DE2515866A1 - Schneckenpresse zum extrudieren von kunstharzen - Google Patents

Schneckenpresse zum extrudieren von kunstharzen

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DE2515866A1 DE19752515866 DE2515866A DE2515866A1 DE 2515866 A1 DE2515866 A1 DE 2515866A1 DE 19752515866 DE19752515866 DE 19752515866 DE 2515866 A DE2515866 A DE 2515866A DE 2515866 A1 DE2515866 A1 DE 2515866A1
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Description

Schneckenpresse zum Extrudieren von Kunstharzen
Die erfindungsgemässe Schneckenpresse zum Extrudieren von Kunstharzen ist dazu bestimmt, der Schneckenpresse zugeführte Kunstharzteilchen zu schmelzen und das Material längs des Strangpressenzylinders mit gleichförmiger Geschwindigkeit vorwärts zu bewegen und über eine Auspressmündung, deren Form und Grosse dem gewünschten Gegenstand entspricht, ein weiches geschmolzenes oder halbgeschmolzenes Harz abzugeben.
Die erfindungsgemässe Schneckenpresse enthält eine Schnecke,
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welche drehbar innerhalb eines eng anliegenden Strangpressen-Zylinders angeordnet ist, welcher an seiner Innenfläche eine Nut oder eine Anzahl von Nuten aufweist, wobei diese Nut oder Nuten den gleichen Richtungssinn und im wesentlichen die gleiche Ganghöhe wie die Schnecke aufweist bzw. aufweisen.
Die Erfindung wird anschliessend an Hand der Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Schneckenpresse und
Figur 2 eine vergrösserte Teildarstellung, aus welcher Einzelheiten des genuteten Strangpressenzylinders gemäss der vorliegenden Erfindung ersichtlich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die sich zu einem mit beträchtlicher Geschwindigkeit erfolgenden Strangpressen einer Gruppe von Harzen eignet, welche eine hohe Schmelzviskosität, eine niedrige Oberflächenreibung gegenüber Metall oder eine geringe thermische Stabilität besitzen, wobei die Schneckenpresse gegen einen ziemlich hohen Druck in der Düse arbeiten kann.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, bei Verwendung einer einzigen Schneckenpresse ein verbessertes Betriebsverhalten zu erzielen, indem die Gestalt des Strangpressenzylinders abgeändert wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,
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das Erfassen des Harzes durch die Innenfläche des Strangpressenzylinders zu verbessern, ohne dass die Schneckenpresse in anderer Hinsicht verändert wird, beispielsweise in ihrer Fähigkeit, den hohen Druck zu erzeugen, welcher zum Auspressen des Kunststoffs durch die Düse erforderlich ist. Es wurde gefunden, dass die in der Innenfläche des Strangpressenzylinders eingeschnittenen Nuten den Aufbau hoher Drücke und eine gleichmässige Austrittsgeschwindigkeit nicht beeinträchtigen, vorausgesetzt, dass (1) die Nuten, welche spiralförmig in den Strangpressenzylinder geschnitten sind, den gleichen Richtungssinn wie die Schnekke aufweisen, (2) die Steigung der Spiralnut im wesentlichen jener der Schneckengänge entspricht, und (3) die Breite der Nut bzw. der Nuten nicht grosser als die Stegbreite der Schneckengänge ist. Derartige Spiralnuten können gegebenenfalls über die volle Länge des Strangpressenzylinders geschnitten werden, wobei Mehrfachsteigungen vorgesehen werden können, um die Greifwirkung des Strangpressenzylinders gegenüber dem verarbeiteten Harzmaterial zu erhöhen. Dabei tritt an keiner Stelle der Schnecke eine kurze "Umgehungsstrecke" über einen Stegbereich der Schnecke auf. Die Anzahl der in die Wand des Strangpressenzylinders eingeschnittenen Spiralnuten wird durch das Erfordernis begrenzt, eine ausreichende Oberfläche zum Halten der Schnecke vorzusehen, die auch bezüglich der Abnützung ausreichend bemessen ist. Es ist erwünscht, die Nut oder die Nuten in der Wand des Strangpressenzylinders bezüglich ihrer Form derart auszubilden, dass eine gewisse Abführung des in der Nut oder in den Nuten vorhandenen Materials erfolgt, wenn die Schnecke an den Nuten vorbeitritt. Es wurde gefunden, dass eine flache halbmondförmig ausgebildete Nut eine unerwartete Selbstreinigungswirkung ergibt und gleichzeitig ein zufriedenstellendes Erfassen des verarbeiteten Harzmaterials gewährleistet.
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Gemäss den Zeichnungen weist die erfindungsgemässe Schnekkenpresse ein Gehäuse 1 mit einer Bohrung 2 auf, die mit Schneckengängen j5 versehen ist und in enger Anlage eine Schnecke 4 aufnimmt. Die Schnecke 4 ist mit rechtsgängigen Schneckengängen 4A und Stegen 4B versehen und einteilig mit einer Antriebswelle 5 ausgebildet, die durch einen äusseren Drehantrieb 6 angetrieben wird. Die Breite des flachen Abschnitts des Schneckenganges, welcher am Pressenzylinder anliegt, wird als Steg bezeichnet. Der Pressenzylinder 1 besitzt eine Eintrittsöffnung 7 und ein Auslassende 8, an welchem eine nicht dargestellte Strangpressendüse angeordnet werden kann. Der Pressenzylinder 1 kann zwecks Halterung der Welle 5 mit einer Lagerbuchse 9 versehen sein sowie mit einem Plansch 10, um den Strangpressenzylinder mit einer geeigneten Halterung 11 und einem Antrieb 6 zu verbinden. Der Strangpressenzylinder 1 ist mit Heizbändern 12 ausgestattet, die durch Thermoelemente IJ> gesteuert werden sowie mit einer nicht dargestellten elektrischen Versorgung.
Die dargestellte Anordnung stellt zwar eine bevorzugte Ausführung der Erfindung dar; jedoch ist es nicht notwendig, dass die Schnecke eingängig ausgeführt ist oder dass die Steigung der Schneckengänge dem Innendurchmesser des Strangpressenzylinders entspricht oder dass in der Bohrung des Strangpressenzylinders eine bestimmte Anzahl von Nuten eingeschnitten sind.
Das erfindungsgemäss erhaltene verbesserte Betriebsverhalten wird durch die folgenden Beispiele deutlich.
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460 357
Beispiel
Ein Strangpressenzylinder mit einer Länge von "J6 cm (30 inch) wies eine Bohrung von 5*08 cm (2 inch) auf, in welcher fünf im gleichen Abstand angeordnete rechtsgängige Spiralnuten mit einer Steigung von 5*08 cm (2 inch) eingeschnitten wurden. Diese Nuten, welche etwa 3,2 mm (0,12 inch) breit und 2,28 mm (0,09 inch) tief waren, wurden mittels eines runden Schneidstahls von 3»l8 mm (0,125 inch) Durchmesser hergestellt, wodurch über die gesamte Länge des Strangpressenzylinders im wesentlichen halbmondförmig ausgebildete Nuten erhalten wurden. Der Strangpressenzylinder wurde mit einer 76 cm (30 inch) langen Schnecke versehen, welche einen rechtsgängigen einzigen Schneckengang mit einer Steigung von 5*08 cm (2 inch) aufwies. Die Tiefe der Schnecke betrug 8,25 mm (0,325 inch), die Stegbreite 6,35 mm (0,25 inch) und der Durchmesser 5,05 cm (1,995 inch). Die Schneckenpresse war mit den üblichen Heizvorrichtungen, Temperatursteuervorrichtungen, dem Antrieb usw. versehen, welche Elemente keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden und nicht im einzelnen beschrieben werden.
Ein mit Nitrilkautschuk modifiziertes Acrylnitril-Methylacrylat, welches einen Schmelzpunkt von etwa 193° C (380°P) aufweist, besteht aus den zugrundeliegenden Copolymeren, welche durch eine Propf-Copolymerisation von 73-77 Gewichtsteilen Acrylnitril und 23-27 Gewichtsteilen Methylacrylat in Anwesenheit von 8-10 Gewichtsteilen Butadien-Acrylnitril-Copolymeren, welche näherungsweise 70 Gewichtsteile von aus Butadien erhaltenen Einheiten ent-
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hielten, erhalten wurden und wurde in der Schneckenpresse verwendet. Dieses Harz weist folgende Eigenschaften auf:
Stickstoffgehalt (Kjeldahl-Verfahren)
Intrinsic-Viskosität in Acrylnitril bei 25° C (ASTM-Verfahren D 1243-60)
Schmelzindex
16,5 -
nicht weniger als 29
4,0 g/10 Minuten
Dieses Harz ist im Handel unter der Bezeichnung "Barex 210" von der Vistron Corporation, Cleveland, Ohio erhältlich. Die Betriebsdaten der Schneckenpresse sind in der Tabelle aufgeführt.
T a b e 1 le 1 Schmelztempe
ratur C (F )
(410) Ausstoss in
g/Schnek-
kenumdrehung
Schnecken
drehzahl
Düsendruek
in at
(lbs/
sq.. in.)
210 (400) 14,5
11 49 (700) 204 (410) 14,2
26 84 (1200) 210 (385) 14,4
30 141 (2000) 196 (400) 14,2
36 88 (1250) 204 (390) 13,6
40 155 (2200) 199 14,2
50 127 (1800)
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Eine ähnliche Schneckenpresse mit einem glatten Strangpressenzylinder mit einer Länge von j6 cm (30 inch) und einem Innendurchmesser von 5*2 cm (2,052 inch) wurde mit einer 76 cm langen Schnecke versehen, welche einen rechtsgerichteten einzigen Schneckengang mit einer Steigung von 5,08 cm (2 inch) aufwies. Die Tiefe der Schnecke betrug 7,0 mm (0,275 inch), die Stegbreite 6,25 mm (0,25 inch) und der Durchmesser 6,36 cm (2,047 inch).
Die Heizvorrichtungen, Temperatursteuervorrichtungen und der Antrieb entsprachen der vorausgehend beschriebenen Ausführung. Das Betriebsverhalten der Schneckenpresse ist in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle
Schneckendrehzahl
12,75
12
20
19
35
40
Ausstoss in
Düsendruck (lbs/ Schmelztempe- g/Schnekin at sq. in.) ratur C (F ) kenumdrehung
63
141
81
141
141
105
(900)
(2000)
(1150)
(2000)
(2000)
(1500)
193 207 I96
199 188
191
(380) (405) (385) (390) (370) (375)
18,8
13,1 18,6 14,8 16,4 13,6
-T-
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Aus der Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die in der vorausgehend erläuterten V/eise aufgebaute Schneckenpresse einen im wesentlichen gleichmässigen Harzausstoss in g/Schneckenumdrehung über einen weiten Drehzahlbereich zwischen 11 bis 50 Umdrehungen/Minute aufv/eist. Es ist ferner ersichtlich, dass sich der Ausstoss nicht wesentlich verringerte, wenn der Druck an der Strangpressdüse zwischen 49 und 141 at . (700 bis 2000 lbs. per square inch) geändert wurde. Jedoch ergibt sich aus der Tabelle 2, deren Werte einer vergleichbaren Schneckenpresse mit glattem Strangpressenzylinder entsprechen, dass eine Druckänderung den Harzausstoss um bis zu 20$ verringerte, und dass ein Ansteigen der Drehzahl von 12,75 Umdrehungen/Minute auf 40 Umdrehungen/Minute den Ausstoss ebenfalls um bis zu 25$ verringerte, bezogen auf die Grammangaben pro Schneckenumdrehung.
Die vorausgehend beschriebene Schneckenpresse eignet sich besonders zur Verarbeitung der schwieriger zu verarbeitenden Harze wie etwa Nylon, Vinylharze, Polyoxymethylenharze, Polyäthylenterephthalatharze und Fluorkohlenstoffharze und ihrer Copolymeren und Terpolymeren sowie Acrylharze mit höherer Sperrwirkung.
Vorzugsweise beträgt die Breite der in den Strangpressenzylinder geschnittenen Nuten etwa 20 bis 90$ der Schneckenstegbreite, jedoch kann auch ein Bereich zwischen 10 und 100$ verwendet werden. Vorzugsweise liegt die Steigung der Nut in einem Bereich von etwa 10$ der Schneckensteigung; jedoch kann sich praktisch die Steigung der Nuten in einem Bereich von etwa 20$ der Schneckensteigung ändern.
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460 357 J
Das Einschneiden der Nuten am Innenumfang des Strangpressenzylinders kann durch ein wohlbekanntes Verfahren erfolgen, wie es beispielsweise zur Herstellung eines gezogenen Gewehrlaufs eingesetzt wird. Andere Verfahren, wie etwa Giessen, Schleifen oder Elektroerosion, können ebenfalls eingesetzt werden.
- 9 509843/0837

Claims (10)

  1. 357
    Patentansprüche
    .^ Schneckenpresse zum Extrudieren von Kunstharzen, mit
    (a) einem Strangpressenzylinder, welcher im Bereich des einen Endes mit einer Eintrittsöffnung und im Bereich des entgegengesetzten Endes mit einer Austrittsöffnung versehen ist, und welche eine Innenfläche aufweist, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Strangpressenzylinders zwischen der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung erstreckt,
    (b) einer innerhalb des Strangpressenzylinders angeordneten Schnecke, welche innerhalb des Strangpressenzylinders umläuft, und welche eine merkliche Stegbreite, eine vorgegebene Steigung und einen vorgegebenen Richtungssinn aufweist und eng benachbart der Innenfläche des Strangpressenzylinders liegt,
    (c) einem Drehantrieb für die Schnecke und
    (d) einer Heizvorrichtung zum Aufheizen des Strangpressenzylinders, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Strangpressenzylinders (1) eine Spiralnut aufweist, welche sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Strangpressenzylinders erstreckt, und welche eine vorgegebene Steigung sowie eine Breite aufweist, die gleich gross oder geringer ist als die Schneckenstegbreite, und welche den gleichen Richtungssinn wie die Schnecke (4) besitzt.
    . - 10 509843/0837
    460 357
  2. 2. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut den gleichen Richtungssinn und die gleiche Steigung wie die Schnecke aufweist, und dass die Breite der Nut geringer ist als die Stegbreite der Schnecke.
  3. 3. Schneckenpresse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Nuten vorhanden sind.
  4. 4. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut den gleichen Richtungssinn und im wesentlichen die gleiche Steigung aufweist wie die Schnecke (4) und die Breite der Nut geringer ist als die Stegbreite der Schnecke.
  5. 5· Schneckenpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Nuten vorhanden sind.
  6. 6. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Nut im Bereich zwischen 20 und 90$ der Stegbreite der Schnecke liegt.
  7. 7» Schneckenpresse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Nuten vorhanden sind.
  8. 8. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Nuten 10$ grosser oder geringer als die Steigung der Schnecke ist.
  9. 9. Schneckenpresse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
    • - 11 - .
    509843/0837
    dass eine Mehrzahl von Nuten vorhanden sind.
  10. 10. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut einen halbmondförmigen Querschnitt aufweist.
    11· Schneckenpresse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Nuten vorhanden sind.
    • - 12 -
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