DE1803258A1

DE1803258A1 - Extrusion of thermoplastic substances

Info

Publication number: DE1803258A1
Application number: DE19681803258
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Hans Eisenhardt; Horst Hoyer; Dr-Ing Hans-Rudolf Jacobi
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1968-10-16
Filing date: 1968-10-16
Publication date: 1970-05-21

Abstract

Plasticising and conveying apparatus for extruding and injection moulding thermoplastic material has the end surface of the rotating disc stepped in concentric rings to form a widening gap between the rotating and the cylinder plates, the gap increasing in the direction of the rotating disc.

Description

Plastifizier- und Fördervorrichtung zum Extrudieren und Spritzgießen thermoplastischer Massen Die Erfindung betrifft eine Plastifizier- und Fördervorrichtung zum Extrudieren und Spritzgießen thermoplastischer Massen, besteigend aus einem in einem in der Regel zylindrischen Gehäuse rotierenden scheibenförmigen Körper, dessen Stirnfläche gegenüber der feststehenden Stirnplatte des Gehäuses ein auf Grund der Rotation entstehendes Normalspannungsfeld begrenzt, das zur Rotationsachse und zu der mit dieser koaxial verlaufenden Achse einer in der Stirnplatte vorgesehenen Ausstoßöffnung im wesentlichen senkrecht liegt.Plasticizing and conveying device for extrusion and injection molding thermoplastic masses The invention relates to a plasticizing and conveying device for extrusion and injection molding of thermoplastic masses, rising from one disc-shaped body rotating in a usually cylindrical housing, its end face opposite the fixed end plate of the housing on Normal stress field arising due to the rotation limits that to the axis of rotation and to the axis running coaxially with this one provided in the end plate Ejection opening is substantially perpendicular.

Es ist bekannt, den sogenannten Normalspannungseffekt oder Weißenberg-Effekt zum Strangpressen thermoplastischer Massen zu benutzen. Dieser Effekt tritt in einem Spalt zwischen zwei etwa parallel einander gegenüberliegenden Flächen auf, die zueinander eine rotierende Relativbewegung ausführen. Bei Vorrichtungen, die diesen Effekt ausnutzen, wird der pulverförmige oder granulierte thermoplastische Werkstoff in einen Spalt eingeführt, der zwischen der Stirnfläche einer rotierenden Scheibe und einer dazu parallel angeordneten feststehenden Fläche gebildet ist. In diesem Spalt wird der Werkstoff überwiegend durch Reibungswärme sowohl verflüssigt als auch auf Grund der Zentripetalwirkung des Normalspannungseffektes fortlaufend in das Zentrum der Drehbewewegung gefördert, d. h. vor die Mitte der rotierenden Scheibe.It is known the so-called normal stress effect or Weissenberg effect to use for the extrusion of thermoplastic masses. This effect occurs in one Gap between two approximately parallel opposing surfaces that are mutually exclusive perform a rotating relative movement. With devices that have this effect take advantage of the powdered or granulated thermoplastic material in introduced a gap between the face of a rotating disk and a stationary surface arranged parallel thereto is formed. In this gap the material is mainly both liquefied and raised by frictional heat Due to the centripetal effect of the normal stress effect continuously in the center the rotary movement promoted, d. H. in front of the center of the rotating disk.

Im Spalt einer solchen Vorrichtung ist vom Rand der rotierenden Scheibe ausgehend zur Mitte hin ein zunehmender Druckanstieg nachweisbar. Die plastifizierte thermoplastische Masse tritt entweder fortlaufend aus einer im Zentrum der feststehenden Fläche befindlichen öffnung aus oder wird periodisch durch eine kolbenartige Axialbewegung der rotierenden Scheibe aus der öffnung ausgepreßt. Nachteilig ist bei einer solchen, aus zwei parallel einander gegenüberliegenden Flächen bestehenden Vorrichtung, daß die Durchsatzleistung der Vorrichtung wegen der in radialer tung konstanten Spaltweite sehr gering ist.In the gap of such a device is from the edge of the rotating disk starting towards the middle, an increasing pressure increase can be detected. The plasticized thermoplastic mass either emerges continuously from one in the center of the stationary Area located opening or is periodic by a piston-like axial movement the rotating disk pressed out of the opening. The disadvantage of such a from two in parallel opposing surfaces existing Device that the throughput of the device because of the radial device constant gap width is very small.

Es wurde deshalb schon vorgeschlagen, die Stirnfläche der rotierenden Scheibe kegelförmig auszubilden, so daß sich ein zum äußeren Rand hin stetig erweiternder Spalt ergibt. Eine solche Vorrichtung stellt zwar einen genügend breiten Einfüllspalt für das zu plastifix'ehrende Material zur Verfügung, hat aber andererseits den Nachteil, daß sich der durch den Weißenberg-Effekt verursachten Zentripetalkomponente der Spalt strömung in Folge der Keilwirkung eine Zentrifugalkomponente überlagert, die dem Normalspannungsefekt.It has therefore already been proposed that the end face of the rotating Form a conical disc so that a steadily widening towards the outer edge Gap results. Such a device provides a sufficiently wide filling gap available for the material to be plastifixed, but on the other hand has the disadvantage that the centripetal component caused by the Weißenberg effect is the Gap flow as a result of the wedge effect superimposed a centrifugal component that the normal stress effect.

entgegenwirkt.counteracts.

Es war daher die Aufgabe der Erfindung, den Spalt zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Scherflächen derart auszubilden, daß in den Randbezirken des Spaltes zum Einziehen der zu plastifizierenden Masse ein größerer Querschnitt zur Verfügung steht als in Achsnähe, ohne daß in der Spaltströmung nennenswerte, dem Normalspannungseffekt entgegenwirkende Zentrifugalströmungen auftreten.It was therefore the object of the invention to reduce the gap between the two to form opposite shear surfaces in such a way that in the outskirts the gap for pulling in the mass to be plasticized has a larger cross-section is available as near the axis, without any noteworthy, the normal stress effect counteracting centrifugal currents occur.

Diese Aufgabe wurde bei einer Plastifizier- und Fö.rdervorrichtung mit einem in einem zylindrischen Gehäuse rotierenden,scheibenförmigen Körper, dessen Stirnfläche gegenüber der feststehenden Stirnplatte des Gehäuses ein auf Grund der Rotation entstehendes Normalspannungsfeld begrenzt, das zur#Rotationsachse und zu der.This task was performed with a plasticizing and conveying device with a disk-shaped body rotating in a cylindrical housing, whose Face opposite the fixed face plate of the housing a due to the The normal stress field that occurs during rotation is limited to the axis of rotation and to the.

mit dieser koaxial verlaufenden Achse einer in der Stirnplatte vorgesehenen Ausstoßöffnung im wesentlichen senkrecht liegt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stirnfläche .des rotierenden scheibenförmigen Körpers unter Bildung eines zum äußeren Umfang dieses- Rotors -hin zunehmenden Spaltes zwischen Rotor und Gehäusestirnplatte in konzentrischen Ringen abgestuft ist. Die Abstufungen zwischen-den konzentrischen Ringen können beispielsweise als sich zum Spalt hin verjüngende Kegelstumpffiächen ausgebildet sein.with this coaxially extending axis one provided in the end plate Discharge opening is essentially perpendicular, achieved according to the invention by that the end face of the rotating disk-shaped body to form a to the outer circumference of this rotor -with increasing gap between rotor and housing faceplate is graduated in concentric rings. The gradations between-the concentric Rings can, for example, be frustoconical surfaces that taper towards the gap be trained.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Zeichnung beispielsweise in einem Teillängsschnitt dargestellt und wird im folgenden näher -beschrieben.The device according to the invention is shown in the drawing, for example shown in a partial longitudinal section and will be described in more detail below.

In einem zylindrischen Gehäuse 2, das durch eine feststehende Stirnplatte 4 abgeschlossen ist, ist ein rotierender scheibenförmiger Körper 3, im folgenden Rotor genannt, derart angeordnet, daß sich zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Stirnplatte 4 und des Rotors 3 ein Scherspalt 6 bildet. In einem in diesen Scherspalt 6 eingetragenen thermoplastischen Werkstoff baut sich bei fortgesetzter Drehbewegung des Rotors 3 und entsprechenden Scherspannungen ein zur Drehachse hin gerichtetes Normalspannungsfeld auf. Im Normalspannungsfeld wird der von außen über den Einfülltrichter 1 eingezogene Werkstoff unter gleichzeitiger Verflüssigung fortlaufend zum Rotationszentrum, also vor die in der Stirnplatte 4 angeordnete Düse 5 gefördert.In a cylindrical housing 2, which is supported by a fixed face plate 4 is completed, is a rotating disk-shaped body 3, hereinafter Called rotor, arranged so that between the opposing The end faces of the end plate 4 and the rotor 3 form a shear gap 6. In one Thermoplastic material entered into this shear gap 6 builds up as it continues Rotational movement of the rotor 3 and corresponding shear stresses towards the axis of rotation directed normal stress field. In the normal stress field, the outside is over the feed hopper 1 drawn in material continuously with simultaneous liquefaction conveyed to the center of rotation, that is, in front of the nozzle 5 arranged in the face plate 4.

Die Düse 5 kann durch eine Schließvorrichtung 8, beispielsweise durch einen nicht näher dargestellten Schieber verschlossen sein und der Ausstoß des plastifizierten Werkstoffs periodisch durch eine kolbenartige Axialbewegung des Rotors 3 erfolgen. Die Stirnfläche des Rotors 3 ist in konzentrischen Ringen 7 derart abgestuft, daß sich ein zur Einzugszone des Werkstoffs hin stufenförmig erweiternder Scherspalt 6 bildet. Dadurch steht am großen wirksamen Durchmesser des Einfüllbereiches ein genügend breiter Einfüllspalt zur Verfügung, ähnlich der Platte-Kegel-Anordnung, jedoch mit dem Unterschied, daß die beim Kegel wirkende zentrifugale Keilkomponente, die dem Normalspannungseffekt entgegenwirkt, vermieden wird. Durch Abschrägung#en bzw. Abrundungen an den Abstufungen der Stirnfläche des Rotors 3 kann das Fließen des Materials günstig beeinflußt werden. Der Rotor kann an seinem Außenumfang mit einem Fördergewinde 9 versehen sein, das bei entsprechender Drehrichtung des Rotors zum Scherspalt 6 hin fördert und das Einziehen des über den Einfülltrichter 1 zugeführten Materials unterstützt.The nozzle 5 can by a closing device 8, for example by be closed a slide not shown in detail and the discharge of the plasticized Material take place periodically by a piston-like axial movement of the rotor 3. The end face of the rotor 3 is stepped in concentric rings 7 in such a way that a shear gap that gradually widens towards the feed zone of the material 6 forms. As a result, there is a large effective diameter of the filling area Sufficiently wide filling gap is available, similar to the plate-cone arrangement, but with the difference that the centrifugal wedge component acting on the cone, which counteracts the normal stress effect, is avoided. By bevel # s or roundings on the gradations of the end face of the rotor 3 can flow the material can be favorably influenced. The rotor can with on its outer circumference be provided a feed thread 9, which with the corresponding direction of rotation of the rotor to the shear gap 6 and the drawing in of the feed via the hopper 1 promotes Materials supported.

Claims

Patent claims

1. Plasticizing and conveying device for extrusion and injection molding thermoplastic masses, consisting of one in a usually cylindrical Housing rotating disc-shaped body, the end face of which is opposite to the stationary Front plate of the housing a normal stress field arising due to the rotation limited to the axis of rotation and to the axis running coaxially with this an ejection opening provided in the faceplate is essentially perpendicular, characterized in that the end face of the rotating disk-shaped body with the formation of an increasing gap between the outer periphery of this rotor The rotor and housing faceplate are stepped in concentric rings #.

2. Plasticizing and conveying device according to claim 1, characterized in that that the gradations between the concentric rings taper towards the gap Truncated conical surfaces are formed.

Sign.