DE102005016362A1 - Vorrichtung zum Mischen schüttfähiger Materialien - Google Patents

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Abstract

Es ist bekannt, Farbzusätze oder sonstige Bestandteile einer Kunststoff-Mischung unmittelbar im Aufgabenbereich eines Extruders der Grundmischung zuzugeben.
Eine Zudosierung beispielsweise der Farbkomponente ist jedoch problematisch, da damit die Vermischung und Homogenisierung mit den restlichen Komponenten erst im Bereich der Extruderschnecken stattfindet, so dass Konzentrationsschwankungen im Endprodukt nicht immer vermieden werden können.
Die Erfindung schlägt daher eine Vorrichtung (Mischmodul) zum Mischen schüttfähiger Materialien, insbesondere pulverförmiger Kunststoffmischungen, mit einem einen Einlass zum Zuführen des schüttfähigen Materials und einen Auslass zum Abführen des gemischten Materials aufweisenden Rohrteil und einem mit seiner Achse quer zur Achse des Rohrteils angeordneten, motorisch angetriebenen Mischorgan.
Die Erfindung wird eingesetzt in Extrusionsanlagen, insbesondere zur Extrusion farbiger thermoplastischer Kunststoffe.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen schüttfähiger Materialien, insbesondere pulverförmiger Ansätze auf der Basis thermoplastischer Kunststoffe wie PVC-Ansätze.
  • Technisches Gebiet
  • Bei der Extrusion pulverförmiger Kunststoffmischungen, insbesondere auf Basis von PVC, werden üblicherweise so genannte Dry-Blends eingesetzt, die durch Mischen des pulverförmigen PVCs mit Zusatzstoffen des Ansatzes, insbesondere Füllstoffen, Stabilisatoren, Gleitmitteln etc., in gesonderten Mischanlagen hergestellt werden. Soweit farbige Ansätze extrudiert werden sollen, wäre jeder Farbwechsel mit hohem Reinigungsaufwand der gesamten Mischanlage verbunden, würde man die Farbe bereits in diesem Prozessschritt einmischen.
  • Es ist daher bekannt, die Farbzusätze oder sonstige Bestandteile der Mischung, die für einen Produktwechsel geändert werden müssen, getrennt zuzudosieren, wobei ein Zudosieren unmittelbar im Aufgabebereich des Extruders der einfachste Weg ist.
  • Eine Zudosierung beispielsweise der Farbkomponente ist jedoch problematisch, da damit die Vermischung und Homogenisierung mit den restlichen Komponenten erst im Bereich der Extruderschnecken stattfindet, so dass Konzentrationsschwankungen im Endprodukt nicht immer vermieden werden können.
  • Eine bekannte Möglichkeit zur Vermeidung oder Minderung solcher Konzentrationsschwankungen ist es, in einem gesonderten Verfahrensschritt so genannte Farbkonzentrate herzustellen, das sind granulatförmige Vormischungen des verwendeten Kunststoffes, insbesondere PVC, mit hochkonzentriertem Farbzusatz. Die gesonderte Herstellung solcher Farbkonzentrate erfordert jedoch einen zusätzlichen Arbeitsschritt.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das einen schnellen Wechsel einer Zusatzkomponente zu einer schüttfähigen Hauptkomponente erlaubt, wobei Reinigungsarbeiten minimiert, eine optimale Mischung der Komponenten erreicht wird und eine geringe Bauhöhe der Vorrichtung ausreicht. Ein weiteres Anliegen der Erfindung ist es, konstruktiv und verfahrenstechnisch die bisherigen Lösungen zu vereinfachen.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung (Mischmodul) nach Anspruch 1, bevorzugt in Verbindung mit einem oder mehreren der Merkmale der Ansprüche 2 bis 6, bzw. durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bevorzugt in Verbindung mit einem oder mehreren der Merkmale der nachfolgenden Unteransprüche.
  • Die Vorrichtung zum Mischen der schüttfähigen Materialien, insbesondere pulverförmiger Kunststoffmischungen wie Mischungen auf Basis von PVC, weist zunächst ein Rohrteil mit einem Einlass zum Zuführen des schüttfähigen Materials und einen Auslass zum Abführen des gemischten Materials auf. Dieses Rohrteil weist ein mit seiner Rotationsachse quer zur Achse des Rohrteils angeordnetes, motorisch angetriebenes Mischorgan auf. Als "quer zur Achse" angeordnet werden dabei auch Winkel abweichend von 90 ° verstanden, allerdings ist ein etwa rechtwinkliger Einbau vorteilhaft.
  • Das Rohrteil kann dabei mit seinem Querschnitt kreisförmig ausgebildet sein, rechteckige oder quadratische Querschnitte haben jedoch den Vorteil, dass das Mischorgan einfacher ausgeführt werden kann. Soweit im folgenden von Durchmesser des Rohrteils die Rede ist, ist bei nichtrunden Querschnitten insoweit der hydraulische bzw. ein dem gleichen Querschnitt entsprechender Durchmesser gemeint.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Länge des Rohrteils kleiner als der zweifache hydraulische Durchmesser des Rohrteils. Hierdurch sind besonders kleine erfindungsgemäße Vorrichtungen möglich, wobei die Mischqualität dennoch hervorragend ist. Ein besonderer Vorteil dieser kompakten Bauweise ist es, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in vorhandenen Anlagen in den meisten Fällen problemlos nachgerüstet werden kann.
  • Als Mischorgane für die erfindungsgemäße Vorrichtung können diverse Geometrien eingesetzt werden, beispielsweise Spiralen, Doppelspiralen oder sonstige dem Fachmann geläufige Formen. Die Geometrie des verwendeten Mischorgans wird vorteilhaft in Abhängigkeit von den an den Mischvorgang gestellten Ansprüchen angepasst, wobei der leichte Wechsel der Mischorgane von besonderem Vorteil ist.
  • Die wenigstens eine weitere pulverförmige Komponente kann nach einer ersten Variante der Erfindung zusammen mit der pulverförmigen Kunststoff-Grundmischung im Einlass zum Zuführen des schüttfähigen Materials bzw. einem darin mündenden Aufgabetrichter der Gesamtvorrichtung zudosiert werden. Alternativ hierzu kann die weitere pulverförmige Komponente mit einem getrennten Modul, das dem erfindungsgemäßen Mischmodul vorgelagert ist, der Kunststoff-Grundmischung zugegeben werden. Besonders bevorzugt wird die weitere pulverförmige Komponente jedoch unmittelbar im Mischmodul selbst zudosiert.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Mischorgan lediglich einseitig in dem Rohrteil gelagert, wobei der motorische Antrieb außerhalb des Rohrteils angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, auf der dem motorischen Antrieb gegenüberliegenden Seite eine Zuführung der zweiten insbesondere pulverförmigen Materialkomponente anzuordnen.
  • Es könne hierbei ggf. auch zwei oder mehr Zusatzkomponenten zudosiert werden. Die Zudosierung erfolgt vorteilhaft durch seitlich am Rohrteil angebrachte Öffnungen mittels handelsüblicher Dosiergeräte, insbesondere Dosiereinheiten, die als Hauptkomponenten einen Aufgabetrichter und einen motorisch angetriebenen Schneckeneinsatz aufweisen. Solche Dosiereinheiten sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn diese Dosiereinrichtungen schwenkbar gegenüber dem Rohrteil angeordnet sind, so dass Reparaturen oder Reinigungen besonders einfach durchgeführt werden können.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Rohrteil am Einlass und am Auslass parallel zueinander angeordnete Flansche auf, so dass die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung (Mischmodul) einfach in bestehende Einrichtungen zum Extrudieren einer Kunststoffmischung eingefügt und ggf. ausgewechselt werden können.
  • Das erfindungsgemäße Mischmodul wird bevorzugt verwendet in einer Gesamtvorrichtung zum Extrudieren einer Kunststoffmischung, bei der eine pulverförmige Kunststoff-Grundmischung über einen Aufgabetrichter einem Extruder zugeführt wird, wobei die Verwendung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Mischmodul zwischen dem Aufgabetrichter des Extruders und der Einlassöffnung des Extruders angeordnet ist. Hierbei ist die kurze Baulänge des erfindungsgemäßen Mischmoduls besonders vorteilhaft.
  • Besonders bevorzugt ist die zweite pulverförmige Komponente eine Farbkomponente. Hierbei kommen die Vorteile des erfindungsgemäßen Mischmoduls besonders zum Tragen, da durch die kurze Verweilzeit des Farbansatzes eine Reinigung der Anlage entweder gar nicht notwendig ist oder sehr einfach zu bewerkstelligen ist.
  • Bevorzugt wird das vorgenannte erfindungsgemäße Mischmodul zwischen dem Aufgabetrichter einerseits und der Einlassöffnung des Extruders andererseits angeordnet, wobei es im Rahmen der Erfindung liegt, wenn weitere Vorrichtungen oder Aggregate in Förderrichtung des Materials angeordnet sind.
  • Die Erfindung wird eingesetzt in Extrusionsanlagen, insbesondere zur Extrusion farbiger thermoplastischer Kuststoffe.
    •
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele sowie der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen dabei:
  • 1 einen Querschnitt durch eine Extrusionsanlage mit Kombinations-Mischmodul (symbolisch);
  • 2 einen Querschnitt durch eine Extrusionsanlage mit schräg gestelltem Mischmodul und getrennter Zudosierung (symbolisch);
  • 3 ein Mischmodul im Querschnitt;
  • 4 ein Mischmodul im Querschnitt;
  • 5 ein Mischmodul im Querschnitt;
  • 6 ein Mischmodul im Querschnitt;
  • 7 einen Querschnitt durch eine Extrusionsanlage mit Mischmodul und getrennter Zudosierung, Mischer demontiert (symbolisch);
  • Wege zur Ausführung der Erfindung
  • In 1 ist eine Extrsionsanlage für die Herstellung von Fensterprofilen zur Verarbeitung eines farbigen PVC-Ansatzes im Querschnitt symbolisch dargestellt. Dem Fachmann bekannte Hauptkomponenten sind der Vorratsbehälter 1 für das ungefärbte PVC-Dryblend 18, die Bühne 2 als Standfläche des Vorratsbehälters 1, die Rohrzuleitung 3 und der Aufgabetrichter 4 und schließlich der Extruder 10 mit Extruderschnecke 11. Das PVC-Dryblend 18 gelangt dabei aus dem Vorratsbehälter 1 über die Rohrzuleitung 3 in den Aufgabetrichter 4.
  • Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein hoch dosiertes Farbbatch 19 aus dem Farbbatch-Trichter 5 mittels der Dosierschnecke 6 von der Seite dem Kombinations-Mischmodul 7 – nachfolgend Kombi-Mischmodul genannt – zugeführt und in diesem mit dem PVC-Dryblend 18 innig gemischt. Die Dryblend/Farbbatch-Mischung wird anschließend unmittelbar in die Einlassöffnung des Extruders 10 gefördert und im Extruder 10 aufgeschmolzen, homogenisiert und über ein nicht dargestelltes Werkzeug zu einem Fensterprofil verarbeitet.
  • Das Kombi-Mischmodul 7 aus diesem Beispiel weist als Hauptkomponenten den Antrieb 8, das das Rohrteil bildende Gehäuse 12 und das als Doppelspiralen- bzw. Doppelwendel-Mischorgan 9 ausgeführte Mischteil auf. Durch den seitlich angeflanschten Antrieb 8 auf der einen Seite und die Farbbatch-Zuführung auf der anderen Seite ist die Gesamt-Bauhöhe so gering, dass sich das Kombi-Mischmodul 7 in aller Regel auch nachträglich in einer vorhandenen Extrusionsanlage nachrüsten lässt. Das Kombi-Mischmodul 7 wird dabei zwischen dem Aufgabetrichter des Extruders und der Einlassöffnung des Extruders 10 angeordnet. Das Mischmodul 16 mit Doppelwendel-Mischorgan 9 ist – ohne Farbbatch-Zudosierung – in 5 und 6 nochmals getrennt in zwei Schnitten dargestellt. Das Gehäuse 12 weist einen annähernd rechteckigen Querschnitt auf, so dass die Bildung von Toträumen vermieden und eine optimale Mischung begünstigt wird.
  • Das gesamte Kombi-Mischmodul 7 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 ist mit Flanschen zwischen dem fest montierten Aufgabetrichter und der Einlassöffnung des Extruders 10 befestigt, so dass es ggf. zu Reinigungs- oder Wartungszwecken seitlich aus der Anlage ausgebaut werden kann. Der Antrieb 8 und das Mischorgan 9 bilden, wie insbesondere aus 7 ersichtlich, eine Einheit, die seitlich durch die Öffnung 17 aus dem Mischmodul 7 herausgezogen werden kann. So ist eine gezielte Reinigung z. B. nach einem Farbwechsel besonders einfach. In ähnlicher Weise ist die Farbbatch-Zudosierung (5, 6) horizontal schwenkbar an dem Kombi-Mischmodul 7 befestigt, so dass sie zu Reinigungszwecken von dem Kombi-Mischmodul 7 abgeschwenkt werden kann.
  • In 2 und 7 ist jeweils eine alternative Ausführungsform der Erfindung als Prinzipskizze dargestellt. Hier erfolgt die Zudosierung zweier Farbbatche über die Farbbatch-Trichter 5, 5a, 5c mittels der Dosierschnecken 6, 6a, 6c in einem getrenntes Modul 15, das oberhalb des Mischmoduls 16 angeordnet ist. Das Mischmodul 16 gemäß 2 ist dabei im Winkel von 45 ° gegenüber der ansonsten vertikalen Fließrichtung des Dryblends angeordnet. Bei der in 7 dargestellten Variante wird in dem Modul 15 durch die Führung 13 sichergestellt, das die beiden schüttfähigen Komponenten – Dryblend aus dem Aufgabetrich ter und Farbbatch aus den Dosierschnecken 6a, 6c – getrennt von oben dem Mischmodul 16 zugeführt werden.
  • Wie aus 3 und 4 hervorgeht, können auch z. B. Propeller-Mischorgane 14 anstelle von Wendel- oder Spiral-Mischorganen eingesetzt werden.
    • 1
    Vorratsbehälter (Dryblend)
    2
    Bühne
    3
    Rohrzuleitung
    4
    Aufgabetrichter
    5
    Farbbatch-Trichter
    6
    Dosierschnecke
    7
    Kombi-Mischmodul
    8
    Antrieb
    9
    Doppelwendel-Mischorgan
    10
    Extruder
    11
    Extruderschnecke
    12
    Mischer-Gehäuse
    13
    Führung
    14
    Propeller-Mischorgan
    15
    getrennte Farb-Zudosierung
    16
    Mischmodul
    17
    Öffnung
    18
    PVC-Dryblend
    19
    Farbbatch

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Mischen schüttfähiger Materialien, insbesondere pulverförmiger Kunststoffmischungen (Mischmodul) – mit einem einen Einlass zum Zuführen des schüttfähigen Materials und einen Auslass zum Abführen des gemischten Materials aufweisenden Rohrteil – und einem mit seiner Achse quer zur Achse des Rohrteils angeordneten, motorisch angetriebenen Mischorgan.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Rohrteils kleiner ist als der zweifache hydraulische Durchmesser des Rohrteils.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischorgan lediglich einseitig gelagert ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der motorische Antrieb außerhalb des Rohrteils angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Zuführung wenigstens einer zweiten pulverförmigen Materialkomponente innerhalb des Rohrteils.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Zuführung der zweiten Materialkomponente durch eine seitlich am Rohrteil angeordnete Dosiervorrichtung erfolgt, deren Einlass in das Rohrteil diametral gegenüber dem motorischen Antrieb des Mischorgans angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass zum Zuführen des schüttfähigen Materials und der Auslass zum Abführen des gemischten Materials als zueinander parallel angeordnete Flansche ausgebildet sind.
  8. Vorrichtung zum Extrudieren einer Kunststoffmischung, bei der eine pulverförmige Kunststoff-Grundmischung zusammen mit einer zweiten pulverförmigen Komponente einem Extruder zugeführt wird, gekennzeichnet durch die Verwendung eines zwischen dem Aufgabetrichter des Extruders und der Einlassöffnung des Extruders angeordneten Mischmoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite pulverförmige Komponente eine Farbkomponente ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen dem Aufgabetrichter des Extruders und der Einlassöffnung des Extruders angeordnete Mischmodul – ein Rohrteil mit einem Einlass zum Zuführen des schüttfähigen Materials und einen Auslass zum Abführen des gemischten Materials, – ein mit seiner Achse quer zur Achse des Rohrteils angeordnetes, motorisch angetriebenes Mischorgan – und wenigstens eine Dosiervorrichtung zur Zudosierung wenigstens einer zweiten pulverförmigen Komponente aufweist, wobei die Dosiervorrichtung als schwenkbar gegenüber dem Extruder und dem Aufgabetrichter angeordnete Einheit ausgebildet ist.
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