DE1019080B

DE1019080B - Spritzmaschine zur kontinuierlichen Verarbeitung von schmelzbaren bzw. in der Waerme plastisch verformbaren Kunststoffen

Info

Publication number: DE1019080B
Application number: DEB21161A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Rudolf Jacobi; Dipl-Ing Hans Beck
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1952-07-12
Filing date: 1952-07-12
Publication date: 1957-11-07
Also published as: GB749079A; FR1082967A; BE521347A

Description

DEUTSCHES

Es sind mit Förderschnecken aufgebaute Spritzmaschinen bekannt, bei denen in Förderrichtung gesehen eine Kühlzone, eine Vorwärmzone und daran anschließend die Schmelz- oder Plastifizierzone aufeinanderfolgen, wobei das Förderteil über seine diesen drei Zonen entsprechende Länge mit Schneckengängen versehen ist. An anderen bekannten Maschinen wird das rotierende Förderteil bis über die Schmelz- oder Plastifizierzone hinaus als von Schnecken- oder Gewindegängen freie Spindel verlängert, wobei dieser gewindelose und meist etwas verdickte Teil des Förderorgans gegenüber dem Gehäuse einen engen ringförmigen Raum entstehen läßt, in dem das plastifizierte Gut zu einem dünnen Film ausgebreitet wird.

Kunststoffe, die einen mehr oder weniger scharfen Schmelzpunkt haben, beispielsweise Kunststoffe der Polyamidklasse, neigen aber beim Verarbeiten in heizbaren Schneckenpressen dazu, sich beim Übergang vom festen in den schmelzflüssigen Zustand in den Schneckengängen so festzusetzen, daß der kontinuierliche Förderprozeß in der Schneckenspritzmaschine beeinträchtigt oder vollkommen unterbunden wird. Man kann dieses Festsetzen in den Schneckengängen und die damit verbundene sogenannte ^Brückenbildung» durch besondere Formgebung der Schneckenprofile und eine allmähliche oder sprunghafte Abnahme des Förderquerschnitts der Schnecke in Förderrichtung nicht in allen Fällen verhindern, insbesondere nicht bei Dauerbetrieb oder beim Übergang von einem Material zu einem anderen oder bei unterschiedlichen Korngrößen des Fördergutes.

Es wurde nun gefunden, daß die genannten Nachteile vermieden werden, wenn man kühl- oder heizbare Abschnitte des Gehäuses einer Spritzgußmaschine einerseits und die abschnittsweise Aufteilung der rotierenden Spindel in gewindebesetzte und gewindefreie Teile andererseits so zuordnet, daß die Spindel in der beheizten Schmelz- oder Plastifizierzone ohne Schnecken- oder Gewindegänge, vorzugsweise als glatte Spindel, ausgeführt ist.

In einer wie vorstehend angegeben ausgebildeten Spritzmaschine ist die rotierende Förderspindel so ausgebildet, daß sich an einen mit Gewindegängen versehenen Anfangsteil ein zylindrischer oder konischer Mittel- und Endteil anschließt. Der Mittelteil ist frei von Gewinde, da über ihn der aus der ersten Zone vorgeförderte unplastizierte und ungeschmolzene Kunststoff zu einem Rohr komprimiert und ohne Behinderung vorgeschoben werden soll. Der Endteil kann sowohl ohne als auch mit Gewinde versehen sein. Die Förderzone, in der sich der Anfangsteil der Spindel mit Gewinde befindet, wird gekühlt oder bleibt unbeheizt oder wird nur so weit aufgeheizt, daß der geförderte Kunststoff noch nicht plastisch wird oder schmilzt. Die Piastizier- oder Schmelzzone umfaßt, wie aus den Abb. 1 bis 3 ersichtlich ist, die Mittelteile b und Endteile c der Spindel ABC, die Spritzmaschine zur kontinuierlichen

Verarbeitung von schmelzbaren bzw.

in der Wärme plastisch verformbaren

Kunststoffen

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein

Dr.-Ing. Hans-Rudolf Jacobi, Mannheim-Feudenheim,

und Dipl.-Ing. Hans Beck, Ludwigshafen/Rhein,

sind als Erfinder genannt worden

zusammen zweckmäßig mehr als halb so lang sein sollen wie der Anfangsteil α mit Schneckengewinde, d. h., es soll

das Längenverhältnis

Sg ¹Z₂ sein. In der Praxis wird

es meist beträchtlich größer als ¹Z₂, etwa ¹Z₁ oder ²Z₁ oder noch größer sein. Das Verhältnis der Gesamtlänge s der rotierenden Spindel der Schneckenpresse zum größten Innendurchmesser d des Förderraumes in der ersten Zone

soll zweckmäßig größer als 6: 1 sein, d.h. — Ξ5 6.

Ul

Die in der zweiten Zone nötige Beheizung kann in bekannter Weise mit dampfförmigen oder flüssigen Heizmitteln oder durch elektrische Widerstandsheizung erfolgen.

Die Wirkungsweise der Spritzmaschine soll nachstehend am Beispiel der Verarbeitung eines Polyamids aus einer Dikarbonsäure und einem Diamin noch näher erläutert werden. Diese linearen Polyamide haben einen sehr scharfen Schmelzpunkt, und je höher ihre Schmelztemperatur liegt, um so schwieriger ist ihre Verarbeitung auf Spritzmaschinen. Dies trifft z. B. insbesondere auf die Polyamide aus adipinsaurem Hexamethylendiamin zu, deren Schmelzpunkt bei etwa 250° liegt. Derartige hochschmelzende Polyamide können auf Spritzmaschinen gemäß der vorliegenden Erfindung einwandfrei verarbeitet werden. Die Spritzmaschine ist dazu beispielsweise folgendermaßen ausgebildet:

Der TeUJ der rotierenden Spindel A BC entsprechend Abb. 1 bis 3 hat ein eingängiges oder mehrgängiges Gewinde. Der zugehörige Gehäuseteil^!' ist mit einem Mantel K versehen, durch dessen Hohlraum gekühltes oder bis auf 80° vorgewärmtes Wasser oder bis auf 150° vorgewärmtes Öl läuft. Das durch die Einfüllöffnung E

709 753/393

Claims

eingeführte körnige oder pulvrige Polyamid wird in dem Gewindeteil A der rotierenden Spindel vorgeschoben, ohne dabei plastiziert und aufgeschmolzen zu werden. An den Gewindeteil A schließt sich ein gewindeloser Mittelteil B an, der zylindrisch oder konisch ausgebildet sein kann. Am zweckmäßigsten ist die schwach konische, in Förderrichtung sich verjüngende Form, wobei z. B. der Durchmesser an der Übergangsstelle von A nach B gleich dem Kerndurchmesser des Teiles A ist. Am Ende des Gewindeteils A bildet sich aus dem vorgeschobenen Fördergut ein Ring, der allmählich in seiner Längsachse wächst und zu einem Rohr verdichtet wird. Dieses Rohr besteht schließlich aus sehr fest aufeinandergepreßten Körnern oder Pulverteilchen des Fördergutes. Da der zu dem Teil B gehörige Gehäuseteil B' der Spritzmaschine so mittels einer Heizvorrichtung H beheizt ist, daß die Temperatur von dem Anfang des Teiles B bis zu seinem Ende allmählich oder stufenweise auf 10 bis 30"J über den Schmelzpunkt des Polyamids ansteigt, schmilzt das aus dem Fördergut gebildete Rohr an seinem äußeren Umfang allmählich. Der dornförmige Endteil C der rotierenden Spindel schließt sich an den gewindelosen Mittelteil B an und kann sowohl ohne Gewinde als auch mit Gewinde ausgeführt sein. Für eine Dauerförderung ist die Ausführung as ohne Gewinde vorteilhafter als die mit Gewinde. Dies ist besonders dann der Fall, wenn verschieden gefärbte Massen gleicher Grundzusammensetzung oder Materialien verschiedener Zusammensetzung hintereinander gefördert werden sollen und daher eine schnelle Selbstreinigung der Maschine erwünscht ist. Der Dornteil C und der zugehörige Gehäuseteil C sollen zweckmäßigerweise so ausgebildet sein, daß der freie Ringquerschnitt zwischen Dorn und Gehäuseinnenwandung in Förderrichtung kontinuierlich oder abschnittsweise abnimmt. Bei dem gewindelosen Dorn ist dies dadurch möglich, daß dieser in Förderrichtung eine konische Verjüngung mit entsprechender Abnahme des Gehäuseinnendurchmessers erhält. Das im Mittelteil B teilweise aufgeschmolzene Polyamid wird durch die Vorschubwirkung des Gewindeteils A mit großer Gewalt in den enger werdenden freien Ringspalt des Endteils C gepreßt. Der zu dem Endteil C gehörige Gehäuseteil C' ist ebenfalls auf eine 10 bis 20; über dem Schmelzpunkt des Polyamids liegende Temperatur geheizt. Dadurch werden in dem sich verengenden Ringspalt die letzten Polyamidteilchen unter hohem Druck aufgeschmolzen. Die hochverdichtete homogene Schmelze tritt bei gut vorgetrocknetem Ausgangsmaterial blasenfrei und kontinuierlich durch eine Düse D ins Freie und kann dort in üblicher Weise durch kaltes Wasser abgekühlt werden. Ähnliche Verjüngungen des Förderquerschnitts wie bei dem gewindelosen Dornteil C können auch bei einem mit einem ein- oder mehrgängig geschnittenen Gewinde versehenen Endteil C vorgesehen werden. Wesentlich ist, daß in beiden Fällen durch diese Querschnittsverminderung das Fördergut stark komprimiert und restlos aufgeschmolzen wird. Das Fördergut soll möglichst frei von Feuchtigkeit und Lösungsmitteln sein. Der Feuchtigkeitsgehalt soll möglichst unter 0,2 % liegen, da sich sonst in dem Schneckengehäuse hohe Dampfdrücke bilden können, die das geschmolzene Polyamid schaumig machen. Außer Polyamiden aus Dikarbonsäuren und Diaminen lassen sich in entsprechender Weise auch andere Polyamide, z. B. solche aus Caprolactam, ferner auch Polyurethane und allgemein pulvrige oder granulier- und schmelzbare organische Kunststoffe verarbeiten. Die für die Abb. 1 bis 3 gewählten Maße können unter Berücksichtigung der bereits genannten Zahlenverhältnisse beliebig variiert werden. Dies gilt insbesondere für die Verhältnisse Schneckenlänge zu Schneckendurchmesser einerseits und Länge des Gewindeteils A zu den Teilen B -f- C andererseits bzw. für das Verhältnis der Längen der Teile B und C zueinander. In den Abb. 1 bis 3 sind Gehäuse und rotierende Spindel jeweils aus einem Stück dargestellt. Es können aber auch Gehäuse und Spindel zwischen den Teilen A, B und C jeweils für sich getrennt ausgeführt werden. Diese Unterteilungen beeinflussen die Förderung und Plastizierung bzw. Aufschmelzung· des Kunststoffgutes nicht, sofern dafür gesorgt ist, daß an den Verbindungsstellen keine Spalte oder Unebenheiten auftreten. Anderenfalls können an schlechten Verbindungsstellen, insbesondere zwischen .4 und B, Stauungen des Fördergutes auftreten und Brücken gebildet werden, die die Förderung beeinträchtigen oder ganz unterbinden. !'Λ T I" N T Λ NSPR C '·. H-

1. Spri tzmaschine ztir kontin uierlichenVerarbeitung von schmelzbaren bzw. in der Wärme plastisch verformbaren Kunststoffen mit einer teilweise mit Schneckengängen besetzten Spindel, die von einem in kühl- oder heizbare Abschnitte aufgeteilten Gehäuse umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel in der beheizten Schmelz- oder Plastifizierzone ohne Schnecken- oder Gewindegänge, vorzugsweise als glatte Spindel, ausgeführt ist.

2. Spritzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gewindefreie Teil der Spindel in der Piastizier- oder Schmelzzone mehr als halb so lang ist wie der gewindetragende Teil der Spindel in der Förderzone.

3. Spritzmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung zwischen Eintritt der unplastizierten bzw. ungeschmolzenen Masse in die Förderzone und Austritt der plastizierten oder geschmolzenen Masse aus der Piastizier- oder Schmelzzone mindestens sechsmal so groß ist wie der größte Innendurchmesser des Förderraumes.

4. Spritzmaschine gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des gewindefreien Teiles der Spindel überall höchstens so groß ist wie der Kerndurchmesser der gewindetragenden Spindel in der Förderzone.

5. Spritzmaschine gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel am Ende der Schmelzzone ein Gewinde trägt, dessen Außendurchmesser nicht größer als der des gewindefreien Teiles der Spindel ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 407 503,2 574907,2 595 455.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen