DE2026834B2

DE2026834B2 - Schneckenpresse mit einer in einem schneckengehaeuse drehbar angeordneten einzelschnecke zum plastizieren von kunststoff

Info

Publication number: DE2026834B2
Application number: DE19702026834
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Aakesson, Tore Jan Borje, Haising borg (Schweden)
Priority date: 1969-06-03
Filing date: 1970-06-02
Publication date: 1973-06-14
Also published as: GB1325458A; AT318227B; DE2026834A1; CH509873A; DE2026834C3; FR2102717A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneckenpresse mit einer in einem Schneckengehäuse drehbar angeordneten Einzelschnecke zum Plastizieren von Kunststoff, deren Steg mit axial verlaufenden Durchgangsöffnungen versehen ist, und mit einer Einlaßöffnung für den Kunststoff, der eine Auslaiiöffnung eines Bunkers zugeordnet ist.

Fs ist eine Schneckenpresse mit einer Einzelschnecke zum Plastizieren von Kunststoff bekannt, die mit Selbstfüllung arbeitet. Bei dieser bekannten Schneckenpresse wird das zu plaslizierende Material, das als Bunkersäule über der Einlaßöffnung der Schneckcnpresse steht, an der Auslaßöffnung des Bunkers selbsttätig abgezogen. Dabei kann es jedoch beispielsweise beim Weichmachen von Polyvinylchlorid zu erheblichen Schwierigkeiten kommen. Diese ergeben sich insbesondere aus dem Umstand, daß das 7u plastizierende Kunststofigranulat oder -pulver eine beachtliche Luftmenge enthält, welche beim Plastizieren ausgeschieden werden muß. Außerdem werden bei der Verarbeitung im Kunststoff Gase entwickelt, die ebenfalls entweichen müssen. Diese Luft- und Gasmenge soll am Schneckeneinlaß entweichen, da sie nicht zur Auslaßöffnung der Schnecke und damit in das zu plastizierende Material gelangen soll. Wenn die Schnecke im Betriebszustand vollständig mit Kunststoff gefüllt ist, kann die eingeschlossene Luft nur sehr schwer oder überhaupt nicht im Gegenstrom zu dem geförderten Kunststoff aus der Schnecke zum Einlaß entweichen.

Man hat versucht, diesem Überstand dadurch zu begegnen, daß man das Schneckengehäuse an verschiedenen Stellen mit Entlüftungsbohrungen versehen hat, um die Luft und die entstandenen Gase durch diese Entlüftungsbohrungen herauspressen zu können. Derartige Entlüftungsbohrungen weisen jedoch insbesondere den Nachteil auf, daß nicht nur gasförmige Stoffe entweichen, sondern daß auch Kunststoff durch die Entlüftungsbohrungen dringt.

was selbstverständlich höchst unerwünscht ist.

Eine weitere Schwierigkeit bei der bekannten Schneckenpresse mit einer Einzelschnecke entsteht, falls die Schnecke bereits vom Einlaß her vollständig mit Kunststoff und eingeschlossener Luft gefüllt ist, bezüglich der Kompression. Schließlich können bei der Plastizierung von Polyvinylchlorid bei vollkommener Füllung der Schnecke außerordentlich hohe Widerstandskräfte auftreten, die erheblich größer sein können als bei anderen Thermoplasten. Derartig hohe Widerstandskräfte machen zwangläufig eine Überdimensionierung des Antriebes und/oder eine Reduzierung der Schneckendrehzahl erforderlich. Bekanntlich wird Polyvinylchlorid bei hohen Temperaturcn abgebaut, was jedenfalls dann der Fall ist, wenn die vorhandenen Stabilisatoren verbraucht sind. Zu einem solchen Abbau kann es jedoch trotz Überdimensionierung des Antriebes und Reduzierung der Drehzahl durch das Auftreten erhöhter Reibungswärme kommen, was selbstverständlich für die erwünschte schonende Behandlung des Kunststoffes unzweckmäßig ist. In einem solchen Fall kann es vorkommen, daß die Schneckenpresse völlig zum Stillstand kommt und zum Reinigen demontiert werden muß, was infolge des erheblichen Zeitaufwandes und des Betriebsausfalls mit erheblichen Kosten verbunden ist.

Der Grund dafür, daß es bisher bei einer Schnekkenpresse mit sich selbst füllender Einzelschnecke nicht möglich war, Maßnahmen zu verwirklichen, welche kostenmäßig genauso günstig sind wie bei einer Schneckenpresse mit Doppelschnecke, liegt insbesondere darin, daß die mechanische Belastung des Kunststoffs in einer selbstfüllenden Einzelschneckc größer ist als bei einer Doppclschnecke. Diese starke mechanische Belastung wird noch dadurch vergrößert, daß das dem Kern der Schnecke benachbarte Material erheblich mehr beansprucht wird als das dem Schneckengehäuse benachbarte Material. Dieses ergibt sich aus dem Umstand, daß die Förderbewegung im wesentlichen durch axialen Vorschub erfolgt, ohne daß eine nennenswerte Rotationsbewegung vorliegt. Infolge der ungleichmäßigen Belastung des Kunststoffs ergibt sich dabei eine ungleichmäßige

Weichmachung, die unter Umständen eine Kühlung der Schnecke notwendig macht wofür bei einer bekannten Schneckenpresse ein Kühlmittel durch die Schneckenwelle geleitet wird. Damit sind jedoch die wenig schonende Behandlung des Kunststoffs und die erheblichen Kosten nicht zu beheben bzw. beachtlich zu vermindern.

pie \ orstehend erwähnten Nachteile sind auch bei der aus der deutschen Patentschrift 841 643 bekannten Schneckenpresse vorhanden, deren Steg zum Teil mit axial verlaufenden Durchgangsöffnungen versehen ist- denen jeweils ein Staukörper zugeordnet ist, wobei die Staukörper jeweils aus einer annähernd im wesentlichen axial verlaufenden Staurippe bestehen, die den Schneckengang zum Teil verschließt und einen Teil des zu bearbeitenden Materials durch die jeweilige Durchlaßöffnung in den bereits zuvor durchbuienden Gang zurückleitet.

Au¹ der britischen Patentschrift 981 960 ist eine Schneckenpresse bekannt, deren Schneckensteg im minderen Bereich der Schnecke mit Durchgangsöffnuiiueii versehen ist, während der vorheruehende und der nachfolgende Schneckenbereich jeweils einen durcheilenden Steg ohne Unterbrechungen aufweist. Mit diener bekannten Schneckenpresse ist eine verhältniMiiüßig hohe Ausstoßleistung und verhältnismäßip gute Homogenität des extrudierten Produktes bei verhältnismäßig kurzer Schneckenlänge zu erzielen. Die durch mangelhafte Entgasung auftretenden Schwierigkeiten sind jedoch auch bei dieser bzkannten Schneckenpresse vorhanden, wobei versucht worden ist. eine Entgasung mittels einer mit einer Saugpumpe in Verbindung stehenden Leitung vorzunehmen. Hierzu ist ferner eine Entgasungsvorrichtung für den Einfüllblinker einer Schneckenpresse nach der britischen Patentschrift 1 008 429 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten gattungsmäßigen Schneckenpressen mit Einzclschnecke unter Vermeidung ihrer Nachteile zu verbessern, und eine Schneckenpresse zu schaffen, bei welcher die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten nicht auftreten, und mit welcher die Entlüftung des Kunststoffs in einfacher Weise ohne Hilfsmittel in vollem Umfange selbsttätig durchzuführen ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Kombination der an sich bekannten Merkmale:

11) daß die Durchgangsöffnungen im Steg der Schnecke nur im Bereich eine" Weichmachungszone vorgesehen sind und den Bereich der Wcichmachungszone mit der Einlaßöffnung der Schnecke verbinden:

b) daß dem mit Durchgangsöffnungen versehenen Stegabschnitt ein sich bis zur Einlaßöffnung erstreckender Stcgabschniu ohne Durchgangsöffnungcn vorgeordnet ist, der sich über einen wesentlichen axialen Abschnitt der Schnecke erstreckt, und

c) daß zwischen der Einlaßöffnung der Schnecke und der Auslaßöffnung des Bunkers ein mil der Atmosphäre verbundener Zwischenraum belassen ist.

Bei beginnendem Abbau des Materials in der Schnecke läßt sich die dosierte Materialmenge und' oder die Schneckendrehzahl durch einen einfachen Handgriff vermindern, wodurch die Belastung des in der Schnecke bearbeiteten Materials gleichzeitig mit Behebung des Abbaus des Materials reduziert wird.

Durch die Dosierung des Materials auf die vorher bestimmte gewünschte Materialmenge wird das zum Betrieb der Schnecke erforderliche Drehmoment erheblich kleiner als bei einer selbstfüllenden Schnecke. Daher kann die Drehzahl der Schnecke zur Erreichung der gleichen weichzumachenden Menge pro Zeiteinheit wie bei einer sich gänzlich selbstfüllenden Schnecke gesteigert werden.

Bei der erfindungsgemäßen Schneckenpresse wird daher außer der Entlüftung bzw. Entgasung ein niedrigeres Drehmoment als bei bekannten Maschinen erreicht, wodurch die Belastungen sowohl des Materials als auch der Maschine selbst reduziert werden. Das Drehmoment im Verhältnis zur möglichen Drehzahl der Schnecke ist günstiger als bei bekannten Pressen. Da die mechanische Belastung des in der Maschine bearbeiteten Materials geringer ist, wird das Material auch schonender als bisher behandelt.

Zur unvollständigen Füllung des Schneckenkanals ist zweckmäßigerweise an der Auslaßöffnung des Bunkers eine Dosiervorrichtung vorgesehen. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Dosiervorrichtung aus einem Drosselventil besteht.

Der zwischen der Auslaßöffnung des Bunkers und der Einlaßöffnung der Schnecke belassene und mit der Atmosphäre verbundene Zwischenraum ist in weilerer Ausgestaltung der Erfindung mittels Säulen gebildet.

Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Durchgangsöffnungen im Steg der Schnecke aus radial angeordneten Schlitzen.

Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß die Durchgangsöffnungen im Steg der Schnecke an einem mittleren Teil der Schnecke angeordnet sind.

Durch den Materialaustausch der ständig von dem Teil des Schneckenkanals, der vor einem Gewindegang mit Schlitzen liegt, nach dem Teil des Schnckkenkanals hin erfolgt, der hinter dem betreffenden Gewindegang liegt, erhält man zudem eine bessere Knetung und Homogenisierung des in der Schnekkenpresse vorhandenen Materials als bei bekannten Pressen mit Einzelschnccke. Diese Knetung und Homogenisierung des Materials wird um so größer, je mehr Schlitze je Gewindegang vorhanden sind und je breiter die Schlitze sind. Die Matcrialmenge. die von Gewindegang zu Gewindegang vorgeschoben wird, entspricht dem Volumen des Schneckenkanals, vermindert um das Volumen der Schlitze.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schneckenpresse,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Schneckenpresse gemäß Fig. I nach der Schnittlinie H-II, und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Schneckenpresse nach F i g. I nach der Schnittlinie IH-III.

Die Schneckenpresse besitzt ein Schneckengehäuse 10, in dem eine axial nicht verschiebbare Schnecke 11 drehbar gelagert ist. Der Schneckenkanal der Schnecke Il besitzt eine Einlaßöll'nung 12 am Einlaßende und eine Auslaßölfnung 13 am Auslaßende. Die Auslaßöffnung 13 liegt in einem Werkzeug 14, welches mittels eines Werkzeughalters 15 mit dem Sclmeekengehäuse 10 verbunden ist.

Die Schnecke ist in bekannter Weise von einem nicht !lezeii'len Antriebsmotor angetrieben. Das

Schneckengehäuse IO ist von Heizkörpern 16 umge- daß im Schneckenkanal bis zum Anfang der Schlitz'

ben, mit denen es sich auf eine vorher bestimmte stets ein Raum zum Durchlaß der Luft bis zur Einlaß

Temperatur erwärmen läßt. Auf Säulen 17 ist ein öffnung 12 verbleibt, so daß die Luft bzw. das Ga

trichterförmiger Bunker 18 für das Ausgangsmaterial anschließend ins Freie strömen kann. Da das Mate

abgestützt, welches in der Schneckenpresse erwärmt 5 rial im vorderen Teil der Schnecke gut entlüftet ist

werden soll. Der Bunker 18 ist an seiner Unterseite genügt es mithin, die Schlitze 25 lediglich im niiltle

mit einer Auslaßöffnung 19 versehen. Die Auslaßöff- ren Teil der Schnecke vorzusehen. Von der Einlaß

nung 19 ist mittels einer Dosiervorrichtung 20 ein- öffnung können die Luft und die Gase frei abströ

stellbar. Die Dosiervorrichtung 20 besteht aus einem men, ohne von dem im Bunker 18 vorhandenen Ma-

Ventilgehäuse 21 mit einer drehbar darin angebrach- io terial behindert zu werden.

ten, durchbohrten zylindrischen Ventilspindel 22, an Wenn sich das Material in der Schnecke an den erder ein Betätigungshebel 23 angebracht ist. Das Ven- sten Schlitzen 25 vorbeibewegt, bewirkt die Vortilgehäuse 21 weist eine durch die Ventilspindel ein- schubktraft, d. h. der Druck des Materials auf die stellbare durchgehende Öffnung 24 auf, die an der vordere Flankenfläche 26, daß ein Teil des Materials Oberseite mit der Auslaßöffnung des Bunkers 18 in 15 durch die Schlitze 25 nach dem Teil des Schnecken-Verbindung steht und an der Unterseite oberhalb der kanals zurückströmt, der sich hinter dem betreffen-Einlaßöffnung 12 der Schnecke 11 und im Abstand den Stegabschnitt befindet. Dabei werden gleichzeitig zu dieser frei endet. Der Abstand entspricht der eingedrungene Luft und entwickelte Gase zurückge-Höhe der Säulen 17, so daß man die durch das Ven- drängt und strömen sodann durch die Einlaßöffnung til in die Einlaßöffnung 12 dosierte Materialmenge 20 12 aus. Der Rest des Materials wird vorwärts geschofrei einsehen kann. Durch Drehen der Ventilspindel ben und gelangt vor den nächsten Gewindegang, wo 22 mittels des Betätigungshebels 23 ist eine größere sich der gleiche Vorgang wiederholt. In dieser Weise oder kleinere Materialmenge einzustellen, wobei am füllt die dosierte Materialmenge allmählich den Bunker 18 gegebenenfalls eine elektromagnetische Schneckenkanal aus, wobei gleichzeitig die einge-Vibrationsvorrichtung montiert sein kann. 25 strömte Luft und die entwickelten Gase zurückge-

Durch die als Dosierventil ausgebildete Dosierein- drängt werden, so daß man sicher ist, daß der vorrichtung 20 wird somit die der Einlaßöffnung 12 zu- dere Teil der Schnecke gänzlich mit Material ausgegeführte Materialmenge begrenzt, so daß sich die füllt ist, welches porenfrei ist.

Schnecke nicht beliebig selbst füllen kann. Dies hat Die Schneckenpresse ist in bekannter Weise mit

jedoch gleichzeitig zur Folge, daß in die Schnecken- 3° einer Siebplatte 30 versehen, die jedoch eine zur

presse zusammen mit dem Material aus dem Bunker Endfläche der Schnecke 11 gewandte, abgestumpfte

18 eine größere Luftmenge eingebracht wird. konische Fläche 31 aufweist. Hierdurch kommt ein

Zwecks Auslaß der Luft sowie der im Material Materialstrom zustande, der zum Zentrum einer mit

entwickelten Gase weist die Schnecke 11 eine Anzahl einer zentralen Spitze 32 versehenen Endfläche der von Schlitzen als Durchgangsöffnungen 25 im 35 Schnecke gerichtet ist. Weiterhin hat die Siebplatte

Schneckensteg auf, die im wesentlichen radial ange- 30 eine durchbohrte Fläche 33, durch die das Innere

bracht sind und im Winkel zur Schneckenachse ste- des Schneckengehäuses 10 mit der Auslaßöffnuni: i.^;·

hen. Diese Schlitze 25 dienen zur Entlüftung und in Verbindung steht. Die Größe dieser durchbohrten

Packung des Materials und tragen gleichzeitig zur Fläche 33 ist geringer als die Größe der zur Sieb-Knetung und Homogenisierung des weichgemachten 40 platte 30 gewandten Endfläche der Schnecke. Hicr-

Materials bei. Die gleichzeitige Fräswirkung im Ma- durch wird der Druckabfall der zwischen der l^:.nd-

terial, zu der es durch die Rotation der Schnecke fläche der Schnecke und der Siebplatte 30 vorhando

zum axial vorgeschobenen Material an den Schlitzen nen Kammer sowie im Werkzeug 14 selbst eliminier

25 kommt, bewirkt eine vorwärts gerichtete Kraft, oder zumindest reduziert, so daß ein Vakuum in;.' die dem Druck zur Lagerung der Maschine entgegen- 45 Ausscheidungen von Materialbestandteilen vermii

wirkt, was deren Lebensdauer verlängert. Durch die den werden.

Drehung der Schnecke drückt die vordere Flanken- Durch die beschriebene Ausführung der Siebpbr

fläche 26 des Schneckensteges das Material vorwärts, 30 wird das Risiko einer Überhitzung des Matei.;.^;-

wobei — wie in der Zeichnung angedeutet ist — im Zentrum der Auslaßöffnung 13 am Werkzeug ϊ 4 Luft an der entgegengesetzten, hinteren Flanken- 50 und im Zentrum der Kammer vor der Endfläche 6 ■

fläche 27 vorhanden ist. Diese Luft ist jedoch nicht Schnecke behoben. Da das Material an sich wärmc-

eingeschlossen, da sie infolge der direkten offenen isolierend ist, ist das Risiko des Materialabbaus sk!

Verbindung mit der Einlaßöffnung frei durch die im Zentrum am größten, und zwar um so größer, y

Schnecke nach hinten abströmen kann. Die Schlitze dicker die Materialschicht ist. Dieses größere Risiko beginnen im axialen Abstand von der Einlaßöffnung 55 wird durch die Siebplatte dank einer sicheren Durch

12. Zweckmäßigerweise ist die Materialmenge im strömung des von der Schnecke kommenden Mau·-

Verhältnis zur Drehzahl der Schnecke so bemessen, rials eliminiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schneckenpresse mit einer in einem Schnekkengehäuse drehbar angeordneten Einzelschnecke zum Plastizieren von Kunststoff, deren Steg mit axial verlaufenden Durchgangsöffnungen versehen ist, und mit einer Einlaßöffnung für den Kunststoff, der eine Auslaßöffnung eines Bunkers zugeordnet ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale:

a) die Durchgangsöffnungen (25) im Steg der Schnecke (11) sind nui im Bereich einer Weichmachungszone vorgesehen und ver-

. binden den Bereich der Weichmachungszone mit der Einlaßöffnung (12) der Schnecke (11);

b) dem mit Durchgangsöffnungen (25) versehenen Stegabschnitt ist ein sich bis zur Einlaßöffnung (12) erstreckender Stegabschnitt ohne Durchgangsöffnungen vorgeordnet, der sich über einen wesentlichen axialen Abschnitt der Schnecke (11) erstreckt;

c) zwischen der Einlaßöffnung (12) der Schnecke (11) und der Auslaßöffnung (19) des Bunkers (18) ist ein mit der Atmosphäre verbundener Zwischenraum belassen.

2. Schneckenpresse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Auslaßöffnung

(19) des Bunkers (18) eine Dosiervorrichtung

(20) zur unvollständigen Füllung des Schneckenkanals angeordnet ist.

3. Schneckenpresse gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Auslaßöffnung (19) des Bunkers (18) und der Einlaßöffnung (12) der Schnecke (11) belassene und mit der Atmosphäre verbundene Zwischenraum mittels Säulen (17) gebildet ist.

4. Schneckenpresse gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiervorrichtung (20) aus einem Drosselventil besteht.

5. Schneckenpresse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen (25) im Steg der Schnecke (11) aus radial angeordneten Schützen bestehen.

6. Schneckenpresse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen (25) im Steg der Schnecke (11) an einem mittleren Teil der Schnecke angeordnet sind.