DD225952A1 - STORAGE AND MIXING ELEMENT FOR DOUBLE SCREW EXTRUDERS - Google Patents

STORAGE AND MIXING ELEMENT FOR DOUBLE SCREW EXTRUDERS Download PDF

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DD225952A1
DD225952A1 DD84262872A DD26287284A DD225952A1 DD 225952 A1 DD225952 A1 DD 225952A1 DD 84262872 A DD84262872 A DD 84262872A DD 26287284 A DD26287284 A DD 26287284A DD 225952 A1 DD225952 A1 DD 225952A1
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Dieter Andersch
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Karl Marx Stadt Maschf
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Abstract

Das Stau- und Mischelement wird zum Mischen und Dispergieren von Zusatzstoffen bei der Aufbereitung von Kunststoffen in Doppelschneckenextrudern mit kaemmenden Schneckenwellen angewendet. Das Ziel und die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit geringem technischem Aufwand beim Einmischen von Zusatzstoffen, beispielsweise Farbpigmenten, durch zusaetzliche intensive Scherung beim Dispergieren und Mischen die stoffliche Homogenitaet der Masse zu verbessern und eine gute Extrudatqualitaet zu gewaehrleisten. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass in Extrusionsrichtung der foerderaktiven Zone der Schneckenbuchsen auf den Schaftwellen nachfolgend eine Intensivscherzone angeordnet ist. Diese Scherzone wird aus einer Kobination von einem Nocken-Mischelementepaar und einem im kaemmenden Eingriff stehenden Scheiben-Ringnuten-Stauelementepaar gebildet. Der Intensivscherzone nachgeordnet ist eine Zone mit einer Kombination von glatten Stau- und Mischelementepaaren. Fig. 1The damming and mixing element is used for mixing and dispersing additives in the treatment of plastics in twin-screw extruders with caulking screw shafts. The object and the object of the invention is to improve the material homogeneity of the mass and to ensure a good extrudate quality with little technical effort when mixing in additives, for example color pigments, by additional intensive shearing during dispersion and mixing. According to the invention, the object is achieved by subsequently arranging an intensive shear zone on the shaft shafts in the extrusion direction of the conveying active zone of the screw bushes. This shear zone is formed from a combination of a cam-mating element pair and an intermeshing disc-ring-groove-stub element pair. Subordinated to the intensive shear zone is a zone with a combination of smooth congestion and mixing element pairs. Fig. 1

Description

Die Dreieckknetscheibe 4, die vor der rechten verschlossenen Kammer angeordnet ist, lenkt die aus der Extrusionsrichtung 13 kommende Masse in die linke freie Kammer um, dabei wird der gesamte Massestrom von der freien Zylinderkarr.mer aufgenommen, wo er durch das in dieser Zylinderkammer befindliche Nocken-Mischelement 5 durchgemischt wird. Gleichzeitig erfolgt die Umlenkung des Massestromes in die gegenüberliegende frei werdende Zylinderkammer, in der das zweite Nocken-Mischelement 5 vorhanden ist. Durch diesen Masseaustausch erfolgt vor allem eine Längsmischung, die die Schmelze thermisch und stofflich vergleichmäßigt. Rezepturschwankungen, bedingt durch quasikontinuierliches Dosieren von Zusätzen werden ausgeglichen.The Dreieckknetscheibe 4, which is arranged in front of the right-hand sealed chamber, deflects the mass coming from the extrusion direction 13 in the left-hand free chamber, while the entire mass flow of the free Zylinderkarr.mer is taken, where it passes through the cams located in this cylinder chamber Mixing element 5 is mixed. At the same time, the deflection of the mass flow takes place in the opposite released cylinder chamber, in which the second cam mixing element 5 is present. Through this mass exchange is mainly a longitudinal mixture that homogenizes the melt thermally and materially. Recipe fluctuations due to quasi-continuous dosing of additives are compensated.

Der Schmelzestrom verläßt das Nocken-Mischelementepaar 5 und wird auf das Scheiben-Stauelement 6 geleitet, das in kämmenden Eingriff mit den Ringnuten-Stauelement 7 steht. Der gesamte Schmelzestrom wird von Element 6 in das Element 7 eingelenkt. Dabei wirken die mit dem Element 7 im Eingriff befindlichen Lückenstauscheiben 8 als Stau-, Misch- und Knetsegment. Die Lückenstauscheiben 8 lagern die Schmelze zusätzlich um und beanspruchen diese durch einen äußerst intensiven Knet- und Scherprozeß. Durch die im Eingriff mit dem Ringnuten-Staueiement 7 stehenden Lückenstauscheiben 8 wird ein hoher Schmelzanteil im Knetspalt 11 der nachfolgenden Stau- und Mischelementenpaare 10 einem Knetprozeß unterzogen, so daß beispielsweise noch vorhandene Pigmentagglomerationen zerteilt werden.The melt stream exits the cam mixing element pair 5 and is directed to the disc baffle 6, which is in meshing engagement with the annular groove baffle 7. The entire melt stream is deflected by element 6 into the element 7. In this case, with the element 7 in engagement gap gap plates 8 act as congestion, mixing and Knetsegment. The gaps 8 also store the melt and subject it to an extremely intensive kneading and shearing process. By standing in engagement with the Ringnuten Staueiement 7 gap blast disks 8 a high melt content in the kneading gap 11 of the following congestion and mixing element pairs 10 is subjected to a kneading process, so that, for example, still existing pigment agglomerations are divided.

Die Plastschmelze tritt aus dem Element 7 aus und gelangt in die Stau-und Mischelementepaare 10, wo sie thermisch schonend weitergemischt wird.The plastic melt exits from the element 7 and enters the congestion and mixing element pairs 10, where it is thermally mixed further gently.

Die nunmehr thermisch und stofflich homogenisierte hochwertige Plastschmelze mitgutdispergierten Pigmenten wird durch die nachfolgenden Schneckenbuchsen 12 zum Austrag gefördert.The now thermally and material homogenized high-quality plastic melt mitgutdispergierten pigments is promoted by the following screw bushings 12 for discharge.

Die Fig. 2 zeigt den Schnitt A-A nach Fig. 1 durch den Zylinder 2. Auf den Schaftwellen 1 ist das Nocken-Mischeiementepaar 5 angeordnet. Im Übergangsbereich der Zylinderbohrungen 2 ist zwischen den Nocken-Mischelementen Sein Spalt vorhanden, in dem die strömende Masse intensiv durchwirbelt und gemischt wird.2 shows the section A-A of FIG. 1 through the cylinder 2. On the shaft shafts 1, the cam-Mischeiementepaar 5 is arranged. In the transitional region of the cylinder bores 2, there is a gap between the cam mixing elements, in which the flowing mass is thoroughly agitated and mixed.

Die Fig.3 zeigt den Schnitt B-B nach Fig. 1 durch den Zylinder 2. Den Nocken-Mischelementen ist auf den Schaftwellen 1 das Scheiben-Stauelement mit den Lückenstauscheiben 8 und das Ringnuten-Stauelement 7 als Elementepaar nachgeordnet. Im Übergangsbereich der Zylinderbohrungen 2 stehen die Lückenstauscheiben 8 mit dem Ringnuten-Stauelement 7 im kämmenden Eingriff, wodurch die strömende Masse einer starken Scherbeanspruchung unterworfen wird.1 shows the section B-B of FIG. 1 through the cylinder 2. The cam mixing elements is arranged on the shaft shafts 1, the disc-damper element with the gap-disc 8 and the annular groove-damper element 7 as an element pair. In the transition region of the cylinder bores 2, the gap baffle plates 8 are in meshing engagement with the annular groove baffle element 7, whereby the flowing mass is subjected to a strong shear stress.

Claims (2)

Patentanspruch:Claim: Stau- und Mischelement für Doppelschneckenextruder, das kegelstumpfartig ausgeführt und in einer Kombination von mehreren Elementepaaren entgegengesetzt in einer Ebene liegend zwischen förderaktiven Zonen von Schneckenbuchsen auf Schaftwellen angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß in Extrusionsrichtung (13) der förderaktiven Zone der Schneckenbuchsen (3) auf den Schaftwellen (1) nachfolgend eine aus einer Kombination von einem Nocken-Mischelementepaar (5) und einem im kämmenden Eingriff stehenden Scheiben-Ringnuten-Stauelementepaar (6; 7) gebildete Intensivscherzone angeordnet ist, der eine Zone mit einer Kombination von glatten Stau- und Mischelementepaaren (10) nachgeordnet ist.Dewatering and mixing element for twin-screw extruder, which is designed like a truncated cone and in a combination of several pairs of elements lying in a plane between actively conveying zones of worm bushes on shaft shafts, characterized in that in the extrusion direction (13) of the active conveying zone of the screw bushes (3) the shaft shafts (1) is subsequently arranged an intensive shear zone formed by a combination of a cam-mixing element pair (5) and a meshing disc-ring groove-stub element pair (6; 7), which comprises a zone with a combination of smooth dunnage Mixture element pairs (10) is arranged downstream. HierzuFor this 2 Blatt Zeichnungen2 sheets of drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Stau- und Mischelement, das in Doppelschneckenextrudern mit kämmenden Schneckenwellen zum Mischen und Dispergieren von Zusatzstoffen bei der Aufbereitung von Kunststoffen angewendet wird.The invention relates to a damming and mixing element which is used in twin-screw extruders with intermeshing screw shafts for mixing and dispersing additives in the treatment of plastics. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Es ist ein Stau- und Mischelement nach DD-WP 159836 bekannt, das als Kegelstumpfkörper mit glatter Mantelfläche ausgeführt und in einer Kombination von mehreren Elementenpaaren auf den Schaftwellen eines Doppelschneckenextruders zwischen förderaktiven Zonen von Schneckenbuchsen angeordnet ist.There is a storage and mixing element according to DD-WP 159836 known, which is designed as a truncated cone body with a smooth outer surface and arranged in a combination of several pairs of elements on the shaft shafts of a twin screw extruder between actively conveying zones of worm bushes. Zur Regelung der Knet- und Mischwirkung ist der Knetspalt zwischen den Elementenpaaren durch auswechselbare Distanzscheiben auf den Schaftwellen axial einstellbar.To control the kneading and mixing action of the kneading gap between the pairs of elements by exchangeable spacers on the shaft shafts is axially adjustable. Dieses bekannte Stau- und Mischelement in der Kombinationsanordnung weist eine materiaischonende Knet- und Mischwirkung auf und gelangt bei solchen Verfahrensaufgaben zum Einsatz, wo niedrige Massetemperaturen bei der Aufbereitung von Kunststoffen und ein guter Selbstreinigungseffekt der Wirkelemente gefordertwerden.This known storage and mixing element in the combination arrangement has a material-mixing kneading and mixing effect and is used in such process tasks where low melt temperatures in the processing of plastics and a good self-cleaning effect of the active elements are required. Ausgehend von den vielfältigen Verfahrensaufgaben bei der Kunststoffaufbereitung, insbesondere bei der Einmischung von Zusatzstoffen zum Beispiel Farbpigmenten, ist feststellbar, daß die Knet- und Mischwirkung des-bekannten Stau- und Mischelementes verbessert werden muß. Die Dispergierung von Farbpigmenten erfordert eine stärkere Scherung und Mischung der Masse und für diesen Fall erweisen sich die bekannten Elemente als nicht wirkungsvoll genug.Based on the diverse process tasks in the plastics processing, especially in the mixing of additives such as color pigments, it can be seen that the kneading and mixing action of the known accumulation and mixing element must be improved. The dispersion of colored pigments requires more shear and mixing of the mass, and in this case the known elements prove to be ineffective enough. Ziel der ErfindungObject of the invention Das Ziel der Erfindung besteht darin, mit geringem technischen Aufwand beim Einmischen von Zusatzstoffen die stoffliche Homogenität der Masse zu verbessern und eine gute Qualität des Extrudates zu gewährleisten.The object of the invention is to improve the material homogeneity of the composition with little technical effort when blending additives and to ensure a good quality of the extrudate. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stau- und Mischelement für Doppelschneckenextruder zu entwickeln, das beim Einmischen von Zusatzstoffen, beispielsweise Farbpigmente, die Dispergierung und Mischung der Masse durch zusätzliche Scherung intensiviert.The invention has for its object to develop a storage and mixing element for twin-screw extruder, which intensifies the addition of additives, such as color pigments, the dispersion and mixing of the mass by additional shear. Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß der förderaktiven Zone der Schneckenbuchsen auf den Schaftwellen nachfolgend eine Intensivscherzone angeordnet ist. Diese Scherzone wird aus einer Kombination von kegelstumpfförmigen Elementenpaaren gebildet, deren erstes ein Nocken-Mischelementenpaar ist. Das zweite Elementenpaar besteht aus einem Ringnuten-Stauelement, das mit einem Scheiben-Stauelement im kämmenden Eingriff steht.The object of the invention is achieved in that the actively conveying zone of the worm bushes on the shaft shafts is subsequently arranged an intensive shear zone. This shear zone is formed from a combination of frusto-conical element pairs, the first of which is a cam mixing element pair. The second pair of elements consists of an annular groove baffle which is in mesh with a disc baffle. Der Intensivscherzone nachgeordnet ist eine Zone, die aus einer Kombination an sich bekannter Stau- und Mischelementenpaare mit glatten Kegelmantelflächen besteht. Die Intensität der Scherung der Masse in dieser Zone ist einerseits durch die Anzahl der in der Kombination angeordneten Elementepaare und andererseits durch deren geometrische Gestaltung und Dimensionierung beeinflußbar.Subordinated to the intensive shear zone is a zone which consists of a combination of per se known congestion and mixing element pairs with smooth conical surface areas. The intensity of the shearing of the mass in this zone can be influenced on the one hand by the number of element pairs arranged in the combination and on the other hand by their geometric design and dimensioning. Beispielsweise sind durch die Wahl der Kegelwinkelgröße, der Form und Anzahl der Nocken auf dem Kegelmantel sowie der Abmessung der Ringnuten- und Scheibenstauelemente, insbesondere der Anordnung von peripheren Lücken in den Stauscheiben, besondere Verwirbeiungs- und Schereffekte des Massestromes in dieser Zone zu erzielen.For example, by the choice of the cone angle size, the shape and number of cams on the conical surface and the dimension of the Ringnuten- and disk damper elements, in particular the arrangement of peripheral gaps in the baffle plates, special Verwirbeiungs- and shear effects of the mass flow in this zone to achieve. Ausführungsbeispielembodiment Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing shows: Fig. 1: den Längsschnitt des Extruderzylinders mit auf den Schneckenwellen angeordneten Stau- und Mischelementepaaren Fig. 2: den Schnitt A-A nach Fig. 1
Fig.3: den Schnitt B-B nach Fig. 11: the longitudinal section of the extruder cylinder with arranged on the screw shafts congestion and mixing element pairs Fig. 2: the section AA of FIG. 1st
3 shows the section BB of FIG. 1 Die Darstellung nach Fig. 1 zeigt die Anordnung der Elementepaare auf den Schaftwellen 1 im Zylinder 2. In Extrusionsrichtung 13 der förderaktiven Zone der Schneckenbuchsen 3 und der Knetscheibe 4 nachfolgend ist das Nocken-Mischelementepaar 5 und das in kämmenden Eingriff stehende Scheiben-Ringnut-Stauelementepaar 6; 7 angeordnet. Diese E!ementekombination»bildet die Intensivscherzone, in der die Masse einer intensiven Mischung, Knetung und Scherung unterzogen wird.1 shows the arrangement of the pairs of elements on the shaft shafts 1 in the cylinder 2. In the extrusion direction 13 of the actively active zone of the screw bushes 3 and the kneading disc 4 below, the cam-Mischelementepaar 5 and the meshing disc-annular groove-stowed element pair 6; 7 arranged. This combination of elements forms the intensive shear zone in which the mass is subjected to intensive mixing, kneading and shearing. An die Intensivscherzone schließt sich eine Zone an, in der mehrere Stau- und Mischelementepaare 10 mit glatten Kegelmantelflächen kombiniert sind. Zwischen den Kegelmantelflächen der Elemente 10 im Eingriffsbereich der Schneckenweilen ist der Knetspalt 11 vorhanden, der zur Regelung des Knetprozesses durch axiales Einordnen von Distanzscheiben 9 zwischen die Elemente 10 in seiner Größe verändert werden kann. Die Wirkungsweise der Stau- und Mischelementekombination stellt sich folgendermaßen dar:The intensive shear zone is adjoined by a zone in which several congestion and mixing element pairs 10 are combined with smooth conical surface areas. Between the conical surface of the elements 10 in the engagement region of the Schnecken sometimes the kneading gap 11 is present, which can be changed to control the kneading process by axially arranging spacers 9 between the elements 10 in size. The mode of action of the congestion and mixing element combination is as follows: im Zylinder 2 fördern in Richtung 13 die im kämmenden Eingriff stehenden Schneckenbuchsen 3 die plastische Masse in die Intensivscherzone. Dieser Abschnitt besteht aus zwei Kammern (linke Zylinderbohrung; rechte Zylinderbohrung), wobei die plastische Masse von der in Extrusionsrichtung 13 betachteten linken offenen Kammer aufgenommen wird.in the cylinder 2 promote in the direction 13, the intermeshing snail bushes 3, the plastic mass in the intensive shear zone. This section consists of two chambers (left cylinder bore, right cylinder bore), the plastic mass being taken up by the left open chamber considered in the extrusion direction 13.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0512303A1 (en) * 1991-04-29 1992-11-11 The Goodyear Tire & Rubber Company Continuous mixing of elastomeric compounds

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0512303A1 (en) * 1991-04-29 1992-11-11 The Goodyear Tire & Rubber Company Continuous mixing of elastomeric compounds

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