DE1729198A1

DE1729198A1 - Schneckenpresse

Info

Publication number: DE1729198A1
Application number: DE1967N0030820
Authority: DE
Inventors: Miller Robert Leonard
Original assignee: NRM Corp
Current assignee: NRM Corp
Priority date: 1966-09-01
Filing date: 1967-06-29
Publication date: 1971-06-03
Also published as: GB1178266A; DE1729198B2; US3398430A

Description

Schneckenpresse

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Extruder und speziell auf Verbesserungen in der Materialzufuhrzone einer Schneckenpresse.

Die bekannten Schneckenpressen besitzen einen länglichen, heizbaren Lauf mit einer Füllöffnung an einem Ende, ein Spritzwerkzeug am anderen Ende und eine drehbar im Lauf angeordnete Förderschnecke, um die Kunststoffmasse zu plastizieren, wenn diese durch die Schnecke von der Füllöffnung zum Spritzwerkzeug vorgeschoben wird. Bei einer typischen Schneckenpresse besitzt die Förderschnecke am Anfang einen Förderabschnitt maximaler Kanaltiefe, einen Kompressionsabschnitt mit allmählich abnehmender Kanaltiefe und einen Zumeßabschnitt minimaler lianaltiefe, und zwischen dem vorderen Ende der Schnecke

109823/1517

und dem Spritzwerkzeug sind gewöhnlich Siebsätze und eine Lochplatte vorgesehen, um irgendwelche nicht geschmolzenen Teilchen zurückzuhalten. Bei bestimmten Kunststoffmassen kann deren Zufuhr zur Schnecke von einer solch geringen Dichte sein, daß in der Schnecke selbst keine ausreichende Kompression für ein Füllen des Zumeßabschnittes erfolgt. Darüber hinaus können die ungeschmolzenen Teilchen der Kunststoffmasse im Zufuhrabschnitt dazu neigen, zu rutschen und übereinander zu rollen, wodurch wiederum der Zumeßabschnitt der Schnecke zn wenig geschmolzene Kunststoffmasse erhalten kann, um die Zurneß- oder Dosierkanäle der Schnecke zu füllen. Unter diesen Umständen wird die Produktionskapazität des Extruders verringert und möglicherweise die Qualität des extrudierten Produktes verschlechtert.

Dementsprechend besteht die vorliegende Erfindung hauptsächlich darin, eine Schneckenpresse zu schaffen, welcher einen keilförmigen Zufuhrhals besitzt, damit die Schneckengänge gegen mehr Material anarbeiten und dieses vorkomprimieren und entlüften, wodurch die Förderkapazität der Schnecke vergrößert und ein extrudiertes Produkt hoher Qualität erzeugt wird.

Die Erfindung besteht weiterhin darin, eine Schneckenpresse mit dem vorerwähnten keilförmigen Zufuhrhals zu schaffen, welcher einer Rotation oder einem Umlauf von festem Material entgegenwirkt, wenn dieses vorkomprimiert und in den a> ν-.νΛ neben der Füllöffnung liegenden Teil des Laufes vorgeschoben

wird. 109823/1517

BAD ORIGINAL

'.Veitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden FigurenbeSchreibung und den'Ansprüchen hervor»

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand einiger A-asfünrungsbeispiele veranschaulicht, wobei zeigen ί

Fig. 1 eine Schneckenpresse gemäß der Erfindung in Seitenansicht ;

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt im wesentlichen gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt im wesentlichen gemäß der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt im wesentlichen gemäß der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 einen Querschnitt ähnlich dem nach Fig. 2, wobei jedoch eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist und

Fig. 6 einen Querschnitt im wesentlichen gemäß der Linie 6-6 in Figo 5.

109823/ 1517

Die in Fig. 1 als Auführungsbeispiel gezeigte Schneckenpresse 1 besitzt einen geheizten Lauf 2 mit einem Fülltrichter 3 an einem Ende, durch welchen Kunststoffpellets, -granulat, -schnitzel oder dgl. eingegeben werden. Am anderen Ende trägt der Lauf 2 einen Spritzkopf oder ein Spritzwerkzeug 4, durch welchen bzw. durch welches plastiziertes Material extrudiert wird.

. Im Lauf 2 ist eine Förderschnecke 5 drehbar gelagert (vergl. Fig. 3 bis 6), welche Schraubengänge 6 besitzt, mittels derer die Kunststoffmasse von dem Fülltrichter 3 zum Spritzwerkzeug 4 geschoben wird, wobei die Schnecke in bekannter Weise die Kunststoffpartikel komprimiert, bearbeitet und schmierig macht, damit diese plastiziert sind, bevor sie von der Schneckenpresse 1 durch das Spritzwerkzeug 4 nach außen gedrückt werden. Die Schnecke 5 wird über einen elektrischen Antriebsmotor 7 und ein Untersetzungsgetriebe (nicht gezeigt) angetrieben. f Das Untersetzungsgetriebe ist im Gehäuse 8 angeordnet, welches das trichterseitige Ende des Laufes 2 abstützt.

Wie aus den Fig. 1 bis 4 ersichtlich, ist der Fülltrichter 3 am Zufuhrhals 9 befestigt, welcher an das hintere Ende des Laufes 2 angeschraubt ist. Wenn die Förderschnecke 5 in der in Fig. 3 durch einen Pfeil angedeuteten Richtung gedreht wird, werden die durch die Füllöffnung 10 eingefüllten festen Kunststoffpartikel durch die Schraubengähge 6 nach links geschoben.

109823/1517

Wenn bestimmte Arten von Kunststoffmaterialien extrudiert werden sollen, z.B. Styrol-Schnitzel, wie man diese durch Zerkleinern dünner Folien für eine Wiederverarbeitung erhält, können die Teilchen rutschen oder übereinanderrollen, ohne daß zwischen der Bohrung des Laufes 2 und den Teilchen eine ausreichende Reibung erzeugt wird, wodurch die Teilchen wie ein Stopfen im Gleichlauf mit der Förderschnecke 5 sich drehen und folglich nicht mit der verlangten Geschwindigkeit vorgeschoben werden, die für ein ordentliches Komprimieren und Verarbeiten erforderlich ist. Darüber hinaus kann die Zufuhr des festen Kunststoffes zum Zufuhrhals 9 von sich geringer Dichte sein, daß die Förderschnecke 5 selbst keine ausreichende Kompression erbringt, um den Zumeßabschnitt zu füllen, welcher im Falle einer üblichen einstufigen Schneckenpresse längs des vorderen Endes der Schnecke 5 im Anschluß an den mittleren Kompressionsabschnitt liegen würde.

Damit die Schneckengänge 6 gegen zusätzliches Material anar- ^

aua beiten, dieses vorkomprimieren und Luft värücken können und um die Vorschubkapapzität der Schnecke 5 zu erhöhen, ist die Bohrung 11 des Zufuhrhalses 9 erweitert, wie in Fig. 3 gezeigt ist, und mit axial gerichteten Keilen oder einer Sternverkeilung 12 versehen, wodurch einem Drehen der Kunststoffteilchen entgegengewirkt wird, so daß die Förderkapazität der Schnecke 5 erhöht wird. Wenn eine Vielzahl von Keilen 12 vorgesehen werden, wie in den Fig. 1 bis 4-, so ist es zweckmäßig, deren Höhe im axialen Bereich der Füllöffnung 10 abzuändern, damit das Material die gesamten erweiterten Gebiete zwischen

den Keilen 12 erreichen kann * Da die Kunststoffteilchen von der Füllöffnung 10 aus nach links befördert werden, bewirkt die sich nach links verengende Bohrung 11 eine radiale Komprimierung der Teilchen, so daß diese vollständig den schrau-"benlinienförmigen Raum im Gewindegang 6 der Förderschnecke 5 ausfüllen. Durch das Vorkomprimieren des Kunststoffmateriales und durch die Behinderung eines Rotierens desselben wird Luft aus dem Kunststoffmaterial herausgedrückt, wodurch Hohlräume in der extrudierten Masse vermindert und die Förderkapazität

wird

der Schnecke derart erhöht^ daß der Zumeßabschnitt gefüllt wird und daß das Material der gewünschten Kompression und Bearbeitung ausgesetzt wird, so daß es vollständig plastiziert und thermisch homogen bei der Ankunft an dem Spritzwerkzeug 4 vorliegt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Schneckenpresse mit einer Bohrung 11 von 114 mm Durchmesser liegt die Ver jüiging auf einer Länge von etwa 16 cm vor und besitzt eine solche Neigung, daß der Durchmesser an der Füllöffnung 10 um etwa 12,7 mm größer ist als der Durchmesser der Förderschnecke 5·

Wie an sich bekannt, ist der Zufuhrhals 9 mit geeigneten Kanälen 13 für die Zirkulation eines Fluiduma zur Temperaturüberwachung versehen.

10 9 8 2 3/1517

~ 7 —

Bei dem in den Pig. 5 und 6 gezeigten Ausführungßbeispiel besitzt der Zufuhrhals 14 eine ländliche öffnung 15, welche die Bohrung 16 schneidet, in der die Förderschnecke 17 umläuft, jiinen Abschnitt der Öffnung 15 nimmt ein Keil 18 ein, welcher eine zylindrische Innenfläche 19 besitzt, deren Achse um einen Kinkel A gegenüber der Achse der Bohrung 16 geneigt ist. Diese geneigte Innenfläche 19 des Keiles 18 begrenzt einen keilförmigen Raum 20, in welchem das Kunststoffmaterial radial komprimiert wird, wenn dieses nach links über die Füllöffnung 21 hinaus vorgeschoben wird, welche Füllöffnung 21 durch den Zufuhrhals 14 und den Keil 18 begrenzt wird» V/ie am besten aus Fig. 6 ersichtlich ist, besitzt der Raum 20, in welchen das Kuiiststoffmaterial also geschoben wird und in welchem es radial komprimiert wird, einen nicht-kreisförmigen Querschnitt, damit einem Umlauf des Materiales entgegengewirkt wird. Hierdurch wird die Förderkapazität der Förderschraube 17 erhöht. Wie bei den Fig. 2, 3 und 4 ermöglicht es der keilförmige Raum 20, der um die Förderschnecke 17 neben der Füllöffnung liegt, daß die Schneckengänge 22 gegen mehr Material stoßen, und durch den Verkeilungseffekt wird das Material vorkomprimiert, so daß Hohlräume eliminiert werden. Der Yerkeilungseffekt vergrößert die normale Kraft (und die resultierende Reibung) zwischen dem Material und dem Lauf 2 nicht nur im Bereich der keilförmigen Ausbildung des Laufes sondern auch noch stromabwärts. Bei der Ausführungsform nach den Figo 5 und 6 (Extruder mit 114 mm - Lauf) kann der Winkel A etwa 5?

von
betragen, so daß in einer Länge/11,4 cm der Spalt am weiten

Ende des keilförmigen Raumes 20 eine Breite von etwa 9,5

109823/1517

Die keilförmigen Zufuhrhälse 9 und 14 bei den Ausführungsformen gemäß der Erfindung haben sich insbesondere hinsichtlich der Verarbeitung von zerriebenem Abfall von sowohl Folien und · Filmen als auch von Fasern als wirksam erwiesen, und selbstverständlich wird auch die Zufhr von Pellets und Pulver durch den Verkeilungseffekt verbessert. Es hat sich erwiesen, daß das Austreiben der Luft bei allen Materialarten, gleichgültig ob Abfall, Pellets, körniges Gut oder Pulver, verbessert wird. Durch dieses Austreiben der Luft gleich zu Anfang werden Hohlräume in der extrudierten Masse weitgehend verringert.

Bäi der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 können Unterlagestücke (nicht gezeigt) zwischen dem rechts liegenden Flansch 23 des Keiles 18 und dem rechten oberen Ende des Zufuhrhates 14 vorgesehen werden, um den Keilwinkel A am besten einem speziellen Kunststoffmaterial anpassen zu können.

Nachfolgend werden verschiedene Vergleichsbeispiele angegeben, welche die beachtliche Leistungserhöhung von Schneckenpressen mit keilförmigem Hals gegenüber üblichen Schneckenpressen ohne derartigen keilförmigen Hals zeigen·

φ 1 - Bei Verarbeitung von sehr schlagfestem Abfall-Styrol, das durch Zerreiben defekter tiefgezogener Deckel durch ein 12,7 mm Gitter beispielsweise erzeugt worden ist, wurde eine Geschwindigkeit von 230

10 9 8 2 3/1517

auf einer 89 mm 24- : 1 L/D Schneckenpresse bei einem Umlauf von 186 U/min erhalten. Bei Verwendung des keilförmigen Zufuhrhalses wurde der Durchsatz auf 720 φ/\ι erhöht, ohne daß die Schnecke 6 oder 17 ausgewechselt oder die Schneckengeschwindigkeit erhöht wurde. Mit dem gleichen Material stieg auf einer 114· mm 24 : 1 L/D Schneckenpresse, die mit 120 U/min lief, der Durchsatz von 600 auf 1000 #/h. ä In beiden Fällen waren die produzierten Folien gleichförmiger und enthielten weniger Hohlräume. Bei einer anderen 114 mm 24 : 1 L/D Schneckenpresse mit Entlüftung zum Extrudieren von Folien aus jungfräulichen Pellets, die aus einem Styrol mit einem anderen Grad von Schlagfestigkeit bestanden, wurde der Durchsatz von 1200 auf 1600 φ/h ohne Anstieg der Schneckengeschwindigkeit erhöht.

Auf einer 89 mm 24· : 1 L/D Schneckenpresse mit Ent-

lüftung können Nylonfäden von 7 bis 20 Denier, die auf eine mittlere Länge von 2,5 bis 5 cm abgehackt sind, wobei gelegentlich längere Fäden bis zu 30 cm vorliegen, nur mit einem Durchsatz von 95 ^/h verarbeitet werden. Bei Verwendung des keilförmigen Zufuhrhalses wurden Durchsätze von über 200 φ/h. erhalten.

Bei einem Abfall aus Polyäthylenfilm variabler Dicke (0,05 bis 0,175 mm), durchgelaufen durch ein 12,7 mm

109823/1517

Sieb einer Zerkleinerungsvorrichtung, waren Durchsätze von 100 3r /h möglich bei direkter ZuXhr und
590 φ/h bei Zufuhr durch den keilförmigen Zufuhrhals.

Alle Arten von geschäumtem Styrol-Abfall können
schneller durch den keilförmigen Zufuhrhals gefördert werden. Ein Schaumstoff von 0,18 φ/άπτ j zerkleinert durch ein 0,5 mm Sieb, würde mit einem
Durchsatz von 40 φ/h durch eine normale 89 mm
24 : 1 Schneckenpresse laufen. Mit derselben Schnekkenpressejl. jedoch ausgerüstet mit dem keilförmigen Zufuhrhals, wurden Durchsätze bis zu 420 φ/h erhalten. -

109823/1517

Claims

Patentansprüche

Schneckenpresse, bestehend aus einem Lauf mit einer S¹UlIoffnung zum Einbringen von festen Teilchen aus Kunststoff material an einem Ende und mit einem oprifesworkzeug am anderen Ende, und aus einer im Lauf drehbaren förderschnecke, welche das Kunststoffmaterial vorschiebt und bearbeitet, damit dieses für die Extrusion durch das Spritzwerkzeug plastiziert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (11, 16) des Laufes (2) neben der Füllöffnung (10, 21) zusammen mit der Schnecke (5, 17) einen keilförmigen Raum (11, 20) begrenzt, in welchem dje festen Kunststoffmaterialteilchen sich verkeilen, wenn sie von der schnecke (5> 17) in Hichtung auf das Spritzwerkzeug (4) vorgeschoben werden, und daß die Wand (7, 16) des Laufes (2) ferner einen nicht-kreisförmigen Querschnitt neben der füllöffnung (10, 21) besitzt, so daß einem Drehen des Kunststoffmateriales im Lauf Widerstand entgegengesetzt wird, während dieses in dem keilförmigen Raum (11, 20) zusammengepreßt wirdo

Schneckenpresse,nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im 'Querschnitt nicht-kreisförmige, keilförmige äaum (11, 20) von einer sich verjüngenden Bohrung (11)_# im Lauf (2) gebildet wird, welcher einen axial verlau-

109823/1 517

!enden, radial einwärts gerichteten Keil (12) besitzt, der einem Drehen des Kunststoffmateriales während dessen Komprimierung durch die Wand der verjüngten Bohrung (11) entgegenwirkt·

3. Schneckenpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (12) in axialer Richtung in den Bereich der Füllöffnung (10) hineinragt und in ümfangsrichtung gegenüber der Füllöffnung (1O) versetzt ist.

4. Schneckenpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (12) bis an den benachbarten Rand der Füllöffnung (10) heranragt.

5. Schneckenpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich verjüngende Bohrung (11) weitere Keile (12) besitzt, die in Ümfangsrichtung in Abstand von dem erst erwähnten Keil angeordnet sind·

6. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Querschnitt nicht-kreisförmige, keilförmige Raum aus einer sich verjüngenden Bohrung (11) im Lauf (2) gebildet wird, welcher über den Umfang verteilte Keile (12) besitzt, die einem Drehen des Kunststoffma ter iales während dessen Komprimierung durch die Wand der sich verjüngenden Bohrung (11) entgegen, wirken| daß zu-

109823/1517

mindest zwei der &eile (12) sich in axialer Richtung bis in den Bereich der Füllöffnung (10) erstrecken und in Umfangsrichtung gegenüber dieser versetzt sind und daß uer in Umfangsrichtung stromaufwärts liegende Keil dieser beiden Keile (12) eine geringere radiale Höhe als der andere aufweist, um einen vergrößerten radialen Abstand von der Schnecke (5) zu erzielen, wodurch die Zufuhr des Ma- f teriales zu den keilförmigen Räumen zwischen den Keilen (12) vergleichmäßigt wird.

7· Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht-kreisförmige, keilförmige Raum (20) von einer gekrümmten Fläche (19) gebildet wird, deren Achse um einen Winkel (A) gegenüber der zentralen Achse der Schnecke (17) geneigt ist.

8. Schneckenpresse nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet,daß die gekrümmte Fläche (19) im wesentlichen halbzylindrisch ist·

9. Schneckenpresse nach Anspruch 7_f dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Fläche (19) an dem mdialen inneren Ende eines Keiles (18) ausgebildet ist, welcher in den Lauf (2) hineinragt und die stromabwärts liegende Seite der Füllöffnung (21) bildet.

109823/1517

10· Schneckenpresse nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (18) verstellbar angeordnet ist, so daß der Winkel (A) des keilförmigen Raumes (20) veränderbar ist ο

109823/1517

JS.

Lee rseite