DE1912321A1

DE1912321A1 - Plastifiziervorrichtung

Info

Publication number: DE1912321A1
Application number: DE19691912321
Authority: DE
Inventors: Robert Shattuck
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1968-03-11
Filing date: 1969-03-11
Publication date: 1969-10-02
Also published as: DE1912321B2; FR2003657A1; GB1232902A; US3563514A; JPS49988B1

Description

PH 234-8

Borg-Werner Corporation 200 South Michigan Avenue, Chicago, Illinois, U.S.A.

Plastifiziervorrichtung

Me Erfindung "betrifft ©ine Plastifisiervorrichtung, in der eine Schnecke Kunststoff-Granulat oder -Pulver in

einen Plastifisierbereieh fördert, in dem ein Plöstifizieri; rotiert, dessen Reibungsuirkung äaau führt, daß der im Bereich der Oberfläche, cles i-otisrenden Plastiervzärmt wird und schmilzt, worauf äas plasti-Material einer üblichen Spritsgußform oder Strangprceßdüse" aisgöführt vjircL

Beim Plasti.f'isisren und Heiterverarbeiten von Kunststoffen müssen diese von flüchtigen Stoffen befreit werden, fä schwierig ist« Zahlreiche Kunststoffe sind hygroskopisch

neigen daher r.ur Absorption einer beträchtlichen Peuch~ ißkGitsmeage« Fernür hängt die von dem Material absorbiert®

von den X&igebujigöbGäingungen ab, s.B» von

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der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur. Da diese Bedingun gen beträchtlichen Schwankungen unterliegen, ist die von dem Material absorbierte IPeuchtigkeitsmenge sehr veränderlich· In manche Kunststoffe werden bei ihrer Herstellung andere flüchtige Stoffe eingeführt, die während des Flastifiziervorganges freigesetzt werden und von dem Kunststoff entfernt werden müssen. Das Problem der Entfernung von flüchtigen ' Stoffen von dem plastifizierten Material ist bisher nicht befriedigend gelöst worden. Flüchtige Stoffe blieben in dem Kunststoff zurück und haben zur Bildung von Blasen in den daraus hergestellten Produkten geführt, wodurch deren Quali tät gemindert wurde.

Zum Trocknen von Kunststoff verwendet man oft Trichter oder Schalen, die den körnigen oder feinteiligen Kunststoff aufnehmen und dann auf eine ziemlich niedrige Temperatur erwärmt werden, um das Trocknen au unterstützen und die Feuchtigkeit und ander© flüchtige Stoffe von dem Kunststoff zu entfern en_o Die Verwendung dieser Trockner hat {jedoch den Nachteil, daß der Kunststoff während eines beträchtlichen Zeitraums in dem Trockner bleiben, muß, wenn eine beträchtliche Feuchtigkeitsmangs von dem Material entfernt werden soll. Ferner wird auch durch die Verwendung derartiger Trockner das Problem der Entfernung von flüchtigen Stoffen nicht gelöst, weil es oft auch mit Hilfe der Trockner nicht gelingt,

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die Feuchtigkeit vollständig zu entfernen, und weitere flüchtige Stoffe während des Plastifiziervorganges freigesetzt werden und oft in dem Kunststoff Einschlüsse bilden, die seine Qualität herabsetzen.

Der Stand der Technik v;ird am besten durch die Plastifiziervorrichtung dargestellt, die in der deutschen Patentanmeldung B 95 756 X/39a4- vom 7· Dezember 1967 angegeben ist. Dieee Plastifiziervorrichtung besitzt einen Zylinder, der am einen Ende eine Öffnung besitzt, in der ein drehbares, konisches Plastifizierelement satt passend sitzte Am anderen Ende des Zylinders ißt eine zweite Öffnung Vorhände , die mit der ersten Öffnung koaxial ist und mit ihr in Verbindung cteht und eine Vorschubeinrichtung, beispielsweise in Form eines Kolbens oder einer Schnecke, enthält. Die »weite Öffnung ist im Durchmesser beträchtlich kleiner als die erstgenannte Öffnung und steht mit dieser über einen konischen Teil in Verbindung, der in der Nähe der Kegelspitze des Plastifiaierelements angeordnet ist und diese in geringem Abstand umgibt. Der konische Teil des 'Zylinders hat mit einer Toleranz von höchstens weni~ gen Winkelgraden dieselbe Heigung wie die Kegelspitze des Läufers, so daß der konische Zylinderteil effektiv eine die Spitze des Plastifizierelements umgebende Stützfläche bildet· Das Ende der Vorschübschnecke befindet sich in der Nähe der Spitze des Plastifizierläufers. Kunststoffteilchen, z.B. ein

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amorphes oder regelmäßiges (regular) Pulver oder ein Granulat oder dergleichen (derartige feinteilige Kunststoffe werden nachstehend alc Kirnststoff-Granulat bezeichnet) werden daher von der Vorschübeinrichtung in einen kleinen Bfreich in nächster Höhe der Spitze des Plastifiaierläufers vorgeschoben und dabei verdichtet und wenigstens teilweise plastifiziert und längs der Kegelmantelfläche des Läufers radial auswärtsbewegt, wobei sie vollständig plastifiziert werden. Das Material wird dann einer Austrittsöffnung zugeführt.

Die in der Patentanmeldung B 95 736 X/39a4 angegebene Plastifiziervorrichtung hat sich sehr gut bewährt und führt in den meisten Anwendungsfällen zu einer befriedigenden Plastifizierung. Mit der bekannten Vorrichtung können jedoch flüchtige Stoffe nur in einer begrenzten Menge aus dem Plastifizierbereich entfernt werden· Die konische Stützfläche und die im Durchmesser kleine Vorschubeinrichtung begrenzen in nächster Nähe der Spitze des konischen Läufers eine Vorschubzone mit einer relativ kleinen Querschnittsfläche. Daher können die beim Plastifizieren freigesetzten, flüchtigen Stoffe aus dieser kleinen Zone nicht immer vollständig entfernt werden und enthält das plastifizierte Produkt manchmal kleine Mengen von flüchtigen Stoffen in Form von Einschlüssen. Eine derartige kleine Henge von flüchtigen Stoffen kann in manchen Kunst stoff produkt en unbedenklich sein» Da die Vorschubzone nur klein ist, verhindert sie Jedoch oft die Ent-

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fernung von flüchtigen Stoffen in der für die Herstellung eines hochwertigen, im i*esentlichen blasenfreien Produktes erforderlichen Menge.

Die Erfindung hat daher folgende Aufgaben:

1. Die Schaffung einer Plastifiziervorrichtung, die zum im wesentlichen vollständiges Entfernen aller flüchtigen Stoffe von dem plastifizierten Material geeignet ist·

2. Die Schaffung einer derartigen Plastifiziervorrichtung, in der die flüchtigen Stoffe von dem plastifizieren Material entfernt werden, wenn sich dieses auf einer hohen Temperatur befindet.

3. Die Schaffung einer derartigen Plastifiziervorrichtung, bei der die Entfernung der flüchtigen Stoffe unter einem Vakuum erfolgt.

'4-O Die Schaffung einer derartigen Plastifiziervorrichtung, die mit ReibuiJgswirkung arbeitet und eine mit dem PIastifizierläufer im wesentlichen durchmesserglaiche Vorschubschnecke hat, so daß eine relativ große Verdichtungs- und Plastifisierzone vorhanden i.ßö.

5· Die Schaffung einer derartigen Plastifiziervorrichtung, in dor ein Plas£ifiaifö3?läufer und eine mit ihm im wesentlichen durchließeergleiehe Vorschubschneclce koaxial in einem- Zylinder angeordnet sind, der von einer Bohrung konstantem Durchmesser durchsetzt iß«·

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BADORlGfNAL

6o Die Schaffung einer derartigen Plastifiziervorrichtung, in der die Verdiehtungszone eine große, unverlegte (unobstructed) QuerachnittBflache hat, so daß im wesentlichen alle flüchtigen Stoffe aus der Plastifizierzone entfernt werden können. ■ .

7. Die Schaffung einer derartigen Plastifiziervorrichtung, die wirtschaftlich herstellbar und zweckmäßig instandzuhalten ist.

Die Erfindung betrifft eine Plastifiziervorrichtung, die F eine Verbesserung der Vorrichtung gemäß der Anmeldung B 95 736.X/39a4- darstellt, weil sie eine vollständigere Entfernung der flüchtigen Stoffe gestattet, die beim Plastifizieren freigesetzt werden.

Die Aufgaben der Erfindung werden durch die Schaffung einer Plastifiziervorrichtung gelöst, die einen Zylinder besitzt, in dem eine Vorschubschnecke und ein mit ihr koaxiales Plaßtifisierelement an entgegengesetzten Enden des Zylinders drehbar gelagert sind. Der Zylinder wird von einer. Öffnung Von konstantem Durchmesser durchsetzt, so daß die Vorschubschnecke und der Läufer im wesentlichen durchmessergleich sind. Zwischen den einander benachbarten Enden der Vorschubschnecke und des Läufers ist eine von diesen Enden begrenzte Arbeitszone vorhandene Aus einem Einfülltrichter wird Kunststoff-Granulat auf die Yorschubschnecke aufgegeben, die den

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Kunststoff in die Arbeitssone vorschiebt, die der Stirnfläche des rotierenden Plastifizierelements benachbart ist. Da die Vorschubschnecke ständig Kunststoff abgibt, wird das Granulat in der Arbeitszone stark verdichtet und gegen die Stirnfläche des Läufers gepreßt., Der vorzugsweise eine konische Fläche besitzende läufer wird mit einer hohen Drehzahl angetrieben, so daß der gegen die konische Fläche gepreßte Kunststoff durch Bribungswirkung schnell erhitzt und plastifiziert wird. Danach bewegt sich der plastifizierte Kunststoff über der konischen Fläche radial auswärts in einen kleinen Spalt, der zwischen dem Läufer und dem Zylinder vorhanden ist. Von diesem Spalt gelangt das plestifizierte Material zu einer Austrittsöffnung. Der Zylinder oder der Einfülltrichter ist ferner an eine Äbsaugeinrichtung angeschlossen, so öaß die während des Plastifizieren freigesetzten, flüchtigen Stoffe durch daB noch nicht plastifizierte Granulat hindurch aus der Plastifizierzone abgesaugt werden. Die Arbeitszone hat eine große, unverlegte (unobstructed) Querschnittsflache und gestattet eir in wesentlichen vollständiges Entfernen der heißen, flüchtigen Stoffe aus der Plastifiaieraone, so daß ein hochwertiges Produkt erhalten wird. Da die Arbeitszone groß ist, kann die Vorrichtung ferner eine größere Kateriälmenge plastifizieren, so daß die Maschine einen höheren Ausstoß hat.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen. Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen für

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BAD ORlGlNAl,*

Fachmann aun der nachstehenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispielo in Verbindung mit der Zeichnung hervor. Es zeigen

Pig. 1 in Ansicht, teilweise im Querschnitt, eine

erfindungEgemäße Plastifiziervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 in größerem Maßstab die Plastifizierzone der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 in einem der Fig. 2 ähnlichen Teilßchnitt die Plastifizierzone der Vorrichtung gemäß der Patentanmeldung B 95 756 X/59a4 und

Fig. 4 in Ansicht, teilweise im Schnitt, ein anderes Aiinführupsebeirixiel der Erfindung.

Ein bevorEiugtf-iR /.usführunguhcicpiel der Erfindung ist in den Ti&. 1 vn& 2 dargestellt. Die* doii; gezeigte PlcetinKJ.eivoridch-üii'i"; Ί1 "i".-esitKt einen 7.qßxndQT oder ein Geliäuße Yd iait oiue-ui an vifjr.cntlichcn !-(.'liriörmißen 'Peil 1J₅ der eine zylindrißclie ΓϊοΐΑΓί,-η^ IG enthält und (Tenaen. Enden mil; Enäplo.tten 17 und 18 vtr. JhXofiscn sind. Die Eadpü otten 17 unö 10 r-;ind mit dCii-1 i-ohrförr-ji^cvi '.L'^il 1J auf be3 iülxirje Weise Vfjrelmnden, 2.B. durch Schweißen o("cr n:i.'; B-hrauüen. Dirolct über der. Zylinder ist im. B«reich des oinen End er» desselben ein Einfülltrichter 19 montiert, der i-iit dem Zylinder über eine Trichterauslaßofftiung 21 verbunden ist, ßo daß daß Innere

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des Einfülltriehters mit tier Bohrung 16 des Zylinders in Verbindung steht« Der Einfülltrichter ist vorsugstieise mit Hilfe einer Deckplatte 22 dicht verschlossen, in der eine hei Bedarf verschließbare Einspeisungsschleusenvorrichtung (lock feeder) 23 angeordnet ist, mit de^en . Hilfe Kunststoff--Granulat oder -Pulver in den Einfülltrichter 19 eingebracht und in ihm gelagert werden kann. ■

Das in dem Einfülltrichter 19 enthaltene Kunststoff-Eohgranulat kann unter Schwerkraftwirkung in den Zylinder gelangen. Vorzugsweise ist jedoch in den Einfülltrichter eine

26 angeordnet, deren Drehung das Material au« dem Einfülltrichter in den.Zylinder 12 bsv/ögt. Dbb öine 'Snde der Schnecke 26 befindet sich in d-ei^a Srichteröfi'nung 21. Das andere Ende ist jenoeits eier 'Deckplatte 22 angeordnet MVxC. mit einem Antriebsmotor 2? "/erbu^tlßn, der von der iJiackp'Labte 22 gcera& m wted und Q.%t Schnecke armen. 5)rshenfcrieb (%?tci.lfe_e Oif.; in άοη liiufüiitrichter angeardnöta llc/uieckc- verhindert ©in ZTisaifliiieribacke.-! rl ^n in dom Einfüll'jrichter vorlmiideneii Hütoz^ialiSo 2;ur>f..aijioi)ßöbo.cktes Hat sr i el Irömite nicht unter SchuerliPaftvj.Lx-kuns Ln den Zylinder 12 r·;klangen. Der 'vLüfülltrichtjer ist ferner vorzugsweise mit a^si Kanälen 28 und 29 vorsehen, die mit einer gseigneteiu, außen angeordneten Ablaufeinrichtung (nicht geaeigt) verbunden sind, so daß die in eiern Einfülltrichter und dem Zylinder befindlichen und flüchtigen StoCfe abgesagt vi

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Iu einem Endteil des Zylind&rs 12 ist eine Vorsehubschnecke 31 drehbar angeordnet, deren Außendirechmesser nur wenig kleiner ist als der Durchmesser der Zylinder öffnung Die Vorschubschnecke 31 hat vorzugsweise einen großen Kerndur chmesserj so daß auf das in dem Gehäuse 12 befindliche, !einteilige Material aus eirieia nachstehend erläuterten Grund ein starker Druck ausgeübt wird. Die Vorschubschnecke ist so angeordnet, daß ein lVil derselben direkt unter der TrichteranschlußoffnuDg 21 angeordnet ist. Die Vorschubschnecke besitzt einen V/cllenstummal 32, der eine öffnung 33 in der Endplatte 18 durchsetzt und in diesel· öffnung drehbar gelagert ist. Kin 551JLsehen dei¹ Vor-ohubßchnecke 31 und der Endplatte 18 aegaordnufcss JbcLall&ger 3^ dient sum übertrugen von auf die Vos-nchubsefraecke ausgeübten Axialkräften auf das ftehäuae YP,* iSuiseaen Um; Endplätze 18 und dom HeI-Xenefcimaial 32 der Voröchuööc'hnacl·:© ißt vor-augaweise ein O -HiK^ 3$> .anyoo5?«3ni)"l^f, ilfmLl; -lan Innere den Zylinders wlxk- -osei gegenüber des.·· LtmoBoiul^o abgedichtet ist» Der Wellonstuiaxiel 32 ißt voTZM[r micl Bu üb or sin Unters© fczungsgetriebe J? nib übt lielle J8 cis;.;j Hotorj 39 vea?buE.den· In Fig» I wird die Vorschuüßcimackc 31 ^"^n tlösi iniveiob^iaotor 39 aagetriebezi, doch kann man natürlich beliebige, übliche Mittel sum Axuirieb dsr Fördorschnecks 'irar-v/eKäen.

In de-H anderen Endteil des Sylinders 12 ist ein Plastifiaierelement 41 örehbfar gelagsrt, üas mit der Vorschubschnecke 31 axial fluchtet und iat Axial ab st and von ihr angn-

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— 'i Ί ...

ordnet ißt. Das Plaßtifiaiürelement besitst zvoi koexiale zylindrische Teile 42 und 43, dia en einer Schulter 46 miteinander verbunden Bind. Das PlastifiBierelement besitzt am einen Ende einen Uellenstummel 47, dei^% ©ine öffnung 48 in der Endplatte 17 durchsetzt und in dieser Öffnung mit Hilfe eines Axiallagers 49 drehbar gelagert ist. Im Bereich der Endplatte 17 ist auf dem Wdlenstuismel 42 vorzugsweise eine Dichtung 51, insbesondere eine Leckdichtung (bleed seal) ausgebildet, damit das Innere des Zylinders 12 wirksam gegenüber der Atmosphäre abgedichtet ist. Die Leckdichtung 61 (bleed seal) ist in der Patentanmeldung B 95 756 X/39a4 vollständig dargestellt und beschrieben.

Auf dem Viel leno tummel 4 7 ist ein Zahnrad 52 aufgekeilt, des mit einer Antriebseinrichtung in !form einen Motors 5** in Antriebsverbindurig steht, go daß das Plastifiiderelement in dem Zylinder einen Drehantrieb erhält. Natürlich kann dan drehbare Plaßtifis&ierelement 41 in jeder gewünschten V/eise angetrieben werden. Beispielc^eiro kann daft Plastifissierelement mit dem Motor 5^Λ·- "toaxial angeordnet sein und direkt von ihm angetrieben v/erden, oder ob könnte von dem Ilotor 54 durch eine außen o.Bgeordnoto ICraftübertrafitmg in Form von Zahnrädern, einca ?lic-r ic:-'tischen odor clarfloiol'-OQ cngstrieben irarcUm« We pn cU.r? P] ri.Rtiiir.i'.-rc-10-nent 41 vm o:=.:· c; '. ί :ΐ yeiior. Aitxdebfjmotorw-i^etriebüi:. iiix-C.,ist es B.atä:c^!.'.c·" Kuecl:«äÜig, o.ie AntriebE=-· on :Cii.i' (lim PlaatifiKisrcloiiei.t ure. für Sie Vorsciiub-

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schnecke durch eine geeignete, bekannte Steuereinrichtung derart miteinander zu verbinden, daß die Drehung der Vorschubschnecke 31 und des Plastifizierläufere 41 gleichzeitig gesteuert werden kann. Man kann aber den Plastifizierläufer 41 auch durch eine geeignete, bekannte Kraftübertragung mit dem Antriebsmotor 39 für die Vorschubschnecke verbinden, so daß der läufer und die Vorschubschnecke von einem einzigen Motor angetrieben werden. Vorzugsweise verwendet man Jedoch getrennte Antriebsmotoren.

Wie aus der Fig. 2 deutlich hervorgeht, ist der zylindrische Teil 42 des Läufers im Durchmesser nur etwas kleiner als die Bohrung 16 des Zylinders 12 und daher satt, aber drehbar in dieser Bohrung gelagert. Der zweite zylindrische Teil 43 ist im Durchmesser kleiner als der erste zylindrische feil 42, so daß zwischen dem umfang des zweiten zylindrischen Teil 43 und der Innenwandung des Vorschubzylinders 12 ein zylindrischer Ringspalt 53 vorhanden ist. Die radiale Breite des Bingspaltes 53 muß natürlich in Abhängigkeit von Faktoren wie der Art des Kunststoffs, der Korngröße, der Temperatur und dem Dampfgehalt gewählt werden« Die kritische Bedeutung dieser radialen Breite ist in der Patentanmeldung B 95 736 X/39a4 gründlich behandelt. Der Zylinder 12 besitzt ferner eine Austrittsöffnung 56, die im Bereich der Schulter 46 mit dem Hingkanal 53 in Verbindung steht* Der Grund für diese Anordnung wird später erläutert. Die plastifizierend wirkende Stirnfläche 57 des Läufers 41 ist vorzugsweise konisch.

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BADORiGiNAL

Die einander benachbarten Enden des Läufers 41 und der Vorschubschnecke 31 sind koaxial zueinander in geringem Abstand voneinander angeordnet und "begrenzen zusammen mit der Innenwandung des Zylinders 13 eine Arbeitszone 60, in der das feinteilige oder körnige Material von der rotierenden Vorachub&chnecke 31 unter sehr hohem Brück gegen die konische Plastifizierflache 57 gedrückt wird. Das in nächster Nähe der konischen Plastifizierfläche 57 in der Arbeitszone 60 befindliche Material wird durch die Drehung des Läufers 41 infolge der Reibungswirkung rasch erhitzt und dadurch plastifiziert. Die Arbeitszone 60 enthält daher in nächster Nahe der Plastifizierfläche 57 eine Plastifizierzone 58. Das innerhalb der Plastifizierzone enthaltene Material ist zum größten Teil teilweise oder vollständig plastifiziert. Das übrige in der Arbeitszone 60 befindliche Material ist immer noch im wesentlichen kornig. Der auf dieses körnige Material ausgeübte, starke Druck wirkt auf das in der Plastifizierzone 58 befindliche Material ein und hält es an die Plastifizierfläche 57 an. Das in der Arbeitszone 60 befindlich©, körnige. Material hat daher im wesentlichen die Funktion eines ortsfesten , Stützgliedes·

Das körnige Material in der Arbeitszone 60 wirkt aber nicht nur als ein Stützglied, sondern auch ähnlich wie ein poröser Stöpsel, so daß die in der Plastifizierzone 58 odor in der Nähe derselben befindlichen, flüchtigen Stoffe durch

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das körnige Material hindurchtreten und daher durch den Zylinder hindurch abgezogen werden können· Wenn man einen Stöpsel, der aus porösem, körnigem Material, besteht, das einem hohen Druck ausgesetzt ist, als ein Stützglied verwendet, das bewirkt, daß das in der Plastifizierzone befindliche Material in nächster Nähe der Plastifizierfläche gehalten wird, erzielt man den großen Vorteil, daß dieser Stöpsel nicht nur die Abstützfunktion ausführt, sondern auch in einem großen Querschnitt aus porösem Material besteht, durch das hindurch die flüchtigen Stoffe abgezogen werden können· Dadurch wird der Prozentsatz der von dem plastifizieren Material abgezogenen, flüchtigen Stoffe stark erhöht.

Pig· 3 zeigt den Plastifizierbereich der bekannten Vorrichtung gemäß der Patentanmeldung B 95 736 X/39a4 in der Ausführungsform mit einer Vorschubschnecke· In den Fig· 2 und 3 sind einander entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, denen in Fig« 3 der Buchstabe ^NAⁿ nachgesetzt ist.

In Fig. 3 ist die bekannte Plastifiziervorrichtung gezeigt, damit durch den Vergleich mit ihr das Wesen der Erfindung besser erkennbar ist· Diese bekannte Vorrichtung besitzt ein Plastifizierelement 41A und eine mit ihr koaxiale Vorschubschnecke 31A· Diese beiden Teile sind in einem Zylinder 12Δ drehbar gelagert· Das Plastifizierelement 4-1A

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besitzt zwei zylindrische Teile 42A und 43A, die ι it den beiden zylindrischen Teilen 42 und 43 in Fig. 2 identisch sind. D«& Plastifizierelement 41A hat am einen Ende eine Plastifizierflache 5?A, die allgemein konisch schwach verjüngt und an der Spitze 61 abgerundet ist. Dies geht aus der Fig. 3 deutlich hervor· Der Zylinder 12A besitzt einen konischen Stützteil 59» welcher dem Umfang der konischen Plastifizierflache 57A satt angepaßt ist und diesen Umfang umgibt, so daß der körnige Kunststoff in dem die Spitze 61 des Läufers umgebenden Bereich zusammengedrückt und verdichtet und dabei ein so starker Druck erzeugt wird, iftaß das Material durch die Drehung des Plastifizierelements 41A plastifiziert wird.

Die Plastifizierfunktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung geht aus der vorstehenden Beschreibung zwar hervor, doch wird die Wirkungsweise der Vorrichtung nachstehend kurz beschrieben, damit ein vollständiges, klares Verständnis des Erfindungsgegenstandes gewährleistet ist.

Kunststoff-Pulver oder -Granulat wird durch die Einspeisungsschleueenvorrichtung 23 in den Einfülltrichter 19 eingebracht« Wenn die in dem Trichter angeordnete Schnecke 26, die Vorschubschnecke 31 und das Plastifizierelement 41 rotieren, bewegt sich das Material aus dem Trichter 19 in die Öffnung 16 des Zylinders 12. In diesem wird das Material von der Vorschubßchnecke 31 in die Arbeitezone 60 gefördert und erreicht es danach die Plastifizierzone 58.

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Auch wenn die Zonen 58 und 60 mit Material gefüllt

sind, bringt die Vorschubschnecke 31 weiteres Material in die

das

Zone 60 ein, so daß/in dieser befindliche Material zusammengedrückt und verdichtet und das in der Plastifizierzone 58 befindliche Material unter hohem Druck gegen die konische Plastifizierfläche 57 des rotierenden Plastifizierlements 41 gedrückt wird. Die Vorschubschnecke 31 wirkt somit als ein Druckausübungselement, welches das in den Zonen 58 und 60 enthaltene Material verdichtet und zusammendrückt» Infolgeder hohen Drehzahl des Laufers 41 wird das in der Zone 58 in nächster Nähe der Fläche 57 befindliche und von der Vorschubschnecke y\ gegen die Fläche 57 gedrückte Material schnell erhitzt und plastifiziert· Diese Plastifizierung erfolgt bei einer relativ hohen Temperatur, die in dem Bereich von 148 - 232⁰O liegen kann und von dem verwendeten Materijal, der Drehzahl des Plastifizierläufers und dem von der Vorschubschnecke ausgeübten Druck abhängt, über der Fläche 57 bewegt sich das plastifizierte Material radial auswärt^.n den Ringsspalt 53» den ©ε durchwandert, worauf es durch die Austritts-Sffnung 56 in eine übliche Spritzgußform oder eine geeignete Strangpreßvorrichtung gelangt. Die Plastifizierung erfolgt somit ausschließlich unter der Wirkung der schnellen Drehbewegung des Läufers 41 und des hohen Druckes, der von der Vorschubschnecke 31 auf das in der Zone 58 befindliche Material ausgeübt wird.

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Während des Plastifiziervorganges wird in der Plastifiziervorrichtung ein Seilvakuum aufrechterhalten« Zu diesem Zweck ist eine außen angeordnete Absaugeinrichtung über die Kanäle 28 und 29 an die Plastifiziervorrichtung angeschlossen. Da der Einfülltrichter 19 über die !Prichteranschlußöffnung 21 mit der Zylinderbohrung 16 in Verbindung steht, wirkt auf den in dem Zylinder befindlichen Kunststoff ein Vakuum ein, so daß flüchtige Stoffe von dem Kunststoff entfernt werden«, Auch die während der Plastifizierung des Materials im Bereich der Plastifizierfläche 57 und in der Plastifizierzone 58 freigesetzten, flüchtigen Stoffe werden durch den gepreßten, aber porösen Stöpsel aus dem in der Arbeitszone 60 befindlichen, gepreßten Granulat axial abgezogen« Die flüchtigen Stoffe strömen dann axial längs der Vorschubschnecke 31 in den Einfülltrichter 19, aus dem sie über die Kanäle 28 und 29 angesaugt werden. Da die Zone 60 einen relativ großen, unverlegten Querschnitt, hat, wird unter der Wirkung eines in dem Zylinder entwickelten Q?eilvakuums ein hoher Prozentsatz der während des Plastifiziervorganges freigesetzten, flüchtigen Stoffe entfernt, so daß das von der Vorrichtung abgegebene, plastifizierte Gut hochwertig und im wesentlichen frei ist von eingeschlossenen flüchtigen Stoffen, Gasen und Dämpfen»

Fig. 4- zeigt eine abgeänderte Ausführungsforia der Erfindung. Hier ist die Plastifiziervorrichtung symmetrisch um eine vertikale Achse herum angeordnet, damit der Durch-

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tritt von Kunststoff durch die Vorrichtung erleichtert ist. Da die einzelnen Bestandteile und Elemente denen der Ausführungsf orm nach Fig· 1 im wesentlichen ähneln, sind einander entsprechende !eile mit denselben Bezugsziffern unter Nachsetzung des Buchstabens "B" versehen.

Gemäß Fig. besitzt die Plastifiziervorrichtung einen Einfülltrichter 19B, der mit dem oberen Ende des Zylinders 12B verbunden ist· Eine Öffnung am unteren Ende des Einfülltrichters steht mit einer zylindrischen Bohrung 16B des Zylinders in Verbindung. Durch eine mit dem Einfülltrichter verbundene Deckplatte 22B ist der Einfülltrichter dicht verschlossen« Das Innere des Einfülltrichters und des Zylinders wird durch eine über Kanäle 28B und 29B angeschlossene, nicht gezeigte Absaugeinrichtung, unterJA.ufrecht erhaltung eines Teil Vakuums evakuiert» Ir; dem Einfülltrichter ist eine Förderschnecke 26B koaxial angeordnet, die .sich abwärts bis in die Bohrung 16B des Zylinders 12B erstreckt» Das obere Ende der Schnecke 26B ist mit einem Motor 27B verbunden, der auf der Deckplatte 22B befestigt ist. Das untere Ende der Förderschnecke 26B ist fest mit der Vorschubschnecke 31B verbunden, die in der Bohrung 16B angeordnet ist· In dem unteren Ende des Zylinders 12B ist ein Plastifizierläufer 41B montiert, der um die vertikale Achse des Zylinders rotiert. Außerhalb des Zylinders ist mit dem Läufer ein Zahnrad 52B verbunden, über das der Läufer von

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einer außen angeordneten Antriebseinrichtung 5*KB angetrieben wird» An seinem oberen Ende besitzt der läufer eine konische Plastifizierflache 57B. Das untere Ende der Vorschubschnecke 3IB und die Plastifizierflache 57B des Läufers sind in einem geringen Axialabstand voneinander angeordnet· Der der Plastifizierfläche 57B benachbarte Bereich stellt eine Plastifizierzone 58B dar· Das Kunststoff-Granulat wird von der rotierenden Fläche 57B plastifiziert. Von dort wandert das Material abwärts durch den zylindrischen Spalt 53B zu der AustrittsSffnung 56B, aus der es austritt.

Xn seiner Wirkungsweise entspricht die in Fig. 4 gezeigte Plastifiziervorrichtung im wesentlich der vorstehend anhand der Fig. 2 gegebenen Erläuterung, so daß eine weitere Erläuterung nicht notwendig ist·

Die Erfindung schafft somit eine Plastifiziervorrichtung, in der die Vorschubschnecke im Verhältnis zu dem Plastifizierläufer relativ groß ist, so daß zwischen dem plastifizierten und dem nicht plastifizieren Material eine große Querschnittsfläche vorhanden ist und die flüchtigen Stoffe vollständiger abgezogen werden können. Außerdem beseitigt die Erfindung die Notwendigkeit der Anordnung einer den Plastifizierläufer in geringem Abstand umgebenden, ortsfesten Stützfläche, die mit dem Läufer einen schmalen Spalt begrenzt, durch den sich der Kunststoff bewegen muß· Infolgedessen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine größere Kunststoffmenge abgeben alß die bekannten Vorrich-

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Die erfindungsgemäße Plastifiziervorrichtung gestattet somit eine Entfernung der flüchtiger: Stoffe von aus Kunststoffen bei viel höheren Temperaturen und unter einem Vakuum oder Teilvakuum· Infolge dieser Kombination einer hohen Temperatur und eines Vakuums können die flüchtigen Stoffe von dem plastifizieren Material im wesentlichen vollständig entfernt werden· Infolgedessen hat des plastifizierte Material eine kleinere Wärmegeschichte (heat history) und daher eine bessere Qualität· Ferner ist anzunehmen, daß manche flüchtigen Stoffe, z.B. sehr hochsiedende Kohlenwasserstoffe enthaltende Substanzen, aus Kunststoffen nur unter ' Vakuumeinwirkung und bei sehr hohen Temperaturen entfernt werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht das Entfernen dieser flüchtigen Stoffe aus dem plastifizierten Material in einem vorteilhaften Vorgang, was bei den bekannten Plastifiziervorrichtungen nicht möglich war·

Damit die flüchtigen Stoffe vollständig von dem System abgezogen werden können, müssen sie natürlich auf einer so hohen Temperatur gehalten werden, daß sie nicht kondensieren, ehe sie die Plastifiziervorrichtung vollständig verlassen haben. Es kann daher notwendig sein, das der Zuführungsöffnung 21 benachbarte, hintere Ende des Zylinders 13 mit Heizkammern oder dergleichen Einrichtungen zu umgeben, die werme Luft oder warmes Wasser enthalten, so daß sich die flüchtigen

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Stoffe nicht auf eine !Temperatur unter ihrem Kondensationspunkt abkühlen können. Es kann ferner zweckmäßig sein, des vorder« Ende des Zylinders 13 im Bereich des Plastifiziert laufers 41 mit einem Kühlmantel zu umgeben, so daß das Material nicht vorzeitig plastifiziert wird, ehe es in den Bereich der Plastifizierfläche 57 gelangt, worauf die meisten flüchtigen Stoffe freigesetzt werden·

Unter manchen Umständen, z.B. in Fällen, in denen das Entfernen der flüchtigen Stoffe von geringerer Bedeutung und ein chargenweiser (batch operation) Betrieb zulässig ist, kann der Erfindungsgegenstand dahingehend abgehändert werden, daß die Vorschubschnecke durch einen hin- und hergehenden Kolben ersetzt wird, der in seinem Durchmesser dem Läufer im wesentlichen entspricht. Ein derartiger Kolben kann das Granulat einwandfrei in die Verdichtungs- und Plastifizierzone vorschieben mid zusammenpressen.

Vorstehend wurde der Erfindungsgedanke anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert, doch können diese Ausführungsbeispiele im Rahmen des Erfindungsgedankens auch abgeändert werden.

Sämtliche aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale einschließlich der konstruktiven Einzelheiten können in beliebigen Kombinationen erfindungswesentlich sein.

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Claims

Patent an Sprüche

M.J Vorrichtung zum Plastifizieren von Kunststoff in !Peilchenform (particulate) mit einem Gehäuse * mit einer darin befindlichen öffnung und mit einer

in der öffnung drehbar gelagerten Plastifiziervorrichtung

die im wesentlichen denselben Querschnitt,

hat wie die öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß in der öffnung (16 oder 16B) eine Druckerzeugungs vorrichtung (31 oder 31B) montiert ist, die im wesentlichen denselben Querschnitt hat wie die öffnung und die Plastifiziervorrichtung (41 oder 41B), daß die Plastifiziervorrichtung, das Gehäuse und die DruckerzeuguBgsvorrichtung zusammen eine Arbeitszone zur Aufnahme von Kunststoff in Teilchenform bilden, und daß die DruckerZeugungsvorrichtung ferner Kunststoff in Teilchenform in die Arbeitszone vorschiebt und dabei das Material· verdichtet und einen Teil des selben zur Plastifizierung in Stützberührung gegen die Plastifiziervorrichtung drückt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plastifiziervorrichtung (41 oder 41B) einen drehbar in der öffnung gelagerten Läufer (rotor member) besitzt»

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5. "Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12 oder 12B) von einer zylindrischen öffnung (16 oder 16B) durchsetzt let und die Plastifiziervorrichtung (41 oder 41B) und die Durcherzeugungsvorrichtung (J1 oder 51B) im wesentlichen durchmessergleich und in der zylindrischen öffnung drehbar gelagert und in deren Längsrichtung im Axialabstand voneinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Plastifiziervorrichtung (31 oder 351B) an einen Ende eine konische Plastifizierf lache (57) besitzt, die eine Wandung der Arbeitezone bildet.

5· Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Absaugeinrichtung (28, 29 oder 28B₁ 29B) mit der im axialen Abstand von der Plastifiziervorrichtung (41 oder 41B) befindlichen Öffnung (16 oder 16B) verbunden ist, die in der öffnung ein Teilvakuum erzeugt, unter dessen Wirkung im Bereich der Plastifiziervorrichtung in der Arbeitszone befindliche, flüchtige Stoffe durch das in der Arbeitszone befindliche, feinteilige (particulate) Material hindurch abgezogen werden·

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Kl·

60 Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Plastifiziervorrichtung (41 oder 41B) einen zylindrischen Teil (43 oder 43B) besitzt, der im Durchmesser ein wenig kleiner ist als die zylindrische Öffnung (16 oder 16B) und mit dieser einen schmalen Spalt begrenzt« und die Plastifiziervorrichtung eine konische Stirnfläche (57 oder 57B) besitzt, die dem Ende der Druckerzeugungsvorrichtung (31 oder 31B) gegenüberliegt.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis. 6, gekennzeichnet durch' eine Einrichtung' (28, 29 oder 28B, 29B) zum Abziehen von flüchtigen Stoffen aus der der Plastifiziervorrichtung (41 oder 41B) benachbarten Plastifiziersone durch das in der Arbeitszone befindliche, feinteilige Material hindurch.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7« dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugungsvorrichtung eine Schnecke (31 oder 31B) besitzt,

die in der öffnung koaxial angeordnet ist und deren eines Ende sich im Bereich der I?lestif!ziervorrichtung (41 oder 41B) befindet.

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9o Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen geschlossenen Einfülltrichter (19 oder 19B) besitzt, der oberhalb des einen Endes des Gehäuses (12 oder 12B) montiert ist und dessen Inneres im Bereich der Schnecke (51 oder 31B) mit der Öffnung (16 oder 16B) in Verbindung steht, und daß eine AbsaugeinrichtUBg (28, 29 oder 28B, 29B) mit dem Inneren des Einfülltrichter verbunden ist und in diesem ein Teilvakuum erzeugt, unter dessen Wirkung flüchtige Stoffe aus der der Plastifiziervorrichtung (41 oder 4-1B) benachbarten PIastifizierzone durch das in der Arbeitszone, der Schnecke und dem Trichter befindliche, feinteilige Material hindurch abgezogen werden·

10» Verfahren zum Plastifizieren von feinteiligem Material, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet , daß Kunststoff in Teilchenform in eine Kammer eingebracht wird, deren eine Wandung im wesentlichen von einem rotierenden Plastifizierelement gebildet wird, daß in der Kammer eine Haterialmenge verdichtet und ein kleiner Anteil des Materials an das Plastifizierelement gedrückt wird, während das übrige Material im Bereich des kleinen Anteils einen verdichteten Körper aus

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Material in Teilchenform bildet und den kleinen Anteil au dessen Plastifizierung an das Element hält, und daß aus dem im Bereich des Plastifizierelements befindlichen, kleinen Anteil flüchtige Stoffe über die ga^e Grenzfläche abgezogen werden, die zwischen dem kleinen Materialanteil und dem verdichteten Körper aus dem Materil in Teilchenform vorhanden ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e kennzeichnet, daß das plastifiziert© Material aus dor Kammer entfernt und zu dessen Ersatz kontinuierlich Material in Seilchenform in die Kammer eingeführt und dadurch die Menge des in der Kammer befindlichen, verdichteten und das Plastifiaierelement berührenden Materials aufrechterhalten wird«, .

12«, Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet ₉ daß diö Kammer einen ringförmigen Außenuiafang hat, der an seinem einen Ende durch das ' Plastifizierelement begrensst ist·

Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10 biß 12, dadurch gekennzeichnet, daß das feinteilige Material der Kammer am einen Ende derselben durch ©in© VorschubBCimecke zugeführt, im Bereich des anderen Endes der Kammer von dem Plastiflzierelement plestifizierfc u^id danacia, aus der Kammer entfernt

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