DE2732173A1

DE2732173A1 - Verfahren und vorrichtung zur verarbeitung von festem und viskosem, polymerem kunststoff

Info

Publication number: DE2732173A1
Application number: DE19772732173
Authority: DE
Inventors: Zehev Tadmor
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-11
Filing date: 1977-07-15
Publication date: 1978-11-16
Also published as: AU2742277A; NL189284B; FR2390259A1; NL7712481A; SE429519B; SU1011039A3; DE2759878C2; BE860142A; CA1111225A; DE2732173C2; AU517417B2; JPS6147684B2; FR2390259B1; SE7708283L; NL189284C; JPS53139688A; GB1592261A

Description

Dlpl.-lng. Heinz Bardehle

Patentanwalt « WhKhCn 27, Κεπκίτ. 15. TlI. 292559

München 26. Pestfodi i λ

München, den 15. Jül! 1977

la

Mein Zeichen: P 2537

Anmelder: Zehev Tadmor

j6o8 Wyndham Road iTeaneck, New Jersey U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von festem und viskosem, polymeren! Kunststoff.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung von festem und viskosem, polymeren! Kunststoff.

6O98A6/0563

Zur Zeit ist die wichtigste !Maschine zur Verarbeitung von Kunststoff und polymerem Material die Einschneckenpresse. Der Ausdruck "Verarbeitung" bezieht sich auf eins oder mehrere der folgenden Verfahren : Behandlung und Transport und Pressen von

teilchen-förmigen Festkörpern, Schmelzen und Plastifizieren von Peststoffen; Transport, Pressen oder Pumpen von flüssigen oder geschmolzenen Stoffen; Mischen, Dispergieren und Homogenisieren des Materials und verschiedener flüssiger oder fester Zusätze; Befreien des Materials von flüchtigen Bestandteilen, Hervorbringung irgendeiner mikroskopischen oder makroskopischen Strukturänderung im Material durch chemische Reaktionen wie Folymerisierung, Quervernetzung und Blähen oder auf andere Weise, um manche Eigenschaft zu modifizieren, zu ändern oder zu verbessern. Es ist auf diesem technischen Gebiet bekannt, daß der gewöhnliche Schneekenextruder zur Verarbeitung von Kunststoff und polymerem Material im allgemeinen als flacher stationärer Kanal, der von der Spitze des Schneckengewindes und den Gewindegängen und einer vierten Wand, die durch die innere Oberfläche des Zylinders, der sich in Bezug auf den stationären Kanal bewegt, begrenzt ist (vgl. z.B. Z. Tadmor und I. Klein, "Engineering Principles of Plasticating Extrusion", Van Nostrand Reinhold Book Co., New York, 197o) ausgebildet ist.

Die relative Drehbewegung des Zylinders und der Extruderschnecke zieht Material sowohl in Form von teilchenförmigen Festkörper als auch in Form einer viskosen Flüssigkeit nach dem Entladungsende de» Zylinders und gegen einen Gewindegang mit und verursacht so eine transportierende, pressende und pumpende Wirkung auf die Festkörper und viskose Flüssigkeiten und mischt, dispergiert und homogenisiert die vikosen Flüssigkeiten. Die Wärmeenergie vom Zylinder schafft zusammen mit der Erzeugung von Reibungswärme und der Erzeugung von Viskositätswärme einen relativ dünnen Film einer Schmelze auf der Zylinderoberfläche, der durch die relative Bewegung nach einem Gewindegang hin mitgeschleppt wird, wo er abgekratzt wird und eine wirksame Schmelz- und Plastifizierwirkung hervorruft.

Material an der Spitze des Schneckengewindes und an den Gewindegängen der Schnecke kann nicht abgekratzt werden und die wände, die im Verhältnis zu dem verarbeiteten Material stationär sind, üben keine mitreißende oder mitschleppende Wirkung in Richtung auf das Entladungsende des Zylinders auf, um den Transport, das Pressen oder Pumpen der Festkörper und des viskosen Materials zu erleichtern, noch erleichtern sie den Misch-pispergier- und Homogenisierprozeß. In der Schneckenpresse ist daher die einzige Oberfläche, nämlich diejenige des Zylinders, allein das Mittel zum Verarbeiten des Materials.

Aufgabe der Erfindung ist daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung von festem und viskosem Kunststoff und von polymeren» Material, bei dem das Material durch zwei gleichzeitig sich bewegende gegenüberliegende Flächen bearbeitet wird, die bewirken, daß sie das Material von einem Einlaß nach einem Entladungsauslaß schleppen und bearbeiten, wobei die Entfernung des Materials von den sich bewegenden Oberflächen leicht und wirksam erreicht wird.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei der Kunststoff oder polymeres Material auf einen geschlossenen Durchgang gegeben wird, der ein kreisförmiger Kanal sein kann, der zur Drehung in dichtem Eingriff mit einem Gehäuse angebracht ist, das mit dem Kanal einen geschlossenen Durchgang bildet und bei dem ein Kanalblock in dem Kanal angeordnet ist, um Material im Kanal zur Bewegung relativ zur Kanalfläche zur Bearbeitung zu halten, die das Transportieren von Festkörpern, Schmelzen oder Plastifizieren, Transportieren, Pumpen oder unter-Druck- Setzen des geschmolzenen Materials, Mischen, Vermischen, Dispergieren und Homogenisieren des Materials, Entfernen der flüchtigen Bestandteile und/oder Hervorbringung von molekularen, mikroskopischen oder makroskopischen Strukturänderungen durch chemische Reaktionen, wie z.B. Polymerisation, Quervernetzung und Schäumen oder auf andere Weise zur Modifizierung, Veränderung oder Verbesserung einiger Eigenschaften des Materials sein kann.

809846/0563

Die Erfindung wird Im folgenden anhand der Figuren erläutert, die zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen. In den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Maschine, wobei die Einzelteile in auseinandergezogener Darstellung gezeigt sind;

Fig. 2 die perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, der Maschine gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine ausgebreitete Schnittdarstellung eines Kanals längs eines Kammerradius, die die Bewegung des Materials innerhalb eines Kanals verdeutlicht;

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine zweite Form der Verarbeitungsmaschine entlang der Linie IV-IV gemäß Fig. 5 parallel zur Achse und entlang der Drehachse des Rotors der Bearbeitungsmaschine ;

Fig. 5 einen Querschnitt der Bearbeitungsmaschine gemäß Fig. 4 entlang Linie V-V der Fig. 4 senkrecht zur Drehachse des Rotors und

Fig. 6 ein Diagramm, in dem die Beziehung zwischen Kanalweite und Kanaldurchmesser für gegebene Verfahrensbedingungen aufgezeichnet ist.

Verfahren und Vorrichtung der Erfindung geben den einzigartigen Vorteil, daß Kunststoff- oder polymeres Material bearbeitet wird, indem eine Masse des Materials durch einen Einlaß in den Raum zwischen zwei gegenüberliegenden Flächen aufgegeben wird und gleichzeitig beide Flächen in Bezug auf das Material in einer Richtung bewegt werden, um das Material von dem Einlaß nach einem Auslaß mitzureißen, es zu bearbeiten und durch den Auslaß auszutragen.

Eine für diesen Zweck geeignete Vorrichtung (vgl. Figuren 1 und 2) kann einen Rotor 1o enthalten, der als eine Anzahl im Abstand zueinander befindlicher Scheiben 12 dargestellt wird, die auf einer Welle 14 zur Drehung innerhalb eines Gehäuses 16 montiert sind, wobei

Ö09846/0563

- si-

die Welle 14 in Stirnplatten 18 des Gehäuses 16 gelagert sind. Der Rotor 1o ist mit kreisförmigen, insbesondere zylindrischen, Oberflächenbereichen 2o und mit wenigstens einem kreisförmigen Kanal ausgestaltet, der im Abstand zueinander gegenüberliegende Seitenwände 24 auf jeder Kanalseite mit einem ringförmigen Flächenbereich 2o besitzt. Das Gehäuse besitzt eine ringförmige, insbesondere zylindrische Fläche 26, die koaxial mit den ringförmigen Flächenbereichen?des Rotors und in enger Nachbarschaft dazu sind, um mit dem Kanal 22 oder den Kanälen 22 einen oder mehrere ringförmige geschlossene Durchgänge zu bilden.

Eine Einlaßöffnung 28 ist in dem Gehäuse 16 vorgesehen, um Kunststoff- oder Polymermaterial zur Bearbeitung aus einer geeigneten Zuführvorrichtung, die als Trichter 3o dargestellt ist, in den oder die ringförmigen Kanäle 22 einzuführen. Es braucht nicht näher betont zu werden, daß geeignete Zuführvorrichtungen für Kunststoff oder Polymermaterial verwendet werden, die einfache, die Schwerkraft ausnutzende Trichter, wie dargestellt, oder ein Schneckenfüller, eine Kolbenbeschickungsvorrichtung, ein Scheibenfüller mit Vorerwärmung usw. in Abhängigkeit von der Art des Kunststoff- oder Polymermaterials und der Schwierigkeit, seine Zufuhr zu den Kanälen 22 zu steuern, sein können.

Die im Gehäuse 16 angebrachten Kanalblöcke 32 erstrecken sich in jeden Kanal 22 an einer umfänglichen Stellung wenigstens einen größeren Bereich einer vollständigen Umdrehung des Rotors 1o vom Einlaß 28 entfernt, um eine Endwand 34 für den ringförmigen Kanal 22 und Kratzerbereiche in enger Nachbarschaft zu den Wänden 24 des Kanals zu bilden. Der Kanalblock 32 weist eine Form auf, die komplementär zu dem Kanal 22 ist und dicht in den Kanal, in den er sich erstreckt, paßt und die Endwand, die dem ringförmigen Kanal 22 gegenüberliegt, kann radial oder in einem anderen geeigneten Winkel angeordnet sein, was von dem Material und der gewünschten Behandlung abhängt. Den Kanalblock 32 benachbart und in Arbeitsrichtung oberhalb davon gelegen, d.h. entgegen der Richtung der Bewegung des Kanals, ist eine Auslaß-

Ö09846/05&3

öffnung 36 durch das Gehäuse 16 vorgesehen.

Beim Betrieb der Bearbeitungsvorrichtung wird Kunststoff oder polymeres Material in festem oder flüssigem Zustand durch die Zuführvorrichtung zugeführt, die das Material durch den Einlaß 28 auf die Kanäle 22 verteilt. Wenn sich der Rotor 1o dreht, wird die Hauptmasse des Materials durch die Endwand 34 des Kanalblocks so gehalten, daß die Kanalseitenwände 24 sich relativ zu der Masse des Materials bewegen und das den gegenüberliegenden Seitenwänden 24 des Kanals 22 benachbarte Material durch die Seitenwände in Richtung auf die Endwand 34 des Kanalblocks 32 vorwärtsgerissen wird, wobei sich zunehmend ein Druck aufbaut, der einen Höchstwert am Kanalblock 32 aufweist, wo es ausgetragen wird. Der Schmelzmechanismus wird schematisch in Fig. 3 dargestellt, wo das Material in Form von körnigem Feststoff vorliegt. Wie dargestellt, v/erden die Körnchen aufgrund der relativen Bewegung zwischen den sich drehenden Seitenwänden 24 des Kanals 22 und den Festkörpern innerhalb des Kanals zu einem Festbett verdichtet. Gegebenenfalls können die Kanalwände 24 vorerwärmt werden; in jedem Fall erzeugt die relative Bewegung Reibungswärme und bildet einen Film aus geschmolzenem Kunststoff oder Polymermaterial auf den Seitenwänden 24 des Kanals. Der so gebildete geschmolzene Film bewegt sich mit den Wänden 24 und wird durch eine Relativbewegung zu dem Hauptkörper des Kunststoffs oder polymerem Materials in dem Kanal einer heftigen Scherung ausgesetzt, die weitere Erwärmung durch Energieverbrauch aufgrund der Viskosität hervorruft. Die Wirkung der Seitenwände 24 des Kanals besteht darin, daß beim Vorwärtsreißen des Materials auf seiner Fläche fortschreitend ein Druck entlang des Wegs auf den Seitenwänden aufgebaut wird, der einen Höchstwert am Kanalblock 32 erreicht. Der Kanalblock 32 kratzt das viskose flüssige Material, das durch die Seitenwände des Kanals vorwärtsgeführt wird, ab und sammelt es und häuft dieses Material in Form einer flüssigen Ansammlung gegen die Endwand des Kanalblocks auf, das aus dem Kanal durch den aufgebauten Druck ausgetragen werden kann.

Ö09846/05S3

Wie schematisch in Fig. 3 dargestellt, erzeugt ein fortgesetzter Nachschub an Material, das durch die Kanalwände nach vorne gerissen wird, eine starke zirkulierende Bewegung in der Ansammlung des geschmolzenen Materials und diese zirkulierende Bewegung erzeugt ein heftiges Mischen. Ein ähnliches heftiges Mischen kann mit flüssig zugeführtem Material durch geeignete Wahl der Verfahrenssteuerung erreicht werden.

Bei der Behandlung von Kunststoff und polymeren Material mit ähnlichen Eigenschaften, wie z.B. Material, das gewöhnlich in Schneckenpressen verarbeitet wird und das eine hochviskose Flüssigkeit darstellt oder im Verlauf der Verarbeitung wird, ermöglicht die Koordinierung der physikalischen Konstruktionsfaktoren oder Bauzahlen und Verfahrenssterungen in der vorliegenden Maschine und beim vorliegenden Verfahren - die Be- und Verarbeitung, d.h. den Transport und das Unterdrucksetzen von Feststoffen, das Schmelzen oder Plastifizieren von festem Material; den Transport, das Unterdrucksetzen oder Pumpen von flüssigem oder geschmolzenem Material; das Mischen, Vermische, Dispergieren und Homogenisieren des Materials, die Entfernung flüchtiger Bestandteile sowie eine Korabination dieser Verfahrensbehandlungen in Bezug auf eine Aufgabe aus festem Material oder Viskosematerial oderjeiner Kombination von beiden. Das Verfahren und die Vorrichtung kann verschiedenen Formwerkzeugen vorgelagert sein, wie z.B. Folien- und Profilformen, Querkopf-Ziehformen, kabel- und ärahtbeschichtenden Formen, Formen zur Tablettenherstellung und vielen anderen nachfolgend angeordneten Verarbeitungsvorrichtungen. Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, kann eine solche Form 38 direkt in der Auslaßöffnung 36 der Maschine angeordnet sein.

Ferner kann das Verfahren und die Vorrichtung dazu verwendet werden, mikroskopische oder makroskopische Strukturänderungen in dem Material hervorzurufen, um die eine oder andere Eigenschaft des Materials durch chemische Reaktion, wie z.B. Polymerisation von Prä-

809846/0563

polymerisaten und Monomeren, die zu viskosen polymeren Flüssigkeiten führt, Quervernetzung, Kettenbruch, Schäumen usw. zu modifizieren, ändern oder zu verbessern.

Veränderungen der Maschinenkonstruktionsfaktoren oder Bauzahlen schließen die Geometrie des oder der ringförmigen Kanäle, die Art der Zuführvorrichtung, die Dimensionen und Lage der öffnung(en), die Form des oder der Kanalblöcke und die Dimension und Lage der Auslaßöffnung(en) ein.

Die Geometrie des Kanals 22 muß einen Kompromiß zwischen den verschiedenen Zwecken, denen der Kanal dient, erreichen. Da die Kanalwände 24 ein Hauptbearbeitungsteil sind, wird ein schmaler und tiefer Kanal 22 verwendet, in dem die Kanaltiefe wenigstens so groß und vorzugsweise mehrfach größer als die Breite des Kanals ist. Der Querschnitt des Kanals muß von geeigneter Form sein und der Raum zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden 24 muß weit genug sein, damit zugeführtes Material den Grund des Kanals erreicht und den Kanal direkt füllt; ein Faktor, der beim Ausgleich beachtet werden muß, besteht darin, daß die Fähigkeit des Kanals 22, zu pumpen oder unter Druck zu setzen, dicht beim Optimum gehalten wird und er nicht so weit gemacht wird, daß die Fähigkeit, unter Druck zu setzen, abnimmt. Die Schmelz-, Misch-, Pump- und unter Druck setzende Wirkung steigt an, wenn die Geschwindigkeit des VorbeiZiehens der Kanalwandfläche an dem Material sich erhöht; jedoch muß das Verhältnis von Kanalwandfläche zu Kanalvolumen so ins Gleichgewicht gesetzt werden, daß, wenn das feste Material dem Kanal zugeführt wird, es einen Bereich des Kanals füllt, um durch Wirkung der Kanalwände in einer gewünschten Geschwindigkeit zu schmelzen und daß das geschmolzene Material einen genügend großen Bereich des Kanals füllt, um das gewünschte Mischen und Pumpen des Materials oder sein Unterdrucksetzen zur Austragung zu erzeugen. Die Lineargeschwindigkeit von Bereichen der Kanalwände erhöht sich direkt bei einer gegebenen Drehgeschwindigkeit mit der radialen Entfernung des Wandbereichs von der Drehachse, und es wurde festgestellt, daß die Veränderung

809846/0661

der Bearbeitungswirkung aufgrund des Unterschieds -der radialen Entfernung von der Achse durch Erhöhung des Raums H zwischen den Kanalwänden in Beziehung zu der Entfernung R von der Achse kompensiert werden kann, so daß H/R eine Konstante bildet. Bei einer einfachen Anordnung werden die Kanalwände als im Abstand zueinander befindliche abgestumpfte Kegel ausgebildet, deren Scheitel im wesentlichen in der Drehachse zusammenfallen.

Kanäle, wie sie durch gegenüberliegende Flächen 24 von Scheiben 12, die einstellbar im Abstand auf einer Antriebswelle 14 befestigt saricT/wie in f^Lg. 1 dargestellt, dienen zur Bearbeitung von polymeren Materialien. Diese Konstruktion weist ferner Vorteile für die experimentelle Analyse der Bearbeitung von verschiedenen viskosen und festen Materialien auf.

Der Raum zwischen gegenüberliegenden Flächen der Scheiben kann nämlich leicht durch Verwendung verschiedener Abstandshalter geändert werden und die Tiefe der Kanäle, die durch gegenüberliegende Flächen begrenzt werden, kann durch Verwendung von ringförmigen Abstandhaltern mit verschiedenen Durchmessern verändert werden. Die Anzahl der Kanäle kann durch Entfernen oder Zufügen von Scheiben geändert werden, um den Betrieb mit verschiedenem Material, verschiedener aufgenommener Leistung, verschiedenen Verarbeitungsgeschwindigkeiten usw. durch Wahl der Dimension für einen Betrieb in Linie zu ermöglichen. Aufgrund der einfachen Beziehungen beim Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung können Werte, die mit Maschinen gewonnen v/erden, die Kanäle mit rechteckigen Querschnitten, gebildet durch Scheiben, aufweisen, auf kompliziertere Maschinen mit guter Zuverlässigkeit übertragen werden. Ferner können auch die Scheiben von beliebiger Ebrm oder beliebigem Ouerschnitt sein und brauchen nicht notwendigerweise flach zu sein. Keilförmige oder flossenförmige Scheiben können für bestimmte Funktionen brauchbar sein. Andererseits können die Kanäle auch als ringförmige Ausnehmungen oder Durchgänge in einem angetriebenen

809846/0563

Rotor ausgebildet sein.

Die Zuführvorrichtung zur Aufgabe des Kunststoffs oder polymeren Materials in den Bearbeitungskanal wird zur Behandlung des jeweiligen Materials und Materialzustandes ausgebildet. Wenn der zu bearbeitende Kunststoff oder das polymere Material körnig ist, wird die Aufgabevorrichtung so ausgebildet, daß sie die Füllung der Kanäle vom Boden bis zur Oberkante sicherstellen, um die BearbeitungsfLächen der Kanäle wirksam zu nutzen. Ein einfacher Trichter, der durch die Einlaßöffnung führt, kann bei manchem körnigen Material brauchbar sein, während es bei anderem Material wichtig sein kann, eine mechanische Zuführung, wie z.B. eine Zuführung mit einer Schnecke oder einem Kolben, zu besitzen. Wenn das zu verarbeitende Material eine viskose Flüssigkeit ist, kann die Zufuhrvorrichtung eine Leitung, durch die die Flüssigkeit in den Kanal fließt, oder eine Pumpe, wie z.B. eine Schrauben- oder Getriebepumpe sein, um das Material in der gewünschten Rate und mit dem gewünschten Druck zuzuführen.

Die Auslaßöffnung 36 durch das Gehäuse 16 ist wenigstens einen größeren Teil einer vollständigen Umdrehung des Rotors 1o von der Einlaßöffnung 28 entfernt in einer Stellung angeordnet, um bearbeitetes Material, das den Kanalblock 32 erreicht, aufzunehmen und auszutragen. Die Kontrolle der Rate, mit der bearbeitetes Material vom Kanal ausgetragen werden darf, ist ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung des Ausmaßes, in dem das Material bearbeitet werden muß und der Auslaß 36 wird so konstruiert und angeordnet, daß er diese Auslaßsteuerung ergibt. Die Steuerung oder Kontrolle kann durch die Größe der Öffnung oder durch ein Drosselventil oder eine andere Vorrichtung in der Austragsöffnung bewirkt werden. Die Austragsrate kann auch dadurch gesteuert werden, daß man die Auslaßöffnung mit einer weiteren Bearbeitungsstufe, wie z.B. einer Extrusionsdüse oder Form 38 oder ähnlichem verbindet, die den gewünschten Widerstand gegen das Fließen erzeugt und die Austragungsrate aus dem Auslaß und das Ausmaß der Bearbeitung des Materials in dem Kanal steuert. Bei einer Abänderung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, die mehr als einen

809846/0563

Kanal aufweist, kann der Auslaß von einem Kanal durch eine Leitung zum Einlaß eines v/eiteren Kanals zur weiteren Bearbeitung geführt werden. Diese Anordnung ist besonders wertvoll, da die Serie der druck-erzeugungen und pumpenden Wirkung von aufeinanderfolgenden Bearbeitungskanälen kumulativ ist, so daß leicht ein hoher Auslaßdruck sichergestellt ist. Es ist zu betonen, daß aufeinanderfolgende Kanäle voneinander abweichende Geometrie zur besten Bearbeitung des zugeführten Materials aufweisen können. Es kann auch Material, das in einem oder einer gegebenen Anzahl von Kanälen, die parallel arbeiten, bearbeitet wird und daraus ausgetragen wird, einem anderen Kanal oder einer geeigneten Anzahl von Kanälen, die parallel arbeiten, zugeführt werden.

Getrennte Zuführvorrichtungen und Einlaßöffnungen können zur Aufgabe von Kunststoff oder polymerem Material auf jeden Kanal oder eine beliebige Kombination von Kanälen vorgesehen werden; dabei kann das Material gleich oder verschieden von dem Material, das einem anderen oder einer Kombination von Kanälen zugeführt wird, sein. Verschiedenes Material, das von getrennten Kanälen oder Kanalkombinationen bearbeitet wird, kann durch getrennte Auslaßöffnungen ausgetragen werden und kann getrennten Extrusionsdüsen oder einer Düse zur Koextrusion, z.B. mit einem Material für den Kern und einem anderen Material als Beschichtung, zugeführt werden.

Eine wirksame Bearbeitung von Kunststoff oder polymerem Material wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man die Zugaberate und den Austrag des Materials an den oder die Bearbeitungskanäle, die Temperatursteuerung und die Geschwindigkeit der Kanalwände in Bezug auf die Eigenschaften des Materials und die Geometrie des Kanals anpaßt und koordiniert.

Zu dem Material, das nach dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung be- und verarbeitet werden kann, gehört jeder Kunststoff und jedes polymere Material, das gewöhnlich flüssig oder

809846/0563

- 'Jt-

durch Wärme oder mechanische Energie oder ein Verdünnungsmittel in den viskosen flüssigen oder deformierbaren Zustand überführt werden kann und das genügend Stabilität besitzt, um unter den Behandlungsbedingungen nicht ernstlich abgebaut zu werden. Zu solchem Material gehören unter anderem Thermoplasten, hitzehärtende und elastomere Polymerisate, wie z.B. Polyolefine (z.B. Polyäthylene, Polypropylene), Polyvinylchloride (z.B. PVC), florhaltige Polymerisate, Polymerisate auf Basis von Polyvinylacetat, Polymerisate auf Acrylbasis, Polymerisate auf Styrolbasis (z.B. Polystyrol), Polyamide (z.B. Nylonarten), Polyacetale, Polykarbonate, Kunststoffe auf Basis von Zellulose, Polyester, Polyurethane, phenolische und Äminokunststoffe, Epoxyharze, Silikon- und anorganische Polymerisate, Polymere auf Basis von Polysulfon, verschiedene Polymere auf Basis von natürlichen Verbindungen UBW. sowie Mischpolymerisate und Mischungen dieser Stoffe miteinander oder mit Lösungsmitteln oder Verdünnungsmitteln oder mit verschiedenen festen und flüssigen Zusätzen. Es ist ferner vorgesehen, daß chemisch reaktives Material, wie 8.B. ein Material oder Materialgemisch, das Polymere bilden kann, die in einer gewissen Stufe ihrer Bildung und bei den in den Kanälen aufrechterhaltenen Temperaturen viskose Flüssigkeiten darstellen, auf die Vorrichtung zur Reaktion und Bearbeitung in den Kanälen gegeben werden können.

Die Temperatur des Materials kann bei der Zuführung und während der Verarbeitung in der Maschine so gesteuert werden, daß die Viskositäten und Fließeigenschaften des verarbeiteten Materials bestimmbar sind.

Die Beziehung zwischen der Zugabe- und Austragungsrate von flüssigen viskosen Kunststoffen und Polymerisaten zu einem ringförmigen rechteckigen Bearbeitungskanal und der Geschwindigkeit der Kanalwände in Bezug auf die Eigenschaften des gewählten Materials, die Temperatur und die Geometrie des Kanals wird bei Annahme eines isothermischen, laminaren, stetigen, vollentwickelten Stroms einer

809846/05Θ3

nicht kompromierbaren, dem Kraftgesetzmodell gehorchenden nicht-Newtonschen Flüssigkeit unter Vernachlässigung der Gravitations- und Trägheitskräfte durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

In der Gleichung bedeuten:

3

Q = volumetrische Flußrate (in /see) = (16,39 cm /see), N = Frequenz der Kanalumdrehung (üps), R,= Außenradius des ringförmigen Kanals (in) =(2,54 cm), R = Innenradius des ringförmigen Kanals (in) =(2,54 cm),

H = Breite des ringförmigen Kanals, P = Druck (psi) = (0,07 kp/cm²), θ = Winkel'(Bogeneinheiten), JIq = ——^i£ = auf den Winkel bezogener Druckgradient

(psi/rad.) = (O,O7 kp/cm /rad.),

2 P aus = Auslaßdruck (psi) = (0,07 kp/cm ), P ein = Einlaßdruck (psi) = (0,07 kp/cm²), 0 = Umfangsbruchteil von Einlaß zu Auslaß,

s = 1/n empirischer Parameter für die dem Kraftgesetz gehorchende Modellflüssigkeit:

m* ^η"^Ί

17 = nicht-Newtonsche Viskosität (Ib _f sec/in²},

m = empirischer Parameter (lb_f see /in ),

η = empirischer Parameter,

<j* = Scherrate (1/sec) .

In der oben angeführten Gleichung bedeutet das erste Glied auf der rechten Seite den "Mitschleppstrom" oder das Mitschleppfließen und das zweite Glied den "Druckstrom" oder das Druckfließen. Diese Gleichung läßt sich auch für Newtonsche Flüssigkeiten anwenden, in denen

809846/0563

s=n=1 und m= f*- die Newtonsche Viskosität ist.

Als Verdeutlichung für die Verwendung der oben angeführten Gleichung wird eine Schmelzpumpe für polymeres Material entworfen. Sie soll 1.OOO lbs/h (454 kg/h) Schmelze pumpen und einen Druck

von 1.500 psi (105 kp/cm ) am Austragsende erzeugen. Die Kraftgesetz-Parameter dieser Schmelze bei der Bearbeitungstemperatur sind m = 1 lb_f sec°'⁵/in² und η = 0.5. Unter der Annahme, daß P. = 0 und 0 = 0.75 beträgt der benötigte Gradient

1 cr\r\

= 318,3 psi/rad.

Nimmt man ferner an, daß die Dichte dieser Schmelze bei der Bearbeitungstemperatur und dem durchschnittlichen Druck 50 lb/ft. ist, so beträgt die Fließrate oder Strömungsrate:

(1000) (1728) ₃

Q = : = 9.6 in /see.

(36ΟΟ) (50)

Substitution des verfügbaren Werts in die Konstruktionsgleichung mit Of"- 0,5 ergibt:

ο λ - ο «Äu/n_neiBMn\o²Mn²i 3166,1 (sec"¹)H⁴ (in⁴) 9,6 = 2,356N(Ups)H(in)R, (in )- ^—TTn)

Die oben angegebene Gleichung gibt die benötigte Beziehung zwischen R,, H und N an. Anschließend wird durch Auswahl eines vernünftigen Werts für N, z.B. 30 Upm, die Beziehung zwischen R^ und H erhalten, wie in Fig. 6 dargestellt. Daher ist ein Scheibenradius von 6,3 in (16 cm) optimal für eine Kanalbreite von O,24 in ( 6 mm). Daher pumpt ein ringförmiger rechteckiger Kanal mit einem Außendurchmesser von 12,6 in (32 cm), Innendurchmesser von 6,3 in (16 cm) und einer Breite von 0,24 in (6 mm) der sich mit 30 Upm dreht, 1.000 lb/hr (454 kg/h) Schmelze und erzeugt einen Druck

2
von 1.500 psi (105 kp/cm ).

809846/0563

Es ist festzustellen, daß der ringförmige Kanal eng und tief ist

und das kann Schwierigkeiten bei der wirksamen Zugabe von zu behandelndem Material in einer solchen Weise geben, daß es den Kanalboden erreicht. In der Praxis kann dieses Problem gelöst werden, indem man entweder in dem Gehäuse eine ausreichende Unterschneidung vorsieht, wie in Fig. 5 dargestellt, wo in dem Gehäuse 41 die Unterschnädung 7o vorgesehen ist, oder mehrere Kanäle verwendet, wobei die erste Stufe etwas breiter als optimal ist.

Z.B. wählt man vorzugsweise bei aufzugebendem Material in Form von teilchenförmigen! Feststoff einen ersten Kanal, der so eng wie möglich, jedoch genügend breit ist, um die Aufgabe unter Schwerkraftwirkung durchführen zu können. Für übliches polymeres Material in Teilchenform liegt dies im Größenbereich von etwa 0,25 in (6,3 mm) bis etwa 2,5 in (63 mm).

Für praktische Erwägungen überschreitet die Geschwindigkeit von Rotor und Kanal im allgemeinen 500 Upm, vorzugsweise etwa 250 üpm nicht. Die unteren Grenzen für Rotor- und Kanalgeschv/indigkeit können z.B. bei 10 üpm liegen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird in den Figuren 4 und 5 dargestellt, die einen verbesserten Aufbau zeigen, bei dem zwei Bearbeitungskanäle in Serie verbunden sind. Bei dieser Maschine ist ein Rotor 4o zur Umdrehung in dem Gehäuse 41 auf einer Antriebswelle 42 angebracht, die in Stirnplatten 44 des Gehäuses 41 gelagert sind. Ringförmige Kanäle 46 und 47 sind vorgesehen, deren gegenüberliegende Seitenwände 48 in fester Beziehung zueinander stehen und einen keilförmigen Kanalquerschnitt mit relativ breiten zylindrischen Flächenbereichen 5o an jeder Seite der Kanäle 46 und 47 bilden. Diese zylindrischen Flächenbereiche 5o sind in engem gleitendem Sitz mit der koaxialen zylindrischen Innenfläche 51 des Gehäuses 41 , so daß die Innenfläche 51 und die Kanäle 46 und 47 abgeschlossene ringförmige Durchgänge bilden.

809846/0563

An der Außenseite jeder Wand 48 der Kanäle sind Kammern 52, 54 und 56 zur Einführung einer Temperatursteuerflüssigkeit zur Wärmeübertragung durch die Kanalwände vorgesehen. Das Wärmeübertragungsfluid wird durch einen axialen Durchgang 58 in der Welle 42 zugeführt; es fließt durch die Röhren 6o zu einer ersten Kammer 52, von der ersten Kammer durch einen Kanal 62 zur zweiten Kammer 54, dann durch einen Kanal 64 zur dritten Kammer 56 und durch einen weiteren Durchgang 68 zu einem Rohr 66 in der Welle 42.

Wie in Fig. 5 deutlich dargestellt, ist die innere Oberfläche 51 des Gehäuses 41 über ihre weiteste Erstreckung zylindrisch, weist jedoch in der Nähe der Materialeinlaßöffnung 71 zum Kanal 46 eine Unterscheidung 7o auf. Diese Unterschneidung 7o weist eine solche Breite auf, daß ihre Wände 72 sich über die zylindrischen Teile 5o des Rotors 4o hinaus erstrecken und eine Einlaufkammer 74 bilden, so daß bei Zuführung von viskosem flüssigem Material durch die Einlaßöffnung 71 das viskose flüssige Material durch die zylindrische Fläche 5o des Rotors bis zu dem Spalt mitgeschleppt wird, wo die Fläche der Wände 72 der Unterschneidung 7o die zylindrische Fläche 5o des Rotors erreicht. Diese Wirkung erleichtert das Pressen des viskosen Materials in den Kanal 46.

Der in dem Gehäuse 41 angebrachte Kanalblock 76 hat eine Form, die komplementär zum Kanal 46 ist und eng dareinpaßt, um die Hauptmasse an Kunststoff oder polymerem Material zur Bewegung relativ zu den Wänden 48 des Kanals 46 zu halten und viskoses flüssiges Material, das von den Wänden 48 vorwärtsbefördert wird, zum Austrag als bearbeitetes Material durch den Auslaß 78 abzukratzen. Ein Durchgang 8o ist vorgesehen, um verarbeitetes Material vom Auslaß 78 nach dem Einlaß 82 in einen ringförmigen Kanal 47 zur weiteren Bearbeitung zu leiten. Der an dem Gehäuse 41 angebrachte Kanalblock 84 hat eine Form, die komplementär zum Kanal 47 ist und eng da-reinpaßt, um die Hauptmasse an Kunststoff oder polymerem Material in den Kanal zur Relativbewegung gegenüber den Wänden 48 zu halten und viskoses flüssiges Material, das von den Wänden 48

809846/0563

vorwärtsbefördert wird, zum Austrag als verarbeitetes Material durch den Auslaß 86 abkratzt.

In Fig. 5 ist eine fakultative weitere Mischvorrichtung 88 dargestellt. Dieses Bauteil 88 erstreckt sich teilweise in die Kanäle und erhöht durch seine Einwirkung auf das Material in den Kanälen 46 und 47 die Scherung des bearbeiteten Materials und verbessert die Mischwirkung der Maschine. Der Mischbauteil 88 kann in einer Vielfalt von Verwendungen und Formen ausgebildet sein, z.B. in Form von Nasen, Keilen oder Blöcken einer solchen Form und Größe, daß Abstände zu den Kanalwänden gehalten werden, ferner in Form von Sieben, statischen Mischvorrichtungen usw. Durch Einwärts- und Auswärtsbewegung eines keilförmigen Mischblocks zur Veränderung des Abstandes mit den Kanalwänden wird ein einstellbares Mischungsausmaß erhalten. In der dargestellten Form ist der Bauteil ein Damm, der an seiner Vorderseite 9o einen von Material freien Raum erzeugt, wobei die Vorder- und Rückseite in Bezug zur Bewegungsrichtung des Rotorkanals 46 definiert sind. Dieser freie Raum kann verwendet werden, um den Kanal 46 zu be- oder entlüften, indem man an der Vorderfläche des Damms 88 eine öffnung 92 im Gehäuse 41 ausbildet, durch die Material, das sich gegebenenfalls verflüchtigt hat, entweichen kann. Die öffnung 92 kann auch als Einlaß für Verarbeitungszusätze verwendet werden.

Alternativ dazu kann der Kanalblock selbst als Misc-hungsblock dienen, indem man einen gewissen Abstand vorsieht, der durch Ein- und Auswärtsbewegung des Kanalblocks verändert werden kann und damit einen Teil des Materials oder das gesamte Material zurückführt. Wenn das gesamte Material zurückgenommen wird, erhält man einen Chargenbetrieb. Wenn ein Teil des Materials zurückgenommen wird, erhält man ein kontinuierliches Verfahren.

Bei Anwendung dieser Möglichkeiten kann eine Vielzahl von Verfahren durchgeführt werden. So kann der Kanalblock so eingestellt werden, daß ein Teil oder das gesamte Material zurückgenommen wird, um

809846/0563

Material in dem Kanal in einen gewünschten Zustand zu bringen; ferner kann Material dann entweder durch die Einlaßöffnung 71 oder durch die öffnung 92 oder durch beide öffnungen zum Mischen oder Kombinieren mit dem Material, das in dem Kanal in den gewünschen Zustand überführt wurde, zugesetzt werden.

Das folgende Beispiel verdeutlicht die Erfindung.

Beispiel

Eine Bearbeitungsvorrichtung gemäß Fig. 1 wurde mit einem Rotor mit einer Kanalspaltbreite von 0,25 in (6,3 mm), einem Außendurchmesser von 7,5 in (19,05 cm) und einem Innendurchmesser von 4,5 in (11, 43 cm) eingerichtet. Der Gehäuseeinlaß der Vorrichtung war mit einer Leitung verbunden, um geschmolzenes Polyäthylen niedriger Dichte aus einer Schneckenpresse aufzunehmen, und der Gehäuseauslaß war mit einem verengten Mundstück verbunden. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:

Rotor-

geschw.

(üpm)

Materialfluß
(lb/hr)

kg/h

183.5 (83,4)
141.0 (63,9)
64.2 (29,2)
279 (126,6)
275 (124,7)

Druckanstieg über die Vorrichtung (Paus-Pein) _ (psi)

490 (34,3)

870 (60,9)

1275 (89,8)

1510 (105,1)

1705 (119,4)

Kanalwandtemp. _Λ
(⁰P) (⁰C)

Materialtemperatur

400 (204,4) 410(210,0424(217,8)

300 (148,9) 420(215,6fc96(2O2,2)

300 (148,9) 420(215,6B96(2O2,2)

300 (148,9) 420(215,6)123(217,2)

300 (148,9) 418(214,4)123(217,2)

In einem weiteren Beispiel wird dieselbe Vorrichtung mit einer Kanalbreite von o,75 in (19 mm) durch Schwerkraft mit festen Pellets aus Polyäthylen geringer Dichte beschickt:

Rotor- Kanalwand- Plastifizierungs-

geschw. temp. rate

(üpm) (⁰F) (⁰C) (lb/hr) (kg/H)

26.6 400 (204,4)

75.5 400 (204,4)

153.6 400 (204,4)

23.3 46.2 79.2

(10,6) (21,0) (35,9)

Austragstemperatur (⁰P) (⁰C)

348 (175,6)
368 (186,7)
408 (208,9)

809846/0563

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von festem oder viskosem Kunststoff oder Polymermaterial usw., bei dem der Kunststoff oder das Polymermaterial durch einen Einlaß in einen geschlossenen Durchgang gegeben wird, dessen gegenüberliegende Seiten sich gleichzeitig in Richtung zu einem Auslaß bewegen, wobei das Material durch die sich bewegenden Seitenwände bearbeitet und geg'jn einen Kanalblock und mit fortschreitendem Druckaufbau entlang des Durchgangs zum Austrag des bearbeiteten Materials durch den Auslaß aus dem geschlossenen Durchgang mitgerissen wird. Eine Drehvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist einen oder mehrere ringförmige Kanäle mit gegenüberliegenden Seitenwänden auf, die von einem angetriebenen Rotorteil zur Relativbewegung gegenüber einem Gehäuse geführt werden; eine ringförmige Fläche des Gehäuses, die koaxial mit dem Rotor ist, arbeitet mit den Wänden des Kanals oder der Kanäle zusammen und bildet einen oder mehrere geschlossene ringförmige Durchgänge. Ein Einlaß zur Zuführung des Kunststoffs oder polymerem Material in jeden ringförmigen Durchgang erstreckt sich durch das Gehäuse und ein Auslaß zum Austrag des Materials aus jedem Durchgang ist umfänglich einen größeren Teil einer vollständigen Umdrehung von dem Einlaß entfernt angeordnet. Ein vom Gehäuse gehaltener Kanalblock ragt in jeden Kanal hinein, um den Kunststoff oder das polymere Material zur Relativbewegung gegenüber den Kanalseitenwänden zu halten und die sich vorbeibewegenden Seitenwände abzuwischen oder abzukratzen; der Kanalblock ist zwischen dem Auslaß und dem Einlaß zu jedem ringförmigen Durchgang angeordnet.

809846/0563

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1.j Verfahren zur Bearbeitung von festem und viskosem Kunststoff und polymerem Material, wobei das Material von einer Wand relativ zu einer anderen zum Bearbeiten und Austragen mitgerissen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das Material an einem Aufgabepunkt in einen Kanal zwischen gegenüberliegenden Wänden, die sich gleichzeitig nach einem Austragpunkt bewegen, aufgibt, das Material in dem Kanal durch eine Fläche zurückhält, den Kanal in der Nähe des Austragpunkts blockiert, um die Hauptmasse des Materials von der Bewegung mit den Wänden zurückzuhalten, um eine Relativbewegung zwischen der Hauptmasse des Materials und den Wänden zu erzeugen, Teile des Materials, die in Kontakt mit den Wänden' sind, gegen das Blockieren zur Bearbeitung und zum Austrag mitreißt und die Austragrate des Materials aus dem Kanal in Beziehung zur Oberfläche und der Bewegungsgeschwindigkeit der gegenüberliegenden Wände in Bezug auf die Hauptmasse des Materials und in Beziehung zu den Eigenschaften des Materials setzt, um die gewünschte Bearbeitung durchzuführen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal und die materialzurückhaltende Fläche ringförmig und koaxial sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Wände relativ zu der Hauptmasse des Materials in dem Bereich liegt, der eine Laminarströmung des Materials in dem Kanal erzeugt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein mischendes Bauteil in dem Kanal an einer Stelle zwischen dem Aufgabepunkt und dem Austragungsort angeordnet ist, um zusätzliche Mischwirkung zu erzeugen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mischende Bauteil ein Damm ist, der über einen Teil des Quer-

8 0 9 8 4 6/0563

Schnitts des Kanals ragt und daß man Gase und Dämpfe entfernt oder Mittel dem Material in den Kanal dicht vor dem Damm zusetzt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierung den Durchgang eines Teils des Materials an den Wänden für einen weiteren Durchgang durch den ringförmigen Kanal und die Bearbeitung darin zuläßt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrag des Materials aus dem Auslaß für eine chargenweise Bearbeitung des Materials in dsm Kanal abgeschnitten wird und der Austrag zusammenfassend erfolat, wenn die Bearbeitung der Charge erreicht ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Material von dem Austrag eines Bearbeitungskanals zu dem Aufgabepunkt eines weiteren Bearbeitungskanals zur weiteren Bearbeitung und zum Austrag aus dem weiteren Bearbeitungskanal geleitet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in Form fester Teilchen eingesetzt wird und so zugeführt wird, daß im wesentlichen der ringförmige Kanal gefüllt wird,und die Temperatur des zugeführten Materials und die Temperatur der gegenüberliegenden Seitenwände gesteuert wird, um das Schmelzen von Teilen des Materials, die in Kontakt mit den Seitenwänden stehen, durchzuführen .

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material als viskose Flüssigkeit zugeführt wird und durch den Einlaß unter solchen Bedingungen aufgegeben wird, daß es im wesentlichen den ringförmigen Durchgang füllt.

809846/0 5-6$

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß das Material durch den Einlaß in eine Einlaufkammer gefüllt wird, die eine Fläche aufweist, die sich nach einer zylindrischen Fläche an einer Außenkante des ringförmigen Kanals und mit dem ringförmigen Kanal drehend aufweist und durch die zylindrische Fläche in den Spalt zwischen der geneigten Fläche und der zylindrischen Fläche mitgerissen wird, um das Material besser dem ringförmigen Kanal zuzuführen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kanal sich mit einer Frequenz von etwa 10 bis etwa 500 Upm dreht.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Material oder ein Materialgemisch, das unter Bildung eines viskosen flüssigen Kunststoffs oder polymeren Materials reagieren kann, in den Kanal eingeführt wird und Temperatur, Druck, Austragsrate des Materials aus dem Kanal, Bewegungsrate und Oberfläche der gegenüberliegenden Wände in Übereinstimmung gebracht werden, um die Bearbeitung durchzuführen .

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Komponente eines Materialgemischs, die unter Bildung eines viskosen flüssigen Kunststoffs oder Polymermaterials reagieren kann, zwischen dem Aufgabepunkt und dem Austragungsort zum Mischen und zur Einwirkung mit Material in dem Kanal in den Kanal eingeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Material oder ein Materialgemisch, das unter Bildung eines viskosen flüssigen Kunststoffs oder Kunststoffmaterials reagieren kann, durch den Einlaß in den Kanal gegeben wird und Temperatur, Druck, Austragsrate des Materials aus dem Kanal,

809846/0 56 §

-Vf-

Bewegungsrate und Oberfläche der gegenüberliegenden Wände abgestimmt werden, um die Bearbeitung durchzuführen.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bestandteil eines Materialgemischs, das unter Bildung eines viskosen flüssigen Kunststoffs oder Polymermaterials reaktionsfähig ist, in den Kanal zwischen dem Aufgabepunkt und dem Austragungsort zum Vermischen und zur Einwirkung mit Material in dem Kanal zugegeben wird.

17. Vorrichtung zur Bearbeitung von festem und viskosem Kunststoff und Polymermaterial nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 16, gekennzeichnet durch

A. einen ringförmigen Kanal (22; 46, 47) mit gegenüberliegenden Seitenwänden (24,; 48);

B. einen koaxialen ringförmigen Flächenteil (26; 51), der mit

dem Kanal einen eingeschlossenen ringförmigen Durchgang bildet;

C. eine Einlaßöffnung (28; 71) zur Zuführung von Kunststoff oder Polymermaterial in den Durchgang (22, 24; 46, 47, 48) zur Bildung einer Materialmasse, die im wesentlichen den Durchgang füllt;

D. eine Vorrichtung (14; 42) zur Erzeugung einer relativen Drehung zwischen dem Kanal (22; 44, 47) und dem Oberflächenteil (26; 51) um ihre gemeinsame Achse, um die Seitenwände (24; 48) in Umfangsrichtung von der Einlaßöffnung (28; 71) des Durchgangs zu bewegen;

E. eine Auslaßöffnung (36; 86) aus dem Durchgang, die dem größeren Teil einer vollständigen Umdrehung von der Einlaßöffnung entfernt umfänglich in Drehrichtung des Kanals (22; 44, 47) angeordnet ist, und

F. ein blockierendes Teil (32; 76, 84) mit einer Endwand (34)

und kratzenden Bereichen, das in dem Durchgang (22, 24; 46, 47, 48) zwischen der Auslaßöffnung und der Einlaßöffnung in Drehrichtung des Kanals angeordnet ist, wobei die Endwand (34) so gebildet ist, daß sie die Masse des Materials in dem Kanal

809846/056$

hält, so daß eine Relativbewegung zwischen den gegenüberliegenden Wänden und der Materialmasse in dem Kanal entsteht, wobei die Wände das in Kontakt mit den Wänden befindliche Material gegen das Blockteil (3 2; 76, 84) in dem Kanal zur Bearbeitung und zum Austrag mitreißen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (38) zur Steuerung des Austrags des bearbeiteten Materials aus der Auslaßöffnung (36; 86), um den gewünschten Grad der Bearbeitung des Kunststoffs sicherzustellen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch im wesentlichen zylindrische Flächenteile(1o; 5o) an den Außenkanten des ringförmigen Kanals (22; 46, 47) zur Drehung mit dem Kanal, wobei die Einlaßöffnung in eine Eintrittskammer (74) führt, die eine Fläche (7o) aufweist, welche gegen die zylindrischen Teile (1o; 5o) unter Bildung eines Spalts zur verbesserten Materialzufuhr in den ringförmigen Kanal geneigt ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner einen oder mehrere mischende Bauteile (88) aufweist, die von dem ringförmigen Oberflächenteil (26; 51) getragen werden und teilweise in den ringförmigen Kanal an einer Stelle zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung hineinragen, um die mischende Wirkung der Vorrichtung zu erhöhen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß das mischende Bauteil (88) ein Damm ist, der von dem ringförmigen Flächenteil (26; 51) getragen wird und sich teilweise in den ringförmigen Kanal erstreckt, um die bearbeitende Wirkung der Vorrichtung zu verbessern, wobei der Damm vordere und hintere Flächen (9o) in Bezug auf die Drehrichtung des ringförmigen Kanals aufweist.

809846/0563*

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Belüftungsöffnung (92) in dem ringförmigen Flächenteil (26; 51) an der Vorderfläche (9o) des Mischungsdamms (88) zum/blassen von verflüchtigtem Material vorgesehen ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß das mischende Bauteil (88) zur Bewegung in den Kanal und aus dem Kanal heraus angebracht ist, um den Abstand von den Kanalwänden zur Steuerung der Mischwirkung einzustellen.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das blockierende Teil (32; 76, 84) so ausgebildet ist, daß es einen begrenzten Abstand zwischen den kratzenden Bereichen und den Seitenwänden aufweist, um den Durchgang einer begrenzten Materialmenge für einen weiteren Durchgang durch den ringförmigen Kanal und die Verarbeitung darin zu gestatten.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das blockierende Teil (32; 76, 84) zur Bewegung in den Kanal und aus dem Kanal heraus angebracht ist, um seinen Abstand von den Kanalwänden zur Steuerung der Mischwirkung einzustellen.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, mit der der Materialaustrag aus dem Auslaß (36; 86) zur chargenweisen Bearbeitung des Materials in dem Kanal (22; 46, 47) abgeschnitten werden kann und das Material aus dem Kanal ausgetragen werden kann, wenn die Bearbeitung der Charge erreicht ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (78) für einen ringförmigen Kanal (46) zum Austrag von bearbeitetem Material mit einem

809846/0561

weiteren ringförmigen Kanal (47) zur weiteren Bearbeitung verbunden ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kanal (22; 46, 47) durch im Abstand zueinander befindliche scheibenförmige Elemente (12) gebildet wird, die auf einer Antriebswelle (14; 42) angebracht sind, wobei benachbarte Flächen der Scheiben die gegenüberliegenden Seitenwände (24; 48) bilden.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Elemente (12) einstellbar auf der Welle (14; 42) befestigt sind, um den Raum zwischen den scheibenförmigen Elementen (12) verändern zu können.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere ringförmige Kanäle (22, 46, 47), getrennte Materialzuführen und getrennte Einlaßöffnungen (28; 71) zu getrennten Kanälen oder Kombinationen von Kanälen und getrennte Austragsöffnungen (36; 86) von den getrennten Kanälen oder Kanalkombinationen, die den Materialzuführen und Einlaßöffnungen zugeordnet sind, aufweisen.

809846/O56§