DE2541939C3

DE2541939C3 - Kontinuierlich arbeitender Mischer für hochviskoses Material

Info

Publication number: DE2541939C3
Application number: DE2541939A
Authority: DE
Inventors: Morihisa Maruko; Chikao Oda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1974-09-25
Filing date: 1975-09-19
Publication date: 1978-10-19
Also published as: JPS576967B2; DE2541939B2; US4014525A; DE2541939A1; JPS5136666A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen kontinuierlich arbeitenden Mischer für hochviskoses Material mit einem horizontal angeordneten, an seinen Enden mit einer Einlaß- bzw. Auslaßöffnung für das Material versehenen Behälter und einer sich längs durch den Behälter erstreckenden drehbaren Welle, auf der mit gegenseitigen Abständen eine Mehrzahl von mit durchgehenden Löchern versehenen, scheibenförmigen Mischelementen befestigt ist. wobei in die durch die Behälterwand und jeweils zwei benachbarte Mischclc mente gebildeten Räume mit den Mischelementen zusammenwirkende Forderorgane hineinragen.

Solche Mischer werden als kontinuierlich arbeitende Polymerisationsvorrichtungen zur Durchführung der Polykondensationsreaktion eines Kunstharzes, z. B. eines Polyesters eingesetzt.

E.ino bekannte kontinuierlich arbeitende, horizontale Polymerisiervorrichtung des Viclscheibentyps ist so eingerichtet, dal.) cm /u polymerisierendes Monomer material, d-is eine Viskosität von mehreren Poise (dPa-s) aufweist, von einer l.ingangsöffnung an einem Ende der Vorrichtung in einen Behälter eingespeist wird, um es durch Kneten zu polymerisieren, und dann durch eine Ausgangsöffnung am anderen Ende der Vorrichtung austritt. Das Verkneten des Monomeren wird durch Rotation von Rührflügel innerhalb des Behälters bei einem Vakuum von einigen Torr (inbar) und bei einer Temperatur von etwa 280⁰C bewirkt. Das hierbei auftretende Problem ist, daß beim Fortschreiten der Polymerisation des zu behandelnden Monomeren unter Steigerung von dessen Viskosität bis zu einigen hundert Poise (dPa-s) das einmal an einem oder mehreren Rührflügel festklebende Material damit zusammen rotiert und so eine oder mehrere Stillstandszonen des Materials an den Rührflügeloberflächen verursacht werden. Wenn das zu verarbeitende Material an der Rührflügeloberfläche haftet, sinkt der Oberflächenerneuerungseffekt des Materials unter Steigerung

ίο seiner Schichtdicke und Behinderung der Diffusion der flüchtigen Bestandteile, so daß die Reaktion eine verhältnismäßig lange Zeitdauer durchgeführt werden muß und die Verweilzeit des Materials im Behälter ungleichmäßig wird, so daP eine Qualitätsminderung der Erzeugnisse auftritt

Dies gilt beispielsweise auch für einen Mischer der eingangs genannten Art, wie er aus der DE-OS 21 20 359 bekannt ist. Erweist eine Mehrzahl drehbarer, zueinander paralleler Achsen auf. von denen jede eine Vielzahl von gelochten Mischscheiben mit jeweils einer Mehrzahl rührender, axial gerichteter Schaufelblätter trägt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mischer der eingangs genannten Art derart zu - 25 verbessern, daß bei möglichst einfachem Aufbau der Oberflächenerneuerungseffekt des zu verarbeitenden Materials verbessert wird und Stillstandszonen des Materials im Behälter verringert v/erden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst.

daß als Förderorgane den stromaufwärts gerichteten Seiten der Mischelernente zugeordnete und mit ihrem oberen Ende zu diesen hin geneigte, am Behälter befestigte Kompress.ionsplatten sowie den stromabwärts gerichteten Seilen der Mischelemente zugeordnete und mit ihrem oberen Ende zu diesen hin geneigte, am Behälter befestigte Abstreifpletten vorgesehen sind.

Obwohl der erfindungsgemäße Mischer nur eine Drehwcllc mit scheibenförmigen Mischelementen aufweist, werden dadurch, daß die zusätzlichen Förderorgane nicht mit den scheibenförmigen ivlischelementen verbunden sind, sondern gesonderte ortsfeste, am Behälter befestigte Kompressions- und Abstreifplatten mit bestimmten Schägstellungen bilden, gegenüber dem bekannten Mischer eine bessere Weiterförderung des Materials und eine besser laufende Oberflächenerneuerung erreicht. Die Rotation des Materials zusammen mit den Mischelementen wird äußerst gering gehalten.

Die Schichtdicke des Materials läßt sich verringern und damit die Diffusion von flüchtigen Stoffen fördern sowie die Verweilzein des Materials vereinheitlichen, so daß Qualitätsminderungen der Erzeugnisse vermieden werden.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kompressionsplatten und die Abstreifplatten am untersten Teil des Behalters befestigt sind.

Vorzugsweise haben die Kompressions- und Abslreifplatlcn die Form einer Viertclscheibe.

Zweckmäßig sind die Kompressions- und Abstreifplaltcn mit durchgehenden Löchern versehen.

Die f rfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Mischers, teilweise im Schnitt;

μ Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-Il in Fig. I;

Fig. 3 einen Tcilschnitt längs der Linie IH-III in Fig.2;
F i g. 4 eine Perspcklivansicht eines Teils der Vorrich-

Hing nach Fig. I;

F i g. 5 einen Querschnitt einer linderen Ausfiilirungsform des Mischers.

Gemäß den Fig. I bis 4 ist die Polymerisiervorrichtung mit einem hohlen Behälter 1 versehen, der so gelagert ist, daß sich seine Achse in im wesentlichen horizontaler Richtung erstreckt. Der Behälter ist mit einer Monomereinlaßöffnung 7 an seinem einen Ende und einer Polymerauslaßöffnung 8 an seinem anderen Ende versehen, jnd eine (nicht dargestellte) Heizeinrichtung, z. B. eine Mantelheizung, ist am äußeren Umfang des Behälters 1 montiert. Axial durch den Behälter 1 erstreckt sich eine Drehwelle 2, die mit einer (nicht dargestellten) geeigneten Antriebsvorrichtung zwecks Drehung in der durch den dargestellten Pfeil angedeuteten Richtung verbunden ist. Eine Mehrzahl von unter Abstand angeordneten kreisscheibenformigen Mischelementen 3 ist an der Welle 2 senkrecht zur Welle 2 befestigt, und jedes Mischelement 3 weist durchgehende Löcher 12 auf und ist an seinen gegenüberliegenden Seiten am Umfang mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen 4 versehen, deien jeder horizontal gerichtet ist und eine Länge von etwa der Hälfte jedes der vom Behälter 1 und den benachbarten Mischelementen 3 definierten Zwischenräume aufweist. Der Behälter 1 ist weiter an seinem oberen Bereich mit einer Auslaßöffnung 9 zur Abgabe von flüchtigen Stoffen aus dem Inneren des Behälters nach außen versehen.

Eine Mehrzahl von viertelscheibenförmiger, Kompressionsplattcn 5 und ebenso geformten Abstreifplatten 6 ist am unteren Teil des Behälters 1 befestigt, und ein Paar der Kompressions- und Abstreifplatten 5 und 6 reicht in jedem der genannten Zwischenräume bis etwa zur Höhe der Welle 2 im Behälter 1. Jede Kompressionsplattc 5 ist zur stromaufwärts gerichteten Seite des benachbarten Mischelements 3 geneigt, und jede der Abstreifplatten 6 ist entgegengesetzt zur stromabwärts gerichteten Seite des angrenzenden Mischelements 3 geneigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedes Paar von Kompressions- und Abstreifplatten 5 und 6 einstückig ausgebildet, wie in Fig.4 klar erkennbar ist. Die Kompressions- und Abstreifplatten 5 und 6 haben von den benachbarten Mischelementen 5 und deren Vorsprüngen 4 einen gewissen Abstand, um deren glatte Drehung zuzulassen.

Hei dieser Anordnung wird das /u verarbeitende Monomere von der Einlaßöffnung 7 in den Behälter 1 eingeführt, und wenn die Welle 2 rotiert, fließt das Monomere durch die '.ocher 12 des ersten, /ur Einlaßöffnung 7 nächstgelegenen Mischelements und dann in den Raum /wischen dem ersten und dem folgenden Mischelemcni }. In diesem Zwischenraum wird das Monomere durch die Abstreifplatte 6 von der Stromabseitc des .-rsten Misihelements abgestreift, durch die Mih hclcmentc 3 und die Vorsprünge 4 gcrühri und geknetet und dann durch die Wirkung der Kompressionspliitie 5 /um zweiten Mischelement 3 getrieben oder komprimiert Wahrend fortdauernder Rotation der Welle 2 wird das Monomere /um Durchtreten durch die Locher 12 des zweiten Mischclerrients und zum Eintritt in den zweiten, vom zweiten und vom dritten Mischelemcrtt 3 definierten Zwischenraum getrieben und der gleichen Behandlung wie im ersten Zwischenraum unterworfen. In dieser Weise läuft das Monomere durch aufeinanderfolgende Zwischenräume bis zur Ausgungsöffnung 8 durch. Während des Durchlaufs des niedriger polymeren Materials, ζ Β. eines Polyesters, durch die Zwischenräume wird es wirkungsvoll durchgerührt und geknetet.

wodurch seine Polymerisationsreaktion gefördert wird und es in ein höher polymeres Material übergeht, und flüchtige, während dieser Behandlung entwickelte Stoffe im Behälter verlassen diesen durch die Auslaßöffnung 9.

Das in den teilweise mit Flüssigkeit angefüllten Zonen 104 enthaltene Material wird also durch die Mischelemente 3 in den oberen Bereich 11 der Zwischenräume angehoben, wobei dieser Bereich gewöhnlich unter Vakuum gehalten wird. Das an den Mischelementen 3 haftende und in den Bereich 11 angehobene Material fällt unter der Schwerkraftwirkung herab, wobei die Oberfläche des Materials erneuert und dadurch die Polymerisationsreaktion gefördert wird. Die Welle 2 rotiert weiter, und das Material wird durch die Abstreifplat'en 6 abgestreift, so daß es sich zu der Flüssigkeit enthaltenden Zone 1OP bewegt. In den Zonen iOS wird das Material durch d^;: Gegenuhrzeigerrotation (siehe Fig. 2) der Mischelemente 3 von links nach rechts, in Fig. 3 gesehen, und zwar von den Seiten der Abstreifplatten 6 zu den Seiten der Kompre'-sionsplatten 5 bewegt. Wenn sich das Material zu den Seiten der Kompressionsplatten 5 bewegt, wird es komprimiert, da die Spalte zwischen den Mischele menten 3 und den Kompressionsplatten 5 sich mehr und mehr zu deren oberen Teilen verenge·!. So wird das Material zum Durchströmen durch die in den Mischelementen 3 ausgebildeten Löcher 12 und zum Eintritt in die folgenden Flüssigkeit enthaltenden Zonen IOC getrieben. Dabei wird das an den Stromaufseiten der Mischelemente 3 klebende Material durch die unteren Teile der Kompressionsplatten 5 abgestreift. Andererseits wird das an der Innenoberfläche des Behälters 1 haftende Material durch die Vorsprünge 4 abgestreift und gerührt.

Die beschriebene Anordnung bewirkt, daß beim Zusammenwirken der Kompressions- und Abstreifplatten 5 und 6 und der Mischelemente 3 mit den durchgehenden Löchern 12 praktisch kein Totraum gebildet wird und eine wirkungsvolle Oberflächenerneuerung des Materials erfolgen kann, wobei sich der kontinuierliche Flüssigkeitsstrom vom Einlaßende /um Auslaßende etwa wie ein sog. »Kolbenstrom« verhält und somit eine ideale Polymerisationsreaktion durch fiihrbar ist.

Die in Fig 5 dargestellte Ausführungsform unter scheidet sich von der ersten Ausführungsform insoferi. als sämtliche Kompressions und Abstreifplatten 5 und 6 mit einer Mehrzal von durchgehenden Lochern Π vcser.n sind, durch die das Material durchströmt.

M Mittels dieser Anordnung wird die Förderfunktion der Kompressions- und Abstreifplattcn 5 und 6 verringert, so daß die Verweilzelt des Materials im Behälter 1 gesteuert werden kann.

fiie Maßnahmen nach der Erfindung sind nicht nur

w) auf kontinuierlich arbeitende Polymerisiervorrichlun gen, sondern ebenso auf verschiedene Arten von horizontalen Mischern für höher viskose Materialien, bei denen die Neigung auftritt, an den rotierenden Orgarten zu haften, und außerdem auch auf Mischer mit

(η zwei Mischwellen anwendbar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kontinuierlich arbeitender Mischer für hoehviskoses Material mit einem horizontal angeordneten, an seinen Enden mit einer Einlaß- bzw. Auslaßöffnung für das Material versehenen Behälter und einer sich längs durch den Behälter erstreckenden drehbaren Welle, auf der mit gegenseitigen Abständen eine Mehrzahl von mit durchgehenden Löchern versehenen, scheibenförmigen Mischelementen befestigt ist, wobei in die durch die Behälterwand und jeweils zwei benachbarte Mischelemente gebildeten Räume mit den Mischelementen zusammenwirkende Förderorgane hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß als Förderorgane den stromaufwärts gerichteten Seiten der Mischelemente (3) zugeordnete und mit ihrem oberen Ende zu diesen hin geneigte, am Behälter (1) befestigte Kompression-nlatten (5) sowie den stromabwärts gerichteten Sctten der Mischelemente (3) zugeordnete und mit ihrem oberen Ende zu diesen hin geneigte, am Behälter (1) befestigte Abstreifplatten (6) vorgesehen sind.

2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kompressionsplatten (5) und die Abstreifplatten (6) am untersten Teil des Behälters (1) befestigt sind.

3. Mischer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressions- und Abstreifplatten (5 bzw. 6) die Form einer Viertelscheibe aufweisen.

4. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet.d<iß die Kompressions- und Abstreifplatten (5 bzw. 6) m: durchgehenden Löchern (13) versehen sind.