DE1190171B

DE1190171B - Schneckenpresse zum Gelieren von monomerhaltigen und/oder feuchten Polymerisaten

Info

Publication number: DE1190171B
Application number: DEK33970A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Ellermann
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1958-02-03
Filing date: 1958-02-03
Publication date: 1965-04-01

Description

Schneckenpresse zum Gelieren von monomerhaltigen und/oder feuchten Polymerisaten Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneckenpresse zum Gelieren von monomerhaltigen undloder feuchten Polymerisaten, z. B. Polyvinylchlorid, Polyäthylen od.dgl., mit einer Absaugvorrichtung für die unter Einwirkung von Druck und Hitze ausgetriebenen Dämpfe, bestehend aus zwei gegenläufig ineinander kämmenden und zwischen sich einen Spalt bildenden Schnecken mit drei verschiedenartig ausgebildeten Schneckengangzonen.
Bei den bekannten Schneckenpressen dieser Gattung weist die Schnecke eine Eintragzone und eine Austragzone auf, während die dazwischenliegende mittlere Schneckenzone als Flügeiknetwalze ausgebildet und in einem geschlossenen Trogmischer angeordnet ist, so daß eine Entgasungsmöglichkeit nur nach rückwärts durch die Einfüllöffnung besteht. Das geht für zusammenhängende Polymerisate, aber nicht für pulverförmige. Polymerisate, d. h.
Kunststoffe, fallen jedoch üblicherweise in Pulverform an, z. B. Polyvinylchlorid, Polyäthylen od. dgl.
Eine Entgasungsöffnung kann am geschlossenen Trogmischer nicht angebracht werden, da der Knetvorgang unter Druck ausgeführt werden muß und der Kunststoff durch die Entgasungsöffnung ausgepreßt werden würde. Zudem ist die Entgasung in einer Knetmaschine niemals sehr weitgehend und nicht annähernd vergleichbar mit der in einem Mischwalzwerk, in dem die Masse nicht nur geknetet, sondern auch gewalzt wird, wobei die Oberfläche der Masse stark vergrößert und das dünne Fell einer kräftigen Druckbeanspruchung unterzogen wird, so daß eine gute Entgasung undloder Trocknung erzielt wird. Das Ausbringen eines Mischwalzwerkes ist jedoch verhältnismäßig gering.
Auch können üblicherweise nur vorgelierte, also keine pulverförmigen Massen verarbeitet werden.
Demgegenüber ist die Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, die Schneckenpresse der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß Polymerisate beliebigen Anlieferungszustandes, insbesondere pulverförmige Polymerisate, zu einwandfrei getrockneten und/ oder monomerfreien Massen verarbeitet werden können.
Eine Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Breite des Schneckensteges der mittleren Schneckengangzone gegenüber den der Einzugs- und der Austragszone mindestens das Zweifache beträgt, während die Breite des Schneckensteges der Austragszone gleich oder kleiner als die der Einzugszone ist, und daß die Absaugevorrichtung im Bereich der mittleren, einen Walzeffekt bewirkenden Schneckengangzone angeordnet ist.
Durch diese Maßnahmen wird jedoch nicht nur eine vorteilhafte Lösung der Erfindungsaufgabe erzielt Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß dem zu gelierenden Polymerisat gleichzeitig noch Farbpigmente, Stabilisatoren od. dgl. beigemischt werden können und im gelierten Polymerisat homogen verteilt werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
Es zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt durch eine Schneckenpresse mit zwei Schnecken längs der LinieI-I in Abb. 2, A b b. 2 einen Querschnitt durch die Schneckenpresse nach A b b. 1 längs der Linie II-II in A b b. 1 und A b b. 3 einen Längsschnitt durch eine Stauvorrichtung zwischen zwei Schneckengangzonen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Ab b. 1 und 2 handelt es sich um eine Schneckenpresse mit zwei Schnecken 1 und 2, die gegenläufig angetrieben und in einem gemeinsamen Gehäuse 3 angeordnet sind. Das Gehäuse 3 der Schneckenpresse umschließt die beiden Schnecken 1 und 2 und dient zu deren Lagerung. Üblicherweise ist die Anordnung der Schnecken 1 und 2 so vorgenommen, daß beide Schnecken 1 und 2 mit ihrer Längsachse in einer gemeinsamen waagerecht verlaufenden Ebeney liegen. Beide Schnecken 1 und 2 sind gleichartig ausgebildet und greifen mit ihren Schneckengängen4 ineinander. Gemäß der Erfindung ist zwischen den Schnecken 1 und 2, d. h. zwischen ihren Mantelflächen, ein Spalt 5 vorbestimmter Breiten vorgesehen (in der Zeichnung übertrieben breit dargestellt). Die Ausbildung kann so vorgenommen sein, daß dabei der Spalt 5 lediglich jeweils zwischen dem Schneckenganggrund 6 und dem Schnekkensteg 7 des Schneckenganges vorgesehen ist und die Flanken 8 der Schneckengänge 4 aufeinander abrollen. Jede Schnecke 1 und 2 ist mit drei Schneckengangzonen9, 10 und 11 versehen, die in Richtung des Durchlaufes des zu gelierenden Polymerisates hintereinander vorgesehen sind und ein- oder mehrgängig ausgebildet sein können. Die erste Schneckengangzone 9, auch als Einzugszone bezeichnet, beginnt im Bereich - der Einfüllöffnung 12 des Gehäuses 3, die im Beispielsfalle symmetrisch zur lotrechten Symmetrieebene der Schneckenpresse bzw. der gemeinsamen Symnietrieebene x beider Schnekken 1 und 2 an der Oberseite des Gehäuses 3 vorgesehen ist, und erstreckt sich etwa über ein Viertel der Schneckenlänge. Die Steigung des oder der Schneckengänge 4 der ersten Schneckengangzone 9 ist verhältnismäßig gering und das Gangvolumen bzw. der lichte Gangquerschnitt 13 klein. Die erste Schneckengangzone 9 dient zum Bemessen und Verdichten des durch die Einfüllöffnung 12 zugeführten Polymerisates. Der Drehsinn der gegenläufigen Schnecken 1 und 2 ist vorteilhaft so gewählt, daß sich die Schnecken 1 und 2, durch die Einfüllöffnung 12 gesehen, voneinander wegbewegen.
Unmittelbar an die erste Schneckengangzone 9 ist eine zweite Schneckengangzone 10 angeschlossen, deren Länge sich etwa über die Hälfte der gesamten Schneckenlänge erstreckt. Die Steigung und das Gangvolumen bzw. der lichte Gangquerschnitt 13 und die Breite des Schneckensteges 7 sind erheblich größer als bei der ersten Schneckengangzone 9, und beträgt, bezogen auf die Breite des Schneckensteges 7, mindestens das Zweifache, so daß im Betrieb diese mittlere Schneckengangzone 10 stets nur teilweise gefüllt ist und daher ein Walzen des Polymerisates und damit ein Trocknen undloder Entgasen stattfindet. Es handelt sich daher bei diesem Schneckenbereich um eine Entgasungszone.
Diese zweite Schneckengangzone 10 muß auf jeden Fall beheizt sein. Dies kann durch Einführen von Dampf oder flüssigen Heizmedien in die entsprechend hohl ausgebildeten Schnecken 1 und 2 durch elektrischen Strom, z.B. durch Widerstände oder induktives Erhitzen, erfolgen. Das Gehäuse 3 der Schneckenpresse ist etwa in der Quermitte z der zweiten Schneckengangzone 10 mit einem Absaugstutzen 14 versehen, der an einer in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Vakuumpumpe mit Kondensator zur Rückgewinnung der abgesaugten Dämpfe angeschlossen ist. Vorteilhaft ist der Anschluß, d. h. der Absaugstutzen 14, wie im Beispielsfalle oben am Gehäusescheitel vorgesehen und das Gehäuse 3 gleichzeitig im Bereich der Quermitte z nach oben hin erweitert, um ein einfacheres und leichteres Absaugen der unter der Einwirkung von Druck und Hitze beim Walzen im Spalt 5 aus dem gelierenden Polymerisat austretenden gasförmigen Monomere, Wasserdampf, Lösungsmittel od. dgl. zu ermöglichen.
Ebenfalls wieder unmittelbar an die zweite mittlere Schneckengangzone 10 angeschlossen ist eine dritte Schneckengangzone 11 auf der Schnecke 1 und 2 vorgesehen, die wiederum wie die erste Schneckengangzone 9 etwa ein Viertel der Schnekkenlänge einnimmt. Diese dritte Schneckengangzone 11 weist die gleiche oder vorteilhaft eine kleinere Steigung und geringeres Gangvolumen bzw. einen kleineren Gangquerschnitt 13 wie die erste Schnek- kengangzone9 auf und dient zum Auspressen des gelierten, von den Monomeren, der Feuchtigkeit und gegebenenfalls den Lösungsmitteln befreiten und durchgemischten Polymerisates aus einem in üblicher Weise an das Austrittsende des Gehäuse 3 der Schneckenpresse angeschlossenen Spritzkopf 15.
Diese Schneckengangzone 11 kann daher auch als Austragzone bezeichnet werden. Der Spritzkopf 15 weist im Beispielsfalle einen kegelstumpfförmigen Aufnahmeraum 16 auf, in den die beiden Schnekken 1 und 2 mit ihren kegelförmigen Enden hineinragen, und ist mit einer oder mehreren Spritzdüsen 17 versehen, aus denen das gelieferte Polymerisat ausgepreßt wird.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Das monomerhaltige undloder noch feuchte und lösungsmittelhaltige Polymerisat, wie z. B. Polyvinylchlorid, Polyäthylen od. dgl., in der Regel ein pulverartiges Schüttgut von geringem Schüttgewicht (etwa 0,2), wird mittels eines Fülltrichters 18 od. dgl. der Einfüllöffnung 12 der Schneckenpresse zugeführt, wobei Farbpigmente, Stabilisatoren od. dgl. ebenfalls mit zugeführt werden. Die sich in gegenläufigem Sinne, von der Einfüllöffnung 12 aus gesehen, voneinander wegdrehenden Schneckengänge 4 der ersten Schneckengangzone9 erfassen das Polymerisat, verdichten dieses und führen es der zweiten Schneckengangzone 10 in genau vorbemessener Menge zu. Da das Gangvolumen bzw. die Breite des Schneckensteges 7 der zweiten Schneckengangzone 10 wesentlich größer ist als das der ersten Schneckengangzone 9, sind die Gänge der zweiten mittleren Schneckengangzone 10 nur zu einem geringen Teil gefüllt (Abb.2). Diese Schneckengangzone 10 ist beheizt, so daß das Polymerisat das Bestreben hat, an den Schnecken 1 und 2 zu haften.
Zwischen den beiden Schnecken 1 und 2 ist zumindest in diesem Abschnitt ein Spalt 5 von vorbestimmter Breite a vorgesehen, so daß das erhitzte Polymerisat ähnlich wie in einem Walzwerk, jedoch kontinuierlich zu einem mindestens den Schneckenganggrund 6 einer Schnecke, z. B. 2 bedeckenden Fell 19 ausgewalzt und dem vor dem Spalt 5 sich bildenden Polymerisatwulst 20 zugeführt wird, aus dem es von neuem in den Spalt 5 eingezogen wird.
Dadurch wird unter der Einwirkung von Druck und Hitze das Monomer- und - falls vorhanden - die sonstigen flüchtigen Bestandteile wie Wasserdampf, Lösungsmittel od. dgl. ausgetrieben und von der am Absaugstutzen 14 angeschlossenen Vakuumpumpe zum Kondensator abgesaugt, aus dem es der weiteren Verarbeitung zugeführt wird. Das in der zweiten Schneckengangzone 10 von seinen flüchtigen Bestandteilen befreite Polymerisat kommt nunmehr in die dritte Schneckengangzone 11, in der es wiederum wie in einer üblichen Schneckenpresse verdichtet und durch die Spritzdüsen 17 des Spritzkopfes 15 als endloser Strang beliebigen Querschnittes ausgepreßt wird, der anschließend meist zu Granulat zerschnitten wird. Selbstverständlich kann auch an Stelle des Spritzkopfes 15 mit Zerschneidevorrichtung auch ein bekannter Granulator, z. B. mit Lochscheibe, angeschlossen werden.
Um bereits in der ersten Schneckengangzone 9 eine möglichst gute Verdichtung des Polymerisates zu erzielen, kann gemäß dem Ausführungsbeispiel nach A b b. 3 zwischen der ersten Schneckengangzone 9 und der zweiten Schneckengangzone 10 eine als Drosselstelle ausgebildete Stauvorrichtung für das Polymerisat vorgesehen werden. Dazu ist im Gehäuse 3 der Schneckenpresse ein Rahmen 21 bzw. eine Stauscheibe angeordnet, dem am Innenmantel 22, jeweils radial gegenüberliegend, mit Abstand ein Ringbund 23 zwischen der ersten Schnekkengangzone 9 und der zweiten mittleren Schnekkengangzonel0 zugeordnet ist, so daß zwischen Ringbund 23 und Stauscheibe 21 ein Ringspalt 24 vorbestimmter Breite entsteht. Der Übergang zwischen dem Schneckenganggrund 6 und dem Ringbund 23 sowie der Innenmantel 22 des Rahmens 21 sind gut abgerundet, um Toträume und damit Zersetzungen des Polymerisates zu vermeiden.

Claims

Patentansprüche: 1. Schneckenpresse zum Gelieren von monomerhaltigen und/oder feuchten Polymerisaten, z. B. Polyvinylchlorid, Polyäthylen od. dgl., mit einer Absaugvorrichtung für die unter Einwirkung von Druck und Hitze ausgetriebenen Dämpfe, bestehend aus zwei gegenläufig ineinander kämmenden und zwischen sich einen Spalt bildenden Schnecken mit drei verschiedenartig ausgebildeten Schneckengangzonen, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Breite des Schneckensteges (7) der mittleren Schneckengangzone (10) gegenüber den der Einzugs- und der Austragszone (9 bzw. 11) mindestens das Zweifache beträgt, während die Breite des Schneckensteges der Austragzone (11) gleich oder kleiner als die der Einzugszone (9) ist, und daß die Ab- saugvorrichtung(14) im Bereich der mittleren, einen Walzeffekt bewirkenden Schneckengangzone (10) angeordnet ist.
2. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schnecken (1,2), von der Einfüllöffnung (12) aus gesehen, sich voneinander wegbewegend angetrieben sind.
3. Schneckenpresse nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die mittlere Schneckengangzone (10) heizbar ist.
4. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schneckengangzone (10) gegenüber jeder der anderen Schneckengangzonen (9, 11) länger ist.
5. Schneckenpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen als Drosselstelle ausgebildeten Rahmen (21) zwischen der Einzugszone (9) und der mittleren Entgasungszone (10).
6. Schneckenpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle von einem in den Innenraum des Schneckengehäuses (3) ragenden Rahmen (21) gebildet ist, dessen hineinragender Teil (22) mit einem zugeordneten Ringbund (23) der Schnecke (1, 2) einen Ringspalt (24) vorbestimmter Breite bildet.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 750 509; französische Patentschrift Nr. 1 132533; britische Patentschrift Nr. 593 799; USA.-Patentschriften Nr. 1283 947, 2615 199.