DE1529811B2

DE1529811B2 - Schneckenstrangpresse fuer thermoplastische kunststoffe

Info

Publication number: DE1529811B2
Application number: DE19651529811
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 5630 Remscheid Schippers
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1965-06-03
Filing date: 1965-06-03
Publication date: 1972-06-08
Also published as: BE672080A; GB1140693A; AT287279B; LU49996A1; NL6515973A; US3360824A; DE1529811A1

Description

Es wird deshalb für die eingangs beschriebene Schneckenstrangpresse mit axial verlaufender Einzugstasche erfindungsgemäß vorgesehlagen, daß im Einfüllbereich der Schnecke zwischen dem Einfüllschacht und der Einzugstasche eine als Haube, Drehschieber oder Blende ausgebildete Drosseleinrichtung verstellbar angeordnet ist. Mittels der verstellbaren Drosseleinrichtung läßt sich das wirksame Füllungsvolumen der Einzugstasche und /oder der Eintrittsquerschnitt der Einzugstasche an der Einfüllöffnung verändern, wodurch die Menge des in die Einzugstasche einzuziehenden Aufgabegutes und somit der Füllungsgrad der Schnecke dosiert werden kann. Diese Dosierung ist um so feiner und genauer möglich, je größer der veränderbare Eintrittsquerschnitt der Einzugstasche an der Einfüllöffnung im Verhältnis zu der in der gleichen Ebene liegenden, vom Schneckenkern und der Zylinderwandung ringförmigen Querschnittsfläche ist. Deshalb wird weiter vorgeschlagen, daß der der Blende gegenüberliegende Schneckenkern in seinem Durchmesser größer ist als in der anschließenden Einzugszone und etwa dem Schneckenkerndurchmesser in der Homogenisierzone entspricht, wobei der Wechsel vom größeren zum kleineren Schneckenkerndurchmesser im Bereich der Einzugstasche erfolgt. Die Steuerung des Drosselorgans kann je nach den betrieblichen Erfordernissen von Hand erfolgen. Darüber hinaus kann eine Verstelleinrichtung für die Stellung der Drosseleinrichtung im Einfüllschacht angeordnet sein, die in Abhängigkeit von der jeweiligen Fördermenge bzw. dem Druck im Extruder regelbar ausgebildet ist.

Von besonderer Bedeutung ist die vorgeschlagene Anordnung zum Dosieren des Füllungsgrades der Schnecke für solche Schneckenstrangpressen, die mit einer Einrichtung zum Entgasen der Schmelze ausgerüstet sind, insbesondere für Extruder mit einer Mehrstufenschnecke in Tandemanordnung. Derartigen bekannten Schneckenstrangpressenanordnungen liegt der Gedanke zugrunde, den Massedurchsatz von eingeschlossener Luft, monomeren Anteilen und dem Aufgabegut anhaftender Feuchtigkeit zu befreien. Diese unerwünschten, die Qualität der extrudierten Produkte beeinträchtigenden Materialeinschlüsse werden im allgemeinen im Bereich der vollständigen Plastifizierung extrahiert. Die Funktion dieser Maschinen setzt gewöhnlich das Vorhandensein zweier in axialer Tandemanordnung hintereinandergeschalteter Schneckenstufen voraus, so daß das Material zunächst eingezogen, aufgeschlossen und verdichtet wird, um nach seiner anschließenden Entspannung und Entgasung erneut eingezogen, verdichtet und ins Werkzeug gepreßt zu werden. Man hat es hier praktisch mit einem zweimaligen Einzug und einer ersten Einfüll- sowie einer zweiten Wiedereinfüllzone zu tun, von denen jeweils der Füllungsgrad der Schnecke für die betreffende Schneckenstufe . und damit deren Massedurchsatz abhängt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird deshalb für eine Schneckenstrangpresse mit einer Mehrstufenschnecke in Tandemanordnung mit Entgasungssystem vorgeschlagen, die mittels Drosseleinrichtungen veränderbaren Einzugstaschen in der Einfüll- und/oder in der Wiedereinfüllzone der Mehrstufenschnecke anzuordnen, und die Verstelleinrichtungen für die Stellung der aus den Blenden gebildeten Drosseleinrichtungen in Abhängigkeit vom Schmelzestandpegel in der Entgasungsleitung bzw. in Abhängigkeit von der Fördermenge oder dem Druck am Ende der letzten Schneckenstufe und/oder in der von der ersten Homogenisierzone über eine Entgasungsvorrichtung in die zweite Wiedereinfüll-.5 zone führenden Schmelzeleitung regelbar auszubilden.

Dabei kann die Verstelleinrichtung für die Stellung der Blende mit einem in seiner Drehrichtung umkehrbaren Regelmotor versehen sein, der mit ίο einem in der Entgasungsleitung angeordneten Schmelzestandmesser, insbesondere einem solchen induktiver bzw. kapazitiver Art über Leitungen verbunden und in Abhängigkeit von dessen Steuerimpulsen regelbar ist.

Die Blende oder deren Halterung können im Einfüllschacht in Nuten geführt sein. Ferner kann die Blende vom Regelmotor aus über einen Riemen

' verstellbar sein. Schließlich kann die Blende mittels einer Zahnstange, eines Ritzels und eines Schwenkarmes bewegbar angeordnet sein.

Darüber hinaus hat es sich in bestimmten Fällen, so beispielsweise bei der Verarbeitung von Polypropylen in pulverförmigem Rohzustand, als vorteilhaft erwiesen, für die Einzugstasche eine nach außen ins Freie führende Entlüftungsleitung, die an der Blende angeordnet sein kann, vorzusehen, durch welche die frei werdende Luft austreten kann, sobald das Material auf Druck gebracht wird.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Ausschnitt von einem gewöhnlichen Einschnecken-Extruder mit axial verlaufender Einzugstasche und einer im Einfüllschacht angeordneten verstellbaren Blende, durch welche der Eintrittsquerschnitt der Einzugstasche an der Einfüllöffnung veränderbar ist,

F i g. 2 einen Schnitt durch den Einfüllschacht mit der Blende im Schnitt gemäß II-II nach Fig. 1, Fig. 3 eine als ringförmigen Drehschieber ausgebildete Drosseleinrichtung,

F i g. 4 einen Schnitt durch den Einfüllschacht mit einer als Haube ausgebildeten Drosseleinrichtung,

F i g. 5 einen Ausschnitt von einem Heißschmelze-Extruder mit Einzugstasche und Blende, die in Abhängigkeit vom Schmelzestandpegel in einer Entgasungsleitung selbsttätig verstellbar ist,

F i g. 6 einen Ausschnitt von einem Extruder mit Zweistufenschnecke in Tandemanordnung mit in ihrer Eintrittsweite ein- und verstellbaren Einzugstaschen.

Gemäß Fig. 1 ist im Pressenzylinder 1 mit dem Einfüllschacht 2 die Schnecke 3 angeordnet. Der an die Einfüllöffnung anschließende Zylinderabschnitt weist nach dem Hauptpatent eine sich in der Förderrichtung allmählich verjüngende Einzugstasche 4 auf, deren Eintrittsquerschnitt an der Einfüllöffnung mittels einer verstellbaren Blende 5 veränderbar ist. Das Verstellen der Blende 5, die an der Halterung 6 sitzt und in den im Einfüllschacht 2 eingelassenen Nuten 7 geführt ist, erfolgt über ein um den ortsfesten Zapfen 8 drehbares Ritzel 9, an dem der Schwenkarm 10 befestigt ist und welches in die Zahnstange 11 an der Halterung 6 eingreift, durch Schwenken des Armes 10. In der Blende 5 ist auf der Einzugstaschenseite eine Entlüftungsleitung eingelassen (Fig. 2).

In der Wirkebene der Blende 5 ist der dieser

5 6

gegenüberliegende Schneckenkern zur Erzielung einer treten der Schmelze aus dem Entgasungskanal und wirkungsvolleren Dosierung in seinem Durchmesser Verstopfen desselben mit Sicherheit vermeiden, ungewöhnlich stark und größer als in der anschrie- Um die Regelfähigkeit der Blende 5 auch bei

ßenden Einzugszone, er entspricht etwa dem kleinen Regelwegen zu erhöhen, kann in den Einfüll-Schneckenkerndurchmesser in der Homogenisier- 5 schacht 2 ein Rührwerk, beispielsweise ein angetriezone. Dabei erfolgt der Wechsel vom größeren zum bener Quirl 30, zur Beseitigung etwaiger Brückenkleineren Durchmesser im Bereich der Einzugstasche. bildungen im Einfüllstutzen bei der Verarbeitung von

Die Steuerung der Blende 5 erfolgt nach den be- pulverförmigem Aufgabegut hineinragen, trieblichen Verhältnissen und der jeweiligen Eigenart Fig. 6 zeigt schließlich eine Schneckenstrang-

des zu verarbeitenden thermoplastischen Kunststoff- io presse mit Mehrstufenschnecke in Tandemanordmaterials von Hand. nung, bei welcher die plastifizierte Masse am Ende

In Fig. 3 ist eine andere Ausführungsart des der ersten Schneckenstufe aus dem Zylinder austritt Drosselorgans dargestellt, nämlich ein ringförmiger und in einer Schmelzeleitung 31 über eine Vakuum-Drehschieber 13 mit mehreren auf seinem Umfang entgasungsvorrichtung 32 der nächsten Stufe der vorgesehenen blendenartigen Ausnehmungen 14, die 15 Schnecke in entgastem Zustand wieder zugeführt unterschiedlich große Durchtrittsöffnungen von der wird. Bei einer derartigen Anordnung weist der Einfüllöffnung in die Einzugstasche bilden. Der Extruder sowohl in der ersten als auch in der zweiten Drehschieber ist im Einfüllschacht 2 zur Einstellung Schneckenstufe je eine Einzugszone mit regelbarer der gewünschten Drosselblende in geeigneten Füh- Einzugstasche 33, 34 auf. Zwischen den beiden rungen ein- und verstellbar gehalten. Es besteht auch 20 Stufen ist die Schnecke mit als Sperrgewinde 35 die Möglichkeit, an Stelle der verschiedenen Aus- ausgebildeten gegenläufigen Gängen versehen, damit nehmungen die Unterkante des Drehschiebers schräg das Übertreten der plastifizierten Masse von der abzuschneiden, so daß sich beim Verdrehen des ersten, zur zweiten Stufe innerhalb des Pressejn-Schiebers eine kontinuierliche Verstellung des Ein- Zylinders 1 vermieden und der ganze Massedurchsatz trittsquerschnittes der Einzugstasche an der Einfüll- 25 der ersten Stufe gezwungen wird, über die Entöffnung ergibt. gasungsvorrichtung zu laufen. Diese Entgasungs-

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei" vorrichtung besteht im dargestellten Beispiel im welchem die Drosseleinrichtung als Haube 15 aus- wesentlichen aus einem mit dem Pressenzylinder 1 gebildet und als solche um die Achse 16 im Pressen- verbundenen Topf 36 von großem Aufnahmevoluzylinderl schwenkbar angeordnet ist. Die Haube 3° men, in welchen die Schmelze über einen Verteilerkann gegebenenfalls mit einer Stirnblende 17 ausge- teller oder durch ein Sieb 37 eintritt und sich stattet sein, so daß nicht nur das Füllungsvolumen, entspannen kann, wobei die völlige Druckentspansondern auch der Eintrittsquerschnitt der Einzugs- nung durch ein über die Leitung 38 angeschlossenes tasche variierbar ist. Vakuum gefördert wird.

In F i g. 5 ist bei sonst ähnlicher Anordnung eine 35 Der Eintrittsquerschnitt der Einzugstasche 33 kann zweistufige Entgasungsschnecke dargestellt, bei der in der oben beschriebenen Weise mittels der längsbekanntlich im Anschluß an die Materialeinfüll- verschieblichen Blende 5 in Abhängigkeit vom öffnungen zunächst die Einzugszone 18, sodann die Schmelzepegel in der Einzugszone der zweiten Stufe Verdichtungszone 19 und die Homogenisierzone 20 regelbar angeordnet sein. Der hinter der Entgasungssowie eine Dekompressionszone 21 am Ende der 40 vorrichtung liegende Schmelzeständmesser und der ersten Schneckenstufe mit Entgasungsbereich zwi- Regelmotor sind der Übersichtlichkeit wegen in der sehen der ersten und der zweiten Schneckenstufe Zeichnung nicht dargestellt. Der Eintrittsquerschnitt angeordnet sind und erst hieran anschließend die der Einzugstasche 34 kann mittels einer Blende 39, Verdichtungszone 22 und in üblicher Weise die Aus- die an dem durch die Wand des Topfes 36 dichtend stoßzone der zweiten Schneckenstufe folgen. 45 hindurchgeführten und an ihrem Ende mit dem

An den Entgasungsbereich ist eine Entgasungs- Regelritzel 40 versehenen drehbaren Bolzen 41 sitzt, leitung 23 angeschlossen, die unter atmosphärischem in Abhängigkeit auch vom Schmelzespiegel über die oder unter Unterdruck steht. Im Entgasungskanal gleiche Regeleinrichtung oder in Abhängigkeit von ist ein kapazitiver Schmelzestandmesser 24, 25 von der Ausstoßfördermenge oder dem Druck am Ende handelsüblicher Bauart zur Feststellung der jeweili- 50 der zweiten Schneckenstufe über die Impulse begen Höhe des Schmelzespiegels vorgesehen, welcher kannter Regeleinrichtungen und den Umkehrmotor über die Leitungen 26, 27 Regelimpulse an den regelbar sein.

Umkehrmotor 28 gibt. Dieser Umkehrmotor treibt Der besondere Vorteil der vorgeschlagenen Einüber den Riemen 29 und das Ritzel 9 die Zahnstange zugstaschenregelung ist darin zu erblicken, daß mit 11 an der Blende 5 in dem Sinne an, daß beim 55 ihrer Hilfe sich auf Schneckenstrangpressen üblicher Steigen des Pegels über einen bestimmten Wert der Bauart die verschiedenen, sonst schwer einziehbaren Eintrittsquerschnitt der Einzugstasche verkleinert Rohstoffe verarbeiten lassen, ohne daß es hierfür und beim Absinken wieder vergrößert wird. Auf jeweils einer besonderen Schneckencharakteristik mit diese Weise läßt sich ein Höhersteigen oder Aus- umständlicher Auswechslung der Schnecken bedarf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 chen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Patentansprüche: Blende (5) vom Regelmotor (28) aus über einen Riemen (29) verstellbar ist.

1. Schneckenstrangpresse für thermoplastische 8. Schneckenstrangpresse nach den Ansprü-Kunststoffe in bereits plastinziertem Zustand, in 5 chen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die festem Aggregatzustand oder in Form von Pulver Blende (5) mittels einer Zahnstange (11), eines oder Schnittgut von geringem Schüttgewicht, mit Ritzels (9) und eines Schwenkarmes (10) bewegeiner im EinfüUbereich der Schnecke im ge- bar angeordnet ist.

schlossenen Teil des Pressenzylinders in axialer 9. Schneckenstrangpresse nach den Ansprü-Richtung desselben verlaufenden Einzugstasche, io chen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die sich in Schneckenumfangsrichtung über einen die Einzugstasche (4) eine nach außen ins Freie Bereich von höchstens 180° erstreckt, wobei der führende Entlüftungsleitung (12) vorgesehen ist. Außendurchmesser der Schnecke im Einfüll- 10. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 9, bereich konstant, ist, insbesondere nach Patent- dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsanmeldung P 15 29 803.0-16, dadurch ge- 15 leitung(12) für die Einzugstasche(4) an der kennzeichnet, daß im Einfüllbereich der Blende (5) angeordnet ist. Schnecke zwischen dem Einfüllschacht (2) und
der Einzugstasche (4) eine als Haube (15), Drehschieber (13) oder Blende (5) ausgebildete Dros- .

seleinrichtung verstellbar angeordnet ist. 20

2. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1, , .,

dadurch gekennzeichnet, daß der der Blende (5)

gegenüberliegende Schneckenkern in seinem Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnecken-Durchmesser größer ist als in der anschließenden strangpresse für thermoplastische Kunststoffe-^n Einzugszone und etwa dem Schneckenkerndurch- 25 bereits plastinziertem Zustand, in festem Aggregatmesser in der Homogenisierzone entspricht, zustand oder in Form von Pulver oder Schnittgut wobei der Wechsel vom größeren zum kleineren von geringem Schüttgewicht,'mit einer im Einfüll-Schneckenkerndurchmesser im Bereich der Ein- bereich der Schnecke im geschlossenen Teil des zugstasche (4) erfolgt. Pressenzylinders in axialer Richtung desselben

3. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1 30 verlaufenden Einzugstasche, die sich in Schneckenoder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ver- umfangsrichtung über einen Bereich von höchstens stelleinrichtung -für die Stellung der Drossel- 180° erstreckt, wobei der Außendurchmesser der einrichtung im Einfüllschacht (2) angeordnet ist, Schnecke im Einfüllbereich konstant ist, insbesondie in Abhängigkeit von der jeweiligen Förder- dere nach Patentanmeldung P 15 29 803.0-16 und menge bzw. dem Druck im Extruder regelbar 35 besteht in der weiteren Verbesserung und Ausbildung ausgebildet ist. einer solchen Schneckenpresse.

4. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1 Bei der Verarbeitung von verschiedenartigen oder 2, mit einer Mehrstufenschnecke in thermoplastischen Kunststoffen oder anderen unter-Tandemanordnung mit Entgasungssystem, da- schiedlichen Materialien auf einer Schneckenstrangdurch gekennzeichnet, daß die mittels Drossel- 40 presse mit axial verlaufender Einzugstasche wird es einrichtungen veränderbaren Einzugstaschen (4, in der Praxis als Mangel empfunden, daß sich unter 33, 34) in der .Einfüll- und/oder in der Wieder- sonst gleichbleibenden Arbeitsbedingungen bei einem einfüllzone der Mehrstufenschnecke angeordnet Wechsel des Aufgabegutes oder auch nur bei sind und die Verstelleinrichtungen für die Änderungen in der Qualität des gleichen Rohstoffes, Stellung der aus den Blenden (5, 39) gebildeten 45 beispielsweise bei verschiedenem Feuchtigkeitsgehalt Drosseleinrichtungen in Abhängigkeit vom infolge längerer oder kürzerer Lagerung der Roh-Schmelzestandpegel in der Entgasungsleitung (23) Stoffposten, häufig Unterschiede im Füllungsgrad und bzw. in Abhängigkeit von der Fördermenge oder im Druckaufbau der Schneckenstrangpresse und dem Druck am Ende der letzten Schneckenstufe somit auch in der Qualität der Produktion einstellen, und/oder in der von der ersten Homogenisierzone 50 Der Erfindung liegt deshalb die Forderung zuüber eine Vakuum-Entgasungsvorrichtung (32) in gründe, diesen Mangel durch eine Einrichtung zum die zweite Wiedereinfüllzone führenden Schmelze- Dosieren des Füllungsgrades der Schnecke zu leitung (31) regelbar ausgebildet ist. beheben. Es sind zwar Vorrichtungen bei Schnecken-

5. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 3 strangpressen bekannt, welche die Zufuhr des Aufoder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver- 55 gabegutes mittels Schieber oder Dosierpumpen stelleinrichtung für die Stellung der Blende (5) drosseln bzw. dosieren sollen, aber sehr schwerfällig mit einem in seiner Drehrichtung umkehrbaren und ungenau arbeiten, da sie weitab von der Regelmotor (28) versehen ist, der mit einem Schnecke im Aufgabetrichter oder in der Zufühin der Entgasungsleitung (23) angeordneten rungsleitung liegen und das Aufgabegut auf seinem Schmelzestandmesser (24,25), insbesondere einem 60 weiteren Wege zur Schnecke gewissen Imponderabisolchen induktiver oder kapazitiver Art über lien, wie Brückenbildung, Fließverzögerungen u. dgl. Leitungen (26, 27) verbunden und in Abhängig- ausgesetzt ist.

keit von dessen Steuerimpulsen regelbar ist. Um eine möglichst genaue und verzögerungsfreie

6. Schneckenstrangpresse nach den Ansprü- Dosierung zu erreichen, kommt es demgegenüber chen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die 65 nach der Erfindung vor allem darauf an, daß die Blende (5) oder deren Halterung im Einfüll- Dosierung in unmittelbarer Schneckennähe in dem schacht (2) in Nuten (7) geführt sind. vom Schneckenkern und der Zylinderwand im

7. Schneckenstrangpresse nach den Ansprü- Bereich der Einzugstasche begrenzten Raum erfolgt.