DE102018007267A1 - Manufacture of highly filled plastics - Google Patents
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Abstract
Nach der Erfindung werden Mischungen aus Füllstoffpartikeln und Kunststoff im Planetwalzenextruder dadurch erzeugt, daß der Kunststoff separat in eine schmelzflüssige Form überführt wird, bevor eine Zusammenführung stattfindet.According to the invention, mixtures of filler particles and plastic are produced in the planetary roller extruder in that the plastic is separately converted into a molten form before it is brought together.
Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Kunststoffen mit hohem Anteil an Füllstoffen . Von einem hohen Anteil an Füllstoffen wird in der Praxis erst bei einem Anteil von mehr als 50Vol%, vorzugsweise von mehr als 60Vol%, noch weiter bevorzugt von mehr als 70Vol%, bezogen auf die Mischung gesprochen.The invention relates to the production of plastics with a high proportion of fillers. In practice, a high proportion of fillers is only spoken of in a proportion of more than 50% by volume, preferably more than 60% by volume, still more preferably more than 70% by volume, based on the mixture.
Solche Füllstoffe können sein:
- Aerosil, Aluminium, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrit, Aluminiumsilikat, Bariumsulfat, Bor, Borkarbid, Bornitrit, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Dolomit, Elastomer gemahlen, Fasern, Feldspat, Gesteinsmehl, Gips, Glaskugeln, Glashohlkugeln, Glimmer, Graphit, Hydroxide, Kaliumoxide, Kalkstein, Kaolin, Karbonate, Keramik, Kieselerde, Kieselgur, Kieselsäure, Kohlenstoff, Kreide, Kunststoffe gemahlen, Lehm, Magnesiumhydroxid, Magenesiumoxid, Marmor gemahlen, Metalloxide, Metallsalze, Natriumsulfat, Oxide, Pigmente, Quarzmehl, Ruß, Salze, Sand, Schiefermehl, Schwerspat, Silikate, Siliciumkarbid, Silica, Siliciumkarbid, Stärke, Sulfate, Talkum, Tonerde, Wallostonit, Wolfram, Zement, Zinkoxide, Zirkoniumoxid,
- Formteile, Werkstücke, Blöcke, Tafeln, Folien, Bahnen, Beläge, Rohre, Schläuche, Stäbe, Stangen , Profile, Bänder, Schnüre, Drähte, Borsten, Netze
- Klebstoffe, Lacke, Leime, Kleister, Kitte, Bindemittel
- Farben, Putze, Spachtel, Verguß- und Versiegelungsmassen, Schmelz- und Beschichtungsstoffe, Gele,
- Fäden, Fasern, Garne, Seiden, Stränge, Matten, Vliese, Gewebe
- Aerosil, aluminum, aluminum hydroxide, aluminum oxide, aluminum nitrite, aluminum silicate, barium sulfate, boron, boron carbide, boron nitrite, calcium carbonate, calcium sulfate, dolomite, ground elastomer, fibers, feldspar, rock flour, gypsum, glass spheres, hollow glass spheres, mica, graphite, hydroxides, potassium oxides, limestone , Kaolin, carbonates, ceramics, silica, kieselguhr, silicic acid, carbon, chalk, ground plastics, clay, magnesium hydroxide, gastric oxide, marble ground, metal oxides, metal salts, sodium sulfate, oxides, pigments, quartz powder, soot, salts, sand, slate flour, heavy spar , Silicates, silicon carbide, silica, silicon carbide, starch, sulfates, talc, alumina, wallostonite, tungsten, cement, zinc oxides, zirconium oxide,
- Molded parts, workpieces, blocks, sheets, foils, sheets, coverings, pipes, hoses, rods, bars, profiles, strips, cords, wires, bristles, nets
- Adhesives, varnishes, glues, glue, putties, binders
- Paints, plasters, spatulas, casting and sealing compounds, melting and coating materials, gels,
- Threads, fibers, yarns, silks, skeins, mats, nonwovens, fabrics
Die Kunststoffe können aus Monomeren und/oder aus Polymeren bestehen. Häufig handelt es sich um ein Gemisch, wobei auch Mischungen mit anderen Stoffen als Kunststoffen vorkommen. Das gilt besonders für die Herstellung von Kunststoffschaum.
Neben den Füllstoffen enthalten die Kunststoffe in der Regel noch verschiedene Zuschläge. Dazu können Stabilisatoren, Gleitmittel und anderes gehören.The plastics can consist of monomers and / or of polymers. It is often a mixture, although mixtures with substances other than plastics also occur. This is especially true for the production of plastic foam.
In addition to the fillers, the plastics usually also contain various supplements. This can include stabilizers, lubricants and others.
Zur Aufarbeitung von Kunststoffen finden Extruder bevorzugte Anwendung. Mit einem Extruder lassen sich die eingesetzten Stoffe sehr vorteilhaft aufschmelzen, mischen bzw. homogenisieren und dispergieren.Extruders are preferred for processing plastics. The materials used can be melted, mixed or homogenized and dispersed very advantageously with an extruder.
Vorzugsweise wird zunächst der Kunststoff mit den Zuschlägen in eine Mischung gebracht und aufgeschmolzen und die Schmelzemischung homogenisiert. Dem folgt die Vermischung mit dem Füllstoff.
Durch das Homogenisieren verteilt sich der Kunststoff gleichmäßig auf die Füllstoffpartikel. Für obigen Vorgang ist günstig, wenn die Schmelze dünnflüssig ist. Jeder thermoplastische Kunststoff hat einen Schmelzpunkt und oberhalb des Schmelzepunktes einen Punkt, in dem der Kunststoff gasförmig ist und/oder in eine chemische Reaktion tritt. Der Punkt, an dem der Kunststoff in einen gasförmigen Zustand übergeht, ist vom Umgebungsdruck abhängig. So kann die Schmelztemperatur je nach Beschaffenheit des Kunststoffes zum Beispiel für Polyethylen (PE) zwischen 100 und 135 Grad Celsius liegen (PE-LD 105-118 Grad, PE-MD 120-125 Grad, PE-HD 126-130 Grad, PE-UHMW 10-135 Grad, PE-LLD 126 Grad). Unter entsprechendem Druck kann die Massetemperatur sehr viel höher liegen (PE-LD 160-260 Grad, PE-HD 260 -300 Grad, PE-HD-UHMW 240-300 Grad.Preferably, the plastic is first mixed with the additives and melted, and the melt mixture is homogenized. This is followed by mixing with the filler.
Due to the homogenization, the plastic is evenly distributed over the filler particles. It is favorable for the above process if the melt is thin. Each thermoplastic has a melting point and above the melting point a point at which the plastic is gaseous and / or enters into a chemical reaction. The point at which the plastic changes to a gaseous state depends on the ambient pressure. Depending on the nature of the plastic, the melting temperature for polyethylene (PE), for example, can be between 100 and 135 degrees Celsius (PE-LD 105-118 degrees, PE-MD 120-125 degrees, PE-HD 126-130 degrees, PE- UHMW 10-135 degrees, PE-LLD 126 degrees). Under appropriate pressure, the melt temperature can be much higher (PE-LD 160-260 degrees, PE-HD 260-300 degrees, PE-HD-UHMW 240-300 degrees.
Die Partikelgröße der Füllstoffe wird entweder der Durchgängigkeit durch den Extruder angepaßt oder der Extruder auf die gewünschte Partikelgröße ausgelegt. Vorzugsweise ist Partikelgröße kleiner 1mm, noch weiter bevorzugt kleiner oder gleich 0,8mm verwendet. Die verwendeten Partikel haben ein Kornspektrum. Vorzugsweise liegt die Hauptmasse der Partikel bei einer Partikelgröße von 0,3 bis 0,4mm. Mit Hauptmasse sind mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 60% der Partikel gemeint. Die gewünschte Partikelgröße wird durch Mahlen und Absieben eingestellt. Das anfallende Überkorn wird zur Mahlung zurückgeführt.
????
Die Zusammenführung von Kunststoffschmelze und Füllstoffe erfolgt vorzugsweise unter Vorwärmung des Füllstoffes, so daß die Fließfähigkeit der Schmelze nicht wesentlich durch einen Übergang von Wärme auf die Füllstoffe reduziert wird.The particle size of the fillers is either adapted to the continuity through the extruder or the extruder is designed for the desired particle size. Particle size of less than 1 mm is preferably used, more preferably less than or equal to 0.8 mm. The particles used have a grain spectrum. The main mass of the particles is preferably in a particle size of 0.3 to 0.4 mm. The main mass means at least 50%, preferably at least 60% of the particles. The desired particle size is set by grinding and sieving. The oversize particles are returned to the grinding process.
????
The plastic melt and fillers are preferably brought together by preheating the filler, so that the flowability of the melt is not significantly reduced by a transfer of heat to the fillers.
Die Zusammenführung von Füllstoffen und Kunststoffschmelze erfolgt vorzugsweise in einem Planetwalzenextruder bzw. in einem Planetwalzen-Abschnitt eines Extruders. Die Planetwalzen bestehen aus einer mittigen Zentralspindel, umlaufenden Planetenspindeln und einem innen verzahnten Gehäuse. Die Planetenspindeln kämmen beim Umlaufen gleichzeitig mit der Zentralspindel und dem innen verzahnten Gehäuse. Dabei werden die zwischen die Zähne der Planetenspindeln gelangenden Partikel mit der Kunststoffschmelze besonders innig vermischt und zugleich gepresst.Fillers and plastic melt are preferably brought together in a planetary roller extruder or in a planetary roller section of an extruder. The planetary rollers consist of a central central spindle, rotating planetary spindles and an internally toothed housing. The planetary spindles mesh simultaneously with the central spindle and the internally toothed housing. The particles that get between the teeth of the planetary spindles are particularly intimately mixed with the plastic melt and pressed at the same time.
Außerdem kann das Einsatzgut zugleich erwärmt oder gekühlt werden. Zur Erwärmung bzw. Kühlung finden sich in dem Extrudermantel und ggfs. auch in Spindeln Kühlleitungen bzw. Heizleitungen. Zusätzlich bewirkt die von den Extruderspindeln auf das Einsatzgut ausgeübte Verformung eine erhebliche Erwärmung.
Im Extruder lassen sich auch sehr schwierige Stoffe miteinander vermischen.
Je nach Beschaffenheit von Kunststoff und der Füllstoffe sind der Mischung erhebliche Grenzen gesetzt. Das gilt umso mehr, wenn mehrere Füllstoffe unterschiedlicher Beschaffenheit gleichzeitig in einer Mischung zum Einsatz kommen sollen.
Die Fachwelt ist bemüht, die Herstellung hoch gefüllter Kunststoffe zu erleichtern.In addition, the feed can be heated or cooled at the same time. For heating or cooling there are cooling lines or heating lines in the extruder jacket and possibly also in spindles. In addition, this causes the extruder spindles the deformation exerted considerable heat.
Very difficult substances can also be mixed in the extruder.
Depending on the nature of the plastic and the fillers, there are considerable limits to the mixture. This applies all the more if several fillers of different properties are to be used in a mixture at the same time.
The professional world endeavors to facilitate the manufacture of highly filled plastics.
Das wird nach der
Auf dem Wege kann der Kunststoff so verflüssigt werden, daß eine optimale Benetzung der Füllstoffpartikel erfolgt. Außerdem werden die Füllstoffe auf dem Wege nur minimal wärmebelastet. Dabei kann von Vorteil sein, den Füllstoff bis zu einem für den Füllstoff unschädlichen Maß zu erwärmen. Überraschenderweise ist die Benetzung der Füllstoffe dadurch so viel besser, daß im Vergleich zu einem herkömmlich gemischten Produkt bei gleicher Produktqualität leicht ein um 10% und mehr höherer Füllstoffanteil erreicht werden kann. Bei gleichem Füllstoffanteil ergibt sich eine deutlich bessere Produktqualität. Die Verfahrensvorteile ergeben sich insbesondere bei unterschiedlichen Füllstoffen.On the way, the plastic can be liquefied so that the filler particles are optimally wetted. In addition, the fillers are only minimally exposed to heat on the way. It can be advantageous to heat the filler to a level that is harmless to the filler. Surprisingly, the wetting of the fillers is so much better that, compared to a conventionally mixed product with the same product quality, a filler content that is 10% and more higher can easily be achieved. With the same filler content, the product quality is significantly better. The process advantages result in particular from different fillers.
Die Füllstoffe können unterschiedliche Formen aufweisen, insbesondere eine Plättchenform, eine Kugelform oder eine Faserform oder Mischungen davon.The fillers can have different shapes, in particular a plate shape, a spherical shape or a fiber shape or mixtures thereof.
Die Abmessungen der Füllstoffpartikel werden vorzugsweise bei Verwendung üblicher Extruder von der Durchgängigkeit der Partikel in dem Extruder bestimmt. Dabei wird die Durchgängigkeit von dem Spiel der bewegten Extruderteile im Extruder und von der Öffnungsweite des Düsenspaltes bestimmt. Die Durchgängigkeit kann anhand der bekannten Maschinendaten bestimmt werden. Danach können die für den jeweiligen Extruder zulässigen Abmessungen der Füllstoffpartikel festgelegt werden. Aus Sicherheitsgründen können die Abmessungen der Füllstoffpartikel kleiner gewählt werden als die oben beschriebene Durchgängigkeit.When using conventional extruders, the dimensions of the filler particles are preferably determined by the permeability of the particles in the extruder. The continuity is determined by the play of the moving extruder parts in the extruder and by the opening width of the nozzle gap. The continuity can be determined based on the known machine data. The permissible dimensions of the filler particles for the respective extruder can then be determined. For safety reasons, the dimensions of the filler particles can be chosen smaller than the continuity described above.
Der Einsatz von Füllstoffpartikeln mit Abmessungen, die gegenüber der Duirchgängigkeit der Extruder größer sind, führt zwangsläufig zu einer Kompression der Partikel und entweder zur Aufmahlung der Partikel oder zu einem Blockieren des Extruders.The use of filler particles with dimensions that are greater than the ability of the extruders to pass through inevitably leads to compression of the particles and either grinding of the particles or blocking of the extruder.
In einer anderen Variante kann auch die Durchgängigkeit der Extruder der gewünschten Partikelgröße angepaßt werden. Das geschieht im Wege des Extruderneubaus oder des Austausches von Bauteilen, z.B. des Austausches der Extruderschnecke, der Düse oder der Buchse im Extrudergehäuse. Zeitgemäße Extruder besitzen eine Buchse im Extrudergehäuse, in der die Schnecken umlaufen.In another variant, the continuity of the extruders can also be adapted to the desired particle size. This is done by building a new extruder or by exchanging components, e.g. the exchange of the extruder screw, the nozzle or the bushing in the extruder housing. Contemporary extruders have a socket in the extruder housing in which the screws circulate.
Sofern eine Mischung unterschiedliche Füllstoffe vorgesehen ist, können die miteinander mischbaren Füllstoffe unmittelbar in den Extruder oder in einen vorgeschalteten Vormischer aufgegeben werden. Geeignete Mischer können zum Beispiel sein Stiftextruder, Stiftmischer, Paddelmischer.
Stiftextruder sind zum Beispiel beschrieben in den Veröffentlichungen:
Stiftmischer und Stiftextruder haben in der Regel eine umlaufende Mischerwelle gemeinsam, die mit Stiften versehen ist. Die Extruder besitzen darüber hinaus noch gegenüber einfachen Stiftmischern eine Förderwirkung in einer bestimmten Richtung, hier in axialer Richtung.If a mixture of different fillers is provided, the fillers which are miscible with one another can be introduced directly into the extruder or into an upstream premixer. Suitable mixers can be, for example, stick extruders, stick mixers, paddle mixers.
Pen extruders are described, for example, in the publications:
Pen mixers and pen extruders generally have a rotating mixer shaft in common, which is provided with pens. Compared to simple pin mixers, the extruders also have a conveying effect in a certain direction, here in the axial direction.
Wenn verschiedene Mischungsanteile der Füllstoffe dagegen zur Entmischung neigen, kann es von Vorteil sein, die zur Entmischung neigenden Füllstoffe später aufzugeben. Später kann dabei heißen: die weitere Füllstoffzugabe kann einige Zeit nach der Schmelzeaufgabe in die Füllstoffmischung erfolgen. Der später zugemischte Teil ist vorzugsweise immer geringer als der zunächst mit der Schmelze vermischte Teil.If, on the other hand, different proportions of the fillers in the mixture tend to separate, it may be advantageous to give up the fillers which tend to separate later. Later, this can mean that further filler addition can take place some time after the melt has been added to the filler mixture. The part subsequently mixed is preferably always less than the part initially mixed with the melt.
Die Schmelze kann in herkömmlicher Weise erzeugt werden, zum Beispiel mit einem Einschneckenextruder oder mit einem Doppelschneckenextruder oder auch mit einem Planetwalzenextruder erzeugt werden.
Der die Schmelze aufnehmende Extruder kann auch ein Einschneckenextruder oder Doppelschneckenextruder oder ein Planetwalzenextruder sein.The melt can be produced in a conventional manner, for example using a single-screw extruder or using a twin-screw extruder or else using a planetary roller extruder.
The melt-receiving extruder can also be a single-screw extruder or twin-screw extruder or a planetary roller extruder.
Der Einschneckenextruder besitzt eine einzige Schnecke, die in einem Gehäuse umläuft. Der Doppelschneckenextruder besitzt zwei Schnecken, die in einem Gehäuse umlaufen. Der Planetwalzenextruder besitzt eine Zentralspindel, ein die Zentralspindel im Abstand umgebendes, innen verzahntes Gehäuse und Planetspindeln, die zwischen der Zentralspindel und dem innen verzahnten Gehäuse umlaufen. Dabei kämmen die Planetspindeln mit ihrer Verzahnung zugleich mit der Innenverzahnung des Gehäuses und der Außenverzahnung der Zentralspindel. Außerdem gleiten die Planetspindeln bei ihrem Umlauf an einem Gleitring, der an dem in Förderrichtung hinteren Ende der Planetspindeln im Extrudersgehäuse sitzt.The single screw extruder has a single screw which rotates in a housing. The twin screw extruder has two screws that rotate in a housing. The planetary roller extruder has a central spindle, an internally toothed housing that surrounds the central spindle at a distance, and planetary spindles that circulate between the central spindle and the internally toothed housing. The planetary spindles mesh with their teeth at the same time as the inner teeth of the housing and the outer teeth of the central spindle. In addition, the planetary spindles slide on a sliding ring during their rotation, which is seated at the rear end of the planetary spindles in the extruder housing.
Alle Extruder können aus Abschnitten zusammen gesetzt sein. Bei gleichen Abschnitten wird von Modulen gesprochen.
Vorzugsweise beschränken sich die Abschnitte/Module bei den Einschneckenextrudern und Doppelschneckenextrudern auf die Gehäuse. Die Schnecken erstrecken sich durch alle Abschnitte/Module.
Bei Planetwalzenextrudern beschränken sich die Abschnitte/Module auf die Abschnitte/Module und auf die Planetspindeln. Jeder Abschnitt/Modul ist mit einem eigenen Gleitring versehen. Die Zentralspindel erstreckt sich durch alle Abschnitte/Module. All extruders can be composed of sections. If the sections are the same, we speak of modules.
The sections / modules for the single-screw extruders and twin-screw extruders are preferably limited to the housing. The screws extend through all sections / modules.
In planetary roller extruders, the sections / modules are limited to the sections / modules and the planetary spindles. Each section / module is provided with its own slide ring. The central spindle extends through all sections / modules.
Alle zeitgemäßen Extruder besitzen eine Temperierung/Kühlung/Beheizung des Gehäuses. Das heißt, überschüssige Wärme wird mit der Temperierung durch Kühlung abgeführt. Notwendige Wärme wird mit der Temperierung durch Beheizung zugeführt.
Zur Temperierung sind die Gehäuse vorzugsweise doppelschalig ausgeführt. Der Hohlraum zwischen den beiden Schalen wird mit dem Temperierungsmittel durchströmt.All contemporary extruders have temperature control / cooling / heating of the housing. This means that excess heat is dissipated with cooling by cooling. The necessary heat is supplied with the temperature control by heating.
For temperature control, the housings are preferably double-shelled. The temperature control agent flows through the cavity between the two shells.
Bei Planetwalzenextrudern wird die Innenschale durch eine dünne Buchse gebildet, die innen mit der beschriebenen Innenverzahnung und außen gleichfalls mit einer Verzahnung versehen ist. Die Innenverzahnung wirkt mit den Planetspindeln zusammen, die Außenverzahnung bildet eine Führung für das Temperierungsmittel.In planetary roller extruders, the inner shell is formed by a thin bushing, which is provided with the internal toothing described on the inside and also with a toothing on the outside. The internal teeth interact with the planetary spindles, the external teeth form a guide for the temperature control agent.
Günstig ist, den zur Schmelzeerzeugung vorgesehenen Extruder als Seitenarmextruder auszubilden und die Schmelze über einen Injektionsring in den anderen Extruder/Hauptextruder) aufzugeben. Ein Injektionsring erlaubt es, die Schmelze gleichzeitig an mehreren Umfangsstellen in die Mischung aufzugeben. Das erleichtert die Mischung der Schmelze mit dem Füllstoff.It is favorable to design the extruder intended for melt production as a side arm extruder and to feed the melt via an injection ring into the other extruder / main extruder). An injection ring allows the melt to be fed into the mixture simultaneously at several circumferential points. This makes it easier to mix the melt with the filler.
Der Injektionsring ist besonders vorteilhaft bei einem modularen Aufbau der Anlage. Dann kann der Injektionsring leicht zwischen dem Vormischer und einem sich anschließenden Extrudermodul angeordnet werden.The injection ring is particularly advantageous when the system is modular. Then the injection ring can easily be placed between the pre-mixer and a subsequent extruder module.
Als Kunststoffe kommen alle extrudierbaren Kunststoffe in Betracht, insbesondere Polethylen (PE), Polystyrol (PS), Polyurethan (PU) und Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polyester, Polyvinylchlorid (PVC) und Elastomere. Besonders bevorzugt findet PE Anwendung. Es kann auch eine Mischung verschiedener Kunststoffe Anwendung finden.
Dabei ist es sowohl möglich, sämtliche Kunststoffe an der beschriebenen Erstaufgabe der Schmelze aufzugeben. Wahlweise kann die vorgesehene Kunststoffmenge zunächst auch nur teilweise an der Erstaufgabestelle aufgegeben werden. Der verbleibende Teile der vorgesehenen Kunststoffmenge wird dann an einer oder mehreren weiteren Aufgabestellen aufgegeben.All extrudable plastics are suitable as plastics, in particular polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyurethane (PU) and polypropylene (PP), polyamide (PA), polyester, polyvinyl chloride (PVC) and elastomers. PE is particularly preferably used. A mixture of different plastics can also be used.
It is both possible to give up all plastics at the described first task of the melt. Optionally, the intended amount of plastic can initially only be partially released at the first posting point. The remaining part of the intended amount of plastic is then posted at one or more other drop-off points.
Wahlweise können Haftvermittler eine mangelnde Haftung von Kunststoff mit Füllstoffpartikeln kompensieren.
Haftvermittler bilden Molekularbrücken an den Grenzflächen zwischen den zu verbindenden Stoffen, hier dem Kunststoff.
Soweit noch andere Füllstoffe oder Armierungs/Verstärkungsmittel wie z.B. Glasfasern Einsatz finden, können die Haftvermittler auch die Aufgabe haben, die Haftung zu diesen anderen Stoffen zu erhöhen. Haftvermittler können zum Beispiel sein, VC(Vinylchlorid)-Copolymerisate, polymerisierbare Polyester oder Vinyl-Acrylnitril-Methacrylsäure-Copolymerisate, Phenolharze, Kautschukderivate oder Acrylharze ohne oder mit PF(Phenol-Formaldehyd)- bzw. EP(Epoxid)-Harzen.
Als Haftvermittler sind allgemein auch EVA (Ethylen-Vinylacetat-Copolymerisate) bekannt;Adhesion promoters can optionally compensate for a lack of adhesion of plastic with filler particles.
Adhesion promoters form molecular bridges at the interfaces between the substances to be bonded, here the plastic.
If other fillers or reinforcing / reinforcing agents such as glass fibers are used, the adhesion promoters can also have the task of increasing the adhesion to these other substances. Adhesion promoters can be, for example, VC (vinyl chloride) copolymers, polymerizable polyesters or vinyl-acrylonitrile-methacrylic acid copolymers, phenolic resins, rubber derivatives or acrylic resins without or with PF (phenol-formaldehyde) or EP (epoxy) resins.
EVA (ethylene-vinyl acetate copolymers) are also generally known as adhesion promoters;
Der Kunststoff wird herkömmlich als Granulat mit den Füllstoffpartikeln und Zuschlägen in den Extruder aufgegeben. Wahlweise beinhalten die Granulate bereits eine Mischung von Kunststoff und Zuschlägen.The plastic is conventionally fed into the extruder as granules with the filler particles and additives. Optionally, the granules already contain a mixture of plastic and aggregates.
Die Feuchte kann durch Trocknung auf jedes für die Extrusion gewünschte Maß reduziert werden. Gewünscht ist dabei nicht immer ein minimaler Feuchtegehalt, sondern wahlweise ein bestimmter Feuchtegehalt, mit dem Einfluß auf den Extrusionsvorgang und/oder auf die Beschaffenheit des Extrudats genommen wird.The moisture can be reduced to any desired level for the extrusion by drying. It is not always desirable to have a minimal moisture content, but rather a specific moisture content which influences the extrusion process and / or the nature of the extrudate.
Für die Weiterverarbeitung der aus dem Vormischer kommenden und mit Schmelze versehenen Mischung sind im Prinzip sowohl Einschneckenextruder wie Doppelschneckenextruder geeignet. Günstig ist jedoch eine besonders schonende Weiterverarbeitung in einem Planetwalzenextruder. Außerdem haben die Planetwalzenextruder eine sehr vorteilhafte Mischwirkung.In principle, both single-screw extruders and twin-screw extruders are suitable for further processing of the mixture coming from the premixer and provided with melt. However, particularly gentle further processing in a planetary roller extruder is favorable. In addition, the planetary roller extruders have a very advantageous mixing effect.
Vorteilhafterweise können Extruder aus verschiedenen Elementen bzw. Abschnitten unterschiedlicher Bauart zusammengesetzt werden. Selbst für den Planeetwalzenextruderteil der Anlage es ein modularer Aufbau günstig. Ein wesentlicher Vorteil des modularen Aufbaus ist die freie Wahl der Planetenspindeln. Das gilt sowohl für die Zahl der Planetenspindeln als auch für die Ausbildung der Planetenspindeln..Extruders can advantageously be composed of different elements or sections of different designs. Even for the planetary roller extruder part of the system, a modular structure is favorable. A major advantage of the modular design is the free choice of planetary spindles. This applies to both the number of planetary spindles and the design of the planetary spindles.
Unter Druck und Temperatur schmilzt der Kunststoff auf. Im weiteren Gang der Einsatzmischung durch den Extruder wird die Mischung homogenisiert. Für die Homogenisierungszone und Dispergierungszone ist es von Vorteil, dort Extruderelemente einzusetzen, die eine große Mischleistung besitzen. Das sind z.B. Elemente/Abschnitte/Module mit der Bauart eines Planetwalzenextruders. Dieses Element besitzt zugleich eine hohe Kühlwirkung, mit der sich die Verarbeitungstemperatur sehr genau kontrollieren läßt. Je nach Füllmaterial und je nach Kunststoff ergibt sich eine andere optimale Verarbeitungstemperatur für die Schmelze. Die Temperatur kann zum Beispiel bis 200 Grad Celsius bei einer maximalen Verweildauer (Wärmebelastungsdauer) von 15 min betragen. Bei kürzerer Dauer kann die maximale Temperatur höher als bei längerer Dauer sein.The plastic melts under pressure and temperature. In the further course of the feed mixture through the extruder, the mixture is homogenized. For the homogenization zone and dispersion zone, it is advantageous there To use extruder elements that have a large mixing capacity. These are, for example, elements / sections / modules with the design of a planetary roller extruder. This element also has a high cooling effect, with which the processing temperature can be controlled very precisely. Depending on the filling material and the plastic, there is a different optimal processing temperature for the melt. The temperature can be, for example, up to 200 degrees Celsius with a maximum residence time (heat exposure period) of 15 minutes. With a shorter duration, the maximum temperature can be higher than with a longer duration.
Zwischen einzelnen Extruderabschnitten bzw. Modulen kann eine Schmelzepumpe vorgesehen sein. Aufgabe der Schmelzepumpe ist regelmäßig ein Druckaufbau. Dies kann vor der Austragdüse wie auch zwischen verschiedenen anderen Extruderabschnitten von Vorteil sein.A melt pump can be provided between individual extruder sections or modules. The melt pump is regularly responsible for building up pressure. This can be advantageous in front of the discharge nozzle as well as between different other extruder sections.
Bei der weiteren Extrusion ist zwischen dem Extrudieren ungeschäumten Kunststoffes und dem Extrudieren geschäumten Kunststoffes zu unterscheiden.
Bei beiden Extrusionsvorgängen kann ein bestimmter Feuchtegehalt erwünscht sein. Die Restfeuchte kann als Gleitmittel dienen. Die Restfeuchte kann auch in chemische Reaktion treten.In the further extrusion, a distinction must be made between extruding non-foamed plastic and extruding foamed plastic.
A certain moisture content may be desired in both extrusion processes. The residual moisture can serve as a lubricant. The residual moisture can also react chemically.
Wenn bei der Extrusion kein Wasser/Feuchtigkeit gewünscht ist, kann dem einerseits durch Trocknung der Füllstoffpartikel und/oder des Kunststoffes vor der Extrusion entgegengewirkt werden. Zusätzlich oder anstelle der Trocknung kann die Feuchte nach Verdampfung im Extruder im Wege der Entgasung entfernt werden. Die Entgasung kann unmittelbar nach der Verdampfung stattfinden. Das ist regelmäßig in der Plastifizierungszone der Fall. Dort findet die notwendige Erwärmung statt.
Diese Erwärmung entsteht aus der Verformungsarbeit beim Plastifizieren und gegebenenfalls durch Zuführung von Wärme. Die Zuführung von Wärme kann z.B. über eine Temperierung im Extrudergehäuse erfolgen.
Die Entgasung findet, soweit sie gewünscht ist, spätestens unmittelbar vor der Extrusionsdüse statt.
Die Entgasung setzt voraus, daß der Schmelzdruck reduziert wird.
Bekannt ist auch die Entgasung unter Verwendung von zwei Extrudern in Tandemanordnung an der Übergabe zwischen den beiden Extrudern.
Die Entgasung kann auch in einem Extruder erfolgen. Die notwendige Druckreduzierung der Schmelze kann mit verschiedenen Maßnahmen erfolgen, z.B. durch Änderung der Ganghöhe der Schnecke im Extruder.
Zur Entgasung kann die Schmelze auch aus dem Extruder abgezogen und über eine Entgasungsvorrichtung geführt und wieder in den Extruder zurückgeführt werden. Dabei kann die Drucksteuerung durch Zwischenschaltung einer Schmelzepumpe wesentlich erleichtert werden. Das gilt auch für den Druck unmittelbar vor der Extrusionsdüse (Werkzeug). Hier kann der Druck zusätzlich noch durch die Schmelzepumpe vergleichmäßigt werden und so die Qualität des Extrudats verbessert werden.If no water / moisture is desired during the extrusion, this can be counteracted on the one hand by drying the filler particles and / or the plastic before the extrusion. In addition to or instead of drying, the moisture can be removed by degassing after evaporation in the extruder. Degassing can take place immediately after evaporation. This is regularly the case in the plasticization zone. The necessary warming takes place there.
This warming arises from the deformation work during plasticizing and, if necessary, by adding heat. Heat can be supplied, for example, by temperature control in the extruder housing.
If required, the degassing takes place immediately before the extrusion die.
Degassing presupposes that the melt pressure is reduced.
Degassing using two extruders arranged in tandem at the transfer between the two extruders is also known.
The degassing can also take place in an extruder. The necessary pressure reduction of the melt can be done with various measures, for example by changing the pitch of the screw in the extruder.
For degassing, the melt can also be drawn off from the extruder and passed through a degassing device and returned to the extruder. Pressure control can be made considerably easier by interposing a melt pump. This also applies to the pressure immediately in front of the extrusion die (tool). Here the pressure can also be evened out by the melt pump, thus improving the quality of the extrudate.
Die Zusammenführung von Füllstoff und Kunststoffschmelze kann nicht nur zwischen dem Vormischer und dem Planetwalzenteil sondern auch in einem Planetwalzenextruder bzw. in einem Planetwalzenextruder-Abschnitt eines Extruders erfolgen. Dabei werden die zwischen die Zähne der Planetenspindeln gelangenden Füllstoffpartikel mit der Kunststoffschmelze besonders innig vermischt.
Weitere Einzelheiten zur Entgasung sind der
Further details on the degassing are the
Im Prinzip kann die Vorwärmung der Füllstoffpartikel erst im Extruder erfolgen. Günstig ist eine Vorwärmung der Füllstoffpartikel vor deren Aufgabe in den Extruder, weil herkömmliche Einrichtungen für die Vorwärmung nur einen Bruchteil der Kosten eines Extruders verursachen.In principle, the filler particles can only be preheated in the extruder. It is advantageous to preheat the filler particles before they are fed into the extruder, because conventional preheating devices only cause a fraction of the cost of an extruder.
Die Austrittstemperatur der Mischung(aus Kunststoff und Füllstoffen und sonstigen Zuschlägen) aus dem Extruder wird vorzugsweise so gewählt, daß der austretende Schmelzstrang einen Profilstang bildet und nach entsprechender Abkühlung als Halbfabrikat weiterverarbeitet werden kann. Von Vorteil ist, wenn der Profilstrang eine ausreichende Steifigkeit besitzt, um zum Beispiel auf einem Rollengang mit dicht aneinander angeordneten Rollen auskühlen zu können, ohne daß es zu nachteiligen Verformungen kommt. Aber auch höhere Austrittstemperaturen können beherrscht werden, indem unmittelbar hinter der Extrusionsdüse eine Kalibrierung vorgesehen ist. Die Kalibrierung entspricht in den Abmessungen ihrer Durchrittsöffnung dem gewünschten Querschnitt des Extrusionsstranges. Die Berührungsflächen der Kalibrierung mit dem Extrusionsstrang sind jedoch gekühlt, so daß sich der Extrusionsstrang am äußeren Rand verfestigt und dadurch rollgangsfest wird. Die Kalibrierung ist der Extrusionsdüse sehr ähnlich. Auch die Extrusionsdüse besitzt eine Öffnung mit einem Querschnitt, der dem Querschnitt des gewünschten Extrusionsstranges entspricht. Auch die Düse besitzt vorzugsweise eine Kühlung. Soweit diese Kühlung ausreicht, um den austretenden Extrusionsstrang rollgangsfest zu machen, ist eine Kalibrierung in obigem Sinne entbehrlich. Dagegen kann eine Verwendung der Kalibrierung wirtschaftlicher als eine Extrusionsdüse in Sonderform mit besonders langer Kühlstrecke sein.The exit temperature of the mixture (made of plastic and fillers and other additives) from the extruder is preferably chosen so that the emerging melt strand forms a profile bar and can be processed as a semi-finished product after appropriate cooling. It is advantageous if the profile strand has sufficient rigidity, for example, to be able to cool down on a roller conveyor with rollers arranged close to one another, without there being any disadvantageous deformations. However, higher outlet temperatures can also be controlled by calibrating directly behind the extrusion nozzle. The dimensions of its passage opening correspond to the desired cross section of the extrusion strand. However, the contact surfaces of the calibration with the extrusion strand are cooled, so that the extrusion strand solidifies on the outer edge and is thus resistant to the roller table. The calibration is very similar to the extrusion die. The extrusion die also has an opening with a cross section that corresponds to the cross section of the desired extrusion strand. The nozzle also preferably has cooling. Insofar as this cooling is sufficient to make the emerging extrusion strand stable on a roller table, calibration in the above sense is unnecessary. In contrast, the use of calibration can be more economical than a special shape extrusion nozzle with a particularly long cooling section.
In einer anderen Variante kann der austretende Schmelzestrang granuliert werden. In another variant, the emerging melt strand can be granulated.
Bei der Mischung des Füllstoffes mit der flüssigen Schmelze ist die Temperatur der Mischungsanteile von erheblicher Bedeutung.
Günstig ist eine hohe Temperatur der Schmelze. Je höher die Schmelzetemperatur ist, desto höher ist die Fließfähigkeit der Schmelze und desto besser kann die Schmelze den Füllstoff benetzen. Die maximale Schmelzetemperatur ist materialabhängig. Vorzugsweise wird bei der Schmelzetemperatur ein Sicherheitsabstand von der Temperatur eingehalten, bei der die Schmelze in einen gasförmigen Zustand übergeht oder eine chemische Reaktion entsteht. Der Sicherheitsabstand beträgt wahlweise mindestens 5%, noch weiter bevorzugt mindestens 10% und höchst bevorzugt mindestens 15% von der Temperatur, bei der ein Übergang in den gasförmigen Zustand oder eine chemische Reaktion eintritt. When mixing the filler with the liquid melt, the temperature of the mixture components is of considerable importance.
A high temperature of the melt is favorable. The higher the melt temperature, the higher the flowability of the melt and the better the melt can wet the filler. The maximum melt temperature depends on the material. At the melt temperature, a safety distance from the temperature at which the melt changes into a gaseous state or a chemical reaction occurs is preferably maintained. The safety distance is optionally at least 5%, even more preferably at least 10% and most preferably at least 15% of the temperature at which a transition to the gaseous state or a chemical reaction occurs.
Die Plastifizierung des Kunststoffes kann nicht nur mittels Extruder erfolgen. Denkbar ist eine batchweise Verflüssigung, Vorzugsweise ist zur Verflüssigung des Kunststoffes ein beheizter Druckbehälter vorgesehen. Der batchweise Betrieb erlaubt bei der Verwendung eines einzigen Druckbehälters mit einer einzigen Kammer nur einen intermittierenden Verflüssigungsvorgang. Mit zwei Behältern läßt sich jedoch bereits ein kontinuierlicher Verflüssigungsvorgang darstellen. Das gleiche gilt für einen einzigen Behälter mit zwei Schmelzekammern, die wechselweise befüllt und entleert werden können. Die Entleerung der Behälter erfolgt vorzugsweise durch eine Pumpe. Die Pumpe sorgt nicht nur für eine schnelle Entleerung. Die Pumpe kann auch einen hohen Druck in der Schmelze aufbauen.The plasticization of the plastic cannot only be carried out using an extruder. Batch liquefaction is conceivable. A heated pressure vessel is preferably provided for the liquefaction of the plastic. Batch operation allows only one intermittent liquefaction process when using a single pressure vessel with a single chamber. With two tanks, however, a continuous liquefaction process can already be carried out. The same applies to a single container with two melt chambers, which can be alternately filled and emptied. The containers are preferably emptied by a pump. The pump not only ensures rapid emptying. The pump can also build up a high pressure in the melt.
Sofern eine Vorwärmung des Füllstoffes gewünscht wird, ist eine geeignete Vorwärmanlage vorgesehen..
Die Erwärmung der Füllstoffpartikel kann einstufig oder mehrstufig erfolgen.
Die Vorwärmung des Füllstoffes beträgt vorzugsweise mindestens 50 Grad Celsius, noch weiter bevorzugt mindestens 100 Grad Celsius und höchst bevorzugt mindestens 150 Grad Celsius.If preheating of the filler is desired, a suitable preheating system is provided.
The filler particles can be heated in one or more stages.
The preheating of the filler is preferably at least 50 degrees Celsius, more preferably at least 100 degrees Celsius and most preferably at least 150 degrees Celsius.
Wahlweise wird die mehrstufige Vorwärmung des Füllstoffes mit unterschiedlichen Heizeinrichtungen bewirkt. Jede der Heizanlagen kann kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeiten. Ein kontinuierlich arbeitende Heizanlagen ist zum Beispiel ein Heizband und/oder ein Tunnelofen.
Das Heizband ist ein beheizter Bandförderer, an dem die Füllstoffpartikel sich erwärmen. Das Heizband kann die Füllstoffpartikel auch unter geeigneten Wärmestrahlern durchgeführt werden. Günstig ist dabei, das Heizband einzuhausen, um einen Temperaturverlust zu vermeiden.
Ein Tunnelofen unterscheidet sich von dem Heizband dadurch, daß nicht das Transportband, sondern die Einhausung mit einer Heizeinrichtung versehen ist und/oder daß ein Heizgas durch die Einhausung geleitet wird. Die Beheizungstemperatur wird so gewählt, daß jede Gefahr einer Entzündung/Brandgefahr für den Füllstoff vermieden wird.The multistage preheating of the filler is optionally carried out with different heating devices. Each of the heating systems can work continuously or discontinuously. A continuously operating heating system is, for example, a heating tape and / or a tunnel oven.
The heating tape is a heated belt conveyor on which the filler particles heat up. The filler particles can also be passed through the heating tape under suitable heat radiators. It is beneficial to enclose the heating tape in order to avoid a loss of temperature.
A tunnel oven differs from the heating belt in that it is not the conveyor belt but the housing that is provided with a heating device and / or that a heating gas is passed through the housing. The heating temperature is selected so that any risk of ignition / fire for the filler is avoided.
Eine diskontinuierliche Erwärmung kann in einem Behälter erfolgen, bis die Füllstoffpartikel die gewünschte Temperatur erreicht haben. Wahlweise wird der Behälter mit einem gasförmigen Heizmedium durchströmt. Günstig sind inerte Heizgase. Inerte Heizgase können mit weit höherer Temperatur in die Behälter geführt werden als zum Beispiel Luft, ohne daß die Gefahr unerwünschter Reaktionen besteht.
Nach der gewünschten Erwärmung der Füllstoffpartikel kann der Behälter geöffnet und können die Füllstoffpartikel aus dem Behälter abgeführt werden.Discontinuous heating can take place in a container until the filler particles have reached the desired temperature. A gaseous heating medium flows through the container. Inert heating gases are cheap. Inert heating gases can be introduced into the container at a much higher temperature than air, for example, without the risk of undesired reactions.
After the desired heating of the filler particles, the container can be opened and the filler particles can be removed from the container.
Wenn die Vorwärmung ganz oder teilweise in einem Extruder bzw. einem Extruderabschnitt (Modul) erfolgt, so findet die Mischung von Kunststoff und Füllstoff vorzugsweise in einem nachgeschalteten weiteren Extruder oder nachgeschalteten Extruderabschnitt statt. Jeder Extruder/Extruderabschnitt ist mit einer Materialaufgabeöffnung und mit einem Austritt für das aufbereitete Material versehen. Die Materialaufgabeöffnung befindet sich an einem Ende des Extruders. Von dort wird das Material unter gewünschter Behandlung zum Materialaustritt am anderen Extruderende gefördert.If all or part of the preheating takes place in an extruder or an extruder section (module), the mixture of plastic and filler preferably takes place in a further extruder or extruder section connected downstream. Each extruder / extruder section is provided with a material feed opening and with an outlet for the processed material. The material feed opening is at one end of the extruder. From there, the material is conveyed under the desired treatment to the material outlet at the other end of the extruder.
Wahlweise werden die Füllstoffpartikel nicht in den Vormischer, sondern in die Aufgabeöffnung des Extruders aufgegeben, während der Kunststoff separat plastifiziert wird. Danach wird die Schmelze in den zur Mischung bestimmten Extruder gespritzt. Bei gleichzeitiger Verwendung des Extruders zur Erwärmung des Füllstoffes wird die Einspritzstelle so gewählt, daß die Heizstrecke ausreichend lang ist, um die gewünschte Temperatur zu erreichen.Optionally, the filler particles are not fed into the premixer, but into the feed opening of the extruder, while the plastic is plasticized separately. The melt is then injected into the extruder intended for mixing. When the extruder is used to heat the filler at the same time, the injection point is chosen so that the heating section is long enough to reach the desired temperature.
Soweit bei der Herstellung Extruder verwendet werden, die aus Gehäuseabschnitten/Modulen bestehen, werden die Gehäuse in bekannter Weise mit Flanschen aneinander befestigt, vorzugsweise miteinander verschraubt.If extruders are used in the manufacture, which consist of housing sections / modules, the housings are fastened to one another in a known manner with flanges, preferably screwed together.
Zugleich wird - soweit üblicherweise - eine gemeinsame Spindel verwendet. Z.B. setzt sich die Schnecke aus dem Einschneckenextruder/Abschnitten in den als Planetwalzenextruder/Abschnitt ausgebildeten Bereich fort. Im Planetwalzenextruder/Abschnitt bildet die gemeinsame Schnecke die Zentralspindel.At the same time - as far as usual - a common spindle is used. E.g. the screw continues from the single-screw extruder / sections into the area designed as a planetary roller extruder / section. In the planetary roller extruder / section, the common screw forms the central spindle.
Die Verwendung einer gemeinsamen Schnecke für unterschiedliche Extruderabschnitte ist für zeitgemäße Extruder relativ einfach, weil diese Schnecken aus Hülsen zusammengesetzt werden, die von einer gemeinsamen Stange durchdrungen werden und miteinander verspannt werden. Diese Bauweise hat auch andere Vorteile.
Die Extruderabschnitte bilden sich häufig auch in dem Extrudergehäuse ab.
Dabei werden die Gehäuseabschnitte an den Enden mit Flanschen aneinander verspannt.The use of a common screw for different extruder sections is relatively simple for contemporary extruders because these screws are composed of sleeves which are penetrated by a common rod become and tense with each other. This design also has other advantages.
The extruder sections often also form in the extruder housing.
The housing sections are clamped together at the ends with flanges.
Im folgenden wird nur von Extrudern gesprochen, das schließt sowohl die Kombination mit gleichen oder anderen Extrudern als auch die abschnittsweise Kombination unterschiedlicher Extrudersysteme in einem Extruder ein. Desgleichen ist eingeschlossen die Kombination von Extruderabschnitten gleichen Systems.In the following only extruders are spoken of, this includes both the combination with the same or different extruders as well as the combination of different extruder systems in one extruder. The combination of extruder sections of the same system is also included.
Zu jedem Extrudermodul bzw. Abschnitt gehört ein umgebendes, in der Regel rohrförmiges Gehäuse. Das gilt für Module bzw. Abschnitte jeder Bauart. Die Gehäuse sind an jedem Ende mit einem Kragen(Flansch) versehen. An dem Kragen findet die Befestigung mit den Gehäusen benachbarter Module bzw. Abschnitte und gegebenenfalls mit dem Gehäuse des üblicherweise an einem Extruder vorgesehenen Getriebes statt. Das Getriebe gehört zum Antrieb des Extruders.A surrounding, usually tubular housing belongs to each extruder module or section. This applies to modules or sections of any type. The housings are provided with a collar (flange) at each end. The collar is attached to the housing of adjacent modules or sections and, if appropriate, to the housing of the gear unit usually provided on an extruder. The gearbox is part of the drive of the extruder.
Zwischen zwei Abschnitten/Modulen kann ein Zwischenring von Vorteil sein. Der Zwischenring kann neben der oben beschriebenen Schmelzezuführung noch andere Aufgaben erfüllen. Er kann einzelne Aufgaben oder mehrere Aufgaben gleichzeitig erfüllen. Zu den anderen Aufgaben gehört zum Beispiel
- a)die Zentrierung der korrespondierenden Gehäuseenden und/oder
- b)das Eintragen von Prozeßmitteln und/oder
- c)die Messung von Prozeßparametern und/oder
- d)die Entgasung und/oder
- e)die Verlängerung des Planetwalzenteiles durch Verbindung/Hintereinanderschaltung zweier Abschnitte/Module
- a) the centering of the corresponding housing ends and / or
- b) the entry of process agents and / or
- c) the measurement of process parameters and / or
- d) the degassing and / or
- e) the extension of the planetary roller part by connecting / connecting two sections / modules in series
Die Verlängerung kann dadurch erfolgen, daß die Gehäuse/Abschnitte/Module lediglich beabstandet werden.
Dabei kann der Zwischenring unterschiedliche Formen einnehmen. In einer Form bildet der Zwischenring ein Distanzstück, das zwischen den
Gehäuseenden/Abschnittsenden/Modulenden sitzt. In anderen Formen hat der Zwischenring eine Hülsenform.
Dabei kann der Zwischenring die Zentralspindel im Abstand umgeben. Wenn die Gehäuse/Abschnitte/Module der zugehörigen Planetwalzenteile herkömmliche Anlaufringe besitzen, dann ergibt sich zwischen der Zentralspindel und dem Zwischenring ein Hohlraum. Wahlweise ist der Hohlraum so groß gewählt, daß überlange Planetespindeln gewählt werden können, die sich aus dem Hohlraum eines Gehäuses/Abschnitts/Moduls in den Hohlraum dses anderen Gehäuses/Abschnitts/Moduls erstrecken.
Wahlweise ist der Zwischenring auch innenseitig mit einer gleichen Verzahnung wie die Gehäuse der Planetwalzenteile versehen. Dann können die sich durch den Hohlraum des Zwischenringes erstreckenden Planetspindeln zugleich mit dessen Innenverzahnung kämmen.The extension can be done by simply spacing the housings / sections / modules.
The intermediate ring can take different forms. In one form, the intermediate ring forms a spacer between the
Housing ends / section ends / module ends sits. In other forms, the intermediate ring has a sleeve shape.
The intermediate ring can surround the central spindle at a distance. If the housings / sections / modules of the associated planetary roller parts have conventional thrust rings, then there is a cavity between the central spindle and the intermediate ring. Optionally, the cavity is chosen so large that excessively long planetary spindles can be selected which extend from the cavity of one housing / section / module into the cavity of the other housing / section / module.
Optionally, the intermediate ring is also provided on the inside with the same toothing as the housing of the planetary roller parts. Then the planetary spindles extending through the cavity of the intermediate ring can simultaneously mesh with its internal toothing.
Durch Verlängerung der Planetwalzenteile können sich ungewöhnliche Längen ergeben. Gleichwohl können Planetspindeln mit herkömmlicher Länge Anwendung finden. Das geschieht dadurch, daß die Planetspindeln in Längsrichtung fluchtend und aneinander anschließend angeordnet werden. Die Planetspindeln können in der Lage problemlos um die Zentralspindel umlaufen. Sie werden dabei durch den Verzahnungseingriff mit der Zentralspindel und durch Verzahnungseingriff mit dem innen verzahnten Gehäuse in der Lage gehalten.
Das heißt die in Längsrichtung fluchtend und aneinander anschließend angeordneten Planetspindeln verhalten sich wie eine einzige überlange Planetspindel.Extending the planetary roller parts can result in unusual lengths. Nevertheless, planetary spindles of conventional length can be used. This is done in that the planetary spindles are aligned in the longitudinal direction and arranged one after the other. The planetary spindles can rotate around the central spindle without any problems. They are held in position by meshing with the central spindle and meshing with the internally toothed housing.
This means that the planetary spindles, which are aligned in the longitudinal direction and adjoin one another, behave like a single, excessively long planetary spindle.
Sofern die gemeinsam eine überlange Planetspindel bildenden Planetspindeln keine passende Länge bilden, wird vorzugsweise eine der zugehörigen Planetspindeln auf ein passendes Maß abgelängt. Es ist von Vorteil, wenn dies vor der Wärmebehandlung der Planetspindeln erfolgt, mit der die Planetspindeln verschleißfest gemacht werden können. Vor Härten oder Vergüten der Planetspindeloberfläche lassen sich die Planetspindeln mit herkömmlichen Mitteln leichter bearbeiten.If the planet spindles which together form an excessively long planet spindle do not form a suitable length, one of the associated planet spindles is preferably cut to a suitable dimension. It is advantageous if this is done before the heat treatment of the planet spindles, with which the planet spindles can be made wear-resistant. Before hardening or tempering the planet spindle surface, the planet spindles can be machined more easily using conventional means.
Durch Zusammensetzen der Planetspindeln werden die Risiken des mit einer Wärmebehandlung üblicherweise entstehenden Verzuges minimiert. Der bei einer Wärmebehandlung entstehende Verzug ist nämlich längenabhängig. Je nach Form und Material der Planetspindeln bildet sich mehr oder weniger Verzug.By assembling the planetary spindles, the risks of warping that usually occurs with heat treatment are minimized. The distortion that occurs during heat treatment depends on the length. Depending on the shape and material of the planetary spindles, more or less distortion occurs.
Wahlweise können die für eine überlange Planetspindeln bestimmten Teile auch an den Stirnflächen, an denen sie einander berühren, miteinander verbunden werden..Optionally, the parts intended for an excessively long planetary spindles can also be connected to each other on the end faces where they touch each other.
Der zum Eintragen der flüssigen Kunststoffschmelze vorgesehene Zwischenring kann unterschiedliche Formen aufweisen.
Es kann sich um ein Rohrstück handeln, das bis auf die geringe axiale Länge mit dem Gehäuse des Einschneckenmoduls bzw. Abschnitts vergleichbar ist. Dann besitzt es gleichfalls Kragen an den Enden, mit denen die Befestigung des Zwischenringes an den Gehäusen der benachbarten Extrudermodulen bzw. Abschnitten erfolgt. Wie die anderen zwischen den Abschnitten/Modulen vorgesehenen Ring, so wird auch der Zwischenring bei
- -bei Einschneckenextrudern/Abschnitten/Modulen von deren Schnecke durchdrungen
- -bei Doppelschneckenextrudern/Abschnitten/Modulen von deren Schnecken durchdrungen
- -bei Planetwalzenextrudern/Abschnitten/Modulen von deren Zentralspindel durchdrungen(wie oben ausgeführt, zusätzlich von den Planetspindeln)
- -bei einer Kombination eines Einschneckenabschnitts/Moduls mit einem Planetwalzenextruderabschnitt/Modul ist einschneckenseitig in dem Gehäuse/Abschnitt/Modul eine Schnecke vorgesehen, während planetwalzenextruderseitig im Gehäuse/Abschnitt/Modul eine Zentralspindel vorgesehen ist. Dabei sind die Schnecke und die Zentralspindel miteinander verbunden. D.h. die Zentralspindel setzt sich als Schnecke im Extruder fort. Der Übergang liegt im Bereich des Zwischenringes. Bei der Anordnung vor dem Planetwalzenextrudermodul/Abschnitt/Modul und einer Innenverzahnung des Zwischenringes ist der Übergang vorzugsweise als eine Verlängerung der Zentralspindel ausgebildet. Bei der Anordnung vor dem Planetwalzenextrudermodul/Abschnitt/Modul und einem Zwischenring, der innen wie das Gehäuse des Einschneckenteils/Abschnitt/Moduls ausgebildet ist, ist der Übergang vorzugsweise als eine Verlängerung der Einschnecke ausgebildet.
It can be a piece of pipe which, apart from the small axial length, is comparable to the housing of the single-screw module or section. Then it also has collars at the ends, with which the attachment of the intermediate ring to the housing of the neighboring Extruder modules or sections. Like the other ring provided between the sections / modules, so is the intermediate ring at
- -In the case of single-screw extruders / sections / modules, the screw penetrates them
- -In the case of twin screw extruders / sections / modules, their screws are penetrated
- -with planetary roller extruders / sections / modules penetrated by their central spindle (as stated above, additionally by the planetary spindles)
- In the case of a combination of a single-screw section / module with a planetary roller extruder section / module, a screw is provided in the housing / section / module on the screw side, while a central spindle is provided in the housing / section / module on the planetary roller extruder side. The worm and the central spindle are connected to each other. This means that the central spindle continues as a screw in the extruder. The transition lies in the area of the intermediate ring. With the arrangement in front of the planetary roller extruder module / section / module and an internal toothing of the intermediate ring, the transition is preferably designed as an extension of the central spindle. In the case of the arrangement in front of the planetary roller extruder module / section / module and an intermediate ring which is designed on the inside like the housing of the single-screw part / section / module, the transition is preferably designed as an extension of the single-screw.
Im Einschneckenmodul setzt sich die Extruderschnecke/Spindel zumeist aus einer Vielzahl von Teilen/Hülsen zusammen, die an der Außenseite eine unterschiedliche Verzahnung tragen, um durch Gestaltung der Schneckengänge auf die Verdichtung bzw. auf die Behandlung des Einsatzgutes im Einschneckenmodul Einfluß zu nehmen. Alle Teile besitzen eine Hülsenform mit einer Verzahnung an der Außenseite. Das mittige Loch wird mit einem Anker durchdrungen, der die Aufgabe hat, alle Hülsen miteinander zu verspannen.
Im Planetwalzenmodul ist üblicherweise eine einteilige Hülse vorgesehen, welche die Zentralspindeln bildet und mit dem gleichen Anker gehalten wird, der die Hülsen des Einschneckenmoduls hält.In the single-screw module, the extruder screw / spindle is usually composed of a large number of parts / sleeves which have different toothing on the outside in order to influence the compression or the treatment of the feed material in the single-screw module by designing the screw flights. All parts have a sleeve shape with teeth on the outside. The center hole is penetrated with an anchor, which has the task of bracing all sleeves together.
In the planetary roller module, a one-piece sleeve is usually provided, which forms the central spindles and is held with the same armature that holds the sleeves of the single-screw module.
Wahlweise ist der Zwischenring in gleicher Weise wie die Extrudermodule/Abschnitte mit einer Temperierung versehen, die nach Bedarf eine Kühlung oder eine Beheizung erlaubt.The intermediate ring is optionally provided with a temperature control in the same way as the extruder modules / sections, which allows cooling or heating as required.
Der Zwischenring kann auch ohne Kragen montiert werden. Dann wird der Zwischenring zwischen die Kragen der benachbarten Gehäuse, also zwischen das Gehäuse des Einschneckenmoduls und das Gehäuse des Planetwalzenmoduls gesetzt. Anschließend werden die beiden zugehörigen Kragen durch Spannschrauben oder andere Spannmittel gegeneinander verspannt.The intermediate ring can also be installed without a collar. Then the intermediate ring is placed between the collars of the adjacent housing, that is, between the housing of the single-screw module and the housing of the planetary roller module. Then the two associated collars are clamped against each other by means of clamping screws or other clamping devices.
Günstig ist, wenn ein Zwischenring in eine Zentrieröffnung der benachbarten Gehäuse bzw. Kragen greift oder umgekehrt die benachbarten Gehäuse in eine Zentrieröffnung des Zwischenringes greifen. Die Zentrieröffnung kann durch eine Ausdrehung an der Stirnfläche des Zwischenringes bzw. des benachbarten Gehäuses gebildet werden. Dabei kann eine kleine Ausdrehung ausreichen. Mit der Ausdrehung korrespondiert ein entsprechender Vorsprung an der jeweils gegenüberliegenden Strirnfläche.It is favorable if an intermediate ring engages in a centering opening of the adjacent housing or collar or, conversely, the adjacent housing engages in a centering opening of the intermediate ring. The centering opening can be formed by turning the end face of the intermediate ring or the adjacent housing. A small turn can suffice. A corresponding protrusion on the opposite face surface corresponds to the rotation.
Für die Zuführung der flüssigen Schmelze sind in dem Zwischenring vorzugsweise mehrere gleichmäßig am Umfang verteilte Eintrittsbohrungen vorgesehen. Zu den verschiedenen Eintrittsbohrungen können einzelne Leitungen führen. Es kann aber auch eine Verbindung der Eintrittsbohrungen durch eine Ringnut im Zwischenring gegeben sein, die mittels eines Deckels geschlossen ist und über eine gemeinsame Zuführungsleitung mit flüssiger Schmelze gespeist wird.For the supply of the liquid melt, a plurality of inlet bores are preferably provided in the intermediate ring which are evenly distributed over the circumference. Individual lines can lead to the different inlet bores. However, there can also be a connection of the inlet bores through an annular groove in the intermediate ring, which is closed by means of a cover and is fed with liquid melt via a common feed line.
Die Zuführungsleitungen verbinden den für die Verflüssigung von Kunststoff vorgesehenen Extruder mit dem Zwischenring. Es ist von Vorteil, die Zuführungsleitungen zu isolieren und zu beheizen, damit kein unerwünschter Temperaturabfall in der Schmelze eintritt oder die Schmelze sogar einfriert.
Wahlweise sind in den verschiedenen Zuführungsleitungen zum Zwischenring Ventile oder Blenden zur Einstellung des Schmelzestromes vorgesehen. Die Ventile erlauben wahlweise ein Nachstellen und Einflussnahme auf den Schmelzestrom während des Betriebes. Das kann zur Vergleichmäßigung oder zur Erzeugung von Unterschieden genutzt werden. Zusätzlich oder anstelle der Ventile kann auch eine Veränderung des Schmelzestromes durch Einsätze erreicht werden, die in den Zuführungsleitungen positioniert werden. Die Einsätze können auch in dem Zwischenring vorgesehen sein.
Im übrigen wird die Schmelzezuführung durch die Drehzahl des zur Plastifizierung des Kunststoffes vorgesehenen Extruder bestimmt.The feed lines connect the extruder intended for the liquefaction of plastic with the intermediate ring. It is advantageous to insulate and heat the feed lines so that there is no undesirable drop in temperature in the melt or even freeze of the melt.
Valves or orifices for adjusting the melt flow are optionally provided in the various feed lines to the intermediate ring. The valves optionally allow readjustment and influence on the melt flow during operation. This can be used to even out or create differences. In addition to or instead of the valves, a change in the melt flow can also be achieved by means of inserts which are positioned in the feed lines. The inserts can also be provided in the intermediate ring.
Otherwise, the melt feed is determined by the speed of the extruder provided for plasticizing the plastic.
Wie oben beschrieben erfolgt vorzugsweise eine Schmelzeaufgabe über einen Zwischenring in den Extruder.
Wahlweise wird die flüssige Schmelze auch durch das Extrudergehäuse hindurch eingetragen. Dazu kann der zur Verflüssigung der Schmelze vorgesehene Extruder unmittelbar an das Gehäuse des für die Mischung vorgesehenen Extruders angeflanscht sein oder es ist eine Zuführungsleitung vorgesehen, die an den zur Mischung vorgesehenen Exftruder führt.
Der zur Herstellung flüssiger Schmelze dienende und zugleich angeflanschte Extruder kann als Seitenarmextruder bezeichnet werden.As described above, a melt is preferably fed into the extruder via an intermediate ring.
Optionally, the liquid melt is also introduced through the extruder housing. For this purpose, the extruder provided for the liquefaction of the melt can be flanged directly to the housing of the extruder provided for the mixture, or a feed line is provided which leads to the extruder provided for the mixture.
The extruder used to produce liquid melt and flanged at the same time can be referred to as a side arm extruder.
Für das Eintragen der flüssigen Schmelze durch das Gehäuse des zur Mischung vorgesehenen Extruders wird dessen Gehäuse durchbohrt. Dabei wird der zur Temperierung doppelwandig ausgeführte Gehäusemantel durchbohrt. Damit einerseits die Schmelze nicht in den Hohlmantel strömt und andererseits das Temperierungsmittel nicht die Schmelze verunreinigt, kann ein Flansch angebracht werden, der mit einem Kragen in die Bohrung ragt und den Hohlmantel wieder verschließt.For the introduction of the liquid melt through the housing of the extruder provided for the mixture, the housing is drilled through. The casing jacket, which is double-walled for temperature control, is drilled through. So that on the one hand the melt does not flow into the hollow jacket and on the other hand the tempering agent does not contaminate the melt, a flange can be attached which projects into the bore with a collar and closes the hollow jacket again.
Zum Eintragen der flüssigen Schmelze kann auch der benachbarte Planetwalzenmodul angebohrt werden. Auch dort besteht ein Gehäusedoppelmantel, der durch die Bohrung geöffnet wird und wieder geschlossen werden muß.The adjacent planetary roller module can also be drilled to introduce the liquid melt. There is also a double casing, which is opened through the hole and must be closed again.
Nach der
- die Bohrung durch das Gehäuse hindurchgeführt ist und in die im Gehäuse sitzende Buchse ragt,
wobei die Materialzuführung mit einem Zuführungsgehäuse in die Bohrung ragt und
- aa) wobei die Bohrung im Bereich der zum Temperieren dienenden Kanäle eine ringförmige Erweiterung aufweist, so daß um das Zuführungsgehäuse herum ein ringförmiger Verbindungskanal für die zum Temperieren dienenden Kanäle entsteht oder
- bb) wobei die Bohrung bis in eine Nut reicht, die sich über den gesamten Umfang oder über einen Teil des Umfangs der im Gehäuse sitzenden Buchse erstreckt und deren Breite größer als der Durchmesser des Zuführungsgehäuses ist, so daß um das Zuführungsgehäuse herum ein Verbindungskanal für die dem Temperieren dienenden Kanäle entsteht oder
- cc) wobei ein Zuführungsgehäuse verwendet wird, das in die Buchse ragt, wobei das Zuführungsgehäuse im Bereich der dem Temperieren dienenden Kanäle mit mindestens einem Verbindungskanal für diese Kanäle versehen ist Vorteilhafterweise kann der Verbindungskanal nach cc) spanabhebend durch Fräsen oder Drehen außen in die das Zuführungsgehäuse eingearbeitet werden. Vorzugsweise ist ein Zuführungsgehäuse mit mehreren Verbindungskanälen vorgesehen, so daß jede durch die Bohrung entstandene Unterbrechung eines Kanals durch einen Verbindungskanal aufgehoben bzw. überbrückt worden ist. Noch weiter bevorzugt ist ein Zuführungsgehäuse mit mehreren Verbindungskanälen, die übereinander liegen. Die einzelnen Verbindungskanäle können als neben einander liegende Nuten in das Zuführungsgehäuse gearbeitet werden. Die Kanäle können außen an dem Zuführungsgehäuse liegen. Günstig ist dabei, wenn die übereinander liegenden Verbindungskanäle eine Höhe besitzen, die geringer als die Breite ist. Zugleich ist die Breite so groß gewählt, daß die Verbindungskanäle gleichwohl einen ausreichenden Querschnitt zur störungsfreien Weiterleitung des Temperierungsmittels besitzt, vorzugsweise ist der Querschnitt gleich. Günstig ist, wenn die Höhe der Verbindungskanäle so gewählt ist, daß die Gesamthöhe der übereinander liegenden und durch einen Steg voneinander getrennten Verbindungskanäle nicht höher als die Höhe bzw. Tiefe der zum Temperieren dienenden Kanäle in der Buchse ist. Vorteilhafterweise können die übereinander liegenden Kanäle mit das Zuführungsgehäuse in diesem Bereich außen umschließenden Rohrmantel geschlossen werden. Der außen liegende Rohrmantel ist dann mit Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen versehen. Jede Einlaßöffnung ist so angeordnet, daß sie an dem zugehörigen, durch die beschriebene Unterbrechung entstandenen Kanalende liegt Wahlweise sind die Verbindungskanäle auch an einer Innenseite des Zuführungsgehäuses eingearbeitet worden und sind die Verbindungskanäle durch einen innen liegenden Rohrmantel verschlossen. Durch außen in das Zuführungsgehäuse eingearbeitete Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen entstehen gleichwohl Verbindungskanäle. oder
- dd) wobei die Bohrung gegenüber dem Zuführungsgehäuse vergrößert ist und wobei in dem Gehäuse ein Einsatz mit einer Öffnung oder einem Anschluß zur Aufnahme des Zuführungsgehäuses vorgesehen ist. Der Einsatz besitzt außen liegend oder innen liegend einen oder mehrere Verbindungskanäle, die wie die Verbindungskanäle unter cc) ausgebildet sind bzw. hergestellt werden.
- ee) wobei in der Bohrung ein Einsatz sitzt, an dem das Zuführungsgehäuse befestigt ist und der Einsatz außen liegend oder innen liegend oder innen liegend einen oder mehrere Verbindungskanäle besitzt, die wie die Verbindungskanäle unter cc) ausgebildet sind bzw. hergestellt werden.
- the bore is passed through the housing and protrudes into the socket seated in the housing, the material feed protruding into the bore with a feed housing and
- aa) wherein the bore has an annular extension in the region of the channels used for temperature control, so that an annular connecting channel for the temperature control channels is created around the feed housing or
- bb) wherein the bore extends into a groove which extends over the entire circumference or over a part of the circumference of the bushing seated in the housing and the width of which is greater than the diameter of the feed housing, so that a connecting channel for the channels used for tempering arise or
- cc) where a feed housing is used which protrudes into the socket, the feed housing being provided with at least one connecting channel for these channels in the region of the tempering channels be incorporated. A feed housing with a plurality of connecting channels is preferably provided, so that each interruption of a channel caused by the bore has been canceled or bridged by a connecting channel. A feeder housing with a plurality of connecting channels which are located one above the other is even more preferred. The individual connecting channels can be worked into the feed housing as adjacent grooves. The channels can lie on the outside of the feed housing. It is advantageous if the connection channels lying one above the other have a height that is less than the width. At the same time, the width is chosen so large that the connecting channels nevertheless have a sufficient cross section for the trouble-free forwarding of the temperature control means, preferably the cross section is the same. It is advantageous if the height of the connecting channels is selected such that the total height of the connecting channels lying one above the other and separated from one another by a web is not higher than the height or depth of the channels in the socket used for tempering. Advantageously, the ducts lying one above the other can be closed with a tubular casing which surrounds the feed housing in this area on the outside. The outer tubular jacket is then provided with inlet openings and outlet openings. Each inlet opening is arranged in such a way that it lies at the associated channel end resulting from the interruption described. Optionally, the connecting channels have also been incorporated on the inside of the feed housing and the connecting channels are closed by an inner tubular jacket. Connection channels are nevertheless formed by inlet openings and outlet openings worked into the outside of the feed housing. or
- dd) wherein the bore is enlarged relative to the feed housing and an insert with an opening or a connection for receiving the feed housing is provided in the housing. The insert has one or more connection channels on the outside or on the inside, which, like the connection channels under cc), are designed or manufactured.
- ee) wherein an insert is seated in the bore, to which the feed housing is fastened and the insert has one or more connecting channels on the outside or inside or on the inside, which are designed or manufactured like the connecting channels under cc).
Das oben beschriebene Zuführungsgehäuse kann die im Extrudergehäuse sitzende Buchse so weit durchdringen, daß sie mit der Innenfläche der Buchse ganz oder teilweise abschließt. Ist das Zuführungsgehäuse der Innenfläche der Buchse angepaßt und kann ganz mit der Innenfläche der Buchse abschließen. Das kann auch auf innen verzahnte Buchsen eines Extrudergehäuses Anwendung finden. Die Anpassung wird durch Drehen oder Fräsen oder Schleifen bzw. bei der Anpassung an innen verzahnte Gehäusebuchsen dadurch erreicht, daß in die Gehäusewandung eine Verzahnung in gleicher Weise eingearbeitet wird wie beim Innenverzahnen der im Extrudergehäuse sitzenden Buchse. Günstig ist dabei die Anwendung des Funkenerodierens zum Verzahnen.The feed housing described above can penetrate the bushing located in the extruder housing to such an extent that it fits with the inner surface of the Completely or partially closes the socket. The feed housing is adapted to the inner surface of the socket and can be completely flush with the inner surface of the socket. This can also be applied to internally toothed bushings in an extruder barrel. The adaptation is achieved by turning or milling or grinding or when adapting to internally toothed housing bushings in that a toothing is worked into the housing wall in the same way as for the internal toothing of the bushing located in the extruder housing. The use of spark erosion for gear cutting is favorable.
Im übrigen gilt für den Anschluß des zur Herstellung flüssiger Schmelze dienenden Teiles an das Gehäuse des Planetwalzenmoduls das gleiche wie für den Anschluß an den Einschneckenmodul.Otherwise, the same applies to the connection of the part used for the production of liquid melt to the housing of the planetary roller module as to the connection to the single-screw module.
Die Entgasung findet, soweit sie gewünscht ist, spätestens unmittelbar vor der Extrusionsdüse statt.
Die Entgasung setzt voraus, daß der Schmelzdruck reduziert wird.
Bekannt ist auch die Entgasung unter Verwendung von zwei Extrudern in Tandemanordnung an der Übergabe zwischen den beiden Extrudern.
Die Entgasung kann auch in einem Extruder erfolgen. Die notwendige Druckreduzierung der Schmelze kann mit verschiedenen Maßnahmen erfolgen, z.B. durch Änderung der Ganghöhe der Schnecke im Extruder.
Zur Entgasung kann die Schmelze auch aus dem Extruder abgezogen und über eine Entgasungsvorrichtung geführt und wieder in den Extruder zurückgeführt werden. Dabei kann die Drucksteuerung durch Zwischenschaltung einer Schmelzepumpe wesentlich erleichtert werden. Das gilt auch für den Druck unmittelbar vor der Extrusionsdüse (Werkzeug). Hier kann der Druck zusätzlich noch durch die Schmelzepumpe vergleichmäßigt werden und so die Qualität des Extrudats verbessert werden.
Weitere Entgasungsmöglichkeiten sind in der
Degassing presupposes that the melt pressure is reduced.
Degassing using two extruders arranged in tandem at the transfer between the two extruders is also known.
The degassing can also take place in an extruder. The necessary pressure reduction of the melt can be done with various measures, for example by changing the pitch of the screw in the extruder.
For degassing, the melt can also be drawn off from the extruder and passed through a degassing device and returned to the extruder. Pressure control can be made considerably easier by interposing a melt pump. This also applies to the pressure immediately in front of the extrusion die (tool). Here the pressure can also be evened out by the melt pump, thus improving the quality of the extrudate.
Further degassing options are in the
Für die Herstellung von Mischungen aus Kunststoff und Füllstoffpartikeln ist die Anwendung von Planetwalzenextrudern relativ selten.
Das wird darauf zurück geführt, daß Partikel in größerer Menge und mit größeren Abmessungen in der Mischung in einem Planetwalzenextruder sehr schwer durchgängig sind. Das gilt besonders bei Überschreiten der Grenze von 60Vol%, insbesondere von 65Vol%. Es besteht dann die Gefahr, daß die Partikel von den umlaufenden Planeten in die Verzahnung gewalzt werden und sich dabei auf dem Zahngrund aufbauen. Die Partikel werden dann von den Zähnen der Planetspindeln im Zahngrund der Zentralspindel und im Zahngrund der Gehäuseverzahnung nicht mehr verdrängt. Das gilt auch für Partikel im Zahngrund der Planetsprindelverzahnung.
Durch Aufbauen der Partikel im Zahngrund kommt es zu einem Überspringen der Planeten, die während ihres Umlaufens nur in der Verzahnung der Zentralspindel und in der Verzahnung des umgebenden Gehäuses gehalten sind. Beim Überspringen wird die gesamte Verzahnung geschädigt. Die Folge ist ein Totalschaden mit entsprechendem Betriebsausfall für die Reparatur.
Unabhängig von der Schadensgefahr durch Aufbauen von Partikeln im Zahngrund verursachen die Füllstoffpartikel erheblichen Verschleiß am Planetwalzenextruder.
Nun sind die Kosten für einen Planetwalzenextruder um Vieles größer als die Kosten für Einschneckenextruder und Doppelschneckenextruder.The use of planetary roller extruders is relatively rare for the production of mixtures of plastic and filler particles.
This is attributed to the fact that particles in large quantities and with larger dimensions are very difficult to pass through in the mixture in a planetary roller extruder. This is especially true when the 60Vol%, especially 65Vol% limit is exceeded. There is then the danger that the particles will be rolled into the toothing by the orbiting planets and thereby build up on the tooth base. The particles are then no longer displaced by the teeth of the planetary spindles in the tooth base of the central spindle and in the tooth base of the housing teeth. This also applies to particles in the tooth base of the planetary gear teeth.
The build-up of the particles in the tooth base causes the planets to jump over, which are only held in the toothing of the central spindle and in the toothing of the surrounding housing during their rotation. When skipping, the entire toothing is damaged. The result is a total loss with a corresponding breakdown for the repair.
Regardless of the risk of damage caused by the build-up of particles in the tooth base, the filler particles cause considerable wear on the planetary roller extruder.
Now the costs for a planetary roller extruder are much greater than the costs for single-screw extruders and twin-screw extruders.
Die Kosten lassen sich dadurch reduzieren, daß ein Planetwalzenextruder eingesetzt wird, der mehrere nachgeschaltete Einschneckenextruder mit der Füllstoff-Kunststoffmischung versorgt. Jeder dieser Einschneckenextruder hat den einzigen Zweck, den notwendigen Druck für einen Durchtritt der Mischung durch die nachgeschaltete Düse zu gewährleisten. Die Düse definiert mit ihrem Austrittsquerschnitt, den Querschnitt des austretenden Stranges. Dabei können gleiche oder unterschiedliche Düsen Anwendung finden. Dementsprechend bilden die verschiedenen Einschneckenextruder parallele Produktionslinien, die von einem gemeinsamen Anlagenteil mit der beschriebenen Mischung bedient werden. Anstelle der Einschneckenextruder könnten einzeln oder zu mehreren auch andere Extruder Anwendung finden. Die Einschneckenextruder sind jedoch konkurrenzlos günstig und erfüllen alle beschriebenen Voraussetzungen.
Die Anschaffungskosten des gemeinsamen Planetwalzenextruders verteilen sich auf alle Produktionslinien und schlagen deshalb nicht so stark durch wie bei Verwendung eines unabhängigen Planetwalzenextruders für jede Produktionslinie.The costs can be reduced by using a planetary roller extruder which supplies several downstream single-screw extruders with the filler-plastic mixture. Each of these single screw extruders has the sole purpose of ensuring the pressure necessary for the mixture to pass through the downstream nozzle. With its outlet cross section, the nozzle defines the cross section of the emerging strand. The same or different nozzles can be used. Accordingly, the various single-screw extruders form parallel production lines, which are operated from a common plant section with the mixture described. Instead of the single-screw extruders, other extruders could also be used individually or in groups. However, the single screw extruders are unrivaled in terms of price and fulfill all of the requirements described.
The acquisition costs of the common planetary roller extruder are distributed across all production lines and therefore do not have the same impact as when using an independent planetary roller extruder for each production line.
Vorzugsweise wird die Verteilung der Mischung genutzt, um auf der Strecke eine Entgasung vorzunehmen. Die Entgasung kann an der Umgebungsluft stattfinden. Die der Mischung enthaltene Wärme bewirkt bereits eine Entgasung. Die Entgasung kann durch Beaufschlagung mit einem Unterdruck gesteigert werden.The distribution of the mixture is preferably used to carry out degassing on the route. The degassing can take place in the ambient air. The heat contained in the mixture already causes degassing. Degassing can be increased by applying a vacuum.
Die Entgasung am Austritt des Planetwalzenextruders kann die einzige Entgasungsstelle sein oder sich mit einer bekannten Entgasung an anderer Stelle des Planetwalzenextruders ergänzen.The degassing at the outlet of the planetary roller extruder can be the only degassing point or can be supplemented with a known degassing at another point of the planetary roller extruder.
Wahlweise ist auch zunächst hinter dem Planetwalzenextruder ein Vorratsbehälter vorgesehen. Der Vorratsbehälter bildet einen Puffer, indem er Produktionsschwankungen zwischen dem Planetwalzenextruder und den nachgeschalteten Produktionslinien ausgleicht. In dem Vorratsbehälter wird die Mischung auf der vorgesehenen Temperatur gehalten. Vorzugsweise findet auch in dem Vorratsbehälter eine Entgasung statt.Optionally, a storage container is also initially provided behind the planetary roller extruder. The reservoir forms a buffer by allowing production fluctuations between the Planetary roller extruder and the downstream production lines. The mixture is kept at the intended temperature in the storage container. Degassing preferably also takes place in the storage container.
Der Verteiler kann verschiedene Formen aufweisen.
Eine Variante wird durch eine Weiche gebildet, die wie ein Messer in die anströmende Mischung ragt und von dem Strom gewünschte Mengen abzweigt. Durch Verstellung der Weiche kann die abgezweigte Menge geändert werden. Vorzugsweise ist die Verstellung der Weiche mit einer Mengenmessung kombiniert, so daß bei Unterschreiten oder Überschreiten der gewünschten Menge in einer Abzweigung ein Kontakt für eine Verstellung der Weiche gegeben wird. Vorzugsweise ist diese Regelung mit einer besonderen Trägheit versehen, so daß nicht jede kleine Lücke im Mischungsstrom sofort zu einer Verstellung der Weiche führt. Die Trägheit der Regelung kann dadurch erreicht werden, daß in zeitlichen Intervallen gemessen wird. Die Intervalle haben mindestens eine Länge von 5 Sekunden, vorzugsweise eine Länge von 10 Sekunden, noch weiter bevorzugt eine Länge von mindestens 20 Sekunden. Die Trägheit der Regelung kann auch dadurch erreicht werden, daß die Verstellung nur bei Erreichen größerer Abweichungen von dem Sollwert reagiert. Vorzugsweise ist eine Reaktion bei einer Abweichung von der Sollmenge von mindestens 5Gew%, noch weiter bevorzugt bei einer Abweichung von mindestens 10Gew% und höchst bevorzugt bei einer Abweichung von mindestens 20 Gew% vorgesehen.The distributor can have various shapes.
A variant is formed by a switch which projects like a knife into the incoming mixture and branches off desired quantities from the stream. The branched quantity can be changed by adjusting the switch. Preferably, the adjustment of the switch is combined with a quantity measurement, so that a contact for an adjustment of the switch is given if the desired quantity in a branch is undershot or exceeded. This control is preferably provided with a particular inertia, so that not every small gap in the mixture flow immediately leads to an adjustment of the switch. The inertia of the control can be achieved by measuring at intervals. The intervals are at least 5 seconds long, preferably 10 seconds long, more preferably at least 20 seconds long. The inertia of the control can also be achieved in that the adjustment only reacts when larger deviations from the setpoint have been reached. A reaction is preferably provided in the event of a deviation from the target quantity of at least 5% by weight, more preferably with a deviation of at least 10% by weight and most preferably with a deviation of at least 20% by weight.
Bei zwei Abzweigungen zu zwei Produktionslinien ist eine Weiche ausreichend. Bei drei Abzweigungen zu drei Produktionslinien sind zwei Weichen ausreichend. Bei vier Abweichungen zu vier Produktionslinien sind drei Weichen ausreichend. Die Zahl der Weichen ist um 1 geringer als die Zahl der Abzweigungen.A switch is sufficient for two branches to two production lines. With three branches to three production lines, two switches are sufficient. With four deviations from four production lines, three switches are sufficient. The number of turnouts is 1 less than the number of branches.
Die Weichen werden wahlweise mit einer offenen Rutsche kombiniert. Vorzugsweise hat die Rutsche dazu einen ebenen Boden, so daß die Weichen dicht über dem Boden oder sogar unter Berührung mit dem Boden bewegt werden können.
Die Weichen sind gelenkig gehalten und mit einem Verstellmotor versehen.
Die Mengenmessung erfolgt wahlweise im Bereich der Einfüllöffnung oder Einfülltrichters an den nachgeschalteten Einschneckenextrudern.
Die Mengenmessung kann auch im Wege einer Gewichtsmessung an der Rutsche erfolgen. Dazu ist vorzugsweise unmittelbar hinter den Weichen ein Teil der Abzweigung nachgiebig angeordnet und dort mit einer Meßeinrichtung versehen. Dabei kann es sich um elektrisch wirkende Meßdosen handeln. Solche Meßdosen besitzen einen Dehnungsmeßstreifen, der auf unterschiedliche Belastungen zum Beispiel mit unterschiedlichem Widerstand für einen durchfließenden elektrischen Strom reagieren.The switches are optionally combined with an open slide. For this purpose, the slide preferably has a flat floor, so that the switches can be moved close to the floor or even in contact with the floor.
The turnouts are articulated and equipped with an adjustment motor.
The quantity is measured either in the area of the filling opening or in the funnel on the downstream single-screw extruders.
The quantity can also be measured by weight measurement on the slide. For this purpose, a part of the branch is preferably arranged directly behind the switches and provided there with a measuring device. These can be electrically acting load cells. Such load cells have a strain gauge, which react to different loads, for example with different resistance for a flowing electrical current.
Es kann auch die Intervallregelung mit der beschriebenen größeren Mengenabweichung kombiniert werden.The interval control can also be combined with the larger quantity deviation described.
Vorzugsweise können die Sollwerte der Regelung verändert werden, um eine Anpassung an unterschiedliche Bedarfsmengen an Mischung in den Produktionslinien Rechnung zu tragen. Die Bedarfsmengen an Mischung in den Produktionslinien verändern sich zum Beispiel, wenn andere Profile geringeren Querschnittes oder größeren Querschnittes hergestellt werden sollen.The setpoints of the control can preferably be changed in order to take into account an adaptation to different required quantities of mixture in the production lines. The required quantities of mixture in the production lines change, for example, if other profiles of smaller cross-section or larger cross-section are to be produced.
Der Verteiler kann auch einen Verteilerkegel besitzen, der die aus dem Planetwalzenextruder austretende Mischung in eine Rinne lenkt. Von der Rinne gehen dann verschiedene Abzweigungen zu den nachgeschalteten Produktionslinien. Der Verteilerkegel kann die Mischung auch unmittelbar in die Abzweigungen lenken. Die verschiedenen Abzweigungen sind dann vorzugsweise um den Verteilerkegel herum angeordnet.
Wahlweise werden die Abzweigungen auch mit einer verstellbaren Einlauföffnung versehen und ist das mit einem drehbeweglichen Verteilerkegel kombiniert, so daß durch die Drehung des Verteilerkegels eine ausreichende Mischungsmenge vor jeder Einlauföffnung gewährleistet werden kann. Vorzugsweise wird die Mischungsmenge entsprechend eingestellt. Bei zwischengeschaltetem Puffer/Vorratsbehälter kann die anströmende Mischungsmenge über eine regelbare Austragschleuse leicht dem Bedarf angepasst werden. The distributor can also have a distributor cone which directs the mixture emerging from the planetary roller extruder into a channel. Various branches then go from the trough to the downstream production lines. The distributor cone can also direct the mixture directly into the branches. The various branches are then preferably arranged around the distributor cone.
Optionally, the branches are also provided with an adjustable inlet opening and this is combined with a rotatable distributor cone, so that a sufficient amount of mixture can be guaranteed before each inlet opening by rotating the distributor cone. The amount of mixture is preferably adjusted accordingly. With an intermediate buffer / storage container, the inflowing mixture quantity can be easily adjusted to the requirements via a controllable discharge lock.
Das heißt, die Austrittsmenge aus dem Puffer/Vorratsbehälter wird durch Verstellung der Austragsschleuse verändert, wenn die Mischungsmenge vor den Einlauföffnungen von einer Sollgröße abweicht.
Die Verstellbarkeit der Einlauföffnungen wirkt wie eine Verstellung der oben beschriebenen Weiche. Die gleichen Mittel wie bei der Weiche können auch zur Verstellung der Einlauföffnung genutzt werden.This means that the amount of discharge from the buffer / storage container is changed by adjusting the discharge lock if the amount of mixture in front of the inlet openings deviates from a target size.
The adjustability of the inlet openings acts like an adjustment of the switch described above. The same means as for the switch can also be used to adjust the inlet opening.
Wahlweise ist an dem Verteilerkegel auch ein umlaufender Räumer vorgesehen, der die Mischungsmenge ganz oder teilweise nacheinander zu den verschiedenen Einlauföffnungen bewegt. Auf dem Wege werden die Einlauföffnungen in Intervallen mit Mischung beaufschlagt. In Abhängigkeit von der Länge und Häufigkeit der Intervalle kann Mischung in die Einlauföffnung strömen. Dadurch kann die Länge und Häufigkeit der Intervalle als Regelgröße genutzt werden.Optionally, a circumferential scraper is also provided on the distributor cone, which moves the mixture quantity in whole or in part to the various inlet openings. Along the way, the inlet openings are mixed at intervals. Depending on the length and frequency of the intervals, mixture can flow into the inlet opening. As a result, the length and frequency of the intervals can be used as a controlled variable.
Wahlweise wird anstelle des Verteilerkegels auch ein umlaufender Verteilerteller benutzt. Mit dem Verteilerteller kann das gleiche wie mit dem Verteilerkegel erreicht werden. Alternatively, a rotating distributor plate is used instead of the distributor cone. The same can be achieved with the distributor plate as with the distributor cone.
Wahlweise kann auch eine Zellenradschleuse für die Beschickung der verschiedenen Abzweigungen zu den Produktionslinien benutzt werden. Jede Zellenradschleuse besitzt ein Zellenrad. Das Zellenrad bildet diverse Kammern, die von oben befüllt werden und sich über der zu beschickenden Abzweigung öffnen. Auf dem Weg zu der richtigen Abzweigung können auch andere, in dem Augenblick nicht zu beschickende Abzweigungen überfahren werden, wenn die befüllte Kammer des Zellenrades mit einem Deckel verschließbar ist. Der Deckel wird dann an der richtigen Abzweigung geöffnet.
Anstelle des Deckels oder zusätzlich zu dem Deckel am Zellenrad können auch Deckel oder Schieber an der Einlaßöffnung der Abzweigungen vorgesehen sein.Alternatively, a rotary feeder can be used to feed the various branches to the production lines. Each cellular wheel sluice has a cellular wheel. The cellular wheel forms various chambers, which are filled from above and open above the branch to be charged. On the way to the correct branch, other branches that are not to be loaded at the moment can be run over if the filled chamber of the cellular wheel can be closed with a cover. The lid is then opened at the correct junction.
Instead of the cover or in addition to the cover on the cellular wheel, covers or slides can also be provided at the inlet opening of the branches.
Vorzugsweise ist der Verteiler topfartig ausgebildet
Dies hat verschiedene Vorteile. Zu den Vorteilen gehört auch das Topfvolumen. Bei entsprechend großem Topf bildet der Topf zugleich einen Vorratsbehälter/Puffer.The distributor is preferably designed like a pot
This has several advantages. The advantages also include the pot volume. If the pot is large enough, the pot also forms a storage container / buffer.
An dem Topf sind die verschiedenen Abzweigungen im Bodenbereich angeschlossen. Der Bodenbereich schließt den Boden und den unteren Bereich der Seitenwände ein.The various branches in the floor area are connected to the pot. The floor area includes the floor and the lower area of the side walls.
Durch Leiteinrichtungen im Inneren des Topfes kann die Mischung vor die Einlaßöffnungen gelenkt werden. Wahlweise bildet eine solche Leiteinrichtung einen Kegel. Die Leiteinrichtung kann auch auf andere Verteilbauarten Anwendung finden.
Das gleiche gilt für einen im Topf vorgesehenen Rotor.
Für den Rotor ist eine runde Topfform von Vorteil, weil der drehbewegliche Rotor dann leicht an der Behälterwand entlangfahren kann.
Zu dem Rotor gehören vorzugsweise Arme, die gerade und/oder gebogen verlaufen. Noch weiter bevorzugt stehen die Arme in jedem Bereich unter einem Neigungswinkel zum Radius des Rotors. Bei geradem Verlauf ist die Neigung immer gleich. Bei gebogenem Verlauf verändert sich der Neigungswinkel. Mit dem Rotor wird die Mischung gegen die Einlaßöffnungen der Abzweigung gedrückt.
Günstig ist ein halbrunder oder ovaler oder sichelartiger Verlauf der Arme, bei dem sich die Arme des Rotors in Drehrichtung öffnen, so daß die von den Armen bewegte Mischung auf einer Kreisbahn bewegt/konzentriert wird, die möglichst dicht an der Mitte der Einlaßöffnungen verläuft. Das hat unter anderem den Vorteil, daß keine Toträume an der Behälterwand entstehen, in denen der Kunststoff zu lange verbleibt und infolge übermäßiger Wärmebelastung beschädigt wird.The mixture can be directed in front of the inlet openings by guide devices inside the pot. Such a guide device optionally forms a cone. The control device can also be used for other types of distribution.
The same applies to a rotor provided in the pot.
A round pot shape is advantageous for the rotor because the rotatable rotor can then easily move along the container wall.
The rotor preferably includes arms that are straight and / or curved. Even more preferably, the arms are at an angle to the radius of the rotor in each area. The inclination is always the same if the course is straight. If the course is curved, the angle of inclination changes. The mixture is pressed with the rotor against the inlet openings of the branch.
A semicircular or oval or sickle-like course of the arms is advantageous, in which the arms of the rotor open in the direction of rotation, so that the mixture moved by the arms is moved / concentrated on a circular path which runs as close as possible to the center of the inlet openings. This has the advantage, among other things, that there are no dead spaces on the container wall in which the plastic remains for too long and is damaged as a result of excessive heat load.
In Bezug auf den Topf können die Öffnungen im Topf auch als Auslaßöffnungen bezeichnet werden. Die Bezeichnung Auslaßöffnung kann sogar treffender als die Bezeichnung Einlaßöffnung sein, wenn die Abzweigung nicht unmittelbar mit dem Topf verbunden ist, sondern in geringem Abstand unter den Öffnungen im Topf angeordnet ist.
Dann sind die oben angesprochenen Vorrichtungen zur Änderung der Öffnungsweite vorzugsweise unterhalb des Topfes an dessen Öffnungen vorgesehen.
Als Verstelleinrichtungen dienen wahlweise Schieber, durch deren Betätigung die Öffnungen teilweise oder sogar ganz verschlossen werden bzw. geöffnet werden.
Die Bewegungsrichtung der Schieber verläuft vorzugsweise in radialer Richtung des Topfes parallel zu dessen Boden. Es kommen aber auch andere Schieberrichtungen in Betracht. Die Schieber können in einer Geradeführung gehalten sein. Die Schieber können auch schwenkbeweglich angeordnet sein.
Von Vorteil ist, wenn die Schieber wie mit einem Schrittschaltmotor versehen sind, der eine definierte Bewegung und Stellung der Schieber ermöglicht. Der Antrieb für den Rotor kann dagegen einfacher Art sein.With regard to the pot, the openings in the pot can also be referred to as outlet openings. The designation outlet opening can even be more appropriate than the designation inlet opening if the branch is not directly connected to the pot, but is arranged at a short distance below the openings in the pot.
Then the above-mentioned devices for changing the opening width are preferably provided below the pot at its openings.
Sliders are optionally used as adjusting devices, the actuation of which partially or even completely closes or opens the openings.
The direction of movement of the slide preferably runs parallel to the bottom of the pot in the radial direction. However, other slide directions can also be considered. The slides can be held in a straight guide. The slides can also be arranged so as to be pivotable.
It is advantageous if the slides are provided with a stepping motor that enables a defined movement and position of the slides. The drive for the rotor, however, can be of a simple type.
Für Betrieb, Wartung und Instandhaltung des Verteilers ist von Vorteil, wenn wesentliche Teile des Verteilers öffenbar sind. Das kann mit beweglichen Klappen und abnehmbaren Deckeln und/oder dadurch erfolgen, das wesentliche Teile wie beispielsweise der Topf seitlich und/oder in radialer Richtung aus dem Verteiler herausbewegt werden können.
Das wird mit geeigneten Schienen erreicht.For operation, maintenance and repair of the distributor, it is advantageous if essential parts of the distributor can be opened. This can be done with movable flaps and removable lids and / or by the fact that essential parts such as the pot can be moved laterally and / or in the radial direction out of the distributor.
This is achieved with suitable rails.
Im Prinzip kann die Vorwärmung der Füllstoffpartikel erst im Extruder erfolgen. Günstig ist eine Vorwärmung der Füllstoffpartikel vor deren Aufgabe in den Extruder, weil herkömmliche Einrichtungen für die Vorwärmung nur einen Bruchteil der Kosten eines Extruders verursachen.In principle, the filler particles can only be preheated in the extruder. It is advantageous to preheat the filler particles before they are fed into the extruder, because conventional preheating devices only cause a fraction of the cost of an extruder.
Die Austrittstemperatur der Mischung aus dem Extruder wird vorzugsweise so gewählt, daß der austretende Profilstrang eine ausreichende Steifigkeit besitzt, um zum Beispiel auf einem Rollengang mit dicht aneinander angeordneten Rollen auskühlen zu können, ohne daß es zu nachteiligen Verformungen kommt. Aber auch höhere Austrittstemperaturen können beherrscht werden, indem unmittelbar hinter der Extrusionsdüse eine Kalibrierung vorgesehen ist. Die Kalibrierung entspricht in den Abmessungen ihrer Durchrittsöffnung dem gewünschten Querschnitt des Extrusionsstranges. Die Berührungsflächen der Kalibrierung mit dem Extrusionsstrang sind jedoch gekühlt, so daß sich der Extrusionsstrang am äußeren Rand verfestigt und dadurch rollgangsfest wird.
Die Kalibrierung ist der Extrusionsdüse sehr ähnlich. Auch die Extrusionsdüse besitzt eine Öffnung mit einem Querschnitt, der dem Querschnitt des gewünschten Extrusionsstranges entspricht. Auch die Düse besitzt vorzugsweise eine Kühlung. Soweit diese Kühlung ausreicht, um den austretenden Extrusionsstrang rollgangsfest zu machen, ist eine Kalibrierung in obigem Sinne entbehrlich. Dagegen kann eine Verwendung der Kalibrierung wirtschaftlicher als eine Extrusionsdüse in Sonderform mit besonders langer Kühlstrecke sein.The exit temperature of the mixture from the extruder is preferably selected so that the emerging extruded strand has sufficient rigidity to be able to cool, for example, on a roller conveyor with rollers arranged close to one another, without there being any disadvantageous deformations. However, higher outlet temperatures can also be controlled by calibrating directly behind the extrusion nozzle. The dimensions of its passage opening correspond to the desired cross section of the extrusion strand. However, the contact surfaces of the calibration with the extrusion strand are cooled, so that the extrusion strand solidifies on the outer edge and is thus resistant to the roller table.
The calibration is very similar to the extrusion die. The extrusion die also has an opening with a cross section that corresponds to the cross section of the desired extrusion strand. The nozzle also preferably has cooling. To the extent that this cooling is sufficient to make the emerging extrusion strand stable on the roller table, calibration in the above sense is unnecessary. In contrast, the use of calibration can be more economical than an extrusion die in special form with a particularly long cooling section.
Vorteilhafterweise haben insbesondere die extrudierten Profile, bei denen die Füllstoffpartikel nach dem Eintritt in den Planetwalzenabschnitt des Extruders sofort mit Kunststoffschmelze vermischt und anschließend zwischen den Teilen des Planetwalzenextruderabschnittes verdichtet worden sind, eine besonders hohe Festigkeit und einen besonders großen Widerstand gegen Feuchteaufnahme und eine besonders hohe Frost/Tauwechselbeständigkeit.Advantageously, in particular the extruded profiles, in which the filler particles are immediately mixed with plastic melt after entering the planetary roller section of the extruder and then compressed between the parts of the planetary roller extruder section, have a particularly high strength and a particularly high resistance to moisture absorption and a particularly high frost / Dew change resistance.
Aus der
Die eingangs aufgelisteten Füllstoffe und Kunststoff werden unmittelbar in den Extruder geführt. Aus dem Extruder tritt die Füllstoff/Kunststoffmischung in einem „endlosen“ Strang aus.
Im Übrigen ist bei dem bekannten Verfahren nicht nur mehr Aufwand zu berücksichtigen, das Kneten der flüssigen Schmelze führt auch zu einem höheren Kunststoffanteil.The fillers and plastic listed at the beginning are fed directly into the extruder. The filler / plastic mixture emerges from the extruder in an “endless” strand.
In addition, not only is more effort to be taken into account in the known method, the kneading of the liquid melt also leads to a higher proportion of plastic.
Die
Die
Die dabei eingesetzte Fasermenge von 30% führt nicht zu einem hoch gefüllten Kunststoff. Die Herstellung hoch gefüllter Kunststoffe stellt ungleich höhere Anforderungen.The
The amount of fiber used of 30% does not lead to a highly filled plastic. The production of highly filled plastics places far higher demands.
Bei der
Günstig ist eine hohe Temperatur der Schmelze. Je höher die Schmelzetemperatur ist, desto höher ist die Fließfähigkeit der Schmelze und desto besser kann die Schmelze vor dem Verdichten des Füllstoffes in dessen Hohlräume/Poren zwischen den Partikeln dringen. Die maximale Schmelzetemperatur ist materialabhängig. Vorzugsweise wird bei der Schmelzetemperatur ein Sicherheitsabstand von der Temperatur eingehalten, bei der die Schmelze in einen gasförmigen Zustand übergeht oder eine chemische Reaktion entsteht. Der Sicherheitsabstand beträgt wahlweise mindestens 5%, noch weiter bevorzugt mindestens 10% und höchst bevorzugt mindestens 15% von der Temperatur, bei der ein Übergang in den gasförmigen Zustand oder eine chemische Reaktion eintritt.In the
A high temperature of the melt is favorable. The higher the melt temperature, the higher the flowability of the melt and the better the melt can penetrate into the cavities / pores between the particles before the filler is compressed. The maximum melt temperature depends on the material. At the melt temperature, a safety distance from the temperature at which the melt changes into a gaseous state or a chemical reaction occurs is preferably maintained. The safety distance is optionally at least 5%, even more preferably at least 10% and most preferably at least 15% of the temperature at which a transition to the gaseous state or a chemical reaction occurs.
Darüber hinaus ist die Schmelzetemperatur durch die Beschaffenheit des Füllstoffes beschränkt. Je nach Beschaffenheit neigt das Füllstoff bei höheren Temperaturen zu einer unerwünschten Verfärbung.In addition, the melt temperature is limited by the nature of the filler. Depending on the properties, the filler tends to color undesirably at higher temperatures.
Je nach Material und Druck ergeben sich unterschiedliche Verarbeitungstemperaturen für die Schmelze. Ob der Verarbeitungsbereich ganz oder teilweise ausgeschöpft werden kann, hängt von dem eingesetzten Füllstoff und von der Temperatur des Füllstoffes ab. Bei den höheren Temperaturen entsteht flüssigerer Kunststoff.Depending on the material and pressure, there are different processing temperatures for the melt. Whether the processing area can be fully or partially used depends on the filler used and the temperature of the filler. The higher temperatures result in more fluid plastic.
Vorzugweise wird Kunststoff eingesetzt, der höchstens einmal recycelt ist. Je häufiger das Material recycelt ist, desto schlechter wird die Fließfähigkeit bei einigen Kunststoffen.
Oder es wird Kunststoff eingesetzt, der aus einer Mischung von frischem Material mit recyceltem Material besteht und mindestens die gleiche Fließfähigkeit wie ein Material besteht, das insgesamt nicht mehr als einmal recycelt worden ist.
Noch weiter bevorzugt wird insgesamt frischer Kunststoff, d.hg. nicht recyceltes Material eingesetzt.
Wahlweise wird der Kunststoff zusammen mit Zuschlägen plastifiziert oder werden die Zuschläge nach der Plastifizierung des Kunststoffes mit diesem vermischt, bevor die Mischung mit den Füllstoffpartikeln stattfindet. Zu diesen Zuschlägen gehören vorzugsweise Farbstoffe und Haftvermittler sowie Hydrophobierungsmittel.Plastic is preferably used, which is recycled at most once. The more often the material is recycled, the worse the flowability becomes with some plastics.
Or plastic is used, which consists of a mixture of fresh material with recycled material and has at least the same flowability as a material that has not been recycled more than once.
Fresh plastic overall, i.e. non-recycled material used.
The plastic is optionally plasticized together with aggregates or the aggregates are mixed with the plastic after the plasticization before the mixture with the filler particles takes place. These additives preferably include dyes and adhesion promoters and water repellents.
Füllstoffe mit kleinen Abmessungen eignen sich zu einer Förderung mit Druckluft, gefördert. Mit der Druckluft können die Füllstoffpartikel in weiten Grenzen an beliebige Stellen, z.B. in Aufgabetrichter, transportiert werden. Druckluft entsteht üblicherweise unter Verwendung von Gebläsen, die auf der einen Seite Luft ansaugen und an der anderen Seite die Luft in eine Transportleitung drücken.
Am Ziel des Füllstoffpartikeltransportes muß die Druckluft wieder von den Füllstoffpartikeln getrennt werden. Das geschieht durch geeignete Filter. In der Praxis können die Filter jedoch nicht jeden Staubpartikel aus der Druckluft abscheiden. Feinstaub gelangt in mehr oder weniger großem Umfang in die Umgebung. Nach der
At the destination of the filler particle transport, the compressed air must be separated from the filler particles again. This is done using suitable filters. In practice, however, the filters cannot separate every dust particle from the compressed air. Particulate matter enters the environment to a greater or lesser extent. After
Die Plastifizierung des Kunststoffes kann nicht nur der oben beschriebenen Form in einem Extruder, sondern auch in anderen Einrichtungen erfolgen. Denkbar ist eine batchweise Verflüssigung, Vorzugsweise ist zur Verflüssigung des Kunststoffes ein beheizter Druckbehälter vorgesehen. Der batchweise Betrieb erlaubt bei der Verwendung eines einzigen Druckbehälters mit einer einzigen Kammer nur einen intermittierenden Verflüssigungsvorgang.
Mit zwei Behältern läßt sich jedoch bereits ein kontinuierlicher Verflüssigungsvorgang darstellen. Das gleiche gilt für einen einzigen Behälter mit zwei Schmelzekammern, die wechselweise befüllt und entleert werden können. Die Entleerung der Behälter erfolgt vorzugsweise durch eine Pumpe. Die Pumpe sorgt nicht nur für eine schnelle Entleerung. Die Pumpe kann auch einen hohen Druck in der Schmelze aufbauen.The plasticization of the plastic can take place not only in the form described above in an extruder, but also in other facilities. Batch liquefaction is conceivable. A heated pressure vessel is preferably provided for the liquefaction of the plastic. Batch operation allows only one intermittent liquefaction process when using a single pressure vessel with a single chamber.
With two tanks, however, a continuous liquefaction process can already be carried out. The same applies to a single container with two melt chambers, which can be alternately filled and emptied. The containers are preferably emptied by a pump. The pump not only ensures rapid emptying. The pump can also build up a high pressure in the melt.
Die Erwärmung der Füllstoffpartikel kann einstufig oder mehrstufig erfolgen. Die Erwärmung Die Erwärmung erfolgt vor der Berührung mit dem Kunststoff. Je nach Temperatur der zugeführten Schmelze und der weiteren Bearbeitung der Mischung und der damit verbundenen Temperaturführung kann der Füllstoff durch die zugeführte Schmelze und die weitere Bearbeitung eine weitere Erwärmung oder eine Abkühlung erfahren.
Die Vorwärmung des Füllstoffes beträgt vorzugsweise mindestens 50 Grad Celsius, noch weiter bevorzugt mindestens 100 Grad Celsius und höchst bevorzugt mindestens 150 Grad Celsius.The filler particles can be heated in one or more stages. The heating The heating takes place before contact with the plastic. Depending on the temperature of the supplied melt and the further processing of the mixture and the temperature control associated with it, the filler can experience further heating or cooling due to the supplied melt and the further processing.
The preheating of the filler is preferably at least 50 degrees Celsius, more preferably at least 100 degrees Celsius and most preferably at least 150 degrees Celsius.
Wahlweise wird die mehrstufige Vorwärmung des Füllstoffes mit unterschiedlichen Heizeinrichtungen bewirkt. Jede der Heizanlagen kann kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeiten. Ein kontinuierlich arbeitende Heizanlagen ist zum Beispiel ein Heizband und/oder ein Tunnelofen.
Das Heizband ist ein beheizter Bandförderer, an dem die Füllstoffpartikel sich erwärmen. Das Heizband kann die Füllstoffpartikel auch unter geeigneten Wärmestrahlern durchgeführt werden. Günstig ist dabei, das Heizband einzuhausen, um einen Temperaturverlust zu vermeiden.
Ein Tunnelofen unterscheidet sich von dem Heizband dadurch, daß nicht das Transportband, sondern die Einhausung mit einer Heizeinrichtung versehen ist und/oder daß ein Heizgas durch die Einhausung geleitet wird. Die Beheizungstemperatur wird so gewählt, daß jede Gefahr einer Entzündung/Brandgefahr für den Füllstoff vermieden wird.The multistage preheating of the filler is optionally carried out with different heating devices. Each of the heating systems can work continuously or discontinuously. A continuously operating heating system is, for example, a heating tape and / or a tunnel oven.
The heating tape is a heated belt conveyor on which the filler particles heat up. The filler particles can also be passed through the heating tape under suitable heat radiators. It is beneficial to enclose the heating tape in order to avoid a loss of temperature.
A tunnel oven differs from the heating belt in that it is not the conveyor belt but the housing that is provided with a heating device and / or that a heating gas is passed through the housing. The heating temperature is selected so that any risk of ignition / fire for the filler is avoided.
Eine diskontinuierliche Erwärmung kann in einem Behälter erfolgen, bis die Füllstoffpartikel die gewünschte Temperatur erreicht haben. Wahlweise wird der Behälter mit einem gasförmigen Heizmedium durchströmt. Günstig sind inerte Heizgase. Inerte Heizgase können mit weit höherer Temperatur in die Behälter geführt werden als zum Beispiel Luft, ohne daß eine Brandgefahr besteht.
Nach der gewünschten Erwärmung der Füllstoffpartikel kann der Behälter geöffnet und können die Füllstoffpartikel zur Mischung mit dem Kunststoff aus dem Behälter abgeführt werden.Discontinuous heating can take place in a container until the filler particles have reached the desired temperature. A gaseous heating medium flows through the container. Inert heating gases are cheap. Inert heating gases can be introduced into the containers at a much higher temperature than air, for example, without the risk of fire.
After the desired heating of the filler particles, the container can be opened and the filler particles can be removed from the container for mixing with the plastic.
Wenn die Vorwärmung ganz oder teilweise in einem Extruder bzw. einem Extruderabschnitt (Modul) erfolgt, so findet die Mischung von Kunststoff und Füllstoff vorzugsweise in einem nachgeschalteten weiteren Extruder oder nachgeschalteten Extruderabschnitt statt. Jeder Extruder/Extruderabschnitt ist mit einer Materialaufgabeöffnung und mit einem Austritt für das aufbereitete Material versehen. Die Materialaufgabeöffnung befindet sich an einem Ende des Extruders. Von dort wird das Material unter gewünschter Behandlung zum Materialaustritt am anderen Extruderende gefördert.If all or part of the preheating takes place in an extruder or an extruder section (module), the mixture of plastic and filler preferably takes place in a further extruder or extruder section connected downstream. Each extruder / extruder section is provided with a material feed opening and with an outlet for the processed material. The material feed opening is at one end of the extruder. From there, the material is conveyed under the desired treatment to the material outlet at the other end of the extruder.
Wie oben dargelegt, kann die Schmelze nach separater Aufschmelzung des Kunststoffes über einen Zwischenring in den anderen Extruder(Hauptextruder) aufgegeben werden.As explained above, the melt can be fed into the other extruder (main extruder) via an intermediate ring after the plastic has been melted separately.
Dabei ist die zum separaten Aufschmelzen vorgesehene Vorrichtung entweder unmittelbar an den anderen Extruder(Hauptextruder) angeflanscht bzw. sitzt die Vorrichtung mit ihrem Schmelzaustritt in einer Eintrittsöffnung des anderen Extruders(Hauptextruders).
Wahlweise sind in den verschiedenen Zuführungsleitungen zum Zwischenring Ventile oder Blenden zur Einstellung des Schmelzestromes vorgesehen. Die Ventile erlauben wahlweise ein Nachstellen und Einflussnahme auf den Schmelzestrom während des Betriebes. Das kann zur Vergleichmäßigung oder zur Erzeugung von Unterschieden genutzt werden. Zusätzlich oder anstelle der Ventile kann auch eine Veränderung des Schmelzestromes durch Einsätze erreicht werden, die in den Zuführungsleitungen positioniert werden. Die Einsätze können auch in dem Zwischenring vorgesehen sein.
Im Übrigen wird die Schmelzezuführung im Falle der Schmelzerzeugung mit einem Extruder durch die Drehzahl des zur Plastifizierung des Kunststoffes vorgesehenen Extruder bestimmt.The device provided for separate melting is either flanged directly to the other extruder (main extruder) or the device with its melt outlet sits in an inlet opening of the other extruder (main extruder).
Valves or orifices for adjusting the melt flow are optionally provided in the various feed lines to the intermediate ring. The valves optionally allow readjustment and influence on the melt flow during operation. This can be used to even out or create differences. In addition to or instead of the valves, a change in the melt flow can also be achieved by means of inserts which are positioned in the feed lines. The inserts can also be provided in the intermediate ring.
In addition, the melt feed in the case of melt production with an extruder is determined by the speed of the extruder provided for plasticizing the plastic.
Wahlweise wird die flüssige Schmelze am Ende der Aufwärmstrecke in den Einschneckenmodul/Abschnitt aufgegeben. Soweit erforderlich ist der zur Erzeugung der flüssigen Schmelze vorgesehene Extruder unmittelbar an den für die Erwärmung des Füllstoffes vorgesehenen Einschneckenmodul/Abschnitt angeschlossen. Oder es ist eine Zuführungsleitung vorgesehen, die an das Gehäuse des Einschneckenmoduls/Abschnitts führt. Der unmittelbar an den Einschneckenmodul angeflanschte und der Herstellung flüssiger Schmelze dienende Extruder kann als Seitenarmextruder bezeichnet werden. Dieser Extruder kann die gleiche Bauart haben wie der Einschneckenmodul. Es kann aber auch ein Extruder anderer Bauart zum Einsatz kommen.
Für das Eintragen der flüssigen Schmelze in den Einschneckenmodul/Abschnitt kann dessen Gehäuse durchbohrt werden. Dabei wird der zur Temperierung doppelwandig ausgeführte Gehäusemantel durchbohrt. Damit einerseits die Schmelze nicht in den Hohlmantel strömt und andererseits das Temperierungsmittel nicht die Schmelze verunreinigt, kann ein Flansch angebracht werden, der mit einem Kragen in die Bohrung ragt und den Hohlmantel wieder verschließt.Optionally, the liquid melt is fed into the single-screw module / section at the end of the heating section. If necessary, the extruder provided for the production of the liquid melt is directly connected to the single-screw module / section provided for heating the filler. Or a feed line is provided which leads to the housing of the single-screw module / section. The extruder flanged directly to the single-screw module and used for the production of liquid melt can be referred to as a side arm extruder. This extruder can have the same design as the single-screw module. However, a different type of extruder can also be used.
The housing can be drilled through for the introduction of the liquid melt into the single-screw module / section. The casing jacket, which is double-walled for temperature control, is drilled through. So that on the one hand the melt does not flow into the hollow jacket and on the other hand the tempering agent does not contaminate the melt, a flange can be attached which projects into the bore with a collar and closes the hollow jacket again.
Zum Eintragen der flüssigen Schmelze kann auch der benachbarte Planetwalzenabschnitt/Modul angebohrt werden.
Auch dort besteht ein Gehäusedoppelmantel, der durch die Bohrung geöffnet wird und wieder geschlossen werden muß.The adjacent planetary roller section / module can also be drilled to introduce the liquid melt.
There is also a double casing, which is opened through the hole and must be closed again.
Nach der
die Bohrung durch das Gehäuse hindurchgeführt ist und in die im Gehäuse sitzende Buchse ragt,
wobei die Materialzuführung mit einem Zuführungsgehäuse in die Bohrung ragt und
- aa) wobei die Bohrung im Bereich der zum Temperieren dienenden Kanäle eine ringförmige Erweiterung aufweist, so daß um das Zuführungsgehäuse herum ein ringförmiger Verbindungskanal für die zum Temperieren dienenden Kanäle entsteht oder
- bb) wobei die Bohrung bis in eine Nut reicht, die sich über den gesamten Umfang oder über einen Teil des Umfangs der im Gehäuse sitzenden Buchse erstreckt und deren Breite größer als der Durchmesser des Zuführungsgehäuses ist, so daß um das Zuführungsgehäuse herum ein Verbindungskanal für die dem Temperieren dienenden Kanäle entsteht oder
- cc) wobei ein Zuführungsgehäuse verwendet wird, das in die Buchse ragt, wobei das Zuführungsgehäuse im Bereich der dem Temperieren dienenden Kanäle mit mindestens einem Verbindungskanal für diese Kanäle versehen ist Vorteilhafterweise kann der Verbindungskanal nach cc) spanabhebend durch Fräsen oder Drehen außen in die das Zuführungsgehäuse eingearbeitet werden. Vorzugsweise ist ein Zuführungsgehäuse mit mehreren Verbindungskanälen vorgesehen, so daß jede durch die Bohrung entstandene Unterbrechung eines Kanals durch einen Verbindungskanal aufgehoben bzw. überbrückt worden ist. Noch weiter bevorzugt ist ein Zuführungsgehäuse mit mehreren Verbindungskanälen, die übereinander liegen. Die einzelnen Verbindungskanäle können als neben einander liegende Nuten in das Zuführungsgehäuse gearbeitet werden. Die Kanäle können außen an dem Zuführungsgehäuse liegen. Günstig ist dabei, wenn die übereinander liegenden Verbindungskanäle eine Höhe besitzen, die geringer als die Breite ist. Zugleich ist die Breite so groß gewählt, daß die Verbindungskanäle gleichwohl einen ausreichenden Querschnitt zur störungsfreien Weiterleitung des Temperierungsmittels besitzt, vorzugsweise ist der Querschnitt gleich. Günstig ist, wenn die Höhe der Verbindungskanäle so gewählt ist, daß die Gesamthöhe der übereinander liegenden und durch einen Steg voneinander getrennten Verbindungskanäle nicht höher als die Höhe bzw. Tiefe der zum Temperieren dienenden Kanäle in der Buchse ist. Vorteilhafterweise können die übereinander liegenden Kanäle mit das Zuführungsgehäuse in diesem Bereich außen umschließenden Rohrmantel geschlossen werden. Der außen liegende Rohrmantel ist dann mit Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen versehen. Jede Einlaßöffnung ist so angeordnet, daß sie an dem zugehörigen, durch die beschriebene Unterbrechung entstandenen Kanalende liegt Wahlweise sind die Verbindungskanäle auch an einer Innenseite des Zuführungsgehäuses eingearbeitet worden und sind die Verbindungskanäle durch einen innen liegenden Rohrmantel verschlossen. Durch außen in das Zuführungsgehäuse eingearbeitete Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen entstehen gleichwohl Verbindungskanäle. oder
- dd) wobei die Bohrung gegenüber dem Zuführungsgehäuse vergrößert ist und wobei in dem Gehäuse ein Einsatz mit einer Öffnung oder einem Anschluß zur Aufnahme des Zuführungsgehäuses vorgesehen ist. Der Einsatz besitzt außen liegend oder innen liegend einen oder mehrere Verbindungskanäle, die wie die Verbindungskanäle unter cc) ausgebildet sind bzw. hergestellt werden.
- ee) wobei in der Bohrung ein Einsatz sitzt, an dem das Zuführungsgehäuse befestigt ist und der Einsatz außen liegend oder innen liegend oder innen liegend einen oder mehrere Verbindungskanäle besitzt, die wie die Verbindungskanäle unter cc) ausgebildet sind bzw. hergestellt werden.
the bore is passed through the housing and protrudes into the socket seated in the housing,
the material feed protruding into the bore with a feed housing and
- aa) wherein the bore has an annular extension in the region of the channels used for temperature control, so that an annular connecting channel for the temperature control channels is created around the feed housing or
- bb) wherein the bore extends into a groove which extends over the entire circumference or over a part of the circumference of the bushing seated in the housing and the width of which is greater than the diameter of the feed housing, so that a connecting channel for the channels used for tempering arise or
- cc) where a feed housing is used which protrudes into the socket, the feed housing being provided with at least one connecting channel for these channels in the region of the tempering channels be incorporated. A feed housing with a plurality of connecting channels is preferably provided, so that each interruption of a channel caused by the bore has been canceled or bridged by a connecting channel. A feeder housing with a plurality of connecting channels which are located one above the other is even more preferred. The individual connecting channels can be worked into the feed housing as adjacent grooves. The channels can lie on the outside of the feed housing. It is advantageous if the connection channels lying one above the other have a height that is less than the width. At the same time, the width is chosen so large that the connecting channels nevertheless have a sufficient cross section for the trouble-free forwarding of the temperature control means, preferably the cross section is the same. It is advantageous if the height of the connecting channels is selected such that the total height of the connecting channels lying one above the other and separated from one another by a web is not higher than the height or depth of the channels in the socket used for tempering. Advantageously, the ducts lying one above the other can be closed with a tubular casing which surrounds the feed housing in this area on the outside. The outer tubular jacket is then provided with inlet openings and outlet openings. Each inlet opening is arranged in such a way that it lies at the associated channel end resulting from the interruption described. Optionally, the connecting channels have also been incorporated on the inside of the feed housing and the connecting channels are closed by an inner tubular jacket. Through inlet openings machined into the outside of the feed housing and outlet openings nevertheless create connecting channels. or
- dd) wherein the bore is enlarged relative to the feed housing and an insert with an opening or a connection for receiving the feed housing is provided in the housing. The insert has one or more connection channels on the outside or on the inside, which, like the connection channels under cc), are designed or manufactured.
- ee) wherein an insert is seated in the bore, to which the feed housing is fastened and the insert has one or more connecting channels on the outside or inside or on the inside, which are designed or manufactured like the connecting channels under cc).
Das oben beschriebene Zuführungsgehäuse kann die im Extrudergehäuse sitzende Buchse so weit durchdringen, daß sie mit der Innenfläche der Buchse ganz oder teilweise abschließt. Vorzugsweise ist das Zuführungsgehäuse der Innenfläche der Buchse angepaßt und kann ganz mit der Innenfläche der Buchse abschließen. Das kann auch auf innen verzahnte Buchsen eines Extrudergehäuses Anwendung finden. Die Anpassung kann durch Drehen oder Fräsen oder Schleifen bzw. bei der Anpassung an innen verzahnte Gehäusebuchsen dadurch erreicht werden, daß in die Gehäusewandung eine Verzahnung in gleicher Weise eingearbeitet wird wie beim Innenverzahnen der im Extrudergehäuse sitzenden Buchse. Günstig ist dabei die Anwendung des Funkenerodierens zum Verzahnen.The feed housing described above can penetrate the bushing seated in the extruder housing to such an extent that it closes in whole or in part with the inner surface of the bushing. The feed housing is preferably adapted to the inner surface of the socket and can be completely flush with the inner surface of the socket. This can also be applied to internally toothed bushings in an extruder barrel. The adaptation can be achieved by turning or milling or grinding or when adapting to internally toothed housing bushings in that a toothing is worked into the housing wall in the same way as for the internal toothing of the bushing located in the extruder housing. The use of spark erosion for gear cutting is favorable.
Im übrigen gilt für den Anschluß des zur Herstellung flüssiger Schmelze dienenden Teiles an das Gehäuse des Planetwalzenmoduls das gleiche wie für den Anschluß an den Einschneckenmodul.Otherwise, the same applies to the connection of the part used for the production of liquid melt to the housing of the planetary roller module as to the connection to the single-screw module.
Der Seitenarmextruder kann verschiedene Bauweisen haben.
Es gibt Einschneckenextruder, Doppelschneckenextruder und Planetwalzenextruder.
Der Einschneckenextruder ist die billigste Bauart eines Extruders, aber auch der Extruder mit der kleinsten Bauweise.
Bei der Verwendung eines Einschneckenextruders soll die Steigung der Schnecke die gewünschte Förderwirkung verursachen.The side arm extruder can have different designs.
There are single screw extruders, twin screw extruders and planetary roller extruders.
The single-screw extruder is the cheapest type of extruder, but also the smallest type of extruder.
When using a single screw extruder, the pitch of the screw should cause the desired conveying effect.
Der Doppelschneckenextruder besitzt zwei parallel nebeneinander angeordnete und miteinander kämmende Schnecken. Der Doppelschneckenextruder ist zwar aufwendiger als ein Einschneckenextruder. Der Doppelschneckenextruder hat jedoch eine wesentlich größere Förderwirkung als ein Einschneckenextruder. Gleichwohl ist der Doppelschneckenextruder noch verhältnismäßig günstig. Außerdem baut der Doppelschneckenextruder noch sehr klein. Aufgrund der hohen Förderwirkung läßt sich mit dem Doppelschneckenextruder leicht sicherstellen, daß die flüssige Schmelze mit dem richtigen Druck in den Planetwalzenmodul eingespritzt wird.The twin-screw extruder has two parallel and intermeshing screws. The twin screw extruder is more complex than a single screw extruder. However, the twin-screw extruder has a much greater conveying effect than a single-screw extruder. Nevertheless, the twin screw extruder is still relatively cheap. In addition, the twin-screw extruder is still very small. Due to the high conveying effect, the twin-screw extruder makes it easy to ensure that the liquid melt is injected into the planetary roller module at the correct pressure.
Wahlweise wird für diesen Seitenarmextruder auch ein Planetwalzenteil verwendet. In der Anwendung kann auch dieser Planetwalzenteil so gefahren werden, daß der notwendige Druck zum Einspritzen der flüssigen Schmelze entsteht.A planetary roller part is optionally used for this side arm extruder. In use, this planetary roller part can also be operated in such a way that the pressure required to inject the liquid melt is created.
Die Erfindung knüpft an das Konzept an, den Kunststoff unabhängig von dem Füllstoff zu erwärmen und aufzuschmelzen. Das Verfahren hat sich bewährt. Zwischenzeitlich sind viele Hundert Tonnen an Füllstoff/Kunststoffmischungen hergestellt und vertrieben worden. Gleichwohl hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, das Verfahren zu verbessern. Dabei setzt die Erfindung bei der Überlegung ein, die Wirtschaftlichkeit durch Reduzierung des Verschleißes zu steigern. The invention is based on the concept of heating and melting the plastic independently of the filler. The procedure has proven itself. In the meantime, many hundreds of tons of filler / plastic mixtures have been manufactured and sold. Nevertheless, the invention has set itself the task of improving the method. The invention is used in the consideration of increasing the economy by reducing wear.
Nach der Erfindung wird das mit den Merkmalen des Hauptanspruches erreicht. Die Unteranspruche beschreiben vorteilhafte Ausführungsbeispiele.According to the invention this is achieved with the features of the main claim. The subclaims describe advantageous exemplary embodiments.
Nach der Erfindung wird mindestens ein Teil der Kunststoffschmelze vor der Aufgabe von Füllstoff in den Extruder aufgegeben. Das dient zur Benetzung der verzahnten Extruderteile. Die Schmelze wird von den verzahnten Extruderteilen in den Bereich eingezogen, in dem das Füllstoff aufgegeben wird. Dort setzt die Schmelze die Reibungswerte der Berührungsflächen im Extruder herunter. Der Anteil der Schmelze beträgt mindestens 5% von der gesamten vorgesehenen Schmelzemenge, vorzugsweise mindestens 15% von der gesamten vorgesehenen Schmelzemenge, noch weiter bevorzugt mindestens 30% der gesamten, vorgesehenen Schmelzemenge und höchst bevorzugt mindestens 45% der gesamten, vorgesehenen Schmelzemenge. Der Anteil an der Schmelzemenge kann auch 60% oder 75% oder 90% oder sogar 100% der vorgesehenen Schmelzemenge sein.
Sofern die gesamte Schmelzemenge vor der Zugabe von Füllstoff in den Extruder aufgegeben wird, ist nur eine Schmelzezuführung zu dem Extruder vorgesehen, die in Förderrichtung des Extruders vor der Füllstoffzugabe an dem Extrudergehäuse angeordnet worden ist.
Soweit die Schmelzezugabe gesplittet vor Füllstoffzugabe und nach der Füllstoffzugabe erfolgt, bedingt das entsprechende Schmelzezuleitungen zu beiden Zugabestellen.
Bei der Anwendung eines Extruders, wie in der
Bei der Anwendung eines aus der
Bei einer Verteilung der Schmelze auf zwei Zugabestellen sind vorzugsweise zwei Schmelzeleitungen von der Pumpe zu den beiden Zugabestellen vorgesehen, je eine für jede Zugabestelle.According to the invention, at least part of the plastic melt is introduced into the extruder before the filler is introduced. This serves to wet the toothed extruder parts. The melt is drawn in by the toothed extruder parts in the area where the filler is applied. There the melt lowers the friction values of the contact surfaces in the extruder. The proportion of the melt is at least 5% of the total envisaged amount of melt, preferably at least 15% of the total envisaged amount of melt, even more preferably at least 30% of the total envisaged amount of melt and most preferably at least 45% of the total envisaged amount of melt. The proportion of the amount of melt can also be 60% or 75% or 90% or even 100% of the envisaged amount of melt.
If the entire amount of melt is fed into the extruder before the addition of filler, only one melt feed to the extruder is provided, which has been arranged in the direction of conveyance of the extruder before the filler is added to the extruder housing.
Insofar as the melt addition is split before filler addition and after filler addition, the corresponding melt feed lines to both addition points are necessary.
When using an extruder, as in the
When using one from the
When the melt is distributed over two addition points, two melt lines are preferably provided from the pump to the two addition points, one for each addition point.
Vorzugsweise erfolgt zumindest die Schmelzezugabe vor der Füllstoffzugabe mittels eines Seiteneintrages wie nach der
Von Vorteil ist, auch das Füllstoff mit einem Seiteneintrag dem Extruder zuzuführen. Dazu sind insbesondere Seitenarmextruder geeignet.It is advantageous to also feed the filler to the extruder with a side entry. Side arm extruders are particularly suitable for this.
Für die erfindungsgemäße Benetzung der verzahnten Extruderteile vor der Zugabe von Füllstoff können herkömmliche Ringe verwendet werden, die innen mit einer Schmelzeleitung/Kanal versehen sind, die zu Austrittsöffnungen an der Stirnfläche der Ringe führen, welche den zu benetzenden Exrtruderteilen zugewandt sind.
Vorzugsweise finden neue Ringe Anwendung, bei denen die innen liegende Schmelzeleitung/Kanal sich zu der gleichen Stirnfläche wie die herkömmlichen Ringe hin öffnet, aber die Öffnung durch einen bogenförmigen Spalt gebildet wird, der sich mindestens über 300 Grad, vorzugsweise über mindestens 330 Grad und noch weiter bevorzugt über mindestens 345 Grad auf der Stirnfläche des Ringes erstreckt. Der bogenförmige Kanal/Schmelzeleitung besitzt zwei Enden. In Betracht kommt auch ein ringförmiger Kanal/Schmelzeleitung in dem Ring, in dem sich die Schmelze unkontrolliert verteilen kann. Im bogenförmigen Kanal/Schmelzleitung ist die Verteilung der Schmelze besser.
Aus einem ringförmigen Kanal/Schmelzeleitung kann durch Verschließen des Kanals an einer Stelle ein bogenförmiger Kanal/Schmelzeleitung gemacht werden.
Vorzugsweise wird die Schmelze bei einem bogenförmigen Kanal/Schmelzeleitung auf halber Bodenlänge eingespeist, so daß die Schmelze sich von dieser Stelle in jeder Umfangsrichtung des Ringes gleich weit erstrecken kann.For the wetting of the toothed extruder parts according to the invention prior to the addition of filler, conventional rings can be used which are provided on the inside with a melt line / channel which lead to outlet openings on the end face of the rings which face the extruder parts to be wetted.
New rings are preferably used in which the internal melt line / channel opens to the same end face as the conventional rings, but the opening is formed by an arcuate gap which is at least over 300 degrees, preferably over at least 330 degrees and still more preferably extends over at least 345 degrees on the end face of the ring. The arcuate duct / fuse line has two ends. An annular channel / melt line in the ring can also be considered, in which the melt can be distributed in an uncontrolled manner. The distribution of the melt is better in the curved duct / fusible duct.
By closing the channel at one point, an arcuate channel / melt line can be made from an annular channel / melt line.
In the case of an arcuate channel / melt line, the melt is preferably fed in at half the bottom length, so that the melt can extend from this point to the same extent in each circumferential direction of the ring.
Für den Kanal/Schmelzeleitung kann der Ring wahlweise aus mehreren Teilen zusammen gesetzt werden, so daß sich die Fertigung und Wartung des Ringes vereinfacht. Zum Beispiel kann der Ring einen offenen Kanal, insbesondere einen U-förmigen Querschnitt bilden, dessen offenes Ende durch ein zweites Teil in der Form eines ringförmigen Deckels verschlossen wird. Ein U-förmiger Querschnitt entsteht zum Beispiel durch eine Nut in dem Ring. An sich sind solche Ringe mit Deckeln bekannt, in denen sich Öffnungen für eine Entgasung von Schmelze oder für das Eintragen flüssiger Zuschläge befinden. Neu ist, den Deckel für die Zuführung von Schmelze so zu gestalten, daß er die U-förmige Vertiefung/Nut des Kanals/Schmelzeleitung in der Betriebsstellung/Schließstellung an einem Rand einen Spalt offen läßt.For the channel / melt line, the ring can optionally be composed of several parts, so that the manufacture and maintenance of the ring is simplified. For example, the ring can form an open channel, in particular a U-shaped cross section, the open end of which is closed by a second part in the form of an annular cover. A U-shaped cross-section is created, for example, by a groove in the ring. Such rings with lids are known per se, in which there are openings for degassing the melt or for introducing liquid additives. What is new is to design the cover for the supply of melt in such a way that the U-shaped recess / groove of the channel / melt line in the operating position / closed position leaves a gap open at one edge.
Wahlweise kann der erfindungsgemäße Ring auch mit anderen Ringen in einer Konstruktion zusammen gefaßt werden. Eine solcher Ring kann zum Bespiel der Anlaufring sein.Optionally, the ring according to the invention can also be combined with other rings in one construction. Such a ring can be, for example, the thrust ring.
Im Falle der Kombination verschiedener Ringe ist es von Vorteil, wenn sich beide Ringe ergänzen. In der Anwendung auf die erfindungsgemäße Ringkonstruktion kann das heißen, der Anlaufring bildet zugleich den Deckel für den erfindungsgemäßen Ring.
Die Kombination des erfindungsgemäßen Ringes kann auch mit anderen Extruderteilen erfolgen.
Wahlweise kann auch eine Kombination mit der innen verzahnten Gehäusebuchse erfolgen. Dabei kann die Gehäusebuchse den Deckel für den erfindungsgemäßen Ring bilden.In the case of the combination of different rings, it is advantageous if both rings complement each other. When applied to the ring construction according to the invention, this can mean that the thrust ring also forms the cover for the ring according to the invention.
The ring according to the invention can also be combined with other extruder parts.
A combination with the internally toothed housing socket can also be used. The housing bushing can form the cover for the ring according to the invention.
Wahlweise ist auch eine Kombination von mehreren Funktionsteilen des Extruders mit dem erfindungsgemäßen Ring vorgesehen.A combination of several functional parts of the extruder with the ring according to the invention is also optionally provided.
Eine Düse kann zum Beispiel mit einer U-förmigen Nut in der Stirnfläche des erfindungsgemäßen Ringes gebildet werden. Durch die Nut in der in Arbeits/Förderrichtung weisenden Stirnfläche des erfindungsgemäßen Ringes entstehen ein außen liegender Steg, der den äußeren, ringförmigen Teil der Stirnfläche bildet, und ein innen liegender Steg, der den inneren, ringförmigen Teil der Stirnfläche bildet. Der außen liegende Steg ist um ein Vielfaches dicker als der innen liegende Steg.
Die Nut wird in der Anwendung des erfindungsgemäßen Ringes auf Planetwalzenxtruder dadurch zu einem Kanal/Schmelzeleitung, daß der Ring mit dem außen liegenden Steg und dessen äußerer Stirnfläche dichtend gegen die innen verzahnte Buchse in dem Extrudergehäuse gedrückt wird.
Der innere Steg endet in geringem Abstand von der Stirnfläche der innen verzahnten Buchse des Extrudergehäuses. Dadurch wird der Öffnungsspalt gebildet, aus dem im Betriebsfall Schmelze herausspritzt und die verzahnten Extruderteile benetzt.For example, a nozzle can be formed with a U-shaped groove in the end face of the ring according to the invention. The groove in the end face of the ring according to the invention pointing in the working / conveying direction results in an outer web which forms the outer, annular part of the end face and an inner web which forms the inner, annular part of the end face. The outside web is many times thicker than the inside web.
In the application of the ring according to the invention to planetary roller extruders, the groove becomes a channel / melt line in that the ring with the outer web and its outer end face is pressed sealingly against the internally toothed bushing in the extruder housing.
The inner web ends at a short distance from the end face of the internally toothed bushing of the extruder housing. This forms the opening gap, from which melt melts out during operation and wets the toothed extruder parts.
Die Spaltweite ist abhängig von der Schmelzemenge, die pro Zeiteinheit durch den Spalt strömen soll.
Diese Schmelzemenge ergibt sich aus der aktuellen Extruderleistung und dem dazu vorgesehenen Kunststoffanteil für die Zugabe in den Extruder vor der Zugabe von Füllstoff. The gap width depends on the amount of melt that is to flow through the gap per unit of time.
This amount of melt results from the current extruder output and the intended plastic content for the addition into the extruder before the addition of filler.
Für den notwendigen Durchsatz dieser Schmelze durch den Spalt werden die Temperatur und der Druck der Schmelze eingestellt/erhöht/reduziert. Das geschieht unter Messung dieser Schmelzemenge solange, bis die gewünschte Schmelzemenge erreicht ist. Dabei ist vorzugsweise eine mittlere Spaltweite von mindestens 0,2mm, noch weiter bevorzugt von mindestens 0,4mm und höchst bevorzugt von mindestens 0,6mm vorgesehen.The temperature and pressure of the melt are adjusted / increased / reduced for the necessary throughput of this melt through the gap. This is done by measuring this amount of melt until the desired amount of melt is reached. An average gap width of at least 0.2 mm, more preferably of at least 0.4 mm and most preferably of at least 0.6 mm is preferably provided.
Der Spalt an dem erfindungemäßen Ring wird vorzugsweise im Bereich des Schmelzeintrittes in den Kanal/Schmelzeleitung eng gewählt und erweitert sich(Spaltweite vergrößert sich) - ausgehend von der Eintrittsstelle in den Kanal/Schmelzeleitung - mit zunehmendem Abstand von der Eintrittsstelle. Damit soll dem Druckabfall in der Schmelze Rechnung getragen werden, der vom Spaltanfang bis zum Spaltende entsteht, so daß der Schmelzeaustritt aus dem Spalt vergleichmäßigt und die verzahnten Extruderteile gleichmäßiger benetzt werden.
Die Erweiterung ist bei Planetwalzenextrudern mit kleiner Baugröße geringer als bei Planetwalzenextrudern mit großer Baugröße. Für einen 150iger Exrtruder (die Baugrößenbezeichnung entspricht dem Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des Gehäuses bzw. der innen verzahnten Gehäusebuchse) beträgt die Erweiterung vorzugsweise mindestens 0,3mm, noch weiter bevorzugt mindestens 0,6mm und höchst bevorzugt mindestens 0,9mm.The gap on the ring according to the invention is preferably chosen to be narrow in the area of the melt entry into the channel / melt line and widens (gap width increases) - starting from the entry point into the channel / melt line - with increasing distance from the entry point. This should take into account the pressure drop in the melt that arises from the beginning of the gap to the end of the gap, so that the melt emerges from the gap and the toothed extruder parts are wetted more evenly.
The expansion is smaller for planetary roller extruders with a small size than for planetary roller extruders with a large size. For a 150 mm extruder (the size designation corresponds to the pitch circle diameter of the internal toothing of the housing or the internally toothed housing bush), the expansion is preferably at least 0.3 mm, more preferably at least 0.6 mm and most preferably at least 0.9 mm.
Der erfindungsgemäße Ring ist vorzugsweise temperiert, so daß sichergestellt ist, daß die Schmelze in dem Ring nicht übermäßig abkühlt und auch nicht übermäßig erwärmt wird.
Die Gefahr einer übermäßigen Erwärmung entsteht, wenn die Füllstoff/Kunststoffmischung im Extruder bearbeitet wird. Dabei wird Energie in die Mischung eingetragen, die wieder abgeführt werden muß.
Die Gefahr einer übermäßigen Abkühlung entsteht insbesondere bei einer Unterbrechung des Materialstromes, beim Abfahren des Extruders wie auch beim Anfahren des Extruders.The ring according to the invention is preferably tempered, so that it is ensured that the melt in the ring does not cool down excessively and is also not excessively heated.
The danger of excessive heating arises when the filler / plastic mixture is processed in the extruder. Energy is introduced into the mixture, which has to be removed again.
The risk of excessive cooling arises in particular when the material flow is interrupted, when the extruder is shut down, and when the extruder is started up.
Für die Kühlung des Ringes ist in dem Ring ein Kühlkanal vorgesehen, durch den im Betriebsfall Temperierungsmittel geführt wird. Das Temperierungsmittel ist im Ausführungsbeispiel Wasser, für die Verarbeitung von Füllstoffpartikel mit Polyethylen.For the cooling of the ring, a cooling channel is provided in the ring, through which tempering agent is passed in the operating case. In the exemplary embodiment, the temperature control agent is water, for processing filler particles with polyethylene.
Nach der
Die Aufgabe in den Extruder kann nach der
Wahlweise ist nach der Erfindung vorgesehen, die Füllstoffpartikel zunächst in einen Seitenarmextruder aufzugeben, darin vorzuwärmen und dann in den Planetwalzenextruder zur Mischung mit der Schmelze aufzugeben. Als Seitenarmextruder ist dabei vorzugsweise ein Doppelschneckenextruder vorgesehen.The task in the extruder can be according to the
According to the invention, it is optionally provided that the filler particles are first fed into a side arm extruder, preheated therein and then fed into the planetary roller extruder for mixing with the melt. A twin-screw extruder is preferably provided as the side arm extruder.
In der Zeichnung sind verschiedene bekannte Anlagen dargestellt, an deren Technik die Erfindung anküpft. Dabei zeigen die
-
1 zeigt einen Extruder für die Herstellung von Mischungen aus Kunststoff und Füllstoffpartikeln. Der Extruder besitzt vier Abschnitte. Drei Extruderabschnitte sind als Planetwalzenextruderabschnitte ausgebildet, der vierte Extruderabschnitt ist als Einschneckenextruder ausbildet und dient dem Materialeinzug.
-
1 shows an extruder for the production of mixtures of plastic and filler particles. The extruder has four sections. Three extruder sections are designed as planetary roller extruder sections, the fourth extruder section is designed as a single-screw extruder and is used for material feed.
Dabei sind mit 5 die Gehäuse der Planetwalzenextruderabschnitte und das Gehäuse des Einschneckenextruderabschnittes mit 1 bezeichnet. Jedes Gehäuse
Ferner sind an der Gehäuseinnenseite Kanäle dargestellt, die je nach Bedarf mit Heizmittel oder Kühlmittel beaufschlagt werden.The housing of the planetary roller extruder sections and the housing of the single-screw extruder section are designated by 5. Any
Furthermore, channels are shown on the inside of the housing, which are acted upon with heating medium or coolant as required.
Die dargestellten Enden der Gehäuse
Der Anlaufring und Verschleißring
The thrust ring and wear ring
Alle Extruderabschnitte besitzen eine gemeinsame Spindel. Diese gemeinsame Spindel ist im Bereich der Planetwalzenextruderabschnitte mit 9 und im Bereich des als Einzug dienenden Einschneckenextruderabschnittes mit 19 bezeichnet.All extruder sections have a common spindle. This common spindle is designated 9 in the area of the planetary roller extruder sections and 19 in the area of the single-screw extruder section serving as a feed.
Das Einsatzmaterial wird im Ausführungsbeispiel durch Füllstoff gebildet. Die Füllstoffe werden über einen Trichter durch eine Öffnung
Der erste Extruderabschnitt bildet einen Einzug für den zweiten Extruderabschnitt. Im zweiten Extruderabschnitt findet eine Zudosierung und Mischung mit flüssiger Kunststoffschmelze und eine Verdichtung statt; im dritten Extruderabschnitt eine Homogenisierung der Mischung. Im letzten Extruderabschnitt findet eine Abkühlung der Mischung auf Austrittstemperatur statt. Im Ausführungsbeispiel hat das Füllstoff einen Anteil von 70Gew% und der Kunststoff einen Anteil von 30Gew% an der Mischung. In anderen Ausführungsbeispielen beträgt der Füllstoffanteil zum Beispiel 65% oder 75% an der Mischung. Dabei sind Zuschläge wie Flammschutzmittel(für Bauprodukte), Farbe und Hydrophobierungsmittel dem Kunststoffanteil rechnerisch zugeschlagen worden. Das Flammschutzmittel ist im Ausführungsbeispiel Aluminiumhydroxid (ATH) mit einem Anteil von 16Gew%, bezogen auf die gesamte Mischung. In anderen Ausführungsbeispielen ist anderes Flammschutzmittel oder eine Mischung mit anderen Flammschutzmitteln vorgesehen. Insgesamt können sich Flammschutzmittelanteile von 10 bis 20Gew% ergeben. Der Anteil an Farben beträgt im Ausführungsbeispiel 4Gew% bezogen auf die gesamte Mischung. In anderen Ausführungsbeispielen ist der Anteil an Farben
Im Ausführungsbeispiel werden die Zuschläge zunächst in die Schmelze eingemischt und mit der Schmelze in den Extruder zur Vermischung mit dem Füllstoff eingetragen.The first extruder section forms a feed for the second extruder section. In the second extruder section, metering and mixing with liquid plastic melt and compression take place; homogenization of the mixture in the third extruder section. The mixture is cooled to the exit temperature in the last extruder section. In the exemplary embodiment, the filler has a share of 70% by weight and the plastic has a share of 30% by weight in the mixture. In other exemplary embodiments, the filler content is, for example, 65% or 75% of the mixture. Surcharges such as flame retardants (for construction products), paint and water repellents have been added to the plastic content. In the exemplary embodiment, the flame retardant is aluminum hydroxide (ATH) in a proportion of 16% by weight, based on the mixture as a whole. In other exemplary embodiments, a different flame retardant or a mixture with other flame retardants is provided. In total, flame retardant contents of 10 to 20% by weight can result. The proportion of colors in the exemplary embodiment is 4% by weight, based on the entire mixture. In other embodiments, the proportion of
In the exemplary embodiment, the additives are first mixed into the melt and introduced with the melt into the extruder for mixing with the filler.
Die entstandene Mischung tritt an der Extruderspitze
Die Profile sind so gewählt, daß eine Wandstärke von 10mm gegeben ist. In anderen Ausführungsbeispielen sind 8 bis 12 mm Wandstärke gewählt.
Die Profilierung schließt eine Hohlraum bzw. Kammerbildung ein.The profiles are chosen so that there is a wall thickness of 10mm. In other exemplary embodiments, 8 to 12 mm wall thickness is selected.
The profiling includes a cavity or chamber formation.
In
Der Seitenarmextruder ist als Doppelschneckenextruder ausgebildet. Der Doppelschneckenextruder besteht aus zwei gegenläufig arbeitenden Schnecken. In den Seitenarmextruder
The side arm extruder is designed as a twin-screw extruder. The twin screw extruder consists of two counter-rotating screws. In the side arm extruder
Mit dem Doppelschneckenextruder kann die flüssige Schmelze mit erheblichem Druck in den Planetwalzenteil
Zwischen den verschiedenen Füllstoffpartikeln wirkt die Schmelze wie ein Kleber.The melt acts like an adhesive between the different filler particles.
Das Gehäuse des Seitenarmextruders
Im Ausführungsbeispiel ist der Seitenarmextruder geeignet, sehr hohe Eintragsdrücke zu erzeugen.In the exemplary embodiment, the side arm extruder is suitable for generating very high entry pressures.
Im Ausführungsbeispiel der
In weiteren Ausführungsbeispielen kann jedes Planetwalzenteil mit einem Seitenarmextruder zum Eintragen von flüssiger Schmelze versehen sein.In the embodiment of the
In further exemplary embodiments, each planetary roller part can be provided with a side arm extruder for introducing liquid melt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach
Die Nuten
Im Ausführungsbeispiel ist eine Eintrittsöffnung
Die Austrittsöffnung liegt im Ausführungsbeispiel auf der diametral gegenüberliegenden, nicht dargestellten Seite des Einsatzes
In the exemplary embodiment there is an inlet opening
In the exemplary embodiment, the outlet opening lies on the diametrically opposite side of the insert, not shown
Das Ausführungsbeispiel nach
Im Bereich der Buchse
In the area of the
Die
Der Planetwalzenmodul besitzt ein Extrudergehäuse mit einer darin angeordneten Buchse. Das Gehäuse ist auf der Buchse aufgeschrumpft.
Die Buchse besitzt außenseitig eingefräste Kanäle für Temperierungsmittel zur Kühlung oder Beheizung.
Die Kanäle verlaufen wendelförmig an der Außenfläche der Buchse und sind durch Fräsen entstanden. Es sind im Ausführungsbeispiel zwei verschiedene Temperierungsbereiche vorgesehen. Der eine Bereich ist durch Zu- und Abflüsse
The socket has milled channels on the outside for temperature control agents for cooling or heating.
The channels run helically on the outer surface of the socket and were created by milling. In the exemplary embodiment, two different temperature ranges are provided. One area is through inflows and
Der Seitenarmextruder ist ein Doppelschneckenextruder und besteht aus verschiedenen Teilen. Dazu gehören zwei nebeneinander angeordnete Schnecken
Außerdem ist der Seitenarmextruder aus einem Füllteil
In addition, the side arm extruder is made of a filler
Der Seitenarmextruder besitzt im Extrusionsteil
Das Gehäuse besitzt ein gestuftes Ende
Zusätzliche Möglichkeit zur Temperierung ergibt sich in der Umgebung durch das temperierte vordere Ende des Seitenarmextruders.The side arm extruder has in the extrusion part
The housing has a stepped
An additional option for temperature control in the area is the temperature-controlled front end of the side arm extruder.
Die Bohrung führt durch die oben beschriebene Stufung zu einer Aufstandsfläche
Die
Das Füllteil
Zu der Anlage gehört ferner ein seitlich angeordneter Extruder
Zwischen dem Füllteil
The system also includes a laterally arranged
Between the
Der Zwischenring ist in
Nach dem Zusammentreffen von flüssiger Schmelze und Füllstoffpartikeln findet in dem Planetwalzenteil
Nach dem Austritt und Ausdampfen findet im Ausführungsbeispiel eine Verteilung der Mischung auf mehrere weitere Extruder statt.. Dazu ist eine Verteilungseinrichtung
Im Ausführungsbeispiel wird die Verteilungseinrichtung durch eine Weiche in dem Förderweg der Mischung nach Verlassen des Extruders gebildet. Mit der Weiche kann die angeförderte Menge an Mischung zu bestimmten Einschneckenextrudern umgelenkt oder auch in zwei oder drei Ströme geteilt werden, die dann den betreffenden Einschneckenextrudern zugeleitet werden.
Der Weg zu dem Verteiler
The way to the distributor
Die erfindungsgemäße Verteilung nutzt das Gefälle von einer höher liegenden Arbeitsebene für eine zentrale Herstellung der Mischung zu den tiefer angeordneten Produktionslinien aus.The distribution according to the invention takes advantage of the gradient from a higher working level for a central production of the mixture to the lower-lying production lines.
Der Verteiler besteht aus einem topfartigen Unterteil.
Der Unterteil besitzt einen Rand, mit dem es auf einer Zwischendecke aufliegt. Im Übrigen ragt der Unterteil durch eine Deckenöffnung nach unten unter die Zwischendecke.
Oben ist das topfartige Unterteil mit einem Deckel verschlossen. Der Deckel ist in Führungen verfahrbar. Die Verfahrbarkeit dient dazu, den Verteiler für Wartung und Reparatur zu öffnen. Im Ausführungsbeispiel ist zugleich ein Teil des Gehäuses an dem Deckel befestigt und mit dem Deckel verfahrbar.
Außerdem ist der Deckel teilweise aufklappbar, um ohne Verschiebung einen Zugang zum Verteiler-Inneren zu finden.The distributor consists of a pot-like lower part.
The lower part has an edge with which it rests on a false ceiling. In addition, the lower part protrudes down through a ceiling opening under the false ceiling.
The pot-like lower part is closed at the top with a lid. The cover can be moved in guides. The movability is used to open the distributor for maintenance and repair. In the exemplary embodiment, part of the housing is at the same time fastened to the cover and can be moved with the cover.
In addition, the cover can be partially opened to find access to the inside of the distributor without being moved.
Wenn die Mischung durch das Gehäuse in den Verteiler tritt, trifft es auf die Spitze eines Kegels. Der Kegel ist durch die Spitze, seine Höhe und durch seinen Fuß bestimmt. Der Kegel ist drehbeweglich angeordnet und mit einem Antrieb versehen.
Infolgedessen gleitet die Mischung nicht nur aufgrund ihrer Schwerkraft auf der Mantelfläche des Kegels nach unten, sondern auch aufgrund Zentrifugalkraft, die aufgrund der Kegeldrehung auf die herabgleitende Mischung wirkt.
Der Kegel bildet damit einen Rotor.When the mixture enters the distributor through the housing, it hits the tip of a cone. The cone is determined by the tip, its height and by its foot. The cone is rotatably arranged and provided with a drive.
As a result, the mixture slides down not only due to its gravity on the lateral surface of the cone, but also due to centrifugal force acting on the sliding mixture due to the rotation of the cone.
The cone thus forms a rotor.
Mit dem Fuß gleitet der Kegel auf dem Boden des topfartigen Teiles.
Dabei kann sich die Mischung in einem Zwischenraum zwischen dem Fuß und dem Mantel des topfartigen Teiles sammeln. Der Boden des Verteilers ist im Bereich der oben erwähnten Rinnen geöffnet bzw. mit Austrittsöffnungen zu den Rinnen Dadurch soll die Mischung in die Rinnen fallen.
In dem Zwischenraum wird die Mischung von Armen in Drehrichtung des Kegels mitgenommen. Die Arme sind sichelförmig gebogen und zentrieren die Mischung auf die Mitte des Zwischenraumes und stellen damit einen besonders zuverlässigen Eintritt der Mischung in die Rinnen sicher. Die Arme bilden Räumer.The cone slides with the foot on the bottom of the pot-like part.
The mixture can collect in a space between the foot and the jacket of the pot-like part. The bottom of the distributor is open in the area of the above-mentioned channels or with outlet openings to the channels. This should cause the mixture to fall into the channels.
In the intermediate space, the mixture of arms is taken along in the direction of rotation of the cone. The arms are crescent-shaped and center the mixture on the center of the space, thus ensuring that the mixture enters the channels particularly reliably. The arms form clearers.
Je nach Volumen des Verteilers bzw. Aufnahmevermögen des Verteilers an Mischung bildet der Verteiler einen mehr oder weniger großen Puffer.Depending on the volume of the distributor and the capacity of the distributor to mix, the distributor forms a more or less large buffer.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist anstelle des Schmelzeextruders
Nach
Zugleich ist anstelle der bisherigen Zugabe für Füllstoffpartikel ein Doppelschneckenextruder
Wie in den vorgehenden Ausführungsbeispielen wird für die Mischung mit den Füllstoffpartikeln eine Schmelze mit einem Seitenarmextruder bereit gestellt, der hier die Bezeichnung
At the same time there is a twin screw extruder instead of the previous addition for
As in the previous exemplary embodiments, a melt is provided for the mixture with the filler particles using a side arm extruder, which is the name here
Der Abstand zwischen der Mittelachse des zur Aufschmelzung von Kunststoff vorgesehenen Seitenarmextruders
In anderen Ausführungsbeispielen ist ein kleinerer Abstand und der Anschluß für den Seitenarmextruder
In noch anderen Ausführungsbeispielen ist der Abstand größer als im vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Abstandsvergrößerung sollte dort enden, wo die Benetzung der Berührungsflächen des Füllteiles mit Schmelze schlechter wird.In still other exemplary embodiments, the distance is greater than in the present exemplary embodiment. The increase in distance should end where the wetting of the contact surfaces of the filler part with the melt deteriorates.
In noch anderen Ausführungsbeispielen wird nur ein Teil der mit dem Seitenarmextruder
Die
Das Füllteil
The
Aus dem Getriebe
Zusätzlich ist zur Sicherung der Verschraubung ein Anker mittig in der dazu hohl ausgebildete Zentralspindel geführt und mit dem Abtriebszapfen verspannt.From the
In addition, to secure the screw connection, an anchor is guided centrally in the hollow central spindle and braced with the output pin.
Zur Montage des Füllteilgehäuses und der Gehäuse der Planetwalzenmodule ist der Abtriebszapfen des Getriebes mit einem Rohrstück
Der Seitenarmextruder
Dadurch werden die Füllstoffpartikel zwischen die umlaufenden Planetspindeln gezwungen.The
This forces the filler particles between the rotating planetary spindles.
Das Gehäuse
Der Ring
Der innere Steg
Der äußere Steg
So entsteht aus dem erfindungsgemäßen Ring
The
The
The
The
Thus arises from the ring according to the
Außerdem zeigt
Also shows
Im Betriebsfall strömt Schmelze durch die kanalbildende Nut
Im Übrigen zeigt
- -
einen Kanal 161 in der erfindungsgemäßen Ringkonstruktion zur Temperierung mit Wasser - -
eine mittige Ausnehmung 162 in derStirnfläche des Ringes 160 , die es erlaubt, eine oder mehrere Planetspindeln in dem Füllteil entgegen der Arbeits/Förderrichtung bis in die Ausnehmung ragen zu lassen, so daß die Planetspindeln durch die austretende Schmelze sofort getroffen werden und die Schmelze in Arbeits/Förderrichtung zur Aufgabestelle für die Füllstoffpartikel fördern - -
eine Dichtung 158 an dem Abtriebszapfen
- -a
channel 161 in the ring construction according to the invention for tempering with water - -a
central recess 162 in the face of thering 160 , which allows one or more planetary spindles to protrude into the recess in the filling part counter to the working / conveying direction, so that the planetary spindles are immediately hit by the emerging melt and convey the melt in the working / conveying direction to the feed point for the filler particles - -a
seal 158 on the output pin
Mit der Erfindungsgemäßen Schmelzeaufschmelzung und Schmelzeaufgabe können zum Beispiel Mischungen aus Polypropylen und Kreide mit einem Kreideanteil von 70Gew% leicht hergestellt werden. Der Verschleiß war geringer als herkömmlich. Die Qualität war besser. Das wird auf bessere Mischung/Homogenisierung/Dispergierung und gleichmäßigeren Materialfluß/deutlich geringere Pulsation des Eintrages mit Seitenarmextrudern und Füllteil in Planetwalzenbauart zurück geführt.With the melt melting and melt application according to the invention, for example, mixtures of polypropylene and chalk with a chalk content of 70% by weight can easily be produced. The wear was less than conventional. The quality was better. This is attributed to better mixing / homogenization / dispersion and more uniform material flow / significantly lower pulsation of the entry with side arm extruders and filler in planetary roller design.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102010049392 [0009]DE 102010049392 [0009]
- DD 264886 A1 [0015]DD 264886 A1 [0015]
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- DD 218749 A3 [0015]DD 218749 A3 [0015]
- DE 102005048846 A1 [0015]DE 102005048846 A1 [0015]
- EP 20171372 PCT [0034, 0069]EP 20171372 PCT [0034, 0069]
- DE 10356423 [0066, 0111]DE 10356423 [0066, 0111]
- EP 20079140 PCT [0093, 0097, 0101, 0119, 0120, 0133, 0134]EP 20079140 PCT [0093, 0097, 0101, 0119, 0120, 0133, 0134]
- EP 1297933 A1 [0093]EP 1297933 A1 [0093]
- EP 1262293 A1 [0095]EP 1262293 A1 [0095]
- US 5653534 [0096]US 5653534 [0096]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102018007267.4A DE102018007267A1 (en) | 2018-09-16 | 2018-09-16 | Manufacture of highly filled plastics |
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---|---|---|---|
DE102018007267.4A DE102018007267A1 (en) | 2018-09-16 | 2018-09-16 | Manufacture of highly filled plastics |
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ID=69646490
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Country | Link |
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DE (1) | DE102018007267A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117901371A (en) * | 2024-01-22 | 2024-04-19 | 湖南齐丰新材料有限公司 | Magnesia stemming production equipment for submerged arc furnace and preparation method |
-
2018
- 2018-09-16 DE DE102018007267.4A patent/DE102018007267A1/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117901371A (en) * | 2024-01-22 | 2024-04-19 | 湖南齐丰新材料有限公司 | Magnesia stemming production equipment for submerged arc furnace and preparation method |
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R081 | Change of applicant/patentee |
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