DE2200076C3 - Kunststoff-Schneckenpresse mit einer in einem Schneckengehäuse kontinuierlich drehantreibbaren Schnecke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kunststoff-Schneckenpresse mit einer in einem Schneckengehäuse gelagerten und kontinuierlich drehantreibbaren Schnekke, die einen von den Schneckenstegen gebildeten, bis zur Schneckenspitze reichenden, wendelfömigen Schneckenkanal mit Einzugs-, Kompressions- und Ausstoßzone aufweist, wobei die Schnecke einen sich in Richtung der Schnecke erstreckenden Verbindungskanal mit Zugang zum Schneckenkanal aufweist, durch den ein erster wirksamer Bereich mit einer anderen Stelle der Schnecke unter Umgehung eines anderen wirksamen Bereiches des Schneckenkanals vei bindbar und der absperrbar ist

S Aus der US-PS 30 29 471 und der FR-PS 12 38 947 ist eine Hohlkörperspritzvorrichtung mit einer Kunststoff-Schneckenpresse der angegebenen Art bekannt aus der der Kunststoff diskontinuierlich in die Form ausgestoßen wird. Da die Schnecke kontinuierlich angetrie-

ben ist und den aufgegebenen Kunststoff weiterfördert und plastifiziert, wird der Kunststoff während des Arbeitszyklus, in dem der ausgepreßte Rohling im Form- und Blaswerkzeug weiterbearbeitet wird, zur Vermeidung zu hoher Massedrücke von der Schneckenspitze aus in einen im Schneckenzentrum angeordneten Verbindungskanal hineingepreßt und dort vorübergehend gespeichert Der Vorgang wird durch einen in dem Verbindungskanal längsverschiebbaren Verdrängerkolben gesteuert, der den Ausstoß der Schneckenpresse beim Spritzen des Rohlings erhöht indem die im Zwischenspeicher enthaltene Schmelze zusätzlich ausgestoßen wird. In der hinteren Endstellung des Verdrängerkolbens gibt dieser nun kurzzeitig einen Zugang von dem im Schneckenzentrum angeordneten Verbindungskanal zu dem von den Schneckenstegen gebildeten Schneckenkanal frei, wobei sich eine Kurzschlußströmung zwischen diesem Zugang und der Schneckenspi'ze unter Umgehung wirksamer Teile des Schneckenkanals ausbilden kann.

Mit der bekannten Anordnung ist es nicht möglich, in gezielter Weise bestimmte wählbare und im Abstand voneinander liegende Schneckenbereiche kurzzuschließen und so die Schneckencharakteristik der Schneckenpresse für eine wählbare Betriebszeit zu verändern.

Eine Veränderung der Schneckencharakteristik im Sinn der vorliegenden Erfindung liegt vor, wenn eine wirksame Kompressions- und/oder Ausstoßzone einer Schnecke verkürzt oder verlängert, eine Schneckenzone mit verhältnismäßig geringer Gangtiefe umgangen oder die Druckhöhe in einer Schneckenzone, insbesondere Stauzone, auf einer bestimmten, jedoch wählbaren Zonenlänge beeinflußt wird, um den Massedruck, die Temperatur, die Fördermenge oder die Verweilzeit der Schmelze in diesem wirksamen Schneckenabschnitt gezielt und dauerhaft zu beeinflussen.

Extruder mit Veränderungsmöglichkeit der Schnekkencharakteristik, so des Schmelzendrucks, sowie zur Optimierung und Entgasung der Mischung sind aus der DT-PS 11 97 611 (vgl. auch US-PS 31 35 994) und aus dem Fachbuch von W. M i η k, Grundzüge der Extrudertechnik (Rudolf Zechner Verlag, 1964, Seite 75), im letztgenannten Fall für Entgasungsschneckenpressen, bekannt. Sie sind zum Zweck der Regulierung des Schmelzendruckes als in einer Ringnut des Schnecken-Zylinders axial verschiebbar gelagerte Schnecke mit einem als Stauelement ausgebildeten Ringwulst und als dornähnliches Axialverstellorgan ausgebildet, das in einer Verengung des Preßkopfes und damit des Drosselspaltes verschiebbar ist In dem anderen Fall liegen diese Mittel in einem Schneckenabschnitt mit Sperrgewinde als axialer Überlaufkanal von der ersten zur zweiten Schneckenstufe vor.

Neben den bekannten Sonderbauarten von Schnekkenpressen besteht ein technisches Bedürfnis dafür, unterschiedliche Kunststoffe, insbesondere thermoplastische Kunststoffe unterschiedlicher Viskosität, mittels einer einzigen Schnecke mit an sich üblicher Schneckengeometrie auf einer konventionellen Schneckenpresse

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kontinuierlich zu verarbeiten, ohne eine Vielzahl von Spezialschnecken bereitstellen zu müssen.

Zweck der Erfindung ist es daher, eine Kunststoff-Schneckenpresse zu schaffen, mit der unterschiedliche Kunststoffe vorteilhaft mit nur einer einzigen Schnecke verarbeitet werden können. Hierzu λοΙΙ auch ohne Schneckenwechsel nach dem Grundgedanken der Erfindung die wirksame Form und damit die Charakteristik der Schnecke — ohne auf die Drossdspaltveränderung im Sinne des vorgenannten Standes der Technik zurückzugreifen — gezielt veränderbar sein, um den jeweiligen Kunststoff bei seiner Verarbeitung den gewünschten Wirkungen aussetzen zu können.

Der Erfindung liegt somit die technische Aufgabe zugrunde, die Schnecke einer kontinuierlich drehantreibbaren Schneckenpresse derart auszubilden, daß durch eine gezielte, im Sinne eines teilweisen oder ganzen Aufhebens bzw. Unwirksammachens bestimmter Schneckenbereiche wirkende Veränderung bestimmter wirksamer Abschnitte der Schnecke die Schneckencharakteristik in vorhersehbarer Weise und für eine beliebige Zeitspanne verändert und auf die technologischen Erfordernisse bei der Verarbeitung unterschiedlicher Kunststoffe abgestimmt werden kann.

Von der im Gattungsbegriff des ersten Patentan-Spruchs definierten Kunststoff-Schneckenpresse ausgehend, ist die angegebene Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer bekannten Kunststoff-Schneckenpresse mit kontinuierlichem Ausstoß des Kunststoffes der Verbindungskanal vor der Schneckenspitze endet und seine Länge derart bemessen bzw. einstellbar ist, daß er sie:; als Kurzschlußkanal wählbarer Länge zwischen dem ersten wirksamen Bereich und einem zweiten wirksamen Bereich des Schneckenkanals erstreckt.

Bevorzugt wird die Erfindung bei der Schnecke einer Kunststoff-Schneckenpresse mit einem im Schneckenzentrum angeordneten Verbindungskanal, in dem ein Verschlußorgan axial bewegbar angeordnet ist und von dem aus Querbohrungen zu wirksamen Bereichen des Schneckenkanals führen, in der Weise verwirklicht und fortgebildet, daß zahlreiche Querbohrungen, von denen beliebige durch Stopfen dicht verschließbar sind, in Achsrichtung der Schnecke hintereinander vorgesehen sind, und daß die Änderung der wirksamen Länge des Kurzschlußkanals durch das Verschlußorgan kontinuierlich einstellbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 3 bis 5.

Durch die nach der Erfindung einfach angeordneten und ausgebildeten Mittel läßt sich die gewünschte Veränderung der Schneckencharakteristik einer üblichen Schnecke im vorgesehenen Ausmaß herbeiführen und eine Schnecke mit verhältnismäßig großer Anwendungsbreite herstellen. Dabei sind die vorgesehenen Mittel sehr wirkungsvoll und bezüglich des Fertigungsaufwandes günstig. Bei Programmumstellungen in der kunststoffverarbeitenden Industrie brauchen außerdem nur noch in sehr seltenen Fällen Schnecken gegen Spezialschnecken ausgetauscht zu werden, so daß neben geringeren Produktionsausfällen auch erhebliche Vorteile infolge des verringerten Wartungsaufwandes vorliegen.

Durch den wählbaren Kurzschlußkanal und die iVhttei zur Veränderung seiner Länge, die während des laufenden Betriebes bevorzugt von außerhalb der Schneckenpresse vorgenommen werden kann, wird die Wirksamkeit einzelner Schneckenzonen einer Schnecke teilweise oder ganz aufgehoben und die Schmelze dorthin geleitet, wo es für eine günstige Verarbeitung erforderlich ist Dabei können durch den kontinuierlich veränderbaren Kurzschlußkanal, insbesondere der Massedruck nach Höhe und Druckzonenlänge, die Fördermenge, die Scherung, die Mischwirkung, die Verweilzeit und die Temperatur in den einzelnen Bearbeitungszonen der Schneckenpresse beeinflußt werden.

Beispielsweise kann ein Teil einer Kompressionszone umgangen werden, indem der Kurzschlußkanal etwa den mittleren Bereich einer Kompressionszone mit einer Ausstoßzone verbindet. Durch diese Maßnahme wird zugleich der Massedruck in der Ausstoßzone nach Höhe und Druckzonenlänge und gleichzeitig auch die Scherung des Kunststoffes und die Temperatur der Schmelze in der Ausstoßzone beeinflußt.

Ein« weitere vorteilhafte Anwendung der Erfindung liegt für Schneckenpressen mit mehreren Kompressionszonen und einer dazwischen befindlichen Dekompressionszone vor, da durch den Kurzschlußeffekt der Druckaufbau in den Schneckenzonen einfach und günstig beeinflußt und die Entgasung effektiver gestaltet werden kann.

Da der Kurzschlußkanal oder die Kurzschlußkanäle in der Schnecke in einer einfachen geometrischen Form vorliegen, lassen sie sich durch entsprechend geometrisch einfach ausgebildete Paßteile teilweise oder vollkommen verschließen oder unwirksam machen. Diese Maßnahme umfaßt gleichzeitig die Veränderung des Kurzschlußkanals nach Länge und/oder Durchflußquerschnitt. Bei einem vollkommen gegenüber dem Schneckenkanal verschlossenen Kurzschlußkanal liegt dagegen eine Schnecke mit üblicher Geometrie und der Charakteristik einer Standardschnecke vor.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schneckenpresse mit Schnecke, die einen aus Axialbohrungen und radialen Querbohrungen bestehenden Kurzschlußkanal aufweist.

Fig.2 eine vergleichbare Schneckenpresse nach F i g. 1 mit einem Verschlußorgan im Kurzschlußkanal,

Fig. 3 die Einzelheit eines Schneckenabschnitts einer mit F i g. 2 vergleichbaren Schnecke mit Verschlußorgan und Verschlußstopfen in einigen radialen Querbohrungen,

F i g. 4 eine Schnecke mit nutenförmigem Kurzschlußkanal,

F i g. 5 die Einzelheit eines Schneckenabschnitts einer mit Fig.4 vergleichbaren Schnecke und einer Leiste zum Verschließen des Kurzschlußkanals,

F i g. 6 den Schnitt A-A in F i g. 5,

F i g. 7 eine als Entgasungsmaschine ausgebildete Schneckenpresse im Längsschnitt mit einem einstellbaren Kurzschlußkanal und einem inneren Bypass in der Entgasungszone.

Die Schneckenpresse nach F i g. 1 besteht aus einem Schneckengehäuse 1 mit einer darin drehend bewegbar angeordneten Schnecke 2, die eine Einzugszone 3, eine Kompressionszone 4 und eine Ausstoßzone 5 aufweist Der Schneckenkern ist mit 7, der Schneckensteg mit 8 und der Schneckenkanal ist mit 6 bezeichnet.

In der Schnecke liegt ein Kurzschlußkanal vor, der die Schneckenbereiche Kompressionszone und Ausstoßzone mifinander verbindet. Er besteht aus einer axialen Schneckenkernbohrung, dem Verbindungskanal 9, und einer Anzahl radialer Querbohrungen 10. Diese Bohrungen sind über die Länge des Verbindungskanals 9 verteilt angeordnet. Der Kurzschlußkanal beginnt etwa in der Mitte der Kornnressionsinnp iinrl pnrlpf

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etwa in der Mitte der Ausstoßzonc. Die wirksame Länge dieses Kurzschlußkanals ist, wie folgt, veränderbar:

So ist ein die Schneckencharakteristik veränderndes Mittel in F i g. 2 als dornähnliches, axial bewegbares Verschlußorgan 11 gezeigt. Der in der Schnecke 2' vorliegende Kurzschlußkanal, der wie in F i g. 1 aus dem Verbindungskanal 9' und den angeschlossenen Querbohrungen 10' besteht, ist in Achsrichtung nach einer Seite verlängert und nimmt den wesentlichen Teil des Verschlußorgans 11 auf; er weist ein Führungs- und Dichtmittel 12 für das Verschlußorgan auf. Entsprechend der Einstellung des Verschlußorgans 11 wird der Kurzschlußkanal bezüglich des freien Durchflusses der Schmelze verkleinert oder vergrößert und damit die Schneckencharakteristik geändert.

Fig.3 zeigt ein zusätzliches Mittel zum Verändern der Schneckencharakteristik. Es besteht aus Verschlußstopfen 13, die vor dem Einbau der Schnecke dicht und betriebssicher in gewisse Querbohrungen 10' eingesetzt werden. Der axiale Teil 9' des Kurzschlußkanals ist mit einem Verstellorgan 11' versehen. Auf diese Weise ist eine bleibende Änderung durch die Verschlußstopfen 13 und zusätzlich eine regelbare Änderung durch das Verstellorgan 11' des Kurzschlußkanals zu erreichen. Der Querschnitt des Kanalteils 9 bzw. 9' ist hierbei immer etwas größer bemessen als der Querschnitt des an gleicher Stelle befindlichen Verschlußorgans 11 bzw. 11', so daß eine Art Leckkanal entsteht.

Bei der Schnecke 22 nach F i g. 4, die einen von den Schneckenstegen 28 gebildeten Schneckenkanal 26 mit ebenfalls einer Einzugszone 23, einer Kompressionszone 24 und einer Ausstoßzone 25 aufweist, liegt ein Kurzschlußkanal 29 in Form einer nutenähnlichen Ausnehmung des Schneckenkerns 27 vor. Der Kurz-Schlußkanal kann als Längsnut ausgebildet sein, wobei die Schneckenstege 28 an den Kreuzungsstellen 30 mit den Kurzschlußkanälen 29 unterbrochen sind. Der Kurzschlußkanal kann statt dessen aber auch durch mehrere umfangsverteilt angeordnete Längsnuten geringeren Querschnitts gebildet sein, oder es könner mehrere gleiche oder verschiedene Kurzschlußkanäle vorliegen, die wählbare Schneckenbereiche miteinander verbinden.

Ein nutenförmiger Kurzschlußkanal ist in den Fig. 5 und 6 als Einzelheit dargestellt. Der Kurzschlußkanal 31 verbindet den mittleren Teil der Kompressionszone 24' mit dem Anfangsbereich der Ausstoßzone 25'. Die Schneckenstegunterbrechungen an den Kreuzungsstellen mit den Kurzschlußkanälen sind mit 32 bezeichnet Das mit 33, 34 bezeichnete Element zeigt eine Leiste wie sie im Bedarfsfall verwendet wird, um der Kurzschlußkanal und die Stegunterbrechungen zu verschließen.

Nach F i g. 7 liegt eine Schneckenpresse vor, in derer Gehäuse 41 sich eine Schnecke 42 mit zwei Kompressionszonen 44,46 und dazwischen befindlicher Dekompressionszone 48 befindet. Eine erste Ausstoßzone isl mit 45 und eine zweite Ausstoßzone ist mit 47 bezeichnet. Im Bereich der Kompressionszone 44 und der daran anschließenden Ausstoßzone 45 ist ein regelbarer Kurzschlußkanal vorgesehen, ähnlich dem wie er in den F i g. 1 bis 3 erläutert ist. Der axiale Kanalteil ist mit 43 und das Verschlußorgan ist mit 51 bezeichnet.

In Preßrichtung gesehen ist hier anschließend ein Ringwulst 49 vorgesehen, dessen Durchmesser gleich oder geringfügig kleiner bemessen ist als der Schnekkendurchmesser. Der Ringwulst ist seiner Funktion nach ein Dicht- und Stauelement. Die Schmelze wird durch ein solches Element und den sich in der Kompressionszone 44 aufbauenden Massedruck gezwungen, von dem im Durchmesser kleineren Schnekkenabschniti 52 durch den vorgesehenen inneren Bypass 53, der in der Dekompressionszone 48 endet, zu strömen. In diesem Bereich ist eine Entgasungsöffnung 50 vorgesehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

22 OO 076 Patentansprüche:

1. Kunststoff-Schneckenpresse mit einer in einem Schneckengehäuse kontinuierlich drehantreibbaren Schnecke, die einen von den Schneckenstegen gebildeten, bis zur Schneckenspitze reichenden, wendeiförmigen Schneckenkanal mit Einzugszone, Kompressionszone und Ausstoßzone aufweist, wobei die Schnecke einen sich in Richtung der Schnecke erstreckenden Verbindungskanal mit Zugang zum Schneckenkanal aufweist, durch den ein erster wirksamer Bereich des Schneckenkanals mit ' einer anderen Stelle der Schnecke unter Umgehung eines wirksamen Bereiches des Schneckenkanals verbindbar und der absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Kunststoff-Schnekkenpr essen mit kontinuierlichem Ausstoß des Kunststoffes der Verbindungskanal (9,9', 29,31,43) vor der Schneckenspitze endet und seine wirksame Länge derart bemessen bzw. einstellbar ist, daß er sich als Kurzschlußkanal (9,9', 29,31,43) wählbarer Länge zwischen dem ersten wirksamen Bereich und einem zweiten wirksamen Bereich des Schneckenkanals (6) erstreckt

2. Schneckenausbildung in einer Kunststoff-Schneckenpresse nach Anspruch 1 mit einem im Schneckenzentrum angeordneten Kanal, in dem ein Verschlußorgan axial bewegbar angeordnet ist und von dem aus Querbohrungen zu wirksamen Bereichen des Schneckenkanals führen, dadurch gekennzeichnet, daß zahlreiche Querbohrungen (10, 10'), von denen bel-ebige durch Stopfen (13) dicht verschließbar sind, in Achsrichtung der Schnecke (2) hintereinander vorgesehen sind, und daß die Änderung der wirksamen Länge des Kurzschlußkanals (9,9', 43) durch das Verschlußorgan (11,11', 51) kontinuierlich einstellbar ist.

3. Schneckenausbildung in einer Kunststoff-Schneckenpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan (11, 11', 51) drehend bewegbar ist

4. Schneckenausbildung in einer Kunststoff-Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußkanal (9, 9', 29, 31, 43) als nutenförmige Ausnehmung (29, 31) an der Oberfläche des Schneckenkerns (7) ausgebildet ist und die Schneckenstege (28) an der Kreuzungsstelle (30) mit dem Kurzschlußkanal (29,31) unterbrochen sind.

5. Schneckenausbildung in einer Kunststoff-Schneckenpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußkanal (29, 31) samt Stegunterbrechung (32) durch eine Leiste (33, 34) verschließbar ist.