DE1950817C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Extrudieren von länglichen Formkörpern, wie Kerzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrudieren von länglichen Formkörpern, wie Kerzen, aus Paraffin, Bienenwachs, Stearin oder ähnlichem Material oder Mischungen daraus, wobei das Material in flüssiger Form von einer darin eintauchenden, sich drehenden gekühlten Trommelwandung mitgenommen und in plastischem Zustand von der Trommel abgekratzt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Herkömmliche Verfahren zur Kerzenherstellung sind das Gießen und das Ziehen (Tauchen). Diese Verfahren werden auch bei der Herstellung von ähnlichen Gegenständen aus den genannten Materialien angewendet. Beide Verfahren sind mit erheblichen Nachteilen behaftet; so ist es beispielsweise nicht möglich, Kerzen oder ähnliche Formkörper aus Bienenwachs oder Mischungen von Bienenwachs mit anderen Materialien durch Gießen herzustellen, weil das Bienenwachs beim Erstarren sehr stark schrumpft; das Ziehverfahren, bei dem der zu formende Körper in zahlreichen Verfahrensschritten nacheinander in das flüssige Material eingetaucht wird, um jeweils eine weitere Lage von erstarrtem Material zu erhalten, ist sehr zeitraubend und daher für eine Massenfabrikation nicht geeignet.

Die in der Kunststoffverarbeitung übliche Extrusion ist auch zur Herstellung von Formkörpern, wie Kerzen, schon verwendet worden. Hierbei wird das erstarrte Material in den Zufuhrtrichter einer Extrusionsanlage gegeben. Eine Extrusionsschnecke erfaßt das erstarrte bröckelige Material, verdichtet es und drückt es durch ein Extrusionsmundstück. Dieses Verfahren ist nachteilig, weil das Material in erstarrtem Zustand verformt werden muß, wodurch sich ein ungünstiges, nicht homogenes Gefüge ergibt. Außerdem ist der Kraftbedarf beim Antrieb der Extrusionsschnecke sehr hoch und es kann auch mit diesem Verfahren kein Bienenwachs oder Mischungen damit, verarbeitet werden.

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art fällt das in plastischem Zustand von der Trommel abgekratzte Kerzenmaterial in den Aufnah-

metrichter einer Schneckenpresse, die es zu einen! Extrusionsmundstück drückt Kennzeichnend für dieses bekannte Verfahren ist, daß das Material nicht ais homogene Masse in die Extrusionspcesse gelangt, sondern daß das Material von der Trommel abgekratzt wird und dann in den Aufnahmetrichter fällt Erst durch die Schneckenpresse wird das Material wieder zu einer mehr oder weniger homogenen Masse zusammengedrückt Während das Material in den Aufnahmetrichter fällt, erfährt es eine unkontrollierte Abkühlung, so daß zumindest kleinere Teilchen oder die Randabschnitte von größeren Teilen schon weitgehend erstarrt süin können, bevor sie in die Schneckenpresse gelangen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von länglichen Formkörpern, wie Kerzen od. dgl. zu schaffen, mit dem Paraffin, Bienenwachs, Stearin oder ähnliches Material oder Mischungen daraus verarbeitet werden können, wobei der hergestellte Formkörper ein homogenes Gefüge und eine glatte Außenfläche haben soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Material vor dem Abkratzen durch einen Spalt in einen Trichterraum eintritt, dort von der Trommel abgekratzt und in dem Trichterraum durch das an der Trommelwandung nachgeförderte Material durch eine oder mehrere Kühl- oder Erwärmungszonen zu einem Extrusionsmundstück gedruckt wird. Bei diesem Verfahrensablauf erfolgt keine unkontrollierte Abkühlung einzelner Materialteilchen oder einzelner Bereiche von größeren Materialstücken, weil das Material noch vor dem Abkratzen von der Trommel in einen Trichterraum eintritt, den es vollständig ausfüllt, so daß keine Bruch- oder Trennflächen oder Lufteinschlüsse entstehen können. Das Material kommt nach dem Eintritt in den Trichter raum nicht mehr mit der Umgebungsluft in Berührung. Der Druckaufbau in dem Trichterraum erfolgt durch das Nachfördern des an der Trommelwandung anhaftenden Materials, so daß auf die übliche Extrusionsschnecke verzichtet werden kann. Neben dem erheblichen einfacheren Aufbau der Extrusionsanlage und wesentlich geringerem Kraftbedarf wird dadurch auch erreicht, daß in dem Material keine zusätzlichen Trennflächen infolge der Wirkung einer Extrusionsschnecke entstehen, die sich insbesondere auch bei der Verarbeitung von Bienenwachs als sehr nachteilig auswirken würden.

Vor dem Eintritt in das Extrusionsmundstück wird in Weiterbildung der Erfindung das Material in drei nacheinander durchlaufenen Zonen gekühlt oder erwärmt, so daß der Formkörper nach dem Austritt aus dem so Mundstück ausreichend erstarrt ist, um seine Form beizubehalten. Um die Temperatur des in den Trichterraum eintretenden Materials je nach der Art des Materials unterschiedlich wählen und halten zu können, wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, die Temperatur des von der Trommelwandung abgekratzten Materials durch Regelung der Temperatur und/oder der Durchtrittsmenge von Kühlflüssigkeit in der Trommel und/oder der Drehgeschwindigkeit der Trommel zu regeln.

Vorteilhafterweise liegt erfindungsgemäß die Temperatur der zuletzt von dem Material durchlaufenen Zone höher als die der unmittelbar zuvor durchlaufenen Kühlzone. Diese Temperaturerhöhung unmittelbar vor Durchtritt durch das Extrusionsmundstück ergibt eine erhebliche Verbesserung, insbesondere Glättung der Oberfläche des austretenden Formkörpers.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des

Verfahrens mit einer im Inneren gekühlten, teilweise in einen Behälter für das flüssige Material eintauchenden, sich drehenden, zylindrischen Trommel, mit einer Abstreifkante zum Abkratzen des Materials von der Trommel und einem Aufnahmetrichter für das Material ist dadurch gekennzeichnet daß der Aufnahmetrichter mit einer schlitzartigen Aufnahmeöffnung der Trommel zugekehrt ist, wobei eine Eintrittskante so weit von der Tronimelwandung entfernt ist, daß ein Eintrittsspalt für das Material besteht, und wobei die zweite Kante der Aufnahmeöffnung dicht an der Trommel anliegt und die Abstreifkante für das Material bildet, daß die Querschnittsfläche des Trichters in Materialdurchlaufrichtung in ihrem Betrag gleich ist, ihre Gestalt sich jedoch von dem länglichen Schlitz der Aufnahmeöffnung zu vorzugsweise Kreisform ändert und daß die eine oder mehrere Kühl- oder Erwärmungszonen aus von einer Flüssigkeit durchflossenen Wandabschnitten des Trichters besteht bzw. bestehen.

In dieser Vorrichtung bleibt das Material sowohl an der Trommelaußenfläche wie auch in dem Trichter in plastischem Zustand; eine Erstarrung des Materials wird nur soweit herbeigeführt, wie dies notwendig ist, um am Austritt des Mundstücks einen in sich stabilen Formkörper zu erhalten. Zweckmäßigerweise ist der zwischen der Trommelwandung und der Eintrittskante gebildete Spalt in Durchtrittsrichtung des Materials geringfügig erweitert.

Zweckmäßigerweise ist dem Extrusionsmundstück eine Fördervorrichtung zur Aufnahme des extrudierten Formkörpers unmittelbar nachgeordnet. Dadurch wird der Formkörper sofort nach dem Extrudieren mit der geeigneten Geschwindigkeit weiterbefördert, wobei Formänderungen und Oberflächenbeschädigungen vermieden werden. Vorteilhafterweise ist eine Sprüheinrichtung oder ein Bad für den das Extrusionsmundstück verlassenden Formkörper angebracht, um durch äußere Abkühlung eine rasche Härtung der Oberfläche zu erzielen.

Bevcrzugt sollen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Kerzen verwendet werden. Bei der Kerzenherstellung wird der Kerzendocht üblicherweise beim Formvorgang gleich in die Kerze eingelegt; zumindest muß aber — wenn ein nachträgliches Einziehen erwünscht ist — eine zentrale Bohrung in dem Kerzenkörper gebildet werden. Zum Einbringen des Dochtes kann in Weiterbildung der Erfindung kurz vor oder in dem Extrusionsmundstück eine zentrale Austrittsdüse für den Docht angeordnet werden.

Es is; zwar bekannt, einen Docht zentral in eine Strangpresse für Kerzen einzuführen. Dort erfolgt die Dochteinführung aber bereits in größerem Abstand vor der Düse, so daß der Docht in einer öse geführt werden muß, die in das Kerztnmaterial reicht.

Es können auch Dorne von der Eintrittsseite her in das Mundstück ragen, um in dem extrudierten Formkörper Hohlräume zu erzielen. Durch solche Hohlräume läßt sich das Gewicht und der Materialverbrauch von beispielsweise Kerzen erheblich verringern.

Durch Verwendung geeignet geformter Mundstücke können die extrudierten Formkörper mit rundem, quadratischem, sternförmigem oder mehreckigem Querschnitt hergestellt werden; sie können auch zu Wendelform gedreht werden. Wie bei allen genannten Außenformen ist es auch bei den gewendelten Formkörpern möglich, sie sowohl massiv wie auch mit Hohlräumen auszuführen. Auch eine Vielzahl anderer Formen ist

möglich.

In der Textilindustrie zu verwendende Blöcke aus Wachs oder ähnlichem Material mit einer Bohrung, durch die der Textilfaden läuft, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden, indem ein Materialstrang mit einer Mittelbohrung erzeugt und in Einzelblöcke zerschnitten wird.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 eine stark vereinfachte Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt von der Seite gesehen und

F i g. 2 eine Ansicht der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung von oben.

In dem Behälter 10 befindet sich eine bestimmte Menge Material, wie Bienenwachs, Paraffin oder eine Mischung daraus, zur Herstellung von Kerzen u.dgl. Der Behälter 10 ist beheizt, so daß das Material seinen flüssigen Zustand behält Eine Einrichtung zur Regelung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in dem Behälter 10 ist vorgesehen, jedoch in den Figuren nicht dargestellt Eine Zylindertrommel 12 taucht mit ihrem unteren Teil in das flüssige Material ein. Die Trommel 12 ist hohl; ihre hohlen Achszapfen 14 stehen mit Flüssigkeitszu- und -ableitungen 16 in Verbindung. Durch die Leitungen 16 wird der Innenraum der Trommel 12 mit einer Kühlflüssigkeit, im dargestellten Ausführungsbeispiel Wasser, versorgt Ein nicht dargestellter Antriebsmotor treibt die Trommel in der durch den Pfeil 18 angezeigten Drehrichtung an. An der Unterseite der gekühlten Trommel 12 hängt sich eine dünne Schicht 20 des Materials an.

Zwei Blöcke 2 und 3 sind vor der Trommel 12 angeordnet Zwischen dem oberen Block 2 und der Wandung der Trommel 12 ist ein Eintrittsspalt 4 für das Material gebildet, der sich in Durchtrittsrichtung des Materials geringfügig, beispielsweise um wenige Hundertstel Millimeter erweitert. Damit wird erreicht daß ein ausreichend hoher Druck in dem Trichterraum aufgebaut werden kann, ohne daß ein Zurückströmen des Materials nach aaßen eintritt Die Blöcke 2 und 3 sind durch Zugschrauben S miteinander und mit dem Behälter 10 verbunden, der ein Teil des Maschinengestells bildet In den Blöcken 2 und 3 sind Kanäle 6 vorgesehen, die über Leitungen 7 mit Kühlflüssigkeit oder Erwärmungsflüssigkeit versorgt werden können, wenn die Eigenart des verarbeiteten Materials dies erfordert. An dem unteren Block 3 ist ein auswechselbares Abstreifmesser 8 befestigt, das die Abstreifkante bildet

Der Spalt zwischen den Blöcken 2 und 3 bildet zugleich die Aufnahmeöffnung 24 für einen sich anschließenden Aufnahmetrichter 22.

In der mit dem Pfeil 30 bezeichneten Durchlaufrichtung des Materials durch den Trichter 22 ändert sich der Trichterquerschnitt von dem länglichen Schlitzquerschnitt der Aufnahmeöffnung zu einem Kreisquerschnitt beim Eintritt in die ringförmige Öffnung eines ersten Kühl- oder Erwärmungsringes 32. Das Material gelangt durch einen zweiten Kühl- oder Erwärmungsring 34 und einen dritten Kühl- oder Erwärmungsring 36 zu einem Extmsionsmundstück 38, dessen Austritisöffnung die Form des gewünschten Kerzenquerschnitts aufweist

Jeder Ring 32, 34, 36 ist hohl und wird von einer Flüssigkeit durchflossen, die über die Leitungen 40 von einer nicht dargestellten Flüssigkeitsquelle und gegebenenfalls über Regelventile zugeführt wird.

Je nach der Temperatur der zugeführten Flüssigkeit dienen die Ringe 32, 34 und 36 zum Kühlen oder Erwärmen des Materials.

Bei der Kerzenherstellung ragt in die Öffnung des Extrusionsmundstücks 38 eine zentrale Austrittsdüse 42 für den Kerzendocht 44. Es kann vorteilhaft sein, das Material an der Stelle zu erwärmen, an der die Zuführeinrichtung für den Docht angeordnet ist Bei Bienenwachs ist man bestrebt, das Material am Austrittsende möglichst kühl zu erhalten; bei anderen Materialien kann eine abschließende Erwärmung vorteilhaft sein, wie später noch näher ausgeführt wird.

Der extrudierte Materialstrang 46 gelangt von dem Extrusionsmundstück 38 auf eine Fördervorrichtung, is die im dargestellten Ausführungsbeispiel zahlreiche Rollen 48 aufweist, die angetrieben sein können. Unmittelbar nach Verlassen des Extrusionsmundstücks 38 wird der Materialstrang 46 mittels einer Sprüheinrichtung 50 mit Kühlwasser besprüht Mit in den Figuren nicht dargestellten Schneidvorrichtungen wird der Materialstrang 46 anschließend auf die gewünschte Länge abgeschnitten.

Die Temperatur des durch die Leitungen 16 strömenden Kühlwassers sowie dessen Durchtrittsmenge und die Drehgeschwindigkeit der Trommel 12 sind einstellbar, um die Temperatur der Materialschicht 20 auf der Wandung der Trommel 12 und damit den Plastizitätsgrad des Materials zu beeinflussen. Die Temperatur und die Durchtrittsmenge des durch die Leitungen 40 zu den Ringen 32,34 und 36 strömenden Wassers wird für jeden Ring getrennt so eingestellt, daß beispielsweise in dem ersten Ring 32 eine erste Abkühlung des Materials und in dem Ring 34 ein noch stärkeres Abkühlen des Materials erfolgt. Die Temperatur des dritten Ringes 36 unmittelbar vor dem Extrusiondmundstück 38 wird etwas höher gewählt als die Temperatur des mittleren Kühlringes 34. Diese Temperaturverteilung in den drei Kühlzonen hat sich bei einigen Materialien als besonders vorteilhaft erwiesen. Abhängig von den seht unterschiedlichen Eigenschaften der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verarbeitbaren Materialien und Mischungen kann jedoch auch eine andere Temperaturverteilung in den Kühl- oder Erwärmungszonen erwünscht sein, beispielsweise eine gleichmäßig in Stufen fortschreitende verstärkte Kühlung. Mit der erfin dungsgemäßen Vorrichtung ist es in einfacher Weise möglich, sich an solche durch die Materialeigenschaften vorgegebenen Abkühlungsverhältnisse anzupassen, indem in die einzelnen Ringe Wasser unterschiedlichei Temperatur und in unterschiedlicher Durchtrittsmenge eingeführt wird Die Temperatur des Wassers für die Ringe 32,34 und 36 und die Trommel 12 kann in einfa eher Weise ohne großen Aufwand geregelt werden wenn eine Kaltwasserquelle und eine Warmwasser quelle zur Verfügung stehen. Man mischt dann das kai te Wasser und das heiße Wasser in unterschiedlicher Mischungsverhältnissen, um die gewünschte Tempera tür zu erreichen.

Das Hauptanwendungsgebiet der nach dem erfin

dungsgemäßen Verfahren arbeitenden Vorrichtung liegt in der Kerzenherstellung; hier sind die wichtigster

Materialien Bienenwachs und Paraffin. Mit dem erfin

dungsgemäßen Verfahren und der dazu vorteilhafter

Vorrichtung ist es erstmals möglich, aus Bienenwach:

bestehende oder Bienenwachs in beliebigen Mischungs

Verhältnissen enthaltende Kerzen rasch in großer Mengen und mit homogenem Gefüge !herzustellen. Al:

weiteres verarbeitbares Material bzw. Zusatzmateria

kommt Stearin in Frage; auch Kunststoffe können als Zusatzmittel verarbeitet werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, hochschmelzende Zusatzstoffe zuzusetzen, um das Einschließen von Luft in dem Kerzenmaterial zu vermeiden. Auch andere strangförmige Körper aus diesen Materialien können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf der Vorrichtung hergestellt werden.

In ähnlicher Weise wie die in F i g. 1 gezeigte Aus trittsdijse 42 für den Kerzendocht können auch Dornvorgesehen werden, die von der Eintrittsseite her in da Mundstück 38 ragen und zur Herstellung von Hohlräu men in der extrudierten Kerze oder dem sonstige Formkörper dienen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zum Extrudieren von länglichen Formkörpern, wie Kerzen, aus Paraffin, Bienenwachs, Stearin oder ähnlichem Material oder Mischungen daraus, wobei das Materia! in flüssiger Form von einer darin eintauchenden, sich drehenden gekühlten Trommelwandung mitgenommen und in plastischem Zustand von der Trommel abgekratzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Material vor dem Abkratzen durch einen Spalt in einen Trichterraum eintritt, dort von der Trommel abgekratzt und in dem Trichterraum durch das *n der Trommelwandung nachgeförderte Material durch eine oder mehrere Kühl- oder Erwärmungszonen zu einem Extrusionsmundstück gedrückt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung oder Erwärmung des Materials vor Eintritt in das Extrusionsmundstück in drei nacheinander durchlaufenen Zonen erfolgt.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des in plastischem Zustand von der Trommelwandung abge- kratzten Materials durch Regelung der Temperatur und/oder der Durchtrittsmenge von Kühlflüssigkeit in der Trommel und/oder der Drehgeschwindigkeit der Trommel geregelt wird.

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der zuletzt von dem Material durchlaufenen Zone höher liegt als die der unmittelbar zuvor durchlaufenen Kühlzone.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material am Eintritt in den Trichterraum gekühlt wird.

   6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüchf 1 bis 5, mit einer im Inneren gekühlten, teilweise in einen Behälter für das flüssige Material eintauchenden, sich drehenden, zylindrischen Trommel, mit einer Abstreifkante zum Abkratzen des Materials von der Trommel und einem Aufnahmetrichter für das Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmetrichter (22) mit einer schlitzartigen Aufnahmeöffnung (2, 3) der Trommel (12) zugekehrt ist, wobei eine Eintrittskan- Ie so weit von der Trommelwandung entfernt ist, daß ein Eintrittsspalt (4) für das Material besteht, Und wobei die zweite Kante der Aufnahmeöffnung dicht an der Trommel (12) anliegt und die Abstreifkante (8) für das Material bildet, daß die Quertchnittsfläche des Trichters (22) in Materialdurchlaufrichtung in ihrem Betrag gleich ist, ihre Gestalt •ich jedoch von dem länglichen Schlitz der Aufnahmeöffnung zu vorzugsweise Kreisform ändert, und daß die eine oder mehrere Kühl- oder Ei wärmungszonen aus von einer Flüssigkeit durchflossenen Wandabschnitten (32, 34, 36) des Trichters besteht bzw. bestehen.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Trommelwandung und der Eintrittskante gebildete Spalt (4) in Durchtrittsrichtung des Materials geringfügig erweitert ist.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem E:xtrusionsmundstück (38) eine Fördervorrichtung (48) zur Aufnahme des ex trudierten Fonnkörpers (46) unmittelbar nachgeordnet ist

   9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sprüheinrichtung (50) oder ein Bad für den das Extrusionsmundstück verlassenden Formkörper (46) angebracht ist

   10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9 zur Herstellung von Kerzen, dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor oder in dem Extrusionsmundstück (38) eine zentrale Austrittsdüse (42) für einen Docht (44) angeordnet ist

   11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß Dorne zur Erzielung von Hohlräumen in dem extrudierten Formkörper von der Eintrittsseite her in das Mundstück (38) ragen.

   Ί2. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis

   11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung des Aufnahmetrichters (22) durch zwei durch Zugschrauben (5) verbundene Blöcke (2,3) gebildet wird, die jeweils mit Kanälen (6) für Kühl- oder Erwärmungsflüssigkeit versehen sind.

   13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis

   12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifkante durch ein abnehmbares Messer (8) gebildet wird.