DE1554858A1 - Strangpresse mit scheibenfoermigem Rotor zur Verarbeitung von Hochpolymeren - Google Patents

Description

betreffend

Strangpresse mit scheibenförmigem Rotor zur Verarbeitung von Hochpolymeren, Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 39 470 X/39a)

Die Erfindung betrifft eine Strangpresse zur Verarbeitung von Hochpolymeren, insbesondere von wärmezersetzliehen Kunststoffen wie Polyvinylchlorid und dessen Mischpolymerisate mit scheibenförmigem Rotor und einem Stator, welcher eine zur Drehachse des Rotors exzentrische flache kreiszylindrische Arbeitskammer aufweist, deren Umfang eine Sch-erbeanspruchungs- und Erweichungs- bzw. Aufschmelzzone für den zu verarbeitenden Kunststoff begrenzt und in einen Fülltrichter übergeht_; und der im Bereich der Drehachse in ein Strangpressmundstück einmündet, und bei welcher Rotor und Stator mit engem Abstand konzentrisch zueinander je· wenigstens einen Kranz kreisbogen- oder spiralförmig gekrümmter Ablenkschaufeln aufweisen, wie in der deutschen Patentanmeldung P 39 470 X/39a beschrieben.

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um einen stetigen und gleichmäßigen Ablauf des Strangpressvorgangs zu gewährleisten, kommt es darauf an, daß der z.B. als Granulat zugeführte Kunststoff der Aufschmelzζone kontinuierlich zugeführt wird. Dies ist besonders wichtig, wenn es sich darum handelt, verspinnbare Fäden aus Polymeren oder Mischpolymerisaten auf der Basis von geschmolzenem Polyvinylchlorid herzustellen.

Die Regel- und Gleichmäßigkeit der Aufarbeitung des eingebrachten Kunststoff-Granulats, insbesondere bei der Herstellung von Fäden oder Fadenscharen, wird bei einer Strangpresse der genannten Art dadurch besser gewährleistet, daß erfindungsgemäß am Umfang der Rotorscheibe an der dem Stator zugewandten Seite sowie an dem die kreiszylindrisehe Arbeitskammer der Strangpresse begrenzenden Rand des Stators eine Abschrägung vorgesehen ist, mit welcher Stator und Rotorscheibe mit dem geringstmöglichen Spiel ineinandergreifen, so daß sich der Rotor bei leerer Arbeitskammer noch frei drehen kann. Ein mit dem Rotor gleichachsiges Strangpressmundstück ist im Stator vorgesehen, mit welchem dem Kunststoff die gewünschte Form gegeben werden kann, insbesondere ein Pressmundstück mit Bohrungen kleinen Durchmessers zum Extrudieren von Fäden. Das Mundstück ist mit der kreiszylindrischen Arbeitskammer durch eine kegelstumpfförmige Zuführungsöffnung im Stator verbunden.

Die vorstehend beschriebene Verbesserung hat zur Folge, daß die kreiszylindrisehe Arbeitskammer der Strangpresse

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im wesentlichen die Form eines flachen Zylinders mit einer an seiner von der Oberfläche des Rotors gebildeten Grundfläche zusätzlichen Ausnehmung aufweist, die von der Abschrägung des Rotors, dem Innenrand des Stators und der Ebene, in der die.Oberfläche des Rotors liegt, begrenzt ist. Die Form dieser zusätzlichen Ausnehmung, deren Außenfläche einen Teil einer Zylinderfläche bildet, erkennt man, wenn man eine durch die Achse der Arbeitskammer gelegte und von ihr begrenzte Fläche um diese Achse rotieren läßt und die jeweilige Schnittfläche mit der zusätzlichen Ausnehmung betrachtet. Diese Schnittfläche ist jeweils ein rechtwinkliges Dreieck, dessen Hypotenuse je nach dem Drehsinn der Fläche von Null bis zur Breite der Eotorabschrägung oder umgekehrt zu- oder abnimmt, wobei die größte und die kleinste Hypotenuse an den gegenüberliegenden Seiten der Öffnung liegen, mit welcher der Fülltrichter in die Ausnehmung mündet.

Das in die kreiszylindrische Arbeitskammer einlaufende Kunststoffgranulat wird aufgrund der Drehung des Rotors und der Anwesenheit und Anordnung der Ablenkschaufeln in eine vom Umfang zur Mitte der Arbeitskammer gerichtete Spiralbewegung gebracht. Diese Bewegung wird infolge der Abschrägung der Seitenfläche des Rotors beschleunigt, welcher in solcher Richtung umläuft, daß sich der für den Kunststoff verfügbare Raum in der Arbeitskammer in Drehrichtung des Rotors von der Auslauföffnung des Fülltrichters bis zur Einmündung in das Pressmundstück verringert. Hierdurch

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wird der auf den Kunststoff in der Arbeitskammer wirkende Druck und die Bewegung der Kunststoffmasse zunehmend erhöht. Während des Durchgangs durch die Arbeitskammer erweicht der Kunststoff und tritt dann durch die mit dem Rotor gleichachsige konische Zufuhrungsöffnung im Stator in das Pressmundstück ein, wobei er zweckmäßig durch einen in die konische Öffnung hineinragenden Leitkegel an der Rotorscheibe geführt wird. Infolge der besonderen Anordnung von stationären Ablenkschaufeln am Stator und der mit dem Rotor umlaufenden Ablenkschaufeln am Rotor wird der Kunststoff zum Pressmundstück hin gefördert und dabei einer Scherbeanspruchung unterworfen. Dadurch werden die Reibungskräfte wesentlich erhöht und das Gut, gegebenenfalls durch zusätzliche Rotor- und/oder Statorbeheizung, auf eine Temperatur gebracht, bei welcher seine Viskosität sowaLt erniedrigt ist, daß es sich durch das Pressmundstück auspressen läßt. Die Zeit, während der es einer relativ hohen Temperatur ausgesetzt sein kann, bleibt dabei kurz genug, um eine Wärmezersetzung des Kunststoffs zu verhindern.

Die aus dem mit einer Vielzahl von Bohrungen kleinen Durchmessers versehenen Pressmundstück austretenden Fäden werden mit Hilfe einer üblichen Aufwickelvorrichtung auf Bobinen aufgespult. Hinter der Austrittsstelle des Pressmundstücks kann eine Wärmekonditionierungszone in Form eines Rohrofens oder eines Infrarot-Strahlers vorgesehen sein, um ein kontinuierliches Strecken der Fäden vornehmen zu können. Vor dem Aufspulen können die? Fäden auch noch anderen Vorbehandlungen, wie z.B. Einfetten oder ölen,

unterworfen werden- 10 9 8 5 1/0266 o^p ORIGINAL

Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 stellt die erfindungsgemäße Strangpresse im Längsschnitt nach Linie B-B in Fig. 2 und

Fig. 2 im Querschnitt nach der Linie A-A in Fig. 1 dar.

In Fig.-1 ist mit 1 das Gehäuse der Strangpresse mit dem dem Stator 2 gegenüberliegenden Rotor 3 bezeichnet. Die vorzugsweise einen mittels Thermostat geregelten Flüssigkeitskreislauf aufweisende Beheizuhgseinrichtung der beiden letzteren ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Der am Umfang seiner dem Stator zugewandten Oberfläche mit einer Abschrägung 3a versehene Rotor 3 wird durch einen nicht dargestellten, mit der Rotorwelle gekuppelten Antriebsmotor um seine Achse 4 gedreht. Zwischen Rotor und Stator ist im Stator eine kreiszylindrische Arbeitskammer 6 ausgebildet, die seitlich durch den Rand 7 des Stators begrenzt wird, welcher eine Abschrägung 7a aufweist, in die der Rotor mit seinem abgeschrägten Teil unter Beibehaltung eines Minimalspiels eingreift, das noch die freie Drehung des Rotors zuläßt. Aufgrund der zum Rotor exzentrischen Lage der kreiszylindrischen Arbeitskammer im Stator, insbesondere aber der durch die Abschrägung des Rotors und den Rand 7 des Stators begrenzten Form der Kammer verringert sich der von seiner Achse 4, der ebenen Fläche und der Abschrägung 3a des Rotors einerseits und vom Rand und der ebenen Fläche des Stators anderseits

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begrenzte Halbquerschnitt der Kammer im Drehsinn des Rotors von einem Maximum an einer Seitenwand der Auslauföffnung des Fülltrichters 8 auf die gegenüberliegende Seitenwand des Einlaufe zu. Der im oberen !Teil des Stators angeordnete Fülltrichter führt einesteils unmittelbar und andernteils durch eine Öffnung 9 über die Abschrägung des Rotors in die Kammer. Der Statorrand ist über einem Teil der Fülltrichter-Öffnung weitergeführt und bildet eine Abweiswand 10, welche ein Eindringen >des aufgeweichten Kunststoffs in den Fülltrichter verhindert. An der einen Seite der flachen Kammer befinden sich die stationären Ablenkschaufeln 11 des Stators und an der anderen Seite die fest mit dem Rotor verbundenen Ablenkschaufeln 12. Die Zuführung der Verarbeitungsmasse zum Strangpressmundstück 13 erfolgt durch eine durch den Stator führende mit dem Rotor koaxiale Öffnung in Form eines Kegelstumpfes.

Das Pressmundstück ist leicht austauschbar und weist Öffnungen auf, die in Form, Abmessung und Anzahl der Beschaffenheit des zu extrudierenden Kunststoffs und der Form des gewünschten Produkts angepaßt sind.

Im vorstehenden ist eine im Querschnitt kreiszylindrische Arbeitskammer beschrieben worden, welche durch maschinelle Bearbeitung leichter herstellbar ist; die Kammer kann aber auch einen spiralförmig verlaufenden Umriß besitzen. Auch können die kreisförmig gebogen dargestellten Ablenkschaufeln eine spiralige Form aufweisen. Ferner können die

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Oberflächen der Arbeitskammer mit Rillen oder Nuten versehen sein, um die Förderung des erweichten Kunststoffs zu unterstützen.

Im folgenden ist die Anwendung der Vorrichtung zur

Herstellung von Fäden aus Polyvinylchlorid beschrieben,

jedoch können mit ihr auch andere Strangpressprodukte erzeugt werden.

Zur Herstellung von Fäden oder Fadenscharen setzt man zunächst den Rotor in Bewegung, wobei man sowohl diesen als auch den Stator beheizt. Wenn die Temparatur der thermostatisch geregelten Heizflüssigkeit, bei welcher der zu extrudierende Kunststoff weich wird, erreicht ist, führt man diesen durch den Fülltrichter ein. Das Gut lauft der Arbeitskammer frei zu, in der es sodann verschiedenen Kräften ausgesetzt wird, die es von der Öffnung des Fülltrichters weg zum Pressmundstück führen. Hierbei wird die der Masse durch den Rotor erteilte Drehbewegung durch die entsprechend geformten Ablenkschaufeln des Stators und des Rotors sowie durch die Lage dieser beiden Schaufelkränze zueinander in eine spiralförmige Bewegung umgewandelt, wodurch ein solcher Druck auf die Kunststoffmasse ausgeübt wird, daß diese den Widerstand des Pressmundstücks überwindet.

Ohne die Abschrägung am. Rotor und Statorrand erfolgt die Förderung des durch den Fülltrichter eingeführten Kunststoffs wegen des großem .Widerstandes des Pressmundstücks

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zu unstetig und zu ungleichmäßig. Das aus dem Mundstück austretende Produkt ist dann nicht mehr homogen, und die Austrittsöffnung des Fülltrichters setzt sich sehr schnell zu, so daß insbesondere keine kontinuierlichen aufspulbaren Fäden erhalten werden.

Im folgenden wird die Anwendung einer vorstehend beschriebenen Strangpresse erläutert, deren Rotorscheibe einen Durchmesser von 180 mm und eine Abschrägung von 15 mm Breite aufweist. Der Abstand zwischen Rotor und Stator bzw. die Höhe der Arbeitskammer beträgt 5 mm.

Das Strangpressmundstück hat einen Durchmesser von 60 mm und ist mit 350 zylindrischen Bohrungen von 1,5 nun 0 versehen, die an der Innenseite des Pressmundstücks versenkt sind.

Um das Pressmundstück sind Infrarot-Strahler angeordnet, um die Abkühlung der durch Extrusion erhaltenen Fäden zu verzögern und ihr Aufspulen zu ermöglichen.

Der Antriebsmotor des Rotors wird angelassen und der Rotor auf eine Umdrehungszahl von 100 U/min gebracht; ebenso die Einrichtung, welche die im Rotor und im Stator vorgesehenen Kanäle mit der durch Thermostat geregelten Heizflüssigkeit versorgt. Wenn ihre Temperatur 200° C erreicht hat, wird mit der Aufgabe von Polyvinylchloridgranulat mit einem Viskositätsindex Afnor (französische Norm N-T 51013)

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von 80, das 1 $ eines üblichen Stabilisators enthält, begonnen und die kontinuierliche Beschickung mit einer Menge von 18 kg/Std. während der ganzen Dauer des Arbeitsprozesses aufrechterhalten» Einige Sekunden nach Zuführungsbeginn treten die ersten Fäden oder Fadenscharen aus dem Pressmundstück aus, werden durch die Wärmekonditionierungszone hindurchgeführt und auf eine Bobine aufgespult, die sich mit einer Drehzahl von 50"U/min. dreht.

Man erhält auf diese Weise einen glänzenden Faden von 122 den. mit einem mittleren Durchmesser von 100 Mikron, der in Öl von 120° ebenso wie in den chlorierten Lösungsmitteln von 60 nur eine geringe Schrumpfung erleidet, dessen Festigkeit hervorragend ist und der auch bei einem längeren Aufenthalt in einem Wärmeschrank bei 50° 0 nicht an Gewicht verliert. Eine mikroskopische Prüfung ergibt, daß diese Fäden einen fast völlig gleichbleibenden Durchmesser besitzen und eine bemerkenswerte Transparenz aufweisen.

Patentansprüche

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   / 1 Λ Strangpresse für die Verarbeitung von Hochpolymeren, insbesondere von wärmezersetzliehen Kunststoffen wie Polyvinylchlorid und dessen Mischpolymerisate, mit einem scheibenförmigen Rotor und einem Stator, welcher eine zur Drehachse des Rotors exzentrische flache kreiszylindrische Arbeitskammer aufweist, deren Umfang eine Scherbeanspruchungs- und Erweichungs- bzw. Aufschmelzzone für den zu verarbeitenden Kunststoff begrenzt und in einen Fülltrichter übergeht, und welcher im Bereich der Drehachse in ein Strangpressmundstück einmündet, und bei welcher Rotor und Stator mit engem Abstand konzentrisch zueinander je wenigstens einen Kranz kreisbogen- oder spiralförmig gekrümmter Ablenkschaufeln aufweisen, gemäß Patent (Patentanmeldung P 39 470 X/39a ), dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) an seinem Umfang an der dem Stator (2) zugewandten Seite und der die kreiszylindrische Arbeitskammer (6) begrenzende Rand (7) des Stators eine Abschrägung (3a bzw. 7a) aufweisen, mit welcher Stator und Rotorscheibe mit einem solchen Minimalspiel ineinandergreifen, daß sich der Rotor bei leerer Arbeitskammer noch frei drehen kann, und daß als Strangpressmundstück ein Strangpressmundstück mit einer Vielzahl von Bohrungen kleinen

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   Durchmessers zur Herstellung von verspinnbaren Fäden oder fadenscharen vorsehbar ist, das mit der kreiszylindrischen Arbeitskammer im Stator durch eine kegelstumpf förmi ge Zuführungsöffnung (13) verbunden ist.
2. 2. Anwendung der Strangpresse nach Anspruch 1 zum Strangpressen von wärmezersetzlichen Kunststoffen wie Polyvinylchlorid und dessen Mischpolymerisate zu verspinnbaren Fäden oder Fadenscharen.

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