DE1207074B - Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten von thermoplastischen Kunststoffen in einer Schneckenpresse - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B29f

Deutsche Kl.: 39 a4 - 3/02

Nummer: 1207 074

Aktenzeichen: M 47466 X/39 a4

Anmeldetag: 21. Dezember 1960

Auslegetag: 16. Dezember 1965

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten von thermoplastischen Kunststoffen durch Fördern, Plastifizieren und Mastifizieren derselben in einer Schneckenpresse, bei denen die Plastifizierwirkung durch Strömen des plastifizierten Kunststoffes durch den Spalt zwischen Schneckensteg und Schneckenzylinderinnenwand gefördert wird.

Mit der Entwicklung und Anwendung von Kunststoffen hat auch die Entwicklung der Kunststoff-Schneckenpresse eine große Bedeutung erlangt. In den Anfängen der Kunststoffverarbeitung mit Hilfe von Schneckenpressen war es üblich, die Maschine mit bereits plastizierter und vollständig aufgeschlossener Masse zu beschicken. Die Schneckenpresse hatte dann nur noch die Aufgabe, die Masse gleichmäßig zu fördern und mit einem gewissen Druck aus dem Spritzwerkzeug auszupressen. Heute gehen die Forderungen dahin, den Kunststoff möglichst ohne Vorbearbeitung in der Schneckenpresse zu verarbeiten, wobei lediglich, wenn erforderlich, in einfachen Mischvorrichtungen ohne Knetwirkung Zusätze, wie Weichmacher, Füllstoffe, Stabilisatoren, Gleitmittel, Farbstoffe usw., eingemischt werden sollen. Bei diesem Verfahren finden also in der Schneckenpresse außer den mechanischen Förderprozessen auch noch physikalisch-chemische Umwandlungsprozesse statt.

Der Kunststoff, mit dem die Schneckenpressen beschickt werden, kann in jeder beliebigen Form vorliegen: als Pulver bzw. Pulvergemisch, als Granulat, als Flocken, als Schnitzel, als Paste usw. Die Schneckenpressen stehen daher heute unter den kontinuierlich arbeitenden Kunststoffmaschinen an hervorragender Stelle und werden sowohl für die Aufbereitung zur ausschließenden Endverarbeitung als auch zur Endverarbeitung selber praktisch aller auf dem Markt erhältlichen thermoplastischen Massen verwendet. Darüber hinaus finden Kunststoffschneckenpressen neuerdings auch bei der Kunst-Stoffverarbeitung im Stückprozeß, wie z. B. beim Spritzguß von Kunststoffartikeln, Anwendung, so daß die mit Schneckenpressen auszuführenden Verarbeitungsverfahren sowohl das Strangpressen (Extrudieren) als auch den Spritzguß umfassen.

Die hervorragende Stellung, welche die Schneckenpresse bei der Kunststoffverarbeitung heute einnimmt, darf jedoch nicht darüber hinwegtäuschen, daß die bei der Verarbeitung zu lösenden thermodynamischen und Theologischen Probleme noch keineswegs gelöst sind. Zwar weist die ziemlich weitgehend entwickelte Theorie der Kunststoffschnecken-Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten
von thermoplastischen Kunststoffen in einer
Schneckenpresse

Anmelder:

Maillefer S. A., Renens, Vaud (Schweiz)

Vertreter:
Dr.-Ing. W. Höger,
Dipl.-Ing. W. Stellrecht M. Sc.
und Dipl.-Phys. Dr. D. Grießbach,
Patentanwälte, Stuttgart 1, Uhlandstr. 16

Als Erfinder benannt:

Charles Maillefer, Renens, Vaud (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 31. Dezember 1959

pressen den zu beschreitenden Weg, doch lassen sich mangels hinreichend genauer Kenntnis der Werte der Materialparameter, die in die Theorie eingehen, die Ergebnisse der Theorie noch nicht auf eine gezielte optimale Konstruktion von Schneckenpressen anwenden. Infolgedessen beruht der Bau von Schneckenpressen zum überwiegenden Teil auf empirisch gewonnenen Erfahrungen.

Um das Problem, dessen Lösung Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, deutlich zu umreißen, sollen zunächst die Hauptforderungen, die von Schneckenpressen erfüllt werden müssen, sowie typische, dem Stande der Technik entsprechende Ausführungsformen kurz erläutert werden.

Man verlangt von Schneckenpressen,

1. daß die Temperatur der Kunststoffmasse auf einen geeigneten Wert im thermoplastischen Bereich der Masse erhöht wird,

2. daß die Temperatur der plastischen Masse nicht einen Punkt überschreitet, bei dem Depolymerisation, Zersetzung oder Oxydation zur Schädigung des zu verarbeitenden Materials führt,

3. daß das Material, welches häufig aus mehreren Ausgangskomponenten zusammengesetzt ist, möglichst vollkommen durchmischt wird, so daß am Ende der Schnecke eine homogen aufgeschlossene, gleichmäßig plastizierte und durchgehend gleichmäßig temperierte Mischung entsteht,

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4. daß die gleichmäßig durchmischte Masse konti- c) Die Änderungen der Plastizität der Massen sind nuierlich gefördert und dabei derart hinreichend zum Teil reversibel, und die Wärmetönungen verdichtet wird, daß der Ausstoß der Masse aus der einzelnen Umwandlungen sind teils exotherm, dem Spritzwerkzeug unter einem gleichmäßigen teils endotherm.

und angemessenen Druck erfolgt, 5

5. daß — außer den genannten technologischen . Diese Materialeigenschaften erschweren eine Forderungen — auch den wirtschaftlichen For- gkichmaßige Erwärmung der Masse und eine vollderungen nach einer hohen Ausstoßleistung, ^st*^nd}& Durchmischung, da zunächst nur die unmittelbar mit der beheizten Wand des Rotations-

6. nach einer möglichst einfach gebauten, einfach ₁₀ körpers der Presse in Berührung kommenden bzw. zu regelnden und einfach zu wartenden Ma- der unmittelbaren Reibung zwischen der Wand und schine sowie d_er Schnecke ausgesetzten Kunststoffschichten er-

7. nach einer möglichst großen »Fahrbreite« (d. h. wärmt werden. Da diese plastizierten Schichten keine Anwendunssbreite bezüglich der verschiedenen große Fließfähigkeit besitzen, verbleiben sie trotz der Kunststofftypen und extrudierten Produkte als ¹S Schraubenbewegung für längere Zeit in den Randauch Variationsbreite bezüglich der anwend- bereichen des Massenstranges und isolieren damit baren Betriebsbedingungen) Rechnung getragen den noch festen Kern der Masse von der Wärmewird, zufuhr.

In F i g. 1 der Zeichnung ist dieser Zustand sche-

Die konventionellen Schneckenpressen sind Nor- ao matisch dargestellt. Die Mitte a des Werkstoffflusses malbauarten, bei denen die für den Arbeitsprozeß wird von der bereits plastizierten Randschicht b umnotwendige Wärme sowohl durch inneren Energie- schlossen, wodurch die Wärmezufuhr erschwert wird, umsatz als auch durch äußere Beheizung erzeugt Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß die längere wird, wobei durch lokale Scherungen entstehende Zeit in der Randzone verbleibende plastizierte Überschußwärme noch durch Kühlung abgeführt 25 Massenschicht überhitzt wird,
wird. In welchem Maß eine Durchmischung der Masse

Bei den autogen arbeitenden Schneckenpressen, stattfindet, hängt nun von der unterschiedlichen Stärke die in vielen Sonderausführungen bekannt sind, wird der drei verschiedenen, sich zur Gesamtströmung ohne äußere Beheizung und zum Teil auch ohne überlagernden Strömungsarten ab, einmal von der die aktive Kühlung gearbeitet; die erforderliche Wärme 30 Förderung bewirkenden sogenannten Schleppströentsteht allein durch inneren Energieumsatz infolge mung, welche durch das Kräftespiel zwischen der von Reibung und Scherung der Masse beim Ver- umlaufenden Schneckenoberfläche und der ruhenden pressen. Wand zustande kommt, zum anderen von der soge-

Die Probleme, welche bisher am wenigsten befrie- nannten Druckströmung längs des Schneckenganges, digend gelöst wurden, sind die wichtigsten, die 35 welche eine Rückströmung darstellt und durch das Qualität des Endproduktes bestimmenden Forderun- in der Schmelze herrschende Druckgefälle entsteht, gen 3 und 4 (Homogenisierung und gleichmäßige und schließlich von der sogenannten Leckströmung Temperierung der Masse, gleichmäßige Verdichtung über die Schneckenstege, die ebenfalls eine Rückströvor dem Ausstoß). mung darstellt und durch das längs der Schnecke

Diese Schwierigkeiten hängen mit den besonderen 40 herrschende Druckgefälle hervorgerufen wird. Eigenschaften der Kunststoffe zusammen, von denen Wesentlich dabei ist, daß die Gegenwart von Rückdie drei wichtigsten genannt seien: strömungen zwar den Mischeffekt begünstigt jedoch

ν „ . . _ , . . , . auf Kosten der Ausstoßleistung geht.

a) Kunststoffmassen haben eine sehr geringe Eine mangelhafte Durchmischung der Masse im Wärmeleitfähigkeit die mit einem Wert von ₄₅ Schneckengang kann, um zwei typische Folgeerscheietwa einigen ΙΟ"* (cal/cm-* °C see) um drei _{fl zu} ^ö _ne^_{neil) einerS}eit_s zu einer sogenannten Zehnerpotenzen geringer als die der Metalle ist. _Her^_bildung5 andererseits zu einer inneren anisotropen

b) Ferner ändert sich der Aggregatzustand bzw. die Struktur im Massestrang führen. Zu lokalen oder Plastizität der Kunststoffmassen als Funktion temporären Herdbildungen kommt es, wenn einzelne der Temperatur in sehr komplizierter Weise. 5° Massenteilchen infolge ungleichmäßigen Transports Die »feste« Ausgangsmasse geht mit steigender zu lange im Schneckengang verweilen, was besonders Temperatur zunächst in einen »thermoelasti- für hitzeempfindliche Kunststoffe schädlich ist.
sehen« Zustand über, bei dem noch zwischen Unter Ausnutzung der vorstehend kurz erwähnten einem sogenannten plasto-elastischen und einem Erkenntnisse sind nun die verschiedensten Schneckenelastoviskosen Zustand unterschieden werden 55 konstruktionen entwickelt worden, die einen Komkann, und wandelt sich dann zu einer »thermo- promiß zwischen einer guten Qualität des Endproplastischen«, mehr oder weniger zähen Flüssig- duktes und einer hohen Ausstoßleistung zu erreichen keit um. Polystyrole und Polyvinylchloride z. B. suchen. Die konventionelle Normalbauart, welche auf sind in dem thermoplastischen Zustand zäh- einer zylindrischen Schraube mit einem nach dem viskos, Polyamide dagegen niedrigviskos bzw. 60 Ausstoßende hin abnehmenden Gangvolumen beruht flüssig. Dabei sind die Übergänge zwischen und mit äußerer Heizung und Kühlung ausgerüstet »fest« und »thermoelastisch«, die sogenannte ist, erfüllt die Anforderungen an eine gute Homoge- »Erweichungstemperatur«, sowie zwischen »ther- nisierung und Durchmischung der Masse nur in sehr moelastisch« und »thermoplastisch«, die söge- beschränktem Maße. Das Hauptmerkmal aller von nannte »Fließtemperatur«, keine definierten 65 der Normalbauart abweichenden Sonderausführungen Umwandlungspunkte, sondern je nach Art des ist eine konstruktive Maßnahme, welche in der soge-Materials nur mehr oder weniger deutlich aus- nannten Umwandlungszone, in der die Plastizierung geprägte Bereiche. des Materials erfolgt, oder am Ende dieser Zone

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einen besonderen Misch-, Knet- oder SchereSekt der vorgenannten Wirkung bewußt belassen oder bewirken soll. Einige dieser bekannten Maßnahmen sogar verstärkt.

seien kurz genannt: konische oder zylindrisch-para- Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, bei

bolische Ausbildung der Mantelflächen der Schnecke, Strangpreßverfahren für thermoplastische Kunststoffe wechselnde oder gegenläufige Gangsteigung, wech- 5 den Förderwiderstand zu verringern, einen verbesserselnde Exzentrizität des Kerns, Verwendung von ten Wärmeaustausch zu erzielen und die Plastifizie-Exzenterknetteilen oder anderen Knetelementen, von rung zu beschleunigen.

eingelegten Lochringen, von Durchbrüchen in den Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

Gewindegängen oder von Staubkörpern, Schnecken- gelöst, daß die viskose oder flüssige Phase von der pressen mit sogenanntem »Torpedokopf«, mit ge- ίο festen Phase des zu verarbeitenden Kunststoffes riffelten Steilgewinden oder mit Knetzahnrädern. während dessen Förderung in der Schnecke jeweils

Spezielle, bei autogen arbeitenden Schnecken- nach Erreichen des Erweichungs- oder Schmelzpressen angewandte Maßnahmen zur Erzeugung der punktes innerhalb eines Bereiches, der sich mindestens erforderlichen Wärme durch innere Reibung sind die über einen Teil der Länge des Schneckenganges erVerwendung eines Riffelkopfes, von dem zahlreiche 15 streckt, nach oder während des Durchtritts durch den Varianten bekanntgeworden sind, die Verwendung Spalt zwischen Schneckensteg und Zylinderinneneiner hyperbolischen Gangtiefencharakteristik der wand getrennt und wenigstens einem Sammelraum Schnecke, welche der plastischen Masse in dem be- im Bereich der Schnecke selbst zugeführt wird, in treffenden Abschnitt eine linear zunehmende Ge- den die noch festen Bestandteile des Kunststoffes schwindigkeit erteilt, sowie die Verwendung einer 2° nicht gelangen können.

Schnecke mit einem verhältnismäßig kleinen Durch- In der Bildung eines Sammelraumes, in dem die

messer und mit flachgeschnittenen Gängen bei ver- flüssige Phase des Kunststoffes getrennt von der hältnismäßig hohen Drehzahlen. Auf die Gruppe der festen für sich allein gefördert wird, wird durch die bekannten Hohlschnecken soll noch etwas ausführ- Erfindung der Vorteil erreicht, daß einerseits die licher eingegangen werden, weil bei einem Ausfüh- 25 bereits flüssigen Masseteilchen praktisch ohne Widerrungsbeispiel der später beschriebenen Erfindung stand gefördert werden, während andererseits an die ebenfalls eine Schnecke verwendet wird, die einen noch festen Teilchen die Wärme noch intensiver axialen Hohlraum besitzt. herangetragen und durch erhöhte innere Reibung die

Längsbohrungen in der Schnecke sind für folgende Plastifizierung beschleunigt wird. Eine höhere Aus-Anwendungszwecke bekannt: zur Aufnahme und 30 Stoßleistung ist hiervon die Folge. Führung eines Kolbens bei den sogenannten Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Ver-

Schneckenkolbenpressen, in denen die von der fahrens gemäß der Erfindung sind im Schneckensteg Schnecke plastizierte Masse durch den Kolben in radiale Kanäle angeordnet, die einerseits in den Spalt eine nachgeschaltete Form gespritzt wird. Es handelt zwischen Schneckensteg und Zylinderinnenwand und sich hierbei um eine Kombination der Schnecken- 35 andererseits in einen als Sammelraum dienenden und presse mit einer Kolbenpresse in einer Spritzguß- eine Ausstoßöffnung an der Schneckenspitze aufmaschine. Gelegentlich werden Kanäle in der weisenden axialen Kanal innerhalb des Schnecken-Schnecke auch zur Temperierung der Schnecke durch kernes münden.

Flüssigkeiten, Heizwiderstände usw. verwendet. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform

Ferner sind Hohlschrauben bekannt, die in ihrer 40 einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Bohrung eine zweite Schnecke enthalten; diese Typen gemäß der Erfindung ist der Sammelraum durch einen werden als »Teleskope-Schneckenpressen bezeichnet. zweiten Schneckengang gebildet, der nicht an die Schließlich sind Hohlschnecken noch für einen ganz Beschickungsöffnung angeschlossen ist. Dabei kann anderen Zweck bekanntgeworden, nämlich bei es günstig sein, wenn der Durchflußquerschnitt desSchneckenpressen mit sogenanntem Vent-System, das 45 jenigen Schneckenganges, der an die Beschickungszur Entgasung der Masse innerhalb der Schnecke Öffnung angeschlossen ist, in Durchflußrichtung dient. Die Absaugung der Gase erfolgt bei einigen laufend bis auf Null abnimmt, während der Querdieser Systeme durch radiale Bohrungen im schnitt des als Sammelraum dienenden Schnecken-Schneckenkern, welche in die axiale Bohrung der ganges in gleicher Richtung von Null an laufend zuSchnecke einmünden, an deren freies Ende eine 50 nimmt.

Pumpe angeschlossen ist. Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Schneckensteg,

Trotzdem wurde eine optimale Lösung noch nicht der in Fließrichtung der Masse gesehen den als Samgefunden. Das Nebeneinanderbestehen von fester melraum dienenden Schneckengang und nach der Phase und von plastizierten Phasen verschiedener entgegengesetzten Richtung den die noch festen Viskosität ist der Hauptgrund dafür, daß eine Steige- 55 Kunststoffteile enthaltenden Schneckengang begrenzt, rung der Qualität des Endproduktes und der Aus- einen etwas größeren Außendurchmesser aufweist als Stoßleistung, wie die obige Aufzählung zeigt, bei be- , der andere Schneckensteg.

kannten Schneckenpressen nur auf Kosten eines ver- Durch die Maßnahmen nach der Erfindung kann

hältnismäßig komplizierten maschinellen Aufwandes also erreicht werden, daß alle Masseteilchen, die einen an zusätzlichen, die Homogenisierung beschleunigten 60 hinreichend viskosen bzw. flüssigen Zustand ange-Mitteln erreicht wird. nommen haben, von dem noch festen Gut getrennt

In der Strangpreßtechnik zur Verarbeitung thermo- werden und in einen Sammelraum gelangen, in dem plastischer Kunststoffe ist es weiterhin bekannt, daß sie praktisch keiner weiteren Erwärmung mehr unterbei Verwendung einer Schnecke als Förder- und liegen, da keinerlei den weiteren Transport zur Aus-Plastifiziermittel die zwischen Schneckensteg und 65 stoßzone und die dabei noch stattfindende weitere Schneckenzylinderinnenwand entstehenden Leck- Homogenisierung hemmende feste Masseteilchen ströme die Plastifizierung und Mastifizierung fördern. mehr vorhanden sind. Ferner werden gleichzeitig Solche Leckströme werden dabei zur Verstärkung durch die stetige Abführung der viskosen bzw.

flüssigen Phase die in der festen Phase verbliebenen Teilchen einer wesentlich besseren Wärmeübertragung und Reibung unterworfen, als es bei gleichzeitiger Gegenwart der bereits viskosen bzw. flüssigen Phase möglich wäre. In Fig. Ib ist schematisch die Abtrennung der viskosen bzw. flüssigen Phase b (in Pfeilrichtung) von der festen Phase α dargestellt, wobei ein Fluß durch Spalte zwischen der Schnecke und der Wand des Schneckenzylinders der Presse gedessen Durchflußquerschnitt progressiv von der Beschickungsöffnung 14 zum Kopf 17 hin abnimmt. Von der Zone ab, in welcher der behandelte Werkstoff zu schmelzen beginnt, weist die in Berührung mit der Innenwandung des Schneckenzylinders 13 befindliche Oberfläche des Schneckensteges 19 Löcher 20 auf, die mit einem zentralen Kanal 21 im Innern der Schnecke verbunden sind. Der Kanal 20 erstreckt sich längs der Achse der Schnecke und bildet einen

maß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung io Sammelraum, der an dem der Fließrichtung des erfolgt. Werkstoffes entgegengesetzten Ende der Schnecke

Die beschriebene Maßnahme nach der Erfindung angeschlossen und am anderen Ende in Richtung auf

die öffnung des Kopfes 17 hin offen ist. Das äußere konische Ende der Schnecke liegt gegen eine zuge-Nachdem die Masse, sei es durch äußere Beheizung 15 ordnete Fläche dieses Kopfes dicht an.
und innere Reibung, sei es lediglich durch innere Unter diesen Bedingungen wird die viskose bzw.

Reibung, in autogen arbeitenden Schneckenpressen die zur Umwandlung in die viskose bzw. flüssige

löst tatsächlich weitgehend alle vorstehend beschriebenen Probleme:

Phase erforderliche Temperatur erreicht hat, wird sie flüssige Phase des behandelten Werkstoffes je nach dem erreichten Grad ihrer Viskosität durch den Spalt zwischen Schneckensteg und Schneckenzylinder sowie

selbsttätig aus der Reaktions- bzw. Umwandlungs- ao durch die Löcher 20 gequetscht und in dem Kanal 21 zone entfernt, so daß einerseits die Gefahr einer gesammelt, wo sie in Richtung auf den Kopf 17 fließt, weiteren Temperaturerhöhung und damit einer Überhitzung ausgeschlossen wird und andererseits der

Raum zwischen Schneckenmantel und Wand des Schneckenzylinders der Presse, in dem vorzugsweise durch innere Reibung die Wärme erzeugt wird, für die nachfolgende feste Masse frei gemacht wird. Auf diese Weise wird gleichzeitig die Geschwindigkeit der Umwandlung wesentlich erhöht, so daß ohne beson-Die feste, kontinuierlich von ihrer viskosen Umgebung getrennte Phase kann auf diese Weise schnell ebenfalls in den gewünschten viskosen Zustand umgewandelt werden, da sie der Wärmezufuhr und der Reibung unterworfen wird und der eigentliche Funktionsbereich zwischen Schneckenmantel und Wand des Schneckenzylinders, in dem vorzugsweise die Reibungswärme erzeugt wird, kontinuierlich für die

deren Aufwand und ohne Einbuße an Qualität des 30 nachfolgende noch feste Masse frei gemacht wird. Es

Endproduktes eine wesentlich größere Ausstoßleistung erzielt werden kann. Außerdem findet in dem Sammelraum infolge der kontinuierlich eindringenden viskosen bzw. flüssigen Phase eine gleichmäßig zur Ausstoßöffnung hin steigende Verdichtung dieser Phase statt, die einen hinreichenden und konstanten Ausstoßdruck garantiert.

An Hand der Zeichnungen werden die Verteilung und Trennung der Phasen sowie zwei Ausführungsist deshalb möglich, damit höhere Ausstoßleistungen zu erreichen als bei bekannten Schneckenpressen.

Bei der zweiten Ausführungsform nach F i g. 4 ist die Schnecke derart doppelgängig ausgeführt, daß zwei Gänge 22 und 23 gebildet werden, die dicht nebeneinander angeordnet sind und deren Durchflußquerschnitte in entgegengesetzten Richtungen bis zu einem Wert Null abnehmen.

Auf diese Weise werden zwischen dem Umfang des

formen der Vorrichtung nach der Erfindung näher 40 Schneckensteges 25 und der Wand des Schneckenbeschrieben. Zylinders Kanäle kleineren Querschnittes gebildet, 1 zeigt schematisch, wie bereits erläutert, die

Fig.

Verteilung der festen und viskosen bzw. flüssigen Phasen des Kunststoffes über den Querschnitt des Massenflusses eines Schneckenganges;

Fig. 2 zeigt einen senkrechten Teilschnitt einer Schneckenpresse, in der die Erfindung angewendet werden kann;

F i g. 3 zeigt eine Schnecke in vergrößertem Maßstab gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und

F i g. 4 ist eine zu F i g. 3 ähnliche Darstellung der Schnecke gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Die beiden beschriebenen Ausführungsformen unterscheiden sich im wesentlichen durch ihre Schnecken. Infolgedessen kann die Maschine nach Fig. 2 beiden Ausführungsformen gemeinsam sein.

Nach F i g. 2 besteht die Schneckenpresse aus dem Gestell 10, in dem der Antriebsmotor für die nur teilweise angedeutete Schnecke 11 angeordnet ist; 12 bezeichnet das Untersetzungsrädergetriebe, 13 den Zylinder, in welchem sich die Schnecke dreht, 14 die Beschickungsöffnung, 15 die Kühlschlange, 16 den Heizkörper, 17 den Extruderkopf, 18 die Matrize, durch die die Kunststoffmasse ausgestoßen wird.

Die Schnecke nach Fig. 3 ist mit einem einzigen Schneckensteg 19 versehen, der einen Gang begrenzt, durch welche die viskose bzw. flüssige Phase je nach dem erreichten Grad ihrer Viskosität von dem Gang 22 in den Gang 23 gepreßt wird, wobei der Gang 23 die Funktion des Sammelraumes hat. Auch durch diese Ausführung der Schnecke wird eine kontinuierliche Trennung der Phasen und damit eine hohe Ausstoßleistung erzielt.

Die durch das Verfahren nach der Erfindung erzielten Vorteile betreffen nun aber nicht nur die hohe Ausstoßleistung von Schneckenpressen, sondern zugleich auch eine ohne zusätzlichen Aufwand erreichte Verbesserung der Qualität des Endproduktes. Durch die kontinuierliche Überführung der viskos bzw. flüssig gewordenen Phase in einen von der noch festen Phase getrennten Sammelraum werden nämlich einerseits eine lokale Überhitzung und damit eventuelle chemische Zersetzungen von Masseteilchen in der Umwandlungszone verhindert und andererseits die Homogenisierung der viskosen bzw. flüssigen Phase wesentlich begünstigt, so daß die den Austrittskopf der Maschine erreichende Masse völlig durchmischt und gleichmäßig temperiert ist.

Um die Ausstoßleistung noch zu erhöhen, kann der Durchmesser des einen Schneckensteges 24, der in Fließrichtung der Masse die Nut 3 und nach der entgegengesetzten Richtung hin die Nut 2 begrenzt, ein wenig größer sein als der Durchmesser des ande-

ren Schneckensteges 25, der in Fließrichtung der Masse die Nut 22 und nach der entgegengesetzten Richtung hin die Nut 23 begrenzt.

Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Mittel, welche für eine Trennung der Phasen innerhalb eines bestimmten Längenbereiches der Schnecke sorgen, können auch auf beliebige andere Weise verwirklicht werden. So könnte der Schneckengang auf dem die Schnecke umgebenden Zylinder angeordnet werden. Ebenso ließe sich die Schneckenpresse derart ausbilden, daß der Schneckenzylinder rotiert. Außerdem könnte die Schnecke in anderen Maschinen als Schneckenpressen, z. B. in Einspritzmaschinen, verwendet werden.

Ferner lassen sich die Vorrichtungen nach der Erfindung mit zahlreichen bekannten Vorrichtungen kombinieren, z. B. mit Mitteln zur Evakuierung von im zu bearbeitenden Werkstoff enthaltenen Gasen, mit zusätzlich zur Gehäuseheizung angeordneten ao Mitteln zur Beheizung oder Kühlung der Schraube selber od. ä.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verarbeiten von thermoplastischen Kunststoffen durch Fördern, Plastifizieren und Mastifizieren derselben in einer Schneckenpresse, bei dem die Plastifizier- und Mastifizierwirkung durch Strömen des plastifizierten Kunststoffes durch den Spalt zwischen Schneckensteg und Schneckenzylinderinnenwand gefördert wird, dadurchgekennzeichnet, daß die viskose oder flüssige Phase von der festen Phase des zu verarbeitenden Kunststoffes während dessen Förderung in der Schnecke jeweils nach Erreichen des Erweichungs- oder Schmelzpunktes „ innerhalb eines Bereiches, der sich mindestens über einen Teil der Länge des Schneckenganges erstreckt, nach oder während des Durchtritts durch den Spalt zwischen Schneckensteg und Zylinderinnenwand getrennt und wenigstens einem Sammelraum im Bereich der Schnecke selbst zugeführt wird, in den die noch festen Bestandteile des Kunststoffes nicht gelangen können.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schneckensteg (19) radiale Kanäle (20) angeordnet sind, die einerseits in den Spalt zwischen Schneckensteg und Zylinderinnenwand und andererseits in einen als Sammelraum dienenden und eine Ausstoßöffnung an der Schneckenspitze aufweisenden axialen Kanal (21) innerhalb des Schneckenkerns münden (F i g. 3).

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelraum durch einen zweiten Schneckengang (23) gebildet ist, der nicht an die Beschickungsöffnung (14) angeschlossen ist (Fig. 4).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß der Durchflußquerschnitt desjenigen Schneckenganges (22), der an die Beschickungsöffnung (14) angeschlossen ist, in Durchflußrichtung laufend bis auf Null abnimmt, während der Querschnitt des als Sammelraum dienenden Schneckenganges (23) in gleicher Richtung von Null an laufend zunimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneckensteg (24), der in Fließrichtung der Masse gesehen den als Sammelraum dienenden Schneckengang (23) und nach der entgegengesetzten Richtung den die noch festen Kunststoffteile enthaltenden Schnekkengang (22) begrenzt, einen etwas größeren Außendurchmesser aufweist als der andere Schneckensteg (25).

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 845 009;

britische Patentschrift Nr. 780 105;

USA.-Patentschrift Nr. 2 848 739;

schweizerische Patentschrift Nr. 247 704;

Fachbuch von Dr. Ing. Schenkel, »Schneckenpressen für Kunststoffe«, München 1959, S. 200 und 201.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

E09 758/410 12.65 © Bundesdruckerei Berlin