DE1729301B2

DE1729301B2 -

Info

Publication number: DE1729301B2
Application number: DE1729301A
Authority: DE
Inventors: Eugene Elman Akron Heston; William Steven Mccormick; John Frederick Stroup; Heinrich Jon Uniontown Wurgler
Original assignee: Nrm Corp Akron Ohio (vsta)
Current assignee: Nrm Corp Akron Ohio (vsta)
Priority date: 1966-12-08
Filing date: 1967-12-08
Publication date: 1978-08-10
Also published as: DE1729301A1; GB1165985A; US3445890A; FR1549665A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine zweistufige Schneckenstrangpresse zum Verarbeiten plastischer Massen, insbesondere von Kunststoff, mit unterschiedlich gestalteten Schneckenabschnitten in beiden Stufen, wobei in der ersten Stufe — in Strömungsrichtung gesehen — zunächst ein Förderabschnitt mit einem Schneckensteg auf einem Kern mit gleichbleibendem kleinem Durchmesser angeordnet ist, diesem ein Kompressionsabschnitt mit einem auf einem Kern mit anwachsendem Durchmesser angeordneten Schneckensteg folgt und diesem sich dann ein Zumeßabschnitt mit einem auf einem Kern mit großem Durchmesser angeordneten Schneckensteg anschließt, wobei die zweite Stufe wieder mit einem Förderabschnitt geringeren Kerndurchmessers beginnt und im Übergang zwischen beiden Stufen Entlüftungsöffnungen in der Zylinderwand angeordnet sind.

Bei einer bekannten zweistufigen Schneckenstrangpresse (GB-PS 1012 766) ist das Ende der ersten Stufe von einem Widerstandsabschnitt gebildet, der auf einen vorgeschalteten Mischabschnitt rückwirken soll. In diesem Mischabschnitt, der aus zueinander versetzt angeordneten Scheiben besteht, die nach Art einer Kolben-Wirkung gegen die Zylinderwand arbeiten, kommt es zu einer radialen Bewegung der zu verarbeitenden Massen. Bei dem Widerstandsabschnitt entsteht ein Strömungswiderstand, der wesentlich größer ist als der im Mischabschnitt und folglich einen axialen Rückstau bewirkt Dabei ist der Durchmischungseffekt hinsichtlich einer gleichförmigen Temperatur des verarbeiteten Gutes nicht befriedigend. Darüber hinaus wird durch den am Ende der ersten Stufe im Strömungsgang erforderlichen Widerstandsabschnitt die Arbeitskapazität der Maschine verringert, da für annehmbar homogene Temperaturen nur kleine Arbeitsgeschwindigkeiten zulässig sind, wobei dann Förderschwankungen auftreten können.

Bei einer andersartigen einstufigen Schneckenstrangpresse (US-PS 32 71819) ist es bekannt, einen Quetschübergangsabschnitt im mittleren Schneckenbereich vorzusehen, der zwei Schneckenstege unterschiedlicher Steigung besitzt, zwischen denen den einen Schneickenkanal mit dem anderen verbindende Rinnen liegen. Hier ist der Zumeßabschnitt hinter dem einen anwachsenden Kerndurchmesser aufweisenden Quetschübergangs-Abschnitt angeordnet. Zwar wird hier eine gewisse Durchmischung und Erwärmung des zu bearbeitenden Gutes erzielt, jedoch ergeben sich beachtliche Temperaturunterschiede in den austretenden plastischen Massen, insbesondere bei einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit bzw. großen Durchflußmengen. Dies gilt auch für andere einstufige Schneckenstrangpressen dieser Art (DT-AS 12 07 074).

In einer weiteren Schneckenstrangpresse (US-PS 18 86 592) mit einem einfachen durchlaufenden Schnekkensteg ist es bekannt, abschnittsweise einen weiteren Schneckensteg zuzuschalten. Dabei entsteht jedoch kein Quetschübergangs-Abschnitt mit einer veränderlichen Schneckenkanalbreite.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine zweistufige Schneckenstrangpresse der eingangs genannten Art zu entwickeln, die bei hoher Arbeitskapazi-

■»5 tat eine bessere Durchmischung und eine homogene Temperaturverteilung der verarbeiteten plastischen Massen herbeiführt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das stromabseitige Ende der ersten Stufe von einem dem Zumeßabschnitt folgenden Quetschübergangs-Abschnitt gebildet ist, der einen in Strömungsrichtung sich konisch verjüngenden Kerndurchmessser besitzt und in an sich bekannter Weise doppelte, zueinander steigungsunterschiedliche Schneckenstege aufweist, zwisehen denen einerseits ein Schneckenkanal abnehmender Kanalbreite und andererseits ein durch Übergangsspalte im Schneckensteg zugänglicher weiterer Schnekkenkanal zunehmender Kanalbreite gebildet ist.
Der im Quetschübergangs-Abschnitt der ersten Arbeitsstufe sich konisch verjüngende Kerndurchmesser wirkt sich vorteilhaft auf die Homogenität der zu behandelnden Massen aus. Einerseits kommt es in diesem Abschnitt zu axialen Rückströmungen durch Übergangsspalte zwischen den gegensätzlich ausgebildeten Schneckenkanälen. Diese axialen Rückströmungen erzeugen an den Flanken der Schneckenstege Wirbelbewegungen, wodurch die Mischqualität bereits in diesem Bereich gesteigert wird. Andererseits wird der

auftretende Strömungswiderstand durch die stetige Abnahme des Kerndurchmessers und damit einen sich vergrößernden Gesamtquerschnitt gemindert. Dadurch wird selbst bei hoher Förderkapazität ein intensiver Durchmischungseffekt und eine gleichförmige Temperatur der zu behandelnden Massen erzieü.

Zur weiteren Homogenisierung der Massen ist es vorteilhaft, auch in der zweiten Stufe der Schneckenstrangpresse einen Quetschübergangs-Abschnitt anzuordnen, dessen Kerndurchmessser sich aber nun in Strömungsrkhtung konisch vergrößert. Dieser zweite Quetschübergangsabschnitt hat dabei die Aufgabe, das hier ankommende Gut wiederholt durchzumischen, zu verdichten und unter dem gewünschten Druck auf den letzten Zumeßabschnitt in die Ausstoßzone zu fördern.

Vorteilhafterweise werden die Übergangsspalte durch einen Abstand zwischen dem Scheitel des Schneckensteges gegenüber der Zylinderinnenfläche gebildet, weil dadurch breitflächige Rückströmungen über die ganze Steglänge eintreten. Günstig ist es dabei, die zum enger werdenden Schneckenkanal weisende Flanke des Schneckensteges zu seinem Scheitel hin mit einer Abrundung zu versehen. Diese Ausbildung der Flanke gewährleistet, daß die Massen glatt in den anderen Schneckenkanal übergeführt werden können.

In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt Und zwar zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Extruders bei dem Teile des Zylindergehäuses weggebrochen gezeichnet sind, um die Gestalt df.r Förderschnecke zu verdeutlichen,

Fig.2 die Seitenansicht von Teilen der Förderschnecke von F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig.3 einen teilweisen Radialschnitt durch die ineinandergefügten Wendelgänge im Übergangsabschnitt der ersten Arbeitsstufe längs der Schnittlinie 3-3 von F i g. 2,

Fig.4 eine abgewandelte Ausführungsform der Förderschnecke, die in Vergrößerung die Seitenansicht eines Teiles der Förderschnecke in der zweiten Arbeitsstufe darstellt,

Fig.5 einen teilweisen Radialschnitt, ähnlich demjenigen von F i g. 3, jedoch durch die ineinandergefügten Wendelgänge des Übergangsabschnittes in der zweiten Arbeitsstufe der abgewandelten Förderschnecke von F i g. 4 längs der Schnittlinie 5-5.

Die F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Extruders 1. Dieser besteht aus einem Zylindermantel 2, der eine Längsbohrung 3 zur Aufnahme einer Förderschnecke 4 aufweist An einem Ende des Zylindermantels 2 ist eine Einfüllöffnung 5 vorgesehen, in die als zu behandelnder Werkstoff Kunststoff in festem Zustand eingefüllt wird, wie in Form von Schrot, Körnern, Spänen oder dergl. Dieser Werkstoff wird mittels der Förderschnecke 4 gegen das Auslaßende 6 des Gehäuses weitergeschoben, wenn die Schnecke durch einen nicht näher dargestellten Antrieb in Umdrehung versetzt wird. Der Werkstoff strömt am Auslaßende 6 durch die übliche Lochplatte 7 und die Strangpreßprofildüse 8.

Die dargestellte Förderschnecke 4 besitzt zwei Arbeitsstufen, nämlich eine erste Arbeitsstufe 10, in der der feste, aus Kunststoff bestehende Werkstoff, der durch die Einfüllöffnung 5 zugeführt wird, im wesentlichen vollständig zerkleinert und vermischt wird, und eine zweite Arbeitsstufe 11, in die der Werkstoff aus der ersten Arbeitsstufe 10 eingeführt wird, um weiterhin geringfügig verfeinert und gemischt zu werden, um aber vor allen Dingen gekühlt und mit gleichförmiger Geschwindigkeit durch die Loch-Platte 7 und die Strangpreßprofildüse hindurchgepumpt zu werden.

Im Anschluß an die Einfüllöffniing 5 in der ersten Arbeitsstufe 10 ist ein Zuführabschnitt 12 vorgesehen, der einen Gewindegang mit gleichbleibender Steigung und konstanter Kanaltiefe besitzt.

Unmittelbar stromabwärts von dem ersten Kompressionsabschnitt 15 mit zunehmendem Schneckenkern 16 befindet sich ein erster Zumeßabschnitt 18, der eine weitere Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 um ein Teilstück 19 des Schneckenkernes 17 mit gleichbleibendem Kerndurchmesser besitzt Der vom ersten Kompressionsabschnitt 15 kommende Werkstoff wird hier weiterhin bearbeitet und unter Druck im halbflüssigen Zustand an einen sich daran anschließenden Quetschübergangsabschnitt 20 abgegeben. Wie vielleicht am besten aus F i g. 2 zu erkennen ist, besteht dieser Quetschübergangsabschnitt 20 aus zwei ineinandergefügten Schneckenstegen 21, 22 mit unterschiedlichen Ganghöhen, die auf einem Teilstück des Schneckenkernes 17 von allmählich abnehmendem Kerndurchmesser 23 angebracht sind. Der eine Schneckensteg 21 ist die Fortsetzung des Wendelverlaufs 13 im Zumeßabschnitt, währenddessen der andere Schneckensteg 22 in den ersten Schneckensteg 21 im Anschluß an den ersten Zumeßabschnitt 18 einverleibt ist Dieser zweite Schneckensteg 22 entfernt sich von dem ersten 21 allmählich infolge der unterschiedlichen Ganghöhen. Hinsichtlich des schraubenlinienförmig gewundenen Schneckenkanals 25, der durch den Schneckensteg 21 gebildet ist, der eine Fortsetzung des ersten Zumeßkanals 26 bildet, ergibt sich damit eine allmähliche Abnahme der axialen Kanalbreite bis auf Null. Hinsichtlich des schraubenlinienförmig gewundenen Schneckenkanals 27 zwischen den beiden ineinanderlaufenden Schneckenstegen 21 und 22 wirkt sich dies in einer allmählichen Zunahme der axialen Kanalweite aus, und zwar vom Werte Null beginnend am ersten Zumeßabschnitt 18 zu einem Maximalwert am Ende des Quetschübergangsabschnittes 20.

Darüber hinaus ist zwischen den beiden Schneckenkanälen 25, 27 ein Übergangsspalt 28 vorgesehen, der, wie F i g. 3 zeigt, als ein Zwischenraum 29 zwischen der äußeren Umfangsfläche des Schneckenstegs 22 und der Innenwandung der Längsbohrung 3 ausgebildet sein kann. Wenn folglich der Werkstoff entlang des Schneckenkanals 25 aus dem ersten Zumeßkanal 26 des Zumeßabschnittes 18 vorgeschoben wird, wird der Werkstoff beachtlich zusammengedrückt, bearbeitet und erhitzt, bis er genügend verfeinert ist, um durch den Übergangsspalt 28 aus dem Schneckenkanal 25 in den Schneckenkanal 27 überzugehen.

Die zweite Arbeitsstufe 11 des Extruders 1, die eine homogene Schmelze aus der ersten Arbeitsstufe 10 erhält, kann in üblicher Weise gestaltet sein. Sie besteht in F i g. 1 aus einem Förderabschnitt 35, der als Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 auf einem Teilstück des Schneckenkernes 17 mit gleichförmigem Kerndurchmesser 36 angebracht ist, der aber wesentlich geringer als der Kerndurchmesser 23 des angrenzenden Kernr'ückes am Ende der ersten Stufe 10 ausgebildet ist. Damit wird der Werkstoff aus der ersten Arbeitsstufe in diesem Abschnitt mit einem Rückdruck von nahezu Null aufgenommen. Die zweite Stufe 11 besteht ferner aus einem zweiten Kompressionsabschnitt 38, der eine weitere Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 auf einem

nach hinten verjüngten Teilstück 39 des Schneckenkernes 17 trägt, und schließlich aus einem zweiten Zumeßabschnitt 40, der ebenfalls die Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 auf einem Teilstück 41 der Förderschnecke 17 von gleichförmigem Kerndurchmesser aufweist. Während der Werkstoff die erste Arbeitsstufe 10 des Extruders 1 verläßt, besitzt er bereits die gewünschte Schmelzkonsistenz. Die zweite Arbeitsstufe 11 wird vornehmlich dazu verwendet, den Werkstoff zu kühlen und den Werkstoff (der noch ein wenig zusätzlich bearbeitet wird) durch die Lochplatte 7 und die Strangpreßprofildüse 8 mit einer gleichförmigen Durchflußgeschwindigkeit hindurchzupumpen.

Wie in dem Ausführungsbeispiel von F i g. 4 gezeigt ist, kann der zweite Verdichtungsabschnitt 38' einen zusätzlichen Schneckensteg 45 enthalten, der eine größere Steigung als der Wendelverlauf 13' besitzt, womit ein zweiter Übergangsabschnitt entsteht, der Wendelverlauf 13' und der Schneckensteg 45 divergieren allmählich voneinander. Diese laufen ineinander im Anschluß an den zweiten Förderabschnitt 35' und entfernen sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Ganghöhe allmählich voneinander. Damit nimmt der Schneckenkanal 47, der durch den Wendelverlauf 13' gebildet wird und eine Fortsetzung des Schneckenkanals 48 im zweiten Förderabschnitt 35' bildet, in seiner axialen Kanalweite fortlaufend ab, während der Schneckenkanal 49 zwischen dem Wendelverlauf 13' und dem Schneckensteg 45 stetig zunimmt. Dieser Schneckenkanal 49 nimmt ausgehend vom zweiten Förderabschnitt 35' von dem Werte Null bis zu einem Maximalwert am Ende dieses zweiten Quetschübergangsabschnittes 38' zu. Die Gestaltung dieser beiden Schneckenkanäle 48, 49 ist ähnlich derjenigen der Schneckenkanäle 25, 27 in dem Quetschübergangsabschnitt 20 der ersten Arbeitsstufe.

Ebenso wie in der ersten Arbeitsstufe im dortigen Quetschübergangsabschnitt 20 ist auch hier ein Übergangsspalt 50 zwischen den beiden Schneckenkanälen 47, 49 vorhanden, wie insbesondere aus F i g. 5 zu erkennen ist. Auch in dieser zweiten Arbeitsstufe ist im Quetschübergangsabschnitt 38' dieser Übergangsspalt als eine Lücke zwischen der äußeren Umfangsfläche des zusätzlichen Schneckensteges 45 und der Innenwandung der Längsbohrung 3 gestaltet. Der aus der ersten Arbeitsstufe 10 kommende Werkstoff wird weiter bearbeitet, erhitzt und verfeinert, während er durch den Übergangsspalt 50 aus dem Schneckenkanal 47 in den Schneckenkanal 49 herübergedrückt wird. Im übrigen ist die Gestaltung des Extruders Γ ist der Ausführungsform von F i g. 4 im wesentlichen gleich derjenigen von F i g. 1 bis 3 ausgebildet, weshalb auch die gleichen Bezugszeichen zur Kennzeichnung gleicher Bauteile verwendet sind, aber zur Unterscheidung hiervon mit einem Strich (') versehen sind, z. B. Zylindermantel 2', Längsbohrung 3', Förderschnecke 4'.

Es wurden Versuche ausgeführt mit einem wassergekühlten Extruder mit einem L : D-Verhältnis von 14 :1₁ dessen Durchmessser in der ersten Arbeitsstufe etwa 9 cm beträgt und vor dessen Quetschübergangsabschnitt 20 ein Kompressionsabschnitt 15 und ein Zumeßabschnitt 18 gemäß Fig. 1 und 2 vorgeschaltet war. Zum Strangpressen wurden Werkstoffe, wie Polyäthylen geringer Dichte, elastomeres Polyvinylchlorid und Polystyrol verwendet bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit der Förderschnecke von 50, 75 und 100 Umdrehungen pro Minute. In jedem dieser Fälle war das stranggepreßte Gut von einer sehr gleichförmigen Konsistenz. Die Temperaturabweichungen betrugen selbst bei Durchlaßmengen bis zu 136,2 kg pro Stunde weniger als ΓC. Im Gegensatz hierzu würde eine gleichwertige Förderschnecke ohne den Quetsch-Übergangsabschnitt 20 ein marktfähiges Produkt nur mit einer Durchlaßmenge bis zu 68,1 kg pro Stunde herstellen können. Abgesehen von dieser wesentlich geringeren Abgabegeschwindigkeit ergaben sich in dem stranggepreßten Gut extreme Temperaturabweichungen, die mit steigender Durchlaßgeschwindigkeit sehr schnell noch weiter zunahmen.

Zusätzliche Versuche wurden zur Feststellung der Mischungs-Charakteristik in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Förderschnecke anhand von Polyäthylen geringer Dichte durchgeführt, und zwar einmal für einen Extruder mit jeweils als eine Arbeitsstufe die zweite Arbeitsstufe 11 von Fig. 1 und danach die zweite Arbeitsstufe 11' von Fig. 4. Daraufhin wurden diese beiden Stufen 11 und 11' zu einem zweistufigen Extruder vereinigt, dessen L: D-Verhältnis 24 :1 beträgt, wobei die zweite Stufe 11 als erste Arbeitsstufe und die zweite Stufe iV als zweite Stufe verwendet wurden. Bei dem Einzeltest im Bereich der Umdrehungsgeschwindigkeiten von 50, 75 bis 100 Umdrehungen pro Minute sind wesentliche Temperaturabweichungen in dem stranggepreßten Gut bei der einzelnen Arbeitsstufe 11' und noch größere Temperaturabweichungen in der einzelnen Arbeitsstufe 11 festgestellt worden. Demgegenüber wurde aber nur eine geringfügige Temperaturabweichung von 2,2 Grad Celsius bei dem Maximalwert von 100 Umdrehungen pro Minute festgestellt, wenn diese Stufen, wie vorstehend erwähnt wurde, vereinigt wurden. Diese Ergebnisse weisen deutlich auf die Bedeutung des Schmelzens des Werkstoffes hin, bevor er durch den Quetschübergangsabschnitt 38' gemäß F i g. 4 hindurchgeleitet wird.

Bei einem Extruder mit einem Quetschübergangsabschnitt 38' und einem typischen Zumeßabschnitt der ersten Arbeitsstufe 11 ist eine beträchtlich höhere Temperaturabweichung in dem herausgegebenen Werkstoff festgestellt worden als bei der Förderschnekke 4 nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 bis 3, die ein Gemisch von im wesentlichen gleichbleibender Temperatur liefert. Diese verbesserten Ergebnisse an der Förderschnecke 4 werden auf die besondere Lage des Quetschübergangsabschnittes 20 in der ersten Arbeitsstufe 10 zurückgeführt, wo die Temperatur des Werkstoffes verhältnismäßig niedrig ist, indem unmittelbar vor diesen Quetschübergangsabschnitt 20 der Kompressionsabschnitt 15 und der Zumeßabschnitt 18 angeordnet sind. Damit wird ein ausreichender Druck entwickelt und eine ausreichene Schmelzkonsistenz des Werkstoffes zum Durchfließen des Quetschübergangsabschnittes 20 erhalten, ohne daß die Aufnahmefähigkeit des Extruders eingeschränkt wird

Obwohl bereits ausgezeichnete Ergebnisse bei einem Extruder 1 erhalten worden sind, bei dem eine übliche zweite Arbeitsstufe in Verbindung mit der ersten Arbeitsstufe 10 verwendet wurde, um den Werkstoff zu kühlen, um wie bereits erwähnt, aus der ersten Stufe 10 wegzupumpen, zeigten Versuche, daß noch eine bessere Durchmischung bei einem Extruder in der Ausbildung nach Fig.4 erhalten wird, wo Quetschübergangsabschnitte 20 und 38' jeweils in der ersten sowie in der zweiten Arbeitsstufe angeordnet sind.

Es gibt eine große Anzahl verschiedener Ausgestaltungsmöglichkeiten von Extrudern, die unter Ausnut-

zung der Prinzipien der Erfindung entwickelt werden können. Das obenerwähnte ausgezeichnete Gemisch von gleichbleibender Temperatur wurde von einem Extruder von 9 cm mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmessser von 24 :1 erhalten, dessen Fördcrschnekke 4 die folgenden Dimensionen aufwies:

Erste Arbeitsstufe 10
Zuführabschnitt 12

Schneckenkern 17 mit gleichförmigem Durchmesser, einer Länge von 45,72 cm (18 Zoll) mit einem Wendelverlauf 13 von einer Ganghöhe mit 8,89 cm (31/2 Zoll) und 1,27 cm Kanaltiefe ('/2 Zoll)

Kompressionsabschnitt 15

15

Ein nach rückwärts hin verjüngter Schneckenkern 17 von 22,22 cm Länge (8³AZoIl), womit die Kanaltiefe von 1,27 cm (1/2 Zoll) auf 0,51cm (0,2 Zoll) abnimmt, die als Fortsetzung des Wendel-Verlaufes 13 gebildet ist.

Zumeßabschnitt 18

Gleichbleibender Schneckenkerndurchmesser von 35,56 cm (14 Zoll) Länge, mit einer Kanaltiefe von 0,51 cm (0,2 Zoll), die als Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 gebildet ist.

Quetschübergangsabschnitt 20

Der Schneckenkern verjüngt sich über eine Länge von 29,21 cm (11 '/2 Zoll) womit die als Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 entstehende Kanaltiefe von 0,51 cm (0,2 Zoll) auf 0,76 cm (0,3 Zoll) anwächst, wobei der dazwischen liegende Wendelgang 22 einen Zwischenraum 29 um etwa 0,051 cm (0,02 Zoll) größer ausbildet, als der normale Abstand des Wendelverlaufes 13 von 0,013 cm (0,005 Zoll) beträgt, wobei die vorangehende Stirnfläche des Wendelganges eine Neigung von 30 Grad aufweist und eine Abrundung 61 im Anschluß daran besitzt

45

50

Zweite Arbeitsstufe 11

Zweiter Förderabschnitt 35

Gleichförmiger Schneckenkerndurchmesser mit 23,42 cm (9'/32ZoIl) Länge und 1,91 cm (3/4 Zoll) Kanaltiefe, die durch Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 erhalten ist.

Zweiter Kompressionsabschnitt 38

Ein sich nach hinten verjüngendes Teilstück des Schneckenkerns von 26,67 cm (10^l/2 Zoll) Länge mit einer Kanaltiefe von etwa 1,91 cm (³A Zoll) bis zu 0,51 cm (0,2 Zoll), der durch Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 gebildet ist.

Zweiter Zumeßabschnitt 40

Schneckenkern mit gleichförmigem Durchmesser von 40,01 cm (15³A Zoll) Länge mit einer Kanaltiefe von 0,51 cm (0,2 Zoll), die durch Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 erzeugt ist.

Die um 30 Grad geneigte vorangehende Flanke 60 und deren Abrundung 61 in dem eingefügten zusätzlichen Schneckensteg 22 unterstützt den Vorgang der Überführung des Werkstoffes von dem Schneckenkanal in den Schneckenkanal 27. Die in Strömungsrichtung verlaufende Verjüngung des Kerndurchmessers 23 im Teilstück des Quetschübergangsabschnittes 20 schließt die Ausbildung eines nach rückwärts gerichteten Druckes im Schneckenkanal 27 stromabwärts gegenüber dem größeren Schneckensteg 21 aus, womit die Kapazität des Extruders sich verringern könnte.

Obwohl vorstehend der Zwischenraum 29 am zusätzlichen Schneckensteg 22 mit 0,051 cm (0,08 Zoll) größer als das normale enge Spiel am Schneckensteg 21 angegeben ist, ändert sich dieser Wert in Abhängigkeit von der Art des stranggepreßten Werkstoffes und den Maßen des Extruders. Zum Beispiel für einen Extruder von 8,89 cm (3'/2 Zoll) beträgt bei der Verwendung von pulverisiertem Polyvinylchlorid der Zwischenraum vorzugsweise 0,025 cm (0,010 Zoll) mehr als das normale Spiel von 0,013 cm (0,005 Zoll). Demgegenüber ist bei einem Extruder mit 11,43 cm (4'/2 Zoll) bei Verwendung von Polyäthylen ein Zwischenraum von 0,064 cm (0,025 Zoll) größer als das normale Spiel am Schneckensteg von 0,015 cm (0,006 Zoll) ausgebildet. Befriedigende Ergebnisse erhält man aber auch schon bei einem Zwischenraum, der zwischen den Werten von 0,038 cm (0,015 Zoll) und 0,11 cm (0,040 Zoll) liegt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.4 einer Förderschnecke 4' kann eine erste Arbeitsstufe von der Art erhalten, wie sie vorstehend bei der ersten Ausführungsform erläutert worden ist, aber die zweite Stufe 11' kann dabei folgendermaßen dimensioniert sein:

Zweiter Förderabschnitt 35'

Schneckenkern mit gleichbleibendem Durchmesser von 25,64 cm (IOV32 Zoll) Länge mit einer Kanaltiefe von 1,27 cm ('/2 Zoll), die durch Fortsetzung des Wendelverlaufes 13' gebildet ist.

Zweiter Quetschübergangsabschnitt 38'

Ein nachrückwärts zu verjüngter Schneckenkern von 38,1 cm (15 Zoll) Länge mit einer Kanaltiefe, die von 1,27 cm ('/2 Zoll) bis etwa 0,64 cm (¹A Zoll) abnimmt und durch Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 gebildet ist; einem dazwischenliegenden Schneckensteg 45 mit einer Ganghöhe von 12,54 cm (4⁷/ιβΖο11) und einem Zwischenraum 51 um etwa den Wert von 0,076 cm (0,03 Zoll) größer als das normale Spiel der Wendel von 0,013 cm (0,005 Zoll).

Zweiter Zumeßabschnitt 40'

Schneckenkern mit gleichförmigem Durchmesser und einer Länge von 26,67 cm (IOV2 Zoll) und einer Kanaltiefe von 0,64 cm (¹A Zoll), die als Fortsetzung der Wendelbahn 13' ausgebildet ist.

Hinzuzufügen ist noch, daß die Ablaßöffnung 62 in der Wandung des Zylindermantels 2 vorzugsweise im Bereich des zweiten Förderabschnittes 35 angeordnet wird, wo gegenüber der Atmosphäre oder einem Unterdruck im wesentlichen kein Druck herrscht, wenn die dünne Lage des verfeinerten Materials von dem einen Schneckenkanal 25 durch den Übergangsspalt 28 in den anderen Schneckenkanal 27 gedrückt worden ist. Den Werkstoff einem an der Ablaßöffnung 62 herrschenden Unterdruck oder atmosphärischen Normaldruck auszusetzen, dient der Entfernung von Feuchtigkeit oder flüchtigen Gasen, die die Oberfläche des stranggepreßten Werkstoffes beschädigen könnten.

Obwohl erschöpfende Versuche noch nicht durchgeführt worden sind, ist den vorstehenden Ergebnissen

bereits zu entnehmen, daß Extruder nach der Lehre der vorliegenden Erfindung gestaltet werden können, indem ergänzend auf bekannte Konstruktionsprinzipien zurückgegriffen wird. Bis jetzt sind jedenfalls Beschränkungen hinsichtlich der Anwendung von gewissen Werkstoffen noch nicht festgestellt worden. Um die Auswurfgeschwindigkeit pro Umdrehung der Förder-

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schnecke zu verbessern, also die Größe Kilogramm/ Stunde/Umdrehung pro Minute zu erhöhen, wäre eine tiefere Bauart möglich, während eine Verbesserung der Qualität hinsichtlich der Temperatur erfolgt und die Umdrehungsgeschwindigkeit bei einem Minimalwert erfolgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zweistufige Schneckenstrangpresse zum Verarbeiten plastischer Massen, insbesondere von Kunststoffen, mit unterschiedlich gestalteten Schneckenabschnitten in beiden Stufen, wobei in der ersten Stufe — in Strömungsrichtung gesehen — zunächst ein Förderabschnitt mit einem Schneckensteg auf einem Kern mit gleichbleibendem kleinem Durchmesser angeordnet ist, diesem ein Kompressionsabschnitt mit einem auf einem Kern mit anwachsendem Durchmesser angeordneten Schneckensteg folgt und diesem sich dann ein Zumeßabschnitt mit einem auf einem Kern mit großem Durchmesser angeordneten Schneckensteg anschließt, wobei die zweite Stufe wieder mit einem Förderabschnitt geringeren Kerndurchmessers beginnt und im Übergang: zwischen den beiden Stufen Entlüftungsöffnungen in der Zylinderwand angeordnet sind, dadurchgekennzeichnet, daß das stromabseitige Ende der ersten Stufe (10) von einem dem Zumeßabschnitt (18) folgenden Quetschübergangs-AbiSchnitt (20) gebildet ist, der einen in Strömungsrichtung sich konisch verjüngenden Kerndurchmesser (23) besitzt und in an sich bekannter Weise doppelte, zueinander steigungsunterschiedliche Schneckenstege (21; 22) aufweist, zwischen denen einerseits ein Schneckenkanal (25) abnehmender Kanalbreite und andererseits ein durch Übergangsspalte (28; 50) im Schneckensteg (22) zugänglicher weiterer Schneckenkanal (27) zunehmender Kanalbreite gebildet ist.

2. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zweite Stufe (11) einen Quetschübergangs-Abschnitt (38') enthält, dessen Kerndurchmesser aber in Strömungsrichtung sich konisch vergrößert.

3. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsspalte (28; 50) durch einen Abstand zwischen dem Scheitel des Schneckensteges (22; 45) gegenüber der Zylinderinnenfläche gebildet sind und die zum enger werdenden Schneckenkanal (25; 47) weisende Flanke (60) des Schneckensteges (22; 45) zu seinem Scheitel hin eine Abrundung (61) aufweist.