DE3720325C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen und kontinuierlichen Extrudieren von plastischen Massen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Aufbereitung von plastischen Massen erfolgt heute überwiegend mittels kontinuierlich arbeitender Schneckenextruder. In vielen Fällen werden die Ausgangsstoffe, bevor sie in den Extruder eingeführt werden, chargenweise zu einer Vormischung zusammengebracht. Die dafür verwendeten diskontinuierlich arbeitenden Mischmaschinen sind in Aufbau und Wirkungsweise einfach und insbesondere bei Mischungen mit höherem Feststoffgehalt besser geeignet als Mischextruder mit speziellen Mischelementen. Durch das Vormischen lassen sich die bei direkter kontinuierlicher Beschickung des Extruders vorhandenen Schwierigkeiten wie aufwendige Dosierung, ungleicher Einzug der unterschiedlichen Stoffe in die Extruderschnecke etc. vermeiden. Der Auslaß des Extruders ist üblicherweise von einer Düse oder einer Lochplatte mit Schneidvorrichtung gebildet, wodurch das ausgestoßene Material in die als Endprodukt gewünschte Strang-oder Granulatform gebracht wird.

Ein Beispiel hierfür ist die Herstellung von Füllstoff- oder Pigment-Masterbatch. Füllstoff- Masterbatch enthält 50-90% Füllstoffe, wogegen bei Pigment-Masterbatch der Pigmentanteil ca. 20-80% beträgt. Der jeweilige Rest sind Bindemittel, als welche Kunststoffe, insbesondere niederviskose Typen zur Erzielung guter Fließfähigkeit, oder Wachse oder ähnliche niedermolekulare Stoffe oder Mischungen all dieser Stoffe in Betracht kommen.

Es ist bekannt, solche Mischungen, bei welchen die Feststoffe (Füllstoff bzw. Pigment) als Pulver und die Bindemittel als Pulver, Granulat (z.B. Polyäthylen, Polypropylen) oder Flüssigkeiten vorliegen, auf Schnellmischern herzustellen. Bei den Schnellmischern handelt es sich um Maschinen, die einen stehenden oder liegenden zylindrischen Behälter und koaxial dazu ein schnell rotierendes Mischwerkzeug aufweisen. Durch das mit 2000-6000 Umdrehungen pro Minute angetriebene Mischwerkzeug wird so viel Reibungswärme innerhalb des zu mischenden Materials erzeugt, daß die Bindemittel plastisch werden oder schmelzen, wodurch eine Haftung zum Feststoff erfolgt und eine gute Dispersion des Feststoffs erhalten wird. Das dabei entstehende Zwischenprodukt ist pulverig bis krümelig, häufig auch pastös und in Extremfällen sogar ein plastischer Klumpen.

Die Verwendung von Schnellmischern für den vorstehend genannten Zweck ist z.B. aus der DE-OS 16 04 354 bekannt. Bei dieser Vorrichtung sind mehrere Schnellmischer über dem Rand eines zu einem Schneckenextruder führenden Trichters angeordnet. Die Schnellmischer arbeiten taktweise und werden von einer gemeinsamen Beschickungsvorrichtung gespeist. Geregelt wird die Vorrichtung über die Taktzeit der Dosierung. Da die von den Schnellmischern ausgeworfenen Brocken sich im plastischen Zustand befinden, besteht die Gefahr, daß sie an den Wänden des Trichters hängenbleiben oder nur mit Verzögerung in den Einzugsbereich der Extruderschnecke gelangen. Dies kann zu erheblichen Störungen des Extruderbetriebes führen.

Zur Vermeidung solcher Nachteile wird für die Weiterverarbeitung des oben erwähnten Master-Batch- Zwischenprodukts auf Schneckenextrudern ein pulveriger oder krümeliger Zustand bevorzugt. Dies bedeutet aber in vielen Fällen, daß die gute Misch- bzw. Dispersionswirkung des im genannten Beispiel als Vormischer verwendeten Schnellmischers nicht vollständig ausgenutzt werden kann. Es müssen daher aufwendige Extruder mit speziellen Mischwerkzeugen, meistens Zweiwellenextruder, zur Weiterverarbeitung eingesetzt werden, um die Dispergierung des Materials zu vollenden.

Auch bei der zweistufigen Aufbereitung von PVC treten ähnliche Schwierigkeiten auf, wie sie oben bei Masterbatch geschildert wurden. In der ersten Stufe wird mittels eines Schnellmischers gemischt und dispergiert. Diese Bearbeitung kann auch von einem Innenmischer durchgeführt werden, welcher aus einem Gehäuse mit einem Paar achsparalleler Misch- und Knetwerkzeuge, welche gegensinnig rotieren, besteht. Am Ende des Mischvorgangs der ersten Stufe liegt wiederum ein Zwischenprodukt vor mit pastöser Konsistenz bzw. ein heißer plastischer Masseklumpen. Wegen der bereits erwähnten Einzugsprobleme ist die Weiterverarbeitung auf Schneckenextrudern nicht ohne weiteres möglich. Man verwendet daher für die kontinuierliche Formgebung solcher Massen meistens Extruder mit Stempelstopfwerken, wie sie in der Kautschukindustrie benutzt werden und beispielsweise aus der CH-PS 2 58 069 als Nachfolgeeinrichtung von Innenmischern bekannt sind. Nachteilig ist dabei, daß der oder die als Einzugshilfe wirkenden Stempel tote Ecken aufweisen und intermittierend arbeiten, so daß am Extruderausgang ein gleichmäßiger Materialfluß als Voraussetzung für eine einwandfreie Granulierung oder Strangerzeugung nicht zustande kommt.

Aus der DE-PS 11 31 389 ist eine Misch- und Knetvorrichtung zum Herstellen von insbesondere Gummi- und Kunststoffmischungen in zwei aufeinanderfolgenden Stufen bekannt. Die erste Stufe ist ein absatzweise arbeitender Vormischer, welcher über dem Einlaß eines zweiwelligen Mischextruders angeordnet ist. Am Auslaß des Vormischers befindet sich ein Auslaßorgan, welches in Abhängigkeit vom Bedarf der zweiten Stufe gesteuert ist. Zwar soll durch diese Steuerung die Kontinuität des Masseflusses zu der zweiten Stufe gewährleistet werden, jedoch kann sie bei pastösem oder klumpigem Material eine Brückenbildung im Übergang zwischen den beiden Stufen und daraus resultierend eine mindestens zeitweise Unterbrechung der Förderung der zweiten Stufe nicht verhindern.

Zur Herstellung plastischer Massen können auch diskontinuierlich arbeitende zweiwellige Misch- und Knetmaschinen verwendet werden, welche z.B. in der chemischen Industrie für vielfältige Misch- und Knetaufgaben gebräuchlich sind. Wegen der Form ihrer Mischwerkzeuge werden sie auch als Z-Kneter oder Sigma-Mischer bezeichnet. Die in einem Trog achsparallel angeordneten Misch- und Knetwerkzeuge rotieren gegensinnig und erteilen dem Mischgut intensive Relativbewegungen bei verhältnismäßig geringer Scherwirkung. Infolge der großen Zugabeöffnung können auch nichtrieselfähige Mischungskomponenten wie portionierte Materialklumpen oder ganze Kautschukblöcke in den Trog eingebracht werden. Zum Austragen von insbesondere pastösen oder plastischen Massen sind solche Misch- und Knetmaschinen, wie aus den DE-PSen 10 23 713 und 10 58 188 bekannt, mit einer am Boden des Misch- und Knettroges bis in einen dem Trog stirnseitig angesetzten Auspreßzylinder sich erstreckenden Schnecke ausgestattet. Für den Antrieb der Schnecke ist ein Wendegetriebe vorteilhaft, weil dadurch die Schnecke während des Mischens mit in den Trog weisender Förderrichtung arbeiten und dabei die Misch- und Knetwirkung der rotierenden Werkzeuge unterstützen kann. Zum Auspressen wird die Drehrichtung umgekehrt, wobei dann die Misch- und Knetwerkzeuge das Material der Schnecke zuschieben und für einen guten Einzug in die Gänge der Schnecke sorgen. Auf diese Weise kann nicht nur der Misch- und Knettrog bequem entleert werden. Es ist auch möglich, zur Reinigung des Produkts Siebeinrichtungen an den Auspreßzylinder anzubauen. Durch den Anbau von Auspreßdüsen oder Lochplatten mit Schneidvorrichtungen können sogar Stränge oder Granulate erzeugt werden.

Nachteilig ist bei diesen Maschinen, daß durch das Auspressen die Chargenzeit erheblich verlängert wird. Während des Auspressens laufen zwar die Misch- und Knetwerkzeuge weiter, es wird aber noch kein neues Mischgut eingegeben. Die Auspreßzeit ist daher für das Mischen eine unwirtschaftliche Totzeit und insbesondere bei Mischtrögen mit großem Volumen ein erheblicher Kostenfaktor. Sie kann in manchen Fällen 1-2 Stunden betragen und liegt damit in der Größenordnung der eigentlichen Mischzeit.

Ein weiterer Nachteil des diskontinuierlichen Auspressens tritt bei der Formgebung des ausgepreßten Materials auf. Das Strangpressen von Profilen etc. erfordert bei jedem Anfahren manuelle Manipulationen, um die Stränge in Abzieh- oder Aufwickeleinrichtungen einzufädeln, bevor der kontinuierliche Betrieb dieser Einrichtungen in Gang kommt. Am Ende des Auspreßvorgangs sind wiederum manuelle Eingriffe notwendig. Es müssen daher für dieses absatzweise Extrudieren zusätzliche Arbeitskräfte zur Verfügung gehalten werden.

Ferner ist zum Mischen und kontinuierlichen Extrudieren von plastischen Massen aus der DE-OS 19 17 195 eine Vorrichtung bekannt, bestehend aus einer ersten Stufe mit einem diskontinuierlich arbeitenden Mischer, welchem die Ausgangsstoffe chargenweise zugeführt werden, und einer zweiten Stufe, die aus einer kontinuierlich arbeitenden Misch- und Austragsschnecke besteht. Zwischen beiden Stufen ist ein trichterförmiger Speicherbehälter mit Rührwerk und Dosierschnecke für das Mischgut angeordnet. Die das Mischgut aus dem Speicherbehälter austragende Dosierschnecke mündet in einem mit einem Rührwerk versehenen Entgasungstrichter, welcher auf dem Mantel der Misch- und Austragsschnecke angeordnet ist.

Mit der Zwischenschaltung dieses Speicherbehälters ist zwar eine kontinuierliche Arbeisweise der Austragsschnecke möglich, aber dies erfordert einen erheblichen technischen Aufwand, insbesondere an zusätzlicher Antriebstechnik. Ferner kann die Austragsleistung der Austragsschnecke nicht in Abhängigkeit des Füllstandes des Speicherbehälters geregelt bzw. abgeschaltet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zum zweistufigen Mischen und Extrudieren plastischer Massen zu schaffen, bei welcher die erste Stufe unabhängig vom Zustand des Zwischenproduktes betrieben werden kann und ein ununterbrochener Materialeinzug in den Schneckenextruder der zweiten Stufe gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß sich eine an sich bekannte, bisher stets nur diskontinuierlich arbeitende Misch- und Knetmaschine mit Auspreßschnecke als kontinuierlicher Extruder in der zweiten Stufe verwenden läßt, wenn durch Regelung des nun kontinuierlich laufenden Antriebs der Auspreßschnecke für die Einhaltung einer bestimmten Mindestfüllung gesorgt ist. Dann entfallen nicht nur die bei der üblichen Verwendung solcher Maschinen vorhandenen Nachteile, wie Totzeit der Misch- und Knetwerkzeuge während des Auspressens und umständliche Anfahrvorgänge der Nachfolgeeinrichtung zum Abziehen, Aufwickeln oder Granulieren des ausgepreßten Materials, sondern auch die bei den sonst als zweite Stufe eingesetzten Schneckenextrudern auftretenden Schwierigkeiten, wozu insbesondere die Einzugsprobleme gehören. Da der Trog der erwähnten Misch- und Knetmaschine, bedingt durch deren Bauart, ein relativ großes Volumen und demgemäß auch eine weite Zugabeöffnung aufweist, ist die Beschickung praktisch problemlos. Das in der ersten Stufe erzeugte Zwischenprodukt kann daher der zweiten Stufe sowohl in Form von Krümeln, Pasten oder aber auch plastischen Klumpen zugeführt werden. Im Hinblick auf den Zustand des Zwischenprodukts unterliegt die Mischzeit der ersten Stufe somit keiner Beschränkung und der dort eingesetzte diskontinuierliche Mischer kann im verfahrenstechnischen Optimum bezüglich Mischzeit, Temperatur und Konsistenz des Zwischenprodukts betrieben werden. Der Trog der Misch- und Knetmaschine der zweiten Stufe dient gewissermaßen als Puffer zwischen beiden Stufen, wobei das Material wegen der ständigen Bewegung der Misch- und Knetwerkzeuge sich nicht festsetzen und auch keine Brücken bilden kann. Außerdem bewirken die Misch- und Knetwerkzeuge eine Homogenisierung des im Trog noch befindlichen Materials mit dem bei jedem Intervall der ersten Stufe neu hinzukommenden Zwischenprodukt. Schließlich wird durch die Misch- und Knetwerkzeuge der Materialeinzug der Auspreßschnecke begünstigt, weil sie bei ihrer Drehbewegung das Material in die Gänge der Auspreßschnecke hineinstreichen. Durch den ständigen Antrieb der Auspreßschnecke in Ausstoßrichtung ist eine vollkontinuierliche Profilextrusion oder Granulierung möglich. Die Abzugs- oder Aufwickelvorrichtung für die Stränge oder die Granuliervorrichtung müssen nur noch einmal, d.h. bei Produktions- oder Schichtbeginn in Gang gesetzt werden, was sich in der Gleichmäßigkeit der Endprodukte zeigt. Insgesamt gesehen stellt sich die neuartige Verwendung einer Misch- und Knetmaschine mit Auspreßschnecke als eine vorteilhafte Rationalisierungsmaßnahme dar.

Vorteilhaft ist auch die Ausgestaltung der zweiten Stufe als zweiwelliger Z-Kneter mit Auspreßschnecke. Die Z-förmigen Misch- und Knetwerkzeuge, von denen die Bezeichnung dieser Maschine abgeleitet ist, bewirken eine hervorragende Durchmischung und Homogenisierung des gesamten Troginhaltes.

Die Zykluszeit, d.h. die reine Mischzeit einschließlich der Zeiten für Beschickung und Entleerung, sowie die Chargengröße der ersten Stufe werden auf das Trogvolumen der Misch- und Knetmaschine sowie die Förderung der Auspreßschnecke so abgestimmt, daß die im Trog der zweiten Stufe befindliche Materialmenge 25 bis 100% des Trogvolumens beträgt. Eine geringere Füllung des Troges als 25% würde die Beschickung der Auspreßschnecke und damit auch die Gleichmäßigkeit des Austrags beeinträchtigen. Da sowohl die Mischer der ersten Stufe als auch die Z-Kneter der zweiten Stufe in unterschiedlichen Baugrößen auf dem Markt sind, ist eine grobe Abstimmung schon durch die Wahl der Mischer möglich. Die Feinabstimmung erfolgt durch die Steuerung des Antriebs der Auspreßschnecke. Insbesondere bei pulver- oder krümelförmigem Zustand des Zwischenprodukts ist der Antrieb der Auspreßschnecke mittels die Füllhöhe des Troges überwachender Füllstandsmelder steuerbar. Ist das Zwischenprodukt weniger fließfähig, erweist sich eine Steuerung des Antriebs der Auspreßschnecke in Abhängigkeit vom Drehmoment der Misch- und Knetwerkzeuge des Z-Kneters als vorteilhaft. Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung ist die Steuerung mittels eines am Auslaßende des Auspreßzylinders angeordneten Druckgebers.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind der Trog und/oder die Misch- und Knetwerkzeuge der Misch- und Knetmaschine mit Mitteln zur Temperierung versehen. Dies können beispielsweise an sich bekannte elektrische Heizelemente sein. Vorzugsweise ist der Trog der Misch- und Knetmaschine mit einem Doppelmantel versehen, durch den bei Bedarf ein Heiz- oder Kühlmedium hindurchströmt. Wird der Trog gekühlt, so kann der z.B. bei der Aufbereitung von PVC übliche Kühlmischer zwischen erster und zweiter Stufe entfallen.

In der ersten Stufe ist vorzugsweise ein mit einem hochtourig angetriebenen Mischwerkzeug ausgestatteter Schnellmischer vorgesehen. Er wird insbesondere bei der Herstellung von Masterbatch eingesetzt. Für andere Materialien kommt in der ersten Stufe auch eine Misch- und Knetmaschine mit in einem Gehäuse oder Trog drehbaren achsparallelen Misch- und Knetwerkzeugen in Betracht. Diese kann beispielsweise bei der Aufbereitung von PVC ein Innenmischer sein, wie er bei der Kaut­ schukverarbeitung verwendet wird, oder auch ein Z-Kneter, bei welchem zur Entleerung der Trog um die Achse eines seiner Misch- und Knetwerkzeuge gekippt wird oder mit einem Bodenauslaß versehen ist. Die Beschickung der diskontinuierlichen Mischer der ersten Stufe erweist sich als sehr wirtschaftlich, weil sie im Gegensatz zu der sonst bei kontinuierlicher Extrusion notwendigen Eingabe über kontinuierliche Dosiersysteme, portionsweise, z.B. sackweise oder über eine Waage erfolgt.

Auf diese Weise können auch nicht dosierfähige Materialien wie klumpende oder klebrige Stoffe oder sogar ganze Kautschukblöcke zugegeben werden.

Die bei bestimmten Massen vor ihrer Formgebung erforderliche Entgasung zur Beseitigung von Lösungsmittelresten, Gaseinschlüssen oder dgl. geschieht zweckmäßigerweise im Auspreßzylinder der Misch- und Knetmaschine, welcher zu diesem Zweck einen Entgasungsstutzen für Vakuumanschluß aufweist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand schematischer Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch eine zweistufige Vorrichtung zum Mischen und kontinuierlichen Extrudieren

Fig. 2 einen senkrechten Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer zweistufigen Vorrichtung ähnlich Fig. 1.

Die erste Stufe der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist ein diskontinuierlich arbeitender Schnellmischer 1, welchem die Ausgangsstoffe chargenweise zugeführt werden. Er besteht aus einem liegenden zylindrischen Gehäuse 2 und einem koaxial darin angeordneten hochtourig angetriebenen Mischwerkzeug 3. Die Beschickung erfolgt über einen in der Nähe einer Gehäusestirnwand einmündenden Trichter 4. Am entgegengesetzten Ende des Gehäuses befindet sich ein mit einer Schwenkklappe 5 verschließbarer Auslaß 6.

Die zweite Stufe ist eine Misch- und Knetmaschine in Gestalt eines Z-Kneters 7 mit zwei Misch- und Knetflügeln 8, die sich in einem Trog 9 um parallele Achsen drehen. Am Boden des Troges ist parallel zu den Misch- und Knetflügeln 8 eine Auspreßschnecke 10 angeordnet, welche sich bis in einen dem Trog stirnseitig angesetzten Auspreßzylinder 11 erstreckt. Am auslaßseitigen Ende des Auspreßzylinders 11 befindet sich eine Siebeinrichtung 12 und eine Lochplatte 13 mit einer Schneidvorrichtung 14. Die maximale Füllung des Troges 9 ist mit der Niveau-Marke 100% bezeichnet. Das Minimum der Füllung welches im Betrieb nicht unterschritten werden darf, zeigt die Niveau-Marke 25%. Für den Antrieb der Misch- und Knetflügel 8 ist ein Motor 15 vorgesehen. Ein weiterer Motor 16 dient als Antrieb für die Auspreßschnecke 10. Seine Drehzahl wird so geregelt, daß der Trog immer mindestens bis zu der Niveaumarke 25% gefüllt ist. Diese Steuerung kann von Hand erfolgen, zweckmäßigerweise erfolgt sie aber automatisch. Hierzu ist in Fig. 1 ein Füllstandsmelder 17 vorgesehen, welcher die Niveau-Marke 100% überwacht und Signale an einen Regler 18 abgibt. Ein weiterer, nicht dargestellter Füllstandsmelder kann bei der Niveaumarke 25% vorgesehen sein. Eine andere Art der Steuerung arbeitet mit vom Motor 15 der Misch- und Knetflügel 8 abgegebenen Drehmomentsignalen, die einem Regler 19 zugeführt werden. Eine weitere Möglichkeit der Steuerung ist ein am Auslaßende des Auspreßzylinders 11 angeordneter und mit einem Regler 20 verbundener Druckgeber 21, welcher den Druck im Auspreßzylinder 11 überwacht. Je nach den Funktionen der vorstehend genannten Impulsgeber veranlassen die Regler 19, 20, 21 den Motor 16 zu einer Erhöhung oder Verringerung seiner Drehzahl und damit zu einer Änderung der Förderung der Auspreßschnecke 10. Zur Temperierung des Mischgutes ist der Trog 9 von einem Doppelmantel 22 umgeben, welcher bei Bedarf von einem Heiz- oder Kühlmedium durchströmt wird.

Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher abweichend von der Darstellung in Fig. 1 als erste Stufe ein Innenmischer 23 vorgesehen ist. Dieser weist ein Gehäuse 24 mit einem im Querschnitt 8-förmigen Innenraum auf, in welchem sich zwei achsparallele Misch- und Knetwerkzeuge 25 drehen. In die oben am Gehäuse 24 vorgesehene Einfüllöffnung taucht während des chargenweisen Betriebs ein Stempel 26 ein, welcher das Mischgut in den Wirkungsbereich der Misch- und Knetwerkzeuge 25 drückt. Deshalb werden diese Maschinen auch als Stempelkneter bezeichnet. An der Unterseite des Gehäuses befindet sich ein Klappsattel 27, welcher zur Entleerung seitlich weggeschwenkt wird.

Die zweite Stufe ist eine mit dem Z-Kneter gemäß Fig. 1 identische Misch- und Knetmaschine, weshalb auch dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 angebracht sind. Der Auspreßzylinder 11 weist zusätzlich einen Entgasungsstutzen 28 auf, welcher an eine nicht dargestellte Vakuumeinrichtung angeschlossen ist.

Die Dauer eines Mischzyklus ist bei den als erste Stufe in Betracht kommenden diskontinuierlich arbeitenden Mischern je nach Bauart und Mischgut unterschiedlich. Bei einem Schnellmischer 1 wie in Fig. 1 dargestellt beträgt die Mischzeit 5-60 s, vorzugsweise 10-25 s. Sie wird gesteuert durch eine Infrarot-Temperatursonde, welche bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur die Schwenkklappe 5 öffnet. Über eine Folgesteuerung setzt nach Schließen der Schwenkklappe 5 die Dosierung für den nächsten Zyklus ein. Die Zeiten für Entleerung und Befüllung betragen jeweils ca. 5 s. Bei einem anderen bekannten Schnellmischer mit stehendem zylindrischen Behälter und darin in Bodennähe um eine senkrechte Achse rotierenden Mischwerkzeug, wodurch dem Mischgut eine trombenförmige Bewegung erteilt wird, beträgt die Mischzeit 30 s-5 min, vorzugsweise 2 min. Die Zeit für die Entleerung dauert ca. 30 s, für die Befüllung ca. 5 s. Bei einem Innenmischer 23 gemäß Fig. 3 erfolgt das Mischen in einer Zeit von 1-10 min, vorzugsweise ca. 5 min. Entleert wird in ca. 10 s, befüllt in ca. 5 s. Wenn als erste Stufe ein Z-Kneter vorgesehen ist, dauert das Mischen 5 min-1 h, vorzugsweise ca. 30 min, das Entleeren ca. 1-5 min und die Befüllung ca. 5 s.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 wird anhand des nachstehenden Beispiels beschrieben: Es ist die Aufgabe gestellt, ein Polyäthylen / Kreide- Masterbatch mit 90% Kreidegehalt bei einem Durchsatz von 500 kg/h herzustellen. Als zweite Stufe der Vorrichtung ist ein Z-Kneter 7 mit einem Volumen des Troges 9 von 80 l und einer Auspreßschnecke mit einem Durchmesser von 100 mm vorgesehen. Die Füllung des Troges 9 wird mit 50 kg festgelegt, woraus sich eine mittlere Verweilzeit in dieser Stufe von 6 min ergibt. Für den Schnellmischer 1 der ersten Stufe ist eine Ausführung in Betracht gezogen, bei welcher das Material nach ca. 26 s geliert. Wenn jeweils 5 s Zeit für Beschickung und Entleerung angenommen wird, dauert ein Zyklus in der ersten Stufe 36 s. Die Chargengröße beträgt dann 5 kg. Bei einem Schüttgewicht der Ausgangsstoffe von 0,35 kg/l und einem Füllgrad von 0,6 ergibt sich ein Volumen des Gehäuses 2 von 23,8 l, weshalb eine Maschine mit einem Volumen von 25 l gewählt wird.

Bei Beginn des Betriebes werden die Mischwerkzeuge 3 des Schnellmischers 1 und die Misch- und Knetflügel 8 des Z-Kneters 7 in Drehung versetzt. Die Auspreßschnecke 10 steht zunächst still oder arbeitet mit in den Trog 9 gerichteter Förderung. Nach etwa 10 Mischzyklen der ersten Stufe ist die Füllung im Trog 9 der zweiten Stufe bis zu der Niveaumarke 100% gestiegen. Dann schaltet der Füllstandsmelder 17 die Auspreßschnecke 10 auf Extrusion, wodurch der Motor 16 eingeschaltet oder, bei vorhergehendem trogeinwärts gerichtetem Fördern der Auspreßschnecke, die Drehrichtung umgekehrt wird. Danach fördert die Auspreßschnecke 10 während der gesamten Produktionsdauer nur noch in Richtung auf die Lochplatte 13 des Auspreßzylinders 11. Gleichzeitig mit diesem Vorgang wird auch die Schneidvorrichtung 14 in Betrieb gesetzt. Die Umschaltung auf Extrusion kann auch bei Erreichen eines bestimmten Drehmoments der Misch- und Knetflügel 8 durch ein vom Motor 15 abgegebenes Signal erfolgen. Da der Schnellmischer 1 der ersten Stufe nicht bei jeder Charge zeitgleich arbeitet, sondern von einer Temperatursonde gesteuert wird, können sich Schwankungen der Füllhöhe im Trog 9 ergeben, welche durch Erhöhen oder Verringern der Drehzahl der Auspreßschnecke 10 ausgeglichen werden. Eine Drehzahlerhöhung ist erforderlich bei anhaltendem Erreichen der Niveaumarke 100% und kann durch den Füllstandsmelder 17 veranlaßt werden. Einer Verringerung der Drehzahl bedarf es, wenn die Niveaumarke 25% anzeigt. Erfolgt die Steuerung der Drehzahl mittels des Druckgebers 21 am Auslaßende des Auspreßzylinders 11, dann wird die Drehzahl oberhalb eines bestimmten mittleren Druckes erhöht (hoher Füllstand) und unterhalb eines bestimmten mittleren Druckes erniedrigt (niederer Füllstand). Die Drehzahl der Schneidvorrichtung 14 wird der geänderten Drehzahl der Auspreßschnecke nachgeführt, damit stets gleich lange Granulatteilchen erzielt werden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Mischen und kontinuierlichen Extrudieren von plastischen Massen, bestehend aus einer ersten Stufe mit einem diskontinuierlich arbeitenden Mischer, welchem die Ausgangsstoffe chargenweise zugeführt werden, und einer zweiten Stufe, die eine von dem diskontinuierlichen Mischer in Intervallen beschickten Misch- und Auspreßschnecke aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe eine Misch- und Knetmaschine (7) mit in einem Trog (9) um eine waagrechte Achse sich ständig drehenden Misch- und Knetflügeln (8) sowie einer unterhalb der Misch- und Knetflügel am Boden des Troges (9) bis in einen Auspreßzylinder (11) sich erstreckenden, das Mischgut kontinuierlich austragenden Auspreßschnecke (10) ist, wobei der kontinuierliche Antrieb (16) der Auspreßschnecke (10) über Impulsgeber (17, 21) und Regler (18, 19, 20) derart steuerbar ist, daß der Trog (9) immer mindestens mit 25% seines Volumens gefüllt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe ein zweiwelliger Z-Kneter (7) mit Auspreßschnecke (10) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (16) der Auspreßschnecke (10) mittels die Füllhöhe des Troges (9) überwachender Füllstandsmelder (17) steuerbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (16) der Auspreßschnecke (10) in Abhängigkeit vom Drehmoment der Misch- und Knetflügel (8) der Misch- und Knetmaschine (7) steuerbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (16) der Auspreßschnecke (10) mittels eines am Auslaßende des Auspreßzylinders (11) angeordneten Druckgebers (21) steuerbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trog (9) und/oder die Misch- und Knetwerkzeuge (8) der Misch- und Knetmaschine (7) mit Mitteln zur Temperierung versehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trog (9) der Misch- und Knetmaschine (7) mit einem Doppelmantel (22) zur Aufnahme eines Heiz- oder Kühlmediums versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe ein mit einem hochtourig angetriebenen Mischwerkzeug (3) ausgestatteter Schnellmischer (1) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe eine Misch- und Knetmaschine (23) mit in einem Gehäuse oder Trog (24) drehbaren achsparallelen Misch- und Knetwerkzeugen (25) und einem Druckstempel vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Auspreßzylinder (11) der Misch- und Knetmaschine (7) mit einem Entgasungsstutzen (28) für Vakuumanschluß versehen ist.