DE1529798C - Vorrichtung zum kontinuierlichen Homo genisieren und Strangpressen von verschie denarügen Kunststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Homogenisieren und Strangpressen von verschiedenartigen Kunststoffen mit einer in einem Gehäuse drehbar angeordneten Förderschnecke und einer Zuführeinrichtung.

Es ist bereits eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Strangpressen bekannt (USA.-Patentschrift 2366417), bei der zwei parallel in einem Abstand zueinander angeordnete Kolben-Zylinder-Einrichtungen über zwischen einer Offen-, und Schließstellung betätigbare Schieber mit den als Plastifizierkammern ausgebildeten Schenkeln eines V-förmigen Körpers verbunden sind, an dessen Vorderende das plastifizierte Material ausgepreßt wird. Durch geeignete Steuerung der Vorschubkolben sowie der Schieber wird ein kontinuierliches Strangpressen,erzielt. Dabei ist jedoch ein& Förderschnecke zum Homogenisieren und Plastifizieren des Kunststoffes nicht vorgesehen. Der Einbau einer solchen Förderschnecke ist auch . nicht ohne weiteres möglich.

Ferner ist es bekannt (schweizerische Patentschrift 338 600), eine in einem Gehäuse drehbar angeordnete Förderschnecke mit Zuführeinrichtungen zu versehen, die in Form von weiteren Schnecken quer zur Förderschnecke an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet sind. Dabei sind zwischen der Förderschnecke und den Zuführeinrichtungen Sieböffnungen und Leerräume vorgesehen, die einen glatten Durchfluß des plastischen Materials erschweren. Ferner bedingen die Zuführschnecken einen erheblichen Mehraufwand. Insbesondere ist aber die Leistung dieser Vorrichtung gering, da sowohl die Förderschnecke als auch die Zuführschnecken bekanntlich eine geringe volumetrische .Vorschubleistung aufweisen. -

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer kontinuierlichen Strangpresse die volumetrische Vorschubleistung der Förderschnecke zu erhöhen. .

Diese Aufgabe ist bei der Vorrichtung der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst;

a) Die Zuführeinrichtung weist zwei) .voneinander getrennt am Gehäuse angeordnete Kolben-Zylinder-Einrichtungen auf, deren Druck auf die strangzupressende Masse wechselweise regelbar ist. · '

b) Unmittelbar an der Einmündung jedes Zylinders in das Gehäuse ist eine Absperreinrichtung : angeordnet. . .

c) Die Absperreinrichtungen sind jeweils abhängig von der Kolbenbewegung zwischen einer Offen- und einer Schließstellung betätigbar.

■ Wie bereits erwähnt, ist die volumetrische Vorschubleistung einer Förderschnecke verhältnismäßig gering und liegt etwa bei 20 bis 30% der tatsächlich stranggepreßten Materialmenge gegenüber der theoretisch möglichen Materialmenge. Der Grund hierfür liegt insbesondere darin, daß zwischen der Schnecke und dem plastischen Material ein Schlupf durch den Gegendruck auftritt. Erfindungsgemäß wird nun durch die Kolben-Zylinder-Einrichtungen ein Druck auf das plastische Material nicht nur zum Beschicken der Förderschnecke, sondern gerade auf das von der Förderschnecke strangzupressende Material ausge- ' geübt, so daß der Schlupf verringert und die volumetrische Vorschubleistung erheblich vergrößert wird.

Dabei kann die volumetrische Vorschubleistung der Förderschnecke sogar . größer als : 100 °/o werden. Durch den Drück der Kolben-Zylinder-Einrichtungen wird somit die Bewegung der Förderschnecke beim Vorschub des Materials durch das Gehäuse hindurch unterstützt.

Darüber hinaus kann der Plastifiziervorgang durch den Druck der Kolben-Zylinder-Einrichtungen eingestellt werden, so daß insbesondere unterschiedliche Anforderungen von verschiedenartigen Kunststoffen berücksichtigt werden können. Um verschiedenartige Kunststoffe verarbeiten zu können, ist es nicht nötig, die Förderschnecke zu wechseln, da Art und Dauer des Plastifizieryorgangs wenigstens innerhalb enger Grenzen einstellbar sind.

-Die erfindungsgemäße Vorrichtung liefert somit kontinuierlich ein stranggepreßtes Erzeugnis bei hoher Produktionsgeschwindigkeit. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.: Es zeigt ;^r:' ~ \ .

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, teilweise im Mittelschnitt und teilweise ge-_r.<. brachen, . . .

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung in einer anderen Ausführungsform und . - '

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Steueranlage für die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung. .:

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung 10, bestehend aus einem Gehäuse 11 und Kolben-Zylinder-Einrichtungen 12 und 13 zum Zuführen des Kunststoffes. Das Gehäuse 11 weist zwei Einlaßöffnungen 14 und 16 für die Kolben-Zylinder-Einrichtungen auf.

In dem Gehäuse 11 ist eine' Förderschnecke 17 drehbar angeordnet. Die Förderschnecke 17 besitzt einen mit Gängen versehenen Abschnitt 18, der sich von den Einlaßöffnungen 14 und 16 zur Auslaßöffnung 19 der Schnecke erstreckt. Dort ist ein Formstück 20 befestigt. Die Förderschnecke 17 weist ferner einen Abschnitt 21 mit flachen Nuten 22 auf, die im Vergleich zu den Gängen des Abschnitts 18 entgegengesetzt verlaufen und flach sind. Somit fördert die Förderschnecke nahezu den gesamten Kunststoff der in die Einlaßöffnungen 14 und 16 eintritt, in Richtung auf die Auslaßöffnung 19. Nur eine kleine Menge Kunststoff gelangt durch die Nuten 22 zu Schmierzwecken in das offene obere Ende 23 des Gehäuses 11.

Die Gänge im Abschnitt 18 haben eine konstante Steigung sowie einen .konstanten Durchmesser bis auf einen konvergierenden Endabschnitt 25. Es können aber auch andere Schneckenformen Verwendung finden. Die der Kolben-Zylinder-Einrichtung 12 entsprechenden Teile der Einrichtung 13 sind mit dem Zusatz α bezeichnet. ....·. ..·-..

An einem Zylinder 24 bzw. 24 a, welcher auf einer Grundplatte (nicht gezeigt) befestigt ist, ist im Bereich seines äußeren Endes um eine Öffnung 28 eine Einfüllvorrichtung, z.B. ein Trichter26 bzw. 26a angebracht; im Innenraum 27 bzw. 27 a der Zylinder 24,24 α ist je ein Kolben 29,29 α verschiebbar gelagert, der z. B.. über einen, weiteren Zylinder 31 druck- ^: mittelbetätigt.ist. '■■ ■ ■

Am Zylinder 24 ist ein Gleitschieber 36 angeordnet, der zwischen einer Offen- und einer Schließstellung betätigbar ist und sich durch eine Öffnung 37 in dem Zylinder erstreckt, die am inneren axialen Ende des Zylinders 24 und neben der Einlaßöffnung 14 angeordnet ist. Der Gleitschieber 36 ist mit einer Kolben-

stange 38 verbunden, die innerhalb eines Zylinders 39 nannten Zeitraumes wird eine Materialmenge in die

verschiebbar ist. Kolben-Zylinder-Eihrichtung 13 eingebracht, um

Die Leitungen 41 bis 44 und 41a bis 44 a für die diese für den nachfolgenden Vorschubvorgang vorzu-

Druckmittelzufuhr zu den Zylindern 31, 39, 31 α und bereiten.

39 α sind mit einer Steueranlage 46 verbunden, die in 5 Wenn anschließend der Gleitschieber 36 geschlos-

bekannter Weise dazu dient, den Einsatz des Druck- sen ist und der Kolben 29 zurückgezogen wird und

mittels zu den Leitungen in richtiger zeitlicher Ab- sich in seiner zurückgezogenen Stellung befindet, wird

Stimmung zu steuern. Die Förderschnecke 17 ist der Gleitschieber 36 α geöffnet und der Kolben 29 α

durch den Motor 47 angetrieben. vorgeschoben, um das plastische Material in das

Fig. 3 zeigt Einzelheiten der Steueranlage46. Eine io Gehäuse zu drücken. Die Steueranlage46 stellt den

Druckquelle speist ein Zweistellurigsumkehrventil 57, erwünschten Betrieb der Gleitschieber 36 und 36 a,

an dessen Ausgangsseiten Leitungen 63 und 62 für und der Kolben 29 und 29 α sicher,

das Strömungsmittel angeschlossen sind. Die Leitung Durch das wechselweise Schließen der Gleitschie-

63 speist die Leitungen 42,44,43 α und 41a, die je- ber36, 36 a wird vermieden, daß Kunststoff in die

weils mit einem Ende der entsprechenden Zylinder 15 gegenüberliegende Kolben-Zylinder-Einrichtung ein-

31, 39, 39 α und 31 α verbunden sind. Die Leitung 62 tritt. : V

speist die Leitungen 41,43,44 α und 42 a, die jeweils Die Steueranlage 46 arbeitet wie folgt: Wenn der

mit dem anderen Ende der erwähnten Zylinder ver- Kolben29 die in den Fig. 1 und 3 gezeigte Stellung

buriden sind. - erreicht, dann schließt der Nocken 58 auf der Stange

Das Ventil 57 wird von zwei Magneten54 und 56 20 51 den Schalter53; dadurch.gelangt das.Ventil54

geschaltet. Die in Reihe geschalteten Magnete 54 und nach rechts in seine'dargestellte'Stellung. Die Druck-

56 sind ebenfalls in Reihenschaltung mit Schaltern 53 welle speist dann die Leitung 63, so daß der Kolben

und 53 a verbunden, welche vorzugsweise in ihre 20 zurückgeschoben, der Gleitschieber 36 geschlos-·

offene oder abgeschaltete Stellung beaufschlagt sind. sen, der Gleitschieber 36 α geöffnet und der Kolben _:

Die Zylinder 31 und 31a sind in Fig. 3 gezeigt und 25 29a vorgeschoben wird. Die Leitung 62 dient als

weisen Stangen 51 und 51 α auf, die sich nach außen Rückführleitung. ^; ' ^: :

erstrecken und an dem Kolben 29 bzw. 29 a befestigt Die Schieber bewegen sich erheblich schneller als

sind. Mittels der Nocken'58 bzw. 58 a werden die der Vorschub des Kolbens, so daß die Schieber rich-

Schalter betätigt, tig eingestellt sind, wenn der Kolben 29 α seinen Vor-

Die Förderschnecke 17 wird während eines ge- 3° schub beginnt. Die Betätigung der Schieber kann beigebenen Betriebstaktes der Strangpresse ununterbro- spielsweise durch Drosselstellen (nicht gezeigt) oder chen gedreht, so daß der Kunststoff ununterbrochen durch Veränderung der Zylindergrößen beeinflußt durch die Auslaßöffnung 19 austritt. Das Material werden. Beim Einziehen des Kolbens 29 schaltet der wird abwechselnd den Einlaßöffnungen 14 und 16 des Schalter 53 aus. Dabei bleibt das Ventil 57 in seiner Gehäuses 11 mittels der Kolben-Zylinder-Einrichtun- 35 gezeigten Stellung, und die Kolbenbewegung setzt gen 12 und 13 zugeführt, wobei der Vorschubbetrieb sich fort.

so erfolgt, daß die eine Zufuhreinheit sofort ihre Vor- Wenn der Kolben 29 α vollständig vorgeschoben Schubtätigkeit beginnt, wenn die andere ihr Vorschub- ist, dann schließt der Schalter 53 α; dadurch gelangt tätigkeit beendet hat, so daß ein im wesentlichen un- das Ventil 57 aus der in Fig. 3 gezeigten Stellung unterbrochener Materialvorschub zur Förderschnecke 40 nach links, wodurch die Leitung 62 unter Druck gedurchgeführt wird, setzt wird, und die Leitung 63 als Rückführleitung

Das Material, welches durch die Kolben-Zylinder- dient. Der Kolben 29 wird vorgeschoben, der Schie-

Einrichtungen 12 und 13 vorgeschoben wird, kann sich ber 36 geöffnet, der Schieber 36 α geschlossen und

in einem nicht plastifizierten Zustand befinden oder der Kolben29α zurückgezogen. ;. .

kann in bestimmten Fällen vorgewärmt sein, sich 45 Beim Vorschub der Kolben 29 bzw. 29 α ist der auf

jedoch nicht im völlig plastifizierten Zustand be- das plastische Material ausgeübte Druck nicht nur

finden. auf das Material in dem Vorschubzylinder wirksam,

Wenn sich der Kolben 29 in seiner zurückgezoge- sondern auch auf das Material, welches von der Förnen Stellung befindet, so sperrt der Gleitschieber 36 derschnecke durch das Gehäuse gefördert wird, in dem Zylinder 24 die Einlaßöffnung 14 ab. Das pla- 50 Dieses Ergebnis wird nur durch Beeinflussung der stische Material in dem Trichter 26 fällt auf Grund Größe der Zylinder 31 und 31 α und des Druckes des der Schwerkraft in den Zylinder 24. Dies reicht in Strömungsmittels erreicht. Infolgedessen bewegt sich den meisten Fällen aus. Wenn eine größere Genauig- das Material innerhalb des Gehäuses 11 schneller als keit in dieser Hinsicht erwünscht oder erforderlich ist, wenn nur die Förderschnecke 17 allein benutzt würde, dann kann der Trichter 26 mit volumetrischen oder 55 um das Material strangzupressen. Wie bereits erwägenden Zündvorrichtungen ausgestattet werden. wähnt, hat eine Förderschnecke eine verhältnismäßig Dann wird der Gleitschieber 36 in seine Offenstellung niedrige volumetrische Vorschubleistung, und zwar verbracht und der Kolben 29 wird verschoben, so daß infolge des Schlupfes zwischen der Oberfläche der die Beschickungsmenge unter Druck von dem Zylin- Schnecke und dem plastischen Material beirrt Umlauf der 24 in das Gehäuse 11 bewegt wird. . 60 der Schnecke, was auf den Gegendruck und andere

Es erfordert eine beträchtliche Zeitdauer, bis die Wirkungen zurückzuführen ist. Der durch die Kolben gesamte Beschickungsmenge in das Gehäuse hinein- 29 und 29α.ausgeübte Druck kann den Schlupf zubewegt wird, weil der in dem Gehäuse verfügbare mindest verringern, so daß die volumetrische VorRaum erheblich geringer ist als das Volumen der Be- schubleistung der Schnecke erheblich vergrößert wird schickungsmenge selbst. Auf den Kolben 29 und da- 65 und 100% sogar überschreiten kann. \
mit auf das strangzupressende Material wird ununter- Gleichzeitig schreitet das Plastifizieren des Matebrochen ein Druck ausgeübt, so daß der Vorschub so rials durch die Förderschnecke.17 bei hoher Geschnell wie möglich vor sich geht. Während des ge- schwindigkeit fort, so daß das Material in einer kur-

Claims (4)

zen Zeitdauer wirksam plastifiziert wird. Außerdem kann das Plastifizieren des Materials durch Einstellung der Drehzahl und der Drehrichtung der Schnecke sowie durch eine Steuerung des auf die Kolben 29 und 29 α ausgeübten Druckes genau gesteuert werden, wodurch sehr unterschiedliche Materialien in einer einzigen Vorrichtung in sehr leistungsfähiger Weise verarbeitet werden können. ..'■■. Die Zylinder 24 und 24 α sind mit glatten Bohrungen versehen, in denen die Kolben 29 und 29 a eng geführt sind. Außerdem haben die Einlaßöffnungen 14 und 16-im wesentlichen die gleichen Durchmesser wie die Innenräume 27. Die Förderschnecke. 17 befindet sich in enger Passung mit der Innenwand des Gehäuses 11. Diese Merkmale stellen sicher, daß keine Taschen oder toten Räume, in denen sich Kunststoff anhäufen könnte, in der Vorrichtung vorhanden sind. Daher schiebt sich das gesamte Material glatt "und gleichmäßig durch die Vorrichtung hindurch, so daß es nicht durch Wärme beschädigt werden kann, was die Qualität des stranggepreßten Erzeugnisses nachteilig beeinträchtigen würde. Unterbrechungen ini Materialvorschub werden auch durcKdie Steueranlage vermieden. Beispielsweise kann nach Einbringen einer Beschickungs- menge in einen der Zylinder der Kolben unter Druck gesetzt werden, um die Beschickungsmenge zu einer kompakten Masse zu verformen, die gegen den Schie-. ber gedrückt wird, der zu diesem Zeitpunkt geschlossen ist. Sowie der Vorschubvorgang der anderen KoI-"^ben-Zylinder-Einrichtung beendet ist,kann der Schieber geöffnet werden, so daß die Beschickungsmenge sofort zum Eintritt in das Gehäuse verfügbar ist. In bestimmten Fällen kann die Steueranlage 46 so eingestellt werden, daß die Vorschubvorgänge für die beiden Kolben-Zylinder-Einrichtungen sich in geringem Maße überschneiden, so daß die eine Einrichtung ihren Vorschubvorgang beginnt, während die andere noch ihren Vorschubvorgang beendet. Geringe Unterbrechungen sind jedoch unschädlich. 1 In F i g. 2 sind an Stelle der Gleitschieber 36 und 36 α federbelastete Rückschlagventile 61 und 61 a vorgesehen, die sich automatisch öffnen, wenn die jeweils zugeordneten Kolben in Vorschubrichtung bewegt werden, und automatisch schließen, wenn der auf die Kolben wirkende Druck aufgehoben wird. Außerdem wird das Schließen eines Rückschlagventils durch den Druck begünstigt, der von dem Kolben der anderen Einrichtung beim Vorschub ausgeübt wird. ' Obwohl diese Ausführungsform mechanisch einfacher aufgebaut ist als die vorher beschriebene Aus-' führungsform, ist sie doch wegen des größeren Druckabfalls, der an den Rückschlagventilen auftritt, weniger wünschenswert. Ferner ist der Materialfluß nicht so glatt und so ununterbrochen, wodurch die Reinigung erschwert wird. -.■'■"■ • Patentansprüche: ·

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Homogenisieren und Strangpressen von verschiedenartigen Kunststoffen mit einer in einem Gehäuse drehbar angeordneten Förderschnecke und einer Zuführeinrichtung, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) Die Zuführeinrichtung weist zwei voneinander getrennt am Gehäuse (11) angeordnet^.

. Kolben-Zylinder-Einrichtungen (12, 13) auf, deren Druck auf die strangzupressende Masse wechselweise regelbar ist.

b) Unmittelbar an der Einmündung jedes Zylinders (24, 24 a) in das Gehäuse (11) ist eine Absperreinrichtung (36, 36 a; 61, 61a) angeordnet.

c) Die Absperreinrichtungen sind jeweils abhängig von der Kolbenbewegung zwischen einer Offen- und einer Schließstellung betätigbar.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben-Zylinder-Einrichtungen (12, 13) einander gegenüberliegend an der Strangpresse angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung aus einem Gleitschieber (36, 36 α) besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung aus einem Rückschlagventil (61,61a) besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen