Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betriff t ein Verfahren gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Einrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 7.

Stand der Technik

Die EP-A-620 778 offenbart eine Vorrichtung zur Herstellung eines vernetzten extrudierten

Produktes bestehend aus einer Stranggiessvorrichtung, einer Zuführeinrichtung für das Kunststoff granulat und einer zwischen der Zuführeimϊchtung und der

Stranggiessvorrichtung angeordneten Mischeinrichtung. Die Mischeinrichtung verfügt über ein durch ein Getriebe angetriebenes Rührgestänge, das im Wesentlichen aus einem Vertikalstab gebildet ist. Das Getriebe verfügt über eine vertikal angeordnete Hohlwelle für das Rührgestänge mit einer zentralen vertikalen Bohrung für den Zulauf des Kunststoffgranulats. Des Weiteren ist die Mischeinrichtung über eine Zuführleitung mit einer Dosierpumpeneinheit verbunden, über welche ein Additiv (Silanlösung) zudosierbar ist. Eine am Mischer angeordnete Düse erlaubt es, das durch die Zuführleitung transportierte, flüssige Additiv in den Mischer einzuspritzen. Die Dosierpumpeneinheit besitzt eine Pumpe, welche für eine kontinuierliche Zuführung des Additivs sorgt. Diese bekannte Vorrichtung hat den Vorteil, dass die Dosiereinrichtung eine kontinuierliche Zudosierung eines Additivs zu einem Kunststoffgranulat sorgt.

Nachteilig an der beschriebenen Dosiereinrichtung hingegen ist, dass diese relativ aufwändig und daher teuer in der Herstellung ist. Auch besteht bei Dosiereinrichtungen mit Pumpen die Gefahr, dass leichte Druckschwankungen auftreten und somit die eingespritzte Additivmenge periodisch schwankt.

Die US-A-4,252,844 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur gleichmässigen und kontinuierlichen Vermischung einer relativ kleinen Menge eines flüssigen oder verflüssigten Additivs zu einer relativ gössen Menge eines gekörnten Materials. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte: Bilden eines Stromes des gekörnten Materials, Erzeugung einer Inertgas-Stromes mit Schallgeschwindigkeit, Zuführen des Additivs zu dieser Inertgasstromes und Zuführen des Additiv/ Inertgasstromes zum Strom des gekörnten Materials. Um das Additiv dem mertgasstrom zuzuführen wird ein gasdichter Vorratsbehälter bereitgestellt, in welchem das Additiv vorliegt, und der Vorratsbehälter

unter den Druck des Inertgases gesetzt.

Nachteilig an dieser Vorrichtung und diesem Verfahren ist, dass relativ grosse Mengen an Inertgas benötigt werden, um relativ geringe Mengen an Additiv dem gekörnten Material zuzuführen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Dosiereinrichtung bereitzustellen, welche eine präzise Dosierung eines flüssigen Additivs erlauben. Ein weiteres Ziel ist es, eine Dosiereinrichtung vorzuschlagen, welche robust und kostengünstig herstellbar ist.

Beschreibung

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe bei einem Verfahren, bei welchem gemäss Oberbegriff von Anspruch 1 die Flüssigkeit mittels Druckbeaufschlagung mit einem Inertgas eingespritzt wird, gelöst, indem das Inertgas seinerseits mittels Druckluft beaufschlagt wird. Das Verfahren hat den Vorteil, dass auf Dosierpumpen verzichtet werden kann, und dadurch eine präzise Dosierung ohne Druckschwankungen möglich ist. Das Inertgas seinerseits wird mit Druckluft beaufschlagt, wobei die Inertgasatmosphäre von der Druckluftatmosphäre durch ein Interface, vorzugsweise ein Zylinder-/ Kolbenaggregat, getrennt ist. Dadurch kann der Verbrauch an teurem Inertgas gering gehalten werden.

Vorzugsweise wird das Additiv in Flussrichtung eines fliessenden Kunststoffgranulats zwischen das Kunststoffgranulat eingespritzt. Zu diesem Zweck ist vorteilhaft eine Einspritzvorrichtung in einem vorzugsweise rohrförmigen Durchgang angeordnet und die Austrittsöffnung der Einspritzvorrichtung in Flussrichtung, d.h. in Richtung zur Stranggiessvorrichtung, orientiert. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass eine gute und gleichmässige Benetzung des Granulats erreicht wird. Ausserdem kann es auch bei bereits bestehenden Anlagen jederzeit nachgerüstet werden.

Vorzugsweise wird das Additiv axial in den Strom des Kunststoffgranulats eingespritzt. Um dies zu erreichen wird die Einspritzeinrichtung ungefähr in der Mitte des Durchgangs angeordnet. Dies ist eine besonders günstige Anordnung. Wird die Einspritzeinrichtung derart angeordnet, dass zwischen der Einspritzeinrichtung und dem Durchgang ein Ringspalt für den Durch tritt des Granulats vorhanden ist, so bewirkt dies eine gute

Verteilung und grosse, der Besprühung ausgesetzte Oberfläche des Granulats, sodass eine besonders gleichmässige Benetzung erreichbar ist.

Vorteilhaft wird das Additiv in einem ersten Schritt aus einem Vorratsbehälter in einen Dosierbehälter gefüllt, und in einem zweiten Schritt das im Dosierbehälter vorliegende Additiv durch die Druckbeaufschlagung aus dem Dosierbehälter und zwischen das Kunststoffgranulat gefördert. Zweckmässigerweise wird jeweils eine vorgestimmte Menge des Additivs in den Dosierbehälter eingefüllt und eine vorbestimmte Menge des Kunststoffgranulats vorgelegt, und die Menge des Additivs der Menge des Kunststoffgranulats zugemischt, und erst das so benetzte Kunststoffgranulat einer Strangpressvorrichrung zugeführt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Dosiereinrichtung gemäss Anspruch 7. Bei dieser Einrichtung steht die Inertgasleitung zusätzlich vermittels eines Druck übertragenden Interfaces, z.B. einem Zylinder-/ Kolben- Aggregat, mit einer zusätzlichen Überdruckquelle in Verbindung. Die Überdruckquelle ist vorzugsweise eine Druckluftquelle. Diese Dosiereinrichtung hat den Vorteil, dass sie kostengünstig herstellbar ist und eine sehr konstante Druckbeaufschlagung ermöglicht.

Zweckmässigerweise ist an der Inertgasleitung ein Entlüftungsventil angeschlossen. Dies hat den Vorteil, dass die Leitung mit Inertgas gespült werden kann. Am Dosierbehälter kann eine Speiseleitung angeschlossen sein, welche mit einem Vorratsbehälter für die zu dosierende Flüssigkeit in Verbindung steht. Dies erlaubt es, einen geschlossenen Kreislauf aufrecht zu erhalten, welcher unter Schutzgasatmosphäre steht und gegen die Umgebung abgeschlossen ist. An die Austrittsöffnung des Dosierbehälters kann eine Dosierleitung angeschlossen sein, welche mit einer Einspritzeinrichtung in Verbindung steht und mittels eines Ventils absperrbar ist.

Vorzugsweise ist die Einspritzvorrichtung im Durchgang einer Mischeinrichtung angeordnet und die Austrittsöffnung der Einspritzvorrichtung in Flussrichtung des Granulats, d.h. in Richtung zur Stranggiessvorrichtung, orientiert. Vorteilhaft ist der Durchgang ein Rohrabschnitt, und zwischen der Einspritzeinrichtung und dem Mantel des Rohrabschnitts ist ein Ringspalt vorhanden. Der Ringspalt hat den Vorteil, dass eine besonders gute Verteilung und damit eine extrem gleichmässige Benetzung des Granulats möglich ist. Zweckmässigerweise ist im Durchgang eine Absperrvorrichtung mit einem von

einer Offenstellung in eine Schliessstellung verschiebbaren Schliessorgan vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass die Mischeinrichtung von der Umgebung getrennt werden kann. Somit können bei einem Betriebsunterbruch keine giftigen Dämpfe in die Umgebung gelangen.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die Absperrvorrichtung aus einem trichterförmigen Leitstück und der Einspritzeinrichtung gebildet, und der Trichter und die Einspritzeinrichtung sind relativ zueinander verschiebbar. Eine zweckmässige Ausführungsform sieht vor, dass das trichterförmige Leitstück als Schliessorgan dient und im Durchgang verschiebbar angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Weite des Ringspaltes veränderbar ist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Herstellung extrudierter Produkte aus aus Polymergranulat, mit einer oben beschriebenen Einrichtung zum Dosieren und Zumischen eines Additivs zum Polymergranulat; einer Aufgabeeinrichtung für mindestens ein Polymer, welche an einer ersten Anschlussseite dieser Einrichtung angeschlossen ist; und einer Stranggiessvorrichtung, welche an einer zweiten Anschlussseite der Einrichtung angeschlossen ist.

Kurzbeschreibung der Figuren

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher im Detail beschrieben. Dabei sind in den Figuren für gleiche Teile jeweils gleiche Bezugsziffern verwendet.

Es zeigt

Fig. 1 eine Dosiereinrichtung für ein flüssiges Additiv;

Fig. 2 schematisch eine Extrudiervorrichtung mit einer Aufgabeeinrichtung und einer

Stranggiessvorrichtung;

Fig. 3 eine erste Ausführungsform einer Mischeinrichtung im Längsschnitt; und

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer Mischeinrichtung ebenfalls im

Längsschnitt.

Beschreibung der Figuren

Die Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Dosiereinrichtung, welche der

diskontinuierlichen oder batchweisen Zudosierung einer Flüssigkeit zu einem anderen Medium oder Stoff dient. Im Unterschied zu den bekannten Dosiereinrichtungen, welche mit Dosierpumpen arbeiten, wird bei der erfindungsgemässen Vorrichtung auf eine Dosierpumpe ganz verzichtet. Erfindungsgemäss erfolgt die Dosierung mit Hilfe von zwei (Leitungs-) Systemen, welche durch ein Zylinder-/ Kolben Aggregat 111 oder beispielsweise 2 Balgzylinder getrennt sind. Die im Ausführungsbeispiel von Figur 1 eingesetzte Zylinder- / Kolben Aggregat 111 trennt eine Druckseite, welche mit gewöhnlicher Druckluft betrieben werden kann, von einer Inertgasseite, welche vorzugsweise mit einer Inertgasatmosphäre gefüllt ist.

Auf der Druckseite dieses Aggregats 111 ist über eine Leitung 113 eine Druckquelle 120, z.B. ein Druckluftbehälter, am Zylinder 115 des Zylinder-/ Kolben Aggregats 111 angeschlossen. Die Leitung 113 ist über ein Ventil 119 abschliess- und entlüftbar. Im Zylinder 115 ist ein Kolben 117 axial beweglich angeordnet. Der Kolben 117 im Zylinder 115 des Aggregats 111 dient als Trennmittel zwischen Druck-und Inertgasseite. Alternativ können auch zwei hintereinander angeordnete Balgzylinder verwendet werden, um die Inertgasseite von der Druckseite zu trennen.

Auf der Inertgasseite des Aggregats verbindet eine Inertgasleitung 121 das Zylinder- /Kolben- Aggregat 111 mit einem Dosier- oder Wägebehälter 123. Ein Entlüftungsventil 125, welches mit der Inertgasleitung 121 in Verbindung steht, erlaubt deren Entlüftung. Das aus dem Entlüftungsventil 125 austretende Gas wird vorzugsweise als Schutzgas für Folgeeinrichtungen (z.B. Mischer, Schneckenextruder) verwendet und in die Apparatur zurückgeleitet. Über eine mit einem Ventil 127 absperrbare Zuführleitung 129 kann ein Inertgas in die Inertgasleitung 121 eingespiesen werden. An die Zuführleitung 129 ist eine erste Inertgasquelle 122 angeschlossen.

Über eine optionale Leitung 131, welche durch ein Ventil 133 absperrbar ist, kann eine zweite Inertgasquelle 124 an die Inertgasleitung 121 angeschlossen sein. Die zweite Inertgasquelle 124 erzeugt einen im Vergleich zur ersten Inertgasquelle höheren Druck. Im Betrieb ist der Druck der ersten Inertgasquelle 122 im Bereich des Druckes der Druckluftquelle 120 eingestellt. Die zweite Inergasquelle 124 kann dazu benützt werden, im Bedarfsfalle, z.B. einer Störung, den Wägebehälter 123 innert kurzer Zeit zu entleeren.

Ein Vorratsbehälter 135 dient der Aufnahme einer Flüssigkeit, wie z.B. eines Additivs,

welches bei einem reaktiven Stranggiessverfahren einem Kunststoffgranulat in einem ganz bestimmten Verhältnis zudosiert werden muss. Der Vorratsbehälter 135 steht über eine Speiseleitung 137 mit der Austrittsöffnung 138 des Wägebehälters 123 in Verbindung. Ausserdem steht der Wägebehälter über eine weitere Leitung 139, welche an der Speiseleitung 137 angeschlossen sein kann, mit einer Einspritzeinrichtung 39 in Verbindung. Sowohl die Speiseleitung 137 als auch die Leitung 139 können mittels geeigneter Ventile absperrbar sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Leitung 139 durch ein Ventil 141 absperrbar. In der Speiseleitung 137 kann anstelle eines Absperrventils ein Rückschlagventil 143 eingesetzt sein. Das Rückschlagventil 143 verhindert, dass Flüssigkeit aus dem Wägebehälter 123 zurück in den Vorratsbehälter 135 gelangen kann. Optional kann ein

Flüssigkeitsfilter 145 in die Speiseleitung eingebaut sein. Ausserdem kann ein Drosselventil 153 in die Leitung 139 eingebaut sein. Mit diesem Drosselventil ist eine Feinregulierung des Additivflusses möglich. Eine Pumpe 147 dient der Förderung von Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 135 in den Wägebehälter 123.

Eine Verbindungsleitung 149 verbindet die unter einer Inertgasatmosphäre stehende Inertgasleitung 121 mit dem Vorratsbehälter 135. Ein Ventil 150 erlaubt es, die Verbindungsleitung 149 abzusperren. Beim Füllen des Wägebehälters 123 ist das Ventil 149 geöffnet, und das Volumen der dem Vorratsbehälter entnommenen Flüssigkeitsmenge wird durch Inertgas wieder aufgefüllt.

Diese Einrichtung wird wie folgt betrieben: Die erste an die Leitung 129 angeschlossene Inertgasdruckquelle 122 wird auf einen leichten Überdruck von ca. 0.5 atü eingestellt. Die zweite, an Leitung 131 angeschlossene und ebenfalls mit der Leitung 121 in Verbindung stehende Inertgasdruckquelle 124 wird auf einen Überdruck von ca. 1.5 atü eingestellt.

Zuerst wird der Kolben 117 mittels der ersten Inertgasdruckquelle (bei geöffnetem Ventil 127) entgegen dem von der Luftdruckquelle erzeugten Druck nach unten gedrückt. Danach werden die Leitungen auf der Inertgasseite des Leitungssystems mit Inertgas gespült. Dies geschieht bei geöffneten Ventilen 127 und 125, wobei das Gas zur Spülung der

Mischeinrichtung weiter verwendet werden kann. Danach werden die Ventile wieder geschlossen und das Ventil 150 der Verbindungsleitung 149 geöffnet. Mittels der Pumpe 147 wird sodann Flüssigkeit in den Wägebehälter 123 gepumpt. Die Flüssigkeitsförderung wird wieder gestoppt, sobald die gewünschte Flüssigkeitsmenge geladen ist. Danach wird das Ventil 150 wieder geschlossen. Für die Zudosierung der Flüssigkeit, z.B. ein Additiv, wird

das Ventil 141 geöffnet und bei geöffnetem Ventil 119 der Kolben 117 mit Luftdruck nach oben gedrückt. Durch entsprechende Druckluftregulierung mit einem Druckminderer kann die pro Zeiteinheit abgegebene Flüssigkeit genau dosiert werden. Auch kann eine Feinregulierung über das optionale Drosselventil erreicht werden.

Die Figur 2 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Extrudiervorrichtung 11 mit einem Schneckenextruder 13, einer auf dem Schneckenextruder 13 angeordneten Mischeinrichtung 15. Auf der Mischeinrichtung 15 ist eine Aufgabeeinrichtung 17 vorgesehen, welche der Aufnahme eines Kunststoffgranulats dient. In die Mischeiniϊchtung 15 mündet ferner eine von einer Dosiereinrichtung 19 kommende Zuführleitung 21 für ein flüssiges Additiv.

Gemäss einer ersten Ausführungsform (Figur 3) besitzt die Mischeinrichtung 15 einen Rohrabschnitt 23 mit einer ersten Anschlussseite 25 für die Aufgabeeinrichtung 17 und einer zweiten Anschlussseite 27 für den Schneckenex truder 13. Die erste Anschlussseite 25 besteht aus einem Flansch 29 mit Rundlöchern 31 zur lösbaren Befestigung an der

Aufgabeeinrichrung 17. Die zweite Anschlussseite besteht aus einem Stutzen 33, welcher in eine entsprechende Aufnahme des Schneckenextruders 13 (in den Figuren nicht gezeigt) eingreifen kann. Es ist denkbar, dass zwischen der Mischeinrichtung und dem Schneckextruder ein (mechanischer) Mischer (Rührwerk) vorgesehen ist.

Die gezeigte Mischeinrichtung 15 mit dem Rohrabschnitt 23 definiert einen Durchgang 37 für ein Kunststoffgranulat definiert. Im Durchgang 37 ist eine Einspritzvorrichtung 39 angeordnet. Die Einspritzvorrichtung 39 besitzt einen Kern 41, in welchem eine Einspritzdüse 43 angeordnet ist. Der Kern 41 hat einen äusseren konusförmigen Abschnitt 43 und eine konvexe Stirnseite 45. Im Zentrum der Stirnseite 45 ist ein Rundloch 47 vorgesehen, in welchem der Stössel 49 der als Ventil ausgebildeten Einspritzdüse 43 axial beweglich geführt ist. Der Stössel 49 besitzt einen tellerförmigen Kopf 51, welcher im geschlossenen Zustand der Einspritzdüse formschlüssig in einem entsprechend ausgebildeten Ventilsitz 53 des Kerns 41 aufgenommen ist. Der Stössel 49 ist durch eine Feder 55 in die Schliessstellung vorgespannt. Zu diesem Zweck ist am hinteren Ende des Stössels 49 ein Ring 57 aufgesetzt, welcher bei auf den Stössel aufgesetzter Feder 55 an einer Klemmscheibe 59 anliegt.

Die Rückseite des Kerns 41 hat eine runde zentrale Gewindebohrung 61, in welche ein Ventilgehäuse 63 eingeschraubt ist. Das Ventilgehäuse 63 hat einen pyramidalen Kopf 65 und einen daran anschliessenden Schaft 67. Der Schaft 67 besitzt ein Aussengewinde 69,

welches mit dem Innengewinde 71 der Gewindebohrung 61 zusammenwirken kann. Das Ventilgehäuse 63 besitzt eine Bohrung 73, welche einen Innenraum 75 definiert. Im Innenraum 75 ist der hintere Teil des Ventilstössels 49 mit der Feder 55 aufgenommen.

Im oberen Teil des Schafts 67 sind mehrere radiale Durchtrittsöffnungen 77 um den

Schaftumfang verteilt vorgesehen. Der aus der Bohrung 73 ragende Teil des Schafts 67 ist in einem Anschlussflansch 81 eines Anschlussstücks 83 aufgenommen. Der Anschlussflansch 81 ist auf die Rückseite des Kerns 41 aufgesetzt. Dichtringe 86, 88 dienen der Abdichtung der zwischen dem Anschlussflansch 81 und dem Kern 41 resp. Kopf 65 vorhandenen Kontaktflächen. Der Anschlussflansch 81 besitzt ein Rundloch 85, in welchem der obere Teil des Schafts 67 aufgenommen ist. Im Rundloch 85 ist eine Ringnut 87 vorgesehen, in welche ein Zuführkanal 89 des Anschlussstücks 83 mündet. Das Anschlussstück 83 besitzt einen Anschlussstutzen 91, welcher in ein ^' Loch 93 in der Wand des Rohrabschnitts 23 eingesetzt ist. Am Anschlussstutzen 91 ist ein Aussengewinde 95 vorgesehenen, auf welches eine Schraubenmutter 97 zur Befestigung des Anschlussstücks 83 am Rohrabschnitt 23 aufschraubbar ist.

Der Kern 41 der Einspritzvorrichtung 39 hat einen solchen Durchmesser, dass zwischen dessen breitestem Durchmesser und dem Rohrabschnitt 23 ein Ringspalt 99 für den Durchtritt des Kunststoffgranulats verbleibt. Unterhalb des Kerns 41 ist im Rohrabschnitt 23 ein trichterförmiges Leitstück 101 vorgesehen. Dieses dient dazu, das während des Betriebs durch den Ringspalt 99 herunterrieselnde Kunststoffgranulat unter der Austrittsöffnung der Düse 43 vorbeizuführen, sodass das Kunststoffgranulat gut und gleichmässig benetzt wird.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäss Figur 4 unterscheidet sich vom ersten dadurch, dass das trichterförmige Leitstück 101a am Rohrabschnitt 23 verschiebbar angeordnet ist. Das trichterförmige Leitstück 101a ist von einer Schliessstellung (linke Bildhälfte), in welcher der Ringspalt 99 geschlossen ist, in eine Offenstellung (rechte Bildhälfte), in welcher ein Ringspalt 99 vorhanden ist, verschiebbar ist.

Im Mantel des Rohrabschnitts 23 sind einander gegenüberliegend Langlöcher 103 vorgesehen. Die Langlöcher sind von Bolzen 105 durchsetzt, welche einerseits im trichterförmigen Leitstück 101a eingeschraubt und andererseits in Halterungen 107 eingesetzt sind. Die Halterungen 107 sind an Verstelleinrichtungen 109, z.B. Pressluftzylindern, aufgehängt sind.

Im Betrieb wird Kunststoffgranulat in die Aufgabeeinrichtung eingebracht und gegebenenfalls gewogen. Von der Aufgabeeinrichtung gelangt das Kunststoffgranulat in die Mischernrichtung. Solange das trichterförmige Leitstück 101a in der oberen Endstellung ist, ist der Durchtritt des Kunststoffgranulats verunmöglicht. Sobald das Leitstück 101a nach unten in die Offenstellung bewegt wird, gelangt das Granulat durch den Ringspalt 99 in den Durchgang 37. Gleichzeitig mit dem Öffnen des Ringspaltes wird flüssiges Additiv durch die Düse in den Durchgang gespritzt, wo es das Kunststoff granulat benetzt. Die Steuerung der Menge des eingebrachten Additivs kann durch Druckbeaufschlagung erfolgen. Je höher der Druck, welcher auf das flüssige Additiv ausgeübt wird, desto grösser die pro Zeiteinheit eingebrachte Flüssigkeitsmenge. Zur Einhaltung des optimalen Granulat/ Additiv- Verhältnisses können somit die Druckbeaufschlagung und die Weite des Ringspaltes verändert werden.