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Verfahren zum ununterbrochenen Mischwalzen plastischer Massen Bekanntlich
verwendet man in der Industrie der plastischen Massen zum Plastifizieren von Rohgummi,
zur Herstellung von Weich- und Hartgummimischungen, zum Verarbeiten von Regeneratgummi
sowie der neueren Gummiaustauschstoffe auf Basis von Polyvinylverbindungen, zur
Fabrikation thermoplastischer Kunststoffe, z. B. auf der Basis von Cellulosederivaten,
und schließlich zur Herstellung von thermoreaktiven Preßmassen, z. B. der Phenoplaste
und Aminoplaste, mit Vorliebe heiz-und kühlbare Zweiwalzwerke im absatzweisen Verfahren.
Mit diesen Maschinen erreicht man, besonders wenn dieselben mit Friktion arbeiten,
eine ausgezeichnete Knet- und Mischwirkung, so daß die Bindemittel unter starker
Verdichtung mit den Füll- und Hilfsstoffen verknetet werden. Die Temperatur der
Walzen wird so eingestellt, daß sich lediglich auf einer Walze ein Fell ausbildet,
während die andere blank bleibt.
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Die Arbeit der Walzen erfolgt jedoch stoßweise unter viel Aufwand
von Handarbeit.
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Die Leistung der kostspieligen Walzwerke in der Stunde ist gering
und der Ausfall derWare Schwankungen unterworfen.
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In dem Bestreben, die Nachteile des absatzweisen Arbeitens solcher
Walzwerke zu beseitigen, ist auch schon vorgeschlagen worden, in einer ringförmigen
Zone fortlaufend die
Rohstoffe zuzugeben und in einer anderen ringförmigen
Zone die entweder teilweise oder gänzlich handelsfertige plastische Masse ununterbrochen
abzunehmen. Dabei handelte es sich u.a. auch um das Mischwalzen von Phenoplasten.
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Bei diesen Vorschlägen hat man geglaubt, durch besondere Vorrichtungen,
welche den Raum über dem Walzenspalt in eine Anzahl von Kammern unterteilen, verhindern
zu müssen, daß die plastische Masse im Walzenspalt seitlich abwandert. Um aber dennoch
den gewünschten, etwa schraubenförmigen Weg der plastischen Masse zu erzwingen,
ordnete man im einen Falle umfangreiche pflugförmige Vorrichtungen, im anderen Falle
kleine schräg stehende, nicht aufliegende Messer an, welche die plastische Masse
in die jeweils nächste Kammer befördern sollten. In jedem Falle waren umständliche
Blecheinbauten über dem Walizenspalt vorgesehen.
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Bei dem Versuch, diese älteren Vorschläge nachzuarbeiten, ergeben
sich außerordentliche Schwierigkeiten. Die plastischen Massen stauen sich nämlich
in den Kammern zwischen den Trennwänden auf, kleben zum Teil an den Blecheinbauten
fest, es entsteht an den Auflagelinien der Blecheinbauten auf den Walzen eine sehr
große Reibung, so daß diese Teile rasch verschleißen und deshalb außerordentlich
kräftig ausgeführt sein müssen.
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Versucht man gar, in solcher Weise plastische Massen herzustellen,
welche in der Hitze starke chemische Veränderungen erleiden und dabei unschmelzbar
werden, wie z. B. Phenoplaste, so entstehen an den Auflagelinien der Trennwände
Ansätze von unschmelzbar gewordener Masse, so daß die Reibung noch mehr vergrößert
wird und das auf der Trägerwalze gebildete Fell in seiner Umdrehung angehalten wird,
sich von der Fellwalze loslöst und im Spalt zusammenschiebt.
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Diese älteren Vorschläge haben sich deshalb auch offenbar nicht in
die Praxis einführen lassen und sind in den Standardwerken über die Industrie der
plastischen Massen nicht erwähnt.
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Es wurde nun gefunden, daß man mit überraschend einfachen Hilfsmitteln
und ohne kostspielige Änderungen gewöhnliche Mischwalzwerke ununterbrochen betreiben
kann. wobei man die erwähnten Nachteile vermeidet.
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Gemäß der Erfindung wird auf der Trägerwalze ein Fell erzeugt, welches
dauernd von einer oder mehreren ringförmigen Zonen aus durch Zugabe von Rohstoffen
ergänzt wird, während an mindestens einer davon entfernt liegenden ringförmigen
Zone gleichzeitig eine entsprechende Menge bearbeitete plastische Masse abgenommen
und das Wandern der plastischen Masse auf einem ungefähr schraubenförmigen Wege
sichergestellt wird. Dabei wird das natürliche seitliche Ausweichen der plastischen
Masse im \7w'alzenspalt ermöglicht.
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Die bevorzugte Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens hat auf der
Trägerwalze mehrere Wendemesser, die nur einen verllältnismäßig kleinen Teil der
Walzenoberfläche vor dem Walzenspalt berühren.
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Um die Erfindung zu erklären. sei ein Versuch mit einer besonders
einfachen Einrichtung erwähnt, der an jedem Mischwalzwerk durchgeführt werden kann.
Man entfernt das übliche lange Abstreifmesser an der sogenannten Trägerwalze und
bringt statt dessen an der gleichen Stelle rechts und links außen lediglich etwa
100 mm breite Abstreifmesser an, welche dauernd durch eine Feder an die Walze gepreßt
werden, und gibt in der Mitte oberhalb des Walzenspaltes mit Hilfe eines Schüttelspeisers
die pulverförmige Rohmischung in fortlaufendem Strom zu. Wenn man hierbei die üblichen
Temperaturen für die Trägerwalze und die Gegenwalze angewandt hat, so bildet sich
nach einiger Zeit ein Fell, welches die Trägerwalze bedeckt. Es gelingt nun, wenn
mannur die richtige Walzentemperatur, Spaltweite und Zugabegeschwindigkeit eingestellt
hat, das Fell von der Mitte her beliebig lang zu ergänzen bzw. zu verjüngen, wobei
gleichzeitig die beiden Abstreifmesser rechts und links vorplastizierte Masse in
Form von handgroßen Stücken abschneiden.
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Offenbar entsteht also in der Mitte des Wal'zenspaltes ein etwas
höherer Preßdruck, weil die stets frisch zugegebene Rohware sich fast unmittelbar
nach dem Aufgeben mit den heißen Teilchen des Felles verbindet. Dadurch werden sämtlicheTeilchen
des Felles auf im wesentlichen schraubenförmigem Wege zu den kleinen Abstreifmessern
bingetrieben.
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Dabei werden die Masseteilchen wiederholt, jedoch immer wieder an
anderen Stellen dem Walzenspalt zugeführt, wobei sie miteinander innig vermischt
und verdichtet werden, bis sie schließlich an die Enden der Walzen gelangt sind.
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Der beschriebene Versuch stellt die einfachste Form dar, wie die
vorliegende Erfindung verwertet werden kann. Wenn es sich jedoch darum handelt,
eine möglichst große Anzahl von Durchgängen durch den Spalt zu erreichen, so ist
es vorzuziehen, die Zuführungszone für den Rohstoff recht nahe an das eine Ende
des Walzenpaares zu bringen und die fertige Masse am entgegengesetzten Ende mit
einer entsprechenden Vorrichtung abzunehmen. Außerdem ist es dann notwendig, an
dem Ende, in dessen Nähe zugegeben wird, eine Vorrichtung anzubringen, die es verhindert,
daß das Fell an dieser Seite über das Ende der Walze hinauswächst. Ferner hat
diese
Vorrichtung den Zweck, auch für einen stetigen Stoffaustausch zu sorgen.
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Beim Herstellen von Schnellpreßmasse hat es sich gezeigt, daß die
vorher beschriebene einfachste Anordnung nicht genügt, um zur handelsüblichen Ware
zu gelangen. Der Versuch gelingt nämlich nur dann, wenn man die Zugabe der Rohmischung
so rasch vornimmt, daß an den seitlichen Abstreifmessern eine zwar homogene, aber
doch nur vorplastizierte Mischung anfällt. Versucht man durch Verringern der Zugabegeschwindigkeit
zu erreichen, daß die anfallende Mischung etwa lederartige Konsistenz hat, um zu
gewährleisten, daß die gemahlene Preßmischung die richtige Fließfähigkeit und Härtegeschwindigkeit
aufweist, so läßt sich der beschriebene Versuch nur wenige Minuten lang durchführen.
Das Fell erhält dann große Blasen, Teile davon lösen sich von der Walze ab, und
schließlich wird das Fell angehalten, und die plastische Masse schiebt sich im Walzenspalt
zusammen.
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In anderen Fällen klebt die Masse auf der Walzenoberfläche teilweise
fest und beginnt zu härten, wodurch sich ebenfalls der Vorgang nicht weiter fortsetzen
läßt.
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In diesem Falle sind deshalb zwischen der Zugabezone und der Abnahmezone
noch weitere Förder- bzw. Wendevorrichtungen nötig. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft
erwiesen, als Abnahmevorrichtung für die fertige Preßmasse, welche an der Walze
nur eine sehr geringe Haftung hat, in bekannter Weise ein federnd angepreßtes, leicht
drehbares Kreismesser zu verwenden und die fertige Preßmasse mit einem in der Drehrichtung
nachfolgenden Schaber von der Walze abzunehmen.
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Die erwähnten zusätzlichen Förder- bzw.
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Wendevorrichtungen werden zweckmäßig an einer Traverse angebracht,
welche zur Achse der Trägerwalze parallel und oberhalb dieser Walze verläuft, so
daß die von den Messern abgeschälte Masse unmittelbar dem Walzenspalt wieder zufließt.
Um sich den Eigenschaften der Masse noch besser anpassen zu können, werden diese
Messer durch Scharniere gelenkig an der Traverse befestigt, so daß sie nach Bedarf
einzeln abgehoben werden können.
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Die Messer werden durch Federn oder Gewichte in genügendem Maße auf
die Walze aufgepreßt. Ein Zweck der Wendemesser ist es, einen Teil der das Fell
bildenden Masse von der Walzenoberfläche abzulösen, wobei die Masseteilchen stets
neue Lagen einnehmen und im Walzenspalt wieder zu einem geschlossenen Fell vereinigt
werden; denn es ist in jedem Falle unerwünscht, daß das Fell an irgendeiner Stelle
Punkte enthält, wo die Masseteilchen nicht zwangsläufig durch den kontinuierlichen
Strom der Masse erfaßt werden. Bei manchen Massen ist es notwendig, die durch die
Wendemesser abgeschälte Menge so zu Ieiten, daß sie in Richtung zur Abuahmezone
erheblich gefördert wird. Vollzieht die Masse aber selbsttätig diesen Wanderungsvorgang,
so kann man auch umgekehrt arbeitende Wendemesser anwenden, um die Masse etwas zurückzustauen.
Die Wendemesser selbst können nach Art einer Pflugschar ausgeführt werden, so daß
eine scharfe Vorderkante das Material einschneidet und anschließend ein Umwenden
durch die nachfoltgende Kante des Pfluges erfolgt. Handelt es sich um plastische
Massen mit großer Haftfähigkeit an der Trägerwalze, so können auch an Stelle der
Wendemesser andere Vorrichtungen, wie Kratzer zum Auflockern, angebracht werden.
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Ist die Haftung des Felles auf der Walze dagegen besonders gering,
so ist es zweckmäßig, in der gleichen kreisförmigen Zone, wo die W'endemesser arbeiten,
jeweils noch außerdem ein Kreismesser arbeiten zu lassen, welches, schon bevor das
Wendemesser zu arbeiten beginnt, einen Schnitt durch das Fell' erzeugt. In jedem
Falle ist es notwendig. daß die Wendemesser oder sonstigen Werkzeuge so gestaltet
werden, daß sie dem umlaufenden Fell nicht so viel Widerstand bieten, daß die Haftung
an der Walze aufgehoben wird. DieErfahrung hat gezeigt, daß sich diese Bedingung
dann erfüllen läßt, wenn die Wetzeuge nur einen verhältnismäßig kleinen Teil der
Walzenoberfläche vor dem Walzenspal't berühren.
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Als Aufgabevorrichtung verwendet man, wenn die Rohstoffe pulverförmig
sind, Schüttelspeiser, Becherwerke oder andere bekannte Vorrichtungen. Rohstoffe
verschiedener Aggregatzustände können jeweils mit einer entsprechenden Vorrichtung
gleichzeitig zugeführt werden. So wird man z. B. eine Flüssigkeit, welche der plastischen
Masse zugesetzt werden soll, durch einen Hahn oder eine Düse aufgeben. Der Zusatz
von Faserstoffen kann durch Ablaufen von einer Rolle als endloses Band erfolgen.
Beabsichtigt man, mehrfarbig gemaserte Massen zu erzeugen, so kann man kurz vor
der Abnahmestelle durch zusätzliche Zugabevorrichtungen noch Farbstoffe zugeben.
Um die Festigkeit der aus pulverförmigen Rohstoffen hergestellten Massen zu erhöhen,
kann man noch Textil-oder Asbestfasern kurz vor der Abnahmevorrichtung zugeben.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, mehrere 'Wealzenpaare nach
der Erfindung mit Vorteil hintereinanderzuschalten, wenn besonders große Stundenleistungen
verlangt werden.
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Die Vorteile der Erfindung bestehen einmal darin, daß es auf technisch
einfache Weise
gelingt, sehr viel Handarbeit einzusparen und gleichzeitig
die damit verbundene Staubbildung zu vermeiden. Die Walzwerke laufen auch. wenn
sie ununterbrochen betrieben werden, weit ruhiger, die Bruchgefahr der Walzen ist
viel geringer, und die Stundenleistung steigert sich gegenüber dem absatzweisen
Betrieb auf etwa das Dreifache. Beim Herstellen von Phenoplasten ergibt sich als
weiterer Vorteil infolge des ununterbrochenen Anfalls von Fellstreifen bzw. -stücken
die Möglichkeit, die Masse sofort nach dem Verlassen des Walzwerkes durch einen
Luftstrom intensiv und in wirtschaftlicher Weise abzukühlen.
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Die Zeichnung stellt schematisch die im Beispiel beschriebene Vorrichtung
zum Herstellen von Schnellpreßmassen dar. In Abb. I ist I die Zulaufrinne. 2 ein
schräg stehendes Begrenzungsmesser, 3 bis 6 sind vier Wendemesser, 7 ist ein federnd
angepreßtes Isreismesser.
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S ein feststehender Schaber.
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Außerdem ist in größerem Maßstab in Abb. 2 die bevorzugte Ausführungsform
eines Wendemessers abgebildet. a ist ein Strick der Traverse, an welcher sich mehrere
solcher Wendemesser befinden können, 1> ist das Scharnier, welches das Auf- und
Abheben des eigentlichen Wendemessers c ermöglicht; das in der Beschreibung erwähnte
Gewicht ist nicht dargestellt.
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Beispiel Eines der üblichen Zweiwalzwerke mit einem Walzendurchmesser
von 400 mm und einer nutzbaren Walzenlänge von 1100 mm, wobei die Trägerwalze 18
Umdrehungen gnd die Gegenwalze 21 Umdr./Min, macht, wurde nach Entfernung des über
die ganze Walzenbreite reichenden Abstreifmessers mit den Vorrichtungen gemäß Zeichnungen
versehen.
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Oberhalb der abgebildeten Zulaufrinne wurde ein Schüttelspeiseapparat
aufgestellt, wie er gewöhnlich zur Beschickung von Mühlen zur Anwendung kommt. Nachdem
in üblicher Weise ein Fell hergestellt worden war, wurde der Vorratsbehälter des
Schüttelspeisers mit den pulverförmigen Rohstoffen für eine 50%ige Schnellpreßmasse
auf der Basis eines Resolharzes aus Phenol und Fonnaldehyd sowie sonst in üblicher
Zusammensetzung beschiclit und in Tätigkeit gesetzt. Die Trägerwalze wurde dabei
mit einem starken Strom von Kühlwasser gekühlt, bei der Gegenwalze genügte ein mäßiges
Kühlen. Wach Verlauf von ganz kurzer Zeit kam fertige Preßmasse in Form eines Bandes
von etwa 20 mm durchschnittlicher Breite zur Abnahme. Der Walzenspalt wurde hierbei
so gehalten, daß die Fellstärke etwa 2.5 mm war. Die Walzentemperaturen wurden so
eingestellt. daß die Fellwalze 90° und die Gegenwalze 60° aufwies. Es zeigte sich,
daß nach dem Eintritt eines stationären Zustandes unter diesen Bedingungen eine
gleichbleibende Fabrikation bei einer stündlichen Leistung von 140 kg fertiger Schnellpreßmasse
beliebig lang aufrechterhalten werden konnte. Dabei war die aufgenommene Stromstärke
fast gleichbleibend 100 Amp. und überschritt niemals 110 Amp.
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Das gleiche Walzwerk zeigte bei dem diskontinuierlichen, bekannten
Arbeiten eine Stundenleistung von 40 kg fertige Preßmasse bei einer sehr schwankenden
Stromaufnahme, dieSpitzen von 200 Amp. erreichte. Die erfindungsgemäß erhaltene
Preßmasse war derjenigen, welche aus den gleichen Rohstoffen nach dem bekannten
Verfahren hergestellt war, in allen preßtechnischen Eigenschaften ebenbürtig, in
der Gleichmäßigkeit des Ausfalls jedoch überlegen.