DE2011133B2

DE2011133B2 - Verfahren und Vorrichtung zum gleichzeitigen Strangpressen von mehreren Kunststoffstromen

Info

Publication number: DE2011133B2
Application number: DE2011133A
Authority: DE
Inventors: Howard Edward Kasting; Roger Brown Staub
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1969-03-19
Filing date: 1970-03-10
Publication date: 1973-10-04
Also published as: GB1309852A; AU1275370A; FR2039735A5; CA932916A; NL7003934A; US3632256A; DE2011133C3; SE376563B; BE747601A; DE2011133A1; CH504944A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfphren zum gleichzeitigen Strangpressen von mehreren Kunststoffströmen. Außerdem bezieht sie sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem Strangpressengehäuse, mehreren Eintrittsöffnungen für die voneinander getrennten Kunststoffströme und einer Tandemschnecke.

Durch die französische Patentschrift 1 165 298 sind ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung bekanntgeworden, bei der zwei Eintrittsöffnungen für den zu verarbeitenden Kunststoff vorgesehen sind, der mittels einer Tandemschnecke mit gegenläufigen Steigungen zu einer gemeinsamen, mittleren Austrittsöffnung befördert wird. Die Tandemschnecke wird dabei von beiden Stirnseiten des Gehäuses aus angetrieben.

Hierbei sind insbesondere die im Betrieb auftretenden verhältnismäßig großen axialen Lagerkräfte nachteilig, die entweder kostspielige Lager für die Tandemschnecke oder eine Herabsetzung der Durchsatzleistung verlangen.

Bei Strangpreß-Verfahren, bei denen nur kurze Verweilzeiten zur Verarbeitung der Kunststoffe benötigt werden, wird im allgemeinen eine verhältnismäßig kurze Strangpresse verwendet, d. h. eine Strangpresse, deren Verhältnis von Zylinderlänge zu Schraubendurchmesser etwa 15:1 beträgt. Bei solchen Verfahren wird jedoch im allgemeinen nur etwa die Hälfte des verfügbaren Drehmoments des Antriebs zur Verarbeitung ausgenutzt.

Es wird daher seit langem angestrebt, die Wirksamkeit des Verfahrens zu verbessern, indem ein größerer Teil des verfügbaren Drehmoments für die Verarbeitung ausgenutzt wird, ohne daß die Qualität oder die Gleichmäßigkeit des Produktes leiden. Zu diesem Zweck wird daher sowohl bei Einzelschnekken- wie auch bei Zwillingsschnecken-Strangpressen versucht, das Verhältnis von Zylinderlänge zu Schraubendurchmesser heraufzusetzen, um eine höhere Wirksamkeit des Drehmomentes zu erzielen.

Ein weiterer Versuch zur Verbesserung der Drehmoment-Wirksamkeit besteht darin, Einzelschneckenoder Zwillingsschnecken-Strangpressen für Kunststoffe gemeinsam mit einer Antriebsvorrichtung an-

zutreiben, um so das verfügbare Drehmoment besser auszunutzen. Einige dieser Einzelschnecken- und Zwillingsschnecken-Systeme werden von Dr.-Ing. Gerhard Schenkel in »PlasticExtrusion — Technology and Theory« (American Elsevier Publishing

Co., New York, zuerst veröffentlicht 1963 in Deutschland, Verlag Carl Hanser), beschrieben. Das auf S. 42 dieser Veröffentlichung beschriebene Einzelschnecken-System arbeitet mit einer zwischen zwei Einzelschnecken-Strangpressen angeordneten zentra-

len Antriebswelle, und der Kunststoff wird getrennt von der Antriebswelle und nach außen hin in die beiden Strangpressen gegeben. Die auf S. 41 beschriebene Zwillingsschnecken-Vorrichtung arbeitet mit Zwillingsschnecken, die an gegenüberliegenden Enden

angetrieben werden, und die Kunststoffströme werden an gegenüberliegenden Enden eingeführt. Die beiden Hälften der Strangpressen sind also mit gegenläufig arbeitenden Schrauben versehen, und die allgemeine Austrittsöffnung befindet sich in der Mitte des Einzelschraube.n-Strangpreßgehäuses.

Um die Wirksamkeit des Drehmoments zu verbessern, werden noch weitere Anordnungen für Einzelschnecken oder Zwillingsschnecken-Strangpressen vorgeschlagen; in allen Fällen treten jedoch andere

schwerwiegende Nachteile zutage, so daß die Verbesserung des Drehmoments nicht voll ausgenutzt werden kann. Wird z. B. lediglich das Verhältnis von Zylinderlänge zu Schneckendurchmesser heraufgesetzt, so wird die Durchsatzleistung der Strangpresse erheblich verschlechtert und somit auch die Durchsatzleistung des gesamten Verfahrens.

Andererseits treten auch bei Verarbeitung von Kunststoffen in zwei, in Längsrichtung gegenläufig durch eine Strangpresse geführten Strömen, wie sie in der Veröffentlichung von Schenkel beschrieben wird, ernsthafte Druck- bzw. Schubprobleme auf, deren Überwindung so kompliziert ist, daß sie die durch Verbesserung der Drehmoment-Wirksamkeit erzielten Vorteile überwiegen. Wird z. B. der Beschickungsstrom für eine der Strangpreß-Verarbeitungszonen oder Strangpressen der von Schenkel beschriebenen Einzelschnecken- oder Zwillingsschnecken-Vorrichtung unterbrochen, so führt dies bei der Einzelschnecken-Vorrichtung zu einem Druck auf den gemeinsamen Antrieb und das gegenüberliegende Lager der leeren Strangpreßzone oder bei der Zwillingsschnecken-Strangpresse zu einem Druck auf das gegenüberliegende Lager und die gesamte Länge der beiden Strangpreß-Schnecken.

Allgemein kann gesagt werden, daß dieses Druck-Problem bei Unterbrechung der Kunststoffbeschikkung allen Strangpressen eigen ist, die in Längsrichtung gegenläufig arbeitende Mischzonen aufweisen. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten müssen Gegendruckausgleichslager vorgesehen werden, die schwierig zu konstruieren und somit sehr teuer sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein

Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichzeitigen

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Stranepressen von mehreren Kunststoffströmen vor- dicht, daß ihre Schneckenstege 16a und 16Zj ineinzuschiagen. die bei einer guten Ausnutzung des vor- andergreifen. Die Fig. 3 zeigt eine Anordnung der handenen Drehmoments hohe Durchsatzleistungen Zwillingsschrauben 12 a und 12 ft, bei der ai statten _{und gro}ß_{e ax}i_ai_e Lagerkräfte vermeiden. Schneckenstege 16 α und 16 b ineinandergreifen.

Dies oelinsi bei dem eingangs genannten Verfah- 5 Die Zwillingsschnecke 12 ist in zwei getrennte ren erfindunesgemäß dadurch, daß die Kunststoff- Tandemzonen 18a und 18b unterteilt, die über ströme jeweils in voneinander getrennten Tandem- Trichter 20a bzw. 20b beschickt werden; jede /.one zonen verarbeitet und getrennt voneinander ausge- weist eine Austrittsöffnung 22a bzw. — b tür den oreßt werden. Kunststoff 30 auf.

Die gesamte erreichte Durchsatzleistung ist somit io Zwischen dem Austrittsende der Tandemzone laa also "leich der Summe der Durchsatzleistungen in und dem Eintrittsende der Tandemzone 18 b ist eine den feweils voneinander getrennten Tandemzonen. Zone 24 mit gegenläufigen Schraubenwindungen vor-Durch die Trennung der Verarbeitung in mehrere gesehen, damit ein Vermischen des Kunststortmate-Zoncn kann das vorhandene Drehmoment der An- rials aus den beiden getrennten Verarbeitungszonen triebsvorrichtung optimal ausgenutzt werden, d. h., 15 vermieden wird.

es kann ein großes Verhältnis von Gesamtlänge der Jeder der Verarbeitungszonen weist nahe dem

Verarbeitunsszonen zu Durchmesser der Zonen er- Eintrittsende eine Entlüftungsöffnung 26 aut, durcn reicht werden. Schließlich werden große axiale die etwa eingeschlossene Luft zu einer gegebenen-Laoerkräfie vermieden, weil die voneinander getrenn- falls unter Vakuum stehenden EntlurtungsvorncntenKunststoffströme getrennt ausgepreßt werden. ao tung geführt wird. Die Entlüftungsöffnung Zb kann Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist mit einem porösen Sieb versehen sein, das eine uneemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß terstützung aus Glaswolle aufwei, . feder Eintrittsöffnung eine vor der jeweils nachiol- Wie aus den Fig. 1 bis 3 ersichtl.cn, ist die z-wi.-

eenden Eintrittsöffnung vorgesehene Austrittsöffnung lingsschnecke 12 mit einer Antriebsvorrichtung z» zugeordnet ist, daß die Schneckenstege der Tandem- *5 gekuppelt, durch die die Zwillingsschrauben «β und schnecke in jeder Tandemzone sowohl einen Ab- 126 entweder in gleicher Richtung oder gegenläufig schnitt mit linksgängiger Steigung als auch einen Ab- angetrieben werden. Trichter

schnitt mit rechtsgängiger Steigung aufweisen und Im Betrieb fließt Kunststoff 30 durch die Trichter

daß die Schneckenstege mit gegenläufiger Steigung 20a und 20b und die Emtnttsoffnunger,ι 32« und jeweils im Bereich der Austrittsöffnungen zusammen- 3° 32 & in die jeweilige Tandemzone ISa bzw. in ο utr ^J _trpffen Strangpresse 10. Nach dem Verarbeiten in den ge-

Dadurch wird auf konstruktiv einfache Weise er- trennten Tandemzonen werden f« Matenalstrome reicht, daß die voneinander getrennten Kunststoff- 34a bzw. 34b durch die ^Af ""^S^ ströme ausgepreßt werden, ohne sich hierbei zu ver- bzw. 22 b abgeführt und gegebenenfalls weiterver mischen. Die bei der Erfindung angewendete Auf- 35 arbeitet. η anstellten Austeilung in getrennte Kunststoffströme verbessert die Bei der in den F1 g. 4 und .5 dargestellten Aus

Kühlkapazität pro kg des Durchsatzmaterials erheb- führungsform mit einer Tandemsebnecke 12 wur S so daß höhere Produktionsgeschwindigkeiten den den gleiche Funktionen ausübenden Baute en erre cht werden können als mit I-Zylinder-Strang- die gleichen Bezugsnummer.i w!e in don F^ g. 1 te 3 pressen gleicher Größe. Außerdem wurde gefunden, 4° gegeben, die jedoch mit einem Stnch vereehen sina Kn ..:- v. u„:..,„„ U=: „;^,.;„»,._On Γ^,-hminHio. Der Unterschied zwischen der modifizierten vor

Es ist zweckmäßig, daß an Stelle einer Tandem- 45 Tandernschnecke verwendet wird. .

schnecke auch Zwillingsschnecken mit Tandemzonen J^^£££ tenoltmhärle verar-

DrErSnrn_g wird im folgenden an Hand von S J^^^^SS^S^Z

Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt versehen, die fj «» ⁰^J' _von

Fig 1 einen schematischen Querschnitt durch 5<> aufwiesen und mit einer ^scnwinaigje

eine Vorrichtung mit Zwillingsschnecken, die zwei 300 U/Min ™ B^^^SSc der

getrennte Tandem-Verarbeitungszonen aufweist, tung angetrieben wurden^ Die »

Fig. 2 einen Teilquerschnitt durch die Vorrich- Schnecken betrug 2344 mm,und es "J™e·

tung d°er F i g. 1 entlang der Linie 2-2, arbeitungszonen einer Lange von jerob 840 mm

Vorrichtung mit Einzelschnecken, die zwei ge- Ganghohe von O^ £?ühhS das Wasser

«^S

. Es «* «. eine.

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Mischung nachverarbeitet und folgende Ergebnisse durchgehenden Schnecke bestehen. Die Schnecke

erhalten: kann aus einer Mehrzahl von Kombinationen mit

unterschiedlicher Ganghöhe oder Drehrichtung bc-

Mischzeit Schüttgewicht stellen. Gegegebenfalls können in Teilen der

15 Minuten 0,59 g/ccm 5 Schnecke auch bekannte Knetblockabuchnittc vor-

30 Minuten 0,61 g/ccm gesehen sein.

45 Minuten 0,62 g/ccm Bei einer Zwillingsschnecke können die Zwillingsschrauben entweder nahe zueinander in dem Strang-

Es ist ersichtlich, daß der Kunststoff in derselben pressengehäuse angeordnet werden, so daß ein Zwi-

Richtung von einer getrennten Eintrittsöffnung zu io schcnraum zwischen den beiden Schnecken verbleibt,

einer getrennten Austrittsöffnung geführt wird. Es oder sie können so dicht beinander liegen, daß die

können mehr Kunststoffströme als Zwillingsanord- Windungen der einen Schnecke in die Windungen

nungen vorgesehen sein. Wichtig ist es, daß die Aus- der zweiten Schnecke hineingreifen,

trittsöffnungen der einzelnen Verarbeitungszonen Beide Zwillingsschnccken können gleichsinnig oder

klar von den Eintrittsöffnungen der anschließenden 15 gegenläufig angetrieben werden. Bei einer bevorzug-

Vcrarbeitungszonc getrennt sind. ten Ausführungsform laufen die Zwillingsschnecken

Als zu verarbeitende Kunststoffe kommen feste in derselben Richtung um und greifen ineinander, oder flüssige Kunststoffe und auch Mischungen der- Auf diese Weise wird eine erwünschte Selbstreiniselben in Betracht, und zwar entweder allein oder gung erzielt, die die Ansammlung von Kunststoff an in Mischung mit bekannten festen Verstärkungsma- ™ den Schneckenstegen verhindert,
terialien, wie z. B. Glasfasern und Metallfasern. Bei- Die Zwillingsschnecken können entweder am gleispiele für solche feste Kunststoffe sind z. B. Phenol- chen Ende durch eine gemeinsame Antriebsvorrich-Polyvinylchlorid-, Polyäthylen-, Polypropylen-, Poly- tung oder an gegenüberliegenden Enden durch zwei sulfon-, Polystyrol- und Epoxyharze, die entweder getrennte Antriebsvorrichtungen angetrieben werden, fest oder flüssig sein können. Außerdem kommen 35 Beim Verarbeiten von wärmeempfindlichen Harsowohl thermoplastische als auch wärmehärtende zen, wie z. B. den wärmehärtenden Phenolform-Harze in Frage. Mit Ausnahme von phenolischen harzen, wird während der Verarbeitung mehr Wärme Harzen und Epoxyharzen sind alle oben angeführten erzeugt als Eigenwärme mit dem Produkt entfernt Kunststoffe thermoplastisch. wird. Daher muß das Produkt durch Wärmeablei-

Die verwendete Schneckenanordnung kann aus 30 tung gekühlt werden, z. B. indem Kühlmittel durch

mehreren Schncckcntcilcn mit einer gemeinsamen die Schnecken und das Gehäuse geführt wird. Die

Antriebswelle oder auch aus einer einheitlichen, Kühlkapazität begrenzt die Leistung der Vorrichtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

2 Oil 133 Patentansprüche:

1. Verfahren zum gleichzeitigen Strangpressen von mehreren Kunststoffströmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffströme jeweils in voneinander getrennten Tandemzonen verarbeitet und getrennt voneinander ausgepreßt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Strangpressengehäuse, mehreren Eintrittsöffnungen für die voneinander getrennten Kunststoffströme und einer Tandemschnecke, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Eintrittsöffnung (32 α', 32 ft') eine vor der jeweils nachfolgenden Eintrittsöffnung vorgesehene Austrittsöffnung (22 a', 22 ft') zugeordnet ist, daß die Schneckenstege (16') der Tandemschnecke (12') in jeder Tandemzone sowohl einen Abschnitt mit l'iksgängiger Steigung als auch einen Abschnitt mit rechtsgängiger Steigung aufweisen und daß die Schneckenstege mit gegenläufiger Steigung jeweils im Bereich der Austrittsöffnungen (22a', 22b') zusammentreffen (Fig.4 und 5).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einer Tandemschnecke Zwillingsschnecken (12) mit Tandemzonen vorgesehen sind (F i g. 1 bis 3).