DE2149925A1

DE2149925A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen von Knueppeln od.dgl.aus Polymerisatkunststoffen

Info

Publication number: DE2149925A1
Application number: DE19712149925
Authority: DE
Inventors: Johnson Herbert Guil; Coffman Paul Mahoney
Original assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1970-10-08
Filing date: 1971-10-06
Publication date: 1972-04-13
Also published as: BE773399A; ZA716694B; IT939950B; AU3428471A; GB1359333A; CA968107A; FR2110288B1; US3684258A; AU460822B2; NL7113633A; ZA716728B; FR2110288A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Erhitzen von Knüppeln oder dergl. aus Polymerisatkunatatoffen

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Erhitzen von Knüppeln aus einem Polymerisatkunststoff.

Eine Anwendbarkeit der Erfindung ist insbesondere beim Erhitzen von Poljnnerisatkunststoffen gegeben, die "im kalten Zustand verformbar" sind und im festen Zustand durch eine Verformung verfestigt werden können, und zwar zwischen einer oberen Temperatur nahe dem Erweichungs- oder Schmelzpunkt, bei dem der Werkstoff beginnt, seine Form zu ändern, ohne daß irgendeine Kraft auf ihn wirkt,und. einer unteren Temperatur, die als "Glas-Übsrgangspunkt" bezeichnet wird, bei v/elcher der Werkstoff spröde wird und einem Fließen unter der Wirkung einer aufgebrachten Kraft einen hohen Widerstand entgegensetzt, wenn diese Kraft nicht sehr groß ist und während einer relativ ] angen Zeit v/irksam bleibt.

Wenn die genannten Werkstoffe während einer zu langen Zeit auf der erhöhten Temperatur gehalten werden, insbesondere, worin sie der Luft ausgesetzt sind, neigen sie dazu, unerwünschte Ausblühungen (bloom) zu bilden, die sowohl das

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Aussehen als auch die Qualität des Erzeugnisses beeinträchtigen.

Zwar ist es sehr erwünscht, die Knüppel auf eine Temperatur zu erhitzen, die dem Schmelzpunkt möglichst nphe benachbart ist, damit sich der Werkstoff besser formen läßt, doch wenn die Knüppel auf eine zu hohe !temperatur erhitzt v/erden, verlieren sie ihre Form, sie v/erden klebrig, und wenn sie in direkte Berührung mit Heizflächen aus Metall gebracht werden, während sie zu heiß sind, verkleben sie sich mit den Reizflä- ^ chen und bilden einen Hückstand, der sich nur unter sehr gro-Ben Schwierigkeiten wieder entfernen läßt.

Daher ist es erwünscht, diese Werkstoffe so schnell und vollständig wie möglich zu erhitzen und die Erh i t surr; s dauer sowie die Temperatur möglichst genau zu regeln, und ferner ist es besonders erwünscht, während des Erhitzens eine führung zwischen dem Werkstoff und Luft möglichst weitgehend auszuschalten.

Viele Polymerisatkunststoffe, z. B. Polyäthylen und Polypropylen, haben eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit, so daß es selbst bei sehr kleinen Querschnitten schwierig ist, dem Werkstoff Wärme so zuzuführen, dab der ganze Kunstctoffkörper auf eine im wesentlichen gleichmäßige Temperatur gebracht wird. Die Erhitzungstemperatur darf den Schmelzpunkt nicht überschreiten, denn anderenfalls v/erden die Außenflächen des Werkstoffs zum Schmelzen gebracht, bevor der mittlere Teil des Körpers hinreichend erhitzt v/erden ist.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen zu schaffen, die es ermöglichen, die vorstehend genannten Forderungen auf befriedigende Weise zu erfüllen. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erhitzen von Knüppeln aus Polymerisatkunststoffen umfaßt haßnahmen, um die Knüppel zwischen Heizplatten anzuordnen und die Knüppel zv/i-

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sehen den Heizplatten vorzuschieben, wobei die Heizplatten ständig in Berührung mit den Knüppeln gehalten v/erden.

Die Knüppel v/erden kontinuierlich zwischen den Heizplatten bewegt, die in einem festen Abstand voneinander gehalten und so angeordnet sind, daß sie in voller Berührung mit einer Fläche oder beiden Flächen der Knüppel stehen, oder d3'? sie einer oder beiden Flächen der Knüppel so nahe benachbart sind, daß sie etwa vorhandene verzogene oder gratige Flächen der Knüppel berühren. Hierbei sind die Reizplatten vorzugsweise mit einem Werkstoff überzogen, der gegenüber den Knüppeln einen niedrigen Reibungsbeiwert aufweist. Als tfbersiigrsmaterial wird vorzugsweise ein Fluorkohlenstoffpolyraerisat und insbesondere Polytetrafluoräthylen verwendet.

Auf diese Weise ist es möglich, die kurz unter dem Schireizpunkt liegende maximale Temperatur aufrechtzuerhalten, um die Knüppel auf eine Temperatur im Bereich von 5 bis 11 C unterhalb des Schmelzpunktes und die inneren Teile der Knüppel auf eine Temperatur, die sich nur um bis zu 2° G von der Oberflächentemperatur unterscheidet, zu erhitzen. Dadurch, daß die Heizplatten in einem festen räumlichen Abstand voneinander gehalten werden, und insbesondere dadurch, daß die Heizplatten in voller Flächenberührung mit beiden Seiten der Knüppel stehen, wird erreicht, daß die Knüppel nur in einem minimalen Ausmaß in Berührung mit der Luft kommen.

Wenn man z. B. Knüppel aus Polypropylen mit einem Schmelzpunkt von 168° C mit einer Dicke von 3,56 mm und einem Durchmesser von 100 mm zwischen Heizplatten mit einer Länge von 4-850 mm erhitzt, die mit Hilfe von in Kanälen zirkulierendem heißem Öl beheizt sind, zeigt es sich, daß es selbst dann, wenn die Heizplatten sich mit einer äußeren Isolierung vergehen sind, möglich ist, die Knüppel bis auf + 0,55° C auf der Solltemperatur zu halten. Die gesamte Heizplattenzone kann auf eine fieichniyßi,~e Teiupx'atur von ζ. B. 157° G ge-

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bracht werden, wodurch die richtige Abgabetemperatur der Knüppel bei einer Verweilzeit der Knüppel von etwa 2,5 min zwischen den Heizplatten gewährleistet ist, wenn zwischen den Heizplatten etwa 35 bis 40 Knüppel vorgeschoben werden.

Ferner schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, die durch einen Abstand getrennte parallele Heizplatten umfaßt, welche so angeordnet sind, daß die Knüppel zwischen ihnen angeordnet werden können, ferner eine Einrichtung zum Vorschieben der Knüppel zwischen den Heizplatten, sowie eine Einrichtung zum Aufrechterhalten einer ständigen Berührung zwischen den Heizplatten und den Knüppeln während des Hindurchlaufens der Knüppel zwischen den Heizplatten .

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten.der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 ist eine verkürzte, teilweise als Längsschnitt gezeichnete Seitenansicht einer erfindunpsgemäßen Vorrichtung zum erhitzen von Knüppeln.

2 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 1 unter Fortlas- f sung verschiedener Teile im Grundriß.

Fig. 3 zeigt in einem größeren Maßstab den in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien eingerahmten Ausschnitt 3·

Fig. 4- zeigt in einem quer zur Längsachse der Vorrichtung verlaufenden Teilschnitt Einstellmittel für die Heizplatten der Vorrichtung.

Die dargestellte Vorrichtung umfaßt ein auf Schwenkrollen gelagertes Gestell 10.

Das Gestell 10 trägt eine untere Heizplattenbaugruppe

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12, und gemäß Fig. 4 ist eine obere Heizplattenbaugruppe 13 durch Federn 14 unterstützt, die mittels Muttern verstellt werden können, welche mit Gewindebolzen 15 zusammenarbeiten, die in durch das Gestell 10 unterstützte Halterungen 16 eingebaut sind.

Jede der Heizplattenbaugruppen 12 und 13 umfaßt eine mit den Knüppeln zusammenarbeitende innere Metallplatte 17 aus einem Werkstoff mit guter Wärmeleitfähigkeit, z. B. aus Aluminium, Kupfer oder Stahl, ferner Heizmittel, die in Fig. 3 als Rohre 18 dargestellt sind, sowie eine äußere Abdeckung 19j bei der es sich um eine Metallplatte und/oder um eine Platte aus einem isolierenden Werkstoff handeln kann. Ferner umfäBb die Vorrichtung eine nicht dargestellte Einrichtung zum Erhitzen eines Fludes und zum Regeln der Zufuhr des Fludes zu den Rohren 18. Die Platten 17 sind auf ihrer in Berührung mit den Knüppeln tretenden Seite jeweils mit einer Schicht 17a aus einem Überzugsmaterial mit einem niedrigen Reigungsbeiwert, z. B. aus einem Fluorkohlenstoffpolymerisat und vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen versehen, damit sich die Knüppel zwischen den Heizplatten 17 leichter bewegen lassen, wenn zwischen den Heizplatten und den Knüppeln ein Berührungsdruck aufrechterhalten wird.

Der Ausdruck "Knüppel" bezeichnet hier auch Flachmaterialstücke, aus denen Knüppel oder dergleichen zugeschnitten werden, doch es ist vorzugsweise angenommen, daß die Knüppel bereits im kalten Zustand zugeschnitten worden sind, bevor sie der Vorwärmvorrichtung zugeführt werden.

Die Einrichtung zum Vorschieben der Knüppel umfaßt querliegende Mitnehmerstangen 20, die eine geringere Dicke haben als die dünnsten zu erhitzenden Knüppel, und die an endlosen, über Umlenkrollen 22 laufenden Förderbändern 21 befestigt sind. Die am Beschickungsende der Vorrichtung angeordneten Umlenkrollen_sind mit Hilfe von Schlitten 23 und Stellschrau-

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ben 24 verstellbar, damit die Förderbänder nach Bedarf gespannt werden können.

Die Knüppel W werden den Räumen zwischen benachbarten Mitnehmerstangen 20 von einer einen Stapel von Knüppeln aufnehmenden Einrichtung aus zugeführt, die z. B. einen Behälter oder ein Magazin 25 umfaßt, das über dem Beschickungsende der unteren Heizplattenbaugruppe 12 angeordnet ist; die obere Heizplattenbaugruppe 13 ist mit einem Ausschnitt versehen oder so verkürzt, daß die Knüppel der unteren Heizplattenbaugruppe ψ von oben nach unten zugeführt werden können.

Gemäß Fig. 1 ist eine Welle 2? vorhanden, die die Umlenkrollen 22 am Abgabeende der Vorrichtung trägt und von einem Motor M aus über ein Getriebe 29 und einen Riemen 28 angetrieben wird. Das Getriebe 29 ist auf einem Schlitten JO angeordnet, der mittels einer Schraube 31 verstellt werden kann, um die Spannung des Riemens 28 zu regeln.

Eine Regeleinrichtung 32 dient zum Regeln der Drehzahl des Motors M. Die Antriebswelle 33 des Getriebes 29 kann mit einer Magnetkupplung- und Bremseinrichtung 34- versehen sein, damit die Zufuhr von Knüppeln nach Bedarf eingeleitet und unterbrochen werden kann.

Die Regeleinrichtung 32 trägt ferner dazu bei, die Geschwindigkeit zu regeln, mit der die erhitzten Knüppel von der Vorrichtung an eine Verarbeitungsvorrichtung abgegeben werden, und sie steuert diese Verarbeitungsvorrichtung.

Die erhitzten Knüppel W werden einer Rutsche 52 zugeführt, von der aus die Knüppel zu einem Tisch 53 gelangen; von diesem Tisch aus werden die Knüppel durch einen Schieber 50, der durch eine Kraftbetätigungseinrichtung 51 j z· B. eine Zylinder- und Kolbenbaugruppe, betätigt wird, einem Sitz einer Matrizen- und iOrmbaugruppe 55 einer Presse 56 zuge-

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führt, die einen Niederhalter 57 und einen zum Formen dienenden Kolben 58 umfaßt, welcher mit einem Auswerferkolben 59 zusammenarbeitet.

Die Presse 56 und der Schieber 50 arbeiten schneller, als die Vorwärmvorrichtung die erhitzten Knüppel abgibt, damit eine ausreichende Zeitspanne zur Verfugung steht, während welcher die Presse einen Knüppel verarbeiten und das gepreßte Erzeugnis abgeben kann, bevor der nächste Knüppel eintrifft. Vorzugsweise wird das Vorhandensein eines Knüppels unter Ausnutzung seiner Wärme, seines Gewichtes oder dergleichen durch eine Steuereinrichtung 60 angezeigt, die dem tjbergabetisch 53 zugeordnet ist, und eine dem Stößel 51 zugeordnete Steuereinrichtung 61 dient dazu, das Abgeben und Formen eines Knüppels einzuleiten, sobald ein Knüppel auf den Übergabetisch fällt. Gegebenenfalls können die Rutsche und der Tisch 53 mit einer Umschließung versehen sein, damit der Knüppel nur in einem minimalen Ausmaß in Berührung mit Luft kommt, doch kommt jeder Knüppel auch dann, wenn keine solche Umschließung vorhanden ist, nur während einer sehr kurzen Zeit in Berührung mit der Luft.

Mmmt man an, daß die Heizplatten die richtige Temperatur haben, und daß sich ein Stapel von Knüppeln in dem Magazin 25 befindet, entnehmen die Mitnehmerstangen 20 dem Magazin jedesmal einen knüppel, wenn sich eine Mitnehmerstange unterhalb des Stapels bewegt, woraufhin der betreffende Knüppel zwischen den Heizplatten vorgeschoben wird, wobei der einstellbare Bei'ührurjf'-snrixck zwischen den Heizplatten und dem Knüppel überw-unden. Gegebenenfalls kann der untere vordere Hand der oberen Heizplatte ablesenragt sein, damit die Knüppel leichter in den Kaum zwischen den Heizplatten eintreten können. Der ijherzvfi; aus dem einen niedrigen Reibun^sbeiwert aufweisenden Vi^rkRtoff cmf da: Heizplatten erleichtert die Bewegung dor knüpf el. Dieser Überzug ist so dünn, daß er den Wärme-

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Übergang nicht wesentlich verringert, obwohl das Überzugsmaterial keine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Die Knüppel werden von den Heizplatten während ihrer gesamten Bewegung zwischen den Heizplatten eng umschlossen, da die Heizplatten ständig in Berührung mit den Knüppeln gehalten und niemals voneinander entfernt werden. Daher sind die Knüppel dem Einfluß der Luft nur in einem minimalen Ausmaß ausgesetzt. Der Abstand zwischen den Heizplatten ist vorzugsweise so eingestellt, daß die Knüppel mindestens eine der Heizplatten nur im geringsten möglichen Ausmaß berühren, d. h., daß die k Knüppel dieser einen Heizplatte sehr nahe benachbart sind.

Wenn ein Knüppel durch die Rutsche 52 dem Übergabetisch 53 zugeführt wird, wird das Vorhandensein dieses Knüppels durch die Steuereinrichtung 60 registriert, woraufhin die Steuereinrichtungen 61 und 32 zur Wirkung kommen,- um den Schieber 50 und die Presse 56 so zu betätigen, daß der betreffende Knüppel auf den Sitz 5^ der Formbaugruppe ^ angeordnet wird, daß der Knüppel zu einem becherförmigen Erzeugnis mit einem Flansch verarbeitet wird, und daß das fertige Erzeugnis aus der Presse entfernt wird, bevor dem Übergabetisch 53 der nächste Knüppel zugeführt wird. Die kühleinrichtung 60 kann so ausgebildet sein, daß sie auf Wärme anspricht, k und sie kann erforderlichenfalls in einem Ausschnitt oder einer Öffnung des Übergabetisches angeoxxinet sein; wenn dagegen eine auf das Gewicht eines Knüppels ansprechende Einrichtung benutzt werden soll, kann der Tisch z. B. durch schwache Federn so unterstützt sein, daß die Anordnung auf das Gewicht eines auf den Tisch fallenden Knüppels anspricht. Natürlich könnte mon auch jede beliebige andere Einrichtung vorsehen, die anspricht, sobald dem Übergabetisch ein Knüppel zugeführt wird.

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Claims

ANSPRÜCHE

1.) Verfahren zum Erhitzen von Knüppeln oder dergleichen aus einem Polymer-isatkunststoff, dadurch g e kennzeichnet, drß die zu erhitzenden Knüppel zwischen Heizplatten angeordnet v/erden, und daß die Knüppel zwischen den Heizplatten vorgeschoben if erden, während die Heizplatten ständig in Berührung mit den Knüppeln gehalten werden.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch zeichnet , daß der Abstand zwischen den Heizplatten so eingestellt wird, daß mindestens eine der Heizplatten in einem möglichst geringen Atismaß in !berührung mit den Knüppeln gehalten v/ii-cu

3. Vorrichtung zum Erhitzen "/cn Knüppeln oder dergleichen aus einem Polymerisatenststoff unter Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch in einem Abstand voneinander angeordnete parallele Heizplatten (1?)₅ zwischen denen zu erhitzende Knüppel (W) angeordnet v/erden können, eine Einrichtung (20, 21) zum Vorschieben de-" Knüpp-al zwischen den Heizplatten sowie eine Einrlenkung, die dazu dient, eine ständige Berührung zwischen cUn Ftizplatten und den Knüppeln aufrechtzuerhalten, während. ?,ioh äie Knüppel zwischen den Heizplatten bewegen.

Vorrichtung ntoh Anspruch 33 dadurch

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zeichnet, άί.3 die Heizplatten (17) en ihren mit den Knüppeln (W) zueaiM^narteitenden Flächen mit einem Werkstoff (l?a) überzogen sine., der gegenüber dem Werkstoff der Knüppel einen niedrigen Heibungsbeiwert aufweist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatten (17) mit einem Überzug (17a) aus Polytetrafluorethylen versehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5» gekennzeichnet durch einer der Heizplatten (17) zugeordnete Einstellmittel (14, 15, 16) zum Einstellen dieser Heizplatte gegenüber der anderen Heizplatte sowie des Berührungsdrucks zwischen den Knüppeln (W) und den Heizplatten.

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