DE2759878C2

DE2759878C2 - Device for processing polymeric material, in particular solid and viscous plastic

Info

Publication number: DE2759878C2
Application number: DE2759878A
Authority: DE
Inventors: Zehev Teaneck N.J. Tadmor
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-11
Filing date: 1977-07-15
Publication date: 1986-12-04
Also published as: FR2390259A1; AU2742277A; DE2732173A1; NL189284C; NL189284B; BE860142A; FR2390259B1; GB1592261A; SU1011039A3; JPS6147684B2; DE2732173C2; NL7712481A; SE7708283L; SE429519B; CA1111225A; JPS53139688A; AU517417B2

Description

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (46, 47) mit gegenüber seiner radialen Höhe geringerer Breite ausgebildet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that that the annular channel (46, 47) is formed with a width that is smaller than its radial height is.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verarbeitung von polymerem Material, insbesondere von festem und viskosem Kunststoff, mittels eines das Material führenden Ringkanals, der den Rotor umgibt und sich in "einem Gehäuse mit dem Rotor dreht und das Material von einer Einlaßöffnung zu einer Auslaßöffnung transportiert, der es mittels eines Kanalblocks aus dem Ringkanal zugeleitet wird.The invention relates to a device for processing polymeric material, in particular solid and viscous plastic, by means of an annular channel that guides the material and surrounds the rotor and is in "a housing with the rotor rotates and the material from an inlet port to an outlet port transported, which it is fed by means of a channel block from the ring channel.

Zur Zeit ist die wichtigste Maschine zur Verarbeitung von Kunststoff und polymerem Material die Einschnekkenpresse. Der Ausdruck »Verarbeitung« bezieht sich auf eines oder mehrere der folgenden Verfahren: Behandlung, Transport und Pressen von teilchenförmigen Festkörpern, Schmelzen und Plastifizieren von Feststoffen; Transport, Pressen oder Pumpen von flüssigen oder geschmolzenen Stoffen; Mischen, Dispergieren und Homogenisieren des Materials und verschiedener flüssiger oder fester Zusätze; Befreien des Materials von flüchtigen Bestandteilen, Hervorbringung irgendeiner mikroskopischen oder makroskopischen Strukturänderung im Materia! durch chemische Reaktionen wie Polymerisierung, Quervernetzung und iBlähen oder auf andere Weise, um manche Eigenschaft zu modifizieren, zu ändern oder zu verbessern. Es ist auf diesem technischen Gebiet bekannt, daß der gewöhnliche Schneckenextruder zur Verarbeitung von Kunststoff und polymerem Material im allgemeinen als flacher stationärer Kanal ausgebildet ist, der von der Spitze des Schneckengewindes und den Gewindegängen und einer vierten Wand begrenzt ist, die durch die innere Oberfläche des Zylinders der sich in bezug auf den stationären Kanal bewegt (vgl. z. B. Z. Tadmor und I. Klein, »Engineering Principles of Plasticating Extrusion«, Van Nostrand Reinhold Book Co., New York, 1970).The single screw press is currently the most important machine for processing plastic and polymer material. The term "processing" refers to one or more of the following processes: Treatment, transport and compression of particulate solids, melting and plasticizing of Solids; Transport, pressing or pumping of liquid or molten substances; Mixing, dispersing and homogenizing the material and various liquid or solid additives; Free the Material of volatiles, production of any microscopic or macroscopic Structural change in the materia! through chemical reactions such as polymerisation, cross-linking and inflate or in any other way to modify, change or improve some property. It is open Known in this technical field that the ordinary screw extruder for processing plastic and polymeric material is generally formed as a flat stationary channel extending from the tip of the Worm thread and the threads and a fourth wall is limited by the inner Surface of the cylinder that moves in relation to the stationary channel (see e.g. Z. Tadmor and I. Klein, "Engineering Principles of Plasticating Extrusion," Van Nostrand Reinhold Book Co., New York, 1970).

Es ist darüber hinaus die eingangs erwähnte Vorrichtung aus der DE-AS 11 29 681 bekannt, bei der zur Herstellung breiter Bahnen aus thermoplastischen Kunststoffen der Rotor als zylindrische Walze ausgebildet ist, die gegenüber einem sie umgebenden zylindrischen Gehäuse eine bewegte Fläche bildet. Der so gebildete, flache Ringkanal wird über eine Einlaßöffnung im Gehäuse beschickt und über eine Auslaßöffnung entleert, wobei das zugeführte Material von der bewegten Fläche der Walze mitgenommen wird. VorIt is also the aforementioned device from DE-AS 11 29 681 known in which for the production of wide webs from thermoplastics, the rotor is designed as a cylindrical roller is, which forms a moving surface with respect to a surrounding cylindrical housing. The so formed, flat annular channel is charged via an inlet opening in the housing and via an outlet opening emptied, the material fed in being carried along by the moving surface of the roller. before

der Auslaßöffnung ist ein das mitgenommene Material in einem Bogen gleichmäßig abhebender Schaber vorgesehen, von dem aus das Material in einen Stauraum gelangt, wo es auf den erforderlichen Ziehdruck vor einer Schlitzdüse aufgestaut wird. Dabei ist eine intensive Mischung des zu verarbeitenden Materials längs der bewegten Fläche nicht möglich, insbesondere, weil die Materialströmung durch den das Material im Bogen gleichmäßig von der Walze abhebenden Schaber weitgehend ungestört den flachen Kanal verläßt. Mit der bekannten Vorrichtung ist daher die Funktion der obenerwähnten Einschneckenpresse nicht zu realisieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineThe outlet opening is provided with a scraper which lifts the material carried away in an arc uniformly, from which the material arrives in a storage space, where it is dammed up to the required drawing pressure in front of a slot nozzle. Intensive mixing of the material to be processed along the moving surface is not possible, in particular because the material flow leaves the flat channel largely undisturbed through the scraper, which lifts the material evenly off the roller in the arc. The function of the above-mentioned single-screw press cannot therefore be implemented with the known device.
The invention is based on the object of a

Vorrichtung zur Verarbeitung von festem und viskosem Kunststoff und polymerem Material zu schaffen, mit der ein der Einschneckenpresse gegenüber verbesserter Wirkungsgrad bezüglich Energieeinsparung, Homogenisierungsgrad und -zeit und eine kürzere und kompaktere Bauweise erreicht wird.To create a device for processing solid and viscous plastic and polymer material, with the one compared to the single screw press, improved efficiency in terms of energy saving, degree of homogenization and time and a shorter and more compact design is achieved.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Bei dieser Gestaltung des Ringkanals erhöht sich die lineare Geschwindigkeit von Bereichen der Kanalwän-With this design of the ring channel, the linear speed of areas of the channel walls increases.

de bei einer gegebenen Drehgeschwindigkeit direkt mit der radialen Entfernung des Wandbereichs von der Drehachse. Es wurde nun festgestellt, daß aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des Ringkanals die Veränderung der Bearbeitungswirkung aufgrund des Unterschieds der radialen Entfernung von der Achse durch Erhöhung der Breite H zwischen den Kanalwänden in Beziehung zu der Entfernung R von der Achse kompensiert werden kann, was zu der im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen kegelstumpfförmi-de at a given speed of rotation is directly related to the radial distance of the wall area from the axis of rotation. It has now been found that due to the design of the annular channel according to the invention, the change in the machining effect due to the difference in the radial distance from the axis can be compensated for by increasing the width H between the channel walls in relation to the distance R from the axis, which leads to the im Characteristic of claim 1 specified frustoconical

gen Gestaltung der Kanalwände führt. Diese Gestaltung kann dabei so gearbeitet sein, daß ihr Bruch H/R eine Konstante bildet.gen design of the canal walls leads. This design can be worked in such a way that its fraction H / R forms a constant.

Darüber hinaus kann man den Ringkanal zweckmäßig so gestalten, daß er mit gegenüber seiner radialen Höhe geringerer Breite ausgebildet ist. Es ergibt sich in diesem Falle ein Materialstrom in Form eines Stranges mit gegenüber seiner radialen Höhe geringerer Breite, in dem sich durch Aufstauen eine Steuerung des Austrags erzielen läßt, wodurch in überraschender Weise das im Ringkanal befindliche Material auch entgegengesetzt zur Rotationsbewegung fließt. Hierdurch läßt sich ein besonders starker Mischeffekt erzielen. Der Strang wird dabei vor allem von den Seitenwänden des Kanals mitgenommen, wobei der Auslaßöffnung von den Seitenwänden mehr Material zugeführt wird, als durch die Auslaßöffnung abfließen kann, so daß sich schließlich die Stromrichtung im Ringkanal teilweise umkehrt, was durch die besondere radiale Höhe des Stranges begünstigt wird.In addition, the annular channel can be designed so that it is opposite to its radial height is formed smaller width. In this case, there is a material flow in the form of a strand with a width smaller than its radial height, in which a control of the Can achieve discharge, which in a surprising manner, the material located in the annular channel also flows in the opposite direction to the rotational movement. This allows a particularly strong mixing effect achieve. The strand is mainly carried along by the side walls of the channel, with the Outlet opening is fed from the side walls more material than flow out through the outlet opening can, so that finally the direction of flow in the ring channel is partially reversed, which is due to the special radial height of the strand is favored.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren erläutert, die zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen. In den Figuren zeigtThe invention is explained below with reference to the figures, the two exemplary embodiments of the invention Show device. In the figures shows

Fi g. 1 eine schematische perspektivische Ansicht der Vorrichtung, wobei die Einzelteile in auseinandergezogener Darstellung gezeigt sind;Fi g. 1 is a schematic perspective view of FIG Device, the individual parts being shown in an exploded view;

F i g. 2 die perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, der Vorrichtung gemäß F i g. 1;F i g. FIG. 2 shows the perspective view, partially in section, of the device according to FIG. 1;

Fig.3 eine abgewickelte Schnittdarstellung eines Kanals längs eines Kammerradius, die die Bewegung des Materials innerhalb eines Kanals verdeutlicht:3 shows a developed sectional view of a Channel along a chamber radius, which illustrates the movement of the material within a channel:

F i g. 4 einen Querschnitt durch eine zweite Form der Vorrichtung entlang der Linie IV-IV gemäß Fig.5 parallel zur Achse und entlang der Drehachse desF i g. 4 shows a cross section through a second form of the device along the line IV-IV according to FIG parallel to the axis and along the axis of rotation of the

Rotors der Bearbeitungsmaschine;Processing machine rotor;

Fig.5 einen Querschnitt der Vorrichtung gemäß Fig.4 entlang Linie V-V der Fig.4 senkrecht zur Drehachse des Rotors und5 shows a cross section of the device according to FIG. 4 along line V-V of FIG. 4 perpendicular to Rotation axis of the rotor and

Fi g. 6 ein Diagramm, in dem die Beziehung zwischen Kanalweite und Kanaldurchmesser für gegebenen Verfahrensbedingungen aufgezeichnet istFi g. 6 is a diagram showing the relationship between Channel width and diameter for given process conditions is recorded

Eine für diesen Zweck geeignete Vorrichtung (vgl. Fi g. 1 und 2) enthält einen Rotor 10, der eine Anzahl im Abstand zueinander befindliche Scheiben 12 aufweist, die auf eiser Welle 14 zur Drehung innerhalb eines Gehäuses 16 montiert sind, wobei die Welle 14 in Stirnplatten 18 des Gehäuses 16 gelagert ist Der Rotor 10 ist mit kreisförmigen, insbesondere zylindrischen Oberflächenbereichen 20 und mit wenigstens einem kreisförmigen Kanal 22 ausgestaltet, der im Abstand zueinander gegenüberliegende Seitenwände 24 auf jeder Kanalseite mit dem Oberflächenbereich 20 besitzt Das Gehäuse besitzt eine ringförmige, insbesondere zylindrische Innenfläche 26, die koaxial mit den Oberflächenbereichen 20 des Rotors und in enger Nachbarschaft dazu angeordnet sind, um mit dem Kanal 22 oder den Kanälen 22 einen oder mehrere ringförmige geschlossene Durchgänge zu bilden.A device suitable for this purpose (see. Fi g. 1 and 2) contains a rotor 10 which has a number im Has spaced apart disks 12, which on ice shaft 14 for rotation within a Housing 16 are mounted, wherein the shaft 14 is mounted in end plates 18 of the housing 16 The rotor 10 is provided with circular, in particular cylindrical, surface areas 20 and with at least one circular channel 22 configured, the spaced apart opposite side walls 24 each channel side with the surface area 20 has The housing has an annular, in particular cylindrical inner surface 26 which is coaxial with the surface areas 20 of the rotor and in closer proximity Are arranged adjacent to the channel 22 or the channels 22 one or more annular to form closed passages.

Eine Einlaßöffnung 28 ist in dem Gehäuse 16 vorgesehen, um Kunststoff- oder Polymermaterial zur Bearbeitung aus einer geeigneten Zuführvorrichtung, die als Trichter 30 dargestellt ist, in den oder die ringförmigen Kanäle 22 einzuführen. Es braucht nicht näher betont zu werden, daß geeignete Zuführvorrichtungen für Kunststoff oder Polymermaterial verwendet werden, die einfache, die Schwerkraft ausnutzende Trichter, wie dargestellt oder eine Schneckenpresse, eine Kolbenbeschickungsvorrichtung, ein Scheibenfüller mit Vorerwärmung in Abhängigkeit von der Art des Kunststoff- oder Polymermaterials und der Schwierigkeit, seine Zufuhr zu den Kanälen 22 zu steuern, sein können.An inlet port 28 is provided in the housing 16 to plastic or polymer material for Machining from a suitable feeding device, which is shown as funnel 30, into the or the introduce annular channels 22. Needless to say, suitable feeding devices for plastic or polymer material are used, the simple ones that exploit gravity Hopper as shown or a screw press, a piston feeder, a disk filler with preheating depending on the type of plastic or polymer material and the difficulty, to control its supply to the channels 22 can be.

Die im Gehäuse 16 angebrachten Kanalblöcke 32 erstrecken sich in jeden Kanal 22 an einer umfänglichen Stellung wenigstens einen größeren Bereich einer vollständigen Umdrehung des Rotors 10 vom Einlaß 28 entfernt, um eine Endwand 34 für den ringförmigen Kanal 22 und Kratzerbereiche in enger Nachbarschaft zu den Seitenwänden 24 des Kanals zu bilden. Der Kanalblock 32 weist eine Form auf, die komplementär zu dem Kanal 22 ist und dicht in den Kanal, in den er sich erstreckt, paßt und die Endwand, die dem ringförmigen Kanal 22 gegenüberliegt, kann radial odar in einem anderen geeigneten Winkel angeordnet sein, was von dem Material und der gewünschten Behandlung abhängt. Dem Kanalblock 32 benachbart und in Bewegungsrichtung davor gelegen ist eine Auslaßöffnung 36 durch das Gehäuse 16 vorgesehen.The channel blocks 32 mounted in the housing 16 extend into each channel 22 on a circumferential basis Position at least a larger area of one complete revolution of the rotor 10 from the inlet 28 removed to end wall 34 for annular channel 22 and scratch areas in close proximity to form the side walls 24 of the channel. The channel block 32 has a shape that is complementary to the channel 22 and fits tightly into the channel into which it extends and the end wall adjacent to the annular Channel 22 opposite may be arranged radially or at any other suitable angle, which is of depends on the material and the desired treatment. Adjacent to channel block 32 and in An outlet opening 36 through the housing 16 is provided in front of it in the direction of movement.

Beim Betrieb der Bearbeitungsvorrich:ung wird Kunststoff oder polymeres Material in festem oder flüssigem Zustand durch die Zuführvorrichtung zugeführt, die das Material durch den Einlaß 28 auf die Kanäle 22 verteilt. Wenn sich der Rotor 10 dreht, wird die Hauptmasse des Materials durch die Endwand 34 des Kanalblocks 32 so gehalten, daß die Kanalseitenwände 24 sich relativ zu der Masse des Materials bewegen und das den gegenüberliegenden Seitenwänden 24 des Kanals 22 benachbarte Material durch die Seitenwände in Richtung auf die Endwand 34 des Kanalblocks 32 vorwärtsgerissen wird, wobei sich zunehmend ein Druck aufbaut, der einen Höchstwert am Kanalblock 32 aufweist, wo es ausgetragen wird.When operating the processing device: plastic or polymer material is in solid or liquid state supplied by the feed device, which the material through the inlet 28 to the Channels 22 distributed. As the rotor 10 rotates, the bulk of the material is through the end wall 34 of the channel block 32 is held so that the channel sidewalls 24 are relative to the mass of the material move and the opposite side walls 24 of the channel 22 adjacent material through the Sidewalls is torn forward toward the end wall 34 of the channel block 32, thereby a pressure builds up which has a maximum value at the channel block 32, where it is discharged.

Der Schmelzmechanismüs wird schematisch in F i g. 3 dargestellt, wo das Material in Form von körnigem Feststoff vorliegt Wie dargestellt, v/erden die Körnchen aufgrund der relativen Bewegung zwischen den sich drehenden Seitenwänden 24 des Kanals 22 und den Festkörpern innerhalb des Kanals verdichtet Gegebenenfalls können die Seitenwände 24 des Kanals vorerwärmt werden; in jedem Fall erzeugt die relative Bewegung Reibungswärme'und bildet einen Film ausThe melting mechanism is shown schematically in FIG. 3 shown where the material is in the form of granular Solid Is Present As shown, the granules ground due to the relative movement between them rotating side walls 24 of the channel 22 and the solid bodies within the channel compacted if necessary the side walls 24 of the channel can be preheated; in each case produces the relative Movement of frictional heat and forms a film

ίο geschmolzenem Kunststoff oder Polymermaterial auf den Seitenwänden 24 des Kanals. Der so gebildete geschmolzene Film bewegt sich mit den Seitenwänden 24 und wird durch eine Relativbewegung zu der Hauptmasse des Kunststoffs oder polymeren Materials in dem Kanal einer heftigen Scherung ausgesetzt, die weitere Erwärmung durch Energieverbrauch aufgrund der Viskosität hervorruft. Die Wirkung der Seitenwände 24 des Kanals 22 besteht darin, daß beim Vorwärtsreißen des Materials auf seiner Fläche fortschreitend ein Druck entlang des Weges auf den Seitenwänden aufgebaut wird, der einen Höchstwert am Kanalblock 32 erreicht Der Kanalblock 32 kratzt das viskose flüssige Material, das durch die Seitenwände des Kanals vorwärtsgeführt wird, ab und sammelt es und .häuft dieses Material in Form einer flüssigen Ansammlung gegen die Endwand des Kanalblocks auf, das aus dem Kanal durch den eingebauten Druck ausgetragen werden kann.
Wie schematisch in F i g, 3 dargestellt, erzeugt ein fortgesetzter Nachschub an Material, das durch die Kanalwände nach vorne gerissen wird, eine starke zirkulierende Bewegung in der Ansammlung des geschmolzenen Materials und diese zirkulierende Bewegung erzeugt ein heftiges Mischen. Ein ähnliches heftiges Mischen kann mit flüssig zugeführtem Material durch geeignete Wahl der Verfahrenssteuerung erreicht werden.ίο melted plastic or polymer material on the side walls 24 of the channel. The molten film so formed moves with the sidewalls 24 and is subjected to violent shear by relative movement to the bulk of the plastic or polymeric material in the channel, which causes further heating through energy consumption due to viscosity. The effect of the side walls 24 of the channel 22 is that as the material tears forward on its surface, a pressure is progressively built up along the path on the side walls which reaches a maximum at the channel block 32. The channel block 32 scrapes the viscous liquid material which passes through the Sidewalls of the channel is advanced, from and collects it and .piles this material in the form of a liquid accumulation against the end wall of the channel block, which can be discharged from the channel by the built-in pressure.
As shown schematically in Figure 3, a continued supply of material being torn forward through the channel walls creates a strong circulating motion in the pool of molten material, and this circulating motion creates vigorous mixing. Similar vigorous mixing can be achieved with liquid supplied material by appropriate choice of process control.

Bei der Behandlung von Kunststoff und polymerem Material mit ähnlichen Eigenschaften, wie z. B. Material, das gewöhnlich in Schneckenpressen verarbeitet wird und das eine hochviskose Flüssigkeit darstellt oder im Verlauf der Verarbeitung wird, ermöglicht die Koordinierung der physikalischen Konstruktionsfaktoren oder Bauzahlen und Verfahrenssteuerungen in der vorliegenden Vorrichtung und beim vorliegenden Verfahren die Be- und Verarbeitung, d. h. den Transport und das Unterdrucksetzen von Feststoffen, das Schmelzen oder Plastifizieren von festem Material; den Transport, das Unterdrucksetzen oder Pumpen von flüssigem oder geschmolzenem Material; das Mischen, Vermischen, Dispergieren und Homogenisieren des Materials, die Entfernung flüchtiger Bestandteile sowie eine Kombination dieser Verfahrensbehandlungen in bezug auf eine Aufgabe aus festem Material oder Viskosematerial oder einer Kombination von beiden. Die Vorrichtung kann verschiedenen Formwerkzeugen vorgelagert sein, wie z. B. Folien und Profilformen, Querkopf-Ziehformen, kabel- und drahtbeschichtenden Formea Formen zur Tablettenherstellung und vielen anderen nachfolgend angeordneten Verarbeitungsvorrichtungen. Wie in den F i g. 1 und 2 dargestellt, kann eine solche Form 38 direkt an der Auslaßöffnung 36 der Vorrichtung angeordnet sein.When treating plastic and polymeric material with similar properties, such as B. Material, which is usually processed in screw presses and which is a highly viscous liquid or im The course of processing will allow coordination of physical design factors or Construction numbers and process controls in the present device and in the present method Machining and processing, d. H. the transport and pressurization of solids, melting or Plasticizing solid material; transporting, pressurizing, or pumping liquid or molten material; the mixing, blending, dispersing and homogenizing of the material, the Removal of volatile matter as well as a combination of these process treatments for one Task made of solid material or viscose material or a combination of both. The device can be upstream of various molding tools, such as. B. Foils and profile forms, cross-head drawing forms, cable and wire coating forms, forms for tablet manufacture and many others below arranged processing devices. As shown in Figs. 1 and 2, such a shape 38 be arranged directly at the outlet port 36 of the device.

Ferner kann die Vorrichtung dazu verwendet werden, mikroskopische oder makroskopische Strukturänderungen in dem Material hervorzurufen, um die eine oder andere Eigenschaft des Materials durch chemische Reaktion, wie z. B. Polymerisation von Präpolymerisa-Furthermore, the device can be used to make microscopic or macroscopic structural changes in the material to evoke one or the other property of the material through chemical Reaction, such as B. Polymerization of prepolymerization

■ ten und Monomeren, die zu viskosen polymeren Flüssigkeiten führt, Quervernetzung, Kettenbruch, Schäumen usw. zu modifizieren, ändern oder zu verbessern.■ th and monomers that lead to viscous polymeric liquids, cross-linking, chain breakage, Modify, change or improve foaming etc.

Veränderungen der Konstruktionsfaktoren oder Bauzahlen schließen die Geometrie des oder der ringförmigen Kanäle, die Art der Zuführvorrichtung, die Dimensionen und Lage der Öffnung(en), die Form des oder der Kanalblöcke und die Dimension und Lage der Auslaßöffnung(en) ein.Changes in the design factors or construction numbers close the geometry of the or the annular channels, the type of feeding device, the dimensions and position of the opening (s), the shape of the or the channel blocks and the dimension and position of the outlet opening (s).

Die Geometrie des Kanals 22 muß einen Kompromiß zwischen den verschiedenen Zwecken, denen der Kanal dient, erreichen. Da die Seitenwände 24 des Kanals ein Hauptbearbeitungsteil sind, wird ein schmaler und tiefer Kanal 22 verwendet, in dem die Kanaltiefe wenigstens so groß und vorzugsweise mehrfach größer als die Breite des Kanals ist. Der Querschnitt des Kanals muß von geeigneter Form sein und der Raum zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden 24 muß weit genug sein, damit zugeführtes Material den Grund des Kanals erreicht und den Kanal direkt füllt: ein Faktor, der beim Ausgleich beachtet werden muß, besteht darin, daß die Fähigkeit des Kanals 22, zu pumpen oder unter Druck zu setzen, dicht beim Optimum gehalten wird und er nicht so weit gemacht wird, daß die Fähigkeit, unter Druck zu setzen, abnimmt. Die Schmelz-, Misch-, Pump- und unter Druck setzende Wirkung steigt an, wenn die Geschwindigkeit des Vorbeiziehens der Kanalwandfläche an dem Material sich erhöht; jedoch muß das Verhältnis von Kanalwandfläche zu Kanalvolumen so ins Gleichgewicht gesetzt werden, daß, wenn das feste Material dem Kanal zugeführt wird, es einen Bereich des Kanals füllt, um durch Wirkung der Kanalwände in einer gewünschten Geschwindigkeit zu schmelzen, und daß das geschmolzene Material einen genügend großen Bereich des Kanals füllt, um das gewünschte Mischen und Pumpen des Materials oder sein Unterdrucksetzen zur Austragung zu erzeugen. Die Lineargeschwindigkeit von Bereichen der Kanalwände erhöht sich direkt bei einer gegebenen Drehgeschwindigkeit mit der radialen Entfernung des Wandbereichs von der Drehachse. Es wurde festgestellt daß die Veränderung der Bearbeitungswirkung aufgrund des Unterschieds der radialen Entfernung von der Achse durch Vergrößerung der Breite H zwischen den Kanalwänden in Beziehung zu der Entfernung R von der Achse kompensiert werden kann, so daß H/R eine Konstante bildet. Bei einer einfachen Anordnung werden die Kanalwände als im Abstand zueinander befindliche abgestumpfte Kegel ausgebildet, deren Scheitel im wesentlichen mit der Drehachse zusammenfallen.The geometry of the channel 22 must compromise between the various purposes for which the channel serves. Since the side walls 24 of the channel are a major machining part, a narrow and deep channel 22 is used in which the channel depth is at least as great and preferably several times greater than the width of the channel. The cross-section of the channel must be of the appropriate shape and the space between opposing side walls 24 must be large enough for material fed to reach the bottom of the channel and directly fill the channel: one factor to be considered in balancing is that the The ability of channel 22 to pump or pressurize is kept close to optimum and is not made so wide that the ability to pressurize is decreased. The melting, mixing, pumping and pressurizing action increases as the rate of passage of the channel wall surface past the material increases; however, the ratio of channel wall area to channel volume must be balanced so that when the solid material is fed into the channel, it fills an area of the channel to melt at a desired rate by the action of the channel walls and that the molten material unites fills a sufficiently large area of the channel to produce the desired mixing and pumping of the material or its pressurization for discharge. The linear velocity of regions of the channel walls increases directly for a given rotational speed with the radial distance of the wall region from the axis of rotation. It has been found that the change in machining efficiency due to the difference in radial distance from the axis can be compensated for by increasing the width H between the channel walls in relation to the distance R from the axis so that H / R is a constant. In a simple arrangement, the channel walls are designed as truncated cones at a distance from one another, the apices of which essentially coincide with the axis of rotation.

Kanäle, wie sie durch gegenüberliegende Seitenwände 24 von Scheiben 12. die einstellbar im Abstand auf einer Welle 14 befestigt sind, gebildet werden, wie in Fi g. 1 dargestellt, dienen zur Bearbeitung von polymeren Materialien. Diese Konstruktion weist ferner Vorteile für die experimentelle Analyse der Bearbeitung von verschiedenen viskosen und festen Materialien auf.Channels as seen through opposite side walls 24 are formed by disks 12 which are adjustably spaced on a shaft 14, as in FIG Fi g. 1, are used for processing polymers Materials. This construction also has advantages for the experimental analysis of the machining of various viscous and solid materials.

Der Raum zwischen gegenüberliegenden Flächen der Scheiben kann nämlich leicht durch Verwendung verschiedener Abstandshalter geändert werden und die Tiefe der Kanäle, ciie durch gegenüberliegende Flächen begrenzt werden, kann durch Verwendung von ringförmigen Abstandshaltern mit verschiedenen Durchmessern verändert werden. Die Anzahl der Kanäle kann durch Entfernen oder Zufügen von Scheiben geändert werden, um den Betrieb mit verschiedenem Material, verschiedener aufgenommener Leistung oder verschiedenen Verarbeitungsgeschwindigkeiten durch Wahl der Dimension für einen Betrieb in Linie zu ermöglichen. Die Kanäle können auch als ringförmige Ausnehmungen in einem angetriebenen Rotor ausgebildet sein.Namely, the space between opposing surfaces of the disks can be easily removed by using Different spacers can be changed and the depth of the channels, ciie by opposing faces can be limited by using annular spacers with different Diameters can be changed. The number of channels can be increased by adding or removing Slices are modified to operate with different material, different recorded Performance or different processing speeds by choosing the dimension for one Enable operation in line. The channels can also be driven as annular recesses in a Be formed rotor.

Die Zuführvorrichtung zur Aufgabe des Kunststoffs oder polymeren Materials in den Bearbeitungskanal wird zur Behandlung des jeweiligen Materials und Materialzustandes ausgebildet. Wenn der zu bearbeitende Kunststoff oder das polymere Material körnig ist, wird die Aufgabevorrichtung so ausgebildet, daß sie die Füllung der Kanäle vom Boden bis zur Oberkante sicherstellt, um die Bearbeitungsflächen der Kanäle wirksam zu nutzen. Ein einfacher Trichter 11 (Fig. 5), der durch die Einlaßöffnung führt, kann bei manchem körnigen Material brauchbar sein., während es bei anderem Material wichtig sein kann, eine mechanische Zuführung, wie z. B. eine Zuführung mit einer Schnecke oder einem Kolben, zu besitzen. Wenn das zu verarbeitende Material eine viskose Flüssigkeit ist, kann die Zuführvorrichtung eine Leitung, durch die die Flüssigkeit in den Kanal fließt, oder eine Pumpe, wie z. B. eine Schrauben- oder Getriebepumpe sein, um das Material in der gewünschten Rate und mit dem gewünschten Druck zuzuführen.The feeding device for feeding the plastic or polymer material into the processing channel is trained for the treatment of the respective material and material condition. If the to be edited Plastic or the polymeric material is granular, the feed device is designed so that it the Filling the channels from the bottom to the top ensures the working surfaces of the channels to use effectively. A simple funnel 11 (Fig. 5), which leads through the inlet opening can be useful for some granular material, while it is useful for other material can be important, a mechanical feed, such as. B. a feed with a screw or a piston, to own. If the material to be processed is a viscous liquid, can the feed device is a line through which the liquid flows into the channel, or a pump, such as z. B. be a screw or gear pump to the material in the desired rate and with the the desired pressure.

Die Auslaßöffnung 36 durch das Gehäuse 16 ist wenigstens einen größeren Teil einer vollständigen Umdrehung des Rotors 10 von der Einlaßöffnung 28 entfernt in einer Stellung angeordnet, um bearbeitetes Material, das den Kanalblock 32 erreicht, aufzunehmen und auszutragen.The outlet opening 36 through the housing 16 is at least a major part of a complete one Rotation of the rotor 10 away from the inlet port 28 in a position arranged to be processed Material that reaches the channel block 32 to be picked up and discharged.

Die Kontrolle der Rate, mit der bearbeitetes Material vom Kanal ausgetragen werden darf, ist ein wichtiger ; Faktor bei der Bestimmung des Ausmaßes, in dem das jControlling the rate at which machined material is allowed to be discharged from the channel is an important one; Factor in determining the extent to which the j

Material bearbeitet werden muß und die Auslaßöffnung | 36 wird so konstruiert und angeordnet, daß er diese j Auslaßsteuerung ergibt. Die Steuerung oder Kontrolle j kann durch die Größe der Öffnung oder durch ein Drosselventil oder eine andere Vorrichtung in der Austragsöffnung bewirkt werden. Die Austragsrate kann auch dadurch gesteuert werden, daß man die Auslaßöffnung mit einer weiteren Bearbeitungsstufe, wie z. B. einer Extrusionsdüse oder Form 38 oder ähnlichem verbindet, die den gewünschten Widerstand gegen das Fließen erzeugt und die Austragungsrate aus der Auslaßöffnung und das Ausmaß der Bearbeitung des j Materials in dem Kanal steuert. Bei einer Abänderung | der Vorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbei- i spiel der Erfindung, die mehr als einen Kanal aufweist, jMaterial has to be processed and the outlet opening | 36 is constructed and arranged to accommodate this j Exhaust control results. The control or control j can be by the size of the opening or by a Throttle valve or some other device can be effected in the discharge opening. The discharge rate can also be controlled by opening the outlet opening with a further processing stage, such as B. an extrusion nozzle or form 38 or the like connects that the desired resistance generated against the flow and the discharge rate from the outlet opening and the amount of processing of the j Controls materials in the channel. When changing | the device according to another embodiment i game of the invention, which has more than one channel, j

kann der Auslaß von einem Kanal durch eine Leitung [ zum Einlaß eines weiteren Kanals zur weiteren i Bearbeitung geführt werden. Diese Anordnung ist ι besonders wertvoll, da die Serie der Druck erzeugenden [ und pumpenden Wirkung von aufeinanderfolgenden Bearbeitungskanälen kumulativ ist, so daß leicht ein i hoher Auslaßdruck sichergestellt ist Es ist zu betonen, j daß aufeinanderfolgende Kanäle voneinander abwei- j chende Geometrie zur besten Bearbeitung des züge-) führten Materials aufweisen können. Es kann auchi Material, das in einem oder einer gegebenen Anzahl von j Kanälen, die parallel arbeiten, bearbeitet und daraus j ausgetragen wird, einem anderen Kanal oder einer j geeigneten Anzahl von Kanälen, die parallel arbeiten, I zugeführt werden.can the outlet of a canal through a conduit [ to the inlet of a further channel for further processing. This arrangement is ι especially valuable because the series has the pressure-generating [and pumping action of successive Machining channels is cumulative, so that a high outlet pressure is easily ensured. It should be emphasized that j that successive channels have different geometries for the best machining of the tensile) may have led material. It can also i material which in one or a given number of j Channels that work in parallel, processed and from there j is discharged, another channel or a j appropriate number of channels working in parallel, I are supplied.

Getrennte Zuführvorrichtungen und Einlaßöffnungen j können zur Aufgabe von Kunststoff oder polymeren! 1 Material auf jeden Kanal oder eine beliebige Kombina- \ 'tion von Kanälen vorgesehen werden; dabei kann das (Separate feed devices and inlet openings j can be used for feeding plastic or polymer! 1 material on each channel, or any combination \ 'tion are provided by channels; this can (

Material gleich oder verschieden von dem Material, das einem anderen oder einer !Combination von. Kanälen zugeführt wird, sein. Verschiedenes Material, das von getrennten Kanälen oder Kanalkombinationen bearbeitet wird, kann durch getrennte Auslaßöffnungen ausgetragen werden und kann getrennten Extrusionsdüsen oder einer Düse zur Koextrusion, z. B. mit einem Material für den Kern und einem anderen Material als Beschichtung, zugeführt werden.Material identical or different from the material belonging to another or a! Combination of. Channels is fed to be. Various material machined from separate channels or channel combinations can be discharged through separate outlet openings and can have separate extrusion nozzles or a nozzle for coextrusion, e.g. B. with a material for the core and a different material than Coating, are supplied.

Eine wirksame Bearbeitung von Kunststoff oderEffective machining of plastic or

Ipolymerem Material wird dadurch erreicht, daß man die "Zugaberate und den Austrag des Materials an den oder die Bearbeitungskanäle, die Temperatursteuerung und die Geschwindigkeit der Kanalwände in bezug auf die Eigenschaften des Materials und die Geometrie des Kanals anpaßt und koordiniert.Ipolymerem material is achieved by the "The rate of addition and the discharge of the material to the processing channel (s), the temperature control and the speed of the channel walls in relation to the properties of the material and the geometry of the Channel adapts and coordinates.

Zu dem Material, das mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung be- und verarbeitet werden kann, gehört jeder Kunststoff und jedes polymere Material, das gewöhnlich flüssig oder durch Wärme oder mechanische Energie oder ein Verdünnungsmittel in den viskosen flüssigen oder deformierbaren ZustanJ über führt werden kann und das genügend Stabilität besitzt, um unter den Behandlungsbedingungen nicht ernstlich abgebaut zu werden. Zu solchem Material gehören unter anderem Thermoplaste, hitzehärtende und elastomere Polymerisate, wie z. B. Polyolefine (insbesondere Polyäthylene, Polypropylene), Polyvinilchloride, fluorhaltige Polymerisate, Polymerisate auf Basis von Polyvinylacetat, Polymerisate auf Acrylbasis, Polymerisate auf Styrolbasis (Polystyrol), Polyamide (z. B. Nylonarten), Polyacetate, Polykarbonate, Kunststoffe auf Basis von Zellulose, Polyester, Polyurethane, phenolische und Aminokunststoffe, Epoxyharze, Silikon- und anorganische Polymerisate, Polymere auf Basis von Polysulfon, verschiedene Polymere auf Basis von natürlichen Verbindungen sowie Mischpolymerisate und Mischungen dieser Stoffe miteinander oder mit Lösungsmitteln bzw. Verdünnungsmitteln oder mit verschiedenen festen und flüssigen Zusätzen. Es ist ferner vorgesehen, daß chemisch reaktives Material, wie z. B. ein Material oder Materialgemisch, das Polymere bilden kann, die in einer gewissen Stufe ihrer Bildung und bei den in den Kanälen aufrechterhaltenen Temperaturen viskose Flüssigkeiten darstellen, in die Vorrichtung zur Reaktion und Bearbeitung in den Kanälen gegeben werden können.The material that can be worked and processed with the device according to the invention includes any plastic or polymeric material, usually liquid or by heat or mechanical Energy or a diluent in the viscous liquid or deformable state and which has sufficient stability not to be serious under the treatment conditions to be dismantled. Such materials include thermoplastics, thermosetting and elastomeric materials, among others Polymers, such as. B. Polyolefins (especially polyethylene, polypropylene), Polyvinilchloride, fluorine-containing Polymers, polymers based on polyvinyl acetate, polymers based on acrylic, polymers based on styrene (polystyrene), polyamides (e.g. nylons), polyacetates, polycarbonates, plastics based on cellulose, polyester, polyurethane, phenolic and amino plastics, epoxy resins, silicone and inorganic polymers, polymers based on polysulfone, various polymers based of natural compounds as well as copolymers and mixtures of these substances with one another or with Solvents or thinners or with various solid and liquid additives. It is also provided that chemically reactive material, such as. B. a material or material mixture, the polymer that in a certain stage of their formation and with those sustained in the canals Temperatures represent viscous liquids in the device for reaction and processing in the Channels can be given.

Die Temperatur des Materials kann bei der Zuführung und während der Verarbeitung in der Maschine so gesteuert werden, daß die Viskositäten und Fließeigenschaften des verarbeiteten Materials bestimmbar sind.The temperature of the material can be varied during feeding and during processing in the Machine can be controlled so that the viscosities and flow properties of the processed material can be determined are.

Die Beziehung zwischen der Zugabe- und Austragungsrate von flüssigen viskosen Kunststoffen und Polymerisaten zu einem ringförmigen rechteckigen Bearbeitungskanal und der Geschwindigkeit der Kanalwände in bezug auf die Eigenschaften des gewählten Materials, die Temperatur und die Geometrie des Kanals wird bei Annahme eines isothermischen, laminaren, stetigen, vollentwickelten Stroms einer nicht komprimierbaren, dem Kraftgesetzmodell gehorchenden nicht-Newtonschen Flüssigkeit unter Vernachlässigung der Gravitations- und Trägheitskräfte durch die folgende Gleichung ausgedrückt:The relationship between the rate of addition and discharge of liquid viscous plastics and Polymerizaten to a ring-shaped rectangular processing channel and the speed of the channel walls in relation to the properties of the selected material, the temperature and the geometry of the If an isothermal, laminar, steady, fully developed flow is assumed, the channel does not become one compressible, non-Newtonian fluid obeying the force law model with neglect the gravitational and inertial forces expressed by the following equation:

In der Gleichung bedeuten:In the equation:

Q = volumetrische Flußrate Q = volumetric flow rate

(in³/sec) = (16,39 cnvVsec),
N = Frequenz der Kanalumdrehung (Ups),
Rd = Außenradius des ringförmigen Kanals(in ³ / sec) = (16.39 cnvVsec),
N = frequency of channel rotation (Ups),
Rd = outer radius of the annular channel

(in) = (2,54 cm),
Rs = Innenradius des ringförmigen Kanals(in) = (2.54 cm),
Rs = inner radius of the annular channel

(in) = (2,54 cm), '
ιόν« = RJRd (in) = (2.54 cm), '
ιόν «= RJRd

H = Breite des ringförmigen Kanals,
P = Druck (psi) = (0,07 kp/cm²),
Θ = Winkel Bogeneinheiten),
df /»,. - P_än
= — ⁼ auf den Winkel bezogener H = width of the annular channel,
P = pressure (psi) = (0.07 kp / cm ² ),
Θ = angle arc units),
df / »,. - P _än
= - ⁼ related to the angle

'aus 'ein
0 'from a
0

Druckgradient (psi/rad.) = (0,07 kp/cm²/rad.). Auslaßdruck (psi) = (0,07 kp/cm²),'
Einlaßdruck (psi) = (0,07 kp/cm²),
Umfangsbruchteil von Einlaß zu Auslaß,
Mn empirischer Parameter für die dem Kraftgesetz gehorchende Modellflüssigkeit:Pressure gradient (psi / rad.) = (0.07 kgf / cm ² / rad.). Outlet pressure (psi) = (0.07 kgf / cm ² ), '
Inlet pressure (psi) = (0.07 kgf / cm ² ),
Circumferential fraction from inlet to outlet,
Mn empirical parameter for the model fluid obeying the force law:

V = my"-* V = my "- *

nicht-Newtonsche Viskosität (lbf sec/in²),
empirischer Parameter (lbf secⁿ/in²),
empirischer Parameter,
Scherrate (1/see).non-Newtonian viscosity (lbf sec / in ² ),
empirical parameter (lbf sec ⁿ / in ² ),
empirical parameter,
Shear rate (1 / see).

In der oben angeführten Gleichung bedeutet das erste Glied auf der rechten Seite den »Mitschleppstrom« oder das Mitschleppfließen und das zweite Glied den »Druckstrom« oder das Druckfließen. Diese Gleichung läßt sich auch für Newtonsche Flüssigkeiten anwenden, in denen s = η = 1 und m = μ die Newtonsche Viskosität istIn the above equation, the first term on the right-hand side means "dragging flow" or "dragging-along" and the second term "pressure flow" or pressure flow. This equation can also be used for Newtonian liquids, in which s = η = 1 and m = μ is the Newtonian viscosity

Als Verdeutlichung für die Verwendung der obenAs a clarification for using the above

angeführten Gleichung wird eine Schmelzpumpe für polymeres Material entworfen. Sie soll lOOOlbs/h (454 kg/h) Schmelze pumpen und einen Druck von "1500 psi (105 kp/cm²) am Austragsende erzeugen. Die , Kraftgesetz-Parameter dieser Schmelze bei der Bear-. beitungstemperatur sindUsing the equation given, a melt pump for polymeric material is designed. It is supposed to pump 1000 lbs / h (454 kg / h) of melt and generate a pressure of 1500 psi (105 kg / cm ² ) at the discharge end. The parameters of the law of force of this melt are at the processing temperature

m = 1 m = 1

undand

0,5.0.5.

Unter der Annahme, daß Pcm = 0 und 0
beträgt der benötigte GradientAssuming that Pcm = 0 and 0
is the required gradient

15001500

= 318,3 psi/rad.= 318.3 psi / rad.

so df so df

d6> (2) (ff) (0.75)d6> (2) (ff) (0.75)

Nimmt man ferner an, daß die Dichte dieser Schmelze bei der Bearbeitungstemperatur und dem durchschnittlichen Druck 50 lb/ft.³ ist, so beträgt die Ftieß-• iate oder Strömungsrate:Also assume that the density of this melt at the processing temperature and average pressure is 50 lb / ft. ³ , the flow rate or flow rate is:

(1000) (1728)
(3600) (50)(1000) (1728)
(3600) (50)

_{96in3/sec96in3 / sec}

- Substitution des verfügbaren Werts in die Konstruktionsgleichung mit α = 0,5 ergibt:- Substitution of the available value in the construction equation with α = 0.5 gives:

Die oben angegebene Gleichung gibt die benötigte Beziehung zwischen Rd, //und Λ/an. Anschließend wird durch Auswahl eines vernünftigen Werts für N, z. B. 30 Upm, die Beziehung zwischen found //erhalten, wie in F i g. 6 dargestellt. Daher ist ein Scheibenradius von 6,3 in (16 cm) optimal für eine Kanalbreite von 0,24 in (6 mm). Daher pumpt ein ringförmiger rechteckiger Kanal mit einem Außendurchmesser von 12,6 in (32 cm), Innendurchmesser von 6,3 in (16 cm) und einer Breite von 0,24 in (6 mm) der sich mit 30 Upm dreht, 1000 lb/hr (454 kg/h) Schmelze und erzeugt einen Druck von li^k)The above equation gives the required relationship between Rd, // and Λ /. Then by choosing a reasonable value for N, e.g. B. 30 rpm, the relationship between found // obtained as in Fig. 6 shown. Therefore, a disk radius of 6.3 in (16 cm) is optimal for a channel width of 0.24 in (6 mm). Thus, an annular rectangular channel 12.6 in (32 cm) outside diameter, 6.3 in (16 cm) inside diameter, and 0.24 in (6 mm) width rotating at 30 rpm pumps 1000 lb. / hr (454 kg / h) melt and creates a pressure of li ^ k)

^p^ p

Es ist festzustellen, daß der ringförmige Kanal eng und tief ist und das kann Schwierigkeiten bei der wirksamen Zugabe von zu behandelndem Material in einer solchen Weise geben, daß es den Kanalboden erreicht. In der Praxis kann dieses Problem gelöst werden, indem man entweder in dem Gehäuse eine ausreichende Unterschneidung vorsieht, wie in F i g. 5 dargestellt, wo in dem Gehäuse 41 die UnterschneidungIt should be noted that the annular channel is narrow and deep and this can cause difficulties in the process effective addition of material to be treated in such a way that it is the channel bottom achieved. In practice, this problem can be solved by either having a provides sufficient undercut, as shown in FIG. 5 shows where in the housing 41 the undercut

70 vorgesehen ist, oder mehrere Kanäle verwendet, wobei die erste Stufe etwas breiter als optimal ist.70 is provided, or multiple channels are used, the first stage being slightly wider than optimal.

Zum Beispiel wählt man vorzugsweise bei aufzugebendem Material in Form von teilchenförmigem Feststoff einen ersten Kanal, der so eng wie möglich, jedoch genügend breit ist, um die Aufgabe unter Schwerkraftwirkung durchführen zu können. Für übliches polymeres Material in Teilchenform liegt dies im Größenbereich von etwa 0,25 in (6,3 mm) bis etwa 2,5 in (63 mm).For example, it is preferable to choose material to be dispensed in the form of particulate Solid a first channel that is as narrow as possible, but wide enough to accommodate the task below To be able to perform gravity action. For common polymeric material in particulate form, this is the case ranging in size from about 0.25 in (6.3 mm) to about 2.5 in (63 mm).

Für praktische Erwägungen überschreitet die Geschwindigkeit von Rotor und Kanal im allgemeinen 500 Upm, vorzugsweise etwa 250 Upm nicht. Die unteren Grenzen für Rotor- und Kanalgeschwindigkeit können z. B. bei 10 Upm liegen.For practical purposes, the speed of the rotor and channel generally exceeds 500 rpm, preferably not about 250 rpm. The lower limits for rotor and channel speed can e.g. B. be at 10 rpm.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird in den Fig.4 und 5 dargestellt, die einen verbesserten Aufbau zeigen, bei dem zwei Bearbeitungskanäle in Serie verbunden sind. Bei dieser Maschine ist ein Rotor 40 zur Umdrehung in dem Gehäuse 41 auf einer Antriebswelle 42 angebracht die in Stirnplatten 44 des Gehäuses 41 gelagert sind. Ringkanäle 46 und 47 sind vorgesehen, deren gegenüberliegende Seitenwände 48 in fester Beziehung zueinander stehen und einen keilförmigen Kanalquerschnitt mit relativ breiten zylindrischen Flächenbereichen 50 an jeder Seite der Ringkanäle 46 und 47 bilden. Diese rylindrischen Flächenbereiche 50 bilden einen engen gleitenden Sitz mit der koaxialen zylindrischen Innenfläche 51 des Gehäuses 41, so daß die Innenfläche 51 und die Ringkanäle 46 und 47 abgeschlossene ringförmige Durchgänge bilden.Another embodiment of the invention is shown in Figures 4 and 5, which provide an improved Show structure in which two machining channels are connected in series. There is a rotor on this machine 40 mounted for rotation in the housing 41 on a drive shaft 42 in the end plates 44 of the Housing 41 are mounted. Annular channels 46 and 47 are provided, the opposite side walls 48 are in a fixed relationship to each other and have a wedge-shaped channel cross-section with relatively wide cylindrical surface areas 50 on each side of the annular channels 46 and 47 form. This cylindrical Surface areas 50 form a tight sliding fit with the coaxial cylindrical inner surface 51 of the Housing 41, so that the inner surface 51 and the annular channels 46 and 47 closed annular Form passages.

An der Außenseite jeder Seitenwand 48 der Kanäle sind Kammern 52, 54 und 56 zur Einführung einer Temperatursteuerflüssigkeit zur Wärmeübertragung durch die Kanalwände vorgesehen. Das Wärmeübertrai: gungsfluid wird durch einen axialen Durchgang 58 in der Antriebswelle 42 zugeführt; es fließt durch die Röhren 60 zu einer ersten Kammer 52, von der ersten Kammer durch einen Kanal 62 zur zweiten Kammer 54, dann durch einen Kanal 64 zur dritten Kammer 56 und durch einen weiteren Durchgang 68 zu einem Rohr 66 in der Antriebswelle 42.On the outside of each side wall 48 of the channels are chambers 52, 54 and 56 for introducing a Temperature control fluid provided for heat transfer through the channel walls. The heat transfer: Supply fluid is supplied through an axial passage 58 in the drive shaft 42; it flows through the tubes 60 to a first chamber 52, then from the first chamber through a channel 62 to the second chamber 54 through a channel 64 to the third chamber 56 and through a further passage 68 to a tube 66 in the Drive shaft 42.

Wie in Fig.5 deutlich dargestellt, ist die Innenfläche 51 des Gehäuses 41 über ihre weiteste Erstreckung zylindrisch, weist jedoch in der Nähe der EinlaßöffnungAs clearly shown in Figure 5, the inner surface is 51 of the housing 41 is cylindrical over its greatest extent, but has in the vicinity of the inlet opening

71 zum Ringkanal 46 eine Unterschneidung 70 auf. Diese Unterschneidung 70 weist eine solche Breite auf, daß ihre Wände 72 sich über die zylindrischen Flächenbereiche 50 des Rotors 40 hinaus erstrecken und eine Einlaufkammer 74 bilden, so daß bei Zuführung von viskosem flüssigem Material durch die Einlaßöffnung 71 das viskose flüssige Material durch die zylindrische Fläche 50 des Rotors bis zu dem Spalt mitgeschleppt wird, wo die Fläche der Wände 72 der Unterschneidung 70 die zylindrische Fläche 50 des Rotors erreicht. Diese Wirkung erleichtert das Pressen des viskosen Materials in den Ringkanal 46.71 to the annular channel 46 an undercut 70. This undercut 70 has a width such that that their walls 72 extend beyond the cylindrical surface areas 50 of the rotor 40 and form an inlet chamber 74, so that when viscous liquid material is fed through the inlet opening 71 the viscous liquid material is dragged along through the cylindrical surface 50 of the rotor up to the gap is where the surface of the walls 72 of the undercut 70 meets the cylindrical surface 50 of the rotor. These Effect facilitates the pressing of the viscous material into the annular channel 46.

Der in dem Gehäuse 41 angebrachte Kanalblock 84 hat eine Form, die komplementär zum Ringkanal 46 ist und eng hineinpaßt, um die Hauptmasse an Kunststoff oder polymeren! Material relativ zur Bewegung der Seitenwände 48 des Ringkanals 46 zu halten und viskoses flüssiges Material, das von den Seitenwänden 48 vorwärtsbefördert wird, zum Austrag als bearbeitetes Material durch den Auslaß 78 abzukratzen. Ein Durchgang 80 ist vorgesehen, um verarbeitetes Material vom Auslaß 78 nach dem Einlaß 82 in einen Ringkanal 47 zur weiteren Bearbeitung zu leiten. Der an dem Gehäuse 41 angebrachte Kanalblock 84 hat eine Form, die komplementär zum Ringkanal 47 ist und eng hineinpaßt, um die Hauptmasse an Kunststoff oder polymeren! Material im Kanal relativ zur Bewegung der Seitenwände 48 zu halten und viskoses flüssiges Material, das von den Seitenwänden 48 vorwärtsbefördert wird, zum Austrag als verarbeitetes Material durch den Auslaß 86 abkratzt. 'The channel block 84 attached in the housing 41 has a shape that is complementary to the annular channel 46 and fits snugly around the bulk of plastic or polymer! Material relative to the movement of the Sidewalls 48 of the annular channel 46 hold and viscous liquid material from the sidewalls 48 is advanced to scrape through outlet 78 for discharge as machined material. A Passage 80 is provided to convey processed material from outlet 78 to inlet 82 into an annular channel 47 for further processing. The channel block 84 attached to the housing 41 has a shape which is complementary to the annular channel 47 and fits tightly to the bulk of plastic or polymers! To hold material in the channel relative to the movement of the side walls 48 and become viscous liquid Material advanced by sidewalls 48 for discharge as processed material the outlet 86 scrapes off. '

In F i g. 5 ist eine fakultative weitere Mischvorrichtung dargestellt. Die Mischvorrichtung erstreckt sich teilweise in die Ringkanäle und erhöht durch ihre Einwirkung auf das Material in den Ringkanälen 46 und 47 die Scherung des bearbeiteten Materials und verbessert die Mischwirkung. Der eigentliche Mischbauteil 88 kann in einer Vielfalt von Verwendungen und Formen ausgebildet sein, z. B. in Form von Nasen, Keilen oder Blöcken einer solchen Form und Größe, daß Abstände zu den Kanalwänden gehalten werden, ferner in Form von Sieben oder statischen Mischvorrichtungen. Durch Einwärts- und Auswärtsbewegung eines keilförmigen Mischblocks zur Veränderung des Abstandes mit den Kanalwänden wird ein einstellbares Mischungsausmaß erhalten. In der dargestellten Form ist der Mischbauteil 88 ein Damm, der an seiner Rückseite 90 einen von Material freien Raum erzeugt, wobei die Vorder- und Rückseite in bezug zur Bewegungsrichtung des Ringkanals 46 definiert sind. Dieser freie Raum kann verwendet werden, um den Ringkanal 46 zu be- oder entlüften, indem man an der Vorderfläche des Damms (Mischbauteil 88) eine Öffnung 92 im Gehäuse 41 ausbildet, durch die Material, das sich gegebenenfalls verflüchtigt hai, entweichen kann. Die Öffnung 92 kann auch als Einlaß für Verarbeitungszusätze verwendet werden.In Fig. 5 shows an optional further mixing device. The mixing device extends partially in the ring channels and increased by their action on the material in the ring channels 46 and 47 reduces the shear of the processed material and improves the mixing effect. The actual mixed component 88 can be formed in a variety of uses and shapes, e.g. B. in the form of noses, Wedges or blocks of such a shape and size that clearances are maintained from the duct walls, also in the form of sieves or static mixing devices. By moving in and out a wedge-shaped mixing block for changing the distance with the duct walls becomes an adjustable Preserve the degree of mixing. In the form shown, the mixing component 88 is a dam, which on its Back 90 creates a free space of material, with the front and back in relation to the Direction of movement of the annular channel 46 are defined. This free space can be used to show the To ventilate annular channel 46 by means of a Forms opening 92 in the housing 41, through which material, which may have volatilized, can escape can. Port 92 can also be used as an inlet for processing additives.

Alternativ dazu kann der Kanalblock 84 selbst als Mischungsblock dienen, indem man einen gewissen Abstand vorsieht, der durch Ein- und Auswärtsbewegung des Kanalblocks verändert werden kann und damit einen Teil des Materials oder das gesamte Material zurückführt. Wenn das gesamte Material zurückgenommen wird, erhält man einen Chargenbetrieb. Wenn ein Teil des Materials zurückgenommen wird, erhält man ein kontinuierliches Verfahren.Alternatively, the channel block 84 itself can serve as a mixing block by adding a certain Provides distance that can be changed by moving the duct block in and out, and thus recirculates some or all of the material. When all material is withdrawn a batch operation is obtained. If some of the material is taken back, one receives a continuous process.

Bei Anwendung dieser Möglichkeiten kann eine Vielzahl von Verfahren durchgeführt werden. So kann der Kanalblock so eingestellt werden, daß ein Teil oder das gesamte Material zurückgenommen wird, umA variety of procedures can be performed using these capabilities. So can the channel block can be adjusted so that some or all of the material is withdrawn to

Material in dem Kanal in einen gewünschten Zustand zu bringen; ferner kann Material dann entweder durch die Einlaßöffnung 71 oder durch die öffnung 92 oder durch beide öffnungen zum Mischen oder Kombinieren mitMaterial in the channel to a desired condition bring; furthermore, material can then either through the inlet opening 71 or through the opening 92 or through both openings for mixing or combining with

dem Material, das in dem Kanal in den gewünschten Zustand überführt wurde, zugesetzt werden.added to the material which has been converted into the desired state in the channel.

Das folgende Beispiel verdeutlicht noch näher die Erfindung.The following example illustrates the invention in more detail.

Beispielexample

Eine Bearbeitungsvorrichtung gemäß Fig. 1 wurde mit einem Rotor mit einer Kanalspaltbreite von 0,25 in (6,3 mm), einem Außendurchmesser von 7,5 in (19,05 cm) und einem Innendurchmesser von 4,5 in (11,43 cm) eingerichtet. Der Gehäuseeinlaß der Vorrichtung war mit einer Leitung verbunden, um geschmolzenes Polyäthylen niedriger Dichte aus einer Schneckenpresse aufzunehmen, und der Gehäuseauslaß war mit einem verengten Mundstück verbunden. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:A machining device according to FIG. 1 was constructed with a rotor with a channel gap width of 0.25 in (6.3 mm), an outside diameter of 7.5 in (19.05 cm) and an inner diameter of 4.5 in (11.43 cm). The housing inlet of the device was connected to a conduit to extract molten low density polyethylene from a screw press and the housing outlet was connected to a narrowed mouthpiece. There were the following Get results:

PvOtorgeschw. PvOtorgeschw.

(Upm)(Rpm)

i'flußi'flow DruckanstiegPressure rise KanalwandCanal wall MaterialtemperaturMaterial temperature Ausgangexit über die
Vorrichtungabout the
contraption temperaturtemperature Eingangentry (P_aus-P_ej_n)(P _from -P _e j _n ) (⁰F) (⁰C)( ⁰ F) ( ⁰ C) (lb/hr)(lb / hr) (kg/h)(kg / h) (psi) (kg/cm²)(psi) (kg / cm ² ) (⁰F) (⁰C)( ⁰ F) ( ⁰ C) (°F) (⁰C)(° F) ( ⁰ C) 424 (217,8)424 (217.8) 183.5183.5 (83,4)(83.4) 490 (34,3)490 (34.3) 400 (204,4)400 (204.4) , 410 (210,0).410 (210.0) 396 (202,2)396 (202.2) 141.0141.0 (63,9)(63.9) 870 (60,9)870 (60.9) 300 (148,9)300 (148.9) 420 (215,6)420 (215.6) 396 (202,2)396 (202.2) 64.264.2 (29,2)(29.2) 1275 (89,8)1275 (89.8) 300 (148,9)300 (148.9) 420 (215,6)420 (215.6) 423 (217,2)423 (217.2) 279279 (126,6)(126.6) 1510 (105,1)1510 (105.1) 300 (148,9)300 (148.9) 420 (215,6)420 (215.6) 423 (217,2)423 (217.2) 275275 (124,7)(124.7) 1705 (119,4)1705 (119.4) 300 (148,9)300 (148.9) 418 (214,4)418 (214.4)

In einem weiteren Beispiel wird dieselbe Vorrichtung mit einer Kanalbreite von 0,75 in (19 mm) durch Schwerkraft mit festen Pellets aus Polyäthylen geringer Dichte beschickt:In another example, the same device is passed through with a channel width of 0.75 in (19 mm) Gravity fed solid low-density polyethylene pellets:

Rotorgeschw. Rotor speed

(Upm)(Rpm)

Kanalwandtemperatur PlastifizierungsrateDuct wall temperature plasticization rate

(lb/hr) (kg/h)(lb / hr) (kg / h)

Austragstemperatur (⁰F) (⁰C)Discharge temperature ( ⁰ F) ( ⁰ C)

26.6
75.5
153.626.6
75.5
153.6

400 (204,4) 400 (204,4) 400 (204,4) 23.3 (10,6)
46.2 (21,0)
79.2 (35,9)400 (204.4) 400 (204.4) 400 (204.4) 23.3 (10.6)
46.2 (21.0)
79.2 (35.9)

348 (175,6) 368 (186,7) 408 (208,9)348 (175.6) 368 (186.7) 408 (208.9)

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patentansprüche:Patent claims:

1. Vorrichtung zur Verarbeitung von polymeren! Material, insbesondere von festem und viskosem Kunststoff, mittels eines das Material führenden Ringkanals, der den Rotor in einem Gehäuse umgibt und das Material von einer Einlaßöffnung zu einer Auslaßöffnung transportiert, der es mittels eines Kanalblocks aus dem Ringkanal zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (46, 47) zwischen aus dem Rotor (40) herausragenden Scheiben ausgebildet ist, deren die Kanalwände bildende Seitenwände (48) einen abgestumpften, zur Rotorachse koaxial liegenden Kegel bilden.1. Device for processing polymers! Material, especially of solid and viscous Plastic, by means of an annular channel that guides the material and surrounds the rotor in a housing and transports the material from an inlet opening to an outlet opening which it by means of a Channel block is fed from the ring channel, characterized in that the ring channel (46, 47) is formed between disks protruding from the rotor (40), the Side walls (48) forming channel walls have a truncated, coaxial to the rotor axis Form cones.