DE2403989A1

DE2403989A1 - Schneckenpresse zum verarbeiten von elastomeren und thermoplasten

Info

Publication number: DE2403989A1
Application number: DE2403989A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dipl Ing Weber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-29
Filing date: 1974-01-29
Publication date: 1975-08-14
Also published as: DE2403989B2

Description

Schneckenpresse zum Verarbeiten von Elastomeren und Thermoplasten @ Die Erfindung betrifft eine Schneckpresse zum Verar beiten von Elastomeren und Thermoplasten, bei der das zu verarbeitende Material durch eine Schnecke in einen Zylinder eingezogen, plastifiziert, entgast und durch ein Formwerkzeug gedrückt wird.
Inobesondere bezieht sich die Erfindung auf die uestantung der Schnecke in der Entgasungszone, die in diesem Bereich einen Schersteg besitzt, also einen Steg, dessen Oberkante derart abgearbeitet ist, daß ein Strömungsspalt zwischen Zylinderinnenwand und Stegoberkante entsteht.
Schneckenpressen, die bei der Verarbeitung von Elasi:omeren oder Thermoplasten zusätzlich die Aufgabe der ntgasung erfüllen müssen, um ein blasenfreies Endprodukt zu erzielen, bereiten besondere Schwierigkeiten. ileist sind die Ausstoßleistung der Entgasungsqualität nicht befriedigend. Der Grund für die Schwierigkeiten liest im wesentlichen darin, daß die für die Entgasung wichtigen Faktoren wie große Oberfläche, geringe Schichtdicke, große Verweileit schwer zu verwirklichen sind und der Forderung nach hoher Ausstoßleistung zuwiderlaufen.
Die Erfindung geht von dem üblichen Aufbau einer solchen Schneckenpresse aus, die entsprechend den eir.zelnen Verfahrensschritten in EI'zugzone, Aufbereitungszone, Entgasungszone und Austragzone eingeteilt wird und mit einer Drosselvorrichtung zwischen Aufbereitungszone und Entgasungszone oder einer Dosiervorrichtung versehen ist.
Die Entgasung wird erreicht aurell Anlegen eines Vakuums an eine Zylinderöffnung itn Bereich der Entgasungszone. Wichtig ist die Voraussetzung, daß die Schnecke nur teilweise in der Entgasungszone mit Material gefüllt ist. Es sind bereits zahlreiche Drosselkonstruktionen bekannt, die dem Zweck, eine Teilfüllung der Schnecke in der Entgasungszone zu erreichen, dienen.
Oft genügt eine Kompressionsschnecke im Aufbereitungsteil. Auch ist bereits bekannt, weicher Teilfüllungsgrad für die Entgasung günstig ist. Untersuchungen zeigen, daß eine Teilfüllung von höchstens 50 % anzustreben ist. (Zeitschrift, Kunststoffe, Band 62, 1972, H. 4, Seite 245 - 249, "Experimentelle Untersuchungen am Modell eines Entgasungsextruders" von Dipl.-Ing.
J. von Guinneau, Marl, und Prof. Dr.-Ing. G. Schenkel, Stuttgart).
Die Aufgabe, optimale Verhältnisse für die Entgasung zu schaffen, wird durch die Erfindung in folgender Weise gelöst: Die Schnecke, welche ansonsten in üblicher Weise gestaltet sein kann, besitzt im Bereich der Entgasungszone neben dem ursprünglicnen Fördersteg einen zweiten Steg mit kleinerer Steigung, dessen Anfangspunkt um vorzugsweise 180 Grad in Umfangsrichtung gegenüber dem ersten versetzt ist.
Aus dem Steigungsunterschied der beiden Stege ergibt sich, daß nach einer gewissen Schneckenlänge beide Stege zusammentreffen und damit einen keilförmigen Kanal bilden. Bei halber oder kleinerer Teilfül;iung der Schnecke gelangt so der gesamte Materialstrom in den keilförmigen Kanal. Ferner soll bei der erfindungsgemäßen Schnecke der erste Fördersteg im Entgasungsbereich an der Oberkante so bearbeitet sein, daß ein Strömungsspalt zwischen Zylinderwand und Stegoberkante gebildet wird. Der Fortschritt, der durch eine solche Gestaltung der Schnecke erzielt wird, besteht darin, daß optimale Verhältnisse für die Entgasung geschaffen werden, indem das gesamte Material in einer dünnen Schicht bei größter Oberfläche ausgestrichen wird, wobei jedes Materialteilchen gleiche Verweilzeit in der dünnen Schicht besitzt. Darüber hinaus ergeben sich weitere für die Verarbeitung günstige Eigenschaften, wie verbesserte Wärmeübertragung zwischen Zylinderwand und Material-wegen der dünnen Materialschicht und der größeren Fläche sowie Homogenisierung des Materials durch die Scherung im Spalt. Gegenüber dem Stand der Technik z.B. nach der deutschen Patentschrift l207074 oder US-Patent 5593843 wird die Fläche der dünnen Materialschicht in der erfindungagemäßen Schnecke Um loo % vergrößert bei gleicher Länge der Entgasungszone. Die Wärmeübertragungsfläche in der Entgasungssone wird bei der erfingdungsgemäßen Schnecke um i/3 größer.
Besonders nachteilig bei den Schnecken der genannten Patentschriften ist, daß die Materialteilchen in der ausgestrichenen dünnen Schicht stark unterschiedliche Verweilzeiten haben.
Für eins mehrgängige Schnecke nach der britischen Patentschrift l245482 mit parallelen Stegen ergibt sich der schwerwiegende Nachteil, daß nur der äußere Teil des Materialstromes den Spalt überquert und zu der für die Entgasung günstigen nennen Materialschicht ausgestrichen wird, trend der Materialkern mit dem Vakuum.
nicht in Berührung kommt.
Die deutsche Auslegeschrift 1679878 beschreibt eine Schnecke, die aus mehreren mit Stegen besetzten Scheiben besteht. Auch in dieser Ausführung geht wegen der Kürze der Stege und wegen der Ausweichmöglichkeiten nur ein Teil des Materials über den Spalt, so daß keine ausreichende Entgasungsqualität zu erwarten ist.
Ein Ausführungsbeispiel soll die Wirkungsweise der Erfinoung verdeutlichen: Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Schneckenpresse Fig. 2 stellt die Abwicklung des Schneckenkanais dar Fig. 3 ist ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße Schnecke.
Die erfindungsgemäße Schneckenpresse besteht um wesentlichen aus einem temperierbaren Zylinder (1), einer Schnecke (2) deren Antrieb nicht dargestellt ist, und einem Formwerkzeug (3).
Das zu verarbeitende Gut wird meist in Form von Granulat dem Einfülltrichter (4) eingegegeben. Die Schnecke in der Einzugszone (a) nimmt das Material auf und fördert es in die Aufbereitungszone (b). In der Aurberehtungszone (b) wird das Material durch Scherung und Beheizung fließfähig gemacht. Die Kanäle (5) im Zylinder werden von einnern flüssigen oder gasförmigen Temperiermedium durch strömt.
Die Drosseischeibe (6) reduziert den Ausstoß der Zonen (a) und (b) soweit, daß die Entgasungszone (c) nur zu so % oder weniger geflllt ist.
Durch Anlegen eines Vakuums an die Zylinderöffnung (7) lassen sich flachtige Bestandteile abziehen. Das entgaste Material :wird von der Austragszone (d) aufgenommen und durch das Formwerkzeug (3) gedrückt. Die Kanalabwicklung Fig. 2 der erfindungsgemäßen Schnecke in der Entgasungszone (c) gibt ein-genaues Bild der Flie6-vorgsrlge Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Schnecke längs der Schnittlinie A - A in Blickrichtung der Pfeile V.
Das gashaltige Material fließt nach Passieren der Dro3-selscheibe, welche nicht in Fig. 2 dargestellt ist in den keilförmigen Kanal (12) der Schnecke ein, der durch die Stege (8) und (9) gebildet wird.
Der Steganfangspunkt des Steges (9) ist gegenüber dem Steg (8) um 180 Grad in Umfangsrichtung versetzt. Die Fließrichtung des Materials ist durch den Pfeil I angdeutet. Der Steg (8) ist im schraffierten Bereich (lo) so abgearbeitet, daß ein Stömungsspalt (11) zwischen Stegoberkante und Zylinderwand entsteht.
Das Material verläßt den keilförmigen Kanal (l2) entsprechend den Richtungspfeilen II und legt sich in einer dünnen Schicht (13) an die Zylinderwandung an, deren Oberfläche durch das waagerecht schraffierte Gebiet (14) dargestellt ist.
Infolge der Schneckendrehung sammelt sich das Material an der Druckseite des Steges (9) und wird in Pfeilrichtung III der Austragszone (d) der Schnecke zugeführt.
Die Drehrichtung der Schnecke ist durch den Pfeil IV angedeutet. Das Vakuum kann sich ungehindert von der Entgasungsöffnung (7) bis zur Drosselseheibe (6) ausbreiten. Der Raum, iij dem Unterdruck herrscht, ist durch die Ziffer 15 gekennzeichnet.
Insbesondere wird in Fig. 3 die pilr die Entgasung vorteilhafte Ausbreitung des Materials In einer dünnen Schicht (13) an der Zylinderwarld deutlich. Die Fläche (14) stellt das Maximum an Oberfläche dar, das sich mit Hilfe eines Schersteges (lo) der axialen Länge (e) erzielen läßt. Ferner überquert jedes Teilchen den Spalt (11) und gelangt in die Schicht (13). Wegen der annähernd konstanten Breite der Fläche (14) ist auch die Verweilzeit für jedes Materiaiteilchen in dieser Schicht gleich groß, so daß für eine wirkungsvolle Entgasung optimale Voraussetzungen gegeben sind. Vorteilhaft ist weiterhin die große Fläche (l4) für cie Wärmeübertragung und die Homogenisierwirkung durch den Scherspalt (11), so daß die Anwendung der Kcnstruktion nicht auf die Entgasung beschränkt ist. Ferner sind weitere Ausführungsformen vorteilhafer Art möglich, indem man z.B. mehrere keilförmige Kanäle in der erfindungsgemäßen Form entweder hintereinander oder parallel zueinander auf der Schnecke anbringt. Der Versetzungswinkel des Steges (9) kann ferner dem Teilfüllungsgrad angepaßt werden. Der Wir.kelbbreich 9o # 270 Grad entspricht den Füllungsgraden 25 4 75 %, wobei die extremen Versetzungswinkel nur in Sonderfällen in Frage kommen, nämlich entweder für senr niedrige Ausstoßleistung bei guter EntgasungsqualitEt oder für geringe Entgasungsqualität bei hoher Ausstoßleistung.

Claims

ANSPRÜCHE

Schneckenpresse zum Berarbeiten von Elastomeren und Thermoplasten durch Fördern, Plastifizieren, Entgasen und anschließendes Pressen durch ein Fermwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich (c) der Schnecke, der infogebekannter Mittel ie Drosselvorrichtung oder Dosierung nur teilweise mit Material gefüllt ist, ein zweiter Fördersteg (9) mit kleinerer Steigungals die des ersten Fördersteges (8) beginnt, dessen Anfangspunkt gegenüber dem ersten Fördersteg (8) um einen Winkel zwischen 90 . 270 Grad vorzugsweise 18o Grad in Schneckenumfangsrichtung versetzt ist.
2.) Schneckenpresse nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schneckensteg (9) im zweigängigen bereich einen kleineren Durchmesser besitzt als der Schneckensteg (9).