung der regenerativen Bremsung der Rührflügel 3 ausgeführt werden kann, wenn deren Rotationsgeschwindigkeit verringert wird, kann die Strömung des Gemischs in einen turbulenten Zustand versetzt werden, indem man die Rührgeschwindigkeitsdifferenz ausnutzt, wodurch der Rühreffekt in den Materialien effizient erzielt werden kann. Ferner kann eine Energieeinsparung durch die Rückspeisung der von dem Motor erzeugten elektrischen Energie, welcher als ein Generator arbeitet, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel reduziert wird, an die mit der regenerativen Bremsschaltung 7c verbundene Energiequelle erfolgen.
Fig. 12 ist eine Erläuterungsschaltung, welche ein Beispiel eines Falles darstellt, in welchem die Bremsung der Rührflügel durch einen Generator erfolgt, wenn deren Rotationsgeschwindigkeit verringert wird. Anders als bei der Anordnung in der Ausführungsform von Fig. 10 ist ein Generator parallel zu dem Motor 5 vorgesehen. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel 3 abnimmt, wird der Motor 5 ausgeschaltet und der Generator 6 eingeschaltet, um die Rührflügel 3 zu bremsen. In diesem Falle wird die von dem elektrischen Generator 6 erzeugte elektrische Energie an die Energiequelle durch Abschalten der Antriebsschaltung 7d und Einschalten einer Schaltung 6a in dem Generator 6 durch die Steuereinheit 7 geliefert. Das zusätzliche Vorsehen des Generators 6 in dieser Weise ermöglicht die Erzielung desselben Effekts wie vorstehend erwähnt. Wenn ein Generator mit einem höheren Erzeugungswirkungsgrad verwendet wird, nimmt die Bremskraft während der Reduzierung der Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel zu, so daß ein größerer Rühreffekt erzielt werden kann.
In diesen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können bekannte Rohmaterialien verwendet werden, sofern ein viskoses Material aus deren Gemisch erzielt wird. Beispielsweise können Rohmaterialien, welche eine Flüssigkeit, einen Feststoff, eine Flüssigkeit in der Form einer Paste, und pulverförmige Körper enthalten, verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung kann bevorzugt solange angewendet, wie sie zur Herstellung eines viskosen Materials durch Rührmischen mehrerer Arten von Rohmaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften angepaßt ist, und ist nicht auf ein bestimmtes viskoses Material beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise für die Erzeugung eines Klebemittels verwendet werden.

Beispiele:

Beispiel A:

Pastenartige Materialien mit mittlerer Viskosität und einer Fluidität und einer Viskosität nach dem Rührmischvorgang von 1000 Poise wurden gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung und eines herkömmlichen Verfahrens unter Verwendung einer in Fig. 1 darstellten Mischvorrichtung erzeugt, in welchen Rührflügel mit 1160 mm Außendurchmesser in einem zylindrischen Behälter mit 1200 mm Innendurchmesser mit flüssigen Materialien aus 50% Urethan-Vorpolymer mit 50 Poise und 10% Weichmacher (Alkyladipat) und ein pulverisiertes Material aus 40% Mikrogranulatfüller (mit Fettsäuren behandeltes Calziumkarbonat) vorgesehen waren. In dem erfindungsgemäßen Verfahren war die hohe Rotationsgeschwindigkeit und die niedrige Rotationsgeschwindigkeit auf 75 U/min bzw. 40 U/min eingestellt. Zuerst wurden die Rohmaterialien (insgesamt für 20 Minuten) durch Rotation der Rührflügel mit einer alle 60 Sekunden wechselnden hohen Geschwindigkeit und einer niedrigen Geschwindigkeit und jeweils 10-maliger Wiederholung der Umdrehungen gerührt. Weitere Rotationen mit hoher und niedriger Geschwindigkeit wurden dann jeweils alle 40 Sekunden abwechselnd und mit jeweils 10-maliger Wiederholung (die Rührzeit der Materialien betrug insgesamt 13 Minuten 40 Sekunden) durchgeführt, um den Mischvorgang der Rohmaterialien abzuschließen. Bei dem herkömmlichen Verfahren war die Rotationsdrehzahl auf einen konstanten Wert von 75 U/min eingestellt.
Der Rührmischzustand dieser Materialien wurde beobachtet, um folgendes herauszufinden. Gemäß der vorliegenden Erfindung blieb eine Substanz bestehend aus gemischtem Pulver und Korn in kleinen Mengen nach Ablauf nach 20 Minuten zurück und war nach Ablauf von 30 Minuten nicht mehr erkennbar. Es konnte ein pastenartiges Material mit Partikeln von 5-10 um, gemessen mit einer Schleifmeßlehre, erzielt werden.
Andererseits wurde bei dem herkömmlichen Verfahren eine leicht harte (im wesentlichen mit der Hand zerbröckelbare), ungleichmäßige Substanz mit gemischtem Pulver und Korn in dem mittigen Abschnitt des Gemischs nach Ablauf von 30 Minuten gefunden und nahm allmählich nach einer weiteren Rührmischung des Produkts ab. Jedoch hörte nach Ablauf von 40 Minuten die Abnahme in der Menge der Substanz auf und erreichte im wesentlichen einen Gleichgewichtszustand.
Demzufolge versteht sich aus dem Vorstehenden, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine Reduzierung der Rührmischzeit ermöglicht, daß der Wert der Mischverteilungsleistung für das zugesetzte pulverisierte Material verbessert, ein Rührwirkungsgrad verbessert, und ein viskoses Material in einem gut gemischten Zustand erhalten wird.

Beispiel B:

Ein aromatisches organisches Lösungsmittel wurde einem hochviskosem pastenartigen Material (mit einer Viskosität von 50000 Poise) hinzugefügt, und ein solches gemischtes Material durch das erfindungsgemäße Verfahren und ein herkömmliches Verfahren unter Verwendung derselben Mischvorrichtung rührgemischt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren war die hohe Rotationsgeschwindigkeit und die niedrige Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel auf 75 U/min bzw. 50 U/min eingestellt. Zuerst wurden die Rohmaterialien (für 20 Minuten insgesamt) durch Rotation der Rührflügel mit einer hohen Geschwindigkeit und abwechselnd einer niedrigen Geschwindigkeit für jeweils 60 Sekunden und jeweils 10-maliger Wiederholung der Rotationen gerührt. Weitere Rotationen mit hoher und niedriger Geschwindigkeit wurden dann abwechselnd alle 60 Sekunden und mit jeweils 5-maliger Wiederholung (für insgesamt 10 Minuten) durchgeführt, um die Mischung der Rohmaterialien abzuschließen. In dem herkömmlichen Verfahren war die Rotationsgeschwindigkeit auf einen konstanten Wert von 75 U/min eingestellt.
Der Rührmischzustand dieser Materialien wurde beobachtet, um folgendes herauszufinden. Bei dem herkömmlichen Verfahren bewirkte das Ineinandermischen der Materialien, welche wie vorstehend erwähnt, große Viskositätsdifferenzen aufweisen, die kurzzeitige Ausbildung einer Grenzfläche zwischen den Materialien bedingt durch die Zugabe, und wenn ein Gleitvorgang begann, ergab sich für eine ziemlich lange Zeitdauer ein Leerlaufbetrieb, bis sich die Materialien wieder zu mischen begannen. Deshalb wurden 50 Minuten gebraucht, um den Mischvorgang abzuschließen. In dem erfindungsgemäßen Verfahren war die Zeit, in welcher der Leerlauf auftrat, kurz, und es wurden nur 30 Minuten für den Abschluß des Mischvorgangs benötigt.
Wie vorstehend erwähnt, werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Rohmaterialien gemischt, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel zyklisch zwischen einem hohem und einem niedrigen Pegel umgeschaltet wird. Demzufolge üben die Rührflügel an ihren Vorderseitenoberflächen bezüglich ihrer Rotationsrichtung eine Druckkraft und eine Zugkraft wiederholt auf diejenigen Rohmaterialien aus, welche die Rührflügel berühren und üben wiederholt an ihren Rückseitenoberflächen bezüglich der vorstehend erwähnten Richtung eine Zugkraft und eine Druckkraft aus, wenn die Materialien damit kollidieren. Dieses ermöglicht, daß während der Rührmischung eine Auflockerungs- und eine Mischkraft effektiv auf die Materialien angewendet werden, so daß dadurch die Rührmischzeit für die Homogenisierung eines gemischten viskosen Materials verringert, und der Rührmischungswirkungsgrad verbessert wird. Selbst wenn die Eigenschaften der zu verarbeitenden viskosen Materialien unterschiedlich sind, kann ein großer Rührmischeffekt ohne Veränderung der Form und Größe der Rührflügel und ohne Bereitstellung von Ablenkplatten erzielt werden. Außerdem nimmt, da die Rührflügel während der gesamten Zeit des Mischvorgangs in derselben Richtung gedreht werden, der Energiewirkungsgrad nicht ab.

Claims

1. Chargenverfahren zum Mischen mehrerer Arten von Rohmaterialien mit verschiedenen Eigenschaften, mit den Schritten:

Einbringen der mehreren Arten von Rohmaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften in einen zylindrischen Behälter,

Erhalten eines viskosen Materials daraus durch Rotieren von Rührflügeln, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der rotierenden Rührflügeln über eine vorbestimmte Zeitdauer zwischen einem hohen Pegel und einem niedrigen Pegel zyklisch umgeschaltet wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Mischviskosität des viskosen Materials ermittelt wird, und

daß gemäß dieser Mischviskosität der Rotationszustand der Rührflügel in der Weise verändert wird, daß ein optimaler Rührmischzustand in jedem Abschnitt der Rührmischzeit erhalten wird.

2. Verfahren zum Mischen eines Chargenrohmaterials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischviskosität auf der Basis der Veränderung des Drehmoments eines Motors ermittelt wird.

3. Verfahren zum Mischen eines Chargenrohmaterials einer der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührflügel von einem Motor gedreht werden, und daß die Reduzierung einer Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel durch eine regenerative Bremskraft des Motors durchgeführt wird.

4. Chargenvorrichtung zum Mischen mehrerer Arten von Rohmaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften, mit:

einem zylindrischen Behälter für die Aufnahme der mehreren Arten von Rohmaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften,

einer Antriebseinrichtung zum Drehen von Rührflügeln welche die Rohmaterialien in dem zylindrischen Behälter rühren, um dadurch ein viskoses Material zu erhalten, und

eine Steuereinheit zum Steuern der zyklischen Umschaltung der Rotationsgeschwindigkeit der Rührflügel über eine vorbestimmte Zeitdauer zwischen einem hohen und einem niedrigen Pegel,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Mischviskosität des viskosen Materials durch das Drehmoment der Antriebseinrichtung für das Drehen der Rührflügel ermittelt wird, und

daß die Steuereinheit die Antriebseinrichtung gemäß der ermittelten Mischviskosität in der Weise steuert, daß ein optimaler Rührmischzustand in jedem Abschnitt der Rührmischzeit erzielt wird.