DE1554756B2

DE1554756B2 - Schneckenstrangpresse zur verarbeitung thermoplastischer werkstoffe

Info

Publication number: DE1554756B2
Application number: DE19621554756
Authority: DE
Inventors: Roberto Turin Colombo (Italien)
Original assignee: S.A.S. Lavorazione Materie Plasti ehe (L.M.P.) di M.I. Colombo & C, Tu nn (Italien)
Priority date: 1961-02-28
Filing date: 1962-02-26
Publication date: 1972-02-17
Also published as: DE1554756A1; CH379113A; OA00801A; BE614044A; GB920734A; ES274149A1; US3114171A; NL123670C; NL274937A

Description

20 zureichend.

a) An den Drosselstellen (20) sind Gasabsaug- Bei einer Schneckenpresse mit einer einzigen durchtritte vorgesehen; Schnecke ist es bereits bekannt, an der Drossel-

b) jede Drosselstelle (20) erweitert sich zu Ein- ^{stelIe eine} Gasabsaugung vorzusehen (USA.-Patentlaß- und Auslaßendabschnitten (52, 53) hin schrift 2 719 325).

konisch auf gleichen Durchmesser, wobei 25 Bei einer weiteren bekannten Schneckenpresse mit die Konuswinkel dieser Endabschnitte sowie ^einem Schneckenstrang beträgt der Konuswinkel am das Verhältnis von deren Axiallänge zum Einlaßendabschnitt der Drosselstelle mindestens 55°, kleinsten Drosselstellendurchmesser wesent- während sich die Axiallänge des Einlaßendabschnittes lieh unterschiedliche Werte aufweisen, und ^zum kleinsten Drosselstellendurchmesser etwa wie

c) an dem Einlaßendabschnitt (52) jeder 3° 1 =3,5 verhält (französische Patentschrift 1 253 139). ■ Drosselstelle (20) beträgt der Konuswinkel P.¹? n»td'esen bekannten Schneckenpressen er-

25 bis 40° und das Verhältnis der Axial- ™?^hb™ ^Ho™gems,erung und Entgasung genügt länge zum kleinsten Drosselstellendurch- ^hoh,^e _f ⁿ Ansprüchen an die Qualität des Extrudats

messer 1:1 bis 2 :1. ^mc™r

35 Die der Erfindung zugrundehegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Schneckenstrangpresse der

2. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1, da- eingangs genannten Art zu schaffen, mit der sich eine durch gekennzeichnet, daß die axiale Länge jedes Plastifizierung und derart gleichmäßige Homogeninebeneinander angeordneten Paares glattflächig sierung erreichen lassen, daß das Extrudat auch zylindrischer Abschnitte (27, 28) der Förder- 40 hochstehenden Herstellungsanforderungen genügt,
schnecken genau derjenigen einer umgebenden Diese Aufgabe wird durch eine Kombination an Drosselstelle (20) entspricht. sich bekannter Merkmale gelöst, nämlich dadurch,

3. Schneckenstrangpresse nach einem der An- daß an den Drosselstellen Gasabsaugdurchtritte vorsprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gesehen sind, sich jede Drosselstelle zu Einlaß- und jede Drosselstelle (20) von einem Kühlmantel 45 Auslaßendabschniten hin konisch auf gleichen (54) umgeben ist. Durchmesser erweitert, wobei die Konuswinkel dieser

Endabschnitte sowie das Verhältnis von deren Axiallänge zum kleinsten Drosselstellendurchmesser

wesentlich unterschiedliche Werte aufweisen und an

50 dem Einlaßendabschnitt jeder Drosselstelle der Konuswinkel 25 bis 40° und das Verhältnis der Axiallänge zum kleinsten Drosselstellendurchmesser

Die Erfindung betrifft eine Schneckenstrangpresse 1:1 bis 2:1 beträgt.

zur Verarbeitung thermoplastischer Werkstoffe mit Durch die erfindungsgemäße Schneckenstrangpresse

zwei in einem Gehäuse mit zylindrischen Hohl- 55 mit der besonderen Gestaltung des einlaßseitigen räumen geführten, ineinandergreifenden, gleichsinnig Endes der Drosselstelle sind gegenüber den bekannrotierenden Förderschnecken, welche jeweils in zu- ten Schneckenpressen eine wesentlich gleichmäßigere mindest zwei aufeinanderfolgende Gewmdeabschnitte Homogenisierung und bessere Plastifizierung erreichgleicher Länge sowie durchwegs gleicher Steigung bar, d. h., es lassen sich beispielsweise nach dem mit zwischen diesen Abschnitten vorgesehenen glatt- 60 Strangpreß-Blas-V erfahren Flaschen mit einer Wandflächig zylindrischen Abschnitten von ebenfalls stärke von 0,05 mm herstellen, wobei der Ausschuß gleicher Länge unterteilt sind, und mit zumindest sehr gering ist.

einer ein Paar nebeneinander befindlicher zylin- Zweckmäßigerweise entspricht die axiale Länge

drischer Abschnitte über deren gesamte axiale Länge jedes nebeneinander angeordneten Paares glattumgebenden Drosselstelle. 65 flächig zylindrischer Abschnitte der Förderschnecken

Um durch Extrudieren hergestellte Produkte hoher genau derjenigen einer umgebenden Drosselstelle.
Qualität zu erhalten, ist ein homogenes Extrudat er- Vorteilhafterweise wird jede Drosselstelle von

forderlich, das frei von Gascinschlüssen ist. Derartige einem Kühlmantel umgeben.

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An Hand der Zeichnungen wird eine beispiels- drei Abschnitte zerlegt, wodurch das Abziehen der weise Ausführungsform der Erfindung näher er- Drosselelemente 20 und 21 ermöglicht wird. Der

läutert. Teil des Gehäuseabschnittes 11, der zur ersten De-

F i g. 1 ist ein Schnitt durch eine Schnecken- kompressionsstufe D 1 gehört, hat in seiner Wandung

strangpresse längs der LinieI-I von Fig. 3 und 4; 5 Bohrungen 24 und 25, welche durch den Rohr-

F i g. 2 ist ein Schnitt durch die Schneckenstrang- anschluß 26 zusammengefaßt sind, an welche eine

presse längs der Linie H-II von Fig. 4; Vakuumpumpe angelegt werden kann. Da der Be-

F i g. 3 ist ein Schnitt längs der Linie HI-III von reich, in welchem die Dekompressionsstufe D1 endet

F i g. 2; und die weitere Kompressionsstufe C 2 beginnt, nur

F i g. 4 ist ein Schnitt längs der Linie IV-IV von 10 schwer im voraus genau bestimmt werden kann, da

F i g. 2. nämlich die beiden Stufen sich in einem gewissen

Die in den F i g. 1 bis 4 gezeigte Schneckenstrang- Umfang überlappen und hin und her wandern, sollen

presse bzw. der Extruder hat eine erste Korn- die Bohrungen 24 und 25 möglichst nahe an das vor-

pressionsstufe C1, auf die eine Dekompressionsstufe ausgehende Drosselelement 20 herangerückt werden.

D1 folgt. Daran schließen sich eine weitere Korn- i₅ I_n gleicher Weise ausgebildete Saugebohrungen,

pressionsstufe C 2 und Dekompressionsstufe D 2 an. die in gleicher Weise angeordnet sind, sind an dem

Dahinter werden eine letzte Kompressionsstufe und Gehäuseabschnitt 12 vorgesehen, welcher in den

der Extruderkopf angeordnet, was in der Zeichnung Extrusionskopf führt.

ebenso wie der Beschickungstrichter für die erste Die drei Kompressionsstufen werden durch In-

Kompressionsstufe C1 nicht gezeigt ist. 20 duktionswicklungen 40, 41 und 42 (vgl. F i g. 2) be-

Die einzelnen Stufen bestehen aus drei Gehäuse- heizt, welche um die Gehäuseabschnitte 10,11 und

abschnitten 10,11 und 12, die geradlinig fluchtend 12 angeordnet sind. Jede Wicklung kann in einstell-

zueinander ausgerichtet und durch dazwischen- barer Weise mit Hochfrequenzstrom versorgt wer-

liegende Drosselstellen bzw. Drosselelemente 20 und den, so daß jede Kompressionsstufe auf die ge-

21 starr miteinander verbunden sind. Die Verbindung 25 wünschte Temperatur erwärmt werden kann,

erfolgt durch an den Gehäuseabschnitten sitzende Die Drosselelemente bestehen aus Blöcken von

Flansche 13 und 14 (F i g. 2), die an den beiden zähem Stahl, welche zwei Durchgänge 50, 51 haben

Endflächen der Drosselelemente 20 und 21 ver- (vgl. F i g. 3), die konzentrisch zu den zugehörigen

schraubt sind. Zwischen den Flanschen und den glatten Abschnitten 27 und 28 bzw. den glatten

Drosselelementen sind dabei Flachdichtungen 15 und ₃o Teilen 37 und 38 der beiden Schnecken liegen. Jeder

16 aus wärmeisolierendem Material vorgesehen. der beiden Durchgänge hat Venturiprofil, nämlich In den Gehäuseabschnitten sowie innerhalb der einen Einlaßabschnitt 52 (vgl. Fig. 2) und einen

Drosselelemente 20, 21 ist ein Paar zylindrischer, Auslaßabschnitt 53, die stetig bzw. glatt ineinander parallel zueinander liegender Schnecken 17 und 18 übergehen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist angeordnet, von denen jede drei mit Gewindegängen ₃₅ der Konuswinkel des Einlaßabschnittes 52 etwa 40°, versehene Abschnitte hat, die dieselbe Länge haben das Verhältnis zwischen der axialen Länge des Einwie der zugehörige Gehäuseabschnitt, und zwei laßabschnittes zum kleinsten Durchmesser des glatte zylindrische Abschnitte, welche dieselbe Länge Venturirohrs ungefähr 1:1. Es ist aus F i g. 2 erhaben wie die zugehörigen Drosselelemente. Die sichtlich, daß das Venturirohr in die Innenfläche des mit Gewindegängen versehenen Abschnitte beider 40 Gehäuses übergeht, so daß »tote« Räume in den Schnecken greifen so ineinander ein, daß sie gegen Kompressionsstufen vermieden sind. Die Drosseldas zu verarbeitende Material abgedichtet umlaufen elemente 20 und 21 haben Kühlmantel 54 mit An- und dabei diesen dichten Abschluß beibehalten. Schlüssen 55 und 56 für die Zuführung und Ab-Dieser Umlauf findet in der Bohrung 19 der zu- führung von Kühlflüssigkeit.

gehörigen Gehäuseabschnitte 10,11 und 12 statt. Die 45 l_m Betrieb wird granuliertes thermoplastisches Bohrung ist durch die Innenfläche zweier paralleler Material durch einen üblichen Trichter, der mit dem Zylinder begrenzt, welche sich gegenseitig teilweise Gehäuseabschnitt 10 verbunden ist, der ersten Komdurchdringen und die zugehörige Schnecke umhüllen, pressionsstufe zugeführt, in welcher das Material wie aus F i g. 4 ersichtlich. Die beiden Schnecken durch Erwärmung in den erweichten Zustand übersind gleich ausgebildet und rotieren im gleichen 50 geführt, gemischt und komprimiert wird, während es Drehsinn, wie aus der Steigerung der Schraubengänge sich in Richtung der Pfeile F bewegt. Die von beiden ersichtlich; das Material wird daher in Richtung der Seiten erfolgende Beheizung, nämlich von dem Pfeile F bewegt. Gehäuseabschnitt 10 und von den beiden Schnecken, Die Schnecken haben drei in einer Geraden bringt es mit sich, daß ein verhältnismäßig kleiner liegende Teile. Die Schnecke 17 hat die Abschnitte 55 Temperaturanstieg ausreicht, um das Material in

17 a, 17 b und 17 c. Der Abschnitt 17 α hat einen den erweichten Zustand zu bringen, wodurch einer glatten Abschnitt 27 und endet nach vorn in einem Überhitzung und ihrer nachteiligen Wirkung auf das Fortsatz 27 α mit axialen Nuten, welcher in eine axiale Material wirksam begegnet ist.

Bohrung 47 am hinteren Ende des Abschnittes 17 b Diese Wirkung wird weiter durch die Anwendung eingeführt ist. Der Abschnitt 17 b hat ebenfalls einen 60 ineinandergreifender, in gleichem Drehsinn umglatten Teil 37, der auch in einem (nicht dargestell- laufender Schnecken verbessert. Es wurde nämlich ten) Fortsatz endet, ähnlich dem Fortsatz 27 a, der gefunden, daß bei Verwendung lediglich einer in die axiale Bohrung im hinteren Ende des Ab- Schnecke die erforderliche Temperaturerhöhung Verschnittes 17 c der Schnecke eingeführt ist. Infolge- hältnismäßig groß ist; eine ähnlich große Temperaturdessen, wenn die einzelnen Gehäuseabschnitte 10,11 65 erhöhung ist erforderlich, wenn mehrere unabhängige und 12 zur Auswechslung der zugehörigen Drossel- oder nur teilweise ineinandergreifende Schnecken elemente 20 und 21 von diesen gelöst sind, sind auch verwendet werden. Es wird daher als allgemeine die Schnecken 17 und 18 in entsprechender Weise in Regel die Anordnung von zwei voll ineinander ein-

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greifenden Schrauben vorgeschlagen, welche in einem Drosselelement gleichfalls nur Raumtemperatur hat; gemeinsamen Gehäuse derart angeordnet sind, daß im Gegenteil, die Temperatur der Drosselstücke ist sie für das Material einen minimalen Raum frei ziemlich nahe der Erweichungstemperatur des Malassen, welcher etwa mit dem Schneckendurchmesser terials, und sie wird automatisch, z. B. mittels eines übereinstimmt, wobei sowohl die Schnecken wie das 5 (nicht dargestellten) Thermoelements, welches die Gehäuse beheizt werden. Darüber hinaus werden, Kühlwassermenge in den Mänteln 54 regelt, auf wie bereits erwähnt, die Schnecken zweckmäßiger- ihrem Wert gehalten. Der Ausdruck »verhältnisweise so angeordnet und ausgebildet, daß sie im mäßig niedrig«, welcher vorstehend gebraucht wurde, gleichen Drehsinn rotieren, wodurch das Einklemmen ist im Vergleich mit der Temperatur, bei welcher die von Material zwischen den Gängen der Schnecken io Überhitzungserscheinungen des Materials auftreten, vermieden und die Reibungswärme vermindert wird, zutreffend.

so daß der mechanische Wirkungsgrad des Extruders Nachdem das Material durch den Einlaßabschnitt

erhöht wird. 52 des Drosselelements hindurchgegangen ist, wird

Das Material, das erweicht und in dem Gehäuse- es einer scharfen Dekompression am Auslaßabschnitt abschnitt 10 gemischt wird, wird seiner maximalen 15 53 unterworfen; wenn das an den Rohranschluß 26 Kompression in dem Einlaßabschnitt 52 im ersten angelegte Vakuum hoch genug ist, tritt sogar eine Drosselelement 20 unterworfen, wo es eine Dichtung explosionsähnliche Dekompression des Materials in bildet. Bei der Betrachtung des stetigen Arbeits- den Dekompressionsstufen D1 und D 2 ein, wodurch Verfahrens des Extruders ist diese Tatsache zu be- Gase und Dämpfe aus dem Material herausgebracht rücksichtigen; es treten also auch in den Gehäuse- ao werden, welche in ihm gelöst oder in ihm in Blasenabschnitten 11 und 12 die gleichen Erscheinungen form eingeschlossen waren. Während die Gase und auf, d.h. in der zweiten und dritten Kompressions- Dämpfe durch die Bohrungen24 und 25 abgesaugt stufe, so daß eine weitere Dichtung im zweiten werden, wird das Material durch die Schnecken ab-Drosselelement 21 und eine dritte Dichtung im gezogen und der Kompression in der nächsten Stufe Extrusionskopf, in welchem der Gehäuseabschnitt 12 25 unterworfen und so fort bis zur Extrusion,
endet, gebildet wird. Gleichzeitig wird der Rohr- Ein Nachteil der bisher bekannten Mehrstufenanschluß 26 mit einer Vakuumpumpe verbunden. kompressions- und -dekompressionspressen liegt Unter diesen Umständen steht infolge der oben ge- darin, daß das Material am Zusammenfluß zwischen schilderten Merkmale der Presse die Dichtungs- der Dekompressionsstufe und der nächsten Komwirkung an dem Einlaßabschnitt 22 des Drossel- 30 pressionsstufe, also einer Übergangsregion, welche elements 20, 21 einem sehr hohen Vakuum von nur fließend ist, die Tendenz hat, in bestimmtem Umfang wenigen Zehntelmillimetern Quecksilber entgegen, die gerade abgegebenen Gase und Dämpfe erneut zu so daß in der Praxis der Grad der Entgasung des in absorbieren. Dieser Nachteil könnte bei dem Extruder der Presse verarbeiteten Materials lediglich von der gemäß dem Ausführungsbeispiel allenfalls auftreten, benutzten Vakuumpumpe abhängt, was ein Unter- 35 wenn eine Vakuumpumpe von nicht ausreichender schied gegenüber bekannten Pumpen ist, bei welchen Leistung verwendet würde; andererseits ist der sehr das in den Dekompressionsstufen erreichte Vakuum hohe Abdichtungseflekt, der durch die Drosselnicht einmal 0,6 ata erreicht, selbst wenn die besten elemente 20 und 21 hervorgebracht wird, bei weitem Vakuumpumpen verwendet wurden. ausreichend, um einem hohen Vakuum stand-

Wie bereits erwähnt, sind die Dichtungen voll- 40 zuhalten, so daß der Teil der Gase und Dämpfe, der ständig von kinetischem Charakter ohne verlängerte vom Material wieder absorbiert werden könnte, Stagnation des Materials am Einlaß der einzelnen praktisch zu vernachlässigen ist.
Drosselelemente, wodurch die Gefahr der Über- Die Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel hitzung vermieden wird, insbesondere da die Drossel- kann auch mehr als zwei Schnecken haben, wobei elemente 20 und 21 durch das die Kühlmäntel 54 45 die Schraubengänge der Schnecke eine konstante durchströmende Kühlmittel auf einer verhältnismäßig oder sich ändernde Steigung haben und die Steigungsniedrigen Temperatur gehalten werden. Im all- änderung stetig verläuft oder plötzliche Änderungen gemeinen benutzt man Wasser von Raumtemperatur aufweist (vgl. das zeichnerisch dargestellte Ausais Kühlflüssigkeit. Das heißt jedoch nicht, daß das führungsbeispiel).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Einschlüsse kann man durch sehr hohe Kompression _. ... beseitigen. Die Kompression ist jedoch durch die Patentansprüche: dabei *uftretende Erhltzung begrenzt. Zur Erzielung einer besseren Homogenisierung hat

1. Schneckenstrangpresse zur Verarbeitung 5 man bereits eine Knetvorrichtung mit mehreren in thermoplastischer Werkstoffe mit zwei in einem einem Gehäuse sich gleichsinnig drehenden Förder-Gehäuse mit zylindrischen Hohlräumen ineinan- schnecken eingesetzt, die mit ihren Gängen indergreifenden, gleichsinnig rotierenden Förder- einandergreifen und in Abschnitte unterteilt sind, schnecken, welche jeweils in zumindest zwei zwischen denen ein Raum ohne Gewinde frei geaufeinanderfolgende Gewindeabschnitte gleicher io lassen ist. Die Schnecken sind dabei mehrgängig aus-Länge sowie durchwegs gleicher Steigung mit gebildet. In den Räumen zwischen den Abschnitten zwischen diesen Abschnitten vorgesehenen glatt- gleicher oder verschiedener Ganghöhe sind an der flächig zylindrischen Abschnitten von ebenfalls Innenwand des Gehäuses Stauflächen angebracht, die gleicher Länge unterteilt sind, und mit zumindest am Umfang des Schneckengehäuses gegeneinander einer ein Paar nebeneinander befindlicher zylin- 15 versetzt sein können.

drischer Abschnitte über deren gesamte axiale Die mit einer derartigen Schneckenstrangpresse erLänge umgebenden Drosselstelle, ge kenn- reichbare Homogenisierung und Plastifizierung ist zeichnetdurch die Kombination der folgen- jedoch für viele Herstellungszwecke, beispielsweise den, an sich bekannten Merkmale: das Blasextrudieren dünnwandiger Flaschen, un-