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1. WO2006010291 - VERFAHREN ZUM MISCHEN EINES KUNSTSTOFFGRANULATS MIT EINEM ADDITIV SOWIE MISCHEINRICHTUNG ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS UND VORRICHTUNG MIT DER MISCHEINRICHTUNG

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Verfahren zum Mischen eines Kunststoffgranulats mit einem Additiv sowie
Mischeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Vorrichtung mit der
Mischeinrichtung

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Mischeinrichtung gemäss Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung extrudierter Produkte aus Polymeren mit der Mischeinrichtung gemäss Anspruch 10.

Stand der Technik
Die EP-A-695320 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines vernetzten, extrudierten Polymerproduktes, wobei das zu vernetzende, eine zerklüftete Oberfläche aufweisende Polymer mit flüssigen Additiven durch Extrudieren in einer Stranggiessvorrichtung verarbeitet wird. Beim beschriebenen Verfahren wird ein über eine Zuführeinrichtung eingebrachtes flüssiges Additiv, welches der Vernetzung dient, mit dem Polymeren vermischt. Die Zufuhr des Additivs erfolgt zwischen einer Zuführvorrichtung für das Polymer und der Stranggiessvorrichtung. Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist ein Mischer zwischen einem Aufgabetrichter zur Aufnahme eines ' Polymergranulats/ Polymerpulvers und einem Schneckenextruder angeordnet. In den Mischer mündet eine von einer Dosierpumpeneinheit kommende Zuführleitung für ein flüssiges Additiv. Eine am Mischer angeordnete Düse erlaubt es, das durch die
Zuführleitung transportierte, flüssige Additiv in den Mischer einzuspritzen. Die beschriebene Vorrichtung ist für einen kontinuierlichen Betrieb konzipiert, bei welchem Granulat und Additiv kontinuierlich zugegeben werden.

Die DE-OS-26 31 622 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichzeitigen und kontinuierlichen Zuführen von Flüssigkeiten und pulverförmigen Feststoffen in
Behandlungsmaschinen. Dabei wird die Flüssigkeit zu einem schlauchartigen Mantel geformt, in dessen Zentrum die Feststoffe eingegeben werden. Gemäss einem
Ausführungsbeispiel ist im engsten Querschnitt einer trichterförmig ausgebildeten

Zuführeinrichtung für rieselfähige Feststoffe eine Kegelringdüse angeordnet, die an eine Flüssigkeitszuführleitung angeschlossen ist. Die rieselfähigen Feststoffe treten im Bereich des engsten Querschnittes durch den Flüssigkeitsmantel hindurch und rieseln als weitgehend geschlossener Feststoffstrom in'die Zuführöffnung eines Mischers, ohne die Innenwand des Zufuhrstutzens zu berühren. Ziel der DE-OS-36 31 622 ist es, Anbackungen und Verstopfungen zu verhindern, ohne dass mechanische Hilfsmittel eingesetzt werden müssten.

Die US 5,626,422 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer homogenen Lösung eines Pulvers in einer Flüssigkeit. Dabei werden in einem ersten Schritt ein Pulver und eine Flüssigkeit gleichzeitig von einer Pulver-/ Flüssigkeits-Abgabevorrichtung in einen Mischer geleitet wobei der Kontakt zwischen der Flüssigkeit und dem Pulver vor dem Eintritt in den Mischer minimiert werden soll. Zur Lösung der Aufgabe ist eine Pulver-/ Flüssigkeits-Abgabevorrichtung bestehend aus einem
zylindrischen Rohrabschnitt und einem daran anschliessenden Trichter vorgesehen. Die Flüssigkeit wird mittels einer ersten und einer zweiten Zuführleitung zugeführt. Die erste Zuführleitung ist als Ringdüse ausgebildet, welche im oberen Abschnitt des zylindrischen Rohrabschnitts angeordnet ist und für eine Benetzung der Innenfläche des Stutzens sorgt. Die zweite Zuführleitung für die Flüssigkeit ist im Trichter exzentrisch oberhalb der Trichteröffnung positioniert. Im Betrieb wird 90% der Flüssigkeit durch die zweite
Zuführleitung zugeführt. Das Pulver wird durch ein Rohr eines engen Querschnitts, dessen Austriltsöffnung oberhalb und zentrisch zur Trichteröffnung angeordnet ist, in die Pulver-/ Flüssigkeits-Abgabevorrichtung geleitet. Die Mischung der Flüssigkeit und des Pulvers erfolgt in einem an die Trichteröffnung angeschlossenen Intensiv-Mischer. Ziel der US 5,626,422 ist es, eine Klumpenbildung vor dem Eintritt in den Intensiv-Mischer zu verhindern.

Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Mischeinrichtung bereitzustellen, welche für eine gute Durchmischung eines flüssigen Additivs mit einem Kunststoffgranulat erlauben. Ein weiteres Ziel ist es, eine Mischeinrichtung vorzuschlagen, welche eine Trennung der Aufgabeeinrichtung von der Stranggiessvorrichtung ermöglicht. Die vorgeschlagene Mischeinrichtung soll robust und kostengünstig herstellbar sein.

Beschreibung
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäss Oberbegriff von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Austrittsöffnung der Einspritzvorrichtung oberhalb eines trichterförmig ausgebildeten Leitstücks angeordnet wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass eine gute und gleichmässige Benetzung des Schüttgutes erreicht wird. Ausserdem kann es auch bei bereits bestehenden Anlagen eingesetzt werden, wenn ein entsprechender Mischer nachgerüstet wird. Eine Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ist beispielsweise die Benetzung eines Kunststoffgranulats mit einem Additiv, z.B. Silan, in einem reaktiven Stranggiessverfahren.

Vorzugsweise wird das Schüttgut durch einen im Durchgang vorgesehenen Spalt, vorzugsweise einen Ringspalt, geleitet. Zu diesem Zweck wird die Einspritzeinrichtung vorzugsweise derart angeordnet, dass zwischen der Einspritzvorrichtung und dem
Rohrabschratt ein Spalt für den Durchtritt des Schüttgutes vorhanden ist Dies hat den Vorteil, dass ein durchgehender Schüttgutvorhang gebildet wird, welcher an der Innenfläche des Mischers herunterrieselt resp. fällt. Dadurch wird eine grosse und gut benetzbare

Oberfläche des Schüttgutes geschaffen. Ausserdem wird eine sehr gute Durchdringung des Schüttgutes mit Flüssigkeit erreicht. Ein weiterer überraschender Vorteil ist, dass keine Anbackungen stattfinden und somit ein störungsfreier Betrieb möglich ist. Vorteilhaft wird die Weite des Ringspalts in Abhängigkeit der physikalischen Parameter der Flüssigkeit (Viskosität, Temperatur, Oberflächenspannung etc.) und des Schüttgutes (Korngrösse, Verteilung der Korngrösse etc.) eingestellt. Dies erlaubt eine exakte Einstellung der gewünschten Benetzung.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Mischeinrichtung gemäss Oberbegriff von Anspruch 5, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass im Durchgang der
Mischeinrichtung ein trichterförmig ausgebildetes Leitstück vorgesehen ist und die
Austrittsöffnung der Einspritzvorrichtung oberhalb des trichterförmig ausgebildeten Leitstücks angeordnet ist. Diese Mischeimϊchtung hat den Vorteil, dass das Schüttgut unterhalb der Austrittsöffnung der Einspritzvorrichtung (d.h. in Flussrichtung gesehen nach der Austrittsöffnung der Einspritzvorrichtung) ausgebreitet und vorbeigeleitet wird, sodass ein direktes Besprayen des Schüttgutes ermöglicht ist. Dadurch, dass das Schüttgut als ein praktisch zusammenhängender Vorhang vorliegt, gelangt kaum Flüssigkeit auf die
Innenflächen des Rohrabschnitts, sodass kein Anbacken des Schüttgutes stattfindet.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
.
Vorteilhaft ist zwischen der Einspritzeinrichtung und dem Mantel des Rohrabschnitts ein Spalt für den Durchtritt des Schüttgutes vorhanden. Durch den erzwungenen Durchtritt des Schüttgutes durch den Spalt wird eine gleichmässige Verteilung (Vereinzelung) und damit Benetzung des Schüttgutes ermöglicht. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass zwischen der Einspritzeinrichtung und dem Rohrabschnitt ein Ringspalt für den Durchtritt des Schüttgutes vorhanden ist. Der Ringspalt hat vorzugsweise eine Weite zwischen 5 und 30 nun und besonders bevorzugt eine solche zwischen 10 und 20 nun. In der bevorzugten Ausführungsform, ist der Rohrabschnitt zylindrisch und der Kern, an welchem die Einspritzdüse angeordnet ist, hat einen kreisförmigen Querschnitt, sodass zwischen dem Rohrabschnitt und dem Kern ein Ringspalt vorhanden ist.

Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform ist unterhalb der Einspritz Vorrichtung ein vorzugsweise trichterförmiges Leitstück vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass der Schüttgutrieselfilm unter der Einspritzdüse ausgebreitet und vorbeigeführt wird.
Zweckmässigerweise ist das Leitstück im Rohrabschnitt verschiebbar. Dies hat den Vorteil, dass die Durchflussmenge einstellbar ist. Vorteilhaft sind der Kern und das Leitstück relativ zueinander von einer Offenstellung, in welcher ein Ringspalt zwischen dem Rohrabschnitt resp. dem Leitstück und dem Kern gebildet ist, in eine Schliessstellung, in welcher das Leitstück am Kern anliegt und der Durchgang für das Schüttgut versperrt ist, verschiebbar sind und umgekehrt. Dies hat den Vorteil, dass die Weite des Ringspaltes veränderbar ist und folglich die pro Zeiteinheit durch den Spalt fliessende Menge des Schüttgutes und dessen Fliessgeschwindigkeit variiert werden kann. Ausserdem ist es möglich, den
Innenraum der Mischeinrichtung von der Umgebung abzutrennen. Somit können bei einem Betriebsunterbruch - wenn die Mischeinrichtung in Flussrichtung gesehen vor der Einspritzdüse verschlossen ist - keine giftigen Dämpfe in die Umgebung gelangen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Herstellung extrudierter Produkte aus Polymeren, insbesondere aus Polymergranulat, mit
- ' einer Mischeinrichtung gemäss einem der Ansprüche 5 bis 9;
- einer Aufgabeeinrichtung für mindestens ein Polymer, welche an der
Eintrittsöffnung der ersten Anschlussseite der Mischeinrichtung vorgesehen oder angeschlossen ist; und
einer Stranggiessvorrichtung, welche an der Austrittsöffnung der zweiten
Anschlussseite der Mischeinrichtung vorgesehen oder angeschlossen ist.
'
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren anhand eines
Anwendungsbeispiels näher im Detail beschrieben. Dabei sind in den Figuren für gleiche

Teile jeweils gleiche Bezugsziffern verwendet.

Es zeigt Fig- 1 schematisch eine Extrudiervoπϊchtung mit einer Aufgabeeinrichtung und einer

Slranggiessvorrichtung;
Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Mischeinrichtung im
Längsschnitt; und
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Mischeinrichtung
ebenfalls im Längsschnitt.

Die Figur 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Extrudiervoπϊchtung 11 mit einem Schneckenextruder 13, einer auf dem Schneckenextruder 13 angeordneten Mischeinrichtung 15. Auf der Mischeinrichtung 15 ist eine Auf gabeeinrich hing 17 vorgesehen, welche der Aufnahme eines Kunststoffgranulats dient. In die Mischeinrichtung 15 mündet ferner eine von einer Dosiereinrichtung 19 kommende Zuführleitung 21 für ein flüssiges Additiv.

Geniäss einer ersten Ausführungsförm besitzt die Mischeinrichtung 15 einen Rohrabschnitt 23 mit einer ersten Anschlussseile 25 für die Aufgabeeinrichtung 17 und einer zweiten Anschlussseite 27 für den Schneckenextruder 13. Die erste Anschlussseile 25 mit der

Eintriltsöffnung 26 besitzt einen Flansch 29 mit Rundlöchern 31 zur lösbaren Befestigung an der Aufgabecinrichlung 17. Die zweite Anschlussseite 27 mit der Austriltsöffnung 28 besteht aus einem Stutzen 33, welcher in eine entsprechende Aufnahme des Schncckenexlruders 13 (in den Figuren nicht gezeigt) eingreifen kann. Es ist denkbar, dass zwischen der
Mischeinrichlung und dem Schneckextruder ein (mechanischer) Mischer (Rührwerk) vorgesehen ist.

Die gezeigte Mischeinrichtung 15 mit dem Rohrabschnitt 23 definiert einen Durchgang 37 für ein Kunststoffgranulat definiert. Im Durchgang 37 ist eine Einspritzvorrichtung 39 angeordnet. Die Einsprilzvoπϊchtung 39 besitzt einen Kern 41, in welchem eine
Einspritzdüse 43 mit einer Austrittsöffnung 44 angeordnet ist. Der Kern 41 hat einen Süsseren konusförmigen Abschnitt 43 und eine konvexe Stirnseite 45. Im Zentrum der Stirnseite 45 ist ein Rundloch 47 vorgesehen, in welchem der Stössel 49 der als Ventil ausgebildeten Einspritzdüse 43 axial beweglich geführt ist. Der Stössel 49 besitzt einen tellerförmigen Kopf 51, welcher im geschlossenen Zustand der Einspritzdüse formschlüssig in einem entsprechend ausgebildeten Ventilsitz 53 des Kerns 41 aufgenommen ist. Der Stössel 49 ist durch eine Feder 55 in die Schliessstellung vorgespannt. Zu diesem Zweck ist am hinteren Ende des Stössels 49 ein Ring 57 aufgesetzt, welcher bei auf den Stössel aufgesetzter Feder 55 an einer Klemmscheibe 59 anliegt.

Die Rückseite des Kerns 41 hat eine runde zentrale Gewindebohrung 61, in welche ein Ventilgehäuse 63 eingeschraubt ist. Das Ventilgehäuse 63 hat einen pyramidalen Kopf 65 und einen daran anschliessenden Schaft 67. Der Schaft 67 besitzt ein Aussengewinde 69, welches mit dem Innengewinde 71 der Gewindebohrung 61 zusammenwirken kann. Das Ventilgehäuse 63 besitzt eine Bohrung 73, welche einen Innenraum 75 definiert. Im
Innenraum 75 ist der hintere Teil des Ventilstössels 49 mit der Feder 55 aufgenommen.

Im oberen Teil des Schafts 67 sind mehrere radiale Durchtrittsöffnungen 77 um den
Schaftumfang verteilt vorgesehen. Der aus der Bohrung 73 ragende Teil des Schafts 67 ist in einem Anschlussflansch 81 eines Anschlussstücks 83 aufgenommen. Der Anschlussflansch 81 ist auf die Rückseite des Kerns 41 aufgesetzt. Dichtringe 86, 88 dienen der Abdichtung d zwischen dem Anschlussflansch 81 und dem Kern 41 resp. Kopf 65 vorhandenen
Kontaktflächen. Der Anschlussflartsch 81 besitzt ein Rundloch 85, in welchem der obere Teil des Schafts 67 aufgenommen ist. Im Rundloch 85 ist eine Ringnut 87 vorgesehen, in welche ein Zuführkanal 89 des Anschlussstücks 83 mündet. Das Anschlussstück 83 besitzt einen Anschlussstutzen 91, welcher in ein Loch 93 in der Wand des Rohrabschnitts 23 eingesetzt ist. Am Anschlussstutzen 91 ist ein Aussengewinde 95 vorgesehenen, auf welches eine Schraubenmutter 97 zur Befestigung des Anschlussstücks 83 am Rohrabschnitt 23 aufschraubbar ist.

Der Kern 41 der Einspritzvorrichtung 39 hat einen solchen Durchmesser, dass zwischen dessen breitestem Durchmesser und dem Rohrabschnitt 23 ein Ringspalt 99 für den
Durchtritt des Kunststoffgranulats verbleibt. Unterhalb des Kerns 41 ist im Rohr abschnitt 23 ein trichterförmiges Leitstück 101 vorgesehen. Dieses dient dazu, das während des Betriebs durch den Ringspalt 99 herunterrieselnde und vereinzelte Kunststoffgranulat unter der Austrittsöffnung 44 der Düse 43 vorbeizuführen, sodass das Kunststoffgranulat gut und gleichmässig benetzt wird.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäss Figur 3 unterscheidet sich vom ersten dadurch, dass das trichterförmige Leitstück 101a am Rohrabschnitt 23 verschiebbar angeordnet ist. Das trichterförmige Leitstück 101a ist von einer Schliessstellung (linke Bildhälfte), in welcher der Ringspalt 99 geschlossen ist, in eine Offenstellung (rechte Bildhälfte), in welcher ein Ringspalt 99 vorhanden ist, verschiebbar ist.

Im Mantel des Rohrabschnitts 23 sind einander gegenüberliegend Langlöcher 103 vorgesehen. Die Langlöcher sind von Bolzen 105 durchsetzt, welche einerseits im
trichterförmigen Leitstück 101a eingeschraubt und andererseits in Halterungen 107 eingesetzt sind. Die Halterungen 107 sind an Verstelleinrichtungen 109, z.B.
Pressluftzylindern, aufgehängt.

Im Betiieb wird Kunststoffgranulat in die Aufgabeeinrichtung eingebracht und
gegebenenfalls gewogen. Von der Aufgabeeinrichtung gelangt das Kunststoffgranulat in die Mischeinrichtung. Solange das trichterförmige Leitstück 101a in der oberen Endstellung ist, ist der Durchtritt des Kύnststoffgranulats veπmmöglicht. Sobald das Leitstück 101a nach unten in die Offenstellung bewegt wird, gelangt das Granulat durch den Ringspalt 99 in den Durchgang 37. Gleichzeitig mit dem Öffnen des Ringspaltes wird flüssiges Additiv durch die Düse in den Durchgang gespritzt, wo es das Kunststoffgranulat benetzt. Die Steuerung der Menge des eingebrachten Additivs kann durch Druckbeaufschlagung erfolgen. Je höher der Druck, welcher auf das flüssige Additiv ausgeübt wird, desto grösser die pro Zeiteinheit eingebrachte Flüssigkeitsmenge. Zur Einhaltung des optimalen Granulat/ Additiv-Verhältnisses können somit die Druckbeaufschlagung und die Weite des Ringspaltes verändert werden.

Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine konkrete Anwendung beschrieben wurde, ist dem fachkundigen Leser klar, dass das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Benetzung eines beliebigen frei fliessenden Schüttgutes mit einer Flüssigkeit verwendbar sind. Auch kann bei der beschriebenen Vorrichtung ausgangsseitig direkt an einen Schneckextruder oder an einen mechanischen Mischer angeschlossen sein. Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung können sowohl für die kontinuierliche oder die batchweise Zugabe einer Flüssigkeit zu einem Schüttgut eingesetzt werden.

Bezugsziffern
11 Extrudiervorrichtung
13 Schneckenextruder
15 Mischeinrichtung
17 Aufgabeeinrichtung
19 Dosiereinrichtung
21 Zuführleitung
23 Rohrabschnitt
25 erste Anschlussseite für Aufgabeeinrichtung

26 Eintrittsöffnung
27 zweite Anschlussseite für Schneckenextruder

28 Austri ttsöf fnung
29 Flansch
31 Rundlöchern
33 Stutzen
37 Durchgang
39 Einspritzvorrichtung
41 Kern
43 konusförmigen Abschnitt
45 konvexe Stirnseite
47 Rundloch
49 Stössel
51 Kopf
53 Ventilsitz
55 Feder
57 Ring
59 Klemmscheibe
61 zentrale Gewindebohrung des Kerns

63 Ventilgehäuse
65 pyramidaler Kopf
67 Schaft
69 Aussengewinde
71 Innengewinde
73 Bohrung
75 Innenraum
77 Durch trittsöffnungen
79
81 Anschlussflansch
83 Anschlussstücks
85 Rundloch
87 Ringnut
89 Zuführkanal
91 Anschlussstutzen
93 Loch in der Wand des Rohrabschnitts

95 Aussengewinde
97 Schraubenmutter
99 Ringspalt
101 trichterförmiges Leitstück
103 Langlöcher
105 Bolzen
107 Halterungen
109 Verstelleinrichtungen