DE2350674A1 - EXTRUDING SCREW FOR THERMOPLASTICS OR ELASTOMERS - Google Patents
EXTRUDING SCREW FOR THERMOPLASTICS OR ELASTOMERSInfo
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Description
i. B.i. B.
.Patentanwalt.Patent attorney
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Maillefer S. A., ■ 1020 Renens (Kanton Wa'adt, Schweiz) rue Neuve 19Maillefer S. A., ■ 1020 Renens (Canton of Vaud, Switzerland) rue Neuve 19
"Extrudierschraube für Thermoplasten oder Elastomere""Extruder screw for thermoplastics or Elastomers "
Erfindungsgegenstand ist eine Extrudierschraube für Thermoplasten oder Elastomere, die auf ihrer gesamten Länge ein Rückstaugewinde aufweist, das dazu bestimmt ist, mit dem Zylinder" der Extrudierschraube zusammen zu wirken, um die zu extrudierende Materie zur Talseite hin zu verschieben, und die unterteilt ist in eine Beschickungszone, eine Plastifizierungszone, eine Dekompressionszone und eine Pumpzone, wobei die Plastifizierungszone bestimmt wird durch das Vorhandensein eines Durchlaufgewindes, welches zwischen den Windungen des Rückstaugewindes eine Eingangs- und eine Ausgangskehle bildet, wobei diese Kehlen so angeordnet sind, dass sich das zu extrudierende Material progressiv oberhalb des Durchlaufgewindes und durch die Plastifizierungszone hindurch von der Eingängskehle zur Ausgangskehle bewegt.The subject of the invention is an extruder screw for thermoplastics or Elastomers that have a backwater thread along their entire length, which is intended to work together with the cylinder "of the extruder screw in order to move the material to be extruded towards the valley side, and which is divided into a loading zone, a plasticizing zone, a decompression zone and a pumping zone, the plasticizing zone is determined by the presence of a through thread, which an inlet and an outlet throat between the turns of the backwater thread forms, these grooves are arranged so that the material to be extruded progressively above the thread and through moves the plasticizing zone through from the entry throat to the exit throat.
Schrauben dieser Art mit einer Plastifizierungszone wie im Schweizerischen Patent Nr. 363 149 beschrieben, sind bekannt und werden seit mehreren Jahren regelmässig verwendet. Sie weisen den Vorteil auf, dass mit Sicherheit am talseitigen Ende der Extrudiermas chine ein homogenes Produkt erhalten wird, dessen sämtliche Teile die gleiche Temperatur haben und den gleichen Grad der Plastifizierung aufweisen. Es wurde in der Tat festgestellt, dass das Durchlaufgewinde, das sich auf die gesamte Länge der Plastifizierungs-Screws of this type with a plasticizing zone as in Swiss U.S. Patent No. 363,149 are known and have been used for several years used regularly. They have the advantage of being safe get a homogeneous product at the valley end of the Extrudierma chine whose all parts have the same temperature and the same Have degree of plasticization. In fact, it was found that the through-going thread running along the entire length of the plasticizing
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zone erstreckt, das völlig flüssige Material von dem noch teilweise festen trennt und die Plastifizierung des letzteren aktiviert.zone extends the completely liquid material from the still partially solid separates and activates the plasticization of the latter.
Jedoch hängt die Qualität des am Ende der Maschine extrudierten Produktes nicht nur von einer guten Homogenisierung des Materials,, sondern auch von einer so vollständig wie möglich ablaufenden Beseitigung der Gase ab, die in dem Rohmaterial enthalten sind oder mit ihm in die Beschickungszone eingegeben werden. Die Entfernung dieser Gase ist dann besonders schwierig, wenn als Rohmaterial nicht Granulat, sondern Pulver verwendet wird; jedoch stellt sich auch bei der Verwendung von Granulat das Problem der Entgasung.However, the quality of the product extruded at the end of the machine depends not only from a good homogenization of the material, but also relies on the most complete removal of the gases contained in the raw material or with it into the feed zone can be entered. The removal of these gases is then particularly difficult, if the raw material used is powder instead of granules; however, the use of granules also poses the problem of Degasing.
Es wurde bereits vorgeschlagen, Gasableitungsrohre durch den Zylinder der Extrudiermaschine an den Dekompressionsbereich anzubringen. Die Schraube weist eine Durchmess er einschnürung im bergseitigen Teil der Pumpzone auf und die Ableitrohre sind im Zyftider an diesem Teil mit reduziertem Durchmesser angebracht. Diese Anordnung führt jedoch nicht zu einer so vollständigen Entgasung wie sie wünschenswert wäre.It has already been proposed to insert gas discharge pipes through the cylinder of the Attach the extruder to the decompression area. The screw has a diameter constriction in the mountain-side part of the pumping zone on and the drainage pipes are in the Zyftider at this part with reduced Diameter attached. However, this arrangement does not lead to as complete a degassing as would be desirable.
Erfindungsaufgabe ist also die Schaffung einer Extrudierschraube vom obenerwähnten Typ, die besser als bisher den Erfordernissen der Praxis gerecht wird, insbesondere insofern als sie ein vollständigeres Entgasen des extrudierten Produktes, insbesondere in dem Fall ermöglicht, wenn das Rohmaterial ein Pulver ist.The object of the invention is therefore to create an extruder screw from the above Type that meets the requirements of practice better than before, in particular as it allows for a more complete degassing of the extruded product, especially in the case where the raw material allows is a powder.
Dementsprechend ist die erfindungsgemässe Schraube dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangskehle einen Durchlauf quer schnitt höchstens gleich dem Gesamtdurchlassquerschnitt am Eingang der Plastifizierungszone aufweist und dadurch, dass das Profil der Ausgangskehle so ist, dass der gesamte Durchlassquerschnitt, ganz gleich an welchem Punkt der genannten Plastifizierungszone, grosser ist als am Eingang dieser Zone.Accordingly, the screw according to the invention is characterized in that that the entrance throat cut a pass cross at most equal to that Has total passage cross-section at the entrance of the plasticizing zone and in that the profile of the exit throat is such that the entire Passage cross-section, regardless of the point in the named plasticizing zone, is larger than at the entrance to this zone.
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Weitere erfindüngswesentliche Merkmale und Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert werden.Further features and advantages essential to the invention can be found in the following Description in the, with reference to the drawings, exemplary embodiments explained.
In den Zeichnungen zeigen:In the drawings show:
Die einzige Figur eine Längsschnittansicht eines Teils eines Extrudierzylinders mit dem entsprechenden Teil der Schraube.The only figure is a longitudinal sectional view of part of an extrusion cylinder with the corresponding part of the screw.
Der Zylinder 1 weist eine zylindrische Innenfläche auf seiner gesamten Länge auf. Der Durchmesser ist dem Aussendurchmesser des Schraubengewindes 2 mit konstantem Schritt der Schraube 3 angepasst, d.h. es besteht ein relativ geringes Spiel zwischen dem Gewinde'2 und dem Zylinder 1. Die Schraube 3 wird in Rotation (durch nicht dargestellte Mittel) in der Weise angetrieben, dass das Plastikmaterial von links nach rechts in der Zeichnung gestaut wird. Um den Zylinder 1 herum sind (nicht dargestellte) Halsmittel angeordnet, welche in der Lage sind, das von der Schraube transportierte Material progressiv auf seine Schmelztemperatur zu bringen. Das genannte Material wird in den Zylinder durch einen an dessen linkem Ende liegenden Trichter eingebracht. Es hat dann die Form eines Pulvers oder Granulats. Ana rechten Ende der Extrudiermaschiene wird das Material unter Druck durch die Schraube in einem völlig geschmolzenen Zustand und mit der für die Extrudiervorgänge gewünschten Temperatur ausgestossen.The cylinder 1 has a cylindrical inner surface all over Length on. The diameter is adapted to the outside diameter of the screw thread 2 with a constant pitch of the screw 3, i.e. it exists a relatively small play between the thread'2 and the cylinder 1. The Screw 3 is driven in rotation (by means not shown) in such a way that that the plastic material is jammed from left to right in the drawing. Around the cylinder 1 are neck means (not shown) arranged, which are able to bring the material transported by the screw progressively to its melting temperature. That said Material is fed into the cylinder through a funnel at the left end of the cylinder. It then has the form of a powder or granules. At the right end of the extrusion machine, the material is under pressure ejected through the screw in a completely molten state and at the temperature desired for the extrusion operations.
Die Schraube 3 ist in vier Zonen unterteilt: die Beschickungszone 4, die Plastifizierungszone 5, die Dekompression zone 6 und die Pumpzone 14. Die Plastifizierungszone wird definiert durch das Vorhändensein des Durchlaufgewindes 7,dessen Schritt hier grosser ist als der des Rückstaugewindes 2, während der Aussendurchmesser etwas kleiner ist, so dass zwischen der Innenfläche des Zylinders 1 und seiner Spitze ein grösseres Spiel verbleibt als dasjenige, das zwischen dem Gewinde 2 und dem Zylinder 1 besteht. Je-The screw 3 is divided into four zones: the loading zone 4, the Plasticizing zone 5, the decompression zone 6 and the pumping zone 14. The plasticization zone is defined by the presence of the through thread 7, whose step here is larger than that of the backwater thread 2, while the outside diameter is slightly smaller, so that between the The inner surface of the cylinder 1 and its tip have a greater amount of play than that existing between the thread 2 and the cylinder 1. Each-
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doch könnten bei einer Variante die Spiele zwischen den Gewinden 2 und 7 und dem Zylinder auch die gleichen sein. Das Durchlaufgewinde 7 ist mit dem Ruckstaugewin.de an den beiden tal- und bergseitigen Enden der Zone 5 in der Weise verbunden, dass zwischen den Windungen des Gewindes 2 eine schraubenförmige, talseitige Auskehlung 8 gebildet wird, deren Querschnitt progressiv abnimmt und eine schraubenförmige Auskehlung an der Bergseite 9 mit progressiv ansteigendem Querschnitt. Die talseitige Auskehlung 9 kann als Eingangsauskehlung bezeichnet werden, denn sie folgt direkt auf die Beschickungszone 4 und das zu extrudierende Material gelangt dort ohne Behinderung aus der Beschickungszone kommend hinein. Die bergseitige Zone kann Aus gangs auskehlung sein, da sie im Gegensatz zur vorgenannten direkt mit. der Dekompressionszone an dem talseitigen Ende der Plastifizierungs zone angeschlossen ist, jedoch von der Beschickungszone vollständig durch das Durchlaufgewinde 7 getrennt ist. Wie in den Zeichnungen zu sehen, ist die Tiefe der Auskehlung 8 die gleiche wie die der durch das Gewinde 2 am talseitigen Ende der Beschickungszone abgegrenzte Auskehlung, während die Tiefe der Auskehlung 9 grosser ist. Der gesamte Durchlass querschnitt in der Plastifizierungs ζ one steigert sich also progressiv ab einem Wert, der praktisch gleich dem ist, der am talseitigen Ende der Versorgungszone gegeben ist bis zu einem Wert, der demjenigen am bergseitigen Ende der Dekompressionszone entspricht, wo der Kern der Schraube den gleichen Durchmesser hat wie am Boden der Auskehlung 9. Am talseitigen Ende der Dekompressionszone weist der Kern der Schraube einen kegelstumpfförmigen Teil 10 in der Weise auf, dass an diesem Punkt der Durchlassquerschnitt des Plastikmaterials eine Reduzierung erfährt.however, in a variant, the clearances between threads 2 and 7 and the cylinder also be the same. The through thread 7 is with the Ruckstaugewin.de at the two valley and mountain side ends of the zone 5 in the Connected way that between the turns of the thread 2 a helical, Valley-side groove 8 is formed, the cross-section of which decreases progressively and a helical groove on the mountain side 9 with progressively increasing cross-section. The valley-side recess 9 can be referred to as the entrance recess, because it follows the loading zone directly 4 and the material to be extruded arrives there without hindrance from the loading zone. The mountain side zone can be the starting groove because, in contrast to the above, it is directly with. the decompression zone at the end of the plasticizing zone on the valley side is connected, but completely through from the loading zone the passage thread 7 is separated. As can be seen in the drawings, the The depth of the groove 8 is the same as that of the thread 2 on the valley side The groove defined at the end of the loading zone, while the depth of the groove 9 is greater. The entire passage cross-section in the plasticizing ζ one thus increases progressively from a value that is practically the same as that given at the end of the supply zone on the valley side is up to a value equal to that at the mountain end of the decompression zone corresponds to where the core of the screw has the same diameter as at the bottom of the groove 9. At the valley end of the decompression zone the core of the screw has a frustoconical part 10 in such a way that at this point the passage cross-section of plastic material experiences a reduction.
Die Schraube 3 weist nach ihrer Achse eine Leitung 11 auf, die an ihrer Bergseite mündet und an der Talseite geschlossen ist, wobei dieser Kanal mit der Aussenfläche der Schraube durch Ablasskanäle 12 verbunden ist, die radial in der Plastifizierungszone gebohrt sind. Wie in der Zeichnung zu sehen, münden diese Kanäle in die Auskehlung 9 mit steigendem Querschnitt, undThe screw 3 has on its axis a line 11 on its mountain side opens and is closed on the valley side, this channel being connected to the outer surface of the screw by outlet channels 12, which radially are drilled in the plasticizing zone. As can be seen in the drawing, these channels open into the groove 9 with increasing cross-section, and
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zwar direkt oberhalb des Durchlaufgewindes. Auf der anderen Seite im De-'kompressionsbereich, d.h. in dem Teil in dem der Kern der Schraube den gleichen Durchmesser hat wie in der ansteigenden Auskehlung 9, wurde eine Ablassleitung 13 vorgesehen, die im Zylinder 1 angebracht ist. Der Kanal und die Leitung 13 sind mit Rohrleitungen verbünden, die in die Aussenluft münden. Gegebenenfalls könnten diese Rohrleitungen mit Absaugeinrichtungen verbunden werden.although directly above the through thread. On the other hand in the decompression area, i.e. in the part where the core of the screw has the same diameter as in the rising groove 9, a Drain line 13 is provided, which is mounted in the cylinder 1. The channel and the line 13 are connected to pipes leading into the outside air flow out. If necessary, these pipelines could be connected to suction devices.
Die Leitungen 11, 12 und 13 und die besondere Anordnung der Auskehlung 9 sichern die Entgasung. Es ist in der Tat bekannt, dass das von der Schraube rückgestaute Material im Laufe der Verschiebung nach rechts eine Kompression erfährt, sobald es in die Auskehlung 8 gelangt ist, so dass es dahin tendiert, oberhalb des Durchlassgewindes über das Spiel zwischen diesem Gewinde und dem Zylinder zurückgestaut zu werden, um in die Auskehlung 9 zu gelangen. Es sind also die flüssigsten Teile des gemischten Materials in der Schraube, die über dieses Gewinde laufen. Nun weisen diese flüssigsten Teile nicht nur das bereits flüssig gemachte Plastikmaterial auf, das durch Aufheizen flüssig gemacht wurde, sondern auch die eingeschlossenen Gase. Das Material läuft zwischen dem Durchlaufgewinde und dem Zylinder in der Form eines dünnen Films durch und es wurde festgestellt, dass dieser Zustand des Materials die Entgasung erleichterte. Da die Auskehlung 9 tiefer ist als die Auskehlung 8, erfährt das über das Gewinde zurückgestaute Material eine Dekompression, nachdem in dieser Auskehlung mehr Volumen zur Verfügung steht. Da flüssiges Material die Tendenz hat, sich talseitig des Gewindes 2 anzusammeln, und zwar unter der Einwirkung der Reibung gegen die Zylinderwand, entsteht bergseitig des Durchlass gewin des 7 eine vom Gas belegte Zone, weshalb das Gas über die Kanäle 12 und den Sammler 11 entweichen kann. Die Leitung 13 gestattet es, dass das Ablassen des Gases vervollständigt wird, das sich in der Plastifizierungs- und in der Dekompressionszone freigesetzt hat. In der Tat erhält das vollständig plastifizierte Ma-The lines 11, 12 and 13 and the special arrangement of the groove 9 secure the degassing. It is in fact known to be that of the screw Backed-up material experiences a compression in the course of the shift to the right as soon as it has entered the groove 8, so that it tends to above the passage thread via the play between this thread and to be backed up to the cylinder in order to get into the recess 9. So it's the most fluid parts of the mixed material in of the screw that run over this thread. Now these most fluid parts not only have the plastic material that has already been liquefied, which is through Heating up was made liquid, but also the trapped gases. The material passes between the continuous thread and the cylinder in the form of a thin film and has been found to be in this condition of the material facilitated degassing. Since the groove 9 is deeper is than the groove 8, the material backed up via the thread experiences a decompression, after more volume is in this groove Available. Because liquid material has a tendency towards the valley side of the thread 2 to accumulate, under the action of friction against the cylinder wall, is created on the mountain side of the passage gain of 7 one of the gas occupied zone, which is why the gas can escape via the channels 12 and the collector 11. The line 13 allows the venting of the gas to be completed that is located in the plasticizing and decompression zones has released. In fact, the fully plasticized ma-
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terial beim Durchlaufen durch den kegelstumpfförmigen Teil 10 der Schraube eine Kompression, die das noch vorhandene Gas bergseitig verschiebt und dessen Ableitung durch die Leitung 13 begünstigt.material when passing through the frustoconical part 10 of the screw a compression that shifts the gas that is still present uphill and promotes its discharge through line 13.
Gegebenenfalls und bei anderen Ausführungsformen könnten die Leitungen 12 und der Sammler 11 weggelassen werden, wobei dann das Ablassen der Gase lediglich durch Leitungen erfolgt, die im Zylinder entsprechend der Dekompressionszone angeordnet sind. Auf der anderen Seite könnte die in der Zeichnung dargestellte Schraube 3 auch bei einer Extrudiermas chine verwendet werden, deren Zylinder keinen Ablasskanal aufweist, wobei die Gesamtheit der eingeschlossenen Gase durch den Sammler 11 abgelassen wird.Optionally and in other embodiments, the lines 12 and the collector 11 can be omitted, in which case the discharge of the gases only takes place through lines in the cylinder corresponding to the decompression zone are arranged. On the other hand, the screw 3 shown in the drawing could also be used in an Extrudiermas chine the cylinder of which does not have a discharge passage, the entirety of the enclosed gases being discharged through the collector 11.
Die vorbeschriebene Schraube könnte auch in anderen Formen mit den gleichen Vorteilen geschaffen werden. Statt einer Tiefendifferenz zwischen der Auskehlung mit ansteigendem Querschnitt und der Auskehlung mit abnehmenden Querschnitt könnte auch vorgesehen werden, dem Rückstaugewinde in der Plastifizierungszone einen progressiv ansteigenden Schritt.zu geben. Diese Massnahme würde auch eine progressive Steigerung der gesamten Durchlauffläche für das Plastikmaterial bewirken und die Entgasung im Fortgang der Plastifizierung durch Dekompression des plastifizierten Materials ermöglichen. In der gleichen Weise könnte auch der Durchmesser der Gewinde und des Kerns der Schraube in der Plastifizierungszone geändert werden, wobei Schritt und Tiefe der Auskehlungen konstant gehalten werden. Die Reduzierung des Schnittes der Auskehlung im Dekompressionsbereich könnte dann beispielsweise durch eine Änderung des Gewindes ch ritt es erzielt werden.The screw described above could also be in other forms with the same Advantages are created. Instead of a depth difference between the groove with increasing cross-section and the groove with decreasing Cross-section could also be provided to give the backwater thread in the plasticizing zone a progressively increasing step. These Measure would also cause a progressive increase in the total flow area for the plastic material and the degassing in the course of the Enable plasticization by decompression of the plasticized material. In the same way, the diameter of the thread and of the core of the screw in the plasticizing zone, keeping the step and depth of the grooves constant. The reduction of the cut of the groove in the decompression area could then be achieved, for example, by changing the thread.
Im Falle der Schraube mit zylindrischer Gesamtform, wie in der Zeichnung dargestellt, könnte natürlich der Gewindeschritt des Durchlaufgewindes auch kleiner sein als der des Rückstaugewindes bzw. gleich. Auf der anderen Seite wurde festgestellt, dass es nicht unerlässlich war, eine Differenz zwischen den Spielen der Rückstau- bzw. Durchlaufgewinde zu haben. Auch wenn dieseIn the case of the screw with an overall cylindrical shape, as in the drawing shown, the thread pitch of the through-going thread could of course also be smaller than or equal to that of the backwater thread. On the other hand, it was found that it was not imperative to find a difference between to have the play of the backflow or through-flow threads. Even if this
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Spiele gleich sind, wird der gewünschte Effekt erzielt.Games are the same, the desired effect is achieved.
Patentansprüche: Patent claims :
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Claims (10)
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ORJGlMAi INSPECTED
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OHA | Expiration of time for request for examination |