CN112292248A - 用于挤出塑料的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

用于挤出塑料的装置(1；18；19；20；22)和方法，该装置包括：挤出螺杆(3)；具有空腔(4)的壳体(2)；用于可旋转地驱动所述挤出螺杆(3)的驱动单元(5)；沿着所述挤出螺杆(3)布置在所述壳体(2)上的加热部件；填充单元(6)，通过该填充单元可把碎化的塑料供应到所述空腔(4)中；和填料配给机构(12)。所述挤出螺杆(3)在旋转时在输送方向(8)上沿着所述挤出螺杆(3)的纵轴线(9)输送被碎化的塑料。所述壳体(2)具有通入到所述空腔(4)中的用于所述填料的供应开口(11)，其中，所述填料配给机构(12)与所述供应开口(11)上连接，并且被设计用于把在气体流(16)中扩散的填料供应到所述空腔(4)中。

Description

用于挤出塑料的装置和方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1和权利要求8的前序部分的用于挤出塑料的装置和方法。
背景技术
由AT 507 971 A1已知一种用于挤出塑料的塑料-挤出机，其包括具有空腔的壳体，挤出螺杆可旋转地安置在该空腔中。挤出螺杆被驱动单元驱动。沿着挤出螺杆，在壳体上设置了加热部件，借助这些加热部件可将热能引入到空腔中。通过填充单元把碎化的塑料供应到空腔中，该填充单元在挤出螺杆的喂料区域中与壳体连接。挤出螺杆在旋转时在输送方向上沿着挤出螺杆的纵轴线输送被碎化的塑料，其中，利用由加热部件引入到空腔中的热能使得塑料熔化。熔化的挤出塑料经由设置在空腔端部的输出开口，从空腔中排出，并且被供应给下一种应用。
为了改变塑料的特性和/或为了节省材料成本，可以通过填料配给机构给塑料添加填料。填料例如是碳酸盐例如特别是碳酸钙CaCO3、硅酸盐、滑石、氧化物等，或者也可以是短纤维特别是玻璃纤维或碳纤维。填料借助填料配给机构要么作为母料要么松散地例如粉末状地或者以粒料的形式添加给塑料，其中，添加粉末状形式的填料是最成本低廉的。填料要么在挤出螺杆的喂料区域中被添加给塑料，要么塑料与填料混合并且在预先混合的状态下就已经供应给所述装置。相关的详细信息例如可以由文献AT 508 100 A2或文献WO2009/121085 A1获得。
由文献US 2012/321836 A1已知一种用于挤出塑料的装置，该装置包括：挤出螺杆；具有空腔的壳体，挤出螺杆可旋转地布置在该空腔中；用于可旋转地驱动挤出螺杆的驱动单元；加热部件；填充单元，该填充单元在挤出螺杆的喂料区域中与壳体连接，并且通过该填充单元可把碎化的塑料供应到空腔中；和填料配给机构。挤出螺杆在旋转时在输送方向上沿着挤出螺杆的纵轴线输送被碎化的塑料，并且经由壳体上的输出开口把所述塑料从空腔中输出。壳体具有通入到空腔中的用于被填料配给机构输送的填料的供应开口。由该文献的图9可知，供应开口并非布置在喂料区域中或其前面，而是布置在其后面。
但是，对于由现有技术已知的把粉末状填料添加给碎化的塑料的方法，已表明不利的是，在填料/塑料-比例大于1/10时，就会出现填料与塑料混合不充分，由此形成填料结块。但是，由于填料结块，一方面在挤出机的输出开口处产生压力波动，这在挤出之后清洁被挤出的塑料时造成问题，另一方面形成含有不均匀地分布的填料份额的被挤出的塑料。这特别是在制造薄膜、纤维和其它薄产品时造成问题，因为填料份额分布不均匀会引起裂纹。
发明内容
因此，本发明的目的是，提出一种装置和一种方法，借此可以避免现有技术的上述缺点，并且可以产生填料份额高的高质量塑料。
根据本发明，所述目的通过一种具有权利要求1的特征部分的特征的装置和一种具有权利要求8的特征部分的特征的方法得以实现。本发明的优选设计是从属权利要求的主题。
就根据本发明的装置而言，壳体具有通入到空腔中的供应开口。供应开口在输送方向上布置在挤出螺杆的喂料区域之前或喂料区域中，其中，供应开口不必在其整个横截面上都布置在喂料区域中。
在供应开口上连接着填料配给机构。该填料配给机构被设计用于把在气体流中扩散的填料特别是粉末状填料供应到空腔中。粉末状填料在气体流经过碎化的塑料时附着到尚未熔化或者已经至少在表面熔化的碎化塑料的表面上。这具有如下优点：填料细微分布地供应给塑料，因而即使在填料/塑料-比例大于1/10时塑料也细微分布地附着在碎化塑料上。由此实现非常均匀地混合填料和塑料。如果现在由塑料和填料形成的混合物在下一个挤出过程中熔化，就会产生非常均匀的质量，进而产生质量很高的塑料。通过填料的细微分布将可靠地避免形成填料结块。
作为气体，有利地采用空气或氮气。
为了把气体尽量无残余地又从空腔中去除，壳体有利地具有通入到空腔中的排出开口，并且该装置有利地具有抽吸机构，该抽吸机构与排出开口连接且被设计用于把通过气体流引入到空腔中的气体从空腔中排出。抽吸机构例如可以由简单的压缩机构成，该压缩机在排出开口处产生负压，因而把气体从空腔中抽出。有利地，根据供应给空腔的气体流的气体量把气体从空腔中抽出。
优选地，填料配给机构具有与气体供应部连接的接头，并且填料配给机构具有填料输送机构，其中，通过气体供应部可产生流入到空腔中的气体流，其中，填料输送机构被设计用于把粉末状填料从储备器供应到气体流中。有利地，气体供应部例如由安置在填料配给机构上的鼓风机形式的气体压缩机构成，该气体压缩机以较小的能耗压缩周围空气，进而产生空气流。替代于此，气体供应部由外部的工业压缩机构成，并且填料配给机构通过市面上常见的气动-软管和快速耦联件连接在压缩机上。有益地，填料输送机构由一个配给螺杆构成，或者由两个相互啮合的配给螺杆—也称为双重配给螺杆—构成。
有利地，根据本发明的装置具有流量秤，该流量秤在输送方向上布置在挤出螺杆的端部，并且被设计用于测量通过挤出螺杆输送的塑料和填料的质量流，其中，填料配给机构被设计用于根据通过流量秤测得的质量流把填料供应到空腔中。流量秤有利地安置在输出开口处。由此得到如下优点：在工作期间根据通过流量秤测得的质量流自动地改变供应到空腔中的填料的量，由此可以使得填料/塑料-比例保持非常恒定。
有利地，填料配给机构具有加热气体流的气体加热部件。这具有如下优点：在根据本发明的装置未事先干燥的情况下也可以供应潮湿的填料，特别是潮湿的粉末状填料，因为填料在其被引入到空腔中之前通过气体流的加热气体予以干燥。填料干燥地沉积在塑料上。附加地，通过对粉末状填料的干燥，在粉末状填料沉积期间可能因湿气而形成的填料结块碎化并且细微地分布。优选地，气体加热部件经过设计，从而它利用挤出机的加热部件的废热来加热气体流。由此得到可以降低能量成本的优点。
对气体流加热特别是即使在采用吸湿性塑料时也是有利的，因为这些塑料对湿气敏感，并且可以把干燥的粉末状填料更好地接合到塑料的聚合物基质中。
根据本发明的装置和根据本发明的方法的其它有利的实施方式将在下面借助附图予以详述。
附图说明
图1～5分别以示意性的剖视图示出根据本发明的装置的不同的实施方式。
具体实施方式
图1以示意性的剖视图示出根据本发明的装置1的第一实施方式。该装置1包括壳体2和挤出螺杆3，其中，挤出螺杆3可旋转地布置在壳体2的空腔4中。在壳体2上连接着驱动单元5，该驱动单元被设计用来可旋转地驱动挤出螺杆3。驱动单元5例如由电动机和传动部构成。在壳体2上，沿着挤出螺杆3构造了加热部件10。
在挤出螺杆3的喂料区域7中，填充单元6与壳体2连接。该填充单元6由简单的漏斗构成。但在另一设计变型中也存在如下可行性：填充单元6由输送机构构成。借助填充单元6可以把碎化的塑料供应到空腔4中，其中，挤出螺杆3在旋转时在输送方向8上沿着挤出螺杆3的纵轴线9输送被碎化的塑料，并且利用借助加热部件10引入到空腔4中的热能使得碎化的塑料熔化。在空腔4的未示出的一端，在输送方向8上在壳体2上开设出未示出的输出开口。挤出的塑料经由该输出开口从壳体2中输出。
另外，壳体2具有通入到空腔4中的供应开口11。在输送方向8上观察，供应开口11布置在挤出螺杆3的喂料区域7之前。
根据本发明的装置1还具有与供应开口11连接的填料配给机构12。填料配给机构12具有由配给螺杆13构成的填料输送机构和可与未示出的气体供应部连接的接头14。有利地，该接头通过快速耦联件与压力调节器连接。气体供应部通过外部的压缩机来实现，该压缩机借助快速耦联件和气动软管与填料配给机构12连接。配给螺杆13可旋转地被未示出的第二驱动单元例如电动机和传动部驱动。
通过由压缩机供应的空气形成了气体流，尤其为空气流16，其通过填料配给机构12经由供应开口11进入到空腔4中。通过配给螺杆13，从与填料配给机构12连接的储备器15中把填料特别是粉末状填料供应到空气流16中，由此使得粉末状的填料在空气流16中扩散，并且引入到空腔4中。在空气流16经过塑料时，粉末状的填料细微分布地沉积在塑料的表面上。
经由填料配给机构12引入到空腔4中的空气，通过未示出的排出开口从空腔4排出。有利地，排出开口在输送方向8上在供应开口11之前或之后与供应开口11间隔开地布置在壳体2上，并且具有过滤器。该过滤器防止塑料或填料从空腔4中排出。
另外，装置1具有流量秤17，在输送方向8上观察，该流量秤布置在挤出螺杆3的端部，并且被设计用于测量通过挤出螺杆3输送的塑料和填料的质量流。流量秤17通过未示出的线路与填料配给机构12连接，其中，填料配给机构12被设计用于根据通过流量秤17测得的质量流把填料供应到空腔4中。
在一种变型中，填料配给机构12具有气体加热部件，借助该气体加热部件来加热空气流16。
在另一实施方式中，气体供应部由直接与接头14连接的压缩机构成。
图2以示意性的剖视图示出根据本发明的装置18的第二实施方式。该装置18与根据图1的装置1的区别仅在于，供应开口11布置在挤出螺杆3的喂料区域7中。
图3以示意性的剖视图示出根据本发明的装置19的第三实施方式。该装置19与根据图1的装置1的区别仅在于，装置19附加地具有软管21，并且填料配给机构12与壳体2间隔开地布置，其中，填料配给机构12通过软管21与供应开口11连接。通过使用软管21，得到了如下优点：填料在空气流16中经过较长的时段被输送，因而使得粉末状的填料更细微地分布在空气流16中。此外，对于带有填料配给机构12的装置19，该填料配给机构具有气体加热部件，通过软管21改善了对潮湿的粉末状填料的干燥，因为通过设置软管21使得粉末状填料更长久地滞留在被加热的空气流16中，进而被干燥较长的时段。
在另一实施方式中，作为软管21的替代，设置了管。
图4以示意性的剖视图示出根据本发明的装置20的第四实施方式。该装置20与根据图3的装置19的区别仅在于，供应开口11布置在挤出螺杆3的喂料区域7中。
图5以示意性的剖视图示出根据本发明的装置22的第五实施方式。该装置22与根据图1的装置1的区别仅在于，代替单一的配给螺杆，填料配给机构12具有双重配给螺杆23。
这里还要指出，装置1、18、19、20和22也可以设计成没有流量秤，而通过配给螺杆13的或双重配给螺杆23的转速来调节供应到空腔4中的粉末状填料的量。在此有利地，配给螺杆13的或双重配给螺杆23的转速取决于挤出螺杆3的转速。
另外这里还要指出，代替设有单一的配给螺杆，装置18、19和20的填料配给机构12也可以设有双重配给螺杆23。

Claims (10)

1.一种用于挤出塑料的装置(1；18；19；20；22)，包括：挤出螺杆(3)；具有空腔(4)的壳体(2)，所述挤出螺杆(3)可旋转地布置在该空腔中；用于可旋转地驱动所述挤出螺杆(3)的驱动单元(5)；沿着所述挤出螺杆(3)布置在所述壳体(2)上的加热部件(10)；填充单元(6)，该填充单元在所述挤出螺杆(3)的喂料区域(7)中与所述壳体(2)连接，并且通过该填充单元可把碎化的塑料供应到所述空腔(4)中，其中，所述挤出螺杆(3)在旋转时在输送方向(8)上沿着所述挤出螺杆(3)的纵轴线(9)输送被碎化的塑料，并且经由在所述壳体(2)上开设的输出开口把所述塑料从所述空腔(4)中输出；和填料配给机构(12)，其中，
所述壳体(2)具有通入到所述空腔(4)中的用于填料特别是粉末状填料的供应开口(11)，
其特征在于，在输送方向(8)上观察，所述供应开口(11)布置在所述挤出螺杆(3)的喂料区域(7)之前或喂料区域(7)中，其中，所述填料配给机构(12)与所述供应开口(11)上连接，并且被设计用于把所述填料在气体流(16)中扩散地供应到所述空腔(4)中。
2.如权利要求1所述的装置(1；18；19；20；22)，其特征在于，所述壳体(2)具有通入到所述空腔(4)中的排出开口，并且所述装置(1；18；19；20；22)具有抽吸机构，该抽吸机构与所述排出开口连接且被设计用于把通过所述气体流(16)引入到所述空腔(4)中的气体从所述空腔(4)中排出。
3.如权利要求1或2所述的装置(1；18；19；20；22)，其特征在于，所述填料配给机构(12)具有与气体供应部连接的接头(14)，并且所述填料配给机构(12)具有填料输送机构，其中，通过所述气体供应部可产生所述气体流(16)，其中，所述填料输送机构被设计用于把所述填料从储备器(15)供应到所述气体流(16)中。
4.如权利要求3所述的装置(1；18；19；20；22)，其特征在于，所述填料输送机构包括配给螺杆(13)或者双重配给螺杆(23)。
5.如前述权利要求中任一项所述的装置(1；18；19；20；22)，其特征在于，所述填料配给机构(12)与所述壳体(2)间隔开地布置，并且所述装置具有用来使得所述填料配给机构(12)与所述供应开口(11)连接的软管(21)或管。
6.如前述权利要求中任一项所述的装置(1；18；19；20；22)，其特征在于，所述装置(1；18；19；20；22)具有流量秤(17)，在输送方向(8)上观察，该流量秤布置在所述挤出螺杆(3)的端部，并且被设计用于测量通过所述挤出螺杆(3)输送的塑料和填料的质量流，其中，所述填料配给机构(12)被设计用于根据通过所述流量秤(17)测得的质量流把填料供应到所述空腔(4)中。
7.如前述权利要求中任一项所述的装置(1；18；19；20；22)，其特征在于，所述填料配给机构(12)具有加热所述气体流(16)的气体加热部件。
8.一种利用布置在壳体(2)的空腔(4)中的挤出螺杆(3)来挤出塑料的方法，该挤出螺杆(3)可旋转地被驱动单元(5)驱动，其中，沿着所述挤出螺杆(3)在所述壳体(2)上设置了加热部件(10)，用于加热所述空腔(4)，其中，通过在所述挤出螺杆(3)的喂料区域(7)中与所述壳体(2)连接的填充单元(6)把碎化的塑料供应给所述空腔(4)，其中，在所述挤出螺杆(3)旋转时在输送方向(8)上沿着所述挤出螺杆(3)的纵轴线(9)输送被碎化的塑料并且经由输出开口输出，其特征在于，借助填料配给机构(12)经由在所述壳体(2)上开设的供应开口(11)把在气体流(16)中扩散的填料供应到所述空腔(4)中。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，根据塑料和填料的在所述挤出螺杆(3)的端部测得的质量流来调节供应到所述空腔(4)中的填料的量。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在被加热的气体流(16)中把所述填料供应至所述空腔(4)。
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