DD155504A1

DD155504A1 - Statische mischvorrichtung fuer spritzgiessmaschinen und extruder

Info

Publication number: DD155504A1
Application number: DD80226336A
Authority: DD
Inventors: Matthias-Joachim Schumann; Klaus Lorenz
Original assignee: Schumann Matthias Joachim; Klaus Lorenz
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1980-12-19
Publication date: 1982-06-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine statische Mischvorrichtung fuer Spritzgiessmaschinen und Extruder sowie Blasmaschinen fuer die Verarbeitung thermoplastischer Formmassen. Die Erfindung hat das Ziel, einen kontinuierlichen Homogenisierungs- und Mischprozess, insbesondere bei der Einmischung von Farbstoffen und beim Mischen verschiedenfarbiger thermoplastischer Formmassen zu gewaehrleisten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den in der Verarbeitungsmaschine, insbesondere einer Spritzgiessmaschine oder einem Extruder, durch die Mischwirkung der Schnecke begonnenen Mischprozess thermischer Formmassen so fortzufuehren und zu beenden,dass homogene,qualitativ hochwertige Formteile und Halbzeuge herstellbar sind. Herstellung, Montage, Demontage und Reinigung muessen einfach und oekonomisch guenstig moeglich sein. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass der Schmelzenstrom nach Eintritt in die statische Mischvorrichtung durch Mischelemente mit zylindrischen Leitkanaelen in eine Vielzahl Stroemungsschichten aufgespalten, verwirbelt und anschliessend wieder zu einem vielschichtigen Strom zusammengefuehrt. Die Mischelemente sind zu einem Paket vereinigt, das bei Farb- und Formmassenwechsel ohne Reinigung entnommen und durch ein anderes Paket ersetzt werden kann.

Description

- 22 63 3 6

Titel der Erfindung

Statische Mischvorrichtung für Spritzgießmaschinen und Extruder

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine statisch wirkende Mischvorrichtung für die Verarbietung thermoplastischer · * Formmassen. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt auf Spritzgießmaschinen und Extrudern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind statische Mischer nach DE-AS 1236479, DE-PS 1178404, US-PS 3182965 mit rechteckigen und zueinander versetzt angeordneten Leitkanälen innerhalb mehrere axial aneinander gereihter Mischelemente mit sich ändernder Querschnittsfläche. Nachteilig bei diesen Lösungen ist die geringe Anzahl der Leitkanäle (meist nur 2 Leitkanäle pro Mischelement), die relativ komplizierte Fertigung der Mischelemente sowie das ungünstige Verhalten bei der Säuberung der Mischelemente durch den Aufbau aus einzelnen, nicht verbundenen Scheiben.

Ferner sind Vorrichtungen, bestehend aus einer Lochplatte mit schräg verlaufenden Bohrungen, zur Homogenisierung

22 633S

und zum Viskositäts- und Geschwindigkeitsausgleich von thermoplastischen Formmassen bekannt (DD-PS 75393, DE-OS 2006941).

Ein wesentlicher Nachteil dieser Vorrichtungen ist die Verwendung eines einzelnen Mischelements. Damit bleibt die erreichbare Mischwirkung gering.

Nach DE-OS 2708200 und DE-OS 1954242 sind statische Mischvorrichtungen bekannt deren, über den ganzen Querschnitt verlaufenden, Leitkanäle durch schichtenförmig angeordnete Lamellen gebildet werden und einen Winkel gegen die Rohrachse einschließen» Die Vorrichtungen besitzen einen relativ hohen Massedruckverlust der sich nachteilig auf das Verarbeitungsverhalten der thermoplastischen Formmassen auswirken kann, durch auftretenden thermischen und mechanischen Abbau. Die Reinigung bei Färb- und Formmasseivechsel ist kompliziert. Weiterhin ist von Nachteil, daß die Einbauelemente einzeln vorliegen. Nach DD-PS 106793 ist eine statische Mischvorrichtung bekannt, bei welcher als Mischelement ein Zahnkranz Verwendung findet. Die Mischwirkung dieser Vorrichtung ist besonders für komplizierte Mischprobleme, wie sie z.B. bei der Einmischung von Farbstoffen und Pigmenten vorliegen, nicht ausreichend.

Weiterhin sind eine Vielzahl von Verdrängerkonstruktionen (DD-PS 61862, 23158) zur Homogenisierung thermoplastischer Formmassen während des Extrusions- und Spritzgießprozesses bekannt. Aufgrund ihrer deutlich geringeren Mischwirkung gegenüber den bisher genannten statischen Mischvorrichtungen sind sie für Mischaufgaben mit höhren Anforderungen nicht anwendbar.

Neben statischen Mischvorrichtungen sind auch eine Vielzahl dynamischer Mischvorrichtungen (DD-PS 134615, DE-PS 1197438) bekannt. Dabei sind besondere Mischelemente auf der Schnecke des Extruders bzw. der Spritzgießmaschine befestigt. Der Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, daß der Mischprozeß nicht mit den bedeutend billigeren

22 6336

S/tandardschnecken durchgeführt werden kann, Es sind stets Spezialanfertigungen notwendig, um eine entsprechend gute Mischqualität zu erreichen.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, einen kontinuierlichen Homogenisierungs- und Mischprozeß , insbesondere bei der Einmischung von Farbstoffen in thermoplastische Formmassen und beim Mischen verschiedenfarbiger thermoplastischer Formmassen auf Spritzgießmaschinen und Extrudern zu gewährleisten. Besonderer Wert wird auf eine einfache Herstellbarkeit der Mischvorrichtung, eine ausreichende Mischwirkung, günstige Reinigungsmöglichkeiten und einfache Montage gelegt.

Darlegung des Wesens der trfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den in der Verarbeitungsmaschine, insbesondere einer Spritzgießmaschine oder einem Extruder, durch die Mischwirkung der Schnecke begonnenen Mischprozeß thermoplastischer Formmassen so fortzuführen und zu beenden, daß homogene, qualitativ hochwertige Formteile und Halbzeuge herstellbar sind. Dabei muß Herstellung, Montage, Demontage und Reinigung der statischen Mischvorrichtung einfach und ökonomisch günstig möglich seih.

Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sich im zylindrischen Inneren eines Mischadapters ein Mischelementpaket befindet, daß den Schrnelzenstrom beim Durchfliegen der zylindrischen Leitkanäle in eine Vielzahl von Strömungsschichten aufteilt und verwirbelt,

22 6336

wobei jede Strömungsschicht mindestens einmal umgelenkt wird»

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens besteht das Mischelementpaket aus mindestens vier Mischelementen, von denen höchstens zwei den gleichen hydraulischen Durchmesser besitzen und die durch Distanzscheiben getrennt sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die Mischelemente mindestens sechszehn achssymmetrisch angeordnete zylindrische Leitkanäle unterschiedlichen Durchmessers auf.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die Breite der Distanzscheiben kleiner oder gleich der Breite der Mischelemente, vorzugsweise 2/3 derselben beträgt.

Die Mischelemente und die Distanzscheiben werden durch ein Spannelement und ein kegelförmiges Sicherungselernent zu einem Paket vereinigt und gegen Verdrehung gesichert. Schließlich ist nach einem Merkmal der Erfindung das düsenseitig letzte Mischelement des Mischelementpaketes so gestaltet, daß ein Abdichten und ein Verspannen desselben gegen einen Anschlag im Inneren des Mischadapters mit Hilfe der Düsenaufnahme oder der Düse möglich ist.

Die Vorteile der Erfindung bestehen vor allem darin, daß die zu einem Paket vereinigten Mischelemente durch die Düse unmittelbar arretiert werden, womit eine einfache und schnelle Montage und Demontage gewährleistet wird. Durch die leichte Herstellbarkeit der Mischelemente wird es möglich, bei Verwendung einer Anzahl von Mischelementpaketen auf eine aufwendige und materialintensive Reinigung zu verzichten. Trotz eines vernachlässigbaren Druckverlustes wird eine gute Mischwirkung erzielt.

22 6336

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung einer statischen Mischvorrichtung für thermoplastische Formmassen,

Figur 2: die Ansicht eines Mischelementes

Figur 3: die Ansicht eines Mischelemehtes mit einem anderen hydraulischen Durchmesser.

In dem Zylinder 1 der Figur 1 einer Spritzgießmaschine oder eines Extruders wird der Mischadapter 2 eingeschraubt bzw. an denselben angeflanscht. Im zylindrischen· Inneren des Mischadapters 2, dessen durchströmbarer Durchmesser geringer ist als der des Zylinders 1 befinden sich die Mischelemente 3, die verdreht gegeneinander angeordnet sind und von denen höchstens zwei den gleichen hydraulischen Durchmesser besitzen. Zwei Ausführungsbeispiele der Mischelemente 3 mit unterschiedlichen hydraulischem Durchmesser sind in den Figuren 2 und 3 dargestellt. Die Mischelemente 3 weisen mindestens sechszehn achssymmetrisch angeordnete zylindrische Leitkanäle 4 unterschiedlichen Durchmessers auf. Der hydraulische Durchmesser der Leitkanäle 4 beträgt zwischen 3 und 5 mm. Die Mischelemente 3 sind zu einem Paket von mindestens vier Mischelementen 3 vereinigt, die durch jeweils eine Distanzscheibe 5 getrennt sind. Damit verringert sich der über der statischen Mischvorrichtung auftretende Druckabfall. Er wird vernachlässigbar klein. Die Breite der Distanzscheiben 5 ist kleiner oder gleich der Breite der Mischelemente 3, vorzugsweise das 0.66-fache derselben. Der Innendurchmesser der Distanzscheiben 5 ist

2263 36

gleich dem Durchmesser des Umhüllungskreises des äußeren Lochkreises der Mischelemente 3. Die Mischelemente 3 sind gegeneinander um einen Winkel von höchstens 45 versetzt angeordnet, so daß jede Strömungslinie des durchströmenden Hauptschmelzenstromes mindestens einmal gebrochen wird«, Ein zusätzlicher Mischeffekt wird dadurch erzielt, daß nur höchstens zwei Mischelemente 3 den gleichen hydraulischen Durchmesser aufweisen« Die Mischelemente 3 und die Distanzscheiben 5 werden durch ein Spannelement 6 und ein Sicherungselement 7 zu einem Paket vereinigt. Sie sind gegen Verdrehung gesichert. Zur Vermeidung von Toträumen und zur Erzielung eines strömungstechnisch günstigen Zusammenflusses des aufgespaltenen Hauptstromes nach Durchströmen der Mischelemente 3 ist das Sicherungselement 7 des Spannelements 6 kegelförmig ausgeführt.

Die Arretierung des, Mischelementpaketes im Zylinder 1 erfolgt unmittelbar durch die Düse bzw. die Düsenaufnahme 8, die das Paket gegen einen Anschlag 9 im Zylinder 1 preßt» Dazu besitzt das düsenseitig letzte Mischelement 3 eine entsprechende Phase, die eine exakte Abdichtung zwischen Mischelementpaket und Düse bzw. Düsenaufnahme 8 gewährleistet. Durch die Arretierung des Mischelementpaketes durch die Düse bzw. Düsenaufnahme 8 wird eine leichte Montage bzw. Demontage desselben möglich, ohne das der Abbau \ des gesamten Adapter 2 notwendig wird.

Die Funktion der statischen Mischvorrichtung besteht darin, daß der Schmelzenstrom den Zylinder 1 verlaßt und in den Mischadapter 2 eintritt. Durch die Mischelemente 3 wird der aus wenigen Schichten bestehende Hauptstrom beim Durchfließen der Leitkanäle 4 in viele Strömungsschichten aufgespalten. Die Mischelemente 3 sind so verdreht gegeneinander angeordnet, daß keine Strömungsschicht das Mischelementpaket ohne Umlenkung durchlaufen kann. Beim Aufprall der Strömungsschichten auf die zwischen den Leitkanälen 4 verbleibenden Stege der Mischelemente 3 erfolgt eine zusätzliche

2 2 6 3 3 6 7

Verwirbelung der Schmelze. Nach Verlassen des Mischelementpaketes wird der Schrnelzenst rom zu einem neuen vielschichtigen und verwirbelten Hauptstrom zusammengeführt und tritt dann in das Werkzeug ein. Das keglige Sicherungselement vermeidet aufgrund seiner strcmungsgünstigen Form tote Ecken, in denen sich die Formmasse beim Zusammenfluß festsetzen kann. Die Distanzscheiben 5 gewährleisten einen vernachlässigbar kleinen Druckabfall über dem Mischelementpaket und verhindern damit eine thermische Schädigung der Formmasse.

Die einfache geometrische Form der Mischelemente 3 und die vorgesehenen Leitkanäle 4 gestattet eine unkomplizierte und billige Herstellung. Damit besteht die Möglichkeit für unterschiedliche Farben und/oder Formmassen verschiedene Mischelementpakete vorzusehen. Bei Färb- und Materialwechsel entfällt damit ein Reinigen des Mischelementpaketes. Es ist nur gegen ein anderes auszutauschen.

Claims

2263 3 6

Erfindungsanspruch

1. Statische Mischvorrichtung für Spritzgießmaschinen und Extruder zum Homogenisieren und Mischen thermoplastischer Plastschmelzen , .insbesondere zum Einmischen von Farbmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß sich im zylindrischen Inneren eines Mischadapters (2) ein Mischelementpaket befindet, das den Schmelzenstrom beim Durchfließen der zylindrischen Leitkanäle (4) in eine Vielzahl von Strömungsschichten aufteilt und verwirbelt, wobei jede Strömungsschicht mindestens einmal umgelenkt wird.

2» Statische Mischvorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelementpaket aus mindestens vier Mischelementen (3) besteht, von denen höchstens zwei den gleichen hydraulischen Durchmesser besitzen und die durch Distanzscheiben (5) getrennt sind.

3«, Statische Mischvorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischelemente (3) mindestens sechszehn achssymmetrisch angeordnete zylindrische Leitkanäle (4) unterschiedlichen Durchmesser aufweist,

4, Statische Mischvorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Distanzscheiben (5) kleiner oder gleich der Breite der Mischelemente (3), vorzugsweise 2/3 derselben beträgt.
5. Statische Mischvorrichtung nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet ,-daß die Mischelemente (3) und die Distanzscheiben (5) durch ein Spannelement (G) und ein

22 6336

kegelförmiges Sicherungselement (7) zu einem Paket vereinigt und gegen Verdrehung gesichert sind.

Statische Mischvorrichtung nach Punkt 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das düsenseitig letzte Mischelement (3) des Mischelementpaketes so gestaltet ist, daß ein Abdichten und ein Verspannen desselben gegen einen Anschlag (9) im Inneren des Mischadapters (2) mit Hilfe der Düse bzw. Düsenaufnahme (8) möglich ist.

HierziL^JSeiten Zeichnungen