DD276980A3

DD276980A3 - SNAIL FOR SCREW PRESSURE FOR THE PREPARATION AND PROCESSING OF POLYMER MATERIALS

Info

Publication number: DD276980A3
Application number: DD30424487A
Authority: DD
Inventors: Slaweyko Marinow; Heinrich Pfaff; Heinz Pritzke
Original assignee: Tech Hochschule C Schorlemmer
Priority date: 1987-06-29
Filing date: 1987-06-29
Publication date: 1990-03-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schnecke fuer Einschneckenpressen zur Aufbereitung und Verarbeitung von Polymerwerkstoffen, insbesondere von zusammengesetzten Polymerkompositionen. Mit den erfindungsgemaessen Schnecken koennen sowohl Extruder als auch Spritzgussmaschinen ausgeruestet werden. Eine erfindungsgemaesse Schnecke weist zumindest einen zylindrischen oder kegelfoermigen Abschnitt auf, dessen Mantelflaeche mit unter einem bestimmten Steigungswinkel schraeg zur Schneckenachse verlaufenden Sperr- und Ueberlaufsteg sowie einer geraden Anzahl Nuten zwischen den Stegen, deren Enden abwechselnd in Auslauf- und in Einlaufrichtung im Abstand vor dem jeweiligen Ende des Abschnittes geschlossen sind, versehen ist. Querschnittsflaeche und Steigungswinkel der foerderwirksamen Nuten sowie effektive Laenge der Ueberlaufstege und Ueberlaufspaltweite werden so festgelegt, dass keine Drosselung der Foerderleistung verursacht wird. Zur Beseitigung von toten Ecken koennen die foerderwirksamen Nuten auch mit einer am geschlossenen Ende bezueglich des Ueberlaufsteges fast auf Null auslaufende und zum offenen Ende hin sich allmaehlich vergroessernde Tiefe ausgefuehrt werden. Fig. 2The invention relates to a screw for single-screw presses for the preparation and processing of polymer materials, in particular of composite polymer compositions. With the screw according to the invention, both extruders and injection molding machines can be equipped. A screw according to the invention has at least one cylindrical or conical section, the lateral surface of which at a certain pitch angle schraeg to the screw axis extending locking and overflow web and an even number of grooves between the webs, the ends alternately in the outlet and in the inlet direction at a distance from the respective End of the section are closed, is provided. The cross-sectional area and pitch angle of the feed effective grooves as well as effective length of the overflow webs and overflow gap width are determined so that no throttling of the conveying power is caused. In order to remove dead corners, the advancing grooves may also be made with a depth almost to zero at the closed end with respect to the overflow bridge and gradually increasing towards the open end. Fig. 2

Description

Mantelfläche mit achsparallelen Nuten, deren Enden abwechselnd in Auslauf- und in Einlaufrichtung im Abstand vor dem Ausgangs- bzw. vor dem Eingangsende des Einsatzkörpers geschlossen sind, versehen ist. Im Falle eines kegelförmigen Einsatzkörpers wird auch die Innenwand des Gehäuses entsprechend kegelförmig ausgebildet, wobei durch die Möglichkeit eines axialen Verschiebens des kegelförmigen Einsatzkörpers eine entsprechende Verstellung des Spaltes zwischen den durch die Nuten gebildeten Stege und der Innenwand des Gehäuses gewährleistet wird.Lateral surface with axially parallel grooves, the ends of which are alternately closed in the outlet and in the inlet direction at a distance in front of the starting or before the input end of the insert body is provided. In the case of a conical insert body and the inner wall of the housing is formed correspondingly tapered, being ensured by the possibility of axial displacement of the conical insert body, a corresponding adjustment of the gap between the webs formed by the grooves and the inner wall of the housing.

Ein wesentlicher Nachteil dieses scherintensiven Schneckenabschnittes besteht darin, daß das Durchströmen der Einlauflängsnuten und der Übertritt der Formmasse zu benachbarten Auslauflängsnuten Undefiniert ist. Es kann vorkommen, daß ja nach auftretendem Stau innerhalb der Einlauflängsnuten der Masseübertritt zur benachbarten Auslauf längsnut nur im vorderen Abschnitt der Einlauflängsnut erfolgte. Dadurch wird eine längere Verweilzeit der Formmasse in dem Vorderbereich der Einlauflängsnuten und somit eine Beeinträchtigung der Homogenisierwirkung bedingt.A major disadvantage of this shear-intensive screw section is that the flow through the Einlauflängsnuten and the passage of the molding compound to adjacent outlet longitudinal grooves is undefined. It may happen that yes after occurring congestion within the inlet longitudinal grooves of the mass transfer to the adjacent outlet longitudinal groove only in the front portion of the inlet longitudinal groove. This results in a longer residence time of the molding compound in the front region of the inlet longitudinal grooves and thus an impairment of the homogenizing effect.

Es wurde bereits vorgeschlagen (CH-PS 476568), diesen Nachteil durch spitz zulaufende Form der Einlauf längsnuten und breit auslaufende Form der Auslauflängsnuten zu beheben. Hierdurch wird ein gleichmäßigerer Masseübertritt sowie ein geringerer Stau gewährleistet.It has already been proposed (CH-PS 476568) to remedy this disadvantage by tapering shape of the inlet longitudinal grooves and wide expiring form of Auslauflängsnuten. This ensures a more uniform mass transfer and less congestion.

Diese Ausführung weist j.doch auch den Nachteil eines Festsetzens der Formmasse in den toten Ecken des Vorderbereiches der Einlaufnuten auf, wodurch eine Beeinträchtigung der Homogenisierwirkung sowie eine erschwerte und aufwendige Reinigung beim Wechseln von Chargen, Farben jsw. bedingt worden.This embodiment, however, also has the disadvantage of setting the molding compound in the dead corners of the front region of the inlet grooves, as a result of which an impairment of the homogenizing effect and a complicated and expensive cleaning when changing batches, colors, etc. are avoided. conditional.

Ein weiterer Nachteil stellt auch die schwierige und aufwendige Fertigung der spitz zulaufenden Enden der Nuten. Ein rnderes Scher-Misch-Element wurde in DE-AS-2152644 vorgeschlagen . Es besteht aus einem an beiden Enden konisch abgestuften zylindrischen Grundkörper, in dessen Mantelfläche eine gerade Anzahl von längsverlaufenden taschenartigen Ausnehmungen eingebracht sind, die durch dazwischenliegende Stege begrenzt und in Förderrichtung abwechselnd mit der Einlauf- und Auslaufseite verbunden sind. Die Anfangstiefe der taschenartigen Ausnehmungen auf der Einlauf-wie auf der Auslaufseite wird so gewählt, daß die Summe der kreisabschnittartigen Einlauf- und Auslaufquerschnitte der Ausnehmungen so groß wie der Förderquerschnitt der Schnecke ist. Zu jeweiligen Enden der taschenartigen Ausnehmungen hin nimmt die Tiefe stetig so ab, daß die Stegbreite zwischen den taschenarligen Ausnehmungen konstant bleibt. Der Nachteil dieses Scher-Misch-Elementes besteht darin, daß es auch bei relativ großen Druckvorlusten den erwünschten Homogenisiereffekt nicht bringt. Vor allem kann es aber die Erzielung bzw. nicht Beeinträchtigung definierter Dispersitäten sowie die Behebung von Inhomogenitäten infolge molekularer Polydispersität nicht gewährleisten. Bei Dimensionierungen zur Gewährleistung einer wirkungsvollen Dispergierung und Homogenisierung treten bei allen o.g. Ausführungen erhebliche Druckverluste, insbesondere bei hohen Drehzahlen auf, die zu einer wesentlichen Verringerung der Förderleistung und somit der Produktivität führen. In DE-OS 1778770 wurde auch ein Mischelement mit nutenförmigen Schneckengängen, die steiler als die vor- bzw. nachgeordneten Schneckenabschnitte sind, wobei die nutenförmigen Schneckengänge des Mischteils gleichsam diagonal von einem zusätzlichen Steg durchsetzt sind. Auch diese Ausführung führt zu einer wesentlichen Drosselung der Förderleistung. Des weiteren werden auch der zeitabhängige Verlauf von Dispergiervorgängen und insbesondere die Tatsache, daß eine Dispergierung auch bei sehr hohen Scherspannungen erst nach einer minimalen Verweilzeit beginnt, nicht berücksichtigt (Marinow,SI. Wiss. ZS.d.THLM,26[1984)1,S. 168/180; Kulisnev, W.N. „Smesipolymerov"Chimija, Moskva 1980; Schenkel, G. Kunststoffe 60 [1970] S.52/60,129/135, und 196/200; Martin, G. Dissertation, Universität Stuttgart 1972), so daß die Gewährleistung definierter Dispersitäten bzw. die Behebung von Inhomogenitäten infolge molekularer Poiydispersität nicht möglich ist. In den durch den zusätzlichen Steg gebildeten toten Ecken erfolgt auch hier ein Festsetzen von Formmasse, wodurch eine Beeinträchtigung der Homogenisierwirkung sowie eine erschwerte und aufwendige Reinigung beim Wechseln von Chargen, Farben usw. bedingt werden. Weiterhin ist die Fertigung dieses Mischelementes schwierig und aufwendig. Eine Schnecke mit zumindest einem Mischabschnitt wurde auch in DE-AS 2237721 vorgeschlagen, dereinen polygonalen Querschnitt mit im wesentlichen rechteckigen Seitenflächen und Stegen /wischen den Seitenflächen aufweist, wobei die Seitenflächen zusätzliche Scherstege besitzen, die in den Seitonflächen diagonal verlaufen und deren Höhe zu den Ecken der Seitenflächen stetig abnimmt. Bei dieser Ausführung wird zwar die Bildung von toten Ecken und somit auch ein Festsetzen von Formmasse verhindert, eine wirkungsvolle Dispergierung und Homogenisierung wird demnach nicht gewährleistet. Vor allem ist die Erzielung definierter Dispersitäten sowie die Behebung von Inhomogenitäten infolge molekularer Polydispersität nicht möglich. Des weiteren treten aurh hier wesentliche Druckverluste und damit eine wesentliche Verringerung der Förderleistung und, insbesondere bei hohen Drehzahlen, eine örtliche Überhitzung des Materials auf, so daß die Verarbeitung von thermisch empfindlichen Materialien mit derartigen Schnecken problematisch ist.Another disadvantage is the difficult and expensive production of tapered ends of the grooves. A further shear mixing element has been proposed in DE-AS-2152644. It consists of a conically stepped cylindrical body at both ends, in the lateral surface of an even number of longitudinal pocket-like recesses are introduced, which are bounded by intermediate webs and alternately connected in the conveying direction with the inlet and outlet side. The initial depth of the pocket-like recesses on the inlet as on the outlet side is chosen so that the sum of the circular section-like inlet and outlet cross sections of the recesses is as large as the conveying cross section of the screw. At respective ends of the pocket-like recesses down the depth decreases steadily so that the web width between the pocket-like recesses remains constant. The disadvantage of this shear mixing element is that it does not bring the desired homogenization effect even at relatively high pressure losses. Above all, it can not ensure the achievement or impairment of defined dispersities and the elimination of inhomogeneities due to molecular polydispersity. For dimensioning to ensure effective dispersion and homogenization, all o.g. Versions considerable pressure losses, especially at high speeds, which lead to a significant reduction in capacity and thus productivity. In DE-OS 1778770 also a mixing element with groove-shaped worm threads, which are steeper than the upstream or downstream screw sections, wherein the groove-shaped worm threads of the mixing part are as it were interspersed diagonally by an additional web. This design also leads to a significant throttling of the capacity. Furthermore, the time-dependent course of dispersing processes and, in particular, the fact that dispersion begins even after very low shear stress, even after a minimum residence time, are not taken into account (Marinow, SI Wiss ZS.d.THLM, 26 [1984] 1, S. 168/180; Kulisnev, W.N. "Smesipolymerov" Chimija, Moskva 1980; Schenkel, G. Kunststoffe 60 [1970] p.52 / 60,129 / 135, and 196/200; Martin, G. Dissertation, University of Stuttgart 1972), so that the guarantee of defined dispersities or the Fixing of inhomogeneities due to molecular polydispersity is not possible in the dead corners formed by the additional web also a setting of molding material takes place, whereby a deterioration of the homogenizing effect as well as a complicated and expensive cleaning when changing batches, colors, etc. are caused A screw with at least one mixing section has also been proposed in DE-AS 2237721, which has a polygonal cross-section with substantially rectangular side surfaces and webs / side surfaces, the side surfaces having additional shear webs extending into the Seitonflächen run diagonally and their height to the E steadily decreases. In this embodiment, although the formation of dead corners and thus also a setting of molding compound is prevented, an effective dispersion and homogenization is therefore not guaranteed. Above all, the achievement of defined dispersities and the elimination of inhomogeneities due to molecular polydispersity is not possible. Furthermore, here aurh significant pressure losses and thus a significant reduction in flow rate and, especially at high speeds, a local overheating of the material, so that the processing of thermally sensitive materials with such screws is problematic.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es eine wirkungsvolle Plastizierung, Dispergierung und Homogenisierung in Einschneckenpressen durch eine definierte Intensivierung der Scher-Misch-Wirkung zumindost innei halb eines Schneckenabrchnittes, wobei gegebenenfalls auch die Erzielung bzw. nicht Beeinträchtigung definierter Dispersitäten oder die Behebung von Inhomogenitäten infolge molekularor Polydispersität bei der Verarbeitung von Polymerwerkstoffen, insbesondere von zusnmrnongosetzton thermoplastischen Kompositionen zu Erzeugnissen mit verbesserter Qualität ermöglicht wird. Dabei soll keino wosontlicho Drosselung dor Förderleistung und bei Drohzahlorhöhungen auch keine örtliche Überhitzung des Fördergutes vorursacht worden, so daß oino bossore Ausnutzung dos Leistungsvermögens der Schneckenpresse auch bei der Verarbeitung von thormisch omptindlichon Matorialion gewährleistet wird.The aim of the invention is an effective plasticization, dispersion and homogenization in Einschneckenpressen by a defined intensification of the shear mixing effect zumindost half of a Schneckenabchnittes, where appropriate, the achievement or non-impairment of defined dispersities or the elimination of inhomogeneities due to molecular polydispersity the processing of polymer materials, in particular of zusnrnongosetzton thermoplastic compositions to produce with improved quality is made possible. It should also no local wosontlicho throttling dor flow rate and Drohzahlorhöhungen no local overheating of the transported material has been pre-caused, so that oino bossore utilization dos performance of the screw press is guaranteed even in the processing of thormic omptindlichon Matorialion.

Explanation of the essence of the invention

Dor Erfindung Mögt dio Aufgabo zugrundo, oino Schnocko für Einschnockonpresson zur Aufbereitung u. ι el Verarbeitung von Polymorworkstoffon, insbosondoro von zusammengesetzten Polymerkompositionen zu Erzeugnissen mit verbesserter Qualität zu schaffon, die zumindost oinon zylindrischen odor kogolförmigon Abschnitt aufweist, der zu einer wirkungsvollen Plastizierung, Disporgiorung und Homogenisierung durch oino definiorto Intensivierung der Schor-Misch-Wirkung führt, wobei eineDor fiction may be the source of the charge, oino schnocko for constricting and compressing. The processing of polymorworks material, insbosondoro of composite polymer compositions to produce products of improved quality, the zumindost oinon cylindrical odor kogolförmigon section, which leads to an effective plasticization, disperging and homogenization by oino definiorto intensification of the shear mixing effect, wherein a

Qualitätsgrenze, die durch eine gleichmäßige Erwärmung und Aufschließung sowie eine gleichmäßige Dispergierung und Verteilung der Phasen (bzw. der Komponenten) des Stoffsystems zur Einstellung eines definierten und gleichmäßigen morphologischen A· fbaus oder gegebenenfalls durch eine Behebung von Inhomogenitäten infolge molekularer Polydispersität charakterisiert vvii d, auch bei relativ hohen Schneckendrehzahlen und somit bei besserer Ausnutzung des Leistungsvermögens der Schneckenpresse gewährleistet wird, wobei auch keine Drosselung der Förderleistung und bei Drehzahlerhöhungen auch keine örtliche Überhitzung des Materials verursacht werden.Quality limit characterized by uniform heating and disintegration as well as uniform dispersion and distribution of the phases (or components) of the material system to establish a defined and uniform morphological process or, where appropriate, by elimination of inhomogeneities due to molecular polydispersity vvii d, also is ensured at relatively high screw speeds and thus with better utilization of the performance of the screw press, with no throttling of the capacity and speed increases and no local overheating of the material are caused.

Des weiteren soll er keine toten Ecken zum Festsetzen von Material aufweisen und in der Fertigung sowie Reinigung beim Wechsel von Chargen, Farben usw. einfach und wenig aufwendig sein.Furthermore, he should have no dead spots for setting material and in the manufacture and cleaning when changing batches, colors, etc. simple and inexpensive.

Features of the invention

Erfindungsgemäß wird die technische Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schnecke für Einschneckenpressen zumindest einen zylindrischen oder kegelförmigen Abschnitt aufweist, dessen Mantelfläche mit Sperr- und Überlaufstegen sowie eine gerade Anzahl Nuten zwischen den Stegen, deren Enden abwechselnd in Auslauf- und in Einlaufrichtung geschlossen sind, so versehen ist, daß die Nuten zur Anverleihung einer Förderwirksamkeit einen bestimmten Steigungswinkel aufweisen und die Nutenquerschnittsfläche im Zusammenhang mit dem gewählten Steigungswinkel so festgelegt wird, daß die summare Förderleistung der Einlauf- bzw. Auslaufnuten gleich der Förderleistung der Förderschnecke ist.According to the invention the technical object is achieved in that the screw for single-screw presses has at least one cylindrical or conical portion, the lateral surface with barrier and overflow webs and an even number of grooves between the webs, whose ends are alternately closed in the outlet and in the inlet direction, so is provided that the grooves for imparting a conveying efficiency have a certain pitch angle and the groove cross-sectional area in connection with the selected pitch angle is set so that the cumulative flow rate of the inlet and outlet grooves is equal to the capacity of the screw conveyor.

Durch die förderwirksame Ausführung der Nuten wird ein Materialstau in den Einlaufnuten mit Sicherheit verhindert und somit ein gleichmäßiger Materialübertritt zu benachbarten Auslaufnuten gewährleistet und dementsprechend keine Beeinträchtigung der Homogenität verursacht. Die Förderwirksamkeit der Nuten bewirkt auch einen Selbstreinigungseffekt beim Wechsel von Chargen, Farben usw.Due to the effective design of the grooves, a material accumulation in the inlet grooves is prevented with certainty and thus ensures a uniform material transfer to adjacent outlet grooves and accordingly causes no impairment of the homogeneity. The conveying efficiency of the grooves also causes a self-cleaning effect when changing batches, colors, etc.

Erfindungsgemäß wird die durch den Abstand zwischen den geschlossenen Enden der Einlauf- und Auslaufnuten und dem Steigungswinkel definierte effektive Länge des Überlaufsteges im Zusammenhang mit der gewählten Überlaufspaltweite so festgelegt, daß die summare Förderleistung der Strömungen übb.^r den Überlaufsteg etwa gleich groß wie der Förderleistung der Förderschnecke ist.According to the defined by the distance between the closed ends of the inlet and outlet grooves and the pitch angle effective length of the overflow web in connection with the selected overflow gap width is set so that the summar flow rate of the currents übb. ^r the overflow web about the same size as the capacity of the screw conveyor is.

Hierdurch wird keine Drosselung r¹ jr 'örderleistung und bei Drehzahlerhöhungen auch keine örtliche Überhitzung des Materials verursacht, so daß eine bessere Ausnutzung des Leistungsvermögens der Schneckenpresse und die Verarbeitung von thermisch empfindlichen Materialien ermöglicht wird. Vorteilhafter Weise können die förderwirksam ausgeführten Nuten auch eine am geschlossenen Ende bezüglich des Überlauf-Steges auf Null auslaufende und zum offenen Ende hin sich allmählich vergrößernde Tiefe aufweisen, wobei die Summe der Einlaufe- bzw. Auslaufsquerschnittsflächen der Nuten annähernd so groß wie der effektiven Kanalquerschnittsfläche der Förderschnecke ist.In this way, no throttling r ¹ jr 'Flow capacity and speed increase is also caused no local overheating of the material, so that better utilization of the capacity of the screw press and the processing of heat sensitive materials becomes possible. Advantageously, the grooves designed to be effective can also have a depth which tapers to zero at the closed end with respect to the overflow ridge and gradually increases towards the open end, the sum of the inlet and outlet cross-sectional areas of the grooves being approximately equal to the effective channel cross-sectional area of the grooves Screw conveyor is.

Bei dieser Ausführung kann ein Festsetzen von Material in den Vorderbereichen der Einlaufnuten nicht auftreten. Des weiteren wird auch eine v/eitere Vergleichmäßigung des Materialübertrittes entlang der Überlaufstege zu benachbarten Auslaufnuten erzielt. Somit wird auch eine Verbesserung der Homogenisierwirkung vorliegen.In this embodiment, a setting of material in the front areas of the inlet grooves can not occur. Furthermore, a v / eitere equalization of the material transfer along the overflow webs is achieved to adjacent run-out. Thus, there will also be an improvement in the homogenizing effect.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung soll anhand nachfolgender Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to subsequent embodiments. In the accompanying drawings show:

Fig. 1: Teilansicht der Förderschnecke mit einem zylindrischen Scher-Misch-AbschnittFig. 1: Partial view of the screw conveyor with a cylindrical shear mixing section

Fig. 2: die seitliche Ansicht des zylindrischen Scher-Misch-AbschnittsFig. 2: the side view of the cylindrical shear mixing section

Fig. 3: die ebene Abwicklung der Mantelfläche des Scher-Misch-Abschnittes in Fig. 23 shows the planar development of the lateral surface of the shear mixing section in FIG. 2

Fig. 4: einen Schnitt gemäß der Linie l-l in Fig. 3 bei Nutausführung mit konstanter TiefeFig. 4: a section along the line l-l in Fig. 3 with Nutausführung with constant depth

Fig. 5: einen Schnitt gemäß der Linie H-Il in Fig. 3 bei Nutausführung mit konstanter TiefeFig. 5: a section along the line H-II in Fig. 3 at Nutausführung with constant depth

Fig. 6: einen Schnitt gemäß der Linie l-l in Fig. 3 bei Nutausführung mit sich allmählich vergrößernder TiefeFig. 6: a section along the line l-l in Fig. 3 at Nutausführung with gradually increasing depth

Fig.7: einen Schnitt gemäß der Linie ll-ll in Fig. 3 bei Nutausführung mit sich allmählich vergrößernder Tief?7 shows a section according to the line II-II in FIG. 3 in groove execution with gradually increasing depths.

Fig. 8: die seitliche Ansicht des kegelförmigen Scher-Misch-AbschnittesFig. 8: the side view of the conical shear mixing section

Fig.9: die ebene Abwicklung der Mantelfläche des kegelförmigen Scher-Misch-Abschnittes in Fig.89 shows the planar development of the lateral surface of the conical shear mixing section in FIG

Fig. 10: einen Schnitt gemäß Linie l-l in Fig.9 bei Nutausführung mit konstanter TiefeFig. 10: a section along line l-l in Figure 9 with Nutausführung with constant depth

Fig. 11: einen Schnitt gemäß der Linie ll-ll in Fig. 9 bei Nutausführung mit konstanter TiefeFig. 11: a section along the line ll-ll in Fig. 9 at Nutausführung constant depth

Fig. 12: einen Schnitt gemäß der Linie l-l in Fig.9 bei Nutausführung mit sich allmählich vergrößernder TiefeFig. 12: a section along the line l-l in Figure 9 at Nutausführung with gradually increasing depth

Fig. 13: einen Schnitt gemäß der Linie ll-ll in Fig. 9 bei Nutausführung mit sich allmählich vergrößernder TiefeFig. 13: a section along the line ll-ll in Fig. 9 at Nutausführung with gradually increasing depth

Eine ein- oder mehrgängige Förderschnecke 1, 2 einer Einschneckenpresse weist zumindest einen zylindrischen oder kegelförmigen Scher-Misch-Abschnitt 3 auf, der über Kegölstümpfe 4, 5 bzw. 16,19 an den Schneckenkern angeschlossen ist, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist. Dor Scher-Misch-Abschnitt 3 ist mit der Förderschnecke 1, 2 so verbunden, daß er sich mit der Schnocko 1, 2 gomoinsam dreht und durch diese angetrieben wird.A single or multi-start screw conveyor 1, 2 of a single-screw press has at least one cylindrical or conical shear mixing section 3, which is connected via Kegölstümpfe 4, 5 or 16,19 to the screw core, as shown in FIG. 1 can be seen , Dor shear mixing section 3 is connected to the screw conveyor 1, 2 so that it rotates with the Schnocko 1, 2 gomoinsam and is driven by this.

Wio Fig. 2 und Fig. 3 zoigon, ist dio Mantelflächo dos zylinderförmigen Scher-Misch-Abschnittes mit schräg zur Schneckonachse vorlaufondon Sporr- 6 und Üborlaufstoye 7 sowio oinor goraden Anzahl von Nuten 8,9 zwischen den Stogon 6,7, deren Enden abwochsolnd in Au&lauf- und in Einlaufrichtung im Abstand vor dom jeweiligen Ende des Scher-Misch-Abschnittes 3 goschlosson sind, vorsohon. Im Zusammenhang mit dom gewählten Steigungswinkel <Ρλ der schräg zur Schnockonachse vorlaufondon Stego 6,7 und Nuton 8,9 wird dio Nutenquorschnittsflächo so festgelegt, daß die summare Förderleistung der Einlauf- bzw. Auslaufnuton8, Dgloichdor Fördorloistung der Förderschnecke 1, 2 ist.Wio Fig. 2 and Fig. 3 zoigon, is dio Mantelflächo dos cylindrical shear mixing section with obliquely to Schneckonachse vorlaufondon Sporr- 6 and Üborlaufstoye 7 sowio oinor gorads number of grooves 8,9 between the Stogon 6,7, the ends abwärtssolnd in Au & lauf- and in the inlet direction at a distance before dom respective end of the shear mixing section 3 are goschlosson, vorsohon. In connection with dome selected pitch angle <Ρλ obliquely to the Schnockonachse vorlaufondon Stego 6.7 and Nuton 8.9 is the Nutenquorschnittsflächo set so that the cumulative flow rate of the inlet and Auslaufnuton8, Dgloichdor Fördorloistung the screw conveyor 1, 2.

Dor Abstand zwischon don gos' hlossonon Enden dor Einlauf- und Auslaufnuten 8,9 und der Steigungswinkel <Ρλ bestimmen die offoktivo Länge L₁, dor Überlaufstogo 7, die entsprechend dor gowählten Überlaufspaltweite hü einen geringeren Radius gogonübor dom Radius dor Sporrstego 6 aufwoison. Dadurch wordon oinlauf- und auslaufsoitige Sporrsteg-Ausweitungen 10,11The distance between don gos' hlossonon ends of the inlet and outlet grooves 8, 9 and the pitch angle <Ρλ determine the offoctive length L ₁ , the overflow logo 7, corresponding to the selected overflow gap width, a smaller radius over the radius dor Sporrstego 6. As a result, wordon run-up and outflow-soaked spine web extensions 10, 11

in Umfangsrichtung über die Breite der Überlaufstege 7 ausgebildet. Die Breite der Sperrstege 6 und Sperrsteg-Ausweitungen 10,11 in Umfangsrichtung werden möglichst gering gewählt, aber so, daß keine wesentlichen Leckströmungen bei herrschenden Massedrücken auftreten.formed in the circumferential direction over the width of the overflow webs 7. The width of the barrier ribs 6 and barrier rib extensions 10,11 in the circumferential direction are chosen as small as possible, but so that no significant leakage flows occur at prevailing mass pressures.

Die effektive Länge L₀ des Überlaufsteges 7 wird im Zusammenhang mit der gewählten Überlaufspaltweite ha so festgelegt, daß die Förderleistung der Strömung über einen Überlaufsteg 7 gleich der Förderleistung eines Einlauf- bzw. Auslauf nuts 8,9 ist. Bei einem festgelegten Steigungswinkel φ_A wird hiermit die axiale Länge des Scher-Misch-Abschnittes definiert. Die Überlauf spaltweite h_fl kann verschieden groß sein und wird im Zusammenhang mit dem konkreten technologischen Problem gewählt. So z. B. wurden geringe Überlaufspaltweiten h_ü und möglichst große Fließweglängen des Masseübertrittes über den Überlaufsteg 7, die durch die Breite des Überlai'fsteges 7 und den Steigungswinkel φ_Α definiert werden, zur Gewährleistung einer wirkungsvollen Dispergierung und Plastizierung gewählt. Zur Vergrößerung der Breite des Überlaufsteges 7 wird eine Verringerung der Anzahl der Nuten-Paare 8,9 vorgenommen. Dabei ist aber zu beachten, daß mindestens zwei Nuten-Paare 8,9 vorliegen müssen, um eine symmetrische Belastung der Schnecke zu gewährleisten. Zur Verbesserung der Homogenisierwirkung wird dagegen eine möglichst große Anzahl der Nuten-Paare 8,9 gewählt. Eine notwendige Intensivierung der Dispergierung kann dabei durch eine Vergrößerung der Fließweglänge des Masseübertrittes über den Überlaufsteg 7 mittels einer entsprechenden Veränderung des Steigungswinkels tpAerreicht werden. Wie aus Fig. 6 und Fig. 7 zu ersehen ist, können die Nuten 6,7 eine am geschlossenen Ende bezüglich des Überlaufsteges 7 fast auf Null auslaufende und zum offenen Ende hin sich allmählich vergrößernde Tiefe aufweisen. Die Nuten 8,9 werden dabei so dimensioniert, daß die Summe ihrer Einlaufe- bzw. Auslaufsquerschnittsflachen mindestens so groß wie der effektiven Kanalquerschnittsfläche der Förderschnecke 1,2 ist. Fig.8 und Fig.9 stellen einen kegelförmigen Scher-Misch-Abschnitt einer Förderschnecke dar, dessen Mantelfläche auch mit schräg zur Schneckenachse verlaufenden Sperr-12 und Überlaufstege 13 sowie eine gerade Anzahl von Nuten 14,15 zwischen den Stegen, deren Enden abwechselnd in Auslauf- und in Einlauf richtung im Abstand vor dem jeweiligen Ende des Scher-Misch-Abschnittes geschlossen sind, versehen ist. Durch den Steigungswinkel φ_Α wird den schräg zur Schneckenachsß verlaufenden Nuten 8,9 eine Förderwirksamkeit anverleibt. Im Zusammenhang mit dem gewählten Steigungswinkel φ_Α wird die Nutenquerschnittsfläche so festgelegt, daß die summare Förderleistung der Einlauf- bzw. Auslaufnuten 14,15 gleich der Förderleistung der Förderschnecke ist.The effective length L _{0 of} the overflow web 7 is set in connection with the selected overflow gap width ha so that the flow rate of the flow via an overflow web 7 equal to the flow rate of an inlet or outlet nuts is 8.9. At a fixed pitch angle φ _A , this defines the axial length of the shear mixing section. The overflow gap h _fl can vary in size and is chosen in the context of the specific technological problem. So z. B. were small overflow gap width h _ü and the largest possible flow path lengths of the mass transfer via the overflow web 7, which are defined by the width of the Überlai'fsteges 7 and the pitch angle φ _Α , to ensure effective dispersion and plasticization. To increase the width of the overflow web 7, a reduction in the number of groove pairs 8,9 is made. It should be noted, however, that at least two pairs of grooves 8,9 must be present in order to ensure a symmetrical loading of the screw. To improve the homogenizing effect, however, the largest possible number of groove pairs is selected 8.9. A necessary intensification of the dispersion can be achieved by increasing the flow path length of the mass transfer via the overflow web 7 by means of a corresponding change in the pitch angle tpA. As can be seen from FIG. 6 and FIG. 7, the grooves 6, 7 may have a depth extending almost to zero at the closed end with respect to the overflow web 7 and gradually increasing towards the open end. The grooves 8,9 are dimensioned so that the sum of their inlet and outlet cross-sectional areas is at least as large as the effective channel cross-sectional area of the screw conveyor 1.2. Fig.8 and Fig.9 represent a conical shear mixing section of a screw conveyor, the lateral surface also with obliquely to the screw axis extending locking-12 and overflow webs 13 and an even number of grooves 14,15 between the webs, the ends alternately in Outflow and in the inlet direction at a distance in front of the respective end of the shear mixing section are closed, is provided. Due to the pitch angle φ _Α a conveying efficiency is applied to the grooves 8,9 running obliquely to the axis of the worm. In connection with the selected pitch angle φ _Α the groove cross-sectional area is set so that the summar flow rate of the inlet and outlet grooves 14,15 is equal to the capacity of the screw conveyor.

Die Überlaufstege 13 haben im allgemeinen gleiche Konizität aber einen geringeren Radius wie die Sperrstegj 12. Über die durch den Abstand zwischen den geschlossenen Enden der Einlauf- und Auslaufnuten 14,15 sowie dem gewählten Steigungswinkel q>A und die Konizität bestimmte effektive Länge L„ der Überlaufstege 13 entsteht somit ein radialer Spalt im allgemeinen mit konstanter Weite h„ gegenüber dem Sperrsteg 12. Dabei werden auch hier einlauf- und auslaufseitige Sperrsteg-Ausweitungen 16,17 in Umfangsrichtung über die Bieite der Überlaufstege 13 ausgebildet. Die Breiten von Sperrstegen 12 und Sperrsteg-Ausweitungen 16,17 in Umfangsrichtung sind so zu wählen, daß keine wesentlichen Leckströmungen hei herrschenden Massedrücken auftreten. Die effektive Länge des Überlaufsteges 13 wird im Zusammenhang mit der gewählten Überlaufspaltweite h„ so festgelegt, daß die Förderleistung der Strömung über einen Überlaufsteg 13 gleich der Förderleistung eines Einlauf- bzw. Auslaufnuts 14,15 ist.The overflow webs 13 generally have the same conicity but a smaller radius than the Sperrstegj 12. About the by the distance between the closed ends of the inlet and outlet grooves 14,15 and the selected pitch angle q> A and the taper determined effective length L "of Overflow webs 13 thus creates a radial gap generally with a constant width h "relative to the barrier web 12. In this case, inlet and outlet side barrier web extensions 16, 17 are formed in the circumferential direction over the bend of the overflow webs 13. The widths of barrier webs 12 and barrier web extensions 16, 17 in the circumferential direction are to be selected such that no significant leakage flows occur in the prevailing mass pressures. The effective length of the overflow web 13 is determined in connection with the selected overflow gap width h "so that the flow rate of the flow through an overflow web 13 is equal to the flow rate of an inlet or outlet groove 14,15.

Bei bereits festgelegtem Steigungswinkel φ_Λ und Konizität wird hiermit die axiale Länge des Scher-Misch-Abschnittes definiert.With an already determined pitch angle φ _Λ and conicity, the axial length of the shear mixing section is defined hereby.

Über die Kegelstümpfe 18,19 erfolgt der Anschluß des kegelförmigen Scher-Misch-Abschnittes an den Kern der Förderschnecke, wobei das verjüngte Ende sowohl in Förderrichtung als auch entsagen der Förderrichtung zugewandt werden kann. In bekannter Weise wird die Innenwand des Gehäuses im Bereich des kegelförmigen Scher-Misch-Abschnittes entsprechend kegelförmig gestaltet und in axialer Richtung verschiebbar ausgeführt, so daß die Spaltweiten zwischen den Stegen 12,13 und der kegelförmigen Innenwand definiert verändert (bzw. eingestellt) werden können. Die Überlaufspaltweite ho kann verschieden groß sein und wird im Zusammenhang mit dem konkreten technologischen Problem gewählt.About the truncated cones 18,19 the connection of the conical shear mixing section to the core of the screw conveyor, wherein the tapered end can be turned both in the conveying direction and renounce the conveying direction. In known manner, the inner wall of the housing in the region of the conical shear mixing section is designed correspondingly tapered and designed to be displaceable in the axial direction, so that the gap widths defined between the webs 12,13 and the conical inner wall can be changed (or adjusted) , The overflow gap ho can vary in size and is chosen in the context of the specific technological problem.

Die Nuten 14,15 können auch so ausgeführt werden, daß sie eine am geschlossenen Ende bezüglich des Überlaufsteges 19 fast auf Null auslaufende und zum offenen Ende hin sich allmählich vergrößernde Tiefe aufweisen (s. Fig. 11 und 13). Sie werden aabei so dimensioniert, daß die Summe ihrer Einlauf- bzw. Auslaufquerschnittr.flächen mindestens so groß wie der effektiven Kanalquerschnittsfläche der Förderschnecke ist. Die Nuten 8,9 bzw. 14,15 eines erfindungsgemäßen zylindrischen bzw. kegelförmigen Abschnittes einer Förderschnecke können dabei ganz beliebige Querschnittsform haben. Sie können z. B. rechteckig, dreieckförmig oder halbkreisförmig gestaltet werden.The grooves 14, 15 can also be made to have a depth at the closed end that is nearly zero at the overflow land 19 and gradually increasing towards the open end (see Figures 11 and 13). They are aabei dimensioned so that the sum of their inlet or Auslaufquerschnittr.flächen is at least as large as the effective channel cross-sectional area of the screw conveyor. The grooves 8,9 and 14,15 of a cylindrical or conical portion of a screw conveyor according to the invention can have any desired cross-sectional shape. You can z. B. rectangular, triangular or semicircular shape.

Claims

A screw for Einschneckenpresse for processing and processing of polymeric materials, which has at least one cylindrical or conical portion, the lateral surface mii is provided with an even number of helically extending grooves whose ends are alternately in the outlet and in the inlet direction at a distance from the ends of the section closed are, with blocking and overflow webs are formed between the grooves, characterized in that the pitch angle (φ _Α ) of the helically extending grooves (8,9 and 14,15) and webs (6, 7 and 12,13) always greater than one by number of pairs of grooves (8 and 9 or 14 and 15), total width of pairs of grooves (8 and 9 or 14 and 15) and overflow web (7 or 13) and by screw diameter and permissible minimum width of the shear webs (6 or 12) geometrically defined minimum values and is determined in conjunction with the Nutenquerschnittsfläche so that the summar flow rate of the inlet F or Auslaufnuten (8,9 or 14,15) is equal to the capacity of the screw conveyor (1,2), and by the distance between the closed ends of the inlet and outlet grooves (8,9 and 14,15 ) or between the inflow and outflow side in the circumferential direction formed barrier web extensions (10,11 and 16,17) over the width of the overflow webs (7 or 13) and the pitch angle (φ _Α ) and conical design still defined by the taper effective Length (Lq) of the overflow web (7 or 13) is determined in connection with the selected overflow gap width (h _ü ) so that the flow rate of the flow through an overflow web (7 or 13) equal to the flow rate of an inlet or outlet groove ( 8,9 and 14,15) and thus without throttling the promotion, the entire conveyed is due to the circumferentially formed barrier web extensions (10 or 11 or 16 or 17) over the width of the overflow webs (7 and 13) only through the Inlet grooves (9 or 8 or 15 or 14) and over the back of the overflow webs (7 or 13) in the outlet grooves (8 or 9 or 14 or 15) pass.

2. screw for single screw press according to claim 1, characterized in that the grooves (8,9 or 14,15) at the closed end with respect to the Überiaufsteges (7 or 13) almost to zero expiring and towards the open end gradually on have a greatest value increasing depth.

For this 5 pages drawings

Application of the invention

The present invention relates to a screw door Einschneckenpressen for processing and processing of polymer materials having at least one cylindrical or conical portion, which leads to an improvement of Piastizier-, dispersing and homogenizing effect by a defined intensification of the shear mixing effect, none Reduction of the capacity and speed increases no local overheating of the material caused. Such screws are used particularly advantageously for the preparation and processing of composite polymer compositions aucti from thermally sensitive materials. They not only serve to increase dispersity (dispersion of disperse phases, destruction of solid agglomerates, etc.) and of uniformity of the phase distribution but also to achieve or not impair defined dispersities and thus to advantageously process transparent and impact-resistant polymer compositions. They are also used to remedy inhomogeneities due to molecular polydispersity, which appear in the finished product as so-called "specks", "fish eyes" or "gels".

Characteristic of the known technical solutions

Ensuring efficient plasticization, dispersion and homogenization is a bosondoros problem in the processing and processing of polymeric materials, particularly composite polymer compositions on single screw shoots. A quality limit is also sought by uniform heating and entrainment, as well as uniform dispersion and homogenization Distribution of material systems to compositions with dofiniortom and gloiclimäßigom morphological structure or optionally characterized by a remedy of inhomogeneities in nacho molecular Polydisporsitöt is only at relatively high screw speeds and at insignificant Druckvorluston and thus boi better exploitation of Loisthngsvermögons the screw press to achieve. There are many Schneckonkonstruktionen bokannt having various shear and / or Mischabschnitto, in which by oino increase dos Energioumsatzos due to an increase dor shear or oinor lengthening the residence time oino bossoro Aufschlioßung and dispersion sowio oine uniform lead and tempering was sought. A schnocko with achorintonsivem portion wurdo already been proposed in DE AS 1729373, which is also used to correct inhomogeneities due to the molokularon polydispersity ("stippon", "fish eyes" or "gels") .The proposed sohorintonsivo section consists of a cylindrical or conical insert body , whose