DE763547C - Verfahren zur Herstellung von Pressmischungen aus haertbaren Harzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Preßniischungen, die härtbare Kunstharze enthalten, z. B. Phenolform aldehydkondensationsprodukte.
Für die Herstellung von Preßmiscbungen, d. h. imprägnierten Mischungen von Kunststoffen, insbesondere härtbaren Kunststoffen, wie Phenolformaldehydkondensationsprodukten, und Füllstoffen, wie z. B. Holzmehl, und ίο gegebenenfalls Zusatzstoffen, wie Farbstoffe, Schmiermittel, Katalysatoren' m dgl., sind vier verschiedene Arten von Vorrichtungen bekannt: Nämlich die Mischvorrichtung, in der die Füllstoffe mit Harzlösungen getränkt werden und weiter das beheizte Knetwerk, das beheizte Mischwalzwerk und die beheizte Mischdüse.

Bei der erstgenannten Vorrichtung besteht der Nachteil, daß nach dem Tränken des Füllstoffes mit Harzlösungen ein umstandlicher und schwer kontrollierbarer Trockenprozeß im Vakuum oder in gewöhnlichen Trockenöfen notwendig wird. Hierbei ist die Gefahr vorhanden, daß der gehärtete Zustand der Harze schon erreicht wird vor der völligen Entfernung des Lösungsmittels.

Demgegenüber haben die beiden weiteren Vorrichtungen den Vorteil, daß beim Arbeiten mit ihnen die Verwendung eines Lösungsmittels unnötig ist, jedoch können auch diese Vorrichtungen, ebenso wie die erste nur im diskontinuierlichen Betrieb benutzt werden, d. h. es ist nur das chargenweise Arbeiten möglich, wobei der Übelstand vorliegt, daß die Chargen untereinander nie völlig gleich ίο sein können.

Bei dem Arbeiten in geheizten Knetwerken ist im übrigen der Knetdruck infolge des Ausweichen^ der in der Wärme plastisch gewordenen Masse verhältnismäßig gering. Das Kondensationswasser und die flüchtigen Bestandteile können hierbei nicht entweichen, so daß die geknetete Masse meist noch einem Walzprozeß unterworfen wird. Im übrigen kann diese Vorrichtung nur bei verhältnismäßig "niedrigen Temperaturen benutzt werden, da sonst die Gefahr vorliegt, daß das an den beheizten Flächen des Kneters anliegende Material schon in den Endzustand überzugehen droht, ehe die anderen Teile der Masse imprägniert sind. Infolge der Anwendung verhältnismäßig" niedriger Temperaturen dauert also das Verfahren erhebliche Zeit, und es ist der Übelstand vorhanden, daß die benutzten Harze bei diesen Temperaturen sich nicht in dem für die Imprägnierung besten Zustande befinden.

Auch die am meisten benutzte Vorrichtung, das beheizte Mischwalzwerk, weist den Übelstand auf, daß mit ihr nur mit Unterbrechungen, d. h. chargenweise, gearbeitet werden kann. Auch hier werden feste Harze benutzt und können die Temperaturen höher liegen. Dabei findet auch ein Entweichen des Wassers während des Imprägnierens statt. Das Arbeiten mit dieser Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß beim Umlaufen der Walzen der Knetprozeß stets nur in einer Linie erfolgen kann und daß die Drücke, die in dieser Berührungslinie erreicht werden können, infolge des Ausweichens des plastischen Materials recht gering sind. Die einzelnen Teilchen der Masse liegen bei Benutzung dieser Vorrichtung während des überwiegenden Teiles der Zeit ungemischt nebeneinander. und nur in einem Moment während einer Umdrehung der Walze findet ein Mischen statt. Während der übrigen Zeit wird die Masse umgemischt, auf hohe Temperaturen erhitzt und kondensiert weiter, sofern die Teilchen in Berührung mit der Walzenfläche sind. Die übrigen Teilchen, die von der Walzenfläche durch die Masse selbst isoliert sind, sind dabei weniger der Erhitzung ausgesetzt. Da der Walzprozeß nur wenige Minuten dauert, so sind in der endgültigen Masse ungleichmäßig kondensierte Teilchen vorhanden.

Wie oben schon erwähnt, haben alle diese \'orrichtungen den Nachteil, daß mit ihnen nur chargenweise gearbeitet werden kann. Außerdem ist verhältnismäßig viel Handarbeit notwendig, und es besteht noch insbesondere bei dem Arbeiten mit Knetwerken ,der Übelstand, daß beim Abkühlen der Chargen mit härtbaren Harzen auch nach Beendigung des Mischprozesses während der langsamen Abkühlung die Reaktion weiterläuft und also die Ungleichmäßigkeit der einzelnen Chargen dadurch noch vergrößert wird.

Eine weitere bekannte Vorrichtung, die Mischdüse (zum \^rergleich Patente 616 178 und 635 22J) hat grundsätzlich gegenüber den bisher genannten Vorrichtungen den Vorteil, daß ein ununterbrochenes Arbeiten möglich ist. Es sind in diesem Fall verhältnismäßig hohe Temperaturen zulässig, jedoch sind die Leistungen bei Benutzung von engen Mischungsspalten gering, und bei Benutzung j von weiteren Spalten läßt die Mischwirkung j mitunter zu wünschen übrig.

j Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren j vorgeschlagen, das ununterbrochen und selbstj tätig vor sich geht und bei dem eine vollkommen gleichmäßige und sehr innige Durchmischung bzw. Imprägnierung erreicht wird und die Möglichkeit gegeben ist, verhältnismäßig hohe Temperaturen, bei denen das Harz flüssig bzw. leichtflüssig ist, anzuwenden, ohne daß eine unerwünschte Härtung befürchtet werden muß.

Es werden nämlich nach der Erfindung Harze und Füllstoffe in vorgewärmtem, zusammengepreßtem Zustand seitlich einem Ringspalt zugeführt, der von einer Walze und einem diese Walze umgebenden Mantel gebildet wird. Mantel und Walze drehen sich zueinander, und zwar können sich beide Teile drehen, oder es kann auch ein Teil. z. B. der Mantel, feststehen und nur die Walze sich drehen. In diesem Ringspalt wird die Mischung von Harz und Füllstoff und gegebenenfalls anderen Stoffen unter Erhitzung durchmischt bzw. imprägniert und seitlich abgeführt.

Mit besonderem Vorteil kann die Vorwärmung und Zusammenpressung mit dem eigentlichen Mischen bzw. Imprägnieren in einer Vorrichtung vereinigt werden durch Zuführung von Harz und Füllstoff durch eine, zweckmäßig mit der Walze verbundene Schnecke, in der die Vorwärmung und Zusammenpressung vor sich geht.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird in dem Ringspalt eine besondere innige Durchmischung bzw. Imprägnierung bei der dort herrschenden hohen Temperatur dadurch herbeigeführt, daß die Masse den Raum in schraubenförmigem Weg durchläuft. Es findet dabei auch eine starke Reibung statt, so daß

also eine gute Durchmischung bzw. Imprägnierung der diesem Raum in vorgewärmtem, zusammengepreßtem Zustand zugeführten Mischung erfolgt.

Der Durchführungsweg kann noch zweckmäßig verlängert und die Durchmischung vervollkommnet werden, wenn die innere oder äußere Walze oder beide mit Mitnehmern oder Rillen versehen sind, die sich in axialer Richtung erstrecken, ohne daß es notwendig ist, daß diese Mitnehmer auf der ganzen Länge angeordnet sind. Sie können auch im Winkel zur Achse, jedoch nicht im rechten Winkel, vorgesehen sein. Durch Anbringen solcher Mitnehmer wird der Durchgangsweg für die Masse zu einer flachen Spirale ausgebildet, also vergrößert, so daß' die Durchmischung und Imprägnierung verbessert wird.

Im einfachsten Fall wird das Verfahren der Erfindung durchgeführt unter Benutzung einer Walze, die von einem konzentrischen feststehenden· Mantel umgeben ist. Sowohl der Mantel als auch die Walze sind geheizt und können mit Mitnehmern oder Rillen versehen sein. Da diesem Ringraum laufend Masse seitlich zugeführt wird, so ist ein Festbacken bei der Drehung der inneren Walze nicht zu befürchten, dagegen tritt eine innige Durchmischung ein.

Zweckmäßig wird diese Vorrichtung mit einer Druckschnecke verbunden, die das Material zuführt, wobei während der Zuführung der Masse eine Vorwärmung und ein Zusammendrücken vor sich geht. Die Druckschnecke wird dabei zweckmäßig an dem Beschickungsende gekühlt und in den sonstigen Teilen beheizt, wobei außerdem noch eine Heizung der Wandungen vorgesehen ist. Die Schnecke wird zweckmäßig mit der sich drehenden Walze verbunden, und an dieser Stelle wird für eine besonders hohe Temperatur gesorgt, z. B. durch innere Beheizung der Walze und eine zusätzliche elektrische Beheizung des umgebenden Mantels, der mit dem Gehäuse der Druckschnecke zweckmäßig zusammengebaut ist.

Der Ringraum zwischen innerer Walze und Umgebungsfläche braucht nicht zylindrische Begrenzungsflächen zu haben, sondern dieser Raum kann sich z, B. nach dem Austrittsende zu verjüngen oder erweitern; z. B. durch konische Ausbildung der Umgebungsfläche bei zylindrischer oder konischer Ausbildung der Walze. Es kann auch umgekehrt die äußere Umgebungsfläche zylindrisch ausgeführt sein und die Walze konisch.

Die Vorrichtung kann auch so ausgebildet werden, daß die Anbringung verschiedener Walzenprofile leicht möglich ist. Es wird

z. B. eine Welle vorgesehen, auf die Hohlwalzen verschiedenen Durchmessers, verschiedenen Querschnitts oder verschiedener Oberflächenausbildung aufgesetzt werden können. Es ist möglich, die gleiche Auswechselbarkeit für die Umgebungsfläche vorzusehen durch Einschieben verschieden geformter Ringe in ein Halteorgan.

Gegenüber dem Mischwalzwerk wird der Vorteil erreicht, daß das Drücken der zwei gegeneinanderarbeitenden Flächen auf die zwischen ihnen liegende Masse nicht nur während einer Umdrehung in einer Linie erfolgt, sondern praktisch, während der gesamten Umdrehung. Es liegt ferner der Vorteil vor, daß die Masse auf verhältnismäßig sehr hohe Temperatur erhitzt werden kann, so daß z. B. Kunstharz in einen flüssigen Zustand übergeführt werden kann, wodurch die Imprägnierung der Füllstoffe in großem Maße erleichtert wird. Jedes Teilchen der Masse wird in dem Ringraum des Mischwalzwerkes gemäß der Erfindung einem langanhaltenden hohen Druck bei gleichzeitiger großer Relativbewegung der einzelnen Teilchen zueinander unterworfen, und zwar so lange, wie die Masse in dem Mischraum verbleibt. Diese Zeit kann, auf das genaueste eingestellt werden,, und diese Zeit bleibt während des Arbeitens der Vorrichtung stets die gleiche, so daß die Gefahr der Ungleichmäßigkeit der bearbeiteten Mischung nicht besteht.

Bei den härtbaren Harzen tritt während der Erwärmung, wie oben erwähnt, ein Kondensationsprozeß ein, bei dem flüchtige Stoffe, wie z. B. Wasser und Ammoniak, frei werden. Diese freiwerdenden Stoffe bleiben in der Masse so lange, wie sie unter dem Druck im Ringspalt steht. Sie entweichen in demselben Augenblick, in dem die Masse aus dem Ringraum unter Druckentspannung tritt. Durch dieses plötzliche Verdampfen wird im übrigen noch der Vorteil erreicht, daß eine verhältnismäßig schnelle Abkühlung der heißen austretenden Masse erfolgt.

Es wird ferner der Vorteil erreicht, daß nicht nur ununterbrochen, sondern auch selbsttätig gearbeitet werden kann. Die Ausgangsmischung kann ununterbrochen zugeführt werden, während die fertige Mischung auf eine Transportvorrichtung fallen kann, die sie weiterführt, z. B. zu einer Mühle, so daß also im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren das Verfahren einer Wartung nicht bedarf.

In den Abbildungen werden bevorzugte Ausführungsfo>rmen gemäß der Erfindung gezeigt.

Abb. ι zeigt eine Gesamtanordnung einer Vorrichtung, mit der das Verfahren nach der Erfindung ausgeführt werden kann;

Abb. 2 zeigt eine besonders wesentliche Einzelheit einer solchen Vorrichtung.

Der Ringspalt wird gebildet durch die beheizte sich drehende Walze 2 und den sie umgebenden gleichfalls beheizten Hantel 5. Sowohl die Walze als auch der Mantel sind mit Stegen 3 versehen. Die Heizung des Mantels geschieht durch eine elektrische Zusatzheizung 4.

Dem Ringspalt zwischen Walze 2 und Mantel 5 wird Harz und Füllstoff in vorgewärmtem, zusammengepreßtem Zustand seitlich (von rechts) zugeführt, und zwar durch eine Druckschnecke 1, die die Rohmischung, die durch den Trichter 6 zugegeben wird, zur Mischvorrichtung fördert, wobei infolge der Ausbildung der Schneckengänge ein Zusammenpressen stattfindet. Da die Wandung des Druckschneckenraumes beheizt ist, erfolgt auch eine Aufheizung. Am Beschickungsende ist die Schnecke im übrigen gekühlt. Die Schnecke ist mit der Walze 2 verbunden und dreht sich mit dieser, während der die Walze umgebende Mantel 5 mit der Umgebungsfiäche der Druckschnecke verbunden ist. Der seitlich (nach links) aus dem Ringspalt austretende durchmischte bzw. imprägnierte Werkstoff, in dem sich das Harz noch nicht in gehärtetem Zustand befindet, gelangt- auf ein Band 7 und wird zur Nachmahlung in eine Mühle 8 befördert.

Es kann auch so vorgegangen werden, daß die Drehung der Walze unabhängig ist von der Drehung der Förderschnecke, z. B. durch Vorsehung einer durch die Schnecke durchgeführten, in dieser bewegbaren Achse für die Walze 2, um ihr eine von der Schnecke unabhängige, z. B. schnellere oder langsamere Bewegung zu erteilen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Preßmischungen aus härtbaren Harzen, z. B. Phenolformaldehydharzen, und Füllstoffen unter Imprägnieren der Füllstoffe mit den härtbaren Harzen in der Wärme unter Einwirkung von Druck, dadurch gekennzeichnet, daß Harz und Füllstoff in vorgewärmtem, zusammengepreßtem Zustand einem Ringspalt, gebildet λόπ einer Walze und einem diese umgebenden Mantel, die sich zueinander drehen, seitlich zugeführt, in ihm unter Erwärmen durchmischt und seitlich abgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von Harz und Füllstoff unter Vorwärmung und Zusammenpressung durch eine, zweckmäßig mit der Walze verbundene Schnecke erfolgt.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

Deutsche Patentschriften Xr. 252 249,

368 942, 476 748, 635 227;

Hauser, Handbuch der gesamten Kautschuk-Technologie, 1935, Bd. I, S. 150 bis 155;

Schreiber-Sendig, Die künstlichen Harze, 1929, S. 261.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Q 5515 10.53