DE1126122B

DE1126122B - Vorrichtung zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE1126122B
Application number: DEE18712A
Authority: DE
Inventors: Thomas Engel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-09-23
Filing date: 1957-09-23
Publication date: 1962-03-22

Description

Vorrichtung zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen Zur Verarbeitung der thermoplastischen Kunststoffe, z. B. im Spritzguß- oder Strangpreßverfahren, ist es erforderlich, den Kunststoff zunächst in einen möglichst homogenen, plastischen oder zähflüssigen Zustand überzuführen. Daß in diesem Zustand den formgebenden Werkzeugen zuzuführende Material soll sowohl thermisch als auch bezüglich seiner Viskosität und Zusammensetzung gleichmäßig und blasenfrei sein. Es sollen weder zersetzte noch depolymerisierte Teilchen in ihm enthalten sein. Die Schwierigkeiten einer solchen Materialzubereitung liegen vor allem darin begründet, daß die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffes gering und seine thermische Stabilität begrenzt ist.
Für kontinuierliches Arbeiten im Spritzguß- oder Strangpreßverfahren wurden bisher lediglich mit den Schneckenextrudern einigermaßen befriedigende Ergebnisse erzielt. Bei diesen Maschinen erfolgt die Plastifizierung durch Wärmezufuhr von außen und durch im Kunststoff entstehende Friktionswärme.
Wegen der erheblichen Temperatur- und Volumenänderungen des Kunststoffes müssen Zylinder und Schnecke bezüglich ihrer Gestaltung und Wirkungsweise in verschiedene Zonen aufgeteilt und heiz- und kühlbar eingerichtet sein. Für jeden Kunststoff sind - z. B. wegen verschiedenen Verhaltens bezüglich Härte, Gleitung, Energicinhalt, molekularem Zus ammenhalt und Unstetigkeit der Fließeigenschaften - Schnecke und Zylinder anders auszulegen und andere Betriebsbedingungen einzuhalten. Zur Verflüssigung wird relativ viel Zeit benötigt, um den Kunststoff bis in die Tiefe der Schneckengänge durchzuschmelzen, und die hohen Reibungs- bzw. Bremskräfte erfordern einen relativ hohen Energieverbrauch sowie eine sehr stabile Konstruktion der Maschine, insbesondere der auf Druck beanspruchten Lager.
Infolgedessen haben die Schneckenextruder hohes Gewicht, großen Raumbedarf und hohe Anschaffungs- sowie Betriebskosten. Trotz dieses großen Aufwandes wird der Kunststoff nicht ungeschädigt verflüssigt, und es erfolgt ein erheblicher Abbau.
Zur Herstellung von Folien oder porösen Sinterplatten wurde bereits vorgeschlagen, thermoplastische Kunststoffe auf ein Band oder eine Trommel aufzugeben, beim Durchgang durch einen Tunnelofen zu sintern bzw. zu gelieren und auf der gleichen Transportunterlage zwischen Walzen zu Bahnen oder Platten zu pressen.
Nach einem nicht zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag soll zur Vorplastifizierung feinteiliger Kunststoff in dünner, möglichst gleichmäßiger Schicht auf einen wandernden Wärmeüberträger verteilt, der Wärmeüberträger den Wirkungen einer Wärmequelle ausgesetzt und der verflüssigte Kunststoff vom Wärmeüberträger abgenommen werden. In Verfolgung dieses Gedankens hat der gleiche Erfinder die vorliegende Vorrichtung zur Durchführung dieser Arbeitsweise entwickelt.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere zum Aufschmelzen bzw. Verflüssigen für den Spritzguß oder das Strangpressen, wobei feinteiliger, z. B. granulierter Kunststoff über einen Zuführtrichter dosiert einer beheizbaren, rotierende Elemente aufweisenden Vorrichtung zugeführt wird, um nach Plastifizierung bzw. Verflüssigung einer Ausspritzdüse bzw. einem Formwerkzeug zugeleitet zu werden, gekennzeichnet durch eine beheizbare, rotierende Scheibe mit waagerechter, ebener, kreisrunder Oberfläche, über der der Zuführtrichter mit radial zur Scheibe gerichtetem Auslaufschlitz und eine vom Zentrum zum Rand der Scheibe verlaufende Abnahmevorrichtung angeordnet sind.
Für die erforderliche Wärmezufuhr ist unter oder unter und über der rotierenden Scheibe eine Heizvorrichtung vorgesehen, die als Gas- oder Ölbrenner, als elektrische Heizung oder als Röhrenumlaufheizung ausgebildet sein kann. Bei Anwendung einer elektrischen Heizvorrichtung kann diese auch in der Scheibe eingebaut sein. Ein wärmeisolierendes Gehäuse verhindert eine übermäßige Wärmeabstrahlung.
Die Abnahmevorrichtung kann verschieden ausgebildet sein. Sie kann in radialer Richtung oder auch hiervon abgewinkelt verlaufen. Ihre Gestaltung hängt weitgehend von Art und Zustand des plastifizierten bzw. verflüssigten Kunststoffes ab. In vielen Fällen wird es zweckmäßig sein, die Abnahmewirkung durch eine Schnecke zu erhöhen bzw. zu beschleunigen.
Die Abnahmevorrichtung kann auch an den Zufuhrtrichter angebaut sein.
Einzelheiten und Arbeitsweise der Vorrichtung werden an Hand der Zeichnung beschrieben, in welcher ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist.
Fig. 1 ist eine Draufsicht; Fig. 2 ist eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles II der Fig. 1 und Fig. 3 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeiles III der Fig. 1.
Der feinteilige, z. B. granulierte Kunststoff, wird durch den Zuführtrichter 1, dessen Auslaufschlitz radial gerichtet ist, auf den um die Achse 2 rotierenden Teller in dünner gleichmäßiger Schicht aufgegeben. Nach nahezu einer Umdrehung des Tellers 3 gelangt die Kunststoffschicht zu der Abnahmevorrichtung4, wird von dieser vom Teller 3 genommen und anschließend zum Formwerkzeug gefördert.
Die Beheizung des Tellers 3 erfolgt durch die Heizvorrichtung5, welche entweder wie in Fig. 2 nur unterhalb, oder wie in Fig. 3 unterhalb und oberhalb des Tellers 3 vorgesehen ist. Ein in den Figuren nicht gezeigtes wärmeisolierendes Gehäuse verhindert eine übermäßige Wärmebestrahlung.
Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß sie bei relativ niedrigem Gewicht eine kompakte und raumsparende Bauweise aufweist. Die Bauteile sind einfach und betriebssicher gestaltet sowie leicht zugänglich und auswechselbar. Die zur Plastifizierung dienenden Maschinenteile einschließlich des Antriebes unterliegen keinen hohen mechanischen Beanspruchungen. Die bei den bekannten Plastifizierungsmaschinen erforderliche Vortrocknung des Kunststoffes entfällt. Die Plastifizierung erfolgt innerhalb sehr kurzer Zeit, z. B. innerhalb von 10 Sekunden, und derart schonend sowie mit so geringer Abauquote, wie sie mit den bekannten Schneckenextrudern nicht ereichbar ist.
Bei Vergleichsversuchen wurde beispielsweise ermittelt, daß je nach Qualität des Ausgangsmaterials ein Abbau von 5 bis 20e/o erfolgte, während bei Schneckenextrudern die entsprechenden Abbauquoten zwischen 40 und 70 /o lagen. Bei anderen Versuchen hat praktisch kein Abbau stattgefunden.
Aus Viskositätsmessungen konnten keine außerhalb des Meßfehlerbereichs liegenden Materialveränderungen festgestellt werden. Auch trat keine Änderung des Erweichungspunktes ein.
Vergleichsversuche bezüglich Leistung und Energieaufwand ergeben folgendes: Für die Verarbeitung von Hochdruckpoiyäthylen zu Granulatsträngen benötigt ein Schneckenextruder bei einem Sechsfachwerkzeug und einem Ausstoß von etwa 35 kg/h etwa 10 PS für den Antrieb und zusätzlich 10 kW für die Heizung. Für die gleiche Leistung benötigte eine erfindungsgemäß konstruierte, rund 150 kg wiegende Maschine für den Antrieb einschließlich der zugeschalteten Einzugs- und Kompressionsschnecke etwa 2,1 PS und für die Heizung maximal 5 kW.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist vielseitiger Verwendung fähig. Außer zur Verarbeitung von granuliertem oder pulverigem Kunststoff kann sie auch zur Regenerierung, insbesondere auch für die Verarbeitung flockiger, voluminöser Abfälle wie Folienschnitzel dienen. Je nach dem angeschlossenen Verformungswerkzeug können die verschiedensten Produkte in bester Gleichmäßigkeit insbesondere bezüglich Qualität und Gewicht erzeugt werden. Die Vorrichtung eignet sich für die Vorplastiflzierung bei jeglichem Spritz- und Strangpreßverfahren, u. a. auch bei der Herstellung von Folien, Bändern, Strängen, gelochten Platten, Formkörpern im Vakuum-Tiefziehverfahren, beim Verblasen aus Ringdüsen usw.
PATBNTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere zum Aufschmelzen bzw. Verflüssigen für den Spritzguß oder das Strangpressen, wobei feinteiliger, z. B. granulierter Kunststoff über einen Zuführtrichter dosiert einer beheizbaren, rotierende Elemente aufweisenden Vorrichtung zugeführt wird, um nach Plastizierung bzw. Verflüssigung einer Ausspritzdüse bzw. einem Formwerkzeug zugeleitet zu werden, gekennzeichnet durch eine beheizbare, rotierende Scheibe (3) mit waagerechter, ebener, kreisrunder Oberfläche, über der der Zuführtrichter (1) mit radial zur Scheibe (3) gerichtetem Auslaufschlitz und eine vom Zentrum zum Rand der Scheibe verlaufende Abnahmevorrichtung (4) angeordnet sind.

Claims

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter oder unter und über der Scheibe (3) eine Heizvorrichtung, die als Gas-oder ölbrenner, als elektrische Heizung oder als Röhrenumlautheizung ausgebildet sein kann, vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe(3) elektrisch beheizbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (3) durch ein wärmeisolierendes Gehäuse abgedeckt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 713 873.