CH646371A5

CH646371A5 - Screw extruder for the continuous compounding of plasticatable compositions

Info

Publication number: CH646371A5
Application number: CH1100779A
Authority: CH
Inventors: Hans Dieter Zettler; Wolfgang Dr Schneider; Wolfgang Dr Bauer
Original assignee: Basf Ag
Priority date: 1978-12-15
Filing date: 1979-12-12
Publication date: 1984-11-30
Also published as: IT1126558B; IT7923361V0; IT7927983A0; DE2854207C3; DE2854207A1; DE2854207B2

Description

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Claims

PATENTANSPRUCH

Schneckenextruder zum kontinuierlichen Aufbereiten plastifizier-barer Massen mit zwei in einem Arbeitszylinder parallel zueinander gelagerten, gegenläufigen Schnecken, der in eine Einzugszone, eine Aufbereitungszone sowie eine Austragszone unterteilt ist und bei dem dicht kämmende Schneckenprofile in der Einzugszone und in der Austragszone angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragszone (A) 0,5 bis 1,5 D lang ist und die ein- oder mehrgängigen Schneckenprofile in der Austragszone Gangsteigungen (H2) zwischen 0,3 und 1 D aufweisen, wobei D der Aussendurchmesser der Schnecken in der Einzugszone (E) ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schneckenextruder zum kontinuierlichen Aufbereiten plastifizierbarer Massen mit zwei in einem Arbeitszylinder parallel zueinander gelagerten, gegenläufigen Schnecken, der in eine Einzugszone, eine Aufbereitungszone sowie eine Austragszone unterteilt ist und bei dem dicht kämmende Schneckenprofile in der Einzugszone und in der Austragszone angeordnet sind.

Es ist bekannt, dass bei zweiwelligen Schneckenmaschinen gleich- oder gegensinnig rotierende Schnecken und/oder ihre vollständig oder teilweise kämmende oder überhaupt nicht kämmende Anordnung entscheidenden und jeweils unterschiedlichen Einfluss auf das Einzugs-, Förder- und Homogenisierverhalten, auf Selbstreinigung, Energieeinleitung, Höhe und Gleichmässigkeit der Scherbeanspruchung, Druckaufbauvermögen und Verschleissverhalten sowie auf die technisch realisierbaren Betriebsdrehzahlen, den Durchsatz und die Wirtschaftlichkeit hat.

Zweiwellige, kontinuierlich arbeitende Aufbereitungsmaschinen mit gegenläufig dicht kämmenden Schnecken besitzen zwar ein vom Reibwert des Gutes unabhängiges Einzugs- und Förderverhalten, können aber nach Aussagen der Fachwelt nur mit geringen Drehzahlen und damit geringen Durchsätzen betrieben werden, da bei höheren Drehzahlen der Verschleiss nicht mehr beherrschbar ist. Die geringen Drehzahlen erfordern jedoch für schwierige Misch- und Homogenisieraufgaben mehrere hintereinander geschaltete Mischbzw. Aufbereitungszonen. Ausserdem besitzen derartige Maschinen in der Regel eine zu lange energiedissipierende Austragszone, so dass auch aus diesem Grund bei geforderter schonender Aufbereitung die Drehzahlen niedrig geschaltet werden müssen.

Höhere Drehzahlen lassen sich nach dem Stand der Technik bei gegenläufig drehenden Doppelschnecken nur mit nicht kämmenden Wellen realisieren. Höhere Drehzahlen gestatten zwar die Verwendung einer einzigen Misch- bzw. Aufbereitungszone, bringen aber den Nachteil mit sich, dass bei dem geringen Druckaufbauvermögen der nicht kämmenden Schnecken zu grosse Rückstaulängen und unerwünschte Energiedissipation vor Druckverbrauchern auftreten, was zu erheblichem Polymerabbau führen kann. Aus diesem Grunde werden solche Anlagen oft zweistufig betrieben, wobei ein langsam laufender separater Austragsextruder den Druckaufbau gegen das Ausformwerkzeug übernimmt. Ausserdem besitzen die nicht kämmenden Schnecken kein vom Reibwert des Gutes unabhängiges Einzugs- und Förderverhalten.

Es war Aufgabe der Erfindung, einen Schneckenextruder zum kontinuierlichen Aufbereiten plastifizierbarer Massen zu schaffen, der von den geschilderten Mängeln frei ist, der bei kurzer Bauweise eine vollständige Aufbereitung und Homogenisierung mit geringem . Energieaufwand erlaubt.

Diese Aufgabe wird bei einem Schneckenextruder der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Austragszone A 0,5 bis 1,5 D lang ist und die ein- oder mehrgängigen Schneckenprofile in der Austragszone Gangsteigungen H2 zwischen 0,3 und 1 D aufweisen, wobei D der Aussendurchmesser der Schnek-ken in der Einzugszone E ist.

Die erfindungsgemässen Schneckenextruder sind mit Schneckenumfangsgeschwindigkeiten von 1 bis 2,5 m/s antreibbar.

Entgegengesetzt zur Meinung der Fachwelt tritt bei vielen Polymerenwerkstoffen im Einzugs- und Aufbereitungsteil kein nennenswerter Verschleiss auf, wenn die Einzugszone mit dicht kämmenden gegenläufigen Schnecken ausgerüstet ist und die Schnecken mit den genannten Umlaufgeschwindigkeiten betrieben werden. Auch der befürchtete Verschleiss in der dicht kämmenden Austragszone und die dort befürchtete hohe Energiedissipation — verbunden mit unzulässigem Polymerabbau — treten nicht ein, wenn die Geometrie der Austragszone in den oben angeführten Grenzen gehalten wird.

Eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Schneckenextruders ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Der Schneckenextruder ist im Ausführungsbeispiel in drei Zonen unterteilt. Die Einzugszone E hat die Aufgabe, die in das die Schnecken umgebende Gehäuse G geförderten Massen der eigentlichen Misch- bzw. Aufbereitungszone M zuzuführen. Durch den Pfeil X ist die Zugabeeinrichtung angedeutet. Die Schneckenprofile in der Einzugszone sind dicht kämmend zueinander angeordnet und besitzen damit zwangsfördernde Eigenschaften, so dass eine vom Reibwert der Massen und Förderwiderstand weitgehend unabhängige Förderung und daher ein sehr gleichmässiger Produktstrom erzielbar ist. Besonders geeignet sind ein- oder mehrgängige, trapezförmige Schneckenelemente mit Gangsteigungen Hj zwischen 0,5 und 2 D (D=Aussendurchmesser eines Schneckenelements). Ferner hat sich eine Länge der Einzugszone von 2 bis 5 D insgesamt als vorteilhaft erwiesen.

Auf die Einzugszone E folgt eine einzige Misch- bzw. Aufbereitungszone M, die im allgemeinen nicht dicht kämmende, mehrgängige Schneckenelemente grosser Steigung, und z. T. mit verringerten Schneckendurchmesser und/oder speziell gestalteten Knetscheiben aufweist, die sich insbesondere dadurch auszeichnen, dass sie gemäss Fig. 2 grössere freie Querschnitte A2 als die davor oder danach angeordneten Förderzonen besitzen. Aufch kann sowohl mit konstanter als auch mit kontinuierlich sowie diskontinuierlich veränderlicher Steigung gearbeitet werden.

Die Misch- bzw. Aufbereitungszone M kann an beliebiger Stelle durch eine Vorrichtung abgestaut werden, die aus einem oder mehreren profilierten, radial beweglichen Stempeln besteht und bis auf den Schneckenkern verschoben werden kann. Abhängig von den eingesetzten Misch- und Knetelementen beträgt die Länge der Misch- bzw. Aufbereitungszone etwa 4 bis 12 D.

Die nachfolgende Austragszone A hat die Aufgabe, die plastifi-zierte Masse einem nachgeschalteten, an sich bekannten Formgebungswerkzeug (in der Zeichnung nicht dargestellt) zuzuführen. Erfindungsgemäss ist die Austragszone 0,5 bis 1,5 D lang und besitzt ebenso wie die Einzugszone dicht kämmende, vorzugsweise trapezförmige Schneckenelemente mit Gangsteigungen H2 von 0,3 bis 1 D. Die Schneckenelemente in der Austragszone sind ein- oder mehrgängig ausgebildet und weisen entsprechend kleine freie Querschnitte A3 (Fig. 3) auf. Durch die hohe Schneckenumlaufgeschwindigkeit von 1 bis 2,5 m/s wird bewirkt, dass der Schneckenextruder mit hohen Durchsatzleistungen betrieben werden kann. Die spezielle Schneckengeometrie der Austragszone ermöglicht bei hohen Drehzahlen ein Austragen der plastischen Massen gegen hohe Drücke ohne nennenswerten Verschleiss und ohne unzulässig hohe Energiedissipation und Polymerabbau.

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1 Blatt Zeichnungen