DE2311947A1

DE2311947A1 - Einschneckenextruder mit entgasungszone

Info

Publication number: DE2311947A1
Application number: DE2311947A
Authority: DE
Inventors: Joachim Trommer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-03-07
Filing date: 1973-03-07
Publication date: 1974-09-12

Description

Einschneckenextruder mit Entgasungszone Bei der Verarbeitung von thermoplastischen und elastomeren Kunststoffen in Schneckenpressen ist es vielfach erforderlich, während der Plastifizierung der Mischung die sich beim Knetvorgang bildenden gasförmigen Bestandteile mittels Unterdruck über eine Öffnung abzusaugen, die in dem die Schnecke umgebenden Gehäuseteil, also in der Zylinderwand, angebracht ist. Diese Absaugung ist insbesondere dann erforderlich, wenn das in die Schneckenpresse eingespeiste Material Feuchtigkeit bzw. flüchtige monomere Bestandteile aufweist, die sich beim fertigen Produkt in Form von Gaseinschlüsse enthaltenden Blasen zeigen. Die Verwendung von eine Absaugeinrichtung aufweisenden Schneckenpressen, sogenannten Entgasungsextrudern, ist beispielsweise bei der Verarbeitung von für die Isolierung elektrischer Kabel und Leitungen vorgesehenen vernetzbaren Elastomermischungen üblich.
Bekannte Einschneckenextruder mit Entgasungszone sind üblicherweise horizontal angeordnet, wobei die durchgehende Förderschnecke beispielsweise eine Einzugszone, eine erste Misch- und Meteringzone, die Entgasungszone und eine zweite Misch- und Meteringzone aufweist. In der Entgasungszone wird der bereits plastifizierte Kunststoff unter reduzierter Pressung an der Absaugeinrichtung vorbeigeführt. In diesem Bereich hat die Förderschnecke gleichzeitig die Transportfunktion zu erfüllen und ist entsprechend eingerichtet, d. h.
mit Stpn ausgerüstet (DT-OS 2 038 452, DT-AS 1 208-873).
Bei den bekannten Einschnecken-Entgasungsextrudern besteht also die Förderschnecke im wesentlichen aus drei Funktionsteilen. Der erste Teil ist im wesentlichen eine Schnecke, die mit kalten Mischungen gefüttert wird und die diese Mischungen so weit mastiziert und homogenisiert, daß sie im zweiten Teil, dem Entgasungsteil, in möglichst viele, kleine, mit großer Oberfläche versehene und in sich homogene Teilchen zerteilt werden können. Dies ist notwendig, um unter Vakuum-und Temperatureinwirkung möglichst alle Gase zu evakuieren und somit beispielsweise eine Vernetzung der extrudierten Mischung unter atmosphärischem Druck ohne Blasenbildung zu gewährleisten. Der dritte Teil der Förderschnecke ist seiner Geometrie nach eine Warmbeschickungsschnecke mit der Aufgabe, die im zweiten Teil, also im Entgasungsteil, entstandenen kleinen Mischungsteilchen zu einer homogenen, extrusionsfähigen Masse zu verarbeiten.
Hinsichtlich der konstruktiven Ausbildung eines solchen Einschnecken-Entgasungsextruders bereitet- die Abstimmung der Geometrie der einzelnen Schneckenteile aufeinander Schwierigkeiten. Dies gilt insbesondere für die Geometrie des dritten Schneckenteiles, die so gewählt werden muß, daß keine Uber-oder Unterfütterung entsteht. Die Gefahr einer Uber- oder Unterfütterung ist vor allem dadurch gegeben, daß die Mischung erfahrungsgemäß im Bereich der Entgasungszone während des Entgasungsvorganges kurzzeitig erwärmt werden muß, beispielsweise auf Temperaturen um 110 OC. Da in diesem Temperaturbereich die Viskosität der einzelnen Mischungen je nach Ausgangsstqff, d. h. je nach der Basis des verwendeten Kunststoffes, also beispielsweise des Elastomers oder des Olefinpolymerisates, und je nach Menge und Art der Füllstoffe sehr unterschiedlich ist, kann bei einer bestimmten Schneckendrehzahl sowohl eine ausreichende Fütterung als auch eine Über- oder Unterfütterung im Bereich des im Anschluß an die Entgasungszone vorgesehenen dritten Funktionsteiles eintreten. Diese Schwierigkeit könnte an sich dadurch umgangen werden, daß man die Schneckengeometrie auf die Jeweilige Mischungsart abstimmt. Dies würde jedoch zu einer unwirtschaftlich großen Anzahl von Schnecken führen. Eine ausreichende Fütterung des hinter der Entgasungszone vorgesehenen Bereiches könnte man auch dadurch erreichen, daß man die Schneckendrehzahl an die jeweilige Mischungsart anpaßt.
Dies führt aber in der Mehrzahl der Fälle zu einer unwirtschaftlichen Ausnutzung des Extruders.
Zum Ummanteln von Cordfäden zur Herstellung von Reifenkarkassen ist an sich eine Schneckenpresse bekannt, deren Gehäuse um die Längsachse drehend antreibbar ausgebildet ist, wobei die Schnecke und der Zylinder sowhl in entgegengesetzter Richtung zueinander als auch in gleicher Drehrichtung, jedoch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit gedreht werden können. Mit Hilfe des drehend antreibbaren Zylinders kann die Spritzgeschwindigkeit eingestellt werden (DT-PS 1 089 956).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Förderleistung eines Einschneckenextruders mit Entgasungszone, der zur Verarbeitung von Thermoplast- und Elastomermischungen, insbesondere zur Verarbeitung von für die Isolierung elektrischer Kabel und Leitungen vorgesehenen vernetzbaren Elastomermischungen, vorgesehen ist, zu erhöhen.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Einschneckenextruder aus, dessen in einem Gehäuse angeordnete durchgehende Förderschnecke drei Funktionsteile aufweist, deren erster Funktionsteil die eingespeiste Mischung mastiziert und homogenisiert, in deren zweitem Funktionsteil die derart aufbereitete Mischung entgast wird und in deren drittem Funktionsteil die entgaste Mischung zu einer homogenen, extrusionsfähigen Masse zusammengepreßt wird. Gemäß der Erfindung ist das den dritten Funktionsteil der durchgehenden Förderschnecke umgebende Gehäuseteil um die Förderschnecke rotierbar gelagert.
Bei einem gemäß der Erfindung ausgebildeten Entgasungsextruder kann die Förderleistung im Bereich des dritten Funktionsteiles der Förderschnecke durch entsprechende Wahl der Drehzahl und der Drehrichtung des rotierbaren Gehäuseteiles jeweils an die optimale Förderleistung im Bereich des ersten Funktionsteiles der Förderschnecke und im Bereich der Entgasungszone angepaßt werden. Drehzahl und Drehrichtung des rotierenden Gehäuseteiles werden dann dadurch bestimmt, ob bei Stillstand des rotierbaren Gehäuseteiles und bei optimaler Förderleistung im Bereich des ersten Funktionsteiles eine Über- oder Unterfütterung im Bereich des dritten Funktionsteiles stattfinden würde. Bei Uberfütterung läßt man das rotierbare Gehäuseteil entgegengesetzt zur Drehrichtung der Förderschnecke umlaufen, wodurch die wirksame Drehzahl des Schneckenteiles im Bereich des dritten Funktionsteiles und damit die Förderleistung der Förderschnecke in diesem Bereich erhöht wird, während man bei Unterfütterung des rotierbare Gehäuseteil mit gleicher Drehrichtung, aber kleinerer Drehzahl als die Förderschnecke umlaufen läßt; in diesem Fall wird die wirksame Drehzahl des Schneckenteiles im Bereich des dritten Funktionsteiles und damit- die Förderleistung in diesem Bereich der Förderschnecke herabgesetzt.
Mit Hilfe des rotierbaren Gehäuseteiles ist es also möglich, die Förderleistung des Entgasungsextruders bei Verwendung der gleichen Förderschnecke stets an die Jeweilige Mischung optimal anzupassen.
Im Hinblick auf den Antrieb des rotierbaren Gehäuseteiles ist es zweckmäßig, das rotierbare Gehäuseteil über ein stufenlos in beide Drehrichtungen einschließlich der Nullstellung regelbares Zwischengetriebe vom Schneckenantrieb aus anzutreiben.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Förderschnecke und das rotierbare Zylinderteil getrennt über für sich regelbare Antriebselemente anzutreiben.
Wie bereits erwähnt, ist es mitunter erforderlich, während des Entgasungsvorganges die Mischungstemperatur kurzzeitig zu erhöhen. Um die hiermit verbundene Temperierung der Mischung durchführen zu könen, empfiehlt es sich, die die Förderschnecke umgebenden Gehäuseteile, also den feststehenden und auch den drehbaren Zylinderteil, mit je einer oder mehreren Kammern zur Aufnahme eines die Zylinderbuchsen umspülenden flüssigen Temperiermediums auszustatten, wie es an sich bekannt ist (DT-OS 1 604 371). Die Temperierung der beiden Zylinderteile kann auch durch die Kombination von elektrischer Heizung und Luftkühlung erfolgen. Ebenso kommt eine Temperierung durch eine Kombination von elektrischer Heizung und Wasserkühlung in Betracht.
Ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Einschneckenextruders mit Entgasungszone ist in der Figur im wesentlichen schematisch dargestellt.
Der Einschneckenextruder mit Entgasungszone besteht aus dem eigentlichen Gehäuse 1, in dem die Förderschnecke 2 drehbar gelagert und von dem feststehenden Zylinderteil 3 und dem anschließenden, innerhalb des eigentlichen Gehäuses angeordneten rotierbaren Zylinderteil 4 umgeben ist; die Förderschnecke 2 arbeitet auf den Spritzkopf 5, der über den Anschlußflansch 6 mit dem eigentlichen Gehäuse 1 verbunden ist.
Die Förderschnecke 2 hat im Zusammenwirken mit den sie umgebenden Zylinderteilen folgende Arbeitszonen: Zunächst die Einzugszone 10 mit dem Einfüllstück 11 und die eine Mischzone 12 mit dem die Förderschnecke umgebenden feststehenden Zylinderteil 3; hieran schließt sich die Entgasungszone 15 mit der Entgasungsöffnung 14 an. Darauf folgt die zweite Mischzone 15 im Zusammenwirken mit dem rotierbaren Zylinderteil 4 und die Austragzone 16.
Die durchgehend ausgebildete Förderschnecke weist im Bereich der Einzugs- und der ersten Mischzone zwei Schneckenstege 17 und 18 auf, ist also doppelgängig ausgebildet. Im Bereich der Entgasungszone 13 wird auf einen einzigen Steg 19 übergegangen, der dann im Bereich der zweiten Mischzone 15 und der Austragzone 16 als eingängiger Schneckensteg 20 beibehalten wird.
Der Antrieb des rotierbaren Zylinderteiles 4 erfolgt über die Welle 22 und das Ritzel 23, das auf das Zahnrad 24 arbeitet, das mit dem rotierbaren Zylinderteil 4 verbunden ist.
Zur Temperierung der jeweils-verarbeiteten Mischung sind der feststehende Zylinderteil 3 und der rotierbare Zylinderteil 4 von Kammern 27 bzw. 28 umgeben, die von einem Heiz- bzw. Kühlmedium durchströmt werden.
Durch Verwendung des rotierbaren Zylinderteiles 4 kann der dargestellte Einschneckenextruder im Bereich der zweiten Mischzone 15 an die #optimale Förderleistung im Bereich der ersten Mischzone 12 -angepaßt werden. Je nach Viskosität der Mischung läuft der rotierbare Zylinderteil 4 dabei entgegen; gesetzt zur Drehrichtung der Förderschnecke 2 oder mit gleicher Drehrichtung um. Im letztgenannten Falle ist die Drehzahl des rotierbåren Zylinderteiles 4 stets kleiner als die Drehzahl der Förderschnecke.
1 Figur 2 Ansprüche

Claims

Patentansprüche (1. ;# Einschneckenextruder mit Entgasungszone zur Verarbeitung vón Thermoplast- und Elastomermischungen, insbesondere zur Verarbeitung von für die Isolierung elektrischer Kabel und Leitungen vorgesehenen vernetzbaren Elastomermischungen, dessen in einem Gehäuse angeordnete durchgehende Förderschnecke drei Funktionsteile aufweist, deren erster Funktionsteil die eingespeiste Mischung mastiziert und homogenisiert, in deren zweitem Funktionsteil die derart aufbereitete Mischung entgast wird und- in deren drittem Funktionsteil die entgaste Mischung zu einer homogenen, extrusionsfähigen Masse zusammengepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das den dritten Funktionsteil (15) der durchgehenden Förderschnecke (2) umgebende Gehäuseteil (4) um die Förderschnecke (2) rotierbar gelagert ist.
2. Einschneckenextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierbare Gehäuseteil (4) über ein stufenlos in beide Drehrichtungen einschließlich der Nullstellung regelbares Zwischengetriebe vom Schneckenantrieb antreibbar ist.

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