DE2000857A1

DE2000857A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Extrudieren von thermoplastischem Material,insbesondere von natuerlichem oder kuenstlichem Gummi

Info

Publication number: DE2000857A1
Application number: DE19702000857
Authority: DE
Inventors: Paul Geyer
Original assignee: Uniroyal Inc
Current assignee: Uniroyal Inc
Priority date: 1969-01-10
Filing date: 1970-01-09
Publication date: 1970-07-23
Also published as: FR2028126A1; CH518166A; BE744110A; CA928014A; US3632255A; AT321560B; SE354227B; GB1302511A; NL7000348A

Description

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

1330

Uniroyal, Inc.,
1230 Avenue of the Americas, New York, N.Y., 10020, USA

Verfahren und Vorrichtung; zum Extrudieren von thermoplastischem Material, insbesondere von natürlichem oder kiinstli-

chem Gummi

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Extrudieren von thermoplastischem Material, insbesondere von natürlichem oder künstlichem Gummi, bei dem das zu verarbeitende Material laufend dem einen Ende eines üblichen Extruders zugeführt und als gleichförmige, fließfähige Alasse vom Extruder fortlaufend abgegeben wird.

Soweit nicht anders angegeben, wird unter dem Ausdruck Strangpressen oder Extruder allgemein ein schraubenförmiger oder schneckenförmiger Apparat verstanden, der geeignet ist, ein stranggepreßtes Werkstück von spezieller Querschnittsgestalt zu erzeugen bzw. der zum Mischen und/oder Vermengen von thermoplastischen Materialien geeignet ist.

In der Regel umfaßt ein üblicher Extruder ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse montierten iiotor der relativ zu dem Gehäuse drehen kann sowie Einrichtungen, um das in ein stranggepreßtes Y'erkstück zu überführende Material zuzuführen, z.ß. ein Zu-

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führiingstrichter und, soweit erforderlich, zugehörige Einrichtungen. Der Rotor ist üblicherweise mit einem oder mehreren mit Schrauhengüngeii versehenen Bereichen ausgerüstet, so daß eine Drehbewegung des Rotors relativ zu dem Gehäuse das Material, das behandelt werden soll, durch das Gehäuse gedruckt und aus dem Abgabeende des Extruders herausgepreßt wird. Während das unter Behandlung stehende Material von dem einen Ende des Extruders herausgepreßt wird, wird noch nicht behandeltes Material laufend den /uführungseinrichtungen am anderen Ende des Extruders zugeführt, um den Strangpreßvorgang kontinuierlich zu gestalten.

Obwohl zahlreiche Probleme, die mit dem Strangpressen von thermoplastischem Material verbunden sind, inzwischen gelöst werden konnten, ist wenigstens eines dieser Probleme bis heute ungelöst geblieben. Hierbei handelt es sich um die Ungleichförmigkeit der Strangpreßgeschwindigkeit. Eine ungleichförmige Strangpreßgeschwindigkeit tritt auf, wenn der Druck oder die Temperatur des stranggepreßten Erzeugnisses am Abgabeende des Extruders schwankt oder in anderen Worten ausgedrückt, wenn Druck-Oder rempernturvariationen die Veranlassung dafür sind, daß die Strangpreßmassc von dem EJxtruder mit verschiedener Geschwindigkeit abgegeben wird, überdies führt dieser Sachverhalt auch zu einer beachtlichen Änderung in den Abmessungseigenschaften des Strungpreßerzeugnisses.

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Es gibt zahlreiche Faktoren, welche Variationen des Druckes oder der Temperatur am Abgabeende des Extruders nicht nur veranlassen können sondern auch tatsächlich häuf ie; veranlassen. Viele dieser Faktoren konnte man unter Kontrolle bringen. Ks ist jedoch bisher nicht möglich gewesen, den Druck und din Temperatur bzw. deren Änderungen am Abgabeende des !ixtruders unter Kontrolle zu bringen, welche Änderungen veranlaßt, sind durch I'ngieichi Örmi gkei ten oder Schwankungen, die dazu neigen, am Zuführungsende oder Aufgabeende des Extruders aufzutreten. Diese Schwankungen können von einer intermittierenden Zuführuncsgeschwindigkeit, von dem Problem, den Rotor am Trichtereingang stets vollgefüllt mit dem Rohmaterial zu halten oder von einem wechselnden Eingangsdruck im Gehäuse herrühren, der durch die Gegenwirkung des Hotors gegen das eintretende Material herrührt. Weiterhin treten häufig Schwankungen in den Ki genschaften des eintretenden Materials auf. Bei dem Strangpressen von natürlichem oder synthetischem Gummimaterial ist es häufig als notwendig empfunden worden, das Material unmittelbar vor seiner Zufuhr in den Extruder anzuwärmen, während es viel wünschenswerter wäre, das Material direkt, d.h. im kalten Zustand, in den Extruder einzuführen. Tatsächlich sind jedoch Versuche, natürliches Gu mmimaterial bei kalter Zufuhr strangzupressen im Hinblick auf die Gleichförmigkeit der Abgabegeschwindigkeit und der dimensionalen Abmessungen des stranggepreßten Erzeugnisses nicht erfolgreich gewesen. Der offenbare Grund für das Fehlschlagen beim Strangpressen von natürlichen und einigen synthetischen Gumnii-

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materialien unter Verwendung üblicher Extruder besteht darin, daß diese Materialien ein hohes Ausmaß an Elastizität bei Raumtemperatur aufweisen und die Tendenz zeigen, an dem Rotor haften zu bleiben und sich um diesen aufzuwickeln. Wenn dabei das Material bis zu seiner Bruchgrenze gestreckt worden ist und es zum Brechen kommt, wird die innewohnende potentielle Energie frei mit der Folge eines Druckanstieges innerhalb des Extruders.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, um die eingangs genannten Materialien strangpressen zu können, ohne daß die oben beschriebenen [sachte i Ie auftreten und die Gewahr dafür besteht, daß das Material am Abgabeende des üblichen Extruders mit gleichförmiger Abgabegeschwindigkeit und gleichbleibenden Dimensionen austritt.

Diese Aufgabe wird gemäß dem neuen Verfahren dadurch gelöst, daß das Rohmaterial zunächst in einem ersten Extruder im Überschuß zu einer gleichförmigen Klasse aufgearbeitet und daß dann diese Masse über einen Druckentlastungs- und Kontrollbereich zu einem zweiten oder üblichen Extruder von geringerer volumetrischer Leistung in einer dessen Leistung ent sprechenden Menge pro Zeiteinheit zugeführt wird, während die überschüssige Masse von dem Druckentlastungs- und Kontrollbereich abgeführt wird.

Vorteilhafterweise wird dabei die überschüssige Masse durch eine Öffnung von vorbestimmter Größe aus dem Druckentlastungs- und

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Kontrollbereich abgeführt und - vorzugsweise in Förderrichtung vor dem Rohmaterial - in den Aufgabebereich des ersten Extruders wieder zugeführt und dort mit dem Rohmaterial erneut gemischt.

Das neue Verfahren gestattet es, das strangzupressende Material in einen üblichen Extruder unter verhältnismäßig gleichförmigen Bedingungen hinsichtlich Temperatur, Druck und Viskosität zuzuführen. Dies ist das direkte Ergebnis der Wirkung des dem üblichen Extruder vorgeschalteten ersten oder Speiseextruders, welcher das Material knetet, vermengt, aufwärmt, mischt und in einen plastischen oder fließfähigen Zustand überführt, wobei das Material in eine gleichförmig strangpreßbare Masse verarbeitet wird, bevor sie in den üblichen Extruder eingeführt wird. Die größere volumetrische Kapazität des Speiseextruders stellt sicher, daß die Nuten in dem Zuführungsende des üblichen Extruders stets vollständig mit einem gleichförmig strangpreßbaren Material gefüllt werden. Zur gleichen Zeit wird bei dem verbesserten Ausführungsbeispiel durch die Rückführungseinrichtung ein Weg bereitgestellt, auf dem das überschüssige Material vom Abgabeende des Speiseextruders dem Aufgabeende dieses Extruders wieder zugeführt werden kann, wodurch Druck- und Temperaturschwankungen am Abgabeende des Speiseextruders kompensiert werden können.

Zur Durchführung des neuen Verfahrens sieht die Erfindung eine Vorrichtung mit einem üblichen Extruder mit Aufgabeende und Ab-

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gabeende vor, der gemäß der Erfindung dadurch weitergebildet wird, daß dem üblichen Extruder ein Speiseextruder, insbesondere in Schneckenform, vorgeschaltet ist, dessen volumetrische Durchsatzleistung die des üblichen Extruders übersteigt und der mit einer Aufgabeeinrichtung für das Rohmaterial und einem Abgabeende für die homogenisierte Masse versehen ist, daß weiterhin eine Üruckentlastungs- und Kontrolleinrichtung zwischen dem " Abgabeende des Speiseextruders und dem Aufgabeende des üblichen Extruders vorgesehen ist, welche einen Überf'ührungskanal mit einer Ableitöffnung für die überschüssige Masse aufweist.

Die Erfindung '.viril nachfolgend anhand schema tischer Zeichnungen näher erläutert.

Fiir. 1 zeigt in einem Blockschaltdiagramm die grundsätzliche Folge von Bearbeitungsschritten nach dem erfindungsgemäßen Verfc fahren.

Fig. 2 zeigt in einem Längsschnitt eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtung, und zwar in einer bevorzugten Ausführungsform zum Strangpressen von natürlichen und synthetischen Gu minimaterialien mit einem hohen Elastizitätsgrad.

Fig. 3 veranschaulicht die Ausbildung der Nuten im Rotor der Vorrichtung nach Fig. 2, während

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FiK. 4 die Ausbildung der Nuten im Gehäuse der Vorrichtung nach Fig. 2 wiedergibt.

Das Blockschaltdiagramm nach Fig. 1 soll allgemein das Verfahren gemäß der Erfindung sowie seine verschiedenen Bearbeituntrsschritte sowie das grundsätzliche Funktionsschema der neuen Vorrichtung wiedergeben. Noch nicht behandeltes Material gelangt in eine Aufga-beeinrichtuna* D für einen Sueiseextruder. Die Aufgabeeinrichtung kann einen· Zuführungstrichter, Stößel zum Einpressen des Materials in das Gehäuse des Speiseextruders sowie eine Einrichtung umfassen, welche es gestattet, daß überschüssiges Material in den Speiseextruder zurück überführt wird. Das zu behandelnde Material gelangt über die Zuführungseinrichtung D in den Speiseextruder A. Die genaue Funktion dieses Speiseextruders A hängt natürlich von den Eigenschaften des zugeführt en Materials ab. Wenn das zugeführte Material natürliches oder synthetisches Gummi oder anderes elastomeres Material ist, kann der Speiseextruder A dazu verwendet werden, das Material zu kneten und zu mischen und es aufzuwärmen, um dabei die Viskosität herabzusetzen und seine Elastizität zu vermindern. Der Hauptzweck besteht dabei darin, ein gleichförmig strangpreßbares, plastisches Material, insbesondere Gummi material, zu erhalten. Wenn das zugeführte Material aus zwei oder mehr verschiedenen Gummimaterialien besteht, liegt die Funktion des Speiseextruders A auch darin, die ankommenden Materialien miteinander zu vermengen und zu mischen, um ein gleichförmig extrudierbares und we-

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nigstens teilweise gemischtes Material zu erhalten. Wenn das zugefiihrte Rohmaterial in Form von Pulver, Brocken od.dgl. vorliegt, hat der· Sy>ei seextruder A die Funktion, das Material zu verdichten, zu mi seilen und aufzuwärmen, um wieder ein gleichförmig extrudierbares Material zu erhalten. Der Ausdruck "gleichförmig striuigpreßbares Material" bezieht sich auf ein solches Material, welches gemischt, vermengt, verdichtet und aufgewärmt und in einen fließfälligen Zustand überführt worden ist und zwar in einem solchen Ausmaß, wie es notwendig ist, um das Material leicht strangpressen zu können, wenn es in einen üblichen Extruder eingeführt wird. Eine Hilfe zum Erhalten eines gleichförmig extrudierbaren Materials kann darin bestehen, daß man den ^qpeiseextruder A mit einer entsprechenden Temperntiirkont ml leinri chtung versieht, z.B. einem Umlaufsystem für Wasser oder Dampf, wie es im Stand der Technik allgemein bekannt ist.

Wie aus Fi μ.. 1 hervorgeht, gelangt die vom Speiseextruder A ausgestoßene Masse durch einen Druckentlastungs- und Kontrollabschnitt E, der notwendigerweise nur aus einer geeigneten Öffnung in einer leitung zu bestehen braucht, welche den Speiseextruder A mit einen üblichen Extruder B verbindet. Da der Speiseextruder λ mit einer volumetrisehen Ausstoßkapazität versehen ist, die größer als die des üblichen Extruders B ist, besitzt der letztere nicht genügend Kapazität, um den ganzen Ausstoß des Speiseextruders A verarbeiten zu können. Der Uber-

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schuß wird daher durch die Öffnung des Druckentlastungs- und Kontrollbereiches abgeleitet und vorzugsweise zu einer Rückführungseinrichtung C geleitet, welche das Material den Zuführungseinrichtungen D des Speiseextruders wieder zuführt, wo dieses Material erneut mit in den Speiseextruder A eingeführt wird. Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß das auf diese Weise im Umlauf geführte Material dem Speiseextruder A an einer Stelle zugeführt wird, welche in Förderrichtung vor dem Punkt liegt, an welchem das Rohmaterial in den Speiseextruder A eingeführt wird, so daß das im Kreislauf geführte Überschußmaterial in den Speiseextruder A vor bzw. zusammen mit dem noch nicht behandelten Rohmaterial eingeführt bzw. eingezogen wird. Der Teil des Ausstoßes vom Speiseextruder A, der dem üblichen Extruder B zugeführt wird, tritt in diesen mit einem im wesentlichen konstanten Druck ein. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß Druckschwankungen am Abgabeende des Speiseextruders A dadurch kompensiert werden, daß die öffnung die Tendenz hat, den Druck in dem Bereich, in dem die Öffnung gelegen ist, zu entlasten und zu steuern. Folglich ist das Material, welches in den üblichen Extruder ß eintritt, nicht nur von gleichförmiger strangpreßbarer Konsistenz, sondern tritt gleichzeitig auch unter einem konstanten Druck ein, um damit Schwankungen, wie sie sonst am Zuführungsende eines üblichen Extruders B auftreten, zu eliminieren.

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Die vielseitige Verwendbarkeit der neuen Strangpreßmethode und des zugehörigen Apparates kann dadurch erhöht werden, daß getrennte und veränderbare Antriebe für die Rotoren des Speiseextruders A und des üblichen Extruders B verwendet werden. Weiterhin kann die Kückfiihrungseinrichtung C eine Förderschnecke aufweisen, die ebenfalls einen gesonderten variablen Antrieb aufweist. Schließlich Kann auch die Größe der Öffnung in dem Driickentlastungs- und Kontrollabschnitt E einstellbar sein. Hierdurch kann der Druck, der auf das Material beim Eintritt in den üblichen Extruder B einwirkt, gemäß den besonderen Erfordernissen des Materials eingestellt werden.

Obwohl die Vorrichtung nach der Erfindung außerordentlich vielseitig verwundbar üestaltet werden knnn, sind Vereinfachungen möglich, wenn ein solches hohes Ausmaß an Vielseitigkeit nicht notwendig ist. Zu diesem Zweck können der Speiseextruder A und der übliche Extruder H mit einem gemeinsamen Rotor und einem gemeinsamen Gehäuse versehen sein, welche getrennte Abschnitte entsprechend den unterschiedlichen Strangpreßfunktionen aufweisen. Eine Vorrichtung dieser Art, ist in Fig. 2 gezeigt.

Fig. 2 ist ein Längsschnitt einar hevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung und dient insbesondere zum Strangpressen von natürlichen und synthetischen Gummimaterialien mit einem hohen Ausmaß an Elastizität und insbesondere zur Anwendung zum Strangpressen mit kalter Zuführung solcher Materia-

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lien. Die Stran^preßvorri chtung weist ein Gehäuse K) mit einer Bohrung 11 von sich änderndem Durchmesser auf, die sich durch das Gehäuse hindurch erstreckt und mit einem Rotor 12 in dem Gehäuse zusammenwirkt. Der Rotor 12 kann mit veränderlicher Geschwindigkeit durch eine Antriebseinrichtung 13 angetrieben werden.

Das Gehäuse 10 und der Rotor 12 sind beide in vier aufeinanderfolgende Abschnitte entlang ihrer Länge unterteilt, die miteinander zusammenwirken, wie Fig. 2 wiedergibt. Die für diese Abschnitte verwendeten Buchstaben entsprechen ähnlichen Abschnitten oder Bereichen in den Fig. 1, 3 und 4. Zur Zuführung des Materials dient eine Zuführuncsei wicht une; D, welche den Anfangsabschnitt des Rotors 12 mit einem Schraubenabschnitt 11 mit einem einzigen Schraubengancc und einer Öffnung 15 in dem Gehäuse 10 umfaßt, an die ein Zuführungstrichter 16 anschließt. In dem Anfangsabschnitt ist außerdem eine Einlaßöffnung 17 für zurückgeführtes Material. Diese Öffnung 17 ist in dem Gehäuse 10 vorgesehen. Die Kückführunrcs-üinlaßöffnung 17 ist, soweit dies möglich ist, in Förderrichtung stromaufwärts angeordnet, um zu ermöglichen, daß das rückgeführte Material in dem Schraubengang 14 aufgenommen und dem Speiseextruder A vornehmlich vor dem noch nicht behandelten zugeführten Material zugeführt wird, was durch die Öffnung Io eintritt, so daß das rückgeführte, überschüssige Material mit dem noch nicht behandelten Material kombiniert oder vermischt wird.

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Das in dem Aufgaheabschnitt D eintretende Material, nämlich das rückgeführte Material, das durch die Öffnung 17 eintritt, und das Rohmaterial, das durch die Öffnung 15 eintritt, werden in einer i\ut 20 aufgenommen, welche durch den Schraubengang 14 gebildet wird. Dei Drehung des Rotors 12 wird das Material in den Speiseextruder A hineingedrückt, wo es geknetet, gemischt, aufgewärmt und im FaIIe von bestimmten Materialtypen miteinander

h gemischt wird, um ein gleichförmig extrudierbares Material zu bilden. Der Speiseextruder A weist in dem zugehörigen Abschnitt des Gehäuses IU sechs schraubenförmige Nuten 21 (sechsgängige Schnecke) auf, welche mit der Tiefe null am Zuführungsende des Speiseextruders A beginnen und deren Tief αϊ allmählich abnehmen, wenn die Gänge sich um das Gehäuse 10 herumwinden, bis eine maximale Tiefe erreicht wird, die nahe dem Abgabeende des Speiseextruderabschnittes A liegt. Die Schraubengänge 21 erstrecken sich geringfügig in den Druckentlastung«- und Kontrollabschnitt E des Gehäuses K) hinein und in diesem geringfügigen Abschnitt

^ nimmt die Tiefe der schraubenförmigen Nuten 21 abrupt von der maximalen Tiefe auf den Wert null ab.

Während die schraubenförmigen Nuten 21 im Speiseextruder A allmählich in der Tiefe zunehmen, nimmt die schraubenförmige Nut 20 in ihrer Tiefe ab. Das sich in Förderrichtung durch den Speiseextruder A bewegende Material wird damit aus der schraubenförmigen Nut 20 im Rotor 12 heraus in die schraubenförmige

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Nut 21 im Gehäuse 10 gedrückt. Während des Übergangs vom Rotor 12 in das Gehäuse 10 gelangt das Material durch eine Ebene von maximaler Scherbeanspruchung, wobei diese Ebene annähernd in
Höhe der Kopfbereiche der Schraubengänge IV und 22 liegt. Während das Material durch diese Ebene von maximaler Scherbeanspruchung hindurchtritt, wird das Material über seine Scherfestigkeit hinaus beansprucht mit dem Ergebnis eines intensiven Knetvorganges. Gleichzeitig absorbiert das Material dabei Energie,, welche die Temperatur ansteigen und die Viskosität abnehmen
läßt, um das Material in einen plastischen und fließfähigen Zustand von solchem Ausmaß zu überführen, daß das Material als
gleichförmig strangpreßbar bezeichnet werden kann. Es ist zu bemerken, daß die Tiefe der schraubenförmigen Nut 20 bis auf den Wert null am Abgabeende 23 des Speiseextruders A abnimmt. Das
bedeutet, daß das ganze Material, das von dem Speiseextruder A ausgestoßen wird, notwendigerweise aus der schraubenförmigen
Nut 20 des Rotors 12 durch die Ebene von maximaler Scherbeanspruchung in die schraubenförmige Nut 21 des Gehäuse 10 übergetreten sein muß, da diese letztere Nut einen Abgabekanal für das Material vom Speiseextruder A in Richtung auf die Druckentlastung^- und Steuereinrichtung E aufweist.

Die Druckentlastung- und Steuereinrichtung E des Rotors 12
weist einen ersten Abschnitt El auf, der drei schraubenförmige Startnuten 25 (dreigängige Schraube) besitzt, deren Tiefe äußerst rasch von null auf einen maximalen Viert ansteigt. Am stromabwärts

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liegenden Ende des Abschnittes El laufen die drei Startnuten in eine einzige schraubenförmige Aut 2ß aus. Oas Material, das von den schraubenförmigen Nuten 21 des ^qpeiseextruders A ausgestoßen wird, wird erneut durch eine Ebene von maximaler Scherbeanspruchung in die drei Startnuten 25 gedrückt, wobei selbst kleinste Bereiche des Materials, welche bisher noch nicht ausreichend behandelt worden sind, dadurch intensiv durchknetet " werden.

Die volumetrische Ausstoßleistiiny: des Speiseextruders A ist größer als die des üblichen Extruders B. Aufgrund dieser Tatsache wird die schraubenförmige Nut 26 vollständig mit gleichförmig strangprei.'barem Material gefüllt, das von dem Speiseextruder Λ abgegeben wird. Nur ein Teil des Materials, welches in die schraubenförmige Nut 2(> eintritt, wird durch den üblichen Extruder H geleitet, wobei dieser die Große dieses Teils durch die geringere volumetrische Ausgangsleistung des üblichen Extruders bestimmt. Der Rest des Materials, d.h. das überschüssige Material, gelangt durch eine Öffnung 27, die in dem Druckentlastungs- und Steuerabschnitt E angeordnet ist. Das durch die Öffnung 27 tretende Material wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine iiückführungseinrichtung, die nachfolgend beschrieben wird, zu der Zuführungseinrichtung D des Speiseextruders zurückgeführt.

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Die Öffnung 27 kontrolliert den Druck in dem Material, das in den üblichen Extruder ü übertritt und verhindert -größere Druckvariationen, indem ein Druckentlastungsweg für das überschüssige Material dargeboten wird. In diesem Zusammenhang übt die Öffnung 27 die Funktion eines Druckentlastungsventils aus und seine Wirkung ist gleichzeitig ähnlich dem eines Behälterüberlaufs. Dariiberhinaus kontrolliert die Öffnung 27 das gesamte Druckniveau des Materials in der ichraubennut 26, indem die Größe der öffnung in Grenzen bestimmend ist für das Niveau, bis auf das der Druck ansteigen kann. Genauer gesagt erfolgt eine Anhebung des Druckniveaus, wenn die Größe der Öffnung abnimmt und die Tiefe oder Länge der öffnung zunimmt. Obwohl der Druck im Material in der schraubenförmigen Nut 26 im all cremeinen konstant ist, neigt der Druck in unmittelbarer Nähe der öffnung 27 dazu, jeweils einen Spitzenwert anzunehmen, wenn der Schraubengang 28 des Rotors über die Öffnung hinwegläuft. Dies verursacht jedoch nur eine örtlich begrenzte Druckänderung, welche dazu führt, dali das überschüssige Material durch die Öffnung 27 in 'pulsierender Form abgeführt wird. Das Material , was in das Aufnabeende des üblichen Extruders B durch den Rotorschraubencang 28 eingeleitet wird, ist jedoch ein gleichförmig strangpreßbares Material unter konstantem Druck. .

Von der obigen Darlegung wird deutlich, daß die-Druckentlastungsund Kontrolleinrichtung E im wesentlichen aus einer Leitung

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(im vorliegenden Fall in einer schraubenförmigen Nut 26) besteht, welche das Abgabeende des Speiseextruders mit dem Aufgabeende des üblichen Extruders verbindet. Die Leitung enthält eine öffnung, durch welche das überschüssige Material abgeleitet wird und welche Öffnung das Druckniveau des Materials beim Eintritt in das Aufgabeende des üblichen Extruders bestimmt. Wie in Fig. 2 gezeigt, kann die Leitung tatsächlich mehr oder k weniger ein integraler Teil des Speiseextruders und/oder des üblichen Extruders darstellen.

Um eine ausreichende Flexibilität in der Strangpreßvorrichtung zu gewährleisten, ist es wünschenswert, daß die öffnung 27 einstellbar ist. Zu diesem Zweck ist die Öffnung 27 in einem abnehmbaren und austauschbaren Teil 30 vorgesehen. Vorzugsweise weist die Öffnung 27 konische Einlaß- und Auslaßabschnitte auf, um einen gleichförmigen glatten Strom des Materials durch die Öffnung zu gewährleisten. Als Alternative zu der dargestellten ψ Ausführungsform nach Fig. 2 kann der Teil 30 auch eine einstellbare Irisblende aufweisen.

Das durch die Öffnung 27 gelangende überschüssige Material wird durch ein Rohr 31 in eine Rückführungseinrichtung C überführt, welche einen Schneckenförderer mit einem Gehäuse 35, einem Rotor und einer Antriebseinrichtung 37 aufweisen kann. Die Rückführungseinrichtung C überführt das überschüssige Material in eine Rückf i'hrungslei tung 39 und von dort durch einen

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Rückführungseinlaß 17 zu der Zuführungseinrichtung D des Speiseextruders. Als eine Alternative zu der bevorzugten Ausführungsform kann die Rückführungseinrichtung C eine Führungseinrichtung mit einer Reihe von tragenden oder rotierenden Elementen aufweisen, welche das überschüssige Material tragen und leiten. Es können auch andere geeignete Einrichtungen zum Rückführen und Leiten des überschüssigen Materials bis zur Aufgabeeinrichtung D des Speiseextruders verwendet werden.

Obwohl andere Alisführungsformen verwendet werden können, ist der übliche Extruder B mit einer Reihe von schraubenförmigen Nuten 41 und 42 im Gehäuse 10 versehen. Das Material, das in diesem Extruder eingeführt wird, wird dabei vom Rotor 12 in das Gehäuse 10 und zurück in den Tiotor 12 überführt, wobei sich dieser Vorgang wiederholen kann, um zu gewährleisten, daß das Material mehrmals durch Ebenen maximaler Scherbeanspruchungen hindurchtreten muß. Schließlich wird das Material von dem üblichen Extruder B mit gleichförmiger volumetrischer Leistung ausgestoßen.

Der Unterschied in der volumetrischen Ausgangsleistung zwischen dem Speiseextruder A und dem üblichen Extruder B bestimmt die Menge des überschüssigen und wieder zurückgeführten Materials. Für einen gleichförmigen Strangpreßvorgang ist es in der riegel ausreichend, wenn der Speiseextruder A so ausgebildet ist, daß seine volumetrische Ausgangsleistung etwa 10 °Ό über der des

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üblichen Extruders B liegt. Es ist jedoch auch möglich, insbesondere dann, wenn eine Vermengung von Viaterial notwendig ist, oder wenn eine erhöhte Temperatur gewünscht wird, die Kapazität des Speiseextruders A so zu steigern, daß sie das zwei- oder dreifache des üblichen Extruders ü bildet. Selbstverständlich führen veränderliche Bedingungen im Speiseextruder A zu Änderungen in der volumetrischen Ausgangsleistung.

In Fig. 3 ist eine Ansicht des Rotors 12 sowie eine Darstellung der charakteristischen Nutenausbiidung wiedergegeben. Die Zeichnung, welche die Nutenausbildung wiedergibt, zeigt den Rotor in der Form, als wenn er entlang seiner Achse aufgeschnitten ist und eine genutete aber sonst flache Oberfläche aufweist. Praktisch stellt die Zeichnung eine Abwicklung des Umfanges der Schraube 12 dar. Die Zeichnung sieht ähnlich einem Papierzylinder mit schraubenförmigen Linien, wenn dieser entlang seiner Achse über die ganze Länge aufgeschnitten und flach ausgebreitet ist. Die Zeichnung gestattet einen Blick auf den Rotor 12 über seinen gesamten Umfang. Alle 30 Vinkelgrad sind Frofilschnitte wiedergegeben, wobei die 'Yinkelgrad rechts in Fig. 3 angegeben sind. Bei der Art der Darstellung bedeutet das, daß das Nutenprofil in der Winkelstellung null identisch ist mit dem Profil bei 360° und unter diesem in der Zeichnung erscheint. So sind tatsächlich die mit 45 und 46 bezeichneten Profile einander gleich.

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Die Zeichnung über die Nuteneigenschaiten ist vorteilhaft deshalu, weil sie die Art und Weise deutlich macht, in welcher die einzelnen Nuten beginnen oder enden oder ineinander übergehen. So ist deutlich aus Fig. 3 zu ersehen, in welcher Form die schraubenförmigen Startnuten 25 beginnen und in eine einzige Nut übergehen.

Fig. 4 ist eine ähnliche Darstellung wie die Fig. 3, zeigt jedoch das Gehäuse 10 bzw. die charakteristischen Nuten in diesent Gehäuse. Beide Fig. 3 und 4 dienen in erster linie dazu, Einzelheiten des Rotors und des Gehäuses wiederzugeben, die man aus Fig. 2 nicht ersehen kann. Es wird angenommen, da"■ eine eingehende Betrachtung der Fic. 3 und 4 unter Berücksichtigung der vorgehenden Beschreibung für den Fachmann ausreichend deutlich ist.

Ansprüche

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Claims

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- 20 A η s ρ r ii c Ii e

I.,¹ Verfahren zum Strangpressen von thermopJasti schem Mate-

>—s

riaJ, insbesondere von na tür J i cheni oder künstlichem Gummi, bei dem das zu bearbeitende \interial laufend dem einen Ende eines üblichen Extruders zugeführt und von diesem als in eine gl e i chförmi ge , fließfähige Masse fortlaufend aufgearbeitet wird, dadurch gekennzei c h η e t , daß das Rohmaterial in einen ersten ,Extruder im Überschuß zu einer gJ ei chförmi αen Masse aufgearbeitet und diese dann über einen Druckent Jast.unn;s- und Kontrollabschnitt zu einem zweiten oder üblichen Extruder von geringerer volumetrischer Leistung in einer dessen Leistung entsprechenden Menge pro Zeiteinheit zugeführt wird, während die überschüssige Masse von dem Druckentlastungsiinri Kontrollabschnitt abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η —

zeichnet, daß die überschüssige Masse durch eine Offnune vorbestimmten" Größe aus dem Druckentlastungs- und Kontrollabschnitt abgeleitet und - vorzugsweise in Förderrichtung vor dem Rohmaterial - in deti Aufgabebereich des ersten Extruders wieder zugeführt wird und dort mit dem !tonmaterial gemischt wi rd.

3. Vorrichtung zum Ausfuhren de.s Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem üblichen Extruder mit Auftrabeende und Abgabeende,

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.:. U ι.1 U 0 0/ - 21 -

dadurch g e k e η η ?. e i c h η e t , daß (lein üb Lichen

Wx truder (B) ein bm* iseextruder (A), insbesondere in oehuo i'oriii, vorgeschaltet ist, dessen vo Lumetri μ cue Durchsatz Leistung dl ο des üuLiehen Extruders (Λ) übersteigt und der mit einer Aufgäbet- inr ich tang (15, 16) fin* da« Rohmaterial und einem Abgabeende für die homogenisierte Ma?s ^:u vergehen ist, dais eine Druckont 1 n.s tunps- "und Kont ro iieinr i ohtun»· (E) /wischen 'iei'i :i'p;abepn'!e des Speis^extruder^ (\) und dem Jii'irjrbeende <'f?.'? iiljlichon ''·'/:truders ΓB) vorgesehen ist, -ve lebe einen ! beriuhfiiii'ji^-kcina 1 ("'.G) für die Masse mit einer Ib I ei t öffnung (/17) für flie Überschüsse Masse aufweist.

•I. Vorrichtung nach -Anspruch ", dadurch g e k e η η -

/ t¹ i c h net, daß d-is Abgabeende des ^s.pei seextruders

f\) mit iem Vuf'n-abeende des üb Liehen Extruders (Ό verbunden ist und der ' 'berfiihrun »skanal ein integrierter Teil des -uf-'■'.■ tbeerifles des üblichen Extruders und/oder' des ib:;a!)eendes des ->»"? i see χ truders ist.

™. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 1, dadurch g e -

k ο η a ζ e i c h η e t , daß die Ab Leitöffnung (27) im

I btM'führimgsk.'inal (:i(>) über eine Fiuckf ührurursei nr i ciitung (C) ii.it (lern uifiraheende (Π, lf>) des Speiseextruders (A) verbunden i .·; t.

6. Vor'f < cht'ing nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dal¹ die Aufgabeei nri ciitung am Auf gabeen Ie

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BAD ORIGINAL

lic ^Me i StH-X t niders (U /iir l\>rarhei t im;·; von lfohmt t or ia 1 und i s ι ti ν ter Mass« au \<s,eb i 1 'It· t ist und die iiiick fiihrumr -e i n- ^ (<'.) an die Au f»;ahee inr i ch tun··· in '''iirderr i ch tuna vor

der \u f >nbes t e I I e dos ιί< >hiti 11 eri a 1 s angeschlossen ist.

7. Vn\'v i chtuiH; n.icli \ns ri'ucli f', <i »durch 'ί e k e η μ -

/ c i c Ii η t; t , d.Hi d i i> '? ca i"iihrMn";.sei in i c:ht.πΐιμ; e i ne

^ '{iick iiiiiri.nL'.sschnci'ko ("ti ^ auf, eist , durun iiifii-ibeende mit

■luv \i ho i tsu riniMiu, ( '7 ) und deren Ucahcende ir* L t der Vufgabeu i nr i ch turn;; ! 1 , ?λ) ) verbunden i - t .

H. Vort· i fiitunti riMch \ns;rucii ~'> bis 7, dadurch ;ς e k e η η -

ζ e i c h η :· t , <hiiJ dnr übliche Utruder Oi) und der Speiseextruder (A) ein ;;eine i nsaines liehausc ( 10 >, einen gemeinsamen liotor (12) und einen gemeinsamen .-intri^b (13) aufweisen.

'). Vorrichtung nach \nspruch ■', dadurch g e k e η η -

* zeichnet, daß der dem Speiseextruder (A) zugeordnete! Abschnitt des »e ine i η same η Gehäuses (10) eine schraubenförmi ge Nut (2 1) aufweist, die mit einer Nut (20) in dem zugehörigen Vbschnitt des uemei nsnmen !iotors (12) zusammen«'! rkt, wobei die liefe der Nut (20) im liofor in dem Maße abnimmt, wie die Tiefe der Mit (21) im Gehäuse in Körderrichtung ansteigt.

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