Schneckenpresse zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneckenpresse zur Vegrarbeibunlg thermoplastischer Kunststoffe, der das Rohmaterial in plasltifizi ! ertem Zustand zuge- fiihrt wird.
Es ist bei Schneckenpressen (Extrudern) bekannt, am Austrittsende {der Schnlecke besondere Misch-oder Knetöpfe anzuordnen bzw. die Schnecken an ihrer Förderlänge ganz oder abschnittsweise so auszubilden, dass eine in, tensive MischwirkungXan der Füllung erzielt wird. Diese Mischwirkung vermag jedoch ein stets gleichbleibendes Extrusionsprodukt nicht zu liefern, wenn das zu extrudierende Material nicht ständig, der Schnecke in dem vorgeschrkbene-n Verhdltnis seiner einzelnen Bestandteil vorgegben wird.
Soèrn pulver-oder granulatförmiges RohmXaterial in ei-nem bestimmten Verhältnis seiner Bestanfdtteile bereits durchmischt ist und mittels einer üblichen tricherförmigen Speiseeinrichtung dem Extruderzugeführt wird, kann durch eine unbeabsichtigte, vom Antrieb her auf die ganze Machine übertragene Vibration unter Umständen eine teilweise Entmischung entsprechend unterschiodlícher Korngrösse oder spezifischem Gewicht eintreten, so dass das Mischungsverhältnis im der Schnecke zugeführten königen oder pulverigen Mate ri, algomisch abschnittsweise verschieden und damit falsch ist.
Das Mischen von Thermoplasten, z. B. mit Farbpigmente, wird aber vielfach auch im heissgeschmolze- nen Zustand im Autoklav vorgenommen, und zwar je- weils finir eine Autoklavfühlung, die dann in pasten- förmiger oder flüssiger, beispielsweise honigartiger Konsistenz zur Weiterverarbeitung gelangt und dabei gegebenenfalls einem Extruder zugeführt wird. Bei der Herstellung grosser Mengen bzw.
Stückzahlen ein und desselben Produktes kann es nun vorkommen, dal3 eine Autoklavfüllung allein nicht ausreicht und deshalb mehrere Füllungen chargeweise nacheinander gemischt und dem Extruder zugeführt werden müssen, Dabei besteht die Gefahr, dass qualitative oder farb liche. Unterschiede im Endprodukt durch ungleichmässige Zusammensetzungen der Grundmaterialien auftreten.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, veine z. B. mit einer Schnecke üblicher Bauart ausgerüstete Schneckenpresse derart auszubilden, dass bereits aufgeschmolzene Thermoplasten unter ständiger Beibehaltung eines genau festgelegten Mischungsverhältnisses kontinuierlich angeliefert und unter intensive Durchmischun, g verarbeibet werden.
U, m dies zu erreichen, ist adlie erfindungsgemässe Schneckenpresse dadurch gekennzeichnet, dass für die gleichzeitige Zufuhr unterschiedlichen Rohmaterials in den Einzugsbereich der Schnecke bzw. des Schneckenzylinders mehrere Zuführkanäle mit durch Dosierpumpen, insbesondere Zahnradpumpen, jeweils zwangläufig gesteuerter Zuflussmenge vorgeschen sind. Der Vorteil dieser Anordnung besteht vor allem darin, dlass durch die unabhängige Fördermengeneinstellung der einzelnen Pumpon jedes gewünschte Mischungsverhältnis unter den getrennt zugeführtten heissflüssigen Mischungskomponenten genau bestimmt werden kann.
Dies ist für einen kontinuierlichen Betrieb im Gegensatz zur zwang- läufig chargenweisen Mischungszubeneitung in Autoklaven von wesentlicher Bedeutung. Im Extruder kann dan-n durch Verwirbelung der einzelnen Mischungskomponenten ein gutes Durchmischen und Homogenisieren der gesamten schmelze erfolgen, wobei Idas Mass des inneren Mischeffektes neben anderen Faktoren, wie Geometrie der Schnecke, insbesondere deren Gangtiefe bzw.-breite und Neigungsweinkel sowie Viskosität der Schmelze, im wesentlichen von den Druckverhältnissen abhängt,
die sich aus dem jeweiligen Druck am Schneckenende im Verhältnis zum Gesamtdruck der Dosierpumpen ergeben. Je grösser dieser Dnuckunter- schlied bzw. das Druckgefälle vom Schneckenaustrittsende zu den Dosierpumpen hin in der verarbeitenden Schmelze ist, um so besser ist die Druckströmung (Rück fluss) in Nder Schneckenpresse und samit. auch die Über lagerung von Schleppströmung und Rückfluss, wodurch sich ein Iguter Mischeffekt erzielen lässt.
Als vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung wird vorgeschlagen, die Zufuhrkanäle getrennt voneinander anzuordnen und jeden Kanal mit je veiner Dosierpumpe zu versehen oder aber die Zufuhrkanäle mittels eines gemeinsamen Sammelkanals in den Einzugsbereich der Schnecke bzw. des Zylinders münden zu lassen.
Bei letzterer Anordnung ist es möglich, die Dosierpumpe eines der Zufuhrkanäle in den gemeisammen Sammelkanal zu verlegen, wo sie alle zusammenströ menden Mischungsanteile gemeinsam zu fördern hat.
Dabei ist diese Pumpe in ioder Lage, gleichzeitig als Vormischstation zu arboviten und die gagebenenàlis aus noch getrennten Strombahnen bestehende Kanalfüllung durcheinander zu mischen. Das Prinzip der Vormischung durch Verlagerung der Dosierpumpe eines Zufuhrkanals in den jeweiligen Abflusskanal kann bei Vorhandensein einer genügenden Zahl von Mischungskomponenten mehrmals hintereinander, angewendet wer dien, in, dem z. B. die Dosierpumpe jedes hinzukommende Zufuhrkanals in die gemeinsame Abflussleitung sämtlicher bisher zusammengeschlossener Zufuhrkanäle verleb wir-d.
Die hierdurch herbeigefüûhrte Vormischung des in seinen Anteilmengen genau zus, ammengesetzten RohJmaterials erreicht einen, guten Durchmischnzngslgrad und verbessert dadurch den Mischungseffekt im Extru- der.
Um die Dosierpumpen auf die jeweiligen Fördermengen einstellen zu können, kann jede von ihnen mit einem eigenen verstellbaren Antrieb versehen sein.
An der Stelle, wo Ider Sammelhanal od, er die ge trennten ZufuhrkanäIe in den Einzugsbereich der Schnecke münden, können deren Mittellinien die Schneckerlmittellinie in s. pilzem bis rechtem Winkel sch, naiden bzw. kreuzen. Hiermit lassen sich den Materialströmen Einfliessrichtung erteilen, die beim Einzug in die Schneckengänge ebenfalls eine Vordurchmischung ergeben.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schemabisch Idarlgestellt. Es zeigen :
Fig. 1 d'ie Drau±sicht auf eine Schneckenpresse, deren Einzugsbereich und eine Zuführpumpe laufge- schnitten sind,
Fig. 2 einen Schnitt durch den Einzugsbereich und den daran anschliessenden rechten Abschnitt der Schnek- kenpresse.
Gemäss Fig. 1 ist im Zylinder 1 mit seinen Zuführungskanälen 2 und 3 die Schnecke 4 mit Scneckengang 5 angeordnet. Um die verschiedenen Komponenten des jeweils zu verarbeitenden Thermoplasten unter be stimambem Druck in bestimmter Menge zuftihren zu können, sind anschliessend an die Kan, tale 2 und 3 Zahnradpumpen 6 und 7 angeflanscht. Die Zahnradpumpen 6 und 7 besitzen jede einen eigenen, nict dargestellten Antrieb. Durch Drehzahländerung dieser Antriebe können die Pumpenfördermengen unabhlängig voneinander verändert und dadurch das jedem ge wünschten Endprodukt entsprechende-Mischunlgsver- hältnis genau eingehalten werden.
Die in der Zeichnung dargestellten Zuführungskanäle 2 udn 3 laufen derart auf dzie Schnecke zu, dass ihre, Mittellinien Idie der Schneke lin spitzem Winkel schneiden. Die Kanäle können aber auch so angeordnet sein, dass ihre Mittellinien in einem Winkel von 90 radial auf die Schnecke auftreffen, oder auch so, dass sich die Mittellinien von Schnecke und Zuführungskanälen in beliebigem Winkel kreuzen, wodurch dann die zugeführte Schmelze etwa tangential in den Zylinder raum eiintnitt. Je nach Anforderung kann die Schneckenpresse mit mehr als zwei Zuführungskanälen und Pum penlausgerüstet slein.
Der eigentliche Schneckenkörper 4 ist Igemäss Fig. 2 gogen Iden Schneckenschaft 8 durch einen Absatz bzw.
B. und 9 begrenzt. Der Schneckenschaft 8 ist gegen di ! e angedeutete Abtriebswelle 10 des Extrudergetriebes , aixal nicht weiteir nach rechts verschiebbar. Die Diieh- tungsbuchse 11 und die Druckbuchse 12 werden von dem am feststehenden Maschinenteil 13 sich abstützenden Tellerfederpaket 14 axial nach links gegen den Schneckenkörperabsazt 9 gepresst. Die Passfeder 15 hi. ndert die Dichtunc,, sbuchse 11 und, di, e Druckibuchse 12 daran, sich mit dem Schneckenschaft 8 gegenliber dem Zylinder 1 zu drehen.
Das Innere sder Dichtungs ;- . buchse 11 ist mit einer Schicht 16 aus verschleiss- festem Material ausgekleidet. Ebenso sind die ringförmige Stirnfläche des Schneck^2enkörperabsatzes 9 und ider Umfang dles Schneckenschaftes 8 mit einem verschleissfesten Material bewehrt.
Zur Unterbrechung der Wärmeleitung vom Zylinder bzw. von dem den Schneckenschalft umgebenden hocherhitzten Maschinenteil zum benachbarten vor der Wiirme zu schiitzeniden Lager-bzw. ; Getriebegehäuse 18 ist zwischen diesen ein durch das Wärmedämmmittel 19 isolierter Kühlmi'ttelkanal 20 angeordnet.
Die Zuführkanäle sowei der Einfüllbereich des Extruders und das den Schneckenschaft umgebende Maschinenteil hinter dem Einfüllbereich werden von Heiz bander-n 21 und 22 bzw. von einlem Rohrheizkörper 23, welche von der übrigen Zylinderheizung unabhägig sein können, auf einer bestimmten Temperatur gehalten.
Demgegenüber sind diese Zonen bei Schneckenpressen üblicher Bauart im allgemeinen unbeheizt bzw. gar gekühlt. Die Heizeinrichtungen 21, 22 und 23 verhindern jeglichen Wärmeverlust der in die Schneckenpresse eintretenden Schmelze. Die Pumpen 6 und 7 und ihre Zuführungsleitungen sind ebenfalls von allerdings nicht dargestellte Heizeinrichtungen umgeben, so dass jelicher Wärmeverlust der in de Schneckenpresse eintretenden Schmelze vermieden wird.