DE2059230A1

DE2059230A1 - Extrudiervorrichtung

Info

Publication number: DE2059230A1
Application number: DE19702059230
Authority: DE
Inventors: Newmark Larry Jay
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-01-08
Filing date: 1970-12-02
Publication date: 1971-07-15
Also published as: US3633880A; NL7018240A

Description

• Extrudiervorrichtung

Die Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen zum Extrudiren von Kunststoffen, wobei ein Abzugsabschnitt für die Extruderschnecke vorgesehen ist, um das Abziehen flüchtiger Stoffe ohne einen thermischen Abbau oder ein Verkohlen des Kunststoffs zu bewirken.

Bei gegenwärtig verwendeten Extrudern, insbesondere Vorrichtungen mit einer Schnecke, bei der ein Abzugs- oder Entlüftungsabschnitt vorgesehen ist, muß zum Beispiel dieser Abzugsabschnitt relativ tiefe Einschnitte besitzen, um den geschmolzenen Kunststoff in geeigneter Weise dem Entlüftungsvakuum auszusetzen. Die Verwendung relativ tief eingeschnittener Abzugsabschnitte führt jedoch dazu, daß der thermische Abbau des Kunststoffe gefördert wird und in vielen Fällen ein Verkohlen des Kunstharzes hervorgerufen wird.

Vorrichtungen des Standes der Technik versuchten diese nachteiligen Wirkungen dadurch zu vermeiden, daß die Gangtiefe im Abzugsabschnitt vermindert wurde, so daß derartige Wirkungen weniger

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merklich auftreten. In manchen Fällen wird der Einschnitt teilweise durch Anbringen einer Hohlkehle unmittelbar hinter der hinteren Kante jedes Schneckengangs durch den ganzen Abzugsabschnitt angebracht. Jedoch kann eine ausreichende Verminderung der Gangtiefe zur Verminderung des Verkohlens ebenfalls erheblich die Entlüftungswirkung vermindern, und die Verwendung einer Hohlkehle wurde nicht für angemessen befunden, einen guten Kompromiss zwischen der Abzugswirkung und den Problemen des thermischen Abbaus zu schaffen.

Die Erfindung sieht eine wirksame Abzugswirkung ohne solche nachteiligen Wirkungen dadurch vor, daß im Abzugsabschnitt "Kompressions-Dekompressions"-Segmente vorgesehen sind, wobei der Kunststoff abwechselnd durch tief eingeschnittenteile, in denen der Abzug erfolgt, und dazwischenliegende Kompressionsteile mit extrem flach geschnittenen Gängen fließt, wobei die sich abwechselnden Segmente für die Kompression und die Dekompression nebeneinander in einer Reihe im ganzen Abzugsabschnitt zwischen den Übergangsabschnitten für die Einfüllung und den Ausstoß angeordnet sind, die das Extrudat in den Abzugsabschnitt einspeisen und es daraus hinausführen.

Die Extrudiervorrichtung aus einer Extruderschnecke in einem zylindrischen Schaft mit einer Abzugseinrichtung zur Entfernung flüchtiger Bestandteile aus dem Extrudat ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugseinrichtung aus einem ersten Übergangsabschnitt an einem Ende der Abzugseinrichtung, bei welchem der Kern der Schneckenwelle in Pörderrichtung des Extrudats einen allmählich abnehmenden Durchmesser in Form einer Verjüngung aufweist und einen zweiten Übergangsabschnitt am anderen Ende der Abzugseinrichtung, bei welchem der Kern der Schneckenwelle in Förderrichtung des Extrudats einen allmählich zunehmenden Durchmesser als Verdickung besitzt, besteht, wobei zwischen beiden Übergangsabschnitten mehrere Abzugssegmente angeordnet sind, die jeweils derart geformt sind, daß sie das Extrudat beim Durchgang durch das Segment zusammenpressen und

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beim Verlassen des Segments und vor dem Eingang in das nächstfolgende Abzugssegment vom Druck entlasten, und daß im Schaft der Extrudiervorrichtung angrenzend an die AbzugsSegmente eine oder mehrere Abzugsöffnungen vorgesehen sind, die in einem Mantel für das Abziehen der flüchtigen Bestandteile münden.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, wobei die Figur einen Abzugsabschnitt einer Extrudiervorrichtung mit einer einzigen Schnecke darstellt, die die neuen Elemente gemäß der Erfindung aufweist. λ

Gemäß der Figur wird ein Abzugsabschnitt 11 eines Extruders 10 an einem Ende 12 mit einem Extrudat beschickt, wie einem geschmolzenen Polymerharz, das durch mehrere Gänge 13 der Extruderschnecke 11, die innerhalb eines Extruder-Zylinderschafts 15 in an sich bekannter Weise angeordnet sind, durch den Extruder gefördert wird. Das Extrudat wird durch einen Einspeisungs-übergangsabschnitt 16 durchgeführt, in welchem der Durchmesser der Schneckenwelle allmählich abnimmt und eine verjüngte Fläche 17 bildet.

Das andere Ende 18 des Abzugsabschnitts 11 trägt das Polymermaterial, das angemessen entlüftet worden ist, zum restlichen f Teil der Extruderschnecke durch einen Austrage-Übergangsabschnitt 19 mit einem allmählich zunehmenden Durchmesser der Schneckenwelle, die eine verdickte Fläche 20 bildet. Die Gänge 13 der Schnecke Ii an einem solchen Austrageende des Abzugsabschnitts 11 sind etwas tiefer als die entsprechenden Gänge der Schnecke am Einspeiseende 12, wie es gewöhnlich bei gegenwärtig verwendeten Extrudiermaschinen üblich ist.

Der Abzugsabschnitt 11 besteht aus mehreren abwechselnd angeordneten Kompressions- und Dekompressionssegmenten, die konisch verlaufende Gänge 21a, 21b, 21c und 21d besitzen, wobei in jedem Fall die konischen Teile sich von Punkten mit einem Mindestdurchmesser, wie bei Punkt 22a der Schneckenwelle, zu Punkten

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-limit maximalem Durchmesser, wie bei Punkt 23a nächst der Innenfläche des Schaf ts|l5, mit einem angemessenen Abstand dazwischen erstrecken. Der Außendurchmesser des Schneckenschafts ist über den ganzen Abzugsabschnitt im wensentlichen konstant.

Das Extrudat wird somit abwechselnd komprimiert und dekomprimiert während des ganzen Entlüftungsprozesses. Beispielsweise gibt das Extrudat, das vom konischen übergangsteil 16 in das erste Segment des Abzugsabschnitts 11 eintritt, flüchtige Bestandteile durch die Abzugsöffnung 24a ab und wird am Punkt 23a komprimiert, nachdem es durch den Abschnitt mit relativ tiefe» Gängen in dem Teil, der unmittelbar dem konischen Übergangsteil 16 folgt, durchgeflossen ist. Das Extrudat, das hierdurch komprimiert wird, wird dementsprechend über den Eingang in das nächste Segment verschmiert. Wenn das Extrudat vom Austrittspunkt 23a des Gangs 21a in den tiefer geschnittenen Teil des nächsten Segments fließt, wird es dekomprimiert und gibt dementsprechend flüchtige Bestandteile ab, die in angemessener Weise durch die Abzugsöffnung 2^b abgezogen werden. Der Abzugsabschnitt 11 wird in angemessener Weise in einem Vakuumsystem eingeschlossen, das in der Darstellung nur durch den Block 25 mit Strich-Punkt-Linien dargestellt ist, wobei dieses System Abzugsöffnungen 2k und eine entsprechende Vakuumpumpe (nicht dargestellt) zum Evakuieren des Mantels umfaßt. Der Aufbau eines derartigen evakuierten Abzugsabschnitts ist an sich bekannt und braucht nicht näher erläutert zu werden.

Nach dem Dekomprimieren am Ausgang des Gangs 21a wird das Extrudat erneut entsprechend komprimiert, während es sich gegen den Punkt 23b des Gangs 21b bewegt, bei welchem Punkt eine maximale Kompression erneut erreicht wird und das Extrudat erneut über den Eingang zum nächsten Abzugssegment verschmiert wird. Das Extrudat fließt vom Ausgang des Gangs 21b, wo es erneut dekomprimiert wird und weitere flüchtige Bestandteile abgibt, die ebenfalls entsprechend durch die Abzup.soTfnunn 2^c, wie oben erläutert, abgezogen worden.

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Dieser Verfahrensschritt wird in einer aufeinanderfolgenden Anzahl von Kompressions- und Dekompressionsschritten durch die restlichen Gänge des Abzugsabschnitts 11 wiederholt und schließlich wird das Extrudat, das in dieser Weise entlüftet worden ist, vom Abzugsabschnitt 11 in den restlichen Teil der Extruderschnecke über den konischen Austrage-übergangsteil 19 ausgetragen. Obwohl mehrere Abzugsöffnungen in dieser Ausführungsform gezeigt sind, kann an deren Stelle eine einzige Öffnung, die sich über ein oder mehrere Abzugssegmente erstreckt, verwendet werden.

Der Kompressionsgrad, der verwendet werden kann, um wirksame Ergebnisse zu erhalten, muß beschränkt sein, damit ein Fließen des Extrudats durch die Abzugsöffnungen vermieden wird. Der Kompressionsgrad kann empirisch durch eine geeignete Formgebung der Abzugssegmente bestimmt werden, so daß während des Betriebes der Vorrichtung kein Ausströmen aus den Abzugsöffnungen erfolgen kann.

Während des Durchgangs des Extrudats durch den Abzugsabschnitt 11 wird die Geschwindigkeit des Extrudats etwa konstant gehalten, und es gibt keine Stellen, bei denen ein Abbau oder ein Verkohlen auftreten kann. Es wurde gefunden, daß ein Abzugsabschnitt, der gemäß der Erfindung in der oben beschriebenen Weise herge- ™ stellt ist, eine wirksame Entlüftung bewirkt, jedoch die Schwierigkeiten des thermischen Abbaus und des Verkohlens vermeidet, die bei Bauweisen nach dem Stand der Technik gefunden worden sind.

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Claims

Ansprüche

Extrudiervorrichtung aus einer Extruderschnecke in einem zylindrischen Schaft und einer Abzugseinrichtung zur Entfernung flüchtiger Bestandteile aus dem Extrudat, dadurch gekennzeichnet , daß die Abzugseinrichtung aus einem ersten Übergangsabschnitt (16) an einem Ende der Abzugseinrichtung, bei welchem der Kern der Schneckenwelle in Förderrichtung des Extrudats einen allmählich abnehmenden Durchmesser in Form einer Verjüngung aufweist, und einen zweiten Übergangsabschnitt (18) am anderen Ende der Abzugseinrichtung, bei welchem der Kern der Schneckenwelle in Förderrichtung des Extrudats einen allmählich zunehmenden Durchmesser als Verdickung besitzt, besteht, wobei zwischen beiden Übergangsabschnitten mehrere Abzugssegmente angeordnet sind, die jeweils derart geformt sind, daß sie das Extrudat beim Durchgang durch das Segment zusammenpressen und beim Verlassen des Segments und vor dem Eingang in das nächstfolgende Abzugssegment vom Druck entlasten, und daß im Schaft (15) der Extrudiervorrichtung angrenzend an die Abzugssegmente eine oder mehrere Abzugsöffnungen (24) vorgesehen sind, die in einem Mantel (25) für das Abziehen der flüchtigen Bestandteile münden.
2. Extrudiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Mantel (25) ein Vakuumsystem darstellt.
3. Extrudiervorriehtung nach Anspruch 1 oder· 2, dadurch gekennze i c h η e t , daß jedes der Segmente einen konisch zulaufenden Gang zum Komprimieren des Extrudats und einen tief eingeschnittenen Teil, hei welchem das komprimierte Extrudat, u-n\ aus einem angrenzenden f'ogtii^nt eingeape ist wird, dekomprimu.'i'L wird, umfaßt.

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4. Extrudiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Außendurchmesser der Extruderschnecke in jedem Abzugssegment praktisch der gleiche ist.
5. Extrudiervorrichtung nach Anspruch 1 bis k , dadurch gekennzeichnet , daß ein tief eingeschnittener Teil in jedem Abzugssegment vorgesehen ist.
6. Extrudiervorrichtung nach Anspruch 1 bis 5 » dadurch gekennzeichnet , daß die Geschwindigkeit des Extrudats beim Durchgang des Extrudats durch die Abzugssegmente konstant gehalten wird.
7. Verfahren zum Entlüften eines Extrudats in einer Extrudiervorrichtung nach Anspruch 1 bis 6 , dadurch g e kennzeichnet , daß man das Extrudat in einen Abzugsabschnitt einspeist, das Extrudat abwechselnd komprimiert und dekomprimiert, während es durch den Abzugsabschnitt geführt wird, und flüchtige Bestandteile, die vom Extrudat abgegeben werden, durch eine oder mehrere öffnungen in dem Abzugsabschnitt abführt.
8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß die Geschwindigkeit des Extrudats während des Pörderns durch den Abzugsabschnitt konstant gehalten wird.

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