DE1904151A1

DE1904151A1 - Schneckenpresse

Info

Publication number: DE1904151A1
Application number: DE19691904151
Authority: DE
Inventors: Pomper Anthony W
Original assignee: Midland Ross Corp
Current assignee: Midland Ross Corp
Priority date: 1968-01-29
Filing date: 1969-01-28
Publication date: 1970-08-06
Also published as: US3530534A; GB1185138A

Description

Hidland-Ross Corporation, 55 Public Square, Cleveland, Ohio 44113, USA

"Schneckenpresse"
Priorität vom 29*1«1960 aus der USA-Patentanmeldung Nr. 701 258

Die Erfindung betrifft eine kontinuierlich arbeitende Schneckenpresse für thermoplastischen Kunststoffe mit einem Schneckenzylinder mit Zufuhröffnung für das zu verarbeitende Gut sowie einer konzentrisch mit geringem Spiel darin umlaufenden Schnecke mit gewindeartig um den Schneckenkern herumlaufenden Schneckensteg mit konstanter Steghöhe.

Zwei bedeutende Paktoren, die die Möglichkeit beeinflussen, mit der thermoplastisches Material verformt werden kann um Teilchen mit genau der gewünschten Form zu bilden, sind die Gleichmäßigkeit der Temperatur des thermoplastischen Materials und der Verteilungsgrad der verschiedenen Komponenten des thermoplastischen Materials. Diese Faktoren sind beim Blas-Foraverfahren #tkennzeiohnefJK$ bei dem das thermoplastische Material in eine Übereinstimmung mit einer Form durch Luftdruck oder Vakuum gebracht wird.

Das Mischen in dem beim kommerziellen Betrieb von Sahnek« kenpressen gewöhnlichen Sinn kann als verhältnismäßig grober Arbeltsgang angesehen werden, bei dem eine zufällige Verteilung von winzigen Teilchen des geschmolzenen Materials in dem Zu- »•fcand durchgeführt wird, wie die Sohmelze von der Sohneckenpressi

81

BAD

abgegeben wird ο Die Schmelze kann dabei einen thermisch gleich«·, mäßigen Zustand besitzen^ dφas Mischen bis zu einem.Grad durchgeführt wurde, bei dem jede Nichtgleichmäßigkeit der Aufheizung vollständig ausgeglichen wird, durch die Übertragung von Wärme von kleinen heißeren Teilen der Schmelze zu daneben liegenden kälteren Teilen«

Das hier beabsichtige Dispergieren umfaßt ein mehr mikroskopisches Mischen, bei dem Teilchen der verschiednen Komponenten in der Schmelze gleichmäßig verteilt sindo Es können extreme Dispersionen gebildet werden, bei denen die Teil« chen Abmessungen einnehmen können, die in der Größenordnung der Stärke weniger Moleküle liegen«

Es ist bereits eine Schneckenpresse bekannt, bei der ein Kegel-Rollenlager mit äußeren und inneren Iiaufringen in einem mittleren Bereich vorgesehen ist. Dieses Rollenlager dient dazu, das Kunststoffmaterial zu kneten« Die Schnecke muß noch extra gelagert werden«

Der Erfindung liegt die Aufgabe, zugrunde, eine Schnecken* presse der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine besonder gute Mischung des zu verarbeitenden Werkstoffs ermöglicht und dabei einen einfachen,leicht und wenig kostspielig herzustellenden Aufbau besitzt» Diese Aufgabe ist bei der hier vorge— schlagnen Schneckenpresse vor allen dadurch gelöst, daß erfind dungsgemäß der Schneckensteg in zumindest einem ringförmigen Bereich bis zum Schneckenkern unterbrochen ist und daß der Schneckenkern in diesem Bereich eine oder mehrere ringförmige Aussparungen aufweist, in denen Reihen von kugel·», rollen- oder kegelartig auegebildeten Elementen angeordnet sind, deren größter Durchnfe-sser größer ist ale der Abstand des Schneckenkerns von der Innenwand des Sohneokenzylinders.

BAD

Bei der erfindungsgemäßen Schneckenpresse werden Lagerringe sowie Durchmesseränderuhgen des Schneckenzylinders oder andere teure konstruktive Maßnahmen nicht "benötigt« ICs können Zylinder und Schnecken mit gleichmäßigem Durchmesser und einer Standard-Schraubenkonstruktion verwendet werden» Während die erfindungsgemäße Schneckenpresse leicht herzustellen ist, kann eine "bereits vorhandene Schneckenpresse leicht entsprechend geändert werden, um einen Aufbau zu schaffen, der dem Standard*» aufbau .von .Schneckenpressen überlagert ist, um die Konstruktion von Schneckenpressen in einer Vielzahl von Modellen flexibler zu gestalten, die in der Lage sind, verschiedene Arten von Kunststoffen unter gewünschzen physikalischen Bedingungen zu verarbeiten«

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schneckenpresse besteht darin,daß die Aussparungen im Schnecken— kern als Pillen, Hüten oder Bohrungssenkungen ausgebildet oder mit solchen versehen sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schneckenpresse besteht darin, daß die kugel«, rollen- oder kegelartr.g ausgebildeten Elemente mit geringem radialen Spiel von weniger als 1 mm zwischen dem Boden der Aussparung und der Zylinderinnenwand liegen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schneckenpresse besteht darin, daß die rollen- bzw. kegelartig ausgebildeten Elemente Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers aufweisen«

Weiterhin kann die Schneckenpresse zwei oder mehr Bereiche aufweisen, die in axialer Richtung durch den Schraubengang von einander getrennt sind und Reihen von Rollelementen in einem vorbestimmten Muster aufweisen, um das Dispergieren und

„ 4 -

009832/1626

BAD OFtKaINAL

~ 4 die Temperaturregelung des Kunststoffs durchzuführen«

Weitere Merkmale und durch sie erzielte Vorteile gehen aus der Beschreibung der Zeichnung hervor, in der beispielsweise gewählte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schnekkenpresse schematisch veranschaulicht sind_e Es zeigen:

Figo 1 eine teilweise Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schneckenpresse,

Fig, 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der in Figo 1 dargestellten Schneckenpresse,

Fig. 3 eine teilweise Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Schneckenpresse nach Linie III—III der Fig„ 1 und

Fig. 4»5 und 6 eine Schnittansicht verschiedener Ausführung sfibrmen eines Mechanismus zum Dispergieren von Komponenten eines thermoplastischen Gemischs«

In den Figo 1, 2 und 3 ist eine Schneckenpresse 5 dargestellt, die abgesehen von den für die Dispergierung dienenden Bereichen 6 und 7 einen üblichen Aufbau besitzt« Diese ochnek— kenpresse kann neu hergestellt werden· Bei einer bereits vorhandenen Schneckenpresse können jedoch Teile der Schraubengän— ge und des Schneckenkerns entfernt und Rollelemente hinzugefügt werden, um die erfindungsgemäße Schneckenpresse zu bilden»

Die erfindungsgemäße Sehnechenpresse 5 besitzt eine Schnekke 9» die mit einer ringförmigen Aussparung 10 an der Außenfläche 11 des Schneckenkerns 12 als Teil des Dispersionsbereiches 6 gebildet ist. Der Schneckengang der Schnecke ist offen, das heißt zwischen den Schneckengängen 14 und 15 ist ein Zwi*·

— 00983271626—"^—

BAD ORIGINAL

schenraum vorgesehen_s der die Aussparung 1O₀ radial verlängert, um den Dispersionsbereich 6 festzulegen,, Wenn dieser Be« reich zwei Reihen oder Ringe/ von Kugeln 17 aufnimmt, ist die Aussparung 10 derart geformt, daß sie zwei !parallele Ringe im. Kern der Schnecke bildet, die Ringflächen festlegen, die zusammen mit der Innenfläche 18 des Schneckenzylinders 19 führend sind«, Me Kugeln 17 haben einen Durchmesser, der größer als der Abstand zwischen der innenfläche 18 des Schneckenzylinders und der Oberfläche 11 des Schneckenk&rns ist« Die Schneckenpresse ist damit derart aufgebaut, daß die Kugeln in der Aussparung 10 durch die Seiten- oder Randflächen dieser Aussparung geführt laufeno Vorzugsweise besitzen die Kugeln eine ausreichende Stärke, um zwischen dem ochneckenzylinder und dem Boden der entsprechenden Rille mit einer radialen Toleranz in der Größenordnung einiger 1/100 mm festzuliegen, um den Zusammenbau des Zylinders mit der Schnecke und den mit einem dicken lett in den entsprechenden Rillen haftenden Kugeln zu ermöglichen«

Wenn die Schneckenpresse für eine zweistufige Dispersionsbehandlung des durch sie hindurchlaufenden Werkstoffl» bestimmt ist, wird die zweite Dispergierung im Bereich 7 durchgeführt, bei dem der Schneckenkern derart geformt ist, daß er eine Aussparung bildet, die drei parallele Rillen zur Aufnahme der drei Kugelreihen 21 umfaßte Ein Zwischenraum zwischen den Schneckengängen 15 und 22 hält den Bereich 7 über den gesamten Umfang offen» Die Kugeln in dem Bereich 7 nehmen diesen in der gleichen art wie beim -Bereich 6 ein_e

Um eine maximale Leistung des Dispersionsmechanismus zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn das der Schneckenpresse augeführte Material durch Wärme plastisch gemacht 1st, wenn es den Dispersionsbereich erreicht« Das Material wird intensiv mechanisch durchgearbeitet, wenn es durch die Disperaionsbereiche 6 und 7 und insbesondere durch die drei Kugelreihen des Bereichs

BAD ORIGINAL - 6 ~

UUVBfZ/162 6

hindurchgeht« Diese mechanische Durcharbeitung "bewirkt im wesentlichen die Temperaturerhöhung» Die Erhitzung des zu verarbeitenden Materials kann ausreichend sein, um dessen Zersetzungs temperaturen zu erreichen«

Wenn die Gefahr einer Überhitzung besteht, wie bei der Verwendung von Dispersionsbereichen mit drei bis fünf oder mehr Kugelreihen, kann der Schneckenzylinder wie in Pige 1 dargestellt, konstruiert sein und einen Kühlmantel 25 aufweisen, der den Bereich des Zylinders 19 um den Dispersionsbereich 7 umgibt» Auf diese ^weise kann die Temperatur des Materials, das aus dem Bereich 7 strömt, auf eine gewünschte Höhe geregelt werjzfden, indem ein Kühlmittel zwischen dem Kühlmantel und dem Schneckenzylinder umströmte

Diese Regelung kann verbessert werden durch eine Schnecke, die mit Mischnocken 26 versehen ist, welche eingeschraubt oder auf andere ',/eise mit dem Schneckenkern 12 verbunden sind. Diese Mischnocken 26 tragen zur schnelleren Kühlung in dem Kühlmantel— bereich durch bessere Mischung bei und bewirken damit eine stärkere Wärmeübertragung von dem verarbeiteten Y/erkstoff zur gekühlten Innenfläche des Zylinders« Die Hocken ermöglichen eben« falls die Verwendung eines relativ kurzen mit einem Kühlmantel umgebenen Bereiches, um das nun ausreichend dispergierte Material zum Übergang in ein Preßwerkzeug (nicht dargestellt) durch kräftiges Mischen der Schmelze zur Herbeiführung von Tempera— turgleichheit vorzubereiten. Derartige mit einem Kühlmantel umgebene Bereiche können an jedem Teil auf der Länge der Schnekkenpresse vorgesehen sein und sind besonders nutzvoll, wenn der als die drei in dem Bereich 7 dargestellten Kugelreihen in einem einzigen Bereich verwendet werden. Aufgrund er begrenzten Zylinderlänge können den Hocken 26 gleiche Hocken erforderlich aein, um eine wirksam^ Temperaturregelung von einem Bereich zum nächsten innerhalb des Schneckenzylinders au erreichen·

BAD

In !'ig, 4, 5 und 6 sind verschiedene Ausführungsformen von nichtkugeligen Rollelementen dargestellt, die unter besonderen Bedingungen anstelle der Kugelelemente, das heißt der Kugeln 17 und 21, verwendet v/erden können, Dadurch daß die in J?ig« 4 bis 6 dargestellten Rollelemente 27, 28 und 29 eine längliche ■"'orrn besitzen, besteht aufgrund des Problems, diese Rollelemente innerhalb der Aussparungen am Umfang des Schneckenkerns ohne Störungen au halten, die Notwendigkeit, Mittel vorzusehen, die diese üollelemente parallel zur Schneckenachse halten« So ist, wie in Fig 4 dargestellt, die für die Aufnahme einer Reihe von Rollelementen 27 vorgesehene Aussparung 31 mit einer ringförmigen Erhebung 32 versehen, die sich über den gesamten Umfang der Aussparung 31 erstreckt. Das Rollelement 27 besitzt eine umlaufende xtingkerbe 23, die komplementär in die Erhebung 32 eingreift Es findet ein etwas komplizierter Knetvorgang statt, wenn sich das zu verarbeitende Material längs des Schneckenzylinders 19 nach den größeren Durchmesserteilen und dem dünneren Mittelteil des Rollelements 27, das heißt durch einen Bereich der Aussparung 31 bewegt, die durch die Erhebung 32 eingeengt ist.

In Fig. 5 ist ein konisch geformtes Rollelement dargestellt, das zwei Kerben 36 und 37 aufweist, die Jeweils in die Erhebungen 38 und 39 eingreifen, um das Rollelement in geeigneter Ausrichtung innerhalb der Aussparung 41 des Schneckenkerns zu halten. In Pig. 6 ist ein zylindrisches, längliches Rollelement dargestellt, das innerhalb der Aussparung 33 durch Erhebungen 44 und A¹J gehalten wird. Die Achsen des Rollelements 29 und anderer gleicher Rollelemente, die in der Aussparung 43 liegen, werden et\m parallel zur Längsachse der Schnecke gehalten«

Die Erfindungsgemäße Schneckenpresse stellt durch die Verwendung von reihen von Hollelementen einen bedeutenden Fortschritt. Durch deren Anordnung in einem oder mehreren ringförmi-

UU98 32/1626

BAO ORIGINAL.

gen Dispersionsbereichen, von denen jeder seinerseits in eine Mehrzahl von Reihen von Hollelementen aufnehmende Bereiche unterteilt sein kann, kann eine Dispersionswirkung in jeder -gewünschten Stärke erreicht werden« Dieses Ergebnis wird er« reicht, ohne daß spezielle Te₁He, wie Lauf ringe, spezielle Zylinderkonstruktionen, spezielle Schnecken verwendet werden müssen oder 'besondere Konstruktionen erforderlich sind_o Durch die Verwendung eins Hilfs-Kühlmechanismus, wie des dargestellten Kühlmantels und Hilfsmittel für den Mischvorgang, wie die auf dem -Schneckenkern "befindlichen Nocken, werden Schneckenpressen mit Standardlängen wirkungsvoller, stärker dispergierte Mischungen zu erreichen und daher leichter zu verarbeitende Werkstoffe zu erhalten. Die üblichen Kunststoffwerkstoffe können daher leichter in genau geformte gegossene/i Teile verar« beitet werden_?

ÖÖ9832/T626

BAD ORIGiNAU

Claims

], «c p*bl. 1904111

iewjnsky

PATENTANWALT Mfedm 21 , Gotthordstr. U

Telefon 56i7Ä 28*1,1969

5424-Il/He»

Midland-Ross Corporation, 55 Public Square, Cleveland Ohio 44 115, PSA

Pate nt ans pr üche ι *

1, Kontinuierlich arbeitende Schneckenpresse für thermoplastische Kunststoffe mit einem Schneckenzylinder mit Zuführöffnung für das zu verarbeitende G-ut sowie einer konzentrisch mit geringem Spiel darin umlaufenden Schnecke mit gewindeartig um den Schneckenkern herumlaufendem Schneckensteg mit konstanter Steghöhe, dadurch gekennzeichnet daß der Schnek— kensteg in zumindest einem ringförmigen Bereich (6, 7) bis zum Schneckenkern (12) unterbrochen ist und daß der Schnekkenkern (12) in diesem Bereich eine oder mehrere ringförmige Aussparungen (10) aufweist, in denen Reihen von kugelrollen- oder kegelartig ausgebildeten Elementen (17, 27» 28, 29) angeordnet sind, deren größter Durchmesser größer ist als der Abstand des Schneckenkerns von der Innenwand des Schneokenzylinderse

2_# Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (10) im Schneckenkern als Rillen, Nuten oder Bohrungssenkungen ausgebildet oder mit solchen ver^ sehen sind·

• Schneckenpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kugel·· rollen- oder kegelartig ausgebildeten , Slemente (17_f 27» 28, 29) mit geringem radialen Spiel von

- 2 BAD ORIGINAL

weniger als 1 mm zwischen dem Boden der Aussparung und der Zylinderinnenwand liegen«

Schneckenpresse nach einem der -Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rollen- bzw_o kegelartig ausgebildeten Elemente Abschnitte unterschiedlichen "Durchmessers aufweisen·

BAD ORiGINAL

009832/1626