DE1269334B

DE1269334B - Heizbare Schneckenpresse zum Herstellen poriger Koerper aus thermoplastischen Kunststoffen auf Polystyrolbasis

Info

Publication number: DE1269334B
Application number: DEP1269A
Authority: DE
Inventors: Erling Berner
Original assignee: Wmb International AB
Current assignee: Wmb International AB
Priority date: 1961-01-19
Filing date: 1962-01-15
Publication date: 1968-05-30

Description

Heizbare Schneckenpresse zum Herstellen poriger Körper aus thermoplastischen Kunststoffen auf Polystyrolbasis Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneckenpresse zur Herstellung poriger Körper aus thermoplastischen Kunststoffen auf Polystyrolbasis, in der ein flüssiges, bei normalem Druck gasförmiges Lösungsmittel in den durch die Schneckenpresse hindurch geförderten Kunststoff eingemischt wird und die hintereinander angeordnete Abschnitte unterschiedlicher Form mit Zonen unterschiedlichen Druckes des geförderten Kunststoffes aufweist.
Es ist bereits bekannt, in einer Schraubenpumpe einen Druck in dem Kunststoff unter gleichzeitiger Erwärmung desselben aufzubauen, so daß der Kunststoff gelatiniert. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise solcher Art, daß es beim Einmischen in den Kunststoff flüssig ist, aber bei normalem Druck in Gasform übergeht. Als Beispiel sei genannt, daß der Kunststoff Polystyrol und das Lösungsmittel Methylchlorid sein können. Der Kunststoff wird in der Schraubenpumpe erwärmt und geht unter Knetung in flüssigen oder halbflüssigen Zustand über, und es ist die Aufgabe der Pumpe, eine innige Mischung der beiden Komponenten sicherzustellen.
Es ist eine Schneckenpresse zwecks Formung von Gegenständen aus Kunststoff bekannt, bei dem eine Nebenschlußleitung den Kanal, der sich außerhalb des Wirkungsbereiches der Schnecke befindet, mit einer Stelle mitten vor der letzteren verbindet. Der bekannte Apparat arbeitet ohne Lösungsmittel und von ihm erzeugten Überdruck, weshalb nicht dieselben Bedingungen wie bei dem Erfindungsgegenstand vorliegen.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Nebenleitung, die mit den im Innern der Schneckenpresse vorgesehenen Abschnitten unterschiedlicher Form und unterschiedlichen Druckes zu beiden Seiten des Einlasses für das Lösungsmittel verbunden ist und durch die Kunststoff in eine Zone niedrigen Druckes der Schneckenpresse zurückführbar ist.
Die Verteilung des Lösungsmittels in dem Kunststoff ist von wesentlicher Bedeutung für die endgültige Struktur des porigen Produktes in bezug auf Homogenität und Größe der Poren, Stärke ihrer Wände und damit das Volumengewicht und die allgemeinen Festigkeitseigenschaften des Endproduktes. Demgemäß wird der Mischer bzw. die Schneckenpresse gemäß der Erfindung mit einer Nebenleitung versehen, die zwei Stellen des Inneren der Schneckenpresse, an denen der Kunststoff verschiedene Grade von Behandlung erfahren hat, miteinander verbindet, derart, daß durch die Leitung eine Rückführung von Kunststoff zur Einlaßseite erfolgt. Man kann durch die Nebenleitung einen größeren oder kleineren Teil des mit dem Lösungsmittel vermischten Kunststoffes zwecks erneuter Behandlung in der Schneckenpresse unter Zusammenbringen mit Kunststoff, der überhaupt noch nicht oder erst soeben mit dem Lösungsmittel in Berührung gekommen ist, zurückführen.
Auf diese Weise wird die Vermischung sehr innig.
Gemäß einer weiteren, die Erfindung kennzeichnenden Eigenschaft weist die Schneckenpresse zwischen Einlaß und Auslaß eine Zone auf, wo der von dem Kunststoff durchlaufene Spalt oder Gewindezwischenraum an Querschnittsfläche zunimmt, so daß ein Druckabfall im Kunststoff eintritt. Durch Einleiten des Lösungsmittels hinter diese Druckfallzone wird ein Auslecken von Lösungsmittel in Richtung zum Einlaß für den Kunststoff verhindert.
Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf eine in der Zeichnung beispielsweise gezeigte Ausführungsform näher beschrieben werden, wobei auch die die Erfindung kennzeichnenden Eigenschaften angegeben werden.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine nach der Erfindung ausgeführte Schneckenpresse; F i g. 2 ist ein Diagramm über die Druckverteilung in der Schneckenpresse. Die Ordinate des Diagramms gibt den Druck in einer zweckgeeigneten Einheit an, während die Abszisse die lineare Erstreckung der Schneckenpresse in der Achsrichtung wiedergibt.
In der Fig. 1 bezeichnet 10 ein Gehäuse, in das eine Doppelschraube eingesetzt ist, welche in ihrer Längsrichtung aus zwei, zweckmäßig fest miteinander verbundenen Schrauben 12, 14 zusammengesetzt ist.
Die Schrauben werden von einem gemeinsamen, nicht dargestellten Motor über ein Vorgelege 16 und eine Welle 18 angetrieben. Am einen Ende des Gehäuses 10 befindet sich ein Einlaß 20 für den zu behandelnden Kunststoff, der beim Einbringen in die Schneckenpresse die Form von Körner haben kann.
Nach dem Durchgang durch das Innere der Schnekkenpresse tritt die Kunststoffmasse durch einen Auslaß 22 aus, der gleichzeitig als Expansionsmundstück ausgebildet sein kann und ein als Absperrorgan 24 angedeutetes Glied zur Regelung der Menge der austretenden Masse aufweist. Die Schraube 12 ist in einem Teil des Gehäuses 10 untergebracht, in dem der Kunststoff in gelatinierten Zustand übergeführt wird, und zwar unter Aufbauen eines Druckes gemäß dem Teil 25 der Kurve in der Fig. 2, die sich von dem Nullpunkt zu einem Höchstwert bei 26 erstreckt.
Die Schraube 12 ist von einem Mantel 28 umgeben, der mit Anschlüssen30, 32 für ein Erhitzungsmittel versehen ist. Die Schraube 12 ist zweckmäßig kegelförmig, wobei ihr Durchmesser in der Richtung vom Einlaß 20 zur zweiten Schraube 14 hin abnimmt. Zugleich nehmen die Gewindezwischenräume volumenmäßig ab, was die Voraussetzung dafür ist, daß der Druck gemäß dem Kurventeil 25 ansteigen kann.
Die Schraube 14 hat beim Anschluß an die Schraube 12 einen größeren Durchmesser als letztere, so daß der Zwischenraum zwischen der Schraube und dem Gehäuse sprungweise flächenmäßig zunimmt.
Auf diese Weise erhält man eine Zone 34 der Kurve in der Fig. 2 mit verhältnismäßig starkem Druckabfall. Kurz hinter dieser Zone wird flüssiges Lösungsmittel durch einen Einlaß 36 eingeleitet. Der Druck steigt an diesem Einlaß gemäß dem Kurventeil 38 und folgt dann während des weiteren Weges der Masse durch die Schneckenpresse ungefähr einer Kurvenlinie 40, die im wesentlichen parallel zur Abszisse verläuft oder einen Winkel mit ihr bildet, insbesondere derart, daß der Druck zum Auslaß hin steigt. Die Schraube 14 ist ebenso wie die Schraube 12 kegelig mit abnehmender Größe der Gewindezwischenräume ausgeführt.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, ist die Schraube 12 in dem Teil der Schneckenpresse untergebracht, in dem der thermoplastische Kunststoff, z. B. Polystyrol, in flüssigen oder halbflüssigen Zustand übergeführt wird, wobei gleichzeitig ein Überdruck aufgebaut wird. Dieser fällt beim Übergang zu der Schraubel4 ab und steigt dann wieder, ohne jedoch den Wert an dem Punkt 26 zu erreichen. Dies bedeutet, daß das Lösungsmittel, z. B. das Methylchlorid, nicht rückwärts durch die Schraube 12 zum Einlaß 20 hin dringen kann. Dennoch ist der Druck ausreichend hoch, um das Lösungsmittel flüssig zu halten. In dem Teil der Schneckenpresse, der von der Schraube 14 eingenommen wird, geht eine innige Vermischung von Lösungsmittel und gelatiniertem Kunststoff bei dessen fortgesetzter Förderung in Richtung zum Auslaß 22 vor sich. In diesem bzw. hinter ihm erfolgt eine Druckherabsetzung gemäß der Linie 42 in der F i g. 2, wobei das Lösungsmittel verdampft und die Kunststoffmasse sich zu ihrer hochporigen Struktur aufbläht, in der sie zu festem Zustand erstarrt.
Gemäß der Erfindung ist die Schneckenpresse mit einer Nebenleitung 44 versehen, die zwei oder mehr Stellen des Innern der Schneckenpresse miteinander verbindet, derart, daß eine Rückführung eines größeren oder kleineren Teils der Kunststoffmasse mit zugemischten Lösungsmittel zu einer früheren Phase erzielt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel hat die Nebenleitung 44 einen Schenkel 46, der an den Mischteil des Gehäuses 10 in der Nähe des Auslasses 22 angeschlossen ist. Ein anderer Schenkel48, in welchem ein Ventil 50 sitzt, leitet Kunststoffmasse zur Zone 34 zurück. Ein anderer Schenkel 52, in dem ein Ventil 54 vorgesehen ist, kann in dem Teil des Gehäuses münden, der von der Schraube 12 eingenommen ist. Die Masse kann also durch den einen oder anderen der Schenkel 48 und 52 oder gleichzeitig durch beide mit einer von der Einstellung der Ventile bestimmten Intensität zurückgeführt werden.
Der Druck an der Mündung des Schenkels 46 muß größer sein als in den Mündungen der anderen Schenkel, damit der vorgesehene Fluß zustande kommen kann, soweit nicht besondere Pumporgane vorgesehen werden. Nach dem Einführen von Masse an der Zone 34 tritt eine Drucksteigerung gemäß dem Kurventeil 38 ein. Eine ähnliche Drucksteigerung entsteht im ersten Teil des Schraubengehäuses gemäß dem Kurventeil 56, wenn Masse durch die Nebenleitung 44 dem Schenkel 52 zugeführt wird. Der Kurventeil 40 erhält einen um so flacheren Verlauf, d. h. einen kleineren Neigungswinkel gegenüber der Abszisse, je größer der Teil des Gemisches ist, der zur Leitung 44 zurückgeht. Die Rückführung hat also Einfluß auf den Enddruck im Auslaß 22.
Durch diese wiederholte Durchknetung des thermoplastischen Kunststoffes nach dem Einführen von Lösungsmittel in ihn wird eine sehr weitgehende Vermischung mit dem Kunststoff erhalten, was eine außerordentlich gleichmäßige Verteilung des Lösungsmittels in die Kunststoffmasse gewährleistet.
Diese Gleichmäßigkeit hat, wie bereits erwähnt, einen sehr günstigen Einfluß auf die Güte des Endproduktes.
An Stelle der gezeigten und beschriebenen Ausführungsform können zwei oder mehr Schrauben nebeneinander angeordnet sein und mit ihren Gewinden gegenseitig in die Gewindezwischenräume eingreifen. Die Schneckenpresse kann auch als Spritzvorrichtung für die Herstellung von Schaumstoff dienen.

Claims

Patentansprüche: 1. Heizbare Schneckenpresse zum Herstellen poriger Körper aus thermoplastischen Kunststoffen auf Polystyrolbasis, in der ein flüssiges, bei normalem Druck gasförmiges Lösungsmittel in den durch die Schneckenpresse hindurch geförderten Kunststoff eingemischt wird und die hintereinander angeordnete Abschnitte unterschiedlicher Form mit Zonen unterschiedlichen Druckes des geförderten Kunststoffes aufweist, g e k e n n -zeichnet durch eine Nebenleitung (44), die mit den im Innern der Schneckenpresse vorgesehenen Abschnitten unterschiedlicher Form und unterschiedlichen Druckes zu beiden Seiten des Einlasses (36) für das Lösungsmittel verbunden ist und durch die Kunststoff in eine Zone niedrigeren Druckes der Schneckenpresse zurückführbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (36) für das Lösungsmittel unmittelbar hinter einer durch Erhöhung des Querschnitts der Gewindezwischenräume der Schnecke (14) geschaffenen Drucksenkungszone (34), in der Hauptförderrichtung des Kunststoffes durch die Schneckenpresse gesehen, angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an das Innere der Schneckenpresse in der Nähe ihres Auslasses (22) mit einem Schenkel (46) angeschlossene Nebenleitung (44) zwei absperrbare Abzweigungen (48, 52) aufweist, die in das Innere der Schneckenpresse zwischen dem Einlaß (20) für den Kunststoff und dem Einlaß (36) für das Lösungsmittel einmünden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 247 704; französische Patentschriften Nr. 1 081 583, 1 162 572, 1 238 947; USA.-Patentschrift Nr. 2928 130.