DE102018004355A1 - Mischen von extrudierbaren Kunststoffen mit geringen Mengen anderer Stoffe - Google Patents

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Abstract

Nach der Erfindung werden beim Extrudieren von Kunststoffen mit geringen Mengen an Additiven oder anderen geringmengigen, zuzumischenden Stoffen ein Hauptextruder und ein Seitenarmextruder verwendet, wobei ein kleinerer Teil des als Einsatzmaterial bestimmten Kunststoffes mit den geringmengigen zuzumischenden Stoffen in einem Seitenarmextruder vorgemischt und mit dem Seitenarmextruder in den Hauptextruder aufgegeben und mit dem dortigen Einsatzmaterial vermischt wird.

Description

  • Extruder werden immer wieder zur Bearbeitung Stoffen, vorzugsweise von Kunststoffen eingesetzt, die mindestens teilweise in einem schmelzflüssigen Zustand sind oder in einen schmelzflüssigen Zustand gebracht werden können. Bei diesen Stoffen handelt es sich häufig um Polymere , Copolymere und Elastomere. Im Extruder können Stoffe unterschiedlichster Art verarbeitet werden, auch Feststoffe mit schmelzflüssigen Stoffen, auch Polymermischungen, auch Copolymermischungen, auch Elastomere, auch in Mischungen mit anderen zusätzlichen Stoffen, auch mit Gasen.
  • Die Stoffe können zum Beispiel sein:
    • Acrylnitril (ABAK), Acrylnitil/Budadien/Styrol (ABS), ABS mit Polycarbonat (ABS+PC), Acrylat-Kautgschuk (ACM), Ethylen-Acrdylesstrer-Kautschuk (AEPCMS), Acrylnitril/Ethylen-PLropylen-Dien/Styrol (AES), Nitroso-Kautschuk (AFMU), Acrylnitrilmetacrylat (AMAK), Acrylnitril/Methylmethacrylat (AMMA), Acrylnitril/Butadien/Acrylat(ANBA), Acrylnitril/Methacrylat) ANMA), Aromatische Polyester (APE), Acrylnitril/chloriertes Polyetrhylen/Sstryrol (APE-CS), Acylnitil/Styrol/Acrylester(ASA), TPE, Basis Aliphatisches Polyurethan(ATPU) Urethan-Kautschuk, Polyester (AU), Benzylcellulose (BC) Butadien-Kautschuk (BR), Cellulosesacetat (CA), Celluloseacetobutyrat (CAB), Celluloseacetopropionat (CAP), Kresol-Formaldehyd (CF), Hydratisierte Cellulose, Zellglas (CSH), Chlorierter PE-Kautschuk (CM), Carboxymethylcellulose (CMC), Cellulosenitrat, Celluloid /CN), Epichlorhydrin-Kautschuk (CO), Cyclopolyolefinpolymere, Topas (COC), Cellulosepropionat (CPL), Chloropren-Kautschuk (CR), Casein-Kunststoffe (CS), Casein-Formaldehyd, Kunsthorn (CSF), Chlorsulfonierter PE(-Kautschuk) (CSM), Cellulosetriacetat (ICTA), Dicyclopentadien(DCP), Ethylen/Methacrylsäure (EAA), Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EAM), Ethylen/Butylacrylat (EBA), Ethylcellulose (EC), Ethylencopolymer-Bitumen-Blend(ECB), Epicchlorhydrin-Kautschuk(ECD), Ethylen/Chortrifluorethylen (ECTFE), Ethylen/Ethylacrylat (EEA), Polyethylen lonomere (EIM), Ethylen/Methacrylsäure(EMAK), exo-Metehylenlaton (EML), Ethylidennorbornen (EN), Ethylen-Acrynitril-Kautschuk (ENM), Epoxidierter Naturkautschuk (ENR), Ethylen/Propylen (EP), Epoxid-Harze, Polyadditions-Harze (EP), Ethylen/Propylen/(Dien)/- Kautschuke (EP(D)M, Epichlorhydrin-Kautschuk(ETER), Ethylen/Tetrafluorethylen (ETFE), Urethan-Kautschuk, Polyether (EU), Ethylen/Vinylacetat (EVA), Ethylen/Vinylalkohol, EVOH (EVAL), TPE, Basis Ethylen/Vinylacetat+Polyvinylidenchlorid (EVAPVDC), Ethylen/Vinylalkohol, EVAL(EVOH), Tatrafluorethylen/Hexafluorpropylen (FEP), Furan/Formaldehyd (FF), Perfluor-Kautschuk (FFKM), Fluor-Kautrschuk(FKM), Propylen/Tetrafluorethylen-Kautschuk (FPM) Phospazen-Kautschuk mit Fluoralkyl- oder Fluorozyalkyl-gruppen(FZ), Proplenoxid-Kautschuk (GPO), Halogenierter Butyl-Kautschuk (HIIR), Hydrierter NBR-Kautschuk HNBR), höhere alpha-Olefine (HOA), Pyrrone, Plycyclone, Leiterpolymere (HAT-P), Polycyclone, Leiterpolymere(HT-PP), Polytrriazine, Leiterpolymere (HAT-PT), Butryl-Kajutrschuk (CIIR, BIIR) (IIR), Isopren-Kautschuk (IR), Kohlenwasserstoffharz (KWH), Liquid Christal Polymere (LCP), Methylmethacrylat/Acrylnitril/Butadien/Styrol (MABS), Methacrylat/Butadien/Styrol (MBS), Methylcellulose (MC), Melamin/Formaldehyd (MF), Melamin/UFormaldehy+ungesättigter Polyester (MF+UP), Melamin/Phenol-Formaldehyd(MPF), Methyl/Phenyl/Silicon-Kautschuk(MPQ), Methylmethacrylat/exo-Methylenlacton (MMAEML), Melamin/Phenol-Formaldehyd(MPF), Methyl/Silicon-Kautschuk (MQ), alpha-Methylstyrol (MS), Melamin/Harnstoff/-Formaldehyd (MUF) Melamin/HarnstoffZPhenol/Formaldehyd(MVFQ), Polyacrylnitril (PAN), Polybuten-I (PB), Polybutylacrylat (PBA), Polybenzimidazol, Triazinpoloymer (PBI), Polybismaleinimid (PBMI), Polybutylennaphthalat (PBN), Polyoxadiabenzimidazol (PBO), Polybutylenterephthalat (PBT), Polycarbonat (PC) mit ABS oder AES, ASA, oder PBT oder PE-HD oder PEET oder PMMA oder PS oder PPE oder SB oder HI oder SMA oder TPU oder BPA, oder TMBPA oder TMC, Poly-3,3-bis-chlormethylpropylenoxid (PCPO), Polycyclohexandimethylterephthalat (PCT), Polychlortrifluoretrhylen (PCTFE), Polydiallylphthalat(PDAP), Polydicyclopentadien (PDCPD), Polyethylen (PE), Polyesteramid (PEA), Polyestercarbonat (PEC), Polyetherketon (PEK), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyenthylenoxid (PEOX), Polyethersulfone (PES), Polyesterimid (PESI), Polyethlenterephathalat (PET) mit Elastomer oder mitr MBS oder PBT oder PMMA oder Pmma oder PSU, Phenol/Formaldehyd (PF), Phenol/Formaldehyd +Epoxid (PF+EP), PTFE/Perfluoralcylvinylether, Perfluoralkoxy (PFA), Phenol/Formaldehyd/Melamin (PFMF), Polyperfluortrimethyltriazin-Kautschuk PFMT), PTFE-Copolymerisat (PFTEAF), Polyhydroxylalkalin (PHA), Polyhydroxybenzoat (PHBA), Polyimidimid (PI), Polyisobutylen (PIB), Polyimidsulfon (PISO), Aliphatisches Polyketon (PK), Polylactid (PLA), Polymethylacrylat (PMA), Polymethhacrylimid (PMI), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyacrylesterimid (PMMI), Poly-4-methylpenten-1 (PMP), Poly-Alpha-methylstyrol (PMS), Fluor/Phosphazen-Kautschuk (PNF), Polynorbornen-Kautschuk (PNR), Polyolefine, Polyolefin-Derivate und Polyolefin-Copolymerisate (PO), Poly-p-hydroxy-benzoat (POB), Polyoxymethylen (Polyacetalharz, Polyformaldehyd) (POM), POM mit PUR-Elastomer oder Homopolymerisat oder Copolymerisat, Polyphthalat (PP), PP-Carbonat, PP mit Block-Copolymere oder chloriert oder mit Homopolymerisat oder mit Metallocen hergestellt, Polyamid (PPA), Polyphenylenether (PPE), PPE mit PA oder mit PBT oder mit PS, Polydphenyloxidpyrronellithimid U(PPI), Polyparamethylstyrol (PPMS), Polyphenylenoxid (PPO), Polypropylenoxid (PPOX), Poly-p-Phenylen (PPP), Polyphenylensulfid (PPS), Polyphenulensulfon (PPSU), Poly-m-Phenylen/Terephthalamid (PPTA), Polyphenylvinyl (PPV), Polypyrrol (PPY), Polystryrol (PS), PS mitr PC oder PE oder PPE, Polysaccharide (PSAC), Polysulfone (PSU), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polytetrahydrofuran (PTHF), Polybutrylenterephthalat (PTMT), Polyester (PTP), Polytrimethyleterephthalat (PTT), Polyurethan (PUR), Polyvinylacetat (PVAC), Polyvinylalkohol (PVAL), Polyvinylbutyral (PVB), Polyvinylisobutylether (PVBE), Polyvinylchlorid (PVC). Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyvinylfluorid (PVF), Polyvinylformal (PVFM), Polyvinylcarbazol (PVK), Polyvinylmethylether (PVME), Polyvinylcyclohexan (PVZH), Phosphazen/Kautschuk mit Phenoygruppen (PZ), Resorrcin/Formaldehyd (RF), Stryrol/Acrylnitril (SAN), Stryrol/Butadien(SB), Styrol/Butadien/Methylmethacrylat (SBMMA), Styrol/Butadien-Kautschuk (SBR), Styrol/Butadien/Styrol (SBS), Styrol-Ethenbuten/Stryrol (SEBS), Styrol/Ethylen/Propylen/Dien-Kautschuk (SEPDM), Silicon (SI), Styrol/Isopren/Maleinsäureanhydrid (SIMA), Isopren/Styrol-Kautschuk (SIR), Styrol/Isopren/Styrol (SIS), Styrol/Maleinsäureanhydrid(SAM), Styrol/Maleinsäureanhydrid/Butadien(SMAB), Styrol/Methylmethacrylat (SMMA), Stryrol-alpha-Methylstyrol (SMS, Polyester (SP), Thiocarbonyldifluorid-Copolymer-Kautschuk (TCF), TPE mit EPDM+PP oder PBBS+PP, TPE mit PEBBS+PPE oder PEBS+PP oder mit PESST oder PESTRUR oder mit PESTEST oder mit PESTUR oder mit PEUR oder mit SBS+PP, Thermoplastische Elastomere (TPE), Thermoplastische Stärke (TPS), Harnstoff/Formaldehyd (UF), Vinylchlorid (VC), Vinylchlorid/Ethylen(VCE), Vinylchlorid/Maleinsäureanhydrid(VCMA), Vinylester (VE),
  • Die gewählten Stoffe können auch
    • -Wirkungen verstärken
    • -zusätzliche Wirkungen entfalten, zum Beispiel die Warmfestigkeit oder die Verschleißfestigkeit erhöhen oder die Säurefestigkeit erhöhen oder UV-Beständigkeit oder den themischen oder oxidativen Abbau verringern oder die Festigkeit oder die Zähigkeit oder die Nachgiebigkeit/Elastitzität erhöhen oder eine Vernetzung der Moleküle bewirken oder eine Reaktion der Polymere bewirken oder eine Verfärbung der Polymere bewirken oder die Farbbeständigkeit der Polymere erhöhen oder den Schmelzpunkt verändern oder die Dispergierung und Homogenisierung erleichtern oder zu einer Schaumbildung führen oder die Schaumbildung erleichtern oder das Extrudieren erleichtern oder die Reibungswerte verändern oder den Brandschutz/Flammschutz verbessern oder die elektrische Leitfähigkeit verändern
    • -Hilfsmittel für eine nachfolgende Bearbeitung/Verarbeitung
    • -Füllstoffe sein
  • Sehr beliebt ist es, im Extruder ein Compound einzusetzen, daß bereits eine gewünschte Mischung mit Zumischungsmengen enthält.
    Das Compound beinhaltet eine Vormischung wesentlicher Mischungsanteile. Das Compound ist praktisch in jeder gewünschten Körnung verfügbar.
    Mit dem Compound vereinfacht sich das gesamte Extrusionsverfahren.
    Mit dem Compound entfällt jedoch jede kurzfristige Änderung der Zumischung. Die Änderung muß über den Zulieferer für das Compound erfolgen.
    In der Regel ist die Fahrweise mit Compound einfacher aber teurer.
    Bei einer Herstellung der Mischung im Extruder ergeben sich üblicherweise Preisvorteile gegenüber dem Compound. Außerdem erlaubt die Mischung im Exrtruder leichte Veränderungen, die ein starkes Indiz für die Bedienungsleute dafür sind, mit welchen Änderungen Vorteile beim Extrudieren, bei der Qualität und bei den Kosten erreichbar sind.
    Die Erfindung geht deshalb von einer Mischung im Extruder aus.
  • Die Erfindung hat erkannt, daß bei der Mischung aller Mischungsanteile im Extruder eine ausreichende Dispiergierung kleiner Zumischungsmengen im Kunststoff schwierig werden kann. Die Schwierigkeit setzen schon bei Zumischungsmengen von kleiner 4Gew%,bezogen auf die gesamte Mischungsmenge, ein. Bei kleiner 3Gew%, werden die Schwierigkeiten spürbar größer. Das gilt vermehrt für Zumischungsmengen kleiner 2Gew% und noch mehr für Zumischungsmengen für kleiner 1Gew%, bezogen auf die gesamte Mischungsmenge.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dispergierung von kleinen Zumischungsmengen zu verbessern.
  • Das wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches erreicht. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung.
  • Die Erfindung sieht vor, daß die Zumischungsanteile am Extruder mit Hilfe eines Seitenarmextruders mit einer geeigneten Kunststoffmenge vorgemischt wird. Von Vorteil ist, wenn der Kunststoff im Seitenarmextruder plastifiziert wird.
  • Dann kann der Betrieb des Hauptextruders nicht durch eine Abzweigung von Schmelze gestört werden.
    Der Seitenarmextruder benötigt zur Herstellung der Vormischung nur einen Bruchteil der Leistung des Hauptextruders, entsprechend dem Verhältnis der im Seitenarmextruder verarbeiteten Mischungsmenge zu der gesamten Mischungsmenge. Vorzugsweise ist die Menge des im Seitenarmextruder verarbeiteten Materials mindestens 5Gew%, noch weiter bevorzugt mindestens 10Gew% und höchst bevorzugt mindestens 15Gew%, bezogen auf die gesamte Mischungsmenge. Das im Seitenarmextruder verarbeitete Material kann zum Beispiel auch 20Gew% betragen, bezogen auf die gesamte Mischungsmenge.
    Der Seitenarmextruder kann an der Seite des Hauptextruders vorgesehen sein. Aber auch bei Extrudern, die unter oder über dem Hauptextruder moniert sind, und wie ein Seitenarmextruder in den Hauptextruder wirken, wird nach der Erfindung von einem Seitenarmextruder gesprochen.
  • Von Vorteil ist für die erfindungsgemäße Vormischung
    • -ein Seitenarmextruder mit einem Verschluß, mit dem sich eine sichere und vorteilhafte Anpassung der Schmelzemenge an den jeweiligen Bedarf erreichen läßt
    • -ein Seitenarmextruder mit einem Schmelzevolumen, das für den jeweiligen Bedarf ausreicht
  • Dabei ist nach der Erfindung als Verschluß wahlweise eine Düse und/oder ein Seitenarmextruder vorgesehen, dessen Schnecke/Spindel in axialer Richtung verstellbar ist und das Verstellorgan für einen Verschluß/Stopfen der Düse bildet, aus dem die Schmelze in den Hauptextruder ausgetragen wird. Durch Bewegung der Schnecke/Stopfens kann die Düse ganz oder teilweise geöffnet oder ganz oder teilweise geschlossen werden.
    Wahlweise bildet die Schnecke/Spindel eine Spitze, die zumindest in der Schließstellung in die Düsenöffnung ragt.
  • Bei einer in die Düse ragenden Schnecke/Spindel hat die Düsenöffnung oder die Spitze der Schnecke/Spindel eine sich in Strömungsrichtung der Schmelze verjüngende Form.
    Die Schneckenspitze/Spindelspitze kann eine Keilform besitzen. Dann ist die Düse dem angepaßt.
    Vorzugsweise haben die Düsenöffnung und die Schneckenspitze/Spindelspitze eine konische Form.
    Die Schneckenspitze/Spindelspitze kann auch eine Kugelform bzw. eine andere, insbesondere ballige Rundform aufweisen. Mit solcher Spitze kann eine sich verjüngende Düse wie auch eine Düse mit zylindrischer Öffnung kombiniert werden.
  • Mit der sich in Schmelzströmungsrichtung verjüngenden Öffnung der Düse kann korrespondieren
    • -eine Schneckenspitze/Spindelspitze, die sich in gleicher Weise verjüngt wie die Düsenöffnung, und sich mit einer axialen Bewegung der Schnecke/Spindel in die Düse hineinbewegt und die Düse teilweise oder ganz verschließt bzw. sich mit einer axialen Bewegung der Schnecke/Spindel aus der Düse herausbewegt und die Düse ganz oder teilweise öffnet. Je nach Durchmesser der Schneckenspitze/Spindelspitze kann die Schneckenspitze/Spindelspitze in der Schließstellung
      • --bis über die Düsenspitze hinausragen. Dann ist die Schneckenspitze/Spindelspitze im Durchmesser kleiner als die Düsenöffnung an dem Ende, welches in Strömungsrichtung der Schmelze weist.
      • -- oder mit der Düsenspitze abschließen. Dann ist die Schneckenspitze/Spindelspitze im Durchmesser gleich dem Durchmesser der Düsenöffnung an dem Ende, welches in Strömungsrichtung der Schmelze weist.
      • --vor der Düsenspitze enden. Dann ist die Schneckenspitze/Spindelspitze im Durchmesser größer als die Düsenöffnung an dem Ende, welches in Strömungsrichtung der Schmelze weist,
  • In jeder Schließstellung können die Mantelflächen der Schneckenspitze/Spindelspitze in einer Ausführungsform parallel zur Mantelfläche der Düsenöffnung verlaufen.
  • In anderen Ausführungsformen ist eine Schneckenspitze/Spindelspitze vorgesehen, die sich anders verjüngt als die Düsenöffnung. Dabei kann die Schneckenspitze/Spindelspitze bei Keilform oder konischer Form zur Schneckenachse/Spindelachse eine geringere Neigung oder eine größere Neigung als die Düsenöffnung aufweisen. Bei geringerer Neigung der Schneckenspitze/Spindelspitze kommt es in Abhängigkeit von dem Durchmesser der Schneckenspitze/Spindelspitze zur Berührung einer Kante des Schneckenspitze/Spindelspitze mit der Mantelfläche der Düsenöffnung oder zur Berührung einer Kante der Düsenöffnung mit der Mantelfläche der Schneckenspitze/Spindelspitze.
  • In noch anderen Ausführungsformen mit einer Kugelform oder anders runden Form der Schneckenspitze/Spindelspitze kommt es bei konischer Form der Düsenöffnung in Abhängigkeit von dem Durchmesser der Schneckenspitze/Spindelspitze
    • --zu einer Berührung der Schneckenspitze/Spindelspitze mit der Mantelfläche der Düsenöffnung oder
    • --zu einer Berührung der Kante der Düsenöffnung mit der Mantelfläche der Schneckenspitze/Spindelspitze.
  • Die erfindungsgemäße Bewegung der Schnecke/Spindel wird wahlweise dadurch verwirklicht, daß die Schnecke/Spindel in axialer Richtung verschiebbar in dem zugehörigen Extrudergehäuse angeordnet ist. Für die axiale Verschiebung sind verschiedene Antriebe möglich, sowohl hydraulische als auch mechanische. Die hydraulischen Antriebe besitzen einen in axialer Richtung auf die Schnecke/Spindel wirkenden, hydraulischen Zylinder/Kraftkolben mit einer Wegsteuerung/Schrittsteuerung. Mit einer elektronischen Wegmessung lassen sich auch kleine Wege/Verstellungen messen und steuern.
    Es können auch elektrische Hubeinrichtungen als Antrieb für die axiale Bewegung der Schnecke/Spindel eingesetzt werden.
  • Auch bei der axial verschiebbaren Anordnung läßt sich die Schnecke/Spindel an dem Ende, welches der Düse abgewandt ist, über einen Motor und ein Getriebe in Drehbewegung bringen. Dazu kann zum Beispiel ein Antriebsrad mit einer Vielkeilverbindung auf der Schnecke/Spindel sitzen. Die Vielkeilverbindung erlaubt eine Verschiebung der Schnecke/Spindel bei einem in axialer Richtung mit notwendigem Spiel für eine Drehbewegung gehaltenen Antriebsrad.
    Eine kostengünstige Antriebsverbindung zwischen der Schnecke/Spindel und dem Antrieb sieht einen Riementrieb mit einem oder mehreren Keilriemen vor. Der Keilriemen erlaubt eine feste Anordnung des Antriebsrades auf der Schnecke/Spindel bei gleichzeitiger erfindungsgemäßer Verschiebung.
  • Wahlweise kann als Verschluß auch ein Schieber Anwendung finden.
  • Vorzugsweise findet als Seitenarmextruder ein Einschneckenextruder oder ein Doppelschneckenextruder, noch weiter bevorzugt ein Planetwalzenextruder Anwendung. Die genannten Extruderarten besitzen einen Füllteil, in den der vorgesehene Kunststoff eingefüllt wird. An den Füllteil schließt sich ein Extruderteil an, in dem der Kunststoff aufgeschmolzen, homogenisiert und auf die zum Eintragen in den Hauptextruder erforderliche Temperatur gebracht und gehalten wird. Soweit erforderlich kann dabei auch eine Entgasung stattfinde.
    Das Aufschmelzen des Kunststoffes erfolgt durch entsprechende Erwärmung. Die Erwärmung kann durch Beheizung des Seitenarmextruders erfolgen. Die Beheizung ist möglich, weil der Seitenarmextruder mit einer Temperierung versehen sind. Dazu ist das Gehäuse des Seitenarmextruders wie herkömmliche Extruder mit Kanälen für ein Temperierungsmittel versehen. Das Temperierungsmittel ist Wasser oder Öl. Zum Beheizen wird erwärmtes Temperierungsmittel in das Gehäuse geleitet. Dort gibt das Temperierungsmittel seine Wärme teilweise an den Kunststoff ab. Zugleich erwärmt sich der eingefüllte Kunststoff durch seine ständige Verformung im Seitenarmextruder. Dabei wird die Antriebsenergie des Seitenarmextruders in Wärme umgewandelt. Nach Erreichen der Schmelztemperatur führen die weitere Verformung des Kunststoffes und der zugehörige Energieeintrag zu einer weiteren Erwärmung, wenn dem nicht durch Kühlung entgegen gewirkt wird. Dann dient das Temperierungsmittel zur Kühlung. Zur Aufnahme der Wärme wird kaltes Temperierungsmittel in die Kanäle des Gehäuses geleitet. Vorzugsweise werden zur Beheizung und zur Kühlung getrennte Temperierungsmittel-Kreise eingesetzt.
  • Bei modulweise aufgebauten Extrudern (die Schnecke/Spindel erstreckt sich vom Antrieb durch alle Module bis zur Duse) geschieht das durch den Einsatz separater Extrudermodule für die Beheizung und für die Kühlung. Wahlweise findet auch für eine gewünschte Entgasung ein separater Extruder-Modul Verwendung. Nachfolgend ist dieser Modul als Entgasungsmodul bezeichnet. Der Entgasungsmodul besitzt eine Mantelöffnung, durch die Gas entweichen kann. Vorzugsweise ist an dieser Mantelöffnung des Entgasungsmoduls ein leer laufender weiterer Seitenarmextruder vorgesehen. Noch weiter bevorzugt handelt es sich bei dem weiteren Seitenarmextruder um einen Doppelschneckenextruder, der ohne Einsatzmaterial so dreht, als wenn er Einsatzmaterial in den Entgasungsmodul fördert. Dadurch hält der Seitenarmextruder die Schmelze in dem Entgasungsmodul davon ab, durch die Mantelöffnung auszutreten.
    Ein gleichzeitig anliegender Saugzug an dem weiteren Seitenarmextruder zieht infolge gewollter Undichtigkeit in dem Entgasungsmodul Gas ab. Als Undichtigkeit kann das notwendige Spiel zwischen den Schnecken des weiteren Seitenarmextruders und dem umgebenden Gehäuse ausreichen. Gegebenenfalls wird ein zusätzliches Spiel zwischen den Schnecken des weiteren Seitenarmextruders und dem umgebenden Gehäuse erzeugt. Das kann durch spanabhebende Bearbeitung der Schnecken am äußeren Umfang geschehen.
  • Der weitere Seitenarmextruder kann seitlich oder über dem Entgasungsmodul oder unter dem Entgasungsmodul angeordnet sein.
  • Der Kunststoff wird vorzugsweise als Granulat in den Seitenarmextruder aufgegeben, die weiteren Mischungsanteile in der jeweils vorkommenden Beschaffenheit. Soweit die vorkommende Beschaffenheit der Mischungsanteile bei Mischung mit dem Kunststoffgranulat Schwierigkeiten zeit, können die Mischungsanteile bei zu kleiner Korngröße, zum Beispiel durch Kompaktieren, zu größeren Korngrößen zusammen gefügt werden. Mischungsanteile mit zu großer Korngröße können, zum Beispiel durch Aufmahlen, auf die richtige Korngröße zerkleinert werden.
    Mit der richtigen Korngröße können vorteilhafte Voraussetzungen für die Dispergierung der Mischungsanteile im Kunststoff geschaffen werden.
  • Der Seitenarmextruder besitzt als Einschneckenextruder wahlweise eine Schnecke mit reduzierter Förderwirkung. Normalerweise besitzt eine Einschnecke eine hohe Förderkraft, so daß sich erhebliche Drücke ergeben, welche die Anpassung an einen reduzierten Bedarf an geschmolzenen Kunststoff erschweren.
    Durch Reduzierung der Förderwirkung ergeben sich reduzierte Drücke, welche die Anpassung an einen reduzierten Bedarf erleichtern.
  • Die Förderwirkung wird vorzugsweise reduziert, indem in die Schnecke ein oder mehrere gegenläufige Schneckengänge eingearbeitet werden. Die Einarbeitung erfolgt wahlweise durch Fräsen. Durch das Fräsen werden die bisherigen Schneckengänge in Abständen unterbrochen. Es entstehen Lücken, durch die das Material ausweichen und sogar zurückfließen kann. Es entsteht eine gewollte Leckströmung.
    Je größer die Lücken sind, desto besser kann der plastifizierte Kunststoff im Extruder zurückfließen. Das geschieht so lange, bis die Schmelze wieder von der Schnecke erfaßt und in Richtung des Exrtruderaustritts gedrückt wird. Wenn an der Düse keine Schmelze abgenommen wird, so kann die Schmelze wieder im Wege der Leckströmung ausweichen.
    Dies kann als ein „im Kreis fahren“ der Schmelze angesehen werden.
    Je größer die so bewegte Schmelzemenge ist, desto leichter läßt sich die Schmelzemenge für den anfallenden Schmelzebedarf vorhalten und die Vorhaltung regeln.
    Maßgebend für die Schmelzemenge sind die Leckströmung und das Hohlraumvolumen des Seitenarmextruders.
    Nach Öffnen der Düse fließt Schmelze in den Hauptextruder ab.
  • Für die Verwendung eines Doppelschneckenex als erfindungsgemäßer Seitenarmextruder gelten vorstehende Ausführungen zu einem Seitenarmextruder in Einschneckenbauart entsprechend.
  • Das Hohlraumvolumen des Seitenarmextruders ist der Innenraum des Seitenarmextruders abzüglich des Volumens der Schnecke und anderer Einbauten, die in den Seitenarmextruder ragen.
  • Vorzugweise wird der Füllungsgrad des Seitenarmextruders gemessen. Das kann durch Positionierung eines Meßfehlers im Mantel des Füllteiles erfolgen. Der Meßfühler kann jede Form der Messung beinhalten, die auf Schmelze reagiert. Dazu gehören zum Beispiel Druck, Temperatur, Ultraschall und anderer Schall.
    Bei Unterschreiten eines vorher festgelegten Füllungsgrades wird Einsatzmaterial zur Schmelzeerzeugung in den Seitenarmextruder nachgeführt.
  • Eine erfindungsgemäß reduzierte Förderwirkung kann auch mit einem Bypass bewirkt werden, der in Förderrichtung des Seitenaremextruders vor der Düse beginnt und die Schmelze ganz oder teilweise in einen geeigneten Abschnitt des Seitenarmextruders zurückführt. Nur ein Teil der Schmelze wird rückgeführt, wenn die Düse teilweise geschlossen ist bzw. nur teilweise geöffnet ist. Insgesamt wird die Schmelze zurückgeführt, wenn die Düse ganz geschlossen ist. Ein geeigneter Abschnitt für die Rückführung der in den Bypass ausgewichenen Schmelze kann der Bereich der Schmelzeerzeugung oder eine in Förderrichtung des Seitenarmextruders davon beabstandete Stelle sein.
  • Der Bypass ist eine vorzugsweise wärmeisolierte(gegebenenfalls auch beheizte) Rohrleitung. Das ein Ende dieser Rohrleitung ist in Förderrichtung des Seitenarmextruders vor der Düse an eine Öffnung im Mantel des Seitenarmextruders angeflanscht. Das andere Ende dieser Rohrleitung ist in Förderrichtung des Seitenarmextruders an eine weitere Öffnung im Mantel des Seitenarmextruders angeflanscht, die sich im Bereich der Schmelzeerzeugung oder in Förderrichtung dahinter befindet.
  • Besser als die Einschneckenextruder und besser als ein Doppelschneckenextruder eignen sich Planetwalzenextruder als erfindungsgemäßer Seitenarmextruder. Mit einem Planetwalzenextruder läßt sich die erfindungsgemäße Leckströmung viel leichter erzeugen als mit einem Einschneckenextruder oder Doppelschneckenextruder.
    Außerdem hat der Planetwalzenextruder gegenüber dem
    Einschneckenextruder andere extrem wichtige Vorteile. Dazu gehören insbesondere
    • -eine vielfach bessere Mischwirkung
    • -eine vielfach bessere Temperierung
  • Der Planetwalzenextruder besitzt eine in einem Gehäuse mittig angeordnete, umlaufende Zentralspindel. Die Zentralspindel ist außen verzahnt. Außen um die Zentralspindel herum laufen Planetspindeln, welche gleichfalls außen verzahnt sind und mit der Zentralspindel beim Umlauf kämmen. Die Planetspindeln laufen zugleich im Extrudergehäuse um. Dazu ist das Extrudergehäuse bzw. die Buchse im Falle einer innen im Extruder vorgesehenen Buchse mit einer Innenverzahnung versehen, mit der die Planetspindeln gleichzeitig kämmen.
  • Die Planetspindeln gleiten mit dem in Förderrichtung des Extruders vorderen Ende an einem Gleitring, der im Extrudergehäuse gehalten ist. Im Übrigen sind die Planetspindeln allein in der Verzahnung der Zentralspindel und der Innenverzahnung des Gehäuses gehalten.
  • Auch der Planetwalzenextruder beginnt mit einem Antrieb und endet mit der Düse. Dazwischen kann der Planetwalzenextruder mit einem sich über die ganze Länge erstreckenden einteiligen Gehäuse versehen sein.
    Der Planetwalzenextruder kann auch zwischen Antrieb und Düse aus mehreren Modulen/Abschnitten zusammen gesetzt sein.
    Dann ist eine sich zwischen Antrieb und Düse durch alle Module erstreckende gemeinsame Zentralspindel vorgesehen.
  • Die einzelnen Module/Abschnitte können einzelne oder mehrere unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Vorzugsweise sind alle Module/Abschnitte des Planetwalzenextruders in Planetwalzenextruderbauweise gestaltet. Es können auch Module/Abschnitte in Planetwalzenextruderbauweise mit Modulen/Abschnitten in anderer Bauweise kombiniert werden. Das gilt besonders für das Füllteil. Die Module/Abschnitte für die Füllteile waren früher zumeist in Einschneckenextruderbauweise gestaltet. In dem Fall setzte sich die Zentralspindel im Modul/Abschnitt für das Füllteil als Einschnecke fort.
  • Die Planetwalzenextruder für die Verwendung als erfindungsgemäßer Seitenarmextruder können gleichfalls eine reduzierte Förderwirkung aufweisen. Das heißt, der als erfindungsgemäßer Seitenarmextruder dienende Planetwalzenextruder besitzt gleichfalls eine Rückströmung/Leckströmung, mit der Schmelze „im Kreis“ gefahren werden kann.
    Das im Kreis fahren hat den Vorteil, daß der erfindungsgemäße Seitenarmextruder mit dem Zumischungsanteil unabhängig vom Hauptextruder in eine gewünschte und stabile Fahrweise gebracht werden bzw. der Hauptexrtruder unabhängig vom Seitenarmextruder in eine gewünschte stabile Fahrweise gebracht werden kann, bevor die Schmelze aus dem Seitenarmextruder in den Hauptextruder getragen wird. Das erleichtert das Anfahren der Extrusionsanlage beträchtlich.
    Bei einiger Übung wird es den Bedienungsleuten möglich sein, den Hauptextruder und den Seitenarmextruder gleichzeitige (aber mit voneinander unabhängigem Betrieb) anzufahren.
  • Bei den Planetwalzenextrudern läßt sich das auf unterschiedliche Weise erreichen. Vorzugsweise erfolgt das an den Planetspindeln:
    • -die Planetspindelzahl(Zahl der umlaufenden Planetspindeln) kann reduziert/verändert werden. Je nach Baugröße des Planetwalzenextruders/Planetwalzenextrudermoduls/Abschnitts kann die Planetspindelzahl bis zu 24 und mehr betragen. Bei kleineren Baugrößen kann die Planetspindelzahl auch 5 oder 6 betragen. Die Reduzierung der Planetspindelzahl um 1 beinhaltet bei kleineren Baugrößen schon eine wesentliche Reduzierung. Bei größeren Baugrößen entsteht eine vergleichbare Reduzierung erst, wenn mehrere Planetspindeln entfernt werden. Je geringer die Zahl der Planetspindeln wird, desto größer wird der Abstand der Panetspindeln in Umfangsrichtung und desto leichter wird es für die Schmelze, zwischen den Planetspindeln zurück zu strömen. Die Reduzierung der Planetspindelzahl findet bei 3 Planetspindeln eine Grenze. Außerdem läßt sich die Rückströmung/Leckströmung sehr vorteilhaft durch Veränderung der Planetspindelzahl beeinflussen. Vergleichbare Möglichkeiten finden sich an einem Einschneckenextruder nicht. Nach jeder Reduzierung/Veränderung der Planetspindelzahl werden die Planetspindeln am Umfang der Zentralspindel neu verteilt, um eine gleichmäßige Verteilung sicher zu stellen. Bei gleichmäßiger Verteilung wird die Zentralspindel im Gehäuse besser gestützt und reduziert sich die Gefahr des Überspringens von Planetspindeln. Das Überspringen führt in der Regel zu einer sofortigen Blockade des Extruders und einem Zahnbruch. Zumindest reduziert sich durch die gleichmäßige Verteilung der Planetspindeln der Verschleiß Die Reduzierung der Planetspindel/ Änderung der Verteilung der Planetspindeln wird im Stillstand des Seitenarmextruders nach der Demontage der Düse vorgenommen. Außerdem erfolgt die Reduzierung der Planetspindeln/Änderung der Verteilung modulweise/abschnittsweise. Dabei wird nicht nur die Düse, sondern werden auch alle Module/Abschnitte entfernt, die in Strömungsrichtung der Schmelze dem Modul/Abschnitt folgen, dessen Planetspindeln reduziert und neu verteilt werden sollen. Allerdings bleibt die Zentralspindel. Für die Neuverteilung wird ungeübten Bedienungsleuten eine Schablone empfohlen, die auf die Zentralspindel geschoben wird. Die Schablone besitzt an den Stellen, an denen die Planetspindeln zwischen Zentralspindel und umgebendes Gehäuse geschoben werden, Bohrungen mit einem Durchmesser, der gleich dem Planetspindeldurchmesser ist, plus einem großzügigen Bewegungsspiel. Dadurch können die Planetspingeln an den Bohrungen leicht zwischen die Zentralspindel und das zugehörige Gehäuse geschoben werden und dabei einen Abstand voneinander einnehmen, der zumindest annähernd gleich ist. Geübte Bedienungsleute können auf die Verwendung einer Schablone verzichten.
    • -auf die Rückströmung/Leckströmung kann auch mit einem reduzierten Zahnbesatz Einfluß genommen werden. Zeitgemäße Planetwalzenextruder besitzen eine Evolventenverzahnung. Vorteilhafterweise können deren Zähne erheblich verändert werden. Die unveränderte Verzahnung von Planetspindeln wird als Normalverzahnung bezeichnet. Nachfolgend sind verschiedene Veränderungsmöglichkeiten beschrieben. Vorteilhafterweise sind die nachfolgend beschriebenen Planetspindeln mit veränderter Verzahnung alle gegeneinander und gegen Planetspindeln mit Normalverzahnung leicht auswechselbar. Durch Auswechselung können wesentliche Wirkungen der Planetspindeln nach Wahl verstärkt oder nach Wahl verringert werden. An dem als Seitenarmextruder dienenden Planetwalzenextruder ist die Auswechselbarkeit der Planetspindeln ein extremer Vorteil, der sich in vergleichbarer Form bei Einschneckenextudern und Doppelschneckenextrudern nicht findet. Für die vorteilhafte Auswechselung bzw. Änderung der Rückströmung/Leckströmung durch Auswechselung der Planetspindeln stehen verschiedene Ausführungsformen der Planetspindeln zur Verfügung: Die Zähnezahl wird reduziert. Die Zähnezahl kann bis auf drei Zähne, sogar bis auf eine Zahl reduziert werden. Das kann nachträglich durch Herausarbeiten von Zähnen an den Planetspindeln erfolgen. Die Entfernung der Zähne erfolgt vorzugsweise durch Fräsen und einer anschließenden Feinbearbeitung durch Schleifen. Die Planetspindeln können auch sofort mit den Zähnen hergestellt werden wie die Planetspindeln, an denen nachträglich Zähne entfernt worden sind. Vorzugsweise sind die verbleibenden Zähne gleichmäßig am Umfang der Planetspindeln verteilt. Auch bei nur einem Zahn erfahren die Planetspindeln noch eine ausreichende Führung und Abstützung in der Außenverzahnung der Zentralspindel und der Innenverzahnung des Gehäuses. Das wird dadurch bewirkt, daß jeder Zahn sich über der Länge der Planetspindeln mehrmals schraubenförmig um die Planetspindeln herumwindet. Es können auch alle Zähne der Planetspindeln in der Höhe reduziert werden, wenn an den Planetspindeln Abschnitte verbleiben, die den Planetspindeln eine ausreichende Führung geben. Solche Führungsabschnitte können eine Nomalverzahnung (unveränderte Verzahnung) aufweisen, die sich vorzugsweise an den Enden der Planetspindeln befindet. Außerdem ist es von Vorteil, solche Planetspindeln mit vollständig normal verzahnten Planetspindeln in einem Extruder zu kombinierten, damit die normalen Zähne während des Umlaufes um die Zentralspindel alles Einsatzmaterial aus den Zahnlücken der Zentralspindel und den Zahnlücken der Innenverzahnung des Gehäuses schieben bzw. verhindern, daß sich Einsatzmaterial in Zahnlücken sammelt und dort anbackt. Das kann als Putzen der Zahnlücken bezeichnet werden. Vorzugsweise werden nicht alle Zähne der Planetspindeln in der Höhe reduziert. Mindestens ein Zahn behält seine ursprüngliche Höhe. Das kann den Planetspindeln die notwendige Führung/Halt in der Außenverzahnung der Zentralspindel und der Innenverzahnung des Gehäuses geben, so daß Führungsabschnitte entbehrlich werden, Außerdem bewirken die in der ursprünglichen Höhe belassenen Zähne an den Planetspindeln auch ein Putzen der Zahnlücken an der Zentralspindel und ein Putzen der Zahnlücken an der Innenverzahnung des Gehäuses. Die Höhenreduzierung der Zähne kann wie beim vollständigen Entfernen von Zähnen zum Beispiel durch Fräsen und anschließende Feinbearbeitung durch Schleifen geschehen. Vorzugsweise wird dabei die Steghöhe um mindestens 20%, noch weiter bevorzugt um mindestens 40% und höchst bevorzugt um mindestens 60% reduziert. Von Vorteil ist auch, wenn die höhenreduzierten/abgeflachten Zähne am entstehenden neuen Kopf eine Rundung erfahren. Das verbessert das Fließverhalten des Einsatzmaterials bei der Verdrägung von Einsatzmaterial in den korrespondierenden Zahnlücken der Zentralspindel und der korrespondierenden Zahnlücken der Innenverzahnung des Gehäuses.
    • -die Stege der Planetspindelzähne können in regelmäßigen Abständen oder in unregelmäßigen Abständen ganz oder teilweise unterbrochen werden. Eine gleichmäßige Unterbrechung entsteht zum Beispiel, wenn die Planetspindeln nach Herstellung der Normalverzahnung noch einmal gegenläufig verzahnt werden. Das führt zu einer Noppenstruktur der Planetspindeloberfläche. Deshalb werden solche Planetspindeln auch Noppenspindeln genannt. Die gegenläufige Verzahnung geht bis auf den Grund der Zahnlücken Wenn die gegenläufige Verzahnung weniger tief in die Planetspindeln eingeschnitten wird, ergibt sich eine andere Planetspindeloberfläche mit mehr Förderwirkung. Eine gleichmäßige Unterbrechung entsteht auch, wenn in regelmäßigen Abständen ringförmig umlaufende Nuten in die Planetspindeln eingearbeitet werden. Diese Planetspindeln werden als Igelspindeln bezeichnet. Die Nuten werden üblicherweise bis zum Zahngrund eingearbeitet. Die Nuten können aber weniger tief eingearbeitet werden, um andere Eigenschaften zu erzielen. Desgleichen kann die Verzahnung dadurch variiert werden, daß die Mehrgängigkeit der gegenläufigen Verzahnung verändert werden. Die Normalverzahnung hat in Abhängigkeit von dem Zahnmodul/Zahnabmessungen und dem Teilkreisdurchmesser der Verzahnung eine bestimmte Anzahl von Zähnen, umlaufend auf dem Teilkreisdurchmesser. Diese Zähne winden sich parallel zueinander um die Planetspindeln und beinhalten die Mehrgängigkeit der Planetspindeln. Bei gleicher gegenläufiger Verzahnung entstehen die oben beschriebenen Noppen. Es lassen sich aber in die Normalverzahnung Zähne in größerem Abstand wie bei der Normalverzahnung einschneiden. Dann entstehen keine Noppen, sondern Stege, weil die Zähne der Normalverzahnung in größeren Abstand unterbrochen werden.
  • Die Reduzierung der Planetspindelzahl und die Reduzierung des Zahnbesatzes an den Planetspindeln können gemeinsam oder auch einzeln vorkommen. Entsprechendes gilt in Bezug auf einen Bypass. Der Bypass kann allein oder zusammen mit der Reduzierung der Planetspindelzahl und/oder der Reduzierung des Zahnbesatzes vorkommen.
  • Den vorstehend beschriebenen Maßnahmen ist gemeinsam, daß Öffnungen in dem Planetwalzenextruder entstehen, durch die die Schmelze zurückströmen kann, die aktuell nicht für den Hauptextruder benötigt wird. Dies beinhaltet eine gewollte Leckströmung. Die Rückströmung/Leckströmung hält solange an, bis die Schmelze wieder von den Planetspindeln erfaßt und in die Richtung der Düse gefördert wird. Wenn dann immer noch keine Schmelze vom Hauptextruder abgenommen wird oder nur in geringer Menge Schmelze vom Hauptextruder abgenommen wird, so startet der Kreislauf der Schmelze neu.
  • Wenn Schmelze über die Düse in den Hauptextruder ausgetragen wird, wird dem Seitenarmexrtruder neues Material zugeführt. Das kann kontinuierlich erfolgen oder auch in Intervallen bzw. nach Bedarf in Abhängigkeit von obigen Messungen erfolgen.
  • Eine besonders vorteilhafte Form eines erfindungsgemäßen Seitenarmextruders ergibt sich bei einer senkrechten Anordnung des Planetwalzenextruders, wie sie in der DE19534813 C2 dargestellt und beschrieben ist.
    Das Gehäuse des senkrecht angeordneten Seitenarmextruders kann am oberen Ende einen großzügigen Hohlraum aufweisen, in dem sich auch schwieriges Einsatzmaterial leicht sammeln kann. Vorzugsweise ragen die Planetspindeln mindestens teilweise bis in den Hohlraum hinein, so daß die Planetspindeln das Einsatzmaterial ergreifen und in einen darunter senkrecht angeordneten Planetwalzenextrudermodul/Planetwalzenextruderabschnitt ziehen können.
    Dabei kämmen die Planetspindeln mit der Außenverzahnung einer Zentralspindel und der Innenverzahnung des Extrudermodulgehäuses/Extruderabschnittgehäuses.
    In dem oben vorgesehenen Hohlraum befindet sich eine Füllstandssonde, die sofort Signal zum Nachliefern von Einsatzmaterial gibt, wenn der Füllstand unter ein gewähltes Maß fällt.
    Das Einsatzmaterial wird in dem Planetwalzenextrudermodul/Abschnitt erwärmt und aufgeschmolzen und nach unten zu einer Düse gefördert. Für die Erwärmung ist eine Beheizung des Modulgehäuses im Einzugsbereich hilfreich. Nach der Anfangserwärmung führt die Verformung des Einsatzmaterials auf dem weiteren Weg nach unten zu einer weiteren Erwärmung und Aufschmelzung.
    Die Düse ist wahlweise konisch ausgebildet und besitzt ein verjüngtes Austragsende.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
  • Auf einer Säule 1 ist ein Schwenkarm 7 schwenkbeweglich befestigt. Der Schwenkarm 7 trägt Motor und Getriebe für ein Planetwalzenteil 2. Das Planetwalzenteil 2 ist mit einem Aufgabetrichter 4 versehen, der eine seitliche Aufgabeöffnung 6 in Form eines Maules besitzt. Mit 3 sind die Zu- und Abflüsse für Heiz - bzw. Kühlmedien bezeichnet.
    Das Planetwalzenteil 2 besitzt einen nachfolgend noch erläuterten, verschließbaren Austritt. Das Planetwalzenteil 2 besitzt in üblicher Ausbildung ein Gehäuse, eine Zentralspindel und Planetspindeln, die aufgrund geeigneter Verzahnung sowohl mit der Zentralspindel als auch mit einer in dem Gehäuse angeordneten, innen verzahnten Buchse kämmen. Im Ausführungsbeispiel ist der Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung 30mm. Der Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung kennzeichnet zugleich die Baugröße, hier die Baugröße 30. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Baugröße größer, zum Beispiel 50, oder kleiner sein.
  • Im Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Planetspindeln 3. Die Planetspindeln sind gleichmäßig am Umfang der Zentralspindel verteilt. Bei einer üblichen Zahl von 5 Planetspindeln beinhaltet das eine Reduzierung des Planetspindelbesatzes um 40%. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Reduzierung mehr oder weniger sein.
  • Zwischen den Planetspindeln besteht so viel Abstand, daß der Extruder bei geschlossener oder nur teilgeöffneter Düse weiterlaufen kann und die gegen die Düse geförderte überschüssige Schmelze als Leckströmung zwischen den Planetspindeln zurück fließt, bis die Planetspindeln die zurück geströmte Schmelze wieder erfassen und erneut in Richtung der Düse fördern. Wenn die Düse dann noch nicht geöffnet ist, wiederholt sich die Rückström u ng/Leckström u ng.
  • Vorteilhafterweise wird die Rückströmung/Leckströmung genutzt, um bei Anfahren des Extruders und geschlossener Düse zunächst eine perfekte Schmelzemischung zu erreichen, bevor die Düse geöffnet wird. Dann kann ohne Anfahrverlust gefahren werden.
  • Ein weiterer Vorteil der Rückströmung/Leckströmung ergibt sich, wenn die Leckströmung möglichst weit zum Aufgabetrichter/Fülltrichter reicht, über den das Einsatzmaterial in den Seitenarmextruder aufgegeben wird. Dort besteht noch eine hohe Reibung der Feststoffpartikel. Diese Reibung wird drastisch durch die rückströmende Schmelze verringert. Die Rückströmung/Leckströmung wirkt wie ein Schmiermittel zwischen den Feststoffpartikeln. Außerdem verbessert sich die Mischung.
  • Beim Zumischen von Farbe im Seitenarmextruder kann eine Messung und Steuerung der Farbzugabe mittels Spektrophotometer und rechnergestützter Steuerung der Farbdosierung erfolgen wie sie in der EP1181812 beschrieben ist. Mit dem Spektrophotometer wird eine Spektralanaylse der eingefärbten Mischung erstellt und mit den Ergebnissen einer Spektralanalyse einer Referenzfarbe verglichen. Im Falle von Abweichung, ist in Dateien hinterlegt, welche Mischungsanteile der Farbe in welchem Umfang verändert werden müssen, um eine Übereinstimmung mit der Referenzfarbe zu erzielen. Die dabei anfallenden Daten bilden die Steuerdaten für eine automatische Erhöhung oder Verringerung der Farbdosierung bzw. automatische Erhöhung oder Verringerung bestimmer Farbanteile.
  • Bei der Dosierung von Farbe liegt die übliche Zumischungsmenge zwischen 0,5 und 1,5 Gew%. Soweit die Farbe allein oder mit einer anderen geringen Additivmenge über den erfindungsgemäßen Seitenarmextruder dem Hauptextruder zugeführt werden soll, können Planetwalzenextruder mit einer Baugröße von kleiner/gleich 50, auch kleiner/gleich 30 ausreichend sein. Dabei sind die Zahlen von dem Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung im Gehäuse abgeleitet.
  • Bei der notwendigen Zugabe von Farbe, kann ein schneller Farbwechsel gewünscht sein. Dann ist es von Vorteil, wenn zwei erfindungsgemäße Seitenarmextruder in Planetwalzenextruderbauweise parallel betrieben werden. Dann kann der eine der Seitenarmextruder in den Hauptextruder fördern, während der andere Seitenarmextruder die Schmelze für die Zumischung „im Kreis“ fährt. Ein gewünschter Farbwechsel entsteht dann durch Schließen der Düse des bisher in den Hauptextruder fördernden Seitenarmextruders und Öffnen der Düse des anderen Seitenarmextruders. In dem Fall kehren sich die Verhältnisse insoweit um, als der bislange die Schmelze in den Hauptextruder fördernde Seitenarmextruder seine Schmelze „im Kreis“ fährt, während der andere Extruder nunmehr Schmelze in den Hauptextruder fährt, der vorher seine Schmelze „im Kreis“ gefahren hat. Wenn dann wieder die ursprüngliche Farbe benötigt wird, verläuft der Wechsel entsprechend.
  • Eine nur mit Farbe beladene Schmelze kann ausreichend dünnflüssig sein, um über einen Düsenring in den Hauptextruger getragen zu werden. Der Düsenring kann Bestandteil einer Ringkonstruktion sein, zu der auch der Gleitring(Anlaufring) gehört, an dem die umlaufenden Planetspindeln gleiten. In dem Fall findet sich eine einfache Montage des Ringes zwischen Modulen eines modulweise aufgebauten Seitenarmextruders in Planetwalzenextruderbauweise.
    Der Düsenring bzw. die zugehörige Ringkonstruktion ist dann zwischen zwei einander zugewandten Enden der Planetwalzenextrudermodule gehalten, die miteinander verspannt sind.
    Der Düsenring kann dabei aus zwei Ringen bestehen, von denen der eine einen Querschnitt aufweist, der einem liegenden „U“ entspricht. Der anderen Ring hat dann eine Scheibenform und kann das offene Ende des Ringes mit U-förmigem Querschnitt verschließen, so daß ein geschlossener hohler Ringraum entsteht. Zu dem hohlen Ringraum führt die Schmelzeleitung des Seitenarmextruders. Die zugeführte Schmelze verteilt sich in dem Ringraum und tritt durch mehrere Austrittsdüsen des Düsenringes in den Hauptextruder aus. Die Düsen sind gleichmäßig an der Stirnfläche des Ringes verteilt und weisen dabei zum Austrittsende des Hauptextruders.
  • Vorteilhafterweise erlaubt der Düsenring auch den Anschluß eines zweiten Seitenarmextruders zum Eintragen von Schmelze.
  • Je nach Beschaffenheit der Zumischungsanteile kann sich eine ähnliche Dünnflüssigkeit auch mit anderen Zumischungsanteilen ergeben.
  • Wo die Zähigkeit der aus dem Seitenarmextruder austretenden Schmelze für die Eindüsung über einen Düsenring zu groß ist, erfolgt ein Eintrag der Schmelze über eine Mantelöffnung des Extrudergehäuses.
    Je nach Gestaltung des Eintrages im Hauptextruder muß die Schmelze dabei durch die Umlaufbahn der Planetspindeln hindurch in das Innere des Hauptextruders dringen, wenn der Hauptextruder in dem Füllteil in Planetwalzenextruderbauweise ausgeführt ist.
  • Sofern der Hauptextruder senkrecht steht, kann der Seitenarmextruder oberhalb der Planetspindelköpfe durch den Gehäusemantel eingetragen werden und können die umlaufenden Planetspindeln des im Füllteil in Planetwalzenextruderbauweise ausgeführten Hauptextruders den Schmelzeeintrag nicht stören.
  • Wahlweise ist der erfindungsgemäße Seitenarmextruder so an das Füllteil des Hauptextruders angeschlossen, daß die aus dem Seitenarmextruders austretende Schmelze sich bereits im Füllteil mit dem eingetragenen Kunststoffgranulat vermischt und wie ein Schmiermittel auf das Granulat wirkt. Das ist für dem Einziehen, Verdichtung, Verformung und Aufschmelzen des Granulates im Extruder sehr förderlich.
  • Wahlweise ist der erfindungsgemäße Seitenarmextruder unmittelbar hinter dem Füllteil/Füllbereich des Hauptextruders an den Hauptextruder angeschlossen, so daß die über den Seitenarmextruder eingetragene Mischung vorteilhaft in die Hauptmenge des Kunststoffes eingemischt(dispergiert und homogenisert) wird.
    Soweit auch wärmeempfindliche oder mechanisch empfindliche oder anders gegen bestimmte Belastungen im Hauptextruder empfindliche Mischungsanteile über den Seitenarmextruder eingetragen werden sollen, kann der Seitenarmextruder dort an den Hauptextruder angeschlossen werden, wo keine Belastungen mehr auftreten bzw. solche Belastungen, welche die Mischungsanteile schädigen, nur sehr eingeschränkt vorkommen.
    Das kann auch zum Einsatz mehrerer Seitenarmextruder führen, wobei die unempfindlichen Mischungsanteile mit einem Seitenarmextruder unmittelbar nach dem Füllbereich in den Hauptextruder eingetragen werden. Die empfindlichen Mischungsbestandteile können mit einem oder mehren weiteren Seitenarmextrudern dort in den Hauptextruder eingetragen werden, wo nachteilige Belastungen für diese Mischungsanteile nicht mehr oder nur noch sehr eingeschränkt vorkommen.
  • In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
  • 1 zeigt einen senkrecht über einem horizontal angeordneten Hauptextruder 39 angeordneten Seitenarmextruder. Der Seitenarmextruder besitzt die Bauart eines Planetwalzenextruders. Der Seitenarmextruder ist mit einem Schwenkarm 7 auf einer Säule 1 schwenkbeweglich gehalten.
  • Der Schwenkarm 7 trägt Motor und Getriebe 5 für einen Planetwalzenmodul 2. Der Planetwalzenmodul 2 ist einer handelsüblichen Baureihe entnommen. Der Planetwalzenmodul 2 ist mit einem Aufgabetrichter 4, der eine seitliche Aufgabeöffnung 6 in Form eines Maules hat, an dem Schwenkarm 7 aufgehängt. Mit 3 sind die Zu- und Abflüsse für Heiz- und Kühlmedien bezeichnet. Der Planetwalzenmodul 2 besitzt einen nachfolgend noch erläuterten ganz oder teilweise verschließbaren und ganz oder teilweise zu öffnenden Austritt. Der Planetwalzenmodul 2 besitzt in üblicher Ausbildung ein Gehäuse, eine Zentralspindel und Planetspindeln, die aufgrund geeigneter Verzahnung sowohl mit der Zentralspindel als auch mit einer in dem Gehäuse angeordneten innen verzahnten Buchse kämmen. Die Designzahl des Planetwalzenmoduls ist sechs. Mit der Designzahl ist die Zahl von Planetspindeln bezeichnet, die sich in einer Ausbildung für einen Normalbetrieb in gleichmäßiger Verteilung zwischen der Zentralspindel und der Buchse bzw. dem Gehäuse befinden.
    Im Ausführungsbeispiel ist ein aus der DE 19434813 bekannter Betrieb des Planetwalzenmoduls mit drei gleichmäßig verteilten Planetspindeln anstelle von sechs Planetspindeln vorgesehen. Dadurch bestehen zwischen zwei benachbarten Planetspindeln erhebliche Lücken.
  • Der Seitenarmextruder dient der Herstellung einer Vormischung von Kunststoff mit diversen Additiven. Dazu wird ein Teilmenge des aufzubereitenden Kunststoffes zusammen mit den Additiven durch das Maul 6 hindurch in den Trichter 4 aufgegeben. Die Teilmenge an Kunststoff beträgt im Ausführungsbeispiel 10Gew% von der aufzubereitenden Gesamtmenge. Die Menge an Additiven beträgt 2Gew% von der aufzubereitenden Gesamtmenge. Die Additive werden zunächst bei geschlossenem Austritt des Extruders im Extruder bearbeitet. Das schließt ein Aufschmelzen des Kunststoffes und ein Dispergieren der Additive und ein Homogenisieren der Schmelze ein.
    Dabei bewegt sich die Mischung in dem Planetwalzenmodul vor und zurück.
  • Die Planetspindeln und die Zentralspindel fördern die in Richtung des Austritts. Infolge des geschlossenen Austritts entweicht die Mischung in die Zwischenräume zwischen den Planetspindeln, der Zentralspindel und der Buchse. Dort kann die Mischung wieder zurückströmen.
    Nach ausreichender Aufbereitung wird die Vormischung in den Hauptextruder 39 aufgegeben. Das geschieht im Ausführungsbeispiel durch eine Mantelöffnung des Hauptextruders unmittelbar hinter dem Bereich des Hauptextruders, in den die übrigen 78Gew% der Einsatzmischung (bestehend aus Kunststoff und Füllstoffen) eingetragen worden sind.
  • Die Vormischung wird kontinuierlich aufgegeben.
    Die Menge, welche dabei aus dem Seitenarmextruder herausgelangt wird in Form von Kunststoff und Additiven durch das Maul 6 des Trichters 4 in dem vorbestimmten Verhältnis nachgeführt/wieder aufgefüllt.
    Dazu ist im Seitenarmextruder eine Füllstandssonde vorgesehen. Deren Messwerte die Materialaufgabe in den Trichter 4 steuern.
  • Die 2 bis 4 zeigen unmaßstäbliche Einzelheiten der Extrusionsanlage nach 1.
  • 2 zeigt den Aufgabetrichter mit einem Gehäuse 10, das mit einem oberen Flansch an dem Schwenkarm 7 befestigt ist. Der Schwenkarm trägt einen Antrieb 5. Es führt eine Antriebswelle 12 von dem Antrieb zu der Zentralspindel des Planetwalzenteils 2. Die Kontur der Öffnung 6 in 2 ist mit 11 bezeichnet.
  • Die 3 zeigt den eigentlichen Trichter 15 der Materialaufgabe 4. Die Zentralspindel ist mit 16 bezeichnet, die Planetspindeln mit 17 und 18. Die Planetspindeln 17 und 18 besitzen unterschiedliche Längen, so daß sie unterschiedlich hoch in den Trichter 15 ragen. Das gibt den Planetspindeln ein vorteilhaftes Einzugsverhalten in Bezug auf das in den Trichter aufgegebene Einsatzmaterial.
  • Im Betriebsfall gleiten die umlaufenden Planetspindeln an einem Anlaufring..
  • Das Gehäuse 22 des Planetwalzenteilses 2 ist mit Schwenkschrauben am unteren Rand des Aufgabetrichters 4 lösbar befestigt. Die Schwenkschrauben erleichtern das Lösen und Befestigen, indem sie eingeschwenkt bzw. durch Schwenken außer Eingriff gebracht werden können.
  • 4 zeigt am unteren Ende des Gehäuses 22 einen Flansch 23, der den Anlaufring 25 für die Planetspindeln aufnimmt. Die Zentralspindel endet in einer Spitze 26, welche in einem aufgeschraubten Deckel 24 die Austrittsöffnung 28 des Extruders bestimmt. Der Deckel 24 bildet mit der Austragöffnung und der Spitze 26 eine Düse. Die Düse wird durch Verschiebung der Zentralspindel ganz oder teilweise geschlossen bzw. ganz oder teilweise geöffnet. Dabei bewegt sich die Spitze 26 gegen den Deckel 24 oder von dem Deckel weg. Die Bewegung wird durch einen nicht dargestellten Hubkolben bewirkt, der auf dem Getriebe sitzt und in axialer Richtung auf die Zentralspindel wirkt. Zugleich ist zwischen dem Zahnrad des Getriebes, welches die Antriebsbewegung auf die Zentralspindel überträgt, und der Zentralspindel eine Vielkeilverbindung vorgesehen. Dabei befinden sich in der Zentralspindel am Umfang verteilt einige Keile, welche in Nuten des Zahnrades greifen, so daß eine Verschiebung der Zentralspindel gegenüber dem Zahnrad möglich ist, ohne daß die Antriebsverbindung verloren geht.
  • 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Deckel 38 und konischer Öffnung und konischer Spitze 35.
  • Der Deckel bildet mit der Öffnung 50 und der Spitze 35 eine Düse. Die Verstellung der Spitze dient zur bedarfsabhängigen Steuerung des Öffnungsspaltes zwischen der konischen Öffnung 50 des Deckels 38 und der konischen Spitze 35. Bei geringer werdendem Bedarf wird der Spalt verringert. Bei größer werdendem Bedarf wird der Spalt vergrößert.
  • 5 zeigt schematisch einen Teil des Hauptextruders 39. Nach 5 haben die Spitze35 der Zentralspindel und die Austrittsöffnung 50 die gleiche Konizität. Dabei ist das Ende 36 der Spitze so klein, daß die Spitze 35 mit dem Ende 36 in der Schließstellung gegenüber dem Deckel 38 vorragt.
  • Wenn das Ende 37 der Spitze 35 der Zentralspindel allerdings viel größer ist, so liegt das Ende 37 der Spitze in der Schließstellung gegenüber dem Deckel 38 zurück.
  • 6 zeigt bei gleichem Deckel 38 und Austrittsöffnung 50 eine Spitze 45 der Zentralspindel mit unterschiedlichen Konizitäten. Bei einem gestrichelt dargestellten konischen Mantel 47 kann das flächenkleinere Ende 48 der Spitze 45 durch die Austrittsöffnung in der Schließstellung vorragen, so daß die untere Kante den konischen Mantel 47 berührt.
  • Wenn die Spitze 45 allerdings einen konischen Mantel mit der gestrichelt dargestellten Konizität 46 aufweist, so berührt die obere Kante des Deckels 38 den konischen Mantel 46.
  • In den Ausführungsbeispielen nach 7 und 8 wird ein gleicher Deckel 38 mit gleicher Austrittsöffnung 50 mit anderen Spitzen der Zentralspindel kombiniert.
  • 7 zeigt eine Spitze 55 mit einem kugeligen Ende 56, das in der Schließstellung an der Innenfläche der Austrittsöffnung 50 anliegt.
    Die kugelige Form der Spitze 55 vereinfacht die Schließbewegung, indem für die Schließbewegung keine planparallele Stellung des Deckels zum Gehäuse mehr erforderlich ist.
  • 8 zeigt eine Spitze 57 mit einem kugeligen Ende 58, das aufgrund eines großen Durchmessers an der oberen Kante des Deckel 38 aufliegt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19534813 C2 [0041]
    • EP 1181812 [0048]
    • DE 19434813 [0060]

Claims (21)

  1. Mischen extrudierbarer Kunststoff mit geringen Mengen anderer Stoffe in einem Exrtruder, wobei die Mischung im Extruder erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß a)ein Hauptextruder und mindestens ein Seitenarmextruder verwendet werden b)eine Vormischung eines kleineren Teiles des Kunststoffes mit den geringen Mengen anderer Stoffe in einem Seitenarmextruder erfolgt, c)der größere Teil des Kunststoffe unmittelbar in den Hauptextruder aufgegeben wird d) wobei der Kunststoff in dem Seitenarmextruder so plastifiziert wird, daß sich die in den Seitenarmextruder aufgegeben anderen Stoffe im Seitenarmextruder einmischen lassen. e) die in den Hauptextruder aufgegebenen Kunststoffe plastifiziert werden, so daß eine Mischung mit der Vormischung aus dem Seitenarmextruder erfolgen kann e) anschließend die Mischung aus dem Seitenarmextruder kontinuierlich in den Hauptextruder aufgegeben und mit dem dort plastifizierten Kunststoff vermischt werden.
  2. Mischen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Seitenarmextruder aufgegebene Kunststoffmenge mindestens 5Gew%, vorzugsweise mindestens 10Gew% und noch weiter bevorzugt mindestens 15Gew% beträgt, bezogen auf die gesamte Mischung.
  3. Mischen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch thermisch oder mechanisch Belastung gefährdeten anderen Stoffe aus dem Seitenarmextruder in einen Bereich des Hauptextruders aufgegeben werden, in dem keine schädigende Belastung besteht.
  4. Mischen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Stoffe aus dem Seitenarmextruder spätestens unmittelbar nach dem Füllbereich in den Hauptextruder aufgegeben werden.
  5. Mischen nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Vormischung der durch thermische oder mechanische Belastung gefährdeten anderen Stoffe und der nicht durch thermische oder mechanische Belastung gefährdeten anderen Stoffe in unterschiedlichen Seitenarmextrudern.
  6. Mischen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Seitenarmextruders mit einer ganz oder teilweise schließbaren und ganz oder teilweise zu öffnenden Düse.
  7. Mischen nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Verwendung eines Seitenarmextruders mit einer Rückströmung/Leckströmung.
  8. Mischen nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Verwendung eines Einschneckenextruders oder Doppelschneckenextruders mit reduzierter Förderwirkung, vorzugsweise durch Verwendung eines Planetwalzenextruders mit reduzierter Förderwirkung, als Seitenarmextruder.
  9. Mischen nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Seitenarmextruders mit einer Schnecke oder Zentralspindel mit einer Spitze am Exrtruderaustritt, wobei der Austrittsöffnung eine verschließbare Düse in Strömungsrichtung der Schmelze nachgeordnet ist.
  10. Mischen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse durch eine Verschiebung der Schnecke oder Zentralspindel ganz oder teilweise geschlossen oder ganz oder teilweise geöffnet wird
  11. Mischen nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch Verwendung einer Schnecke oder Zentralspindel die in axialer Richtung gegen die Düse und von der Düse weg bewegbar ist, um die Düse ganz oder teilweise zu verschließen oder um die Düse ganz oder teilweise zu öffnen.
  12. Mischen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzeverbrauch gemessen wird und das Einsatzmaterial verbrauchsabhängig nachgeführt wird.
  13. Mischen nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Messung des Füllungsgrades im Seitenarmextruder
  14. Mischen nach einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet durch Verwendung einer Schnecke oder Zentralspindel mit sich verjüngender Spitze, vorzugsweise mit konischer Spitze oder ballige Spitze, welche zumindest in der Schließstellung der Düse in die Düse hineinragt.
  15. Mischen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse eine sich verjüngende Öffnung, vorzugsweise eine konische Öffnung, oder eine zylindrische Öffnung aufweist.
  16. Mischen nach einem der Ansprüche 7 bis 15, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Planetwalzenextruders mit reduzierter Planetspindelzahl und/oder reduziertem Zahnbesatz als Seitenarmextruder.
  17. Mischen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetspindelzahl mindestens 3 beträgt.
  18. Mischen nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetspindeln des Seitenarmextruders nach jeder Änderung der Planetspindelzahl wieder neu und gleichmäßig zwischen der Zentralspindel und dem umgebenden Gehäuse verteilt werden.
  19. Mischen nach einem der Ansprüche 16 bis 18, gekennzeichnet durch eines der folgenden Merkmale zur Reduzierung des Zahnbesatzes an den Planetspindeln -ganz oder teilweise entfernte Zähne -ganz oder teilweise unterbrochene Zähne
  20. Mischen nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch einen Bypass zur Rückführung nicht für das Mischen abgenommener Schmelzemengen.
  21. Mischen nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch Seitenarmextruder mit einer Baugrößer von kleiner/gleich 50mm, vorzugsweise einer Baugröße von kleiner/gleich 30mm.
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