DE1922163A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Plastifizieren von feinteiligem Kunststoff - Google Patents

Description

Patentanwalt» > _n , ,.

Dip/ -hg. A. Grünecker 3Λ ÄOPif

Dr.-Ing. H. Kinkeld-y Dr.-Ing. W. Stockmair 8 München 22, Maximilian*. 43 1922163

PS 2489

Borg-Warner Corporation
200 South Michigan Avenue,
Chicago, Illinois, UJ3.Ä.

Verfahren und Vorrichtung zum Plastifizieren
von feinteiligem Kunstotoff

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Plastifizieren von Kunststoff, insbesondere
eine Maschine mit einem neuen und verbesserten Plastifizierläufer, dor einen ersten Teil hat, der eine Kelativdrehung zwischen dem Gut und dem Läufer gestattet, und
einen zweiten Teil, der bewirkt, daß das Gut mit dem Lfiufer relativ zu einem diesen umgebenden Gehäuse umläuft.

Bei den zum Spritzguß verwendeten, thermoplastischen
und duroplastißchen Kunststoffen bestehen große Unterschiede hinsichtlich ihrer Temperaturbeständigkeit, Einige sonet vorteilhafte Kunststoffe, z.B. weichmacherfreies Polyvinyl-

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Chlorid, Polyoxymethylen und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Mischpolymerisate (ABS) können nur in einem relativ begrenzten Temperaturbereich verarbeitet werden. Daher laiisßen diese Materialien durch eine eorgfäEige Steuerung in einem verarbeiteten Zustand gehalten werden, weil sie bei einem kleinen Abfall der Temperatur nicht mehr verarbeitbar sind, während Bie sich bei einem kleinen Temperaturanstieg zersetzen, z.B. verkohlen (charring).

In den bekannten Plastifizienaaschinen ist infolge einer ungleiclimäßigen Verarbeitung des Gutes oft eine derartige Zersetzung aufgetreten. Das versetzte Material hat häufig die Form von kleinen Flecken aus schwarzem, verkohltem Gut, das von dem zu verformenden Material mitgenommen wird und au Fehlern in dem geformten Produkt führt. Da die Flecken klein sind, kann es vorkommen, daß eine.große Anzahl derartiger fehlerhafter, geformter Produkte hergestellt wird, ens das fehlerhafte Arbeiten der Plastifiziermaschine fest- gestellt wird, so daß der Ausschuß groß ist und die Kosten beträchtlich erhöht.

Um eine genaue Temperaturregelung während des Plastifizierens zu ennoglichen und dadurch ein Zersetzen und Verkohlen des Materials zu verhindern, wird in einer kürzlich bekanntgewordenen Plastifiziermaschine ein Läufer ver-

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wendet, der an seinem Ende einen konischen Teil besitzt, der von einer ortsfeßten Führung in geringem Abstand umgeben ist. Das feinteilige (particulate) Material wird dann durch einen kleinen Kanal zwischen der ortsfesten Führung und dem rotierenden konischen Teil gedrückt» so daß zwischen dem Material und der Oberfläche des konischen Läufers Reibungswarme erzeugt und unter deren Wirkung das Material plastifiziert wird. Eine derartige Maschine, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung B 95 736 X/39&4-dargestellt ist, hat sich sehr gut bewährt, weil sie eine genauere Steuerung des Plastifisiervorganges ermöglicht, da die Drehzahl des Läufers genau gesteuert und der Läufer intermittierend' betrieben werden kann, so daß die Menge der zum Plastifizieren erzeugten Reibungswärme genau gesteuert werden kann.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei der Verarbeitung von bestimmten Arten von Kunststoffen, insbesondere solchen von hoher Viskosität, die Verwendung der vorstehend angegebenen Maschine nicht immer zu einer vollständigen oder gleichmäßigen Plastifizierung des feinteiligen Kunststoffes führt· Wenn diese Maschinen zur Verarbeitung von sehr viskosen Materialien verwendet werden, trachten diese zum Anhaften an dem ortsfesten Gehäuse oder der ortsfesten Fuhrung, das bzw· die den Läufer umgibt, so daß eine Relativdrehung

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nur zwischen dem Umfang des Läufers und dem benachbarten Umfang des den Läufer umgebenden Materials stattfindet· Infolgedessen wird die von dem läufer erzeugte Eeibungswärae nur dem am Innendurchmesser des Materials befindlichen Teil desselben zugeführt, worauf die Wärme über die ganze Dicke des Materials geleitet werden muß, damit das Material vollständig plastifiziert wird. Diese Tendenz des Materials sum Ankleben an der Führung verhindert oft, daß das der Führung direkt benachbarte Material vollständig erhitzt und plastifiziert wird·

Wenn man dagegen versucht, das der Führung benachbarte Material vollständig zu plastifizieren, indem der Läufer längere Zeit hindurch mit dem Material unter Relativdrehung in Berührung gehalten wird, damit eine größere Reibung swSrme-» menge erzeugt wird, kann die größere Wärmemenge, die erzeugt und an dem Innendurchmesser des Materials abgegeben wird, zum Verkohlen und Zersetzen des dem Läufer nahe benachbarten Materials und dadurch zur Beeinträchtigung der Reinheit des Materials führen.

Um die vorstehend angegebenen Hachteile zu überwinden, hat man die ringförmigen Kanäle zwischen der ortsfesten Führung und dem Plastifizierläufer in den vorstehend angegebenen Maschinen relativ klein ausgeführt, damit das in

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diesen Kanälen befindliche Material über seine ganze Dicke schnell erhitzt und dadurch vollständig plastifiziert Wird, ohne daß das dem läufer benachbarte Material verkohlt oder zersetzt wird· Durch diese Maßnehme konnte zwar eine Zersetzung des Materials verhindert werden, doch wird dadurch die Flastifizierieistung der Maschine stark begrenzt.

Die Erfindung hat daher die Aufgaben,

1. ein neues- Flästifizierverfahren zu schaffen, das zum Plastifizieren insbesondere von hitzeempfindlichen Materialien oder Materialien hoher Viskosität ohne erkennbare Schädigung des Materials geeignet ist,

2. ein derartiges Verfahren zu schaffen, in dem das Material dadurch plastifiziert wird, daß es durch einen Ringkanal sswischen einesi Lauf er und einer ihn umgebenden Führung geführt wird, wodurch dem Material sowohl im Bereich des Läufers als auch im Bereich der Führung durch Reibung erzeugte Wärme zugeführt wird, weil sowohl zwischen dem Material und der Führung als auch zwischen dem Material und dem Läufer eine Relativdrehung erfolgt,

3. ein derartiges Verfahren zu schaffen, in dem die durch Reibung erzeugte Wärme dem Material an dessen Innenfläche infolge der Relativdrehung zwischen dem Material und dem Läufer zugeführt wird, während das Material gegenüber

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der Führung im wesentlichen nicht umlauft, und das Material danach gegenüber der !führung in Umlauf versetzt wird, so daß durch Reibung erzeugte Wärme der Außenfläche des Materials zugeführt wird, während das Material gegenüber dem laufer im wesentlichen nicht umlaufen kann,

M-, ein derartiges Verfahren zu schaffen, in dem das Material während einer Phase des Arbeitsvorganges im wesent- w ■ liehen nicht umlaufen kann, damit der einen Fläche des Materials Wärme zugeführt werden kann, während das Material während einer anderen Blase des Arbeitsvorganges in Umlauf versetzt wird, damit einer anderen Fläche des Materials Wärme zugeführt werden kann,

5· eine zur Durchführung des vorstehend angegebenen Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen,

6. eine derartige Vorrichtung mit einem Plastifizierläufer zu schaffen, der eine konische Hase und einen weiteren

' Teil besitzt, der an seinem Umfang mit radial vorstehenden Ansätzen versehen ist, die das Material erfassen und es im wesentlichen zum Umlauf mit dem läufer veranlassen,

7. eine derartige Vorrichtung zu schaffen, in welcher ^! der läufer von einer ortsfesten Führung umgeben ist und das Material im Bereich der konischen Nase im wesentlichen an der Führung haftet, so daß Reibungswärme erzeugt und der

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Innenfläche des Materials zugeführt wird, und das Material von den Lappen des Läufers erfaßt wird und daher mit diesem umläuft, wobei die Relativdrehung zwischen der Außenfläche des Materials und der es umgebenden Führung bewirkt, daß Reibungswärme erzeugt und dem Material zugeführt wird,

8« ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art zum gleichmäßigen Plastifizieren im wesentlichen des gesamten Materials bei minimaler Schädigung desselben zu schaffen,

. 9· ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art zum einwandfreien, gleichmäßigen Plastifizieren von viskosen Kunststoffen hoher Viskosität bei minimaler Schädigung zu schaffen,

10· ein Verfahren und eine Vorrichtung der angegebenen Art zumPlastifizieren von Material in einer Menge, die bei einer gegebenen Laufergröße größer ist als in den bekannten Vorrichtung, zu schaffen,

11. eine derartige Vorrichtung zu schaffen, die in den verschiedensten Größen und Kapazitäten hergestellt werden kann, zum gleichmäßigen Plastifizieren mit hohem Wirkungsgrad geeignet ist, und nur eine minimale Instandhaltung und Instandsetzung erfordert·

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Weitere Aufgaben, Zwecke und Merkmale der Erfindung gehen für den mit Maschinen der vorliegenden Art vertrauten Fachmann sun der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor· .

Im allgemeinen werden die Aufgaben der Erfindung mit einer Plastifiziervorrichtung erfüllt, in der feinteiliger Kunststoff einer ringförmigen Plastifizierzone zugeführt wird, die von einem Läufer und und einer sie umgebenden Führung begrenzt ist, wobei »wischen dem Lauf er und der Führung eine Helativdrehung stattfindet. Das körnige oder feinteilige Material wird zunächst gegen einen konischen Endteil des Läufers zusammengepreßt und bleibt dabei gegenüber der es umgebenden Führung im wesentlichen unbeweglich, · go daß eine beträchtliche Helativdrehung zwischen dem Läufer und dem es umgebenden Material vorhanden ist und dadurch Reibungswärme erzeugt und der Innenfläche des einen Hing bildenden Materials zugeführt wird und dieses teilweise plastifiziert. Das Material bewegt sich weiter axial durch die Plastifizierzone und wird dabei unter der Wirkung der seiner Innenfläche zugoführten Warme teilweise plastifi- ziert und sehr viskos. Der Kunststoff tritt dann in einen zweiten Bereich der Plastifizierzone ein, in dem ά.«τ Plastilizi erlauf er mit Vorsprüngen ausgebildet ist, die das Material erfassen und zum Umlauf mit dem Läufer veranlassen,

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so daß eine "beträchtliche Belativdrehung zwischen der Außenfläche des Materials und der es umgebenden Führung stattfindet. Bs wird daher eine beträchtliche Reibungswärme erzeugt und der Außenfläche des Materials zugeführt, so daß das übrige Material plastifiziert, wird. Dadurch, daß zuerst die eine Fläche und danach die andere Fläche des einen Ring bildenden Materials erhitzt wird, wird der feinteilige Kunststoff in seiner ganzen Dicke vollständig und glexchmäßig plastifiziert, ohne daß das Material zu hohen Eemperaturen und sehr lange dauernden Keibungserwärmungen ausgesetzt werden braucht·

Im folgenden wird ©in Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben· Es zeigen

3?ig» 1 in Seitenansicht s teilweise weggebroxjhen,

eine erfin&ungsgemäße Pl ast ifi ziervorrichtung»

Fig. 2 in größerem Maßstab, teilweise weggebrochen» eine Seitenansicht der Plastifiziervorrichtung nach Mg· 1,

Fig. 3 teilweise weggebrochen in einem Schnitt nach der Idnie XXI-III in Fig« 2 in größerem Maßstab den Plastifisierläufer und der, ihm umgebenden. I?ührü.ng und

Fig. A- einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3 durch den Läufer«

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In der nachstehenden Beschreibung werden bestimmte Ausdrücke nur der Einfachheit halber und ohne einschränkende Bedeutung verwendet, die Worte "aufwärts¹¹, "abwärts¹¹, "nach rechts" und "nach links" bezeichnen Sichtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird· Das Wort "vorwärts" bezeichnet die Sichtung des Materialflusses durch die Torrichtung und das Wort "rückwärts" die entgegengesetzte Richfcung« Die Worte "einwärts" und "auswärts" bezeichnen die Richtungen zu bzw. von dem geometrischen Mittelpunkt der Vorrichtung und der jeweils betrachteten Teile derselben. Dasselbe gilt auch für Ausdrücke, die von den oben angegebenen Worten abgeleitet sind, und für Ausdrücke von ähnlicher Bedeutung.

Figo 1 zeigt eine Plastifiziermaschine 11, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und zur Aufnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung geeignet ist·

. Die Plast if iziennasehine 11 besitzt eine Plastifiziervorrichtung 12, die gemäß Fig. 1 und 2 ein Gestell 13 von beliebiger Ausbildung aufweist, auf dem ein zylindrisches Gehäuse 16 starr angeordnet ist· Dieses zylindrische Gehäuse 16 hat am einen Ends eine sylindrische zentrale Öffnung 17_ff die koaxial mit einer erweiterten zylindrischen Öffnung 18 fluchtet, die am anderen End© des Gehäuses susgebildet JLst« Die beiden öffnungen 17 und 18 stehen miteinander in

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dung. Die zylindrischen Öffnungen 17 und 18 sind miteinander durch eine konische Führung 19 verbunden, die zwischen den Enden des zylindrischen Gehäuses 16 angeordnet ist. Das Gehäuse 16 hat ferner eine Beschickungsöffnung 21, die das Gehäuse im Bereich seines rechten Endes radial durchsetzt und eine Verbindung zwischen einer außen angeordneten Beechlckungseinrichtung für das Material, z.B. einem nicht gezeigten Einfülltrichter, und der zentralen Öffnung 17 gestattet·

In der zentralen öffnung 1? ist ein Stößel 22 hin- und herversehiebbar gelagert. Der Stößel 22 ist mit der Kolbenstange einer Zylinder-Kolben-Einheit 23 verbunden, deren Zylinder fest auf einem Gestell 24 angeordnet ist*

In der größeren. Öffnung 18 am anderen Ende des zylindrischen Gehäuses 16 ist ein Plastifizierläufer 27 gelagert, der sich am Unken Ende des Gehäuses aus diesem heraus erstreckt und fest mit einer Antriebswelle 28 gekuppelt ist, auf der eine Antriebsscheibe 29 befestigt ist. Diese wird von einem nicht gezeigten, außen angeordneten Antrieb auf übliche Weise, z.B. über einen Riemen oder eine Kette angetrieben. Die Antriebswelle 28 ist in einem wälzlager 31 drehbar gelagert, das auf einem ortsfesten Bock 32 montiert ist.

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Xn der vorstehend beschriebenen Maschine wird f einteiliges oder körniges Gut aus einem trichter durch die BeechieicungßSffnöijg 21 in die zylindrische öffnung 1? bracht. Danach "wird die Zylindei-Xolben-Einheit ?3 beaufschlagt, so daß sich der Stößel 22 TorVärts, in Fig. 2 nach links, bewegt und das Material im Bereich des i&ufere 27 zusammenpreßt. Der iron dem süßen angeordnet en Istrieb Über die Scheibe 29 einen Drehantrieb enthaltene Plaatif±* sierllufer 27 Bewirkt, daß der iftit ihm in Berührung stehende Kunststoff durch die Beibungswärme plastifiaieart wird, Ü® zwischen dem Läufer und dem Material erzeugt sArd« Sag $iaeti fizierte Material tritt dann durch den J^ostrittskanaX $B '. (Fig. 3) und nird einer !!blichen C-ießform, Düse oder Spritz« gußvorrichtung sugeführt·

Die Konstruktion und Wirlcungsveise der in den 1 und 2 dargestellten Flastiflziermaschine sind in der deutschen Patentanmeldung B 95 736 X/39a4· beschrieben· Biese ausführliche Beschreibung braucht daher hier nicht niederholt zu werden·

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand der Figuren 3 und 4 beschrieben, in denen die Einzelheiten des ELastifiaierlSuf ers 27 in größerem Maßstab dargestellt sind. Gemäß Fig· 3 besit£t

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der Plastifizierläufer drei Funktionsteile, und am einen Ende eine konische Hase'~41, unmittelbar hinter der konischen Hase einen Zwischenteil 42, und an dem der Hase entgegengesetzten Ende einen Lagerteil 45·

Sie konische Nase 41. besitzt eine konische Außenwand 46, die sich von dem rechten Ende des Läufers erweitert· Dieses rechte Ende des Läufers ist bei 4-7 abgerundet« Sie Hase 41 ist innerhalb einer ringförmigen, konischen EühruBg 19 angeordnet, die in dem zylindrischen Gehäuse 16 ausgebildet ist und nur einen kleinen Abstand von der Hase 41 hat, so daß zwischen diesen beiden Teilen ein kleiner Hisgkanal 48 vorhanden ist. Die konische Wand 46 und die konische Führung 19 können denselben oder verschiedene Neigungswinkel haben, so daß verschiedene Plastifizieririjrkungen erhalten werden. Gemäß Fig· 3 ist der Laufer 27 mit der erweiterten öffnung 18 koaxial und in ihr drehbar angeordnet, so daß das abgerundete Ende 4? dss Läufers mit der zylindrischen öffnung 17 koaxial und ihrem Ende unmittelbar benachbart ißt.

Der Zwischenteil 42 ist der JSfase 41 unmittelbar benachbart und in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit ihr einstückig« In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt der Zwischenteil einen konischen Bereich 51» äe? en seinem.

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Außenumfang leicht verjüngt ist und von dem rechten Ende des Läufers wie die konische Hase 41 auswärts divergierte Während jedoch die Base 41 eine relativ große Konizität besitzt, ist eine etwaige Konizif't des konischen Bereichs 51 nur sehr klein und betragt sie im allgemeinen nur wenig© Winkelgrade ο Wie nachstehend erläutert wird, kann in manchen fällen diese Konizität vollständig entfallen» Der Außendurchmesser des Seils 51 ist etwas kleiner als der Durchmesser der von der Innenwandung 52 begrenzten* erweiterten öffnung 18, so daß zwischen diesen feilen ein kleiner Hingkanal 53 vorhanden ist, dessen Breite übver seine axiale Länge infolge der Konizität des !Seils 51 abnimmt.

Auf dem Außenumfang des Zwischenteils 42 sind auch inAxialabständen voneinander mehrere radial vorstehende Ansätse oder Warzen 57* 58 und 59 montierte Gemäß Fig* 5 Sichten die Ansätse 57, 58 und 59 axial miteinander, doch ist dieses axiale Pluehten fiir die Erfindung nicht wesentlich, da di© Ansätse auch in der Fmfangsriehtmag versetzt in Abständen voneinander angeordnet sein könnten* Wie ferner aus Fig. 4 deutlich hervorgeht, ist der Lauf er in ^jedea? Querschnittsebene iait mehreren in der Ifiafangsrichtung in Abständen voneinander angeordneten Ansätzen versehen. Fig«, 4 zeigt vier derartige Ansatz® 57₅ 57&» 57® und 570· In Fig„ 4 sind nur beispielsweise vier dieser

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Ansätze gezeigt, doch kann ^eSe "beliebige Anzahl von Ansätzen in der Bmfangsrichtung in Abständen voneinander auf dem Iiäufer vorgesehen sein· Beispielsweise kann es genügen,* am Umfang-des läufers nur einen einzigen Ansäte ■ ·- vorzusehen. Buren die Verwendung von mehreren Ansitzen gemlS Pig. 4 werden jedoch die Wirkungsweise und die Leistung des Verfahrens und der Yorrichtucg gemäß der Erfindusg beträchtlich verbessert» - . ·

Jettt seien die Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform der Ansätze genauer betrachtet. Jeder der Ansätze 57» 58 und 59 besitzt einen zylindrischen Fuß 61, der in einer Bohrung 62 am umfang des konischen Seils 51 angeordnet ist· HeT zylindrische Ü£S kann in der Bohrimg 62 auf beliebige Weise festgehalten i:isrä©n_s a.B» sl% ffillfe von Schrauben oder im Preß sitz. Ber Fuß ist einstückig sit einer aufvärtsgeriohteten Rippe 63 ausgebildet; die radial über den Umfang des konischen Seils 5*1 Hinaus vorsteht· Me Hohe der Sippe -ist so gewählt» daS zinrsdien ihr und der sie umgebenden ¥and 52 ein kleiner Abstand vorhanden ist, der eine Belativdrehusg ermöglicht· Infolge der abnehmenden radialen Breite des Kanals 53 haben die einander axial benachbarten Ansätze verschiedene radiale Dicken. Dies geht aus Fig· $ hervor in der die Rippe des Ansatzes 57A eine größere Hohe hat als die an dem Ansatz 5SA ausgebildete Hippe.

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Gemäß Fig» 3 erstrecken sich, die Bippen 63 in der Axialriehtung des Läufers, doch könnten die Hippen auch im Winkel zu der läuferachse angeordnet sein.

im anderen !Ende ist der Läufer 27 mit dem Lagerteil 43 ausgebildet, der sich im Endbereich der erweiterten öffnung 18 befindet und mit dem der Läufer 27 in dem Gehäuse drehbar gelagert ist. Der Lagerteil 4-3 dient ferner zum Abdichten der erweiterten Öffnung 18, so daß aus dieser kein Kunststoff austreten kann· Der Lagerteil 4-3 ist mit mehreren in Axialabstanden voneinander angeordneten Lagerrippen 66 versehen, die mit der sie UBigebenden Wand 52 der erweiterten öffnung 18 in Gleitberührung stehen. Auf diese Weise ist der Läufer 2? in dem Gehäuse 16 drehbar gelagert. Der Lagerteil 4-3 ist ferner iait mehreren wendeiförmigen Nuten 67 ausgebildet, die in Axialabständen voneinander zwischen den Legerrippen 66 angeordnet sind und die Eeibung zwischen dem Läufer und dem ihn umgebenden Gehäuse auf ein Minimum herabsetzen. Die Hüten haben ferner die Aufgabe, in den Lagerbereich gelangenden Kunststoff aufzunehmen und wieder aus dem Lagerbereich zu entfernen· Außerdem ist der Lagerteil mit einem einstückigen Vorsprung 68 versehen, der sich axial von dem Ende des Lagerteile erstreckt und fest mit der Antriebswelle 28 gekuppelt ist. so daß der Läufer 27 einen Drehantrieb erhalten kann«

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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung . geht zuii !Teil schon aus der vorstehenden Beschreibung hervor, wird jedoch zum besseren Verständnis der Erfindung nachstehend ausfuhrlich beschrieben·

Zum Inbetriebsetzen der erfindungsgemäßen Plastifiziermaachine 11 werden die Antriebswelle 28 und damit der Plasiifizierläufer 27 in Drehung Versetzt und der VorBchübstößel 22 in seine in Fig· 2 gezeigte, rechte Stellung zurückgezogen. Das zu plastifizierende Material, z.B. ein Granulat oder Pulver, wird aus einem Einfülltrichter oder einer außen angeordneten Beschickungsvorrichtung durch die Beschickungsöffnung 21 in die zylindrische öffnung oder Kammer 17 eingebracht. Der Vorschubstößel 22 wird dann durch Druckbeaufschlagung der Zylinder-Kolben-Einheit 23 vorwärts, in Fig. 2 nach links, bewegt, wobei er das in der Öffnung 17 befindliche Material gegen die Käse 4-7 des Plastifizierläufers und dann durch die Ringkanäle 48 und vorschiebt, welche die Plastifizierzone bilden. Dabei wird . das Material plastifiziert. Das plastifiziert© Material tritt durch die Austrittsöffnung 58 aus der Plastifizierzone aus.

Jetzt sei der Plastifiziervorgang näher betrachtet, der in der von den Kanälen 48 und 53 gebildeten Plastifi-' zierzone durchgeführt wird. Aus der öffnung 17 wird

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körniger oder pulverförmiger Kunststoff gegen Sie ITaEe 47 gedrückt und denn radial auswärts durch den Bingkanal 48 vorgeschoben. Dabei wird der Kanal 48 im wesentlichen mit Material gefüllt, so daß dieses einen Hing bildet« Ba dae Material beim Eintritt in den Kanal 48 im wesentlichen körnig oder pulverformig ist und eine Trägheit besitzt, wird es in dem Kanal 48 im wesentlichen gegen eine Drehung

* relativ zu der es umgebenden Führung 19 gehalten» Da sich andererseits der Läufer 27 mit relativ hoher Drehzahl dreht _B ist eine beträchtliche Relativdrehung zwischen dem umfang der konischen Käse 41 und der Innenfläche des in dem Kanal 48 befindlichen Materials vorhanden. Da ferner der Stößel 22 das Material gegen die konische Fläche 46 des Läufers preßt, wird zwischen der Innenfläche des Materials und dem Umfang 46 der konischen Hase 41 eine beträchtliche Reibungswärme erzeugt· Diese warme wird von dem Material absorbiert und bewirkt, daß das Material teilweise plastifiziert wirS₉

w während es sich axial und radial auswärts durch den Kanal bev/egt. Beim Erreichen des Oberganges 49 zwischen den Kanälen 46 und 53 ist der Kunststoff daher zum Teil plastifiziert« wobei, das der konischen Fläche 46 direkt benachbart gewesene Material im wesentlichen vollständig und das der Führung benachbart gewesene Material etwas weniger stark plastifiziert ist.

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Nach den Durchtritt durch dran, übergang 49 gelangt das teilweise plastifizierte Material in Berührung mit dem Zwischenteil 42 des Läufers. Dieser 3Jeil enthält die von ihn radial vorstehenden Lappen 57» 58 unä 59· 2Da das dem Umfang des Läufers benachbarte Material nach den Eintritt in den Kanal 53 sich im wesentlichen in einen plastifizieren Zustand befindet, und da die nach dem vorliegenden Verfahren und nach der vorliegenden ffafichime su verarbeitenden Kunststoffe, beispielsweise die vorstehend angegebenen, eine relativ hohe Schaelzviskositat besitzen, bewirkt der axiale Vorschub des Materials (in Fig. 5 nach links) in den Kanal 55, daS die Ansätze 57 la äas Material eintreten und es erfassen, so daß es sieh mit dem Lauf er dreht. Infolgedessen erfolgt keine Belativdreimng mehr zwischen dom dem Umfang des Läufers direkt benachbarten, plastifizieren Material und dem Läufer, so daS diesem Materiel keine zusätzliche Reibungswärme zugeführt und dieses Material nicht überhitzt oder zersetzt wird.

Ds andererseits das dem Laufer direkt benachbarte Material jetzt von- dem Lappen 57 erfaßt ist und im wesentlichen synchron mit dem Läufer umläuft, erfolgt zwischen der ortsfesten Wand 52 und der ihr unmittelbar benachbarten Außenfläche des Materials eine beträchtliche Belativdrehung, die infolge der Reibung, die zwischen dem Material und der Wand 52 vorhanden ist, zur Erzeugung einer beträchtlichen

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Reibungswärme führt. Die Reibungswärme führt sum Schmelzen oder Plastifizieren des der Wand 52 unmittelbar benachbarten Materials, soweit dieses beim Durchgang durch den Sana! 48 noch nicht vollständig plastifiziert worden 1st· Infolge der Anordnung von mehr er era, in AxialabatEnclen voneinander angeordneten Lappen 57» 58 und 59 über die Länge des Kanals 53 wird das in dem Kanal befindliche Material ständig gezwungen, mit dem Läufer umzulaufen, so daß eine maximale ™ Heibungserwärmung und Plastifizierung des der Wand 52 benachbarten Materials bewirkt wird· Infolge der Yerwendtmg von mehreren, in der Umfanggrichtung in Abständen voneinander angeordneten Lappen 57A, 57B, 570 und 57D wird ferner ein gleichmäßigeres Erfassen des plastifizieren Materials im Bereich des Läufers gewährleistet, so daß eine gleichmäßigere und synchronere Drehung des Materials mit dem Läufer gewährleistet wird.

Venn das plastifiziert^ Material das Ende des Kanals ) erreicht hat, wird es durch die Austrittsöffnung 38 herausgedrückt und dann einer üblichen Düse, Gießform oder Spritzgußvorrichtung zugeführt. , ■

Der Ringkanal 53 ist, vorzugsweise gemäß Fig. 3 zu der Austrittßöffnung 38 hin verjüngt, so daß unter der Wirkung des von dem Stößel auf das in dem Kanal 48 befindliche

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Material ausgeübten Druckes auch auf das in dem Kanal 53 befindliche Material ständig ein Druck ausgeübt wird. Unter der Wirkung des Stößeldruckes bewegt- sich das Material radial auswärts durch den Kanal 48 und dann axial längs des eich verjüngenden Ringkanals 55· Der sich verjüngende Hingkanal 53 gestattet die Entwicklung eines höheren Druckes in dem in dem Kanal befindlichen Material* so daß der Eeibungswiderstand zwischen dem Material und der Wand 52 und damit die erzeugte Wärmemenge vergrößert wird*

Der Kanal 53 ist zwar vorzugsweise verjüngt, wie vorstehend erläutert wurde, doch kann der Zwischenteil 42 des Läufers auch zylindrisch ausgebildet sein, so daß der Kanal 53 dann über seine ganze .axiale Läng« eine konstante Breit® hat. Man kann auch die Wand 52 konisch ausbildenο

Auf dem Zwischenteil des Läufers können Ansätze, die axial oder in der Umfangsrichtung in Abständen voneinander angeordnet sind, in jeder beliebigen Anzahl vorgesehen sein· Vorzugsweise sind mehrere in der Axialrichtung und mehrere in der Umfangsrichtung in Abständen voneinander angeordnete Ansätze vorgesehen, damit das Material von dem Läufer einwandfrei erfaßt und eine vollständigere Beibungserwärmung des Materials im Bereich der es umgebenden Wand gewährleistet wird. Es wurde nur eine geometrische Form der Ansätze

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dargestellt und beschrieben, doch versteht es sich für den Fachmann, daß die an dem Zwischenteil 42 vorgesehenen Ansätze oder radialen ToreprSuge ^ede beliebige Form haben können, wobei es nur wesentlich ist« daß di® Ansät se radial über den umfang des . I3ixfers hinaus vorstehen» damit sie da© steife, plastifiziert» Material erfassen kennen«,

Sie wesentlichen Merkmale der Erfindung bestehen daher darin, daß körniger Kunststoff einer Plästifizierzone zugeführt wird, die zwischen einer Führung und einem Plastifizieffläufer vorhanden ist, das Ifaterial im Bereich der konisch se. Nase des Laufers so vorgeschoben wird, OaE zwischen der Innenfläche des Materials wad dem Umfang des konischen lauf ©rs eine Relativdrehung stattfindet, die infolge der Beibuiagsberührung zwischen dem Läufer und dem Material zu einer Erzeugung von Reibungswärme unä daher zum Plastifizieren dee dem Läufer direkt benachbarten. Haterials führt· Bas Material tritt dann axial in einen zweiten feil der Plästifizierzone ) ein, in dem es einen Zwischenteil des Läufers berührt, der mit radiale Ansätzen versehen ist« die das steife« plastifizierte Material erfassen, des dem Läufer unmittelbar benachbart ist, so daß es mit dem. Läufer ualäraft« Es erfolgt dann eine Selativdreinmg zwischen der Außenfläche des Haterials, wo dieses noch nicht vollständig plastifiziert ist„ und der ortsfesten ¥andflache* die das material umgibt«

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Infolge der Reibuhgsberührung wird dabei Keibungswärme erzeugt, die das der Wandfläche direkt benachbarte Material vollständig plastifiziert. Bas wesentliche Merkmal der Erfindung besteht daher« daß während des Flastifiziervorganges die Reibung zunächst au der Innenfläche dee körnigen Materials erzeugt und das Material danach im wesentlichen, synchron mit den Läufer in Umlauf versetzt wird, so daß die Reibungswärme im Bereich der Außenfläche des Kunststoffs erzeugt wird.

Vorstehend wurde die Erfindung anhand einer Vorrichtung erläutert, in der Reibungswärme zuerst der Innenfläche land dann der Außenfläche dee Materials zugeführt wird. Für den Fachmann ist es ^edoek verständlich, daß das erfindungsv gemäße Verfahren bei entB&mAiu.mä®T Abanderiing der Vorrichtung auch in der Weise diirengeführt werden kann, daß die Heibungswärme zuerst an der Außenfläche des kunststoffs und danach an der Innenfläche deseelaen erzeugt wird.

In zahlreichen bekannten Vorrichtungen werden zur Verarbeitung von körnigem Material läufer oder Torpedos mit radialen VorSprüngen verwendet, doch dienen diese nur zum turbulenten Bewegen oder sum Mischen des Materials, so daß dieses vollständiger und gleichmäßiger plastifiziert wird« Dagegen dienen die Ansätze an dem erfindungegemaßen

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Plastifizierläufer nicht zum Mischen oder zum turbulenten Bewegen, sondern als Mitnehmer, die bewirken, daß das plastifizierte Material im wesentlichen synchron mit; dem lauf er umläuft. Es wird daher im wesentlichen keine turbulente Bewegung erzeugt.

Ir₁. der in den Fig. 1 12nd 2 dargestellten Plastif!siebmaschine wird zum Hineinpressen des Materials in die Plastifizierzone ein Stößel 22 verwendet. Für den Fachmann ist es Jedoch verständlich, daß für diesen Torschub und dieses Pressen des Materials auch ein anderes geeignetes EreJB©lement verwendet werden könnte, z»B. eine Schnecke.

Vorstehend wurde zur Erläuterung der Erfindung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel derselben beschrieben, das aber im Rahmen des Erf indungsgedankens abgeändert werden kann, und auf das die Erfindung nicht beschränkt ist·

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Claims (1)

1. IS

   Patentansprüche

   Verfehren zum Plastifizieren von feinteiligem laanststoff, dadurch gekennzeichnet;, daß feinteiliger Kunststoff durch eine ringförmige Plastifizierzone vorgeschoben wird, deren Innenfläche von einem Läufer (rotor member) und deren Außenfläche von einer den läufer umgebenden Führung begrenzt ist, daß der Läufer gegenüber dei² Führung gedreht wird, daß im Bereich der einen Fläche Seibungewärme erzeugt und dadurch das in der Zone befindliche Material teilweise plastifiziert und im Bereich der anderen Fläche Reibungswärme erzeugt und dadurch das in dieser Zone befindliche Material zusätzlich plastifiziert wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzeugung von Reibungswärme im Bereich der einen Fläciie das Material relativ zu dem Läufer gedreht und dadurch zwischen dem Material und dem Läufer Reibungswärme erzeugt und zur Erzeugung von Reibungswärme im Bereich der anderen Fläche das Material relativ zu der Führung gedreht und dadurch Reibungswärme zwischen dem Material und der Führung erzeugt wird.

   3 ο Verfßhren nach Anspruchi oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Läufer gedreht und die Führung ortsfest gehalten wird, daß der Läufer einen konischen,

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   ersten Teil und einen mit auswärt sgerichteten Tor Sprüngen versehenen, zweiten Teil "besitzt» daß zur Erzeugung von bungswämie im Bereich der einen Fläche das Material relativ zu dem ersten Teil des Läufers gedreht und dadurch Reibungswärme zwischen dem Läufer und dem Material erzeugt und zur Erzeugung von Reibungswärme im Bereich der anderen Fläche das Materie! von den Torsprüngen erfaßt mnä. daher .imrwasent— lichen synchron mit dem Lauf er in Umlauf versetzt und . da-- w durch Reibungswärme zwischen, dem Material wlü der Führrag erzeugt wird.

   4. Verfahren nach mindestens einem der -Ansprüche 1 bis 5₅ dadurch gekeiiizeicliEet_f daß das feinteilige Materiel einem ersten Teil der Elasfeifizierzone zugeführt und in diesem Teil Heibungswarme im Bereich einer Fläche erzeugt und dadurch das in der Zone befindliche Material teilweise plastifiziert wird, worauf das Material fortschreitend durch den ersten 5eil in einen zweiten Teil

   ) der Plastif isierzone gedrückt und in diesem die Reibungswärme im Bereich der stnderen Flache erzeugt und dadurch das in der Zone befindliche Material zusätzlich plastifiziert wird.

   5. Terfahren nach Anspruch 4, d a d u ■ r c fe gekennzeichnet , daß zum Erzeugen der Reitmngswärme in einem warmeerzeugungeschritt im Bereich der einen Fläsae

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   eine Berührung mit dem Material zu» Drehen deeselben bei seinen Durchtritt durch einen der Teile der PXaetifisiersonei erfolgt und sum Erzeugen der Beibuagswär&e in dem anderen VSrmeerseuguxigeschritt das Material "beim Durchtritt durch den anderen teil der Plast ifisierzone im wesentlichen im Bereich der anderen Hache in einem undrehbexen Zustand (nonrotat&ble condition) gehalten wird,

   6, Torrichtung zum Plastiflzeren iron feinteiligem If&terial, mit einem Flastifisierlaufer, einer ü&n. läufer umgebenden , die mit dem laufer einen engen Hingkanal begrenzt,

   der eine Plastifiziercone bildet, und einer Einrichtung sum Zuführen von feinteiligea Kunststoff in die Flastifisierzone zum Plastifisieren d©ü S/änstsi^ff®^ Insbesondere zur Durchführung dee Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich.- n e t , daß der Plastifisierläufor (27) einen Teil (41) hat, der die Entwicklung von Heibmjgswäxme s«ischen dem läufer und dem Material gestattet, und einen weiteren. (42),"der die Entwicklung von Beibm^gsvarme swischen der lührung und dem Material gestattet.

   7· Torrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß Hitnahmemittel (56,57 und 58) vorgesehen sind, die bewirken, daß der Kunststoff im

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   wesentlichen synchron mit entweder dem Läufer (27) oder der Führung (18,19) relativ zu der Führung bali* dem Läufer umläuft* " .

   8* Vorrichtung nach Anspruch S oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (18,19) an einem Gestell (13) befestigt ist, mit dem Laufes« (27) ein Antrieb (29) sum Drehen des Läufers verbunden iet, der eine Teil (41) des Läufers einen im wesentlichen glatten Außenumfang.hat, um eine Helativdrehung zwischen am Läufer und dem Material zu ermöglichen, der andere Teil des Läufers mit auswärtsgerichteten Vorsprüngen (56 versehen ist, die den Kunststoff erfassen und bewirken, daß der größte Teil des Materials im wesentlichen synchron mit dem Läufer umläuft und zwischen dem Material und der' Führung eine beträchtliche Belativdrehung unter Erzeugung von Reibungswärme stattfindet.

   9« Vorrichtung nach Anspruch 8, d e d ü r 6 & g i « kennzeichnet , daß der eine Teil des Läufers eine konisch ausgebildete Nase (41) beeitzt, mit welcher der andere Teil (42) des Läufers auf der stromabwärtigen Seite einstückig verbunden ist, der andere Teil (42) eiriütn in wesentlichon zylindrischen Umfang mit mehrer'eis daran

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   befestigten, auswärtsgerichteten Vorsprüngen (56,57 und 58) "besitzt, das Material in die Plastifizierzone im Bereich der Spitze der. konischen Hase (41) eingeführt und fortschreitend über den Umfang der konischen Nase hinaus vorgeschoben wird, so daß die auswärtsgerichteten Vorsprünge • das Material erfassen und mit dem Läufer in Umlauf versetzen, wenn das Material den anderen Teil des Läufers erreicht hat.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß die konische Käse (4-1) des Läufers eine relativ starke Konizität hat und der mit den Vorsprüngen (56, 57 und 53) versehene, andere Teil (42) des Läufers ebenfalls mit einer konischen Außenfläche (51) ausgebildet ist, die eine geringere Konizität hat sie die konische Nase.

   11· Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Umfang der konischen Nase (41) und der Umfang des anderen Teils (42) von dem Eintritteende der Plastifizierzone weg erweitern·

   12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 11« dadurch gekennzeichnet« daß die ringförmige Plastifizierzone in dem den anderen Teil des

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   Läufers umgebenden Bereich konisch verjüngt ist, so daß die Breite der Zone in der Sichtung der Bewegung des Materials von dem Sintritteende aim Austrittsende der Zone abnimmt·

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