Die Erfindung betrifft eine mehrwellige kontinuierlich arbeitende Misch- und

Knetmaschine für plastifizierbare Massen mit zwei in einem Gehäuse drehenden Wellen, die jeweils ein die betreffende Welle umgebendes zylindrisches Gehäuseteil durchsetzen und Einzug - und Austragszonen sowie dazwischen mindesten eine Aufschmelz- und eine Mischzone aufweisen, wobei die Einzugs- und Austragszonen durch ineinandergreifende gleichsinnig drehende Förderelemente gebildet und in den Aufschmelz- und Mischzonen erfindungsgemäß gegenüberliegende Multimixprozesselemente angeordnet sind, deren Kanten beim Drehen mit geringem Spiel sowie auch größerem Spiel aneinander vorbeilaufen, wobei zur Bildung einer sich über die Multimixprozesselemente

erstreckenden Kammer, die Kanten von dem sie umgebenden Gehäuseteil sowohl mit geringem Spiel wie auch größerem Spiel verschiedenen Abstand einhalten. Durch die erfindungsgemäße Oberflächenvergrößerung der oberen Kanten der

Multimixprozesselemente, sowie deren insbesondere Viergängigkeit, besteht ein wesentlich längeren Kontakt zu den zu verarbeitenden Massen im Vergleich zu

herkömmlichen zweigängigen Knet- und Mischelementen mit flachem Oberflächenkamm. Eine derartige zweigängige Misch - und Knetmaschine ist aus der DE 42 02 821 AI bekannt. Bei dieser Maschine werden als Mischelemente axial gestreckte Polygone verwendet, deren Stege beim Drehen nicht ineinander eingreifend mit geringem Spiel aneinander vorbei laufen, wodurch sich ein ausgeprägter gewollter Kneteffekt ergibt. Dieser Kneteffekt entsteht dadurch, dass die Stege in das geförderte Material eindringen und dieses zur Seite drücken, wobei durch die glatt ausgeprägten Stege größere Scherkräfte auftreten. Um dennoch eine ausreichende Mischwirkung zu erzielen werden die Polygone entsprechend lang ausgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mischwirkung der eingangs genannten Maschine, sowie auch die Dispergierleistung erheblich zu steigern.

Weiterhin sind Knetelemente bekannt, jedoch bisher nur in zwei- oder dreigängiger symmetrischer Ausführung mit einem glatten Schneckenkamm, bei der das zu

verarbeitende Material durch einen engen Schneckenspalt gezwungen wird, was hohe Scherkräfte und Temperaturen hervorruft und nur mit einem großen erforderlichen Drehmoment zu bewältigen ist.

Der Abstand zwischen den Stegen dieser Knetelemente und auch der Abstand zur

Gehäusewand beträgt je nach Schneckendurchmesser ca. 0,2 bis max. 1 mm. Zudem sind die Prozeßschneckenelemente der gleichsinnig drehenden Compounder zwei- oder maximal dreigängig ausgeführt.

Der neuartigen Erfindung der Multimixprozesselemente liegt insofern ferner die Aufgabe zu Grunde, die Mischwirkung bei gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit der

Schneckenwellen zu steigern, unter Berücksichtigung der besonderen

Ausfuhrungsvarianten der erfindungsgemäß zu verwendenden Multimixprozesselemente im Verhältnis zu zwei- oder dreigängigen Knetelementen. Die neuartigen

Multimixelemente sind im wesentlichen so gestaltet, dass durch eine Kombination aus Symmetrie und Asymmetrie in Verbindung mit unterschiedlich gefrästen Oberflächen der Schneckenkämme und unterschiedlichem Schneckenspalt die gewünschten

Aufschmelzzonen und Mischprozessen besser realisiert werden können, als mit herkömmlichen Knet- und Mischsystemen. Weiterhin liegt der neuartigen Erfindung der Multimixprozesselemente, die Aufgabe zu Grunde, die Mischwirkung zu steigern bei gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit der Schneckenwellen, unter Berücksichtigung der besonderen Ausführungsvarianten der Multimixprozesselemente im Verhältnis zu zwei- oder dreigängigen Knetelementen, so wird durch die neuartigen Multimixprozesselemente die doppelte Knet- und Mischleistung bei der gleichen Umdrehungsgeschwindigkeit erreicht.

Insbesondere wird die Dispergier- und Mischwirkung durch die asymmetrische Ausbildung der Multimixprozesselemente und die vergrößerte Oberfläche der Schneckenkämme der Multimixprozesselementen wesentlich erhöht, bei gleicher Schneckenwellendrehzahl im Vergleich zu herkömmlichen zweigängigen Knetblöcken.

Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde durch die beschriebene

Ausführung der Multimixprozesselemente die mit den zu verarbeitenden Massen in Kontakt kommenden Oberflächen der Elemente so zu vergrößern, dass bei gleicher Länge der Multimixprozesselemente, im Vergleich zu herkömmlichen zweigängigen Knetblöcken eine wesentlich längerer Kontakt- und Verweildauer des zu verarbeitenden Materials in den neuartigen Multimixprozesselementen gegeben ist und somit die Misch- und

Dispergierleistung wesentlich verbessert wird.

Der Aufschmelzprozess der verschiedenen thermoplastischen Massen oder Ahnlichem, wird erfindungsgemäß durch die neuartig gestalteten Multimixprozesselemente entscheidend verstärkt und ist so auch bei geringen Schneckenwellendrehzahlen durch das vergrößerte Kammervolumen der neuartigen Erfindung der Multimixprozesselemente und der besonderen Oberflächen der Schneckenkämme auch in Verbindung mit der

Asymmetrie möglich und daher von entscheidendem Vorteil gegenüber herkömmlichen Knetblöcken.

Verschiedene Ausfuhrungen sind gestaltet und werden in Ausfuhrungsbeispielen dargestellt.

Fig. 1 Ausschnitt einer Misch- und Knetmaschine in Draufsicht Fig. 2 Seitenansicht einer Misch- und Knetmaschine

Fig. 3 Querschnitt durch einen Gehäuseblock und Multimixprozesselemente

Fig. 4 Abschnitte mit zwei gegenüberliegenden Multimixprozesselementen in

Draufsicht mit Ausschnitt

Fig. 5 Multimixprozesselement viergängig mit geradem Schneckenkamm

Fig. 6 Multimixprozesselement viergängig mit unterschiedlich ausgeführtem

Schneckenkamm und Oberflächenvergrößerung

Fig. 7 Multimixprozesselemente viergängig mit ballig ausgeführtem

Schneckenkamm und Oberflächenvergrößerung Fig. 8 Multimixprozesselemente viergängig mit scharfkantigem, ineinandergreifenden Schneckenkamm und Oberflächenvergrößerung

Fig. 9 Querschnitt durch ein Gehäuse mit viergängigen Multimixprozesselementen bei der die jeweils gegenüberliegenden Multimixprozesselemente verschieden ausgeführt sind

Fig. 10 Querschnitt durch ein Gehäuse mit viergängigen Multimixprozesselementen in asymmetrischer Ausführung mit Oberflächenvergrößerung

Fig. 11 Ein Gehäuse mit zweigängigen Prozessschneckenelementen im Querschnitt dargestellt.

In Fig. 1 ist eine Misch und Knetmaschinen in Draufsicht dargestellt, wobei die

Antriebseinheit (1) die Schneckenwellen (3) gleichsinnig drehend in einem Gehäuse (2), was mit Heizung (6) und Kühlung (7) ausgeführt ist, antreibt und das zugeführte Material über die Einlassöffhung (11) in Förderrichtung durch die Förderelemente (4) über die Multimixprozesselemente (5, 5') durch die Misch- und Knetmaschinen fordert. Die Multimixprozesselemente (5, 5') sind wie die Förderelemente (4) in verschiedenen Längen ausgeführt und werden zum Beispiel über eine Verzahnung auf die

Schneckenwellen (3) aufgesteckt und mittels verschraubter Schneckenspitzen (12) auf den Schneckenwellen (3) gehalten. Der Misch- und Knetmaschine wird durch die Einlassöffhung (11) Material zugeführt und dies durch die Förderelemente (4) in die Mischkammer (17) den

Multimixprozesselementen (5, 5') übergeben, so wird durch die kontinuierliche

Materialzugabe in die Einlassöffhung (11) und die Drehzahl der Schneckenwellen (3) über die Förderelemente (4) und über die Multimixprozesselemente (5, 5') ein kontinuierlicher Verfahrensablauf gewährleistet und am Ende der Schneckenwellen durch den

Materialaustritt (14) das verarbeitete Material ausgetragen oder in verschiedener Form weiterverarbeitet.

Die Multimixprozesselemente (5, 5') sind je nach Verfahrensaufgabe so gestaltet, dass sie durch den Schneckenspalt (9) zwischen den Schneckenkämmen (10), die Gestaltung der Schneckenkämme (10) und den Spalt zur Gehäusewand (8) ihre Prozessaufgabe optimal erfüllen können.

Durch die immer größer werdenden Anforderungen der Kunststoff industrie in Hinblick auf Aufschmelz-, Dispergierleistung und Temperaturführung ist es durch die neu entwickelten Multimixprozesselemente (5, 5') möglich, diese so zu gestalten, dass je nach Anforderung der Verfahrensaufgabe durch die Schneckenkämme (10), den Schneckenspalt (9) zwischen den Schneckenkämmen (10) und den Spalt zur Gehäusewand (8) sowie durch die

Asymmetrie und die Viergängigkeit in Verbindung mit der vergrößerten Oberfläche der Schneckenkämme(lO) die Prozessaufgaben optimal gelöst werden können.

Hierzu können die Multimixprozesselemente (5, 5') mit deren Schneid- und

Mischscheiben (18) in unterschiedlichen Längen und Winkel ausgeführt werden. Die Anzahl der hintereinander angeordneten Schneid- und Mischscheiben (18) kann somit unterschiedlich sein. (Siehe z.B. Figur 10)

Durch die besondere Gestaltung der Schneckenkämme (10) können die

Multimixprozesselemente (5, 5') der jeweils gegenüberliegenden Schneckenwelle (3) unterschiedlich gestaltet sein, um so einen besonderen Aufschmelz- und Mischeffekt zu erzielen, im Verhältnis zu herkömmlichen Elementen.

Durch die asymmetrische Ausführung der Multimixprozesselemente (5, 5') und den hieraus unterschiedlichen Schneckenspalt (9) zwischen den Schneckenkämmen (10) und den beiden Schneckenwellen (3) und dem unterschiedlichen Spalt (8) zur Gehäusewand (2) wird hier ein besonders großer Kneteffekt erzielt.

In Fig. 2 ist eine Misch- und Knetmaschinen in Seitenansicht dargestellt, wobei ein Multimixprozesselement (5) zwischen zwei Förderelementen (4) angeordnet ist.

Zweckmäßigerweise können auch mehrere Multimixprozesselemente (5), auch in unterschiedlichen Ausführungen hintereinander angeordnet werden, wobei der

Schneckenspalt (9) zwischen den Multimixelementen (5) sowie der Spalt (8) zwischen den Multimixelementen und der Gehäusewand (8) unterschiedlich gestaltet sein kann. In Fig. 3 sind asymmetrische Multimixprozesselemente (5, 5') im Querschnitt dargestellt, wobei die Spalte (8) zur Gehäusewand unterschiedlich groß sind, bedingt durch die Asymmetrie der Multimixprozesselemente 5. In Fig. 4 ist ein Ausschnitt aus einer Verfahrenseinheit wahllos bestückt mit

Multimixprozesselementen (5) und Förderelementen (4) dargestellt.

In Fig. 5 sind Multimixprozesselemente in Draufsicht, mit engem Schneckenspalt (9) und unterschiedlich großem Schneckenkamm (10) dargestellt.

In Fig. 6 sind Multimixprozesselemente in Draufsicht mit unterschiedlichen Oberflächen (10) der Schneckenkämme dargestellt, bei denen eine hohe Scher- und Schneidleistung zwischen dem Schneckenspalt (9) und den Oberflächen (10) erreicht wird. In Fig. 7 sind scharfkantig, ballig ausgeführte Multimixprozesselemente (5, 5') dargestellt, wobei auf jeder Schneckenwelle (3) ein verschiedenes , aber zueinander passendes, aufgestecktes Multimixprozesselement (5) zu sehen ist, das insbesondere bei sehr harten Materialien, die dort hindurchgeführt werden, eingesetzt werden kann, um eine perfekte Zerteilung des zu verarbeitenden Materials zu gewährleisten.

In Fig. 8 sind in Draufsicht verschiedenartige Multimixprozesselemente (5, 5') dargestellt, wobei die Oberflächen der Schneckenkämme (10), durch die besondere Konstruktion vergrößert sind und durch das dichte Ineinandergreifen in dem Schneckenspalt (9) eine besonders feine Dispergierleistung erreicht wird.

In Fig. 9 sind unterschiedliche Multimixprozesselemente im Schnitt zu sehen, wobei bei den Multimixprozesselemente (5, 5') diese in Viergängigkeit (16) dargestellt sind.

In Fig. 10 sind die Multimixprozesselemente (5, 5') in asymmetrischer Form dargestellt. Der Querschnitt zeigt hier die entscheidende Misch- und Knetleistung, die sich durch die sich bei jeder Umdrehung ändernden Schneckenspalte (9) zwischen den

Schneckenkämmen (10) und den ständig unterschiedlichen Spalt (8) zur Wand des Gehäuses (2) ergibt, durch den das zu verarbeitende Material zwangsweise hindurch geführt wird, was zu der intensiven und schonenden Mischleistung führt. In Fig. 11 sind im Schnitt gegenüberliegende zweigängige Prozeßschneckenelemente (19) der Multimixprozesselemente in Abänderung zu denen der Fig. 9 dargestellt, wobei die Zweigängigkeit (16'), im Querschnitt dargestellt ist. Diese Elemente entsprechen dem heutigen Stand der Technik und werden in Compounderanlagen eingesetzt.

Agenda

1 Antriebseinheit

2 Gehäuse

3 Schneckenwelle

4 Förderelemente

5 Multimixprozesselemente (Schneid und Mischblöcke)

6 Gehäuseheizung

7 Gehäusekühlung

8 Spalt zur Gehäusewand

9 Schneckenspalt zwischen den Schneckenkämmen

10 Schneckenkämme

11 Einlassöffhung / Materialeinlauf

12 Schneckenspitzen

13 Förderrichtung

14 Materialaustritt

15 Ausschnitt

16, 16' Darstellung der Viergängigkeit / Zweigängigkeit von

Multimixprozesselementen

17 Mischkammer

18 Schneid- und Mischscheibe

19 Prozesschneckenelemente