DE2217632A1 - Vorrichtung zum Vorschieben und Verarbeiten von Thermoplaststoffen sowie Verfahren zu deren Betrieb - Google Patents

Description

Western Electric Company Inc.
Ύ£> Broadway-New York, N. Y. 1000? /USA A 32 95Ί

Vorrichtung^zum^orschieben^und^erarbeiteii deren Betrieb

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorschieben und Verarbeiten von Thermoplaststoffen so**ie ein Verfahren zu deren Betrieb, insbesondere zum Vorschieben von Thermoplaststoffen durch Zuführungs-, Verdichtungs-, Entlastungs- und Zumeßzonen, wobei in der Zumeßzone Einrichtungen vorgesehen sind, um ohne Unterbrechung des schraubenförmigen Verlaufes der Extruderschraube ein hohes Maß an gleichförmiger Wärmeverteilung zu erzielen, indem eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Mischung der Thermoplaststoffe erfolgt»

Beim Extrudieren, insbesondere beim Extrudieren von Thermoplaststoffen zur Isolierung von Leitungen für Fernmeldezwecke, besteht ein steigender Bedarf für Gerate von höherem Ausstoß. Die AusstDpTaten für Extrudate zur Ummantelung von Leitungen, welche einen verhältnismäßig geringen Querschnitt aufweisen, werden in gewisser Weise durch die Maxima!geschwindigkeit bestimmt, bei welcher das Extrduieren durchgeführt werden kann, ohne Fehler in die Erzeugnisse infolge fehlender gleichförmiger Temperatur einzuführen. Beispielsweise wird ein Extruder zum

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Verspinnen von Garnenden über einer praktischen Geschwindigkeit betrieben, wenn die hiervon ausgehenden Fäden während des Verarbeitens bruchanfällig sind oder in ihrer Garnstärke eine unzulässige Veränderung zeigen. Wenn das Extrudat eine Schicht ist, zeigen Schichtdickenänderungen eine falsche Extrusionsgeschwindigkeit an. Allgemein ergibt das Fehlen einer gleich-· förmigen Temperatur, was sich durch gewisse Defekte äußert, beispielsweise als ungleichförmige Abmessungen oder reduzierte Festigkeitskennwerte, einen Fehler hinsichtlich der Erzielung einer gründlichen Mischung des Thermoplastmaterials oder der Thermoplaststoffe innerhalb des Extruders.

Für experimentelle Zwecke kann ein Gemisch von Briketts aus einem klaren Theamoplastmaterial bestehend aus einer Polyäthylenoder Polyvinylchlorid-Basis zusammen mit einem sehr geringen Prozentsatz, beispielsweise 1 %, von Farbkonzentratbriketts in eine Extrudertrommel eingespeist werden. Die geringe Menge des Farbkonzentrates vermischt sich mit dem klaren Verbindungsmaterial, wenn ein Schmelzvorgang auftritt, so daß die Schmelzbereiche gefärbt werden und leicht von dem nicht geschmolzenen Material unterscheidbar sind. Wenn einmal ein Schmelzvorgang begonnen hat, stellt man drei gesonderte Bereich in einem Querschnittsteil eines Kanales fest, der durch einen Gewindegang an einer Extruderschraube gebildet ist. Es handelt sich erstens um das nicht geschmolzene Plastik- oder Festkörperbett, zweitens um einen dünnen Schmelzfilm zwischen dem Festkörperbett und der Trommel sowie drittens um einen Schmelzbereich, wo sich geschmolzenes Material sammelt. Der prozentuale Anteil des nicht geschmolzenen Plastikmaterials kann als Funktion der Stellung in dem Extruder ermittelt werden.

Das Thermoplastmaterial beginnt längs der Zwischenfläche mit der inneren Fläche der Trommel zu schmelzen. Wenn danach der Gewindegang der Extruderschraube fortschreitet, wischt der Gewindegang die Schmelze ab und bildet einen Schmelzbereich an der stromaufwärtigen Seite jedes Abschnittes des KanaLs, der durch die Gewindegänge gebildet wird., Einige Feststoffe werden

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teigig UQd widerstehen dem Mischvorgang, wobei sie in einen Schmelzzustand übergehen und hierbei die Homogenität des Gemisches herabsetzen.

Es ergab sich, daß eine bessere Mischung und Temperaturverteilung durch Anwendung verhältnismäßig billiger Extruder möglich sind, welche ein gesteigertes Verhältnis von Trommellänge zu Durchmesser aufweisen» Eine Erläuterung einiger zur Verfugung stehender Extruderschrauben-Auetiildungen ergibt sich aus einer Broschüre mit dem Titel "An Operating Evaluation of Various 8-Inch Extruder Screws Using an Infra-Red Thermometer", von R. Vo DeBoo und ¥. B. Beck, vorbereitet für das 16. Annual Symposium on Wire and Cable, 29c, 30- November und 1. Dezember

Bei einer Schraubenausbildung, die allgemein als unmittelbare Verdichtungsausbildung bezeichnet wird, steigt der Wurzeldurchttesser der Schraube gleichförmig über etwa vierzehn Windungen längn der Achse der Schraube, worauf ein Zumeßabschnitt von etwa sechs Windungen folgt. Die Tiefe des Verdichtungsabschnittes bei dem kleinen Durchmesserende der Schraube beträgt etwa 21,8 mm, wogegen die Tiefe längs des Zumeßabschnittes, welche einen gleichförmigen Durchmesser aufweist, etwa 4-,4- mm beträgt„ Die übliche Zumeßschraube hat einen geringen Vorteil bei höheren Umdrehungszahlen pro Minute, weil das Vorliegen des Zufuhrabschnittes eine angemessene Zugabe von Harz sicherstellt, während gleichzeitig zusätzliche Zeit geschaffen wird, damit das Harz die Trommelwärme aufnimmt. Dies vermindert die Möglichkeit, daß das Harz in übermäßig starkem Maß verdichtenden Scherkräften unterworfen wirdο Unter Berücksichtigung der Grenztiefe der Zumessungszonen, welche etwa 30 % der gesamten Schraubenlänge ausmacht, wurde der Ausstoß für diese Schrauben als günstig betrachtet.

Wärme wird normalerweise von einer äußeren Quelle zu der Extruder trommel in dem Verdichtungsabschnitt zugeführt, um die Temperatur des Materials anzuheben. In dem Zumeßteil wird die

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Temperatur des Materials gegenüber derjenigen der Trommel wegen der Energie gesteigert, welche auf das Material übertragen wurde; daher wirkt in diesem Abschnitt die Trommel als Wärmeaufnahmespeicher. Wenn aufeinanderfolgende Teile des Materials in den Zumeßabschnitt vorgeschoben werden, sind die Stoffe allgemein gründlich vermischt worden. In dem Zumeßabschnitt wird Wärme über das Material verteilt, so daß das Material gegenüber der Temperatur homogenisiert wird und sich demgemäß im Zustand thermischer Gleichförmigkeit befindet=

Eine weitere bekannte Schraube mit einer als Verdichtungsentlastungs-Ausbildung bezeichneten Form weist einen hohen Ausstoß an Extrudat bei einer niedrigen Temperatur auf, die veränderlich ist. Die Verdichtungsentlastungsschraube weist einen Zuführabschnitt von sechs Windungen mit einer Tiefe von 19,1 mm, einen Verdichtungsabschnitt von sechs Windungen mit einer minimalen Tiefe van 3₅B mm, einen Verdichtungsentlastungsabschnitt von einer halten. Windung mit einer maximalen Tiefe von 6,4 mm und einen Zumeßabschnitt von 7_;5 Windungen mit einer konstanten/von 6,4 mm auf„ Die Verdientungsentlastungsschraube mit ihrem verhältnismäßig tiefen Zumeßabschnitt weist wesentlich bessere Kennwerte im Einblick auf größeren Ausstoß und eine bessere Temperatursteuerung als die beiden vorangehend beschriebenen bekannten Schrauben auf«

Die Verdichtungsentlastungsschraube entspricht dem Gattungsbegriff einer Schraubenausbildung, wogegen die Verdichtungsschraube eine Art dieser Gattung mit einem Verdichtungsentlastungsabschnitt von der Länge O ist. Die Verdichtungsentlastungsschraube weist gewisse Nachteile auf, weil es schwierig ist, die drei Abschnitte oder den Zumeßabschnitt zu manipulieren, ohne die anderen zu beeinflussen. Jedoch kann mit der Verdichtungsentlaatungsschraube der Zumeßabschnitt eingestellt werden, und es kann vermöge entsprechender Ausbildung erreicht werden, daß sich der Zumeßabschnitt an den Verdichtungsabschnitt anschließt«

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Eine weitere bekannte Schraube ist allgemein als Schlitzringschraube bezeichnet und umfaßt einen Zuführabschnitt von vier Windungen für eine konstante Tiefe von 17,2 mm, gefolgt von einem Verdichtungsabschnitt mit vier Windungen bei einer mini-"malen Tiefe von 6,9 mm und einem Zumeßabschnitt von zwölf Windungen mit einer konstanten Tiefe von 6,9 mm. Die Schlitzringschraube weist einen hohen Ausstoß mit guter Mischwirkung und einer hohen Temperatur auf, wobei die Temperatur konstant ist. Zusätzlich weist die Schlitzringschraube einen unterbrochenen Gewindegang auf, um eine Anbringung des Schlitzringes an dem Wurzeldurchmesserteil der Schraube zu ermöglichen. Jedoch weist die Schlitzringschraube den Nachteil auf, daß- eine hohe Schererwärmung wegen des längeren Zumeßabschnittes, des unterbrochenen Gewindeganges und der hydrodynamischen Wirkung des Schlitzringes stattfindet.

Das Vorliegen der Schlitzringe bei der soeben erläuterten Schraube beschränkt etwas das Ausstoßvermögen der tiefen Zumeßabschnitte dieser Schraube. Ohne die Ringe kann ein höle?er Ausstoß erzielt werden, jedoch zeigt die Temperatur des Materials das Bestreben, gering und nicht so gleichförmig wie bei vorliegenden Ringen zu bleiben. Auch treten bei der Schlitzringschraube und dem unterbrochenen Gewindegang sogenannte "tote Räume" auf, wodurch das Thermoplastmaterial hochgeht, insbesondere bei Verwendung von Polyvinylchlorid als Extrudat.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung nebst zugeordnetem Betriebsverfahren zur Erzielung eines Ausstoßes und einer Vermischung, die zumindest vergleichbar mit den entsprecher¹ den Daten der Schlitzringschraube ist, ohne die Scherheizung der Thermoplaststoffe zu steigern, wodurch sich eine niedrigere Temperatur ergibt.

Die Wirkung der Schraube führt zusätzlich zur Bewegung des Materials durch die Bohrung zu einer physikalischen Vermischung der Thermoplastteilchen und einer Schermischung zwischen den Stoffen an den Zylinderbohrungswandungen und den Gewindegangkanten. Eine gründliche Mischung und Versetzung des Materials isc

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erforderlich, um eine homogene Schmelze und ein gleichförmiges Extrudat zu erzielen. Es ist günstig, wenn das Material in einer Form verwendet wird, welche im wesentlichen die gleichen Materialeigenschaften aufweist, wie es eingekauft und geprüft wird. Um dies zu erreichen, sollten jegliche Änderungen im Schmelzindex vermieden werden. Folglich wird erfindungsgemäß angestrebt, eine gute Temperaturgleichförmigkeit mit einer minimalen Änderung des Schmelzindex des Materials herbeizuführen.

Gemäß der USA-Patentschrift 3 486 193 ist ein Schmelzdispersionselement an der Wurzel der Schraube zumindest einen Gewindegang stromaufwärts des Abgabeendes des Zumeßabschnittes angebracht, wobei sich dieses Element nach außen in den Eingraum zwischen der Schraubenwuzel und den Gewindegangdurchmesser erstreckt, um abwechselnd offene und geschlossene Teile in dem Ringraum zu bilden. Das Dispersionselement kann um einen halben Schraubengang stromaufwärts gegenüber dem Abgabeende des ersten Zumeßabschnittes angeordnet sein und mehrere zylindrische Stifte umfassen, welche in einem Umfangsabstand um die Schraubenwurzel angeordnet sind und sich in einer Ebene senkrecht zu der Schraubenachse nach auswärts gegenüber dem Schraubendurchmesser der Schraube erstrecken, wobei dort der Gewindegang unterbrochen ist. Wahlweise kann das Dispersionselement mehrere im Abstand befindliche quadratische Vorsprünge umfassen, welche radial von der Wurzel der Schraube ausgehen und um eine volle Gewindeganglänge vor dem Abgabeende eines ersten Zumeßabschnittes angeordnet sind, wobei sich die Vorsprünge innerhalb etwa 0,38 mm des Gewindegangdurchmessers erstrecken.

Gemäß der USA-Patentschrift 3 W 503 weist ein Extruder für Plastikmaterial eine Schraube auf, welche mit Vorsprüngen versehen ist, die kreuzweise gegenüber einem Kanal zwischen benachbarten Gewindegängen der Schraube längs eines Abschnittes derselben angeordnet sind, der sich genügend nahe dem Abgabeende des Extruders befindet, so daß das hierbei aufgenommene Material sich in einem plastischen Zustand befindet. Die Reihe von Vorsprung"^. kr>nn zu der Achse der Schraube ausgerichtet sein

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oder der kürzesten Richtung zwischen den Gewindeganga"bschnitten folgen, welche den benachbarten Gewindegang bilden,, Bei dieser letztgenannten Anordnung verlaufen die Reihen senkrecht -zu der Richtung des Kanals anstatt parallel zu der Extraderacnse» Die Vorsprünge jeder Reihe sind gegenüber denjenigen der benachbarten Reihe gestaffelte Ferner weisen in allen Fällen die Vorsprünge annähernd die gleiche Höhe wie der Gewindegang auf.. Obgleich einige Vorsprünge in einem. Teil der Schraube in einer Ebene liegen, welche senkrecht zu der Dreümelts; der Schraube verlaufen kann, gibt es andere Vorsprünge in diesem Abschnitt, welche außerhalb der Ebene liegen und mit ihren Achsen prallel au der Ebene verlaufen» Die Anordnung der Vorsprünge in solcher Weise kann in gewisser Hinsicht die Strömung des Materials beeinträchtigen=

Auch bei den bekannten Anordnungen von Vorsprüngen, beispielsweise in Querrichtung zu der Kaiialbreite, ist die Anzahl der verwendbaren VorSprünge in gewisser Hinsicht beschränkt, da. der Abstand in Querrichtung des Kanals geringer als d,er Umfang der Schraube sein kann» Wenn es möglich wäre, eine Anordnimg von Stiften um den Umfang der Schraube zu verwenden, könnten mehr Stifte an der Schraube angebracht werden, um eine feinere Unterteilung mit geringerer Behinderung zu erzielen, was zu einer feineren Homogenisierung oder besseren Aufmischung des Materials führen könnte»

Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Estruderschraube mit Einrichtungen zum Aufbrechen der Festkörper in dem Material, so daß die Festkörper verteilt werden«, wobei der Schmelzbereich an der Vorderseite der Schraubengänge gebildet wird* Dieses Merkmal fehlt den bekannten Schrauben»

Der Ausdruck "Vermischung", wie er allgemein auf dem Gebiet der Extrudierungstechnik verwendet wird, kann als eine Wirkung "tetrachtet worden, Vielehe zu einer zufälligen Verstreuung kleiner Teile der Schmelze in dem Zustand führt, wie diese aus dem Extruder abgegeben wird. Die Schmelze kann in einem wärmemäßig

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gleichförmigen Zustand sein, weil die Vermischung in einem Ausmaß durchgeführt wurde, daß jegliche Ungleichförmigkeit der Erwärmung leicht durch Übertragung von Wärme aus den leicht warmen Teilen der Schmelze zu den "benachbarten kühleren Teilen übertragen wird.

Der Ausdruck "dispergieren" umfaßt die Vermischung in einem mehr mikroskopischen Bereich, wobei die Teilchen verschiedener Verbindungen in der Schmelze gleichförmig verteilt sind» Dispersionen können bei Teilchenabmessungen in der Größenordnung einiger Moleküldicken hergestellt werden.

Der Ausdruck "Gewindegangdurchm.esser" bezieht sich auf einen Wert gleich dem doppelten Abstand von dem Mittelpunkt der Schraube zu einem Punkt in der Kantenfläche eines Gewindeganges in einer Ebene senkrecht zu der Schraubenachse» Der Wurzeldurchmesser der Schraube ist der Durchmesser der Welle oder des Schenkels öden? des Kernes, um welche der Gewindegang ausgebildet ist. Der Gewindegangdurchmesser ist konstant, so daß ein Berührungsspiel in der Zylinderbohrung aufrechterhalten wird, wobei die Gewinaegangtiefe oder der Wurzelkennwert verändert werden, um unterschiedliche Grade oder Mischvorgänge in dem Extruder zu erzielen»

Aufgabe der Erfindung ist eine Verbesserung der Kapazität eines üblichen Extruders von üblichem Verhältnis (L/D) von Länge über Durchmesser zwecks Bewirkung einer vollständigen Vermischung eines Materials nach Erreichen eines plastifizierten Zustandes sowie die Erzielung einer hohen thermischen Gleichförmigkeit innerhalb des Materials gerade vor dessen Abgabe oder Extrudierungo

Die Erfindung schafft ein Betriebsverfahren sowie eine Vorrichtung zur Erzielung gioßerer Ausstoßraten von Extrudaten unter Verwendung von Extruderschrauben mit einem tieferen Kanal zwischen den Wandungen des Gewindeganges der Extruderschraube, insbesondere in deren Zumeßabschnitt, ohne Steigerung des Trommeldurchmessers oder der Länge» - 9 -

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Ein Verfahren zum Vorschub und zur Verarbeitung von Thermoplaststoffen unter Anwendung gewisser Merkmale der Erfindung kann folgende Verfahrensschritte umfassen: Umwälzung zumindest eines Kanals um eine Umwälzachse zum Vorschub zumindest eines Thermo-•plaststoffes durch den Kanals längs eines bestimmten Weges und Unterwerfung des Materials zumindest einer Kraft aus mehreren Kräften, welche durch die krafterzeugenden Komponenten ausgeübt werden, die sich in den Weg erstrecken, wobei alle krafterzeugenden Komponenten in irgendeinem Teil des Kanals zumindest einen Teil der Achse jeder der Komponenten in dem Teil des Kanals aufweisen, welcher in einer Ebene liegt, die senkrecht zu der Umwälzachse verläuft; die Wandungen des Kanals sind .hierbei durch Flächen gebildet, welche die Ebene schneiden, so daß die Wandungen des Kanals an dem Schnittbereich mit der Ebene nicht unterbrochen sind.

Eine Vorrichtung zum Vorschieben sowie zum Verarbeiten von Thermoplaststoffen nach gewissen Merkmalen der Erfindung umfaßt zumindest einen Kanal, welcher um eine Umwälzachse geführt ist, Einrichtungen zur Umwälzung des zumindest einen Kanals um die Umwälzachse zwecks Vorschieben zumindest eines Thermoplastmaterials durch den Kanals längs eines bestimmten Weges und zumindest eine Mehrzahl von krafterzeugenden Komponenten, welche in den Weg verlaufen, um das Material zumindest mehreren Kräften zu unterwerfen, wobei alle krafterzeugenden Komponenten in irgendeinem Teil des Kanals zumindest einen Abschnitt der Achse jeder der Komponenten in dem Abschnitt aufweisen, welcher in einer Ebene liegt, die senkrecht zu der Umwälzachse verläuft, wobei die Wandungen des Kanals durch Flächen gebildet sind, welche die Ebene schneiden, so daß die Wandungen des Kanals an dem Scimittbereich mit der Ebene nicht unterbrochen sind*

Die Erfindung schafft also einen Extruder für Thermoplastmaterial mit einer Verdichtungsentlastungsschraube zum Vorschieben und Verarbeiten des thermoplastischen Materials zwecks Erzeugung eines Extrudates bei einer gleichförmigeren Temperatur sowie bei einer gründlicheren Mischung der Thermoptet-

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stoffe, als dies bisher erzielt werden konnte. Ein Zumeßabschnitt der Schraube ist mit Stiften zur Homogenisierung des Thermoplastmaterials versehen, wobei alle Stifte in irgendeinem Abschnitt der Schraube in einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht zu der Drehachse der Extruderschraube verläuft und radial nach auswärts gegenüber der Drehachse gerichtet ist. Ein an der Extruderschraube gebildeter Gewindegang ist zumindest in dem Zumeßteil der Schraube nicht unterbrochen ausgebildet.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung enthaltend einen normalen Verdichtungsentlastungs-Extruder, welcher durch eine Stiftanordnung abgewandelt ist, in Seitenansicht bzw. im Axialschnitt,

Fig. 2 einen Teil der Extruderschraube von Fig. 1 nebst einer Gruppe von Stiften in Verbindung mit einem Kern der Schraube in einer gegenüber Fig. 1 vergrößerten Teildarstellung,

Fig. 3 die Extruderschraube nebst zugeordneter Trommel gemäß Fig. 1 als Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 1, wobei mehrere Stifte veranschaulicht sind, die radial von einer Längsachse der Schraube nach außen verlaufen und im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu der Achse liegen, wobei die Gewindeflanke der Schraube in der die Stifte enthaltenden Schnittebene nicht unterbrochen ist,

Fig. 4 eine bekannte Extruderschraube nach dem Schlitzringprinzip, wobei die Gewindegänge unterbrochen sind, um eine Anbringung oder Ausbildung der Schlitzringe zu ermöglichen,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 von Fig. 4,

Fig. 6 einen Teil einer bekannten Extruderschraube mit einer Stiftanordnung in Einzeldarstellung, wobei die Stifte allgemein

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quer über den durch den Gewindegang gebildeten Kanal angeordnet s.ind, im Axialschnitt bzw. in Seitenansicht,

Pig. 7 den Ausstoß einer Extruderschraube für eine Verdichtungsentlastungsschraube, eine Schlitzringschraube und eine erfindungsgemäße Schraube, jeweils in Schaubilddarstellung„

Fig. 1 zeigt eine Art einer Extruderanordnung, welche technisch angewendet wird= Eine Extrudervorriciitung 20 umfaßt einen Trichter 21, in welchen zumindest ein Thermoplastmaterial in Form von Briketts eingespeist wird., Der Trichter 21 steht mit einem Extruderzylinder 22 in Verbindung, so daß die Thermoplaststoffe von einem Einlaß oder Aufnahmeende 23 des Zjünders zu einem Auslaß oder Abgabeende 24 desselben Tor ge schoben werden, wo das Extrudat zu einer UberdGckungsschiclrc auf einer (nicht veranschaulichten) Kabelseele ausgebildet wird; aufeinanderfolgende Teile der Kabelseele werden kontinuierlich durch einen (nicht gezeigten) Extruderkopf vorgeschoben=

Wie sich am besten aus Fig« 1 ergibt_s umfaßt der Extruderzylinder 22 eine Trommel oder ein Gehäuse 26 mit einer inneren Umwälzfläche in Form einer Zylinderbohrung 27 von gleichförmigem durchlaufenden Durchmesser, xfelche das Aufnabmeende 23 mit dem Abgabeende 24 verbindet= Der Extruderzylinder 22 umfaßt auch einen Flansch 28 an dem Abgabeonde 24, welcher die Anbringung von Adaptern, Spritzformen und anderen Hilfseinrichtungen (von denen keine veranschaulicht ist) erleichtert»

Um das Thermoplastmaterial von dem Trichter 21 zu dem Abgabeenö.e 24 des Extruders 20 vorzuschieben, ist eine Extruderschraube 31 konzentrisch innerhalb der Bohrung 27 angeordnet=, Die Extruderschraube 31 umfaßt einen Kern 32, wobei ein stromaufwärtiges Ende 33 desselben neben dem Trichter 21 und ein stromabwärtiges Ende 3^ neben dem Abgabeende 24 gelegen sind» Ferner ist die Extrudorscliraube 31 entsprechend einer sogenannten Vordichtungsentlastungsschraube ausgebildet» Beginnend an dem stromaufwärtigen Ende 33 derselben umfaßt die Extrudersehraube

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in Aufeinanderfolge einen ersten konstanten Wurzeldurchmesserabschnitt 36 des Kernes 32, welcher als Zuführabschnitt (siehe Fig. 1) bezeichnet ist, einen gleichförmig zunehmenden Wurzeldurchmesserabschnitt 37» als Verdichtungsabschnitt bezeichnet, einen gleichförmig abnehmenden Wurzeldurchmesserabschnitt 38, als Verdichtungsentlastungsabschnitt bezeichnet, und einen gleichförmigen Wurzeldurchmesserabschnitt 39, welcher allgemein als Zumeßstation bezeichnet ist.

Die Extruderschraube 31 weist einen Gewindegang 41 auf, welcher schraubenförmig um den Kern 32 sowie in Längsrichtung desselben verläuft. Der Gewindegang 41 bildet eine Nut oder einen Kanal 42, welcher durch die Wurzeldurchmesserflache des Kernes 32 und die gegenüberstehenden Seitenwandungen 43, 43 des Gewindeganges gebildet ist. Der Außendurchmesser und die Steigungen des Gewindeganges 41 sind allgemein identisch und konstant über die Länge des Extruderschraube 31 von einem Punkt gerade oberhalb des Einlaufendes 33 der Schraube zu deren Abgabeende 34. Auf Wunsch kann jedoch der Gewindegang 41 auch so ausgebildet werden, daß er von dem Teil der Schraube neben dem Aufnahmeende 23 der Bohrung 2? au dem Abgabeende 24 hin etwas abnimmt. Die vorlaufende Fläche des Gewindeganges 41 steht im wesentlichen senkrecht zu der Wurzeldurchmesserfläche des Kernes 32, um eine verbesserte Förderwirkung zu erreichen.

Der Kanal 42, welcher zwischen den gegenüberliegenden Wandungen des Gewindeganges 41 und der Fläche des Kernes 42 gebildet ist, weist allgemein eine rechteckige Form auf. Der Bereich des Kanales 42 ist von dem Aufnahmeende 33 zu dem Beginn des Verdichtungsabschnittö3 37 konstant. Danach nimmt der Bereich des Kanals 42 zu dem Verdichtungsentlastungsabschnitt 38 hin ab, wo der Bereich über eine halbe Windung zunimmt und danach über den Zumeßabschnitt 39 konstant bleibt»

Um da3 Thormoplastmateriai oder die Thermoplaststoffc zu homogenisieren, welche durch den Extruder 20 vorgeschoben werden, beispielsweise hinsichtlich der Temperatur oder der physikalischen Mischung, ist die Extruderschraube 41 mit Einrichtungen

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46 versehen, um die Stoffe mehreren Kräften zu unterwerfen (siehe Fig. 2). Wie sich am besten aus Figo 2 ergibt, umfaß sea die Homogerisierungseinrichtungen 46 mehrere krafterzeugende Bestandteile 47-47 in Form von Vorsprüngen oder Stiften, welche einzeln in Löchern 48-48 des Kernes 32 der Extruderschraube 31 angebracht sind. Die Löcher 48-48 sind so ausgebildet, daß deren Mittelpunkte im wesentlichen in einer Ebene liegen, die senkreclitzu einer Längsachse der Drehung des Kernes 32 verläuft. Zusätzlich sind die Löcher 48-48 in dem Kern 32 so ausgebildet, daß bei Anbringung der Stifte- in zugeordneten Löchern die Stifte radial gegenüber der Längsachse des Kernes 32 nach außen gerichtet sind.

Die Anordnung der Stifte 47-47 nach der Erfindung unterscheidet sich von derjenigen nach dem Stand der Technik, beispielsweise einer Schraube gemäß Fig. 6. Beispielsweise liegen alle der Stifte 47-47 in irgendeinem Teil der Extruderschraube 31 zumindest mit einem gewissen Teil von deren Achsen oder die Stifte selbst in dor sogenannten Ebene der Stifte, welche senkrecht zu der Drehachse der Schraube verläuft»

Der Aufbau der Stifte 47-47 gegenüber dem Gewindegang 41 ist so gewählt, daß die dazvjischen vorliegende Zusammenwirkung die "Toträume" vermindert und die Homogenisierungswirkungen auf einen Maximalwert bringt. Um dies zu erreichen, ist der Gewindegang 41 der Extruderschraube 31 zumindest in demjenigen Teil der Schraube nicht unterbrochen, wo die Stifte 47-47 gelegen sind» Dies vermeidet einige Nachteile des unterbrochenen Gewindeganges, welcher für Schlitzringschrauben (siehe Fig, 4, 5) typisch ist.

Die Wandungen 43-43 des Gewindeganges 41 der Schraube 31 sind durch Flächen gebildet, welche die Ebene mit den Stiften 47-47 schneidet, so daß die Flächen kontinuierlich durch die Ebene verlaufene Dieses Merkmal eines ununterbrochenen Gewindeganges 41 ergibt sich deutlich aus Fig. 2, 3«

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Es ergab sich auch, daß die Anbringung der Stiftebenen über die Längsachse der Schraube 31 wichtig ist, um die Homogenisierungswirkung der Stifte zu optimieren. Am günstigsten ordnet man die Stifte 47-47 über den Zumeßabschnitt 39 der Extruderschraube 31 an. Die Stifte 47-47 sind in dem Zumeßabschnitt 39 angebracht, da die Stifte dort mit der letzten Einschnürung im Hinblick auf die Pumpwirkung der Schraube wirksamer sind. Zusätzlich befinden sich vier Ebenen von Stiften 47-47 in gleichmäßigem Abstand längs des Zumeßabschnittes 39, um beste Ergebnisse zu erzielen.

Die Anzahl der Stifte 47-47, deren Anbringungsstelle, der Durchmesser und der Abstand können sich entsprechend einem besonderen Anwendungsfall des Extruders 20, der Schmelztemperatur, der Art der extrudierten Plastikform, der Art der dem Extruder zugeführten Stoffe, dem Durchmesser der Schraube 31 und anderen wichtigen Variablen ändern. Der Durchlauf des Thermoplastmaterials durch eine Ebene der Stifte 47-47 bringt eine wesentliche Mischwirkung hervor, um eine gleichförmige Temperatur über das Gemisch zu erzielen. Die Anzahl von Gruppen von Stiften 47-47 kann gesteigert oder vermindert werden, wie dies durch das Ausmaß der Abhängigkeit der Erwärmung und Mischung erfordert ist.

Die Löcher 48-48 können auf einen Durchmesser aufgebohrt werden, was eine Preßpassung der Stifte 47-47 erfordert. Die Stifte 47-47 können positiv in dem Kern 32 verankert werden, indem vor deren Einsetzen Lötpulver und Flußmittel in dem zugeordneten Loch 48 angebracht und danach der Stift in das Loch bei Anwendung von Wärme auf den Stift eingepreßt wird, wobei diese Einwirkung auch neben dem Kernbereich vorliegt, bis eine Verbindung erfolgt ist. Wenn die Stifte 47-47 normalerweise mit Übermaß gegenüber der Länge hergestellt werden, so werden die äußeren Endflächen geschliffen, maschinell bearbeitet oder in anderer Weise auf einen Umriß gebracht, welcher der Umwälzfläche entspricht, die durch den Gewindegang 41 erzeugt wird. Die Stifte 47-47 können, wie sich versteht, mit dem Kern 32 in irgendeiner durchführbaren Weise verbunden sein, welche cioht in

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- 15 anderer Weise den Querschnittsbereich des Kanals 42 unterbricht,

B'ci einer typischen Anordnung umfaßt die Extrusionsvorrichtung 20 eine Schraube 31 mit einem Trommeldurchmesser von 20 "cm. Der Zufuhrabschnitt 36 verläuft über sechs Windungen des Gewindeganges 4-1 und hat eine Tiefe von 19 mm» Der Verdichtungsabschnitt 37 bzw. Verdichtungsentlastungsabschnitt 38 verlaufen über sechseinhalb Windungen und weisen Minimaltiefen von 3^8 min auf«, Abschließend verläuft der Zumeßabschnitt über siebeneinhalb Windungen und weist eine gleichförmige Tiefe von 6,4 ium auf» Wenn der Verdichtungsabschnitt 37 zu kurz ist, werden die Stoffe in einer zu kurzen Zeit verdichtet, was zu einer übermäßigen Wärmeausbildung führt, die das thermoplastische Material zur Entzündung und zur Zersetzung bringen könnte»

Vier Ebenen von Stiften 47-47 sind verwendet, wobei die stromaufwärtige Ebene der Ebenen um eine halbe Windung oder eine halbe Steigung stromabwärts des Yer&icntungsentlastungsäbschnittes 38 der Schraube 31 gelegen ist» Wahlweise liegt die stromaufwärtige Ebene um 4..8 mm stromabwärts gegenüber dem Ver~ dichtungsentlastungsabschnitte Die stromabwärtige Ebene liegt an dom stromabwärtigen Ende der Schraube 37, wobei die anäer-en beiden Ebenen einen gleichförmigen Abstand zwischen den anderen beiden Ebenen aufweisen»

Die Stifte- 47-47 können zylindrisch mit einem Durchmesser von 4,8 mm ausgebildet sein, wobei die Mittelpunkte der Löcher 48-48 einen Abstand von zumindest 6,5 Him auf einem Umfangskreis um den Korn 32 aufweisen« Die Stifte 47-47 verlaufen in den bestimmten Weg des Thermc^lastmaterials längs des Kanals 42, wobei die Höhe der Stifte angenähert, jedoch nicht notwendig, der Höhe des Go winde ganges 41 entspricht,,

Alle Stifte 47-47 in einem Teil des Zumeßabschnittes 39 brauchen, wie sich versteht, lediglich mit einem Teil derselben in der Ebene liegen, die in Zuordnung zu diesem Teil des Zumeßabsehnittos stfjht. Die Stifte 47-47 könnten, anstelle einer Anordnung im

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wesentlichen in einer Ebene, wobei die Stifte radial nach außen gerichtet sind, auch in Querrichtung aus der Ebene herausragen, wo diese den Gewindegang 41 schneidet. Die Stifte 47-4-7 könnten auch in der Ebene enthalten sein, jedoch nicht notwendig radial gegenüber der Drehachse des Kernes 32 nach aussen gerichtet sein. Auch liegt es- innerhalb des Erfindungsgedankens, daß die eine Kraft erzeugenden Bestandteile 47-47 nicht in der Form von Stiften ausgebildet sein brauchen, sondern auch die Form von Flügeln aufweisen könnten, wie dies bei Propellerrädern bekannt ist.

Es kann auch für den Betrieb der Extrudervorrichtung 20 bei einem besonderen Anwendungsfall wichtig sein, ein festgelegtes Verhältnis des Umfangsbereiches des Kernes 32 der Schraube 31 zwischen den Stiften zu dem Gesamtbereich der freien Enden der Stifte 47-47 in irgendeiner Ebene zu haben» Die Extruderschraube 31 gemäß der Erfindung könnte Stifte 47-47 in solcher Anordnung aufweisen, daß dieses Verhältnis im Bereich von O bis 1 liegt.

Im Betrieb wird Thermoplastmaterial, beispielsweise Polyäthylen, polymerisiertes Vinylchlorid oder dergleichen in Granulat-, Pulver- oder Brikettform mit geeigneten Füllstoffen und/oder Farbstoffen in den Trichter 21 dos Extruders 20 eingeführt. Einrichtungen einschließlich eines Motors und eines Untersetzungsgetriebes (nicht veranschaulicht) sind vorgesehen, um die Extruderschraube 31 zu drehen und das Thermoplastmaterial von links nach rechts in Blickrichtung von Fig« 1 vorzuschieben,, Das Thermoplastmaterial \iird durch den Kanal 42 zwischen den Wandungen des Gewindeganges 41 vorgeschoben»

Wenn das Thermoplastmaterial in den Verdichtungsabschnitt 37 vorgeschoben wird, so findet ein Verdichtungs-, Erweichungs-, Schmelz- und Mischvorgang darin statt, wenn der Querschnitt des Kanals 42 abnimm"¹" ο Das Material in dem Verdichtungsabschnitt 37 wird mit einer Geschwindigkeitsänderung herausgezogen. Wenn das Material in don Verdichtungsentlastungsabschnitt 38 eintritt, wird es mit einer bogleitenden Geschwindigkeitsänderung

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etwas zurückgezogen. Der Zumeßabschnitt 39 bringt eine Gleichförmigkeit über das gesamte vorgeschobene Material gegenüber der Temperatur, der Zusammensetzung und der Einfärbung hervor. Die Trommel 26 kann an bestimmten Stellen erwärmt werden, um den 'Plastizitätsgrad des Materials zu steigern»

Thermoplaststoffe weisen allgemein Maximaltemperaturen auf, bei welchen sie einer Zersetzung oder einer anderweitigen Materialvers.chlechterung widerstehen. Dies ist wichtig, um eine Überhitzung innerhalb des Extruders 20 zu vermeiden» Wärme, die von dem verwendeten Werkstück oder dem durch den Extruder 20 verarbeiteten Material entsteht, kann also als ausschließliche Wärmequelle zur Bewirkung der Plastifizierung ausreichend sein.· Wenn die Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt oder Schmelzbereich des Materials und der Zersetzungstemperatur gering ist, können (nicht veranschaulichte) Einrichtungen zum Erwärmen oder Abkühlen von Teilen der Trommel und des Schraubenkernes erforderlich sein.

Die allgemeine Richtung des geschmolzenen Materials gegenüber der Schraube 30 verläuft in Längsrichtung des schraubenförmigen Kanals 42. Zum Zwecke der Erläuterung kann der Kanal 4-2 als mit einer Schraubenachso versehen betrachtet werden, welche in Längsrichtung des Kanals in der Mitte zwischen benachbarten Schraubengängen 41 verläuft» Zusätzlich zu dieser Bewegung strömt das Material in Querrichtung sowie gekrümmt um die Achse» Jedes kleine Element des Materials überquert einen Weg, welcher eine Schraube mit Windungen ist, die um die Achse zentriert sind, die auch eine Schraubwendel darstellt. Diese Bewegung wird durch die Reibungsanlage der inneren Trommelfläche 27 mit der Außenfläche dos Plastikmaterials bewirkt. Wegen der Wärmeübertragung an der Zwischenfläche des Gewindeganges 41 sowie der Umwälzfläche, die sich aus der Reibungserwärmung ergibt, oder durch eine Erwärmungs- oder Abkühleinrichtung, liegt normalerweise ein Temperaturgradient vor, welcher sich außen von der Achse zu der Zwischenflache vorändert,

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Wenn das Material durch jeden der Kreise oder jede der Ebenen von Stiften 4-7-4-7 vorgeschoben wird, dringen die Stifte in Abhängigkeit von deren Höhe entsprechend den Höhen des in dem Kanal 42 enthaltenen Materials ein, um die normalen Querschnittsströme des Materials zu unterbrechen und eine Mischung des Materials zu bewirken. Durch Verwendung der Stifte 47-47 in der beschriebenen Weise wird ein hohes Maß an thermischer Gleichförmigekeit des Extrudates erzielt«, Die Stifte 47-47 haben das Bestreben, die Neigung der Schmelze zu unterbinden, stromaufwärts zu der vorlaufenden Fläche des Gewindeganges 41 bzw. dessen Druckfläche zu wandern. Durch Anwendung der Stifte 47-47 wird die Schmelze gegen die nachlaufenden Flächen dos Gewindeganges gedrückt, um die Schmelze mit Festkörpern zu vermischen und ein homogenes Extrudat zu erzielen.

Bisher wurde eine thermische Gleichförmigkeit in annehmbarem Maß nach dem Stand der Technik grundsätzlich durch eine Reduzierung der Tiefe des Kanales 42 innerhalb des Zumeßabschnittes 39 erzielt. Dies hatte jedoch den ungünstigen Folgeeffekt, daß das Zulieferungsvermögen des Extruders 20 reduziert wird. In Fig. 7 sind die Ausstoßkurven für Extruderschrauben auf dem Verdichtungsentlastungs- und Schlitzringprinzip veranschaulicht.

Erfindungsgemäß wird eine Reduzierung des Zuliefervermögens vermieden, die sonst notwendig wäre, um das Material zu homogenisieren. Anstatt den Strömungsweg des Schmelzstromes auf einen niedrigen Ausstoß zu verdünnen, teilt der erfindungsgemäße Extruder 20 den Schmelzstrom in eine Anzahl kleinerer Ströme, worauf das geschmolzene Material hohen Schergeschwindigkeiten über einen kurzen Zeitraum ausgesetzt wird, wonach die kleinen Materialströme wiederum in einen Mischzustand gebracht werden. Wie sich durch die ausgezogene Kurve von Fig. ergibt, verwendet die Schraube 31 nach der Erfindung einen tieferen Zuineßabschnitt 39, um ein hohes Ausstoßvermögen zu erzielen, während gleichzeitig eine gute Vermischung erfolgt, um eine thermische Gleichförmigkeit zu erzielen und das Bestreben der

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- 19 Schmelze, stromaufwärts zuwandern, zu überwinden.

Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die bekannten Schrauben leicht abgewandelt werden können, um die Stifte 47-4-7 aufzunehmen« Dies ermöglicht die fortgesetzte Ausnutzung einer vorliegenden Anlagenivestitxon, während man gleichzeitig in der Lage ist, den Ausstoß der vorliegenden Anlage zu steigern«,

Bei einer typischen Anordnung in einem 20/1-Extruder von 206 mm für Polyäthylen von niedriger Dichte wird die Trommeltemperatur auf 204⁰C gehalten, während die Schmelztemperatur 231⁰C beträgt. Die Geschwindigkeit der Extruderschraube 32, welche die Stifte 47-47 umfaßt, beträgt 46 Umdrehungen pro Minute, was einen Ausstoß von 635 kg pro Stunde ergibt„

B&i einem anderen typischen Ausführungsbeispiel entsprechend einem 8 1/2/ 1-Extruder von 254 mm betragen die Länge des Zuführabschnittes 36 708 mm, diejenige des Verdichtungsabschnittes 495 mm, diejenige des Entlastungsabschnittes 126 mm und diejenige des Zumeßabschnittes 760 mm» Die Tiefe des Zufuhrkanales beträgt 18 mm, diejenige des Zumeßabschnittes 3O₂5 mm bei einem Schraübengang von 165 H^= Diese Schraube ergibt mit der erfindungsgemäßen Stiftanordnung einen Ausstoß von 500 kg pro Stunde bei 43 U/min«,

20-

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Claims (16)

1. ί1 Λ Vorrichtung zum Vorschieben und Verarbeiten von Thermo-

   J °

   ^~y plaststoffen nit zumindest einem Kanal, welcher um eine Drehachse gedreht wird, um Thermoplastmaterial durch den Kanal längs eines bestimmten Weges vorzuschieben und das Material mehreren Kräften auszusetzen, welche durch krafterzeugende, in den Weg ragende Bestandteile ausgeübt werden, dadurch gekennzeichnet, daß alle krafterzeugenden Bestandteile (4-6) in irgendeinem Teil des Kanals (42) mit zumindest einem Teil der Achse jedes Bestandteils in einer Ebene liegen, welche senkrecht zu der Drehachse verläuft, und daß die Wandungen des Kanals durch Flächen (43) gebildet sind, welche die Ebene schneiden, so daß die Wandungen des Kanals an der Schnittstelle mit der Ebene nicht unterbrochen sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal durch einen Schraubengewindegang (41) gebildet ist, welcher um die Drehachse erzeugt ist.
3. 3« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen aller krafterzeugenden Elemente (46) in irgendeinem Teil des Kanals (42) in wesentlichen in der Ebene liegen. -
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß alle krafterzeugenden Bestandteile längs eines Zumeßabschnittes (39) einer Extruderschraube (41) angeordnet sind und daß alle krafterzeugenden Bestandteile in irgendeinem Teil des Zumeßabschnittes der Schraube im wesentlichen in der Ebene liegen.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die stromaufwärtige Gruppe der zumindest einen Gruppe von Bestandteilen einen geringeren Abstand als eine

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   Windung in Stromabwärtsrichtung eines VerdichtungsentlastungsabSchnitts (38) der Schraube aufweist=
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Gruppe von krafterzeugenden Bestandteilen an dem stromabwärtigen Ende der Schraube angeordnet ist. . ■
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest vier Gruppen der krafterzeugenden Bestandteile längs des Zumeßabschnittes der Schraube angeordnet sind, wobei die mittleren beiden Gruppen von Bestandteilen einen gleichen Abstand längs des Zumeßabschnittes (39) zwischen der äußerst stromaufwärtigen Gruppe und der äußerst stromabwärtigen Gruppe aufweisen»
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7? dadurch gekennzeichnet, daß die krafterzeugenden Bestandteile zumindest eine Gruppe aus mehreren Stiften (4-7) in Anordnung um den Umfang der Schraube (31) umfassen und daß alle Stifte innerhalb des Zumeßabschnittes der Schraube liegen,=
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte in Radiairichtung senkrecht gegenüber der Drehachse der Schraube verlaufen»
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5-9? dadurch gekennzeichnet, daß die stromaufwärtige Ebene einen Abstand gemäß der halben Steigung der Schraube in Stromabwärtsrichtung des stromabwärtigen Endes des Veraichtungsentlasirungsabschnittes (38) der Schraube aufweist=
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprache 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der- Stifte (47) geringer als diejenige des Gewindeganges (4-i) ist«
12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-10«, dadurch gekean-

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    zeichnet, daß die Höhe der Stifte gleich derjenigen des Gewindeganges ist.
13. 13« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die stromaufwärtige Ebene um etwa 4,8 mm in Stromabwärtsrichturg des Verdichtungsentlastungsabschnittes (38) liegt.
14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 - I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte einen Durchmesser von 4,8 mm aufweisen und daß die Achsen der Stifte einen Abstand von zumindest 6 mm längs einer Umfangachse des Schraubenkernes aufweisen.
15. 15· Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14, gekennzeichnet durch Drehung eines Kernes mit zumindest einem längs desselben ausgebildeten Gewindegang um eine Drehachse zum Vorschub eines Thermoplaststoffes längs eines bestimmten Weges, Verdichtung des Stoffes, Entlastung des Druckes in dem Material und Beaufschlagung des Materials mit zumindest mehreren Kräften in Nachfolge zu der Entlastung des Druckes in dem Material, wobei die Kräfte durch die krafterzeugenden Bestandteile (46) ausgeübt werden, wobei alle krafterzeugenden Bestandteile längs irgendeines Teils des Kernes mit zumindest einem Teil desselben in einer Ebene liegen, welche senkrecht zu der Drehachse verläuft, und wobei der Gewindegang die Ebene schneidet und kontinuierlich durch dieselbe verläuft.
16. 16. Verfahren nach Anspruch. 15? gekennzeichnet durch Einführung zumindest eines Thermoplaststoffes in Anlage mit einer ersten Zone einer in einem Gehäuse drehbar angebrachten Schraube, an welcher ein Schraubengewindegang angeformt ist, Bewegung der Schraube in Drehrichtung um eine Drehachse, um Thermoplaststoffe in Längsrichtung der Schraube durch einen Kanal, welcher an der Schraube ausgebildet ist, zu einer zweiten Zone der Schraube zu fordern, Verdichtung des Thermoplast-

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    Stoffes in der zweiten Zone der Schraube, während des Material gleichzeitig durch die zweite Zone zu einer dritten Zone vorgeschoben wird, Entlastung des Druckes in dem Thermoplastmaterial in einer dritten Zone der Schraube, während das Material durch die dritte Zone zu einer vierten Zone vorgeschoben wird, Vorschub des Thermoplaststoffes durch die vierte Zone der Schraube, während gleichzeitig das Material homogenisiert wird, indem dieses zumindest einer Gruppe aus mehreren Kräften ausgesetzt wird, die durch krafterzeugende Bestandteile ausgeübt werden, welche im Abstand um die Oberfläche der Schraube angeordnet sind und in den Kanal verlaufen, wobei alle krafterzeugenden Bestandteile zur Erzeugung der Kräfte in der vierten Zone der Schraube ausgebildet sind und alle krafterzeugenden Bestandteile längs irgendeines Teils der vierten Zone der Schraube in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse der Schraube liegen und radial gegenüber der Drehachse nach außen gerichtet sind»

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