DE102016010082A1

DE102016010082A1 - Verarbeitung von Polyvinylchloriden

Info

Publication number: DE102016010082A1
Application number: DE102016010082.6A
Authority: DE
Inventors: Harald Rust
Original assignee: Entex Rust and Mitschke GmbH
Current assignee: Entex Rust and Mitschke GmbH
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2018-01-25
Also published as: CN107775925B; CN107775925A

Abstract

Nach der Erfindung erfolgt die Verarbeitung von PVC-Rohstoff ohne vorhergehende Compoundierung mit Weichmacher unmittelbar in einem Planetwalzenextruder.

Description

Die Erfindung betrifft die Verarbeitung von Polyvinylchloriden (PVC). PVC ist ein thermoplastischer Kunststoff. PVC findet üblicherweise nur zusammen mit diversen Zuschlagstoffen Anwendung. Zu den Zuschlagstoffen gehören häufig Stabilisatoren, Weichmacher, Harze, Pigmente und Füller. die miteinander vermischt werden. Dabei war es bislang üblich, aus PVC und einem oder mehreren Zuschlagstoffen ein Compound herzustellen und dies Compound in einem Extruder aufzuschmelzen, mit anderen Zuschlagstoffen, insbesondere den Pigmenten und Füllern, gegebenenfalls auch mit Treibmitteln zur Erzeugung von PVC-Schaum, zu vermischen, die Mischung zu homogenisieren bzw. die Zuschlagstoffe in dem PVC zu dispergieren. Anschließend wird die Mischung im Extruder abgekühlt, um die aus dem Extruder austretende Mischung verarbeitungsfähig zu machen. Die Verarbeitung kann verschiedene Formen haben: Zum Beispiel kann die austretende Schmelze granuliert werden, um ein Zwischenprodukt herzustellen. Oder die Schmelze wird in eine Form gespritzt. Oder die aus dem Extruder austretende Schmelze wird zu Schnitzeln oder dergleichen zerkleinert, um die Mischung in den Walzenspalt eines Kalanders aufzugeben und um durch mehrmaliges Walzen eine Folie herzustellen. Oder der Extruder ist austrittsseitig mit einer Düse versehen, mit der aus der Schmelze ein Profilstrang erzeugt wird. Dann ist von Vorteil, den Profilstrang zunächst in einen Kalibrator zu fahren, um dem Profilstrang eine stabile Außenform zu geben, die es ermöglicht, den Profilstrang anschließend an der Umgebungsluft abkühlen zu lassen. Dazu ist der Kalibrator mit einer entsprechenden Durchtrittsöffnung und mit gekühlten Innenflächen versehen. Der Profilstrang wird üblicherweise danach auf einem Rollgang aufgenommen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die PVC-Herstellung dadurch zu vereinfachen, daß ohne Compound unmittelbar alle Zuschlagstoffe in den Extruder aufgegeben werden. Die Erfindung hat erkannt, daß die Verarbeitung im Doppelschneckenextruder erhebliche Schwierigkeiten bereitet, weil der Doppelschneckenextruder mit Scherung arbeitet und die Extruderschnecken die Schwerwirkung mindestens teilweise einbüßen, wenn sie mit dem Weichmacher benetzt sind. Der Weichmacher ist unverzichtbar, weil erst mit dem Weichmacher ein Aufschmelzen des PVC bei niedriger Temperatur möglich ist.
Die Erfindung geht deshalb von der Verarbeitung von PVC im Planetwalzenextruder aus. Das ist zwar durch die oben beschriebene Anwendung von Compound bekannt. Neu ist, daß das PVC als Rohstoff nicht in einem Compound in einem ersten Abschnitt des Planetwalzenextruders eingetragen wird. Der Compoundierungsschritte entfällt. Die Arbeits- und Kostenersparnis ist erheblich. Darüber hinaus entfallen die Investititonen für die Compoundierungsanlage.
Das PVC ist als Rohstoff üblicherweise feinkörnig bis staubförmig. Das Eintragen in den Planetwalzenextruder erfolgt mindestens zusammen mit mindestens einem Teil der Weichmacher, vorzugsweise aber auch mit den Harzen und noch weiter bevorzugt auch mit den Stabilisatoren in den Planetwalzenextruder.
Dabei beträgt der Weichmacheranteil an der Einsatzmischung mindestens 10 Gew%, vorzugsweise mindestens 15 Gew% und noch weiter bevorzugt mindestens 20 Gew% und höchst bevorzugt mindestens 25 Gew%.
Anschließend werden die eingetragenen Rohstoffe vermischt. Dabei wird durch Kontrolle der Massetemperatur verhindert, daß während der Mischung ein Aufschmelzen von PVC stattfindet. Die Massetemperatur ist die Temperatur der Mischung im Extruder. Nach der Erfindung wird die Massetemperatur für die Dauer der notwendigen Einwirkung des Weichmachers auf das PVC vorzugsweise auf einer Temperatur kleiner/gleich 80 Grad Celsius gehalten.
Planetwalzenextruder bestehen aus einer Zentralspindel, Planetspindeln und einem umgebenden Gehäuse. Dabei sind alle Teile mit einer Verzahnung versehen, so daß die Planetspindeln zugleich mit der Zentralspindel wie auch mit der Innenverzahnung des Gehäuses kämmen können. Das heißt, die Zähne der Planetspindeln können zugleich in die Verzahnung der Zentralspindel bzw. die Innenverzahnung des umgebenden Gehäuses greifen. Entsprechendes gilt für die Zähne der Gehäuseinnenverzahnung und der Zentralspindel in Bezug auf die Planetspindeln. Die Verzahnung ist üblicherweise eine als Schrägverzahnung ausgebildete Evolventenverzahnung.
Die Drehung der Zentralspindel bewirkt ein Umlaufen der Planetspindeln um die Zentralspindel. Die Planetspindeln gleiten bei ihrem Umlauf mit ihrer dem Extruderaustritt zugewandten Stirnfläche an einem Gleitring. Im Übrigen sind die Planetspindeln allein in der Verzahnung gehalten, mit der sie mit der Zentralspindel und der Gehäuseinnenverzahnung kämmen.
Auch, wenn bei einem Planetwalzenextruder immer von mehreren Verfahrensabschnitten gesprochen wird, kann ein Planetwalzenextruder mit einem einzigen Gehäuse alle Verfahrensabschnitte umfassen. Die Planetspindeln erstrecken sich dann auch durch alle Verfahrensabschnitte.
Zeitgemäße Planetwalzenextruder sind jedoch aus Abschnitten/Modulen zusammengesetzt. Ein Abschnitt/Modul kann einen oder mehrere Verfahrensabschnitte umfassen. Vorzugsweise ist nach der Erfindung ein Abschnitt/Modul für die Vorweichung des PVC mit dem Weichmacher vorgesehen. An diesen Abschnitt/Modul schließen sich ein oder mehrere weitere Abschnitte Module für die weitere Verarbeitung der Mischung an.
Dem Abschnitt für die Vorweichung kann ein herkömmliches Füllteil vorgeordnet sein, das nach Art eines Einschneckenextruders ausgebildet ist, nämlich eine Schnecke besitzt, welche durch die Zentralspindel gebildet wird bzw. mit der Zentralspindel verbunden ist. Die Einschnecke und die Zentralspindel können jedoch auch durch Hülsen gebildet werden, die auf einem gemeinsamen Anker sitzen und miteinander verspannt bzw. an den Stoßstellen mit Zähnen ineinandergreifen um das gewünschte Drehmoment übertragen zu können. Über dem Füllteil sind Dosierwerke angeordnet, aus denen möglichst trockenes PVC und möglichst trockene Zuschläge und gegebenenfalls auch flüssige Zuschläge in den Einfülltrichter des Füllteiles aufgegeben werden. Herkömmliche Füllteile besitzen eine den Planetwalzenextruderabschnitten/Modulen ähnliche Gehäuseausbildung mit Flanschen, welche an einem Ende eine Verspannung mit dem Anschlußflansch des Getriebes erlauben und am anderen Ende eine Verspannung mit dem nachfolgenden Planetwalzenextruderabschnitt/Modul erlauben.
Jeder Abschnitt(Modul) besitzt ein Gehäuse, das an den Enden mit einem Kragen versehen ist. An den Kragen werden die verschiedenen Abschnitte miteinander verbunden. Jeder Abschnitt/Modul besitzt vorzugsweise eigene Planetspindeln und für diese Planetspindeln einen Gleitring. Es kommen jedoch auch Planetspindeln vor, die sich durch zwei Abschnitte erstrecken. Für alle Abschnitte ist üblicherweise eine gemeinsame Zentralspindel vorgesehen. Die gemeinsame Zentralspindel durchdringt alle Abschnitte/Module und ist mit Extruderantrieb verbunden. Im Übrigen wird mit Modulen die Vorstellung verbunden, daß die Module Standardbaugrößen besitzen. Das herkömmliche Füllteil hat zum Beispiel eine Länge von 3D. Darin ist D der Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung in dem nachfolgenden Planetwalzenextruder abschnitt/Modul.
Planetwalzenextruder lassen sich ideal temperieren. Alle zeitgemäßen Extruder sind mit einer Temperierung versehen. Das ist sowohl auf ein sich ständig vielfach wiederholendes, sehr dünnes Auswalzen der im Extruder bearbeiteten Masse zurückzuführen, so daß die mit den Extruderflächen in Berührung kommende Masse ständig getauscht wird. Das ist aber auch auf die Temperierung zeitgemäßer Planetwalzenextruder zurückzuführen. Dazu sind die Extruder innen mit einer Buchse versehen, die innen die typische Innenverzahnung für die Extrudergehäuse besitzt. Die Buchse besitzt außen Kanäle, die wie Rillen oder wie Gewindegänge oder wie Schneckengänge in die Außenfläche der Buchse eingearbeitet sind. Die außen angeordneten Kanäle lassen sich verhältnismäßig leicht spanabhebend durch Drehen und Fräsen einarbeiten. Die so bearbeiteten Kanäle werden in die innen glatten Gehäusebohrungen eingesetzt. Durch die Kanäle werden wahlweise in Schmelzströmungsrichtung oder entgegen der Schmelzeströmungsrichtung Kühlmittel oder Heizmittel gepumpt. Wahlweise lassen sich dabei beliebige Heizstrecken und Kühlstrecken erzeugen. Durch die Wendelung der Kanäle wird das Heizmittel oder Kühlmittel besonders lang und kontrolliert an der Gehäusewand bzw. an der Außenwand der Buchse entlang geführt. Das sichert eine extreme Kühlung oder Beheizung. Ob es sich um eine Heizstrecke oder eine Kühlstrecke handelt, ergibt sich aus dem jeweiligen Verfahren. Dabei muß dem durchströmenden Medium entweder Wärme zugeführt oder Wärme entzogen werden.
Theoretisch könnten die Kanäle auch an der Gehäuseinnenfläche angeordnet sein und können die Buchsen an der Außenseite glatt verlaufen. Die Einarbeitung der Kanäle an der Gehäuseinnenseite ist um einiges aufwendiger als die vorstehend beschriebene Einarbeitung in die Außenfläche der Buchse.
Im übrigen ist es von Vorteil, die Buchsen durch Schrumpf im Extrudergehäuse zu montieren. Das geschieht durch Erwärmung des Extrudergehäuses. Durch die Erwärmung erfährt das Extrudergehäuse eine Ausdehnung. In dem Zustand wird die kalte Buchse in die Lagerbohrung des Extrudergehäuses geschoben. Bei anschließender Abkühlung zieht sich das Extrudergehäuse zusammen und umschließt die Buchse fest und schließend, wenn die Buchse ein entsprechendes Außenmaß und die Gehäusebohrung ein entsprechendes Innenmaß hat. Eine solche Situation entsteht bei Anwendung einer sogenannten Preßpassung. In der Preßpessung hat die Buchse außen mindestens den genau gleichen Durchmesser oder einen geringfügig größeren Durchmesser wie das Extrudergehäuse innen. Die bekannten Preßpassungen sind so ausgelegt, daß nach dem Schrumpfen durch entsprechende Erwärmung des Gehäuses wieder eine Trennung der Buchse von dem Extrudergehäuse möglich ist, ohne daß es zu einer Beschädigung der Teile kommt. Die Trennung ist wichtig, um gegebenenfalls die Verzahnung in der Buchse nachzuarbeiten oder die alte Buchse gegen eine neue auszuwechseln.
Im vorliegenden Fall wird in dem erfindungsgemäßen ersten Abschnitt/Modul gekühlt, um die mit der mechanischen Verformung im Planetwalzenextruder eingeführte und in Wärme umgewandelte Energie aus dem Abschnitt/Modul wieder auszutragen. Wahlweise kann jedoch der Kühlzone im ersten Abschnitt/Modul ein Beheizungszone vorgeschaltet sein, um schon bei der ersten Berührung des eingeführten PVC und der eingeführten Weichmacher mit dem Modul eine optimale Vorweichungstemperatur herbei zu führen. Dazu sind die Kühlzone und die Beheizungszone voneinander getrennt. Jeder Zone wird das zugehörige Temperierungsmittel getrennt zugeführt.
Die oben beschriebenen Abschnitte/Module mit Zentralspindel/Planetspideln/Gehäuseinnenverzahnung können auch mit Extruderabschnitten/Modulen anderer Bauart verbunden sein. Dazu zählen insbesondere Einschneckenextruderabschnitte. Die Einschneckenextruderabschnitte/Module sind vorzugsweise als oben erwähnte Füllteile ausgebildet oder austragseitig am Extruder vorgesehen. Bei solchen Abschnitts/Modulkombinationen setzt sich die Zentralspindel üblicherweise als Schnecke in den anderen Einschneckenextruderabschnitten/Modulen fort. Die Füllteile haben die Aufgabe, den Materialeintrag in den Extruder zu bewirken. Die austragseitigen Einschneckenextruderabschnitte/Module finden vorzugsweise Anwendung, wenn zum Austragen der Schmelze ein besonders hoher Druck gewünscht ist.
Wahlweise ist im vorliegenden Fall ein Abschnitt/Modul mit Zentralspindel/Planetspindel/Gehäuseinnenverzahnung als Füllteil vorgesehen. Noch weiter bevorzugt ist dabei ein exzentrischer Materialeintrag vorgesehen.
Dabei kann ein Eintrag verwendet werden, wie er in der PCT/EP2013/000132 beschrieben ist. Dabei ist das Füllteil in Form eines Planetwalzenextruderabschnitts/Moduls ausgebildet, dessen Planetspindeln mindestens teilweise im Bereich der Einlauföffnung als Transportspindeln ausgebildet sind. Diese Ausbildung erlaubt vorteilhafterweise ein (abgesehen von der Füllhöhe des Einsatzmaterials in dem über der Einfüllöffnung stehenden Fülltrichter) druckloses Eintreten des Einsatzmaterials in die Einfüllöffnung. Darüber hinaus ist diese Ausbildung des Füllteiles auch dann von Vorteil, wenn das Füllteil mit einer Stopfschnecke/Stopfwerk versehen ist.
Stopfschnecken/Stopfwerke sind in diversen Druckschriften auch in Kombination mit Extruder, auch in Kombination mit Planetwalzenextrudern beschrieben. Beispielhaft wird Bezug genommen auf DE 10 2007 050 466 , DE 10 2007 041 486 , DE 20003297 , DE 19930970 , DE, DE 10 2008 058 048 , DE 10 2007 059 299 , DE 10 2007 049 505 , DE 10 2006 054 204 , DE 10 2006 033 089 , DE 10 2004 026 599 , DE 19726415 , DE 10334363 , DE 20200601644 , DE 20200401971 , DE 10 2010 002 53 , DE 10 2009 060 881 , DE 10 2009 060 851 , DE 10 2009 060 813 .
Die Stopfschneck/Stopfwerk wird benutzt, wenn das für den Extruder vorgesehene Einsatzmaterial nicht allein aufgrund seines Gewichtes aus dem Fülltrichter des Füllteiles in das Füllteil gelangt. Die Stopfschnecke/Stopfwerk zwingt das Einsatzmaterial dann in die Einlauföffnung des Extruders.
Im Falle der Stopfschnecke wird der Widerstand allen Einsatzmaterials gegen das Einziehen mit der beschriebenen Ausbildung erheblich reduziert.
Im Übrigen ist vorzugsweise ein besonderer Einlaufbereich an der Gehäuseinnenseite des Planetwalzenextruderabschnittes/Moduls vorgesehen.
Der Einlaufbereich ist die Ringfläche am Gehäusemantel des Planetwalzenextruderabschnitts/Moduls, in der Öffnung für den Materialeinlauf liegt, plus/minus einer Änderung der Ringflächenbreite von 50%, vorzugsweise plus/minus 30%, noch weiter bevorzugt plus/minus 10%, wobei sich die Änderung der Ringflächenbreite – ausgehend von der durch Mitte der Ringfläche gleichmäßig auf beide Ringflächenhälften verteilt, die beiderseits der Ringflächenmitte liegen.
Wahlweise ist das Füllteil seinerseits aus verschiedenen Abschnitten zusammen gesetzt, wobei für den Einlaufbereich ein besonderer Modul vorgesehen ist. Dieser Modul hat dann vorzugsweise eine Gehäuselänge, die bei Verwendung eines Planetwalzenextruderabschnitts als Füllteil gleich 0,5D bis 1,5D, vorzugsweise 0,8D bis 1,2D und noch weiter bevorzugt 1D ist, wobei D der Teilkreisdurchmesser der Gehäuseinnenverzahnung bzw. der Innenverzahnung einer in dem Gehäuse sitzenden Buchse ist.
Bei den beschriebenen Planetwalzenextruderabschnitten/Modulen, die als Füllteile Verwendung finden, kann die Einzugswirkung der Transportspindeln noch durch eine Abflachung der Gehäuseinnenverzahnung ergänzt werden. Die Abflachung hat aber auch unabhängig von der Verwendung von Planetspindeln Vorteile, die zumindest teilweise als Transportspindeln ausgebildet sind.
Die Abflachung findet in dem Bereich statt, der sich in Umlaufrichtung der Zentralspindel an die Einlauföffnung anschließt. Bei ausreichender Stabilität der Planetspindeln hat die durch die Abflachung teilweise wegfallende Stütze der Planetspindeln keine Auswirkungen auf die Planetspindeln. Die Planetspindeln sind an ihren Enden ausreichend zwischen der Zentralspindel und der Gehäuseinnenverzahnung gehalten, weil die Gehäuseinnenverzahnung dort volle Zähne aufweist. Die aus der wegfallenden Stütze resultierende zusätzliche Biegelast der Planetspindeln wird von üblichen Planetspindeln ohne weiteres getragen.
Im Prinzip kann die Abflachung in Umlaufrichtung der Zentralspindel gleichmäßig verlaufen. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, daß die Abflachung in Umlaufrichtung der Zentralspindel geringer wird. Dadurch entsteht eine trichterförmige Vergrößerung des Hohlraumes zwischen der Gehäuseinnenverzahnung und der Zentralspindel. Diese Vergrößerung verringert den Widerstand des Einsatzmaterials bei deren Einziehen in den Extruder. Die Trichterform lenkt das Einsatzmaterial in vorteilhafter Weise zwischen die Plaanetwalzenteile des Füllteiles. Die Abflachung kann bis in den Zahngrund erfolgen. Vorzugsweise erfolgt eine Reduzierung der Zahnhöhe um maximal 90%, noch weiter bevorzugt um maximal 80%. Trotz Abflachung wird immer noch alles Einsatzmaterial, welches in den Raum der bisherigen Zahnlücken gelangt, durch die Zähne der umlaufenden Planetspindeln verdrängt. Um zugleich zu verhindern, daß eine Ablagerung auf den Abflachungen stattfindet, können die abgeflachten Zähne mit neuen, weniger geneigten Zahnflanken versehen werden, so daß dort neue Zähne mit einem vorzugsweise gerundeten neuen Zahnkopf entstehen, so daß das aus dem bisherigen Zahngrund verdrängte Einsatzmaterial alles an den neuen Zahnflanken anhaftende Einsatzmaterial wegschiebt.
Solche Zahnänderungen lassen sich unter anderem mit elektrisch betriebenen Erodiervorrichtungen herstellen. Dabei wird mit einer Elektrode gearbeitet, welche der gewünschten neuen Abflachungszahnform angepaßt ist und mit dem Gehäuse in ein Erodierbad getaucht wird. Dabei wird die Elektrode dicht über die abzuflachende Verzahnung gebracht und das Werkstück mit Strom beaufschlagt, so daß sich die Moleküle aus der Oberfläche der abzuflachenden Verzahnung lösen und der Elektrode zuwandern. Mit zunehmender Verformung der abzuflachenden Verzahnung wird die Elektrode nachgeführt, so daß ein gewünschter, geringer Abstand gewahrt bleibt.
Die beschriebene Raumvergrößerung durch Abflachung der Gehäuseinnenverzahnung ist davon abhängig, in welchem Maß die Abflachung sich in Umlaufrichtung der Zentralspindel erstreckt und in welchem Maß die Abflachung sich in axialer Richtung der Zentralspindel erstreckt.
Vorzugsweise ist das Maß der Abflachung mindestens 1/10, noch weiter bevorzugt mindestens 1/5 und höchst bevorzugt mindestens ½ des Umfanges des Teilkreises der Gehäuseinnenverzahnung.
Die Erstreckung der Abflachung in axialer Richtung der Zentralspindel wird als Breite bezeichnet. Die Breite ist höchstens 30% größer oder kleiner als die Öffnungsweite der Einlauföffnung, vorzugsweise höchstens 20% größer oder kleiner als Öffnungsweite der Einlauföffnung und noch weiter bevorzugt höchstens 10% größer oder kleiner als die Öffnungsweite der Einlauföffnung. Höchst bevorzugt ist die Bereite der Abflachung gleich der öffnungsweise der Einlauföffnung.
Die sogenannten Transportspindeln entstehen, wenn an mindestens einer normalverzahnten Planetenspindel mindestens ein Zahn entfernt wird. Wahlweise werden auch mehr Zähne entfernt. Vorzugsweise verbleiben mindestens jeweils 3 gleichmäßig am Umfang der Planetspindeln. Es kann auch jeder vierte oder jeder dritte oder jeder zweite Zahn entfernt werden. Es kann können auch alle Zähne bis auf einen Zahn entfernt werden. Soweit mehr als ein Zahn verbleibt, sind die Zähne vorzugsweise gleichmäßig am Umfang der Spindeln verteilt. Dadurch entsteht ein reduzierter Zahnbesatz im Unterschied zu nicht reduziertem Zahnbesatz. Die Entfernung der Zähne erfolgt vorzugsweise bis in den Zahngrund. Denkbar ist auch eine darüber hinausgehende Materialausarbeitung, ebenso eine nur teilweise Entfernung der Zähne. Alternativ werden die Transportspindeln von Anfang an so hergestellt, daß sie in der Form entstehen, welche entsteht, wenn an Standardspindeln einzelne oder mehrere Zähne entfernt werden. Durch die ganze oder teilweise Entfernung bestimmter Zähne entsteht bei unverändertem Fortbestand der übrigen Zähne eine Planetspindel mit mehr Förderwirkung. In der erfindungsgemäßen Anwendung der Transportspindeln ist die Zähnezahl mindestens um 30%, vorzugsweise mindestens um 40%, noch weiter bevorzugt mindestens um 50% gegenüber einer vergleichbaren Planetspindel mit vollem Zahnbesatz reduziert. Es hat sich gezeigt, daß die Transportspindeln im Gegensatz zu anderen Planetspindel das aus einem Aufgabetrichter in den Planetwalzenextruderabschnitt/Modul laufende Material gut aufnehmen. Die Zahl der verbliebenen Zähne der Transportspindeln beträgt wahlweise höchstens 4, vorzugsweise 3, nach weiter bevorzugt 2 und höchst bevorzugt 1. Die „ganz oder teilweise”-Ausbildung der Planetspindeln als Transportspindeln heißt, daß

a) Planetspindeln außerhalb des Bereiches der Einlauföffnung mit einer anderen Verzahnung versehen sind und/oder
b) Transportspindeln im Bereich der Einlauföffnung mit Planetspindeln anderer Verzahnung kombiniert ist.

Andere Verzahnung heißt zum Beispiel: Normalverzahnung oder Igelverzahnung oder Noppenspindeln. Die Igelverzahnung und/oder die Noppenverzahnung sind an dem in Förderrichtung des Planetwalzenextruderabschnitts/Moduls vorgesehen.
Die bekannte Igelverzahnung entsteht vorzugsweise aus einer Normalverzahnung, indem in axialen Abständen ringförmige Nuten in die Planetspindeln eingearbeitet werden. Dabei sind die ringförmigen Nuten so gewählt, daß die Zähne am Ende wie eine Schwingung auslaufen und am Anfang wie eine Schwingung ansteigen, wobei die Zähne vom Anfang sofort in das Ende übergehen. Dadurch ergeben sich runde Zähne.
Die Noppenverzahnung entsteht vorzugsweise aus der Normalverzahnung. Die Normalverzahnung von Planetspindeln ist einerseits durch einen Querschnitt gekennzeichnet, wie ihn die ineinander greifenden Zähne der Zahnräder eines Getriebes zeigen. Anderseits verlaufen die Zähne nicht gerade sondern spindelförmig bzw. wie die Gewindegänge eines Schraubgewindes am Umfang entlang. Die Gewindegänge werden auch in dieser Form in das Ausgangsmaterial der Planetspindeln geschnitten, z. B. gedreht oder gefräst. Bei den Gewinden wird unterschieden zwischen linksgängigem Gewinde und rechtsgängigem Gewinde. Es gibt auch mehrgängige Gewinde. Die gleiche Unterscheidung findet an Extruderspindeln statt.
Eine Noppenverzahnung entsteht, wenn z. B. in eine rechtsgängige Verzahnung eine linksgängig verlaufende Nut ähnlich einem Gewindegang eingearbeitet wird. Durch die Nut werden die Gewindegänge der Planetspindeln unterbrochen. Die Nut kann gleiche oder eine andere (geringer oder größere) Steigung als die Verzahnung der Spindeln besitzen. Die Steigung der Nut weicht vorzugsweise höchstens um 50% von der Steigung der Verzahnung ab.
Von Vorteil ist, wenn die Planetspindeln an dem gegen die Förderrichtung weisenden Ende außerhalb des Einlaufbereiches eine Normalverzahnung besitzen. Dort wird die größere Förderwirkung der Normalverzahnung genutzt, um zu verhindern, daß einlaufendes Einsatzmaterial sich entgegen der Förderrichtung des Extruders ausbreitet. Eine Normalverzahnung kann aber außerhalb des Einlaufbereiches auch an dem in Förderrichtung des Planetwalzenextruderabschnitts/Moduls vorgesehen sein. Wie oben unter b) ausgeführt, können Planetspindeln eines als Füllteil dienenden Planetwalzenextruderabschnitts/Moduls, die als Transportspindeln ausgebildet sind, mit anders ausgebildeten Planetspindeln kombiniert werden. Das heißt, der Planetspindelbesatz (Gesamtheit aller Planetspindeln) eines als Füllteil dienenden Planetwalzenextruderabschnitts/Moduls kann wahlweise auch zum Teil aus anders verzahnten Planetspindeln bestehen. Vorzugsweise ist der Anteil der Planetspindeln mit Transportspindelverzahnung mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 70% und noch weiter bevorzugt mindestens 90% vom Planetspindelbesatz.
Bei teilweiser Verwendung von Transportspindeln für den Planetspindelbesatz sind die Planetspindeln mit Transportspindelverzahnung vorzugsweise gleichmäßig in dem Planetspindelbesatz verteilt.
Bei einem Planetspindelbesatz, der insgesamt mit Transportspindeln versehen ist, ist die Zahl der Zähne an den Transportspindeln so gewählt, daß mindestens innerhalb von 10 Umläufen der Planetspindeln um die Zentralspindel ein Planetspindelzahn in jede Zahnlücke der Zentralspindelverzahnung und in jede Zahnlücke der Innenverzahnung des umgebenden Gehäuses ein Zahn greift. Vorzugsweise erfolgt dieser Zahneingriff innerhalb von mindestens 7 Umläufen der Planetenspindeln um die Zentralspindel, noch weiter bevorzugt innerhalb von mindestens 4 Umläufen der Planetenspindeln um die Zentralspindel und höchst bevorzugt innerhalb von 1 Umlauf der Planetenspindeln um die Zentralspindel. Der Zahneingriff bewirkt eine Reinigung der Verzahnung. Der Zahneingriff kann zum Beispiel dadurch kontrolliert/ausgelegt werden, daß ein bei Raumtemperatur schmelzflüssiges, farbiges Material mit ausreichender Haftung an Planetenspindeln, Zentralspindel und Innenverzahnung des Gehäuses in deren Zahnlücken geschmiert wird. Dann kann geklärt werden, nach wie viel Umläufen der Planetenspindeln um die Zentralspindel ein gewünschter Zahneingriff erfolgt ist. Das geschieht dann zum Beispiel nach einem Umlauf oder 4 Umläufen oder 7 Umläufen oder 10 Umläufen der Planetspindeln um die Zentralspindel durch Öffnen des Füllteiles.
Bei dem Vorgang steht der Umlauf der Planetspindeln um die Zentralspindel in einem festen Verhältnis zu der Umdrehung der Zentralspindel. Für die vorstehende Kontrolle/Auslegung kann die Zentralspindel des Füllteiles von Hand leicht gedreht werden, wenn das Füllteil von den übrigen Extruderabschnitten/Modulen gelöst ist. Dabei kann die Bewegung der Zentralspindel mit einem Musterstück der Zentralspindel simuliert werden. Wenn der gewünschte Zahneingriff nicht innerhalb der gewünschten Umlaufzahl der Planetenspindeln um die Zentralspindel erreicht wird, können die Planetspindeln gegen andere Planetspindeln ausgewechselt oder zusätzliche Planetspindeln zum Einsatz kommen. Die anderen Planetspindeln können als Transportspindeln mehr Zähne aufweisen und/oder anders angeordnete Zähne aufweisen. Wahlweise reicht schon die Auswechselung einer Transportspindel gegen eine normal verzahnte Planetspindel, um sicherzustellen, daß bei jedem Umlauf der Planeten ein Eingriff in jede Zahnlücke an der Zentralspindel und an dem innen verzahnten Gehäuse erfolgt.
Weitere Vorteile entstehen, wenn das Einsatzmaterial in Bezug auf die Mitte des Planetwalzenextruders exzentrisch in den Planetwalzenextruder geleitet. Der Versatz erfolgt in Drehrichtung der Zentralspindel des Planetwalzenextruders. Dabei verläuft die Mittelachse der Materialzuführung im Abstand an der Mittelachse des Planetwalzenextruders vorbei. Vorzugweise ist der Abstand größer als ein Viertel des Teilkreisdurchmessers der Verzahnung in dem Extrudergehäuse bzw. der Verzahnung in der innen verzahnten Buchse des Gehäuses. Noch weiter bevorzugt ist der Abstand größer als der halbe Teilkreisdurchmesser der Verzahnung in dem Extrudergehäuse bzw. der Verzahnung in der innen verzahnten Buchse des Gehäuses. Höchst bevorzugt ist der Abstand größer als der halbe Durchmesser des Fußkreises der Zentralspindelverzahnung und kleiner als der halbe Fußkreis der Verzahnung in dem Extrudergehäuse bzw. der Verzahnung in der innen verzahnten Buchse des Gehäuses. Von Vorteil ist, wenn der Durchmesser der Materialzuführung kleiner als der Durchmesser des Fußkreises der Innenverzahnung des Extrudergehäuses bzw. der Innenverzahnung der Buchse in dem Gehäuse. Soweit die Materialzuführung bei erfindungsgemäßer Exzentrizität seitlich über den Raum hinausragt, in dem das Material im Planetwalzenextruder bearbeitet wird, ist in dem Übergang von der Materialzuführung zum Gehäuse des Planetwalzenextruders eine Abschrägung vorgesehen. Durch die Abschrägung verjüngt sich die Materialzuführung am Übergang von der Materialzuführung auf das Extrudergehäuse.
Günstige Verhältnisse ergeben sich dabei, wenn die Schräge im Querschnitt des Extrudergehäuses in etwa auf einer Tangente an den Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des Extrudergehäuses bzw. der innen verzahnten Buchse des Gehäuses liegt, wenn der Schnitt zugleich in Längsrichtung der Materialzuführung durch deren Mitte geht. In etwa heißt, daß die Schräge maximal um ein Maß von der Tangente abweicht, das gleich dem Durchmesser der zu dem Planetwalzenextruder gehörenden Planetspindeln, vorzugweise maximal gleich dem halben Durchmesser der zugehörigen Planetspindeln und höchst bevorzugt gleich einem Viertel des Durchmessers der zugehörigen Planetspindeln ist. Die Schräge schließt dabei mit der Horizontalen durch die Planetwalzenmittelachse vorzugsweise einen Winkel von mindestens 30 Grad, noch weiter bevorzugt einen Winkel von mindestens 45 Grad und höchst bevorzugt einen Winkel von mindestens 60 Grad ein. Auf dem Wege wird die Materialzuführung in den Planetwalzenextruder verbessert. Ähnliche Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn anstelle einer gerade verlaufenden Schräge eine auf einer Kurvenbahn verlaufende Schräge vorgesehen ist.
Nicht nur das PVC ist sehr feinkörnig oder sogar staubförmig. Auch andere Zuschlagstoffe können eine ähnliche Beschaffenheit zeigen. Dann sind herkömmliche Stopfwerke allein nicht mehr in Lage den Eintrag in den Extruder sicherzustellen. Zum Transport solcher Einsatzstoffe in einen Extruder wird üblicherweise Luft verwendet. Mit der Luft werden die feinkörnigen Einsatzstoffe in die Vorratssilos getragen und aus den Silos heraus in den Extruder gefördert.
Üblicherweise ist man bemüht, in der Füllzone zu verhindern, daß Luft mit den Einsatzstoffen in den Extruder eingezogen wird. Wo das nicht vollständig gelingt, muß die Luft zu einem späteren Zeitpunkt entfernt werden. Das Problem zu entfernender Luft bzw. zu entfernenden anderen Trägergases wird besonders gravierend, wenn feinkörnige oder staubförmige Einsatzstoffe mit der Luft bzw. dem Trägergas angefördert und in den Extruder eingetragen werden sollen.
Nach einem älteren Vorschlag wird die Entgasung im Einfüllbereich durch Filtern und Absaugen der Luft/Gas wesentlich erleichtert. Solche Filter sind aus der DE 3310676 bekannt. Darin sind Doppelschneckenextruder mit einer Entgasungsöffnung beschrieben, Die Entgasungsöffnung ist mit einer porösen, gasdurchlässigen Sinterplatte verschlossen. Die Sinterplatte ist der Kontur der Extrudergehäuse-Innenwand angepaßt und gegenüber der Innenwand des Extrudergehäuses zurückgesetzt. Die Platte hat in den Ausführungsbeispielen der DE 3310676 Abmessungen von 80 Quadratzentimetern. Zugleich ist dort angegeben, daß ein ununterbrochener zweitägiger Entgasungsbetrieb möglich ist. Andererseits wird in der EP 1977877 ein Anbacken der Einsatzmaterialien an der porösen Filterschicht befürchtet. Auch die EP 1977877 sieht Sinterplatten als Filterschichten bei der Entgasung vor. Diese als Filterschichten dienenden Sinterplatten sind wie bei der DE 3310676 der Gehäuseform angepaßt. Nach dem älteren Vorschlag entsteht durch Aufteilung der Filterflächen die Möglichkeit zur Verwendung einfacherer poröser Filterscheiben. Statt einer einzigen Filterfläche sind mindestens zwei Filterflächen vorgesehen. Vorzugsweise entstehen nach der Erfindung aus einer Filterfläche mindestens zwei kleinere, gleiche Filterflächen. Vorzugsweise wird die notwendige Filtergesamtfläche durch gleiche kleinere Filterflächen zusammengesetzt. Je kleiner die Filterflächen sind, desto leichter ist es, mit gleichen Filterscheiben unterschiedliche Filterflächen, auch unterschiedlich gekrümmte Filterflächen zusammen zu setzen. Es können auch gekrümmte Filterflächen aus ebenen Filterscheiben zusammen gesetzt werden. Auch eine Zusammensetzung der Filterflächen aus unterschiedlichen Filterscheiben ist möglich. Die Filterscheiben können dabei eckig und/oder rund sein. Vorzugsweise ist eine kreisförmige oder ovale oder eine quadratische oder rechteckige oder sechseckige Form vorgesehen. Die quadratischen oder rechteckigen Filterscheiben lassen sich zu besonders kompakten Filterflächen zusammen setzen. Die kreisförmigen Filterscheiben bieten Vorteile in der Strömungstechnik und bei der Reinigung. Sechseckige Filterscheiben erlauben eine wabenartige Zusammensetzung der Filterflächen.
Bei Aufteilung unter proportionaler Verkleinerung entstehen aus kreisrunden Sinterscheiben kleinere kreisrunde Sinterscheiben; aus quadratischen Sinterscheiben entstehen durch proportionale Verkleinerung kleinere quadratische Sinterscheiben; aus rechteckigen Sinterscheiben entstehen durch Aufteilung unter proportionale Verkleinerung kleinere rechteckige Sinterscheiben mit Längen und Breiten, die im gleichen Verhältnis stehen wie die Längen und Breiten der größeren rechteckförmigen Sinterscheibe. Die Aufteilung unter Verkleinerung kann die Verkleinerung auch unproportional erfolgen. Bei der unproportionalen Verkleinerung kann durch die Verkleinerung eine andere Form entstehen. Zum Beispiel kann eine quadratische Filterfläche in mehrere rechteckförmige Filterflächen aufgeteilt werden. Bei der Aufteilung können auch mehrere verschiedenformatige Filterflächen entstehen. Die kleineren Filterflächen treten an die Stelle der einen großen Filterfläche.
Bei vorhandenen Filterflächen ist die Anwendung der Erfindung einfach, indem der Filter umgebaut wird, so daß anstelle der einen großen Filterfläche mehrere kleinere Filterflächen treten. Allerdings muß sich der Anwender dabei über den evidenten Umbauaufwand hinwegsetzen. Dazu entschließt sich ein Anwender nur, wenn ihm klar ist, welchen Vorteil der Umbauaufwand hat. Die erfinderische Lehre verschafft dem Anwender die notwendige Kenntnis. Bei der Konstruktion neuer Filter ist zunächst zu klären, welche Gesamtfilterfläche erforderlich ist. Die Gesamtfilterfläche errechnet sich aus der Kapazität eines Filters und der Materialmenge, die aus Luft oder einem anderen Gas auszufiltern ist, und auch aus der Luftmenge bzw. Gasmenge sowie aus der Reinheit der austretenden Luft bzw. Gas. Üblicherweise ist auch die gewünschte Standzeit ein Kriterium bei der Auslegung des Filters. Die Standzeit wird hier als die Zeit angesehen, in der ein Filter bei einer gewünschten Leistung ohne zwischenzeitliche Reinigung funktionsfähig ist. Diese Auslegung erfolgt in herkömmlicher Weise. Das Ergebnis ist eine Design-Filterfläche.
Es bleibt im Rahmen dieses älteren Vorschlages, wenn die kleineren Filterflächen zusammen die gleiche Filterfläche wie eine einzige große Filterfläche bzw. Designfilterfläche bilden oder eine etwas kleinere Filterfläche oder eine etwas größere Filterfläche bilden. Die Abweichung von der einzigen großen Filterfläche bzw. von der Designfilterfläche beträgt vorzugsweise höchstens 30%, noch weiter bevorzugt höchstens 20% und höchst bevorzugt höchstens 10%. Mit der Aufteilung der Filterflächen eröffnen sich folgende grundsätzlichen Vorteile:

– es können gleiche Filterscheiben für verschiedene Extruderbaugrößen Anwendung finden. Das reduziert die Herstellungskosten und Vorhaltungskosten. Je größer die Herstellungsserie wird, desto mehr reduziert sich der Preis, weil Zeiten für das betriebliche Auftragsmanagement entfallen, weil Rüstzeiten entfallen, weil mehr Sintermaterial zu einem günstigeren Preis beschafft werden kann
– die kleineren Filterscheiben können dünner als größere Filterscheiben sein, weil kleinere Filterscheiben aufgrund ihrer Abmessungen weniger bruchgefährdet sind als größere Filterscheiben.

Zwar vergrößert sich der technische Aufwand für den Einbau mehrerer kleinerer Filterflächen gegenüber dem Einbau einer größeren Filterfläche. Das wird durch die vorstehenden Vorteile aber überkompensiert.
Der Filter zeigt bereits Vorteile, wenn das Trägergas allein aufgrund seines Druckes durch die Filter strömt und so die Trennung von Trägergas und Einsatzstoffen für den Extruder bewirkt wird. Vorzugsweise liegt zusätzlich ein Saugzug austrittsseitig an den Filtern an. Der Saugzug kann mit verschiedenen Vorrichtungen herbeigeführt werden. Im einfachsten Fall handelt es sich um ein Gebläse. Das Gebläse ist besonders für geringe Unterdrücke geeignet. Im Prinzip können alle Verdichter auch zur Erzeugung des Saugzuges verwendet werden. Jeder Verdichter hat eine Druckseite und eine Saugseite. Für einen stärkeren Unterdruck findet vorzugsweise eine Flüssigkeitsringpumpe Anwendung.
Vorteilhafterweise ergibt sich mit dem erfindungsgemäßen Ausfiltern von Partikeln eine extreme Trennung von Luft bzw. Trägergas und Feststoffpartikeln. Je nach anliegendem Saugzug kann sogar eine für das Eintragen der Feststoffpartikel günstige Verdichtung erreicht werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können nicht nur feinkörnige Feststoffpartikel sondern auch staubförmige Feststoffpartikel gut verarbeitet werden, die zur elektrostatischen Aufladung und gegenseitigen Abstoßung neigen.
Wahlweise sind die Filterscheiben dem zugehörigen Gehäuse angepaßt. Die Gehäuse für das Eintragen von feinkörnigen und staubförmigen Einsatzstoffen sind dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzstoffe dem Gehäuse mittels Luft oder mittels eines anderen Trägergases über eine rohrförmige oder schlauchförmige Leitung zugeführt werden. Vorzugsweise finden rohrförmige Gehäuse Anwendung, die zur Anpassung an eine gewünschte Filterleistung gekürzt oder verlängert werden. Die Gehäuse können auch modulweise aufgebaut werden, so daß kurze Gehäuse mit einer bestimmten Anzahl von Filterscheiben zu mehreren aneinander gesetzt werden können und sich dadurch die Zahl der Filterscheiben und die Filterleistung erhöht. Umgekehrt kann die Filterleistung durch Demontage einzelner Gehäusemodule reduziert werden. Die Montage und Demontage wird wahlweise dadurch erleichtert, daß die Gehäusemodule an den Gehäuseenden mit Kragen versehen sind und die Verbindung der Module durch Verspannung der Gehäuse an deren Kragen erfolgt. Zum Verspannen können Schrauben und Mutter verwendet werden.
Das Gehäuse umschließt vorzugsweise zugleich eine oder mehrere Schnecken, welche die Aufgabe haben, das sich an den Filterscheiben absetzende Material abzutragen und dem Extruder zuzuführen. Das ist zum Beispiel bei einem nach Art eines Doppelschneckenextruders ausgebildeten Stopfwerk der Fall.
Bei einer Verlängerung oder Verkürzung des Zuführungsgehäuses werden Schnecken mit einer angepaßten Länge eingesetzt.
Zumeist werden Gehäuse mit Bohrungen verwendet, deren Durchmesser den Schnecken angepaßt ist. Dadurch ergibt sich eine runde/gewölbte Gehäuseinnenwand. Bei runder Gehäuseinnenwand können die Filterscheiben eben oder gewölbt sein. Die Wölbung kann gleich der Wölbung der Gehäuseinnenwand sein. Die Filterscheiben lassen sich dann bündig in eine Ansaugöffnung in der Gehäusewand einpassen, so daß die Filterscheiben die Gehäusewand an der Ansaugöffnung so verschließen, als ob eine einheitliche Gehäusewand besteht. Wahlweise sind die Filterscheiben auch etwas gegenüber der Innenfläche der Gehäusewand zurückgesetzt. Günstig ist,
wenn das Maß des Versatzes einstellbar ist,
wenn sich vor der Filterscheibe auszufilterndes Material absetzt und
wenn die Dicke des sich absetzenden Materials mit der Schnecke bestimmt wird.
Dann läßt sich durch Versetzen der Filterscheibe die Dicke der Materialschicht auf den Filterscheiben bestimmt werden. Vorteilhafterweise kann das zur Dickenoptimierung genutzt werden. Die Einstellung der Filterscheiben kann stufenlos oder in Abschnitten erfolgen. Zur stufenlosen Einstellung eignet sich eine Verschraubung. Dazu können die Filterscheiben zum Beispiel mit einem metallischen Rand versehen sein, an dem sich ein Gewinde befindet, das mit einem Innengewinde der Gehäusebohrung für die Filterscheibe korrespondiert. Der Sitz der Filterscheiben kann auch mit Distanzscheiben verändert werden. Distanzscheiben sind in vielfältiger Form bzw. in vielen Dicken handelsüblich. Der Versatz der Filterscheiben kann je nach zu verarbeitendem Einsatzmaterial gering sein oder mehrere Millimeter betragen. Sofern der Versatz größer als die Dicke des Gehäusemantels ist, können die Filterscheiben auch einfach außen auf den Gehäusemantel aufgesetzt werden. Dazu kann eine Klemmung der Filterscheiben auf dem Gehäusemantel ausreichend sein.
Die sich auf der Filterscheibe absetzende Materialschicht trägt zum Filtern bei. Vorteilhafterweise zeigt sich, daß die Filterscheiben in der bündigen Anordnung wie auch in der zurückversetzten Anordnung sowohl eine ebene Fläche bilden können als auch eine andere Wölbung aufweisen können als die Wölbung der Gehäuseinnenwand aufweisen können.
Bei eckiger Form der Filterscheiben ist das Einsetzen in die Ansaugöffnung des Gehäuses einfach, weil die Lage der Filterscheiben durch die Ecken der Ausnehmung in dem Gehäuse bestimmt ist. Aber auch anders geformte Filterscheiben lassen sich sicher in eine Öffnung des Gehäusemantels einsetzen.
Außerdem erlauben die kleinen Sinterscheiben eine merkliche Temperierung der Sinterscheiben über das umgebende Zuführungsgehäuse oder mittels einer separaten Temperierung. Zwar ist die Gehäusetemperierung an Extrudern üblich. Der Einfluß der Extruder-Gehäusetemperierung auf ein Zuführungsgehäuse und einen in das Zuführungsgehäuse eingebauten großen Filter ist jedoch vernachlässigbar. Anders ist es bei kleinen Filterscheiben. Dort ist der Einfluß der Gehäusetemperierung sehr viel größer. Eine dünne und kleine Scheibe kann sehr viel besser erwärmt bzw. gekühlt werden.
Wahlweise können die Filterscheiben auch aus nichtmetallischen Partikeln, insbesondere aus keramischen Partikeln, bestehen. Solche Partikel können auch miteinander verpreßt werden. Sie können aber auch miteinander verklebt werden.
Nach dem älteren Vorschlag besitzen die Filterscheiben vorzugsweise eine Dicke von 0,5 bis 4 mm, noch weiter bevorzugt eine Dicke von 1 bis 3 mm. Aber auch größere Dicken als 4 mm können vorkommen. Nach der Erfindung sind auch Dicken eingeschlossen, die größer als die Durchmesser der Filterscheiben sind.
Der Durchmesser kreisförmiger Filterscheiben beträgt vorzugsweise 10 bis 50 mm, noch weiter bevorzugt 20 bis 40 mm. Bei anders geformten Filterscheiben, zum Beispiel bei rechteckigen oder ovalen Filterscheiben ist vorzugsweise eine gleich große Filterfläche wie bei kreisförmigen Filterscheiben vorgesehen. Der ältere Vorschlag schließt aber auch die beschriebenen Abweichungen in der Fläche ein. Die angegebenen Toleranzen schließen auch eine Aufteilung in anders geformte Flächen ein. Die Filterfläche ist dabei die Fläche, welche beim Entgasen von dem Trägergas angeströmt wird (Anströmfläche). Sofern die Filterscheibe in einem Gehäuse oder Rand eingefaßt ist, zählt als angeströmte Fläche nur die von der Einfassung umgebene Fläche. Sinterscheiben bestehen üblicherweise aus Stahlpartikeln oder anderen metallischen Partikeln, die durch Sintern zu einem porösen Ganzen miteinander verbunden sind. Das Sintern erfolgt üblicherweise durch Erwärmung und Druck. Beides läßt sich für den vorliegenden Anwendungsfall in weiten Grenzen variieren. Die metallischen Partikel haben in der erfindungsgemäßen Anwendung kleiner Filterscheiben den zusätzlichen Vorteil hoher Wärmeleitfähigkeit. Die hohe Wärmeleitfähigkeit erleichtert die Temperierung. Wie oben ausgeführt können die Sinterscheiben auch aus nichtmetallischen Partikeln bestehen.
Die Porösität läßt sich durch die Wahl der miteinander zu verbindenden Partikel einstellen. Je größer die Partikel sind, desto größer wird der Zwickelraum zwischen den Partikeln in der bloßen Schüttlage der Partikel und auch nach anschließendem Sintern der Partikel. Idealer Weise wird von kugelförmigen Partikeln für die Sinterscheibe ausgegangen. Die Partikelform hängt jedoch sehr von der Herstellung der Partikel, deren Beschaffenheit und deren Verarbeitung ab. Bei gemahlenen Partikeln kann mehr oder weniger von einer runden Form ausgegangen werden. Ob es sich dabei zum Beispiel um eine ovale Form oder eine genaue Kugelform handelt, ist in der Praxis nicht von Bedeutung. Auch andere herstellungsbedingte regelmäßige und unregelmäßige Partikel-Formen können in der Praxis zumeist zu Gunsten der Annahme einer Kugelform der metallischen Partikel vernachlässigt werden. Dabei ergibt sich die notwendige Porosität aus der Partikelgröße der aus dem Gasstrom auszufilternden Partikel.
Die maximale Porengröße der Filterscheibe ist vorzugsweise kleiner als die maximale Größe der Partikel in dem zu filternden Gasstrom. Dabei wird davon ausgegangen, daß zwar anfänglich eine Menge kleinerer Partikel durch das Filter hindurch gelangt. Bereits nach kurzer Zeit bildet sich aber vor dem Filter eine Schicht ausgefilterter Partikel. Durch diese Schicht werden auch die kleinen Partikel aus der Gasströmung ausgefiltert. Noch weiter bevorzugt ist die maximale Porengröße der Filterscheibe kleiner als die mittlere Größe der aus dem Gasstrom auszufilternden Partikel. Soweit die auszufilternden Partikel groß genug sind, kann die maximale Porengröße auch kleiner als die kleinste Partikelgröße sein. Die mittlere Partikelgröße wird nach der Erfindung aus drei aus dem partikelhaltigen Gasstrom abgezogenen Gasvolumen von jeweils einem Liter bestimmt. Die Gasvolumen werden in einem Abstand von jeweils 15 Minuten gezogen und 10 Stunden durch Stehenlassen beruhigt, um die bis dahin abgesetzten Partikel in eine Wasserströmung aufzugeben und die Partikel mittels Sieben zu klassieren. Die maximale Partikelgröße und die kleinste Partikelgröße können auf gleiche Weise ermittelt werden.
Bei üblichem feinkörnigen Einsatzmaterialien ergibt sich eine maximale Porengröße von 0,001 bis 0,5 mm vorzugsweise von 0,03 bis 0,4 mm.
Vorzugsweise sind Filterscheiben vorgesehen, deren Porengröße mit zunehmendem Abstand von der Anströmfläche größer wird. Das wird nach der Erfindung mittels zunehmender Größe der miteinander zu Filterscheiben zu verbindenden Partikel erreicht. Noch weiter bevorzugt bestehen die Filterscheiben aus Schichten unterschiedlicher Porosität, wobei die Schichten so angeordnet sind, daß die Porengröße von Schicht zu Schicht zunimmt, beginnend von der Schicht, welche die Anströmfläche (Fläche für das partikelbeladene Trägergas am Filter) bildet. Vorzugsweise ist dabei eine Dicke der einzelnen Schichten von maximal 3 mm, noch weiter bevorzugt von maximal 2 mm und höchst bevorzugt von maximal 1 mm vorgesehen.
Der schichtenweise Aufbau der Filterscheiben lässt sich zum Beispiel dadurch erzeugen, daß die unterschiedlichen Schichten separat hergestellt und anschließend miteinander verbunden werden. Die Verbindung kann mechanisch, zum Beispiel durch einen alle Schichten umfassenden Rand, oder zum Beispiel durch Kleben erfolgen. Der schichtenweise Aufbau kann auch dadurch erfolgen, daß zunächst die Partikel für die unterschiedlichen Schichten in eine Form gebracht und anschließend miteinander versintert werden.
Durch die größer werdende Porosität der Filterschichten kann dem Zusetzen der Filter entgegengewirkt werden. Dies verlängert die Reinigungszyklen für den Filter. Gegebenenfalls kann die Standzeit des Filters bis zur Chargenwechsel am Extruder verlängert werden. Dann kann die Filter-Reinigung mit dem Chargenwechsel zusammen fallen und der Extruderbetrieb nicht durch die Filterreinigung gestört werden. Die Filterreinigung wird auch als Regeneration der Filter bezeichnet. Bei unvermeidbarer Regeneration bietet die erfindungsgemäße Aufteilung der Filterflächen weitere Vorteile. Will man den Extruderbetrieb ohne Unterbrechung der Filterung fortführen, so kann das mit einer zusätzlichen Filterfläche geschehen, die im Wechsel mit der anderen Filterfläche betätigt werden, wobei die nicht zur Gasabsaugung genutzten Filterflächen regeneriert werden. Das Regenerieren erfolgt dabei vorzugsweise durch Beaufschlagung mit Gas. Wahlweise wird das Regenerieren mit dem Trägergas erreicht, das vorher an einer aktuell zum Ausfiltern genutzten Filterfläche abgesaugt wird. Zumeist können auch eine Vielzahl anderer Gase genutzt werden, insbesondere Luft. Bei ausreichender Druckaufladung des zum Regenieren vorgesehenen Gases reichen eine oder wenige Druckstöße aus, um die betreffenden Filterscheiben wieder frei zu blasen. Solches Gas steht handelsüblich als Druckluft, zum Beispiel in Pressluftflaschen, zur Verfügung. Auch andere Gase, auch inerte Gase stehen in gleicher Weise zur Verfügung. Bei größerem Verbrauch an Druckluft ist ein Kompressor von Vorteil, von dem Leitungen zu den Saugleitungen führen, die an jeder Filterfläche zur Absaugung des Gases vorgesehen sind. Bei der Verwendung von Pressluftflaschen sind vorzugsweise gleiche Leitungen vorgesehen. Je näher die Druckluftleitungen an den Filterflächen in die Saugleitungen münden und je dichter an der Einmündung der Druckluftleitung ein Ventil zum Verschließen der Saugleitung angeordnet ist, desto geringer wird das zum Regenieren erforderliche Gasvolumen. Vorzugsweise sind kombinierte Schieberventile vorgesehen, welche im Falle der Betätigung zunächst die Saugleitung schließen und dann die Druckluftleitung zur Beaufschlagung der Filterscheiben öffnen. Kurz nach dem Öffnen wird das Ventil wieder in die Ausgangsstellung zurückbewegt. Dadurch entsteht ein Druckstoß. Der Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden.
Mit den erzeugten Druckstößen dringt nur sehr wenig Gas/Luft beim Regenerieren aus den Filtern in die Zuführung zu dem Extruder. Dort tritt eine Vermischung mit dem abzusaugenden Gas ein. Vorzugsweise wird mit der Regenierung der Filter nicht gewartet, bis die Filterscheiben sich weitgehend zugesetzt haben. Vielmehr wird die Regenierung vorzugsweise schon betätigt, wenn der mittlere Durchflußwiderstand durch die Filterscheiben merklich zugenommen hat. Der mittlere Durchflußwiderstand wird vorzugsweise ermittelt aus dem Verlauf der Werte für den Durchflußwiderstand über eine Dauer von mindestens 20 Sekunden, weiter bevorzugt über die Dauer von mindestens 40 Sekunden und höchst bevorzugt von mindestens 60 Sekunden. Auf dem Wege wird die Wirkung von Änderungen des Durchflußwiderstandes gedämpft, so daß vorzugsweise nur wesentliche Änderungen von einiger Dauer die Regenerierung auslösen können.
Bei der erfindungsgemäßen Bearbeitung von PVC im Planetwalzenextruder ohne vorhergehende Compoundierung erweist sich eine Benetzung der Schnecke bzw. der Spindeln im Extruder mit Weichmacher vor der Berührung des PVC mit der Schnecke bzw. den Planetspindeln von Vorteil. Die Benetzung kann durch zusätzliche flüssige Harze und andere flüssige Bestandteile der Mischung gesteigert werden.
Durch die Benetzung wird die Reibung zwischen dem zugeführten trockenen PVC wie auch gegenüber anderen trockenen Bestandteilen an den Spindeln so reduziert, daß die Trockenbestandteile der Mischung beim Ineinandergreifen der verzahnten Teile aus den Zahnlücken herausgedrückt werden können.
Die Benetzung kann durch Düsen am Gehäusemantel des Extruderabschnitts/Moduls erfolgen.
Vorzugsweise ist dem ersten Abschnitt/Modul jedoch ein Eindüsring zum Einspritzen von Weichmacher und gegebenenfalls anderen flüssigen Zuschlägen vorgeordnet.
Bei Verwendung eines nach Art eines Einschneckenextruders ausgebildeten Füllteiles ist der Eindüsring dann zwischen dem Füllteil und dem ersten, für die Vorweichung von PVC vorgesehenen Abschnitt/Modul mit Planetspindeln und Gehäuseinnenverzahnung angeordnet.
Anders ist die Situation, wenn das Füllteil auch als Abschnitt/Modul mit Planetspindeln und Gehäuseinnenverzahnung ausgebildet ist. Dann kann dieser Abschnitt/Modul zugleich für die erfindungsgemäße Vorweichung benutzt werden. Dann wird der Eindüsring zwischen dem Anschlußflansch des Getriebes und dem gegenüber liegenden Flansch des ersten Abschnitts/Moduls angeordnet. Der Eindüsring kann dort genauso positioniert/zentriert und eingespannt werden, wie das mit bekannten Anlaufringen am Ende eines Abschnitts/Moduls mit Planetspindeln und Innenverzahnung erfolgt. Dann erfolgt eine Einspannung des Ringes zwischen dem Getriebeflansch und dem gegenüber liegenden Flansch des ersten Abschnitts/Modules. Dabei ist ein Abstand zwischen beiden Flanschen von Vorteil. Aufgrund des Abstandes können Leitungen zur Zuführung des Weichmachers und gegebenenfalls anderer flüssiger Zuschläge leicht zu dem Ring geführt werden. Der Eindüsring kann eine einzige Eindüsöffnung aufweisen. Vorzugsweise sind jedoch mehrere, gleichmäßig verteilte Eindüsöffnungen vorgesehen. Je nach Baugröße des Extruders kann es sich um sechs oder mehr Öffnungen, auch zwölf Öffnungen und mehr handeln. Maßgebend für die Zahl der Öffnungen ist die einzutragende Flüssigkeitsmenge, deren Viskosität und die Verarbeitungsfähigkeit/Verhalten beim Einmischen in dem zu verarbeitenden Einsatzmaterial. Die Eindüsöffnungen können gegen die Zentralspindel und/oder in axialer Richtung geöffnet sein. Vorzugsweise weisen die Eindüsöffnungen in Strömungsrichtung des bearbeiteten Einsatzmateriales im Extruder. Die Eindüsringe können einen innen liegenden ringförmigen Kanal besitzen, an den die verschiedenen Eindüsöffnungen angeschlossen sind. Der ringförmige Kanal kann über eine einzige Zuleitung gespeist werden. Der innen liegende Kanal entsteht zum Beispiel bei mehrteiliger Ausbildung des Eindüsringes, wenn ein Ring mit einer ringförmigen Nut versehen ist und die Nut mit einem Deckel verschlossen ist.
Wahlweise sind mehrere Eindüsringe zwischen dem Getriebeflansch und dem Anschlußflansch des ersten Abschnittes/Modul in Längsrichtung der Zentralspindel bzw. in Längsrichtung der Gehäuse hintereinander angeordnet. Damit können unterschiedliche flüssige Zuschläge unabhängig voneinander dosiert werden. Wahlweise werden alle flüssigen Zuschläge gemeinsam in eine Vormischung gebracht und gemeinsam dem Extruder zugeführt. Wahlweise können auch einzelne flüssige Zuschläge separat zugeführt werden. Wahlweise ist auch nur ein Eindüsring mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen vorgesehen, von denen mindestens eine mit einem anderen flüssigen Zuschlag beaufschlagt werden kann. Wahlweise erfolgt die Eindüsung auch an mehreren, voneinander in Längsrichtung der Zentralspindel bzw. in Längsrichtung des Gehäuses voneinander beabstandeten Düsen.
Der Vorweichung schließt sich eine übliche, oben beschriebene Verarbeitung des mit Zuschlägen versehenen PVC in einem oder mehreren Planetwalzenextruderabschnitten/Modulen an. Dabei erfolgt eine Aufschmelzung der Mischung, die je nach Beschaffenheit einer üblichen Mischung zwischen 130 und 180 Grad Celsius liegt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei ist ein Planetwalzenextruder für die Verarbeitung von feinkörnigem bis staubförmigem PVC vorgehen.

Der Planetwalzenextruder besteht im Ausführungsbeispiel aus

Getriebe	1
Füllteil	2
Modul	3
Modul	4
Anlaufring	5
Anlaufring	6
Granulierung	7
Dosierung mit Behälter	11
Behälter	12
Behälter	13
Trichter	14
Eindüsring	15
Mengenmesser	16
Pumpe	17
Vormischer	18

Das Getreibe 1 ist ein herkömmliches Getriebe. Das Füllteil 2 besitzt ein Gehäuse, das getriebeseitig mit einem Flansche versehen ist und mit dem Flansch an dem Anschlußflansch des Getriebes verspannt ist. In dem Gehäuse sitzt eine nicht dargestellte Schnecke mit einem Ende auf dem Abtriebszapfen des Getriebes.
An der anderen Seite setzt sich die Schnecke als Zentralspindel in Module 3 und 4 fort.
Zu den Modulen 3 und 4 gehören Gehäuse, welche die Zentralspindel im Abstand umgeben und innen mit einer Verzahnung versehen sind. In dem Hohlraum der Innenverzahnung beider Gehäuse laufen nicht dargestellte Planetspindeln um. Es handelt sich jeweils um 6 Planetspindeln für eine Baugröße von 150. Die Baugröße ist im Ausführungsbeispiel identisch mit dem Teilkreisdurchmesser der Gehäuseinnenverzahnung. Alle Spindeln sind mit einer als Schrägverzahnung ausgebildeten Evolventenverzahnung versehen. Die Gehäuseinnenverzahnung ist die gleiche wie an den Spindeln, so daß die Planetspindeln sowohl mit der Zentralspindel als auch mit der Gehäuseinnenverzahnung kämmen können.
Alle Planetspindeln des Moduls 4 besitzen eine Standardverzahnung mit 6 Zähnen, wobei Planetspindeln so um die Zentralspindel angeordnet sind, daß sie beim Umlauf gleichen Abstand voneinander haben. Bei der Standardverzahnung erstrecken sich die Zähne unverändert von einem Planetspindelende zum anderen Planetspindelende.
Alle Planetspindeln des Moduls 3 sind im Ausführungsbeispiel zahnreduziert. Im Vergleich mit der Standardverzahnung der Planetspindeln aus dem Modul 4 sind von jeder Planetspindel drei Zähne bis auf den Zahngrund entfernt worden. Die verbleibenden Zähne sind gleichmäßig am Umfang der Planetspindeln verteilt. Im Ausführungsbeispiel sind an jeder Planetspindel mit reduziertem Zahnbesatz mindestens zwei Zähne vorgesehen.
Die Planetspindeln gleiten bei ihrem Umlauf an Anlaufringen 5 und 6.
Zwischen dem Füllteil 2 und dem Modul 3 ist ein Eindüsring 15 vorgesehen sein. Der Eindüsring 15 besitzt einen inneren Ringkanal von dem verschiedene Öffnungen nach innen gerichtet sind und zu dem von außen eine Zuführungsöffnung zu dem Ringkanal führt. Zu der Zuführungsöffnung führt eine Zuleitung für flüssigen Weichmacher und Harze. In der Zuführungsleitung sind eine Einrichtung 16 zur Messung der Durchflußmenge und eine Pumpe 17 angeordnet. Mit der Pumpe 17 werden flüssige Weichmacher und flüssige Harze aus einer Mischeinrichtung 18 abgezogen und über den Eindüsring in das durch die Ringöffnung strömende Material gespritzt. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Eindüsring 15 in den Hohlraum des Moduls 3 sprüht, so daß zugleich eine Benetzung der Planetspindeln, der Zentralspindel und der Gehäuseinnenverzahnung erfolgt.
Bei dem durchströmenden Material handelt es sich um staubförmiges PVC in Mischung mit Recyclat und Additiven. Für das PVC ist eine Dosierung 11, für die Additive eine Dosierung 12 und für das Recyclat eine Dosierung 13 vorgesehen. Die Dosierungen 11, 12 und 13 dosieren in einen Einlauftrichter 14.
Im Ausführungsbeispiel gelangt die Mischung in das Füllteil 1 und wird von der zugehörigen Schnecke durch den Eindüsring 15 gedrückt. Dabei erfährt die Mischung eine Benetzung mit Weichmacher.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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DE 102007050466 [0020]
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DE 102004026599 [0020]
DE 19726415 [0020]
DE 10334363 [0020]
DE 20200601644 [0020]
DE 20200401971 [0020]
DE 10201000253 [0020]
DE 102009060881 [0020]
DE 102009060851 [0020]
DE 102009060813 [0020]
DE 3310676 [0046, 0046, 0046]
EP 1977877 [0046, 0046]

Claims

Verfahren zur Verarbeitung von PVC aus einer Einsatzmischung mit Weichmacher und anderen Zuschlägen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens PVC als Rohstoff in feinkörniger bis staubförmiger Form in Mischung mit einem flüssigen Weichmacher in einen Planetwalzenextruder aufgegeben und unterhalb der Schmelztemperatur vorgeweicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das PVC spätestens beim Eintritt in den Planetwalzenextruder mit dem flüssigen Weichmacher benetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorweichtemperatur kleiner/gleich 80 Grad Celsius bei einer PVC-Mischung mit allen Zuschlägen ist, deren Schmelztemperatur zwischen 130 und 180 Grad Celsius liegt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Planetwalzenextruder verwendet wird, der im Bereich der Vorweichung mindestens teilweise mit Planetspindeln versehen ist, welche einen reduzierten Zahnbesatz aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zahnreduzierten Planetspindeln jeweils mindestens 2 Zähne besitzen.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeweichte Mischung anschließend im Planetwalzenextruder mindestens homogenisiert und dispergiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Vewendung eines abschnittsweise/modulweise aufgebauten Planetwalzenextruders.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Verwendung eines Planetwalzenextruders, der mit einem Füllteil versehen ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Füllteil als Einschneckenextruder-Modul verwendet wird, dem ein Planetwalzenextruderabschnitt/Modul für die Vorweichung des PVC nachgeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Verwendung mindestens eines Eindüsringes, der zwischen dem Füllteil und dem nachgeordneten Planetwalzenextruderabschnitts/Moduls ein Eindüsring zum Einspritzen flüssiger Zuschläge vorgesehen ist, wobei die Düsenöffnungen des Eindüsringes nach innen und/oder in die Gehäuseöffnung des sich anschließenden Planetwalzenextruderabschnitts/Moduls gerichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllteil durch einen Planetwalzenextrudermodul gebildet wird und die Einsatzmischung mindestens teilweise durch eine Gehäuseöffnung unmittelbar auf die Planetspindeln aufgegeben wird, wobei flüssige Zuschläge über den Eindüsring aufgegeben werden, der zwischen dem Planetwalzenextrudermodul und dem Getriebe angeordnet ist, wobei die Düsenöffnungen des Eindüsringes in die Gehäuseöffnung des sich anschließenden Planetwalzenextruderabschnitts/Moduls gerichtet sind und die austretenden flüssigen Zuschläge die Flächen des Planetwalzenextruderabschnitts/Moduls benetzen, an denen die eindringende Einsatzmischung auftrifft.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Füllteil seinerseits aus Abschnitten zusammen gesetzt ist, wobei für die Gehäuseöffnung ein separater Abschnitt vorgesehen ist, dessen in axialer Richtung gemessene Länge 0,1D bis 1,5D, vorzugsweise 0,8D bis 1,2D und noch weiter bevorzugt 1D beträgt, wobei D der Teilkreisdurchmesser der Gehäuseinnenverzahnung ist bzw. der Innenverzahnung der Buchse ist, die in dem Gehäuse sitzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Zuschläge nach der Vorweichung des PVC aufgegeben werden.