DE2023910B1 - Schneckenpresse fuer die verarbeitung thermoplastischer und nicht vernetzter elastomerer massen - Google Patents

Description

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parallelen Bohrungen bestehende Durchflußkanäle, dem bekannten Prinzip der Stromteilung arbeitet, die in gleichem Abstand von der gemeinsamen eine wirkungsvolle Vergleichmäßigung der Schmelze Scheiben- und Drehachse angeordnet sind. Durch auch hinsichtlich ihrer Temperatur in radialer Richden besonderen Aufbau der Mischzone bei dieser tung zu erreichen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bekannten Schneckenpresse wird bezweckt, das Spiel 5 erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Durchtrittsöffzwischen den Stauscheiben so gering und dabei so nungen als sich schräg abwechselnd vom kernnahen gleichbleibend wie möglich zu halten. Hierdurch zum zylindernahen Bereich und umgekehrt durch wird zwar eine gute Scherung der Schmelze und den Mischring erstreckende Durchtrittskanäle ausauch ein gewisser Mischeffekt erzielt. Andererseits zubilden. Durch diese Ausbildung der Mischringe, aber erfolgt eine Stromteilung der Schmelze auch bei io von welchen vorzugsweise zwei oder mehr hintereindieser bekannten Mischvorrichtung infolge der axialen ander und im Abstand voneinander angeordnet sind, Anordnung der Durchlaßkanäle ausschließlich in werden die gesamten kernnahen Materialschichten achsparalleler Richtung. Da eine radiale Mischwir- mit den zylindernahen Materialschichten vertauscht, kung hierbei nicht möglich ist, lassen sich mit dieser wodurch die Vermischung wirkungsvoll verbessert bekannten Vorrichtung die erheblichen Temperatur- 15 wird. Ferner werden, was besonders bei nicht temunterschiede zwischen dem Kern des geförderten perierten Schnecken wesentlich ist, die heißeren Stranges und den Randschichten gleichfalls nicht be- Schichten in Kernnähe an die zumeist intensiv geheben, kühlte Zylinderwandung herangeleitet, während

Bei einer aus dem deutschen Gebrauchsmuster durch das Rückführen der dann kühleren Rand-6 752 197 bekannten Schneckenpresse ist unmittelbar 20 schichten aus Zylinderwandungsnähe an den Schnekhinter dem Schneckenende eine Lochplatte am kenkern dieser auf niedrige Temperaturen abgekühlt Schneckenzylinder ortsfest gehalten. Die Lochplatte wird, was die radiale Temperaturgleichmäßigkeit des ist außer mit zur Schneckenzylinderachse parallelen geförderten Stranges erheblich verbessert.
Bohrungen mit zu diesen winkelig verlaufenden Boh- Dem Stand der Technik gegenüber wird mit den

rungen versehen, die sich von dem zylindernahen 25 erfindungsgemäß ausgestalteten rotierenden Misch-Bereich zum kernnahen Bereich hin, und umgekehrt, ringen eine ständig über den gesamten Bereich der erstrecken, so daß abwechselnd ein Schmelzestrang Schnecke hinweg wirksame und aktive Mischung eraus dem zentralen Bereich des in die Lochplatte ein- zielt, bei der alle Schmelzstränge nach Verlassen tretenden Schmelzenflusses neben einem Schmelze- jeden Mischringes nicht nur in axialer und radialer strang aus dem Umfangsbereich und ein Schmelze- 30 Richtung bewegt werden, sondern ständig auch eine strang aus dem Umfangsbereich neben einem in Umfangsrichtung der Förderschnecke gerichtete Schmelzestrang aus dem zentralen Bereich austritt, Bewegungskomponente erhalten, durch die der so daß immerhin ein Platzwechsel von Teilschmelz- Mischeffekt stark erhöht wird und die Temperaturströmen erreicht wird. Derartige feststehende Loch- unterschiede in der Schmelze eine optimale Verplatten haben aber auf Grund des erheblich redu- 35 gleichmäßigung erfahren.

zierten Durchlaßquerschnittes einen höchst uner- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es

wünschten Staueffekt, der sich in einer Druck- und zweckmäßig, wenn der gesamte Förderraum längs Temperaturerhöhung der Schmelze bemerkbar macht, der Mischzone mindestens dem Gesamtvolumen der und zwar um so stärker, je größer die Durchsatz- vorgeschalteten Förder- und Scherzone gleich ist, so leistung der Schneckenpresse ist, so daß diese statio- 40 daß auch die Verweilzeit der Schmelze in der Mischnären Lochplatten im Gegensatz zur Erfindung einer zone mindestens der Verweilzeit in den vorgeschalte-Leistungssteigerung von Schneckenpressen geradezu ten Zonen entspricht. Die Mischringe werden zweckentgegen stehen. Im übrigen wird auch keine wirk- mäßig durch auswechselbar in der Schnecke beliche Durchmischung des Schmelzenmaterials er- festigte Scheiben gebildet, wodurch sich eine einzielt, da die Teilschmelzenströme in sich unvermischt 45 fächere Herstellung und bei Auftreten von Verbleiben. Schleißerscheinungen eine kostensparende Instand-

Bei einer weiteren, aus der deutschen Patentschrift Setzung ermöglichen läßt.

956 353 bekannten Schneckenpresse, die insbeson- Die Durchtrittskanäle können in weiterer Ausge-

dere zum Gelieren von thermoplastischen Kunst- staltung der Erfindung zulaufseitig mit sich einseitig stoffen bestimmt ist, ist das Schneckengehäuse der 5° in Drehrichtung der Schmelze erstreckenden Ein-Presse durch mehrere im Abstand voneinander orts- laufmulden und ablaufseitig mit sich ebenfalls einfest angeordnete Stauscheiben in einzelne Stufen ein- seitig, jedoch entgegen der Drehrichtung der Schnecke geteilt, welche mit achsparallelen Zylinderbohrungen erstreckenden Auslaufmulden versehen sein. Hierversehen sind, durch die die mittels der Schnecken- durch ergibt sich eine strömungsgünstige Führung gän»e geförderte Schmelze in achsparallele Teilströme 55 der im wesentlichen schraubenlinienförmigen Geaufgeteilt wird. Da bei dieser bekannten Ausführung samtströmung um den Schneckenkern herum. Es eine radiale Vermischung der Schmelze nicht statt- können ferner zwischen den Mischringen weitete findet, läßt sich auch keine Temperaturvergleich- stromteilende Mischeinrichtungen vorgesehen sein, mäßigung zwischen dem kernnahen und dem zylin- die die Mischwirkung weiter verstärken,
dernahen Bereich erreichen. 60 Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschrei-

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bung an Hand der Zeichnung näher erläutert, in bei einer Schneckenpresse für die Verarbeitung welcher ein Ausführungsbeispiel der Förderschnecke thermoplastischer und nicht vernetzter elastomerer einer erfindungsgemäßen Schneckenpresse dargestellt Massen, deren Förderschnecke eine Förderzone und ist. In der Zeichnung zeigt

eine Mischzone mit mindestens einem sich vom 65 F i g. 1 schematisch eine Förderschnecke mit der Schneckenkern zur Zylinderinnenwand erstreckenden Mischzone,

Mischring aufweist, der mit Durchtrittsöffnungen für F i g. 2 die Ansicht auf einen Mischring entlang

die Schmelze versehen ist, so daß die Mischzone nach der Schnittlinie H-II in F i g. 1,

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Fig. 3 einen Halbschnitt entlang der Linie IH-IlI — was besonders bei nicht temperierten Schnecken,

in Fig. 2 und wesentlich ist — die heißeren Schichten in Kern-

Fig.4 in gestreckter Form einen Schnitt durch nähe an die zumeist intensiv gekühlte Zylinderwäti-

eine Kanalreihe entlang der Linie IV-IV der Fig. 3. dung herangeleitet, während durch das Rückführen

Die Förderschnecke weist beispielsweise eine For- 5 der dami kühleren Randschichten aus Zylinderwanderzone A, eine Scherzone B und eine Mischzone C dungsnähe an den Schneckenkern dieser auf niedauf. Die Scherzone B ist dabei vereinfacht als Mehr- rigere Temperaturen gebracht wird, was die radiale fach-Ringscherwulst mit dem Durchmesser D in Temperaturvergleichmäßigung des geförderten Strän-F i g. 1 angedeutet. ges erheblich verbessert.

Die Mischzone C weist eine im Verhältnis zu den io Um die Mischwirkung der Misehzöne bei Ver-Fördergangtiefen erheblich größere Gangtiefe — bei meidung von zu hoher Scherung wirkungsvoll zu Kunststoffschnecken etwa 0,15 bis 0,20 D und bei gestalten, ist eine große Gangtiefe von Vorteil, wähdem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Misch- rend die Länge der Mischzone vorzugsweise so beringe 1 auf, die aus Herstellungsgründen und auch messen wird, daß das Schmelzenvolumen dieser Zone zum Auswechseln bei Verschleiß als jeweils einzelne 15 mindestens dem Gesamtvolumen der Förder- und Ringe ausgeführt sind. der Scherzone entspricht, so daß auch die Verweil-

In jeden der Mischringe 1 werden in Umfangs- zeit der Schmelze in der Mischzone der Verweilzeit richtung nebeneinanderliegende, sich wechselsinnig in den vorgeschalteten Zonen mindestens gleich ist. kreuzende Durchtrittskanäle 2, 3 eingearbeitet, die Das dargestellte Beispiel stellt nur eines von mehmindestens auf der Anströmseite mit einseitigen Ein- 20 reren Ausführungsbeispielen dar. Das gezeigte Auslaufmulden 4,5 versehen sind, vorteilhaft jedoch führungsbeispiel kann verhältnismäßig einfach auf auch auf der Abströmseite mit ebenfalls einseitigen Kopierfräsbänken oder auch auf üblichen Fräs-Auslaufmulden 6,7. Zu beachten ist bei der An- batiken mit Teilapparat hergestellt werden,
bringung der Ein- und Auslaufmulden die Dreh- So können z. B. zwischen den einzelnen gekreüzteä richtung der Schnecke, die durch den Drehpfeil 8 in 25 Bohrungen zusätzliche achsparallele Bohrungen oder F i g. 2 angedeutet ist und die zusammen mit der auch radiale Schlitze durch den Mischring 1 hinaxialen Durchflußrichtung eine im wesentlichen durchführen, die dann jedoch die radiale Mischwirschraubenlinienförmige Gesamtströmung 9 um den kung verschlechtern. Ebenso kann die Mischzone-Schneckenkern herum ergibt, die von den einseitigen, innerhalb der Fördergänge angeordnet werden, wosich zum Kanal hin vertiefenden Einlaufmülden 4,5 30 bei jedoch die nachfolgenden Fördergänge die ergut aufgenommen und von den gleichsinnig ausge- zielte Gleichmäßigkeit der Schmelze wieder verbildeten Auslauf mulden 6, 7 ebenso strömungs- schlechtem können. Des weiteren können zur Vergünstig wieder freigegeben wird (F i g. 3 und 4). Stärkung der Mischwirkung zwischen den Misch-

Durch das mehrfach sich wiederholende Ver- ringen und den gekreuzten Durchtrittskanälen weiteretauschen der gesamten kernnahen Masseschichten 35 radiale Knetnocken oder -stifte oder auch Schlitz* mit den zylindernahen Masseschichten wird die Ver- scheiben und ähnliche strömteilende Mischelemente: mischung wirkungsvoll verbessert, ferner werden. angeordnet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 zonen die radiale und axiale Gleichmäßigkeit bePatentansprüche: wirken sollen, wobei in manchen Fällen gleichzeitig die Massetemperaturen abgesenkt werden, um Nach-

1. Schneckenpresse für die Verarbeitung ther- teile durch zu hohe Temperaturen zu vermeiden. Beimoplastischer und nicht vernetzter elastomerer 5 spielsweise ist es bekannt, einen zylindrischen, Massen, deren Förderschnecke eine Förderzone glatten Torpedo bestimmter Länge einzusetzen. Die und eine Mischzone mit mindestens einem sich Mischwirkung dieser Ausführung hat sich jedoch als vom Schneckenkern zur Zylinderinnenwand er- unzureichend erwiesen. Besser arbeiten Mischzoneti streckenden Mischring aufweist, der mit Durch- nach dem Prinzip der Stromteilung. Dabei wird bei trittsöffnungen für die Schmelze versehen ist, da- ίο einer Ausführungsform ein in gleicher Richtung wie durch gekennzeichnet, daß die Durch- die Förderstege angeordneter Mischsteg mit einer trittsöffnungen als sich schräg abwechselnd vom Anzahl radialer Schlitze versehen, oder es wird ein kernnahen zum zylindernahen Bereich und um- derartiger geschlitzter Mischsteg mit zu den Fördergekehrt durch den Mischrin«* (1) erstreckende Stegen entgegengesetzter Steigung angeordnet. Ferner Durchtrittskanäle (2,3) ausgebildet sind. 15 findet man auch Stauscheiben, die auf einem glatten

2. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch Torpedo angeordnet sind, und zwar meist mehrere gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Mischringe Scheiben mit gewissem Abstand hintereinander, die (1) hintereinander und im Abstand voneinander mit vielen radialen Schlitzen versehen sind,
vorgesehen sind. Durch die zuletzt genannten Mischvorrichtungen

3. Schneckenpresse nach Anspruch 1 oder 2, ao wurde eine wesentliche Verbesserung der Mischgüte dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte For- erreicht, jedoch hat es sich gezeigt, daß bei den derraum längs der Mischzone (C) zumindest dem meist vorhandenen erheblichen Temperaturunter-Gesamtvolumen der vorgeschalteten Zonen (For- schieden zwischen Förderzylinder und Förderderzone A und Scherzone B) gleich ist. schnecke die radiale Mischwirkung unzureichend

4. Schneckenpresse nach einem der An- 25 bleibt, so daß die Kerntemperatur des geförderten spräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stranges stets mehrere Grade höher lag als die Mischringe (1) durch auswechselbar in der Temperatur der Randschichten. Dies ist vor allem Schnecke befestigte Scheiben gebildet sind. zu beobachten bei dem Einsatz thermisch neutraler,

5. Schneckenpresse nach einem der An- also nicht temperierter Schnecken mit besonders tief Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die 30 geschnittener Mischzone, die für die Absenkung der Durchtrittskanäle (2,3) zulaufseitig mit sich ein- Massetemperatur besonders vorteilhaft sind.

seitig in Drehrichtung (8) der Schnecke er- In der USA.-Patentschrift 2 631016 ist eine

streckenden Einlaufmulden (4,5) versehen sind. Schneckenpresse beschrieben, deren Förderschnecke

6. Schneckenpresse nach einem der An- eine Förderzone und eine kombinierte Scher- und sorüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die 35 Mischzone mit einer Anzahl von Mischringen auf-Durchtrittskanäle (2,3) ablaufseitig mit sich ein- weist, die mit Durchtrittsöffnungen für die Schmelze seitig entgegen der Drehrichtung (8) der Schnecke versehen sind. Die Mischringe, die als Stauscheiben erstreckenden Auslaufmulden (6, 7) versehen wirken, sind auf ihrem Umfang mit radialen, in sind. Längsrichtung der Schnecke schraubenförmig ange-

7. Schneckenpresse nach einem der An- 40 ordneten Schlitzen versehen und greifen mit engen Sprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Spalten in die sich kammartig zwischen die Stauzwischen den Mischringen (1) weitere strom- ringe erstreckende Zylinderinnenwand ein. Mit dieser, teilende Mischeinrichtungen vorgesehen sind. im wesentlichen eine Scherung und nur im gewissen

Maße eine Mischung des Materials herbeiführenden

45 Vorrichtung wird mechanische Energie in Wärme

verwandelt, wie es für Schervorgänge typisch ist. Eine

aktive radiale Durchmischung der Schmelze findet bei dieser Schnecke nicht statt. Demgegenüber weist der Gegenstand der Erfindung ein reines Mischteil

Bei der Verarbeitung thermoplastischer Kunst-50 ohne zusätzliche Erwärmung der Schmelze mit einer stoffe und nicht vernetzter elastomerer Massen wer- ausgeprägten radialen Mischwirkung auf, durch die den an die Gleichmäßigkeit der geförderten Masse die gesamten kernnahen Materialschichten mit den hohe Anforderungen gestellt, die die üblichen For- zylindernahen Materialschichten, insbesondere im derschnecken ohne besondere Homogenisier- und Interesse einer Temperaturvergleichmäßigung im Mischzonen nicht erfüllen können. Diese radiale und 55 Schmelzenstrom, vertauscht werden,
axiale Gleichmäßigkeit im geförderten Strang soll Bei einer aus der deutschen Patentschrift 1197 438 gleichermaßen hinsichtlich der Massetemperatur, der weiterhin bekannten Mischvorrichtung an Extruder-Schmelzviskosität (Plastizität) und gegebenenfalls der Schneckenpressen weist die Förderschnecke an ihrem Einmischungsgüte von Farbpigmenten, Füllstoffen abgangsseitigen Ende einen zylindrischen Fortsatz und/oder bestimmten Reagenzien, beispielsweise 60 auf, auf dem mehrere, mittels Distanzscheiben auf Treibmitteln für geschäumte Kunststoffe oder ver- dem Fortsatz im Abstand voneinander gehaltene netzungschemikalien, gegeben sein. innere Stauscheiben so verkeilt sind, daß sie sich bei Um dies zu erreichen, sind bereits verschiedene der Drehung der Förderschnecke mitdrehen. In die Schneckenformen entwickelt worden, die sich durch zwischen den Stauscheiben gebildeten Zwischenbesondere Scher- und Mischzonen auszeichnen. In 65 räume greifen kammartig entsprechende, kreisringden Scherzonen mit definierter Spaltweite wird das förmige äußere Stauscheiben ein, weiche ortsfest mit geförderte Material auf eine bestimmte Mindest- einem axial verschieblichen Gehäusewandteil verViskosität gebracht, während nachfolgende Misch- spannt sind. Alle Stauscheiben besitzen aus achs-