DE2515866C2

DE2515866C2 - Schneckenpresse zum Extrudieren von Kunststoffen

Info

Publication number: DE2515866C2
Application number: DE2515866A
Authority: DE
Inventors: Reuben T. Claymont Del. Fields
Original assignee: Sterling Extruder Corp South Plainfield Nj Us
Current assignee: Sterling Extruder Corp South Plainfield Nj Us
Priority date: 1974-04-12
Filing date: 1975-04-11
Publication date: 1985-02-21
Also published as: JPS587452B2; DE2515866A1; FR2274431A1; JPS50143862A; FR2274431B1; US4125333A; IT1037215B; GB1449593A; CA1048720A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneckenpresse zum Rxtrudieren von Kunststoffen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einer aus der US-PS 26 39 464 bekannten Schnekkenpresse nach dem Oberbegriff des Patentanspruches ist die Nut durch Mischkammern unterbrochen und ist die Steigung der Nut vorzugsweise kleiner als die der Schneckengänge. Die Breite der Nut ist wesentlich größer als die der Stege der Strangpreßschneckc. Beim Betrieb dieser Schneckenpresse ergibt sich dadurch eine Gegenströmung, durch die der Ausstoß gemessen in ausgestoßene Masse/Schneckenumdrehung bei einer Änderung des Druckes oder der Schneckendrehzahl nicht mehr konstant ist.

Eine Schneckenpresse mit einer Mehrzahl von Nuten ist aus der US-PS 24 96 625 bekannt, wobei sich die Nuten jedoch nur über einen kurzen Abschnitt der Länge des Gehäuses erstrecken und der Richlungssinn der Nuten dem der Stege e'er Strangpreßschnecke entgegengesetzt ist. Die Nuten befinden sich innerhalb eines Bereiches der Strangpreßschnecke, der der Plastifi/.icrung des Kunststoffes dient.

Der Gründung liegt ausgehend von der US-PS 39 464 die Aufgabe zugrunde, eine Schneckenpresse zu schaffen, bei der der Ausstoß im wesentlichen proportional /ur Schneekcndrch/ahl ist und weitgehend unabhängig von dem in der Schneckenpresse herrsehenden Druck ist.

Diese Aufgabe wird hei einer Schneckenpresse der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schnekkenpresse wird eine Rückströmung des Kunststoffes weitgehend verhindert Eine hohe Rückströmung und die dabei entwickelten hohen Scherkräfte erzeugen zwar eine intensive Durchmischung des Kunststoffes, verhindern jedoch andererseits den Aufbau eines hohen Pressendruckes, wie er ge/ade für schwierig zu extru-

to dierende Kunststoffe erforderlich ist, die eine hohe Schmelzviskosität eine niedrige Oberflächenreibung gegenüber Metall und eine geringe thermische Stabilität besitzen. Der Aufbau eines hohen Pressendruckes wird dadurch ermöglicht daß die Nut der erfindungsgemäßen Schneckenpresse so ausgebildet ist, daß um die Stege keine Umgehungsstrecken entstehen.

Die Anzahl der in die Wand des Gehäuses eingeschnittenen Nuten wird dadurch begrenzt, daß eine ausreichende Oberfläche zum Halten der Slrangprcßschnecke vorhanden sein muß.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, wobei die im Patentanspruch 5 angegebene Ausbildung der Nuten einen Selbstreinigungseffekt ergibt und gleichzeitig sicherstellt, daß der zu verarbeitende Kunststoff erfaßt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 im Längsschnitt die Schneckenpresse und
F i g. 2 in einer vergrößerten Detaildarstellung die Ausbildung der Strangpreßschnecke und der Innenwandung des Gehäuses.

Die Schneckenpresse weist ein hohlzylindrisches Gehäuse 1 mit einer Bohrung 2 auf, die mit Nuten 3 versehen ist und in enger Anlage eine Strangprcßschnecke 4 aufnimmt. Diese ist mit rechtssinnigen Gängen AA und Stegen 4ß versehen und einteilig mit einer Antriebswelle 5 ausgebildet die durch einen, äußeren Drehantrieb 6 angetrieben wird. Das Gehäuse 1 besitzt eine Eintrittsöffnung 7 und eine Ausirittsöffnung 8, an welchem eine nicht dargestellte Strangprcßdüüc angeordnet werden kann. Das Gehäuse 1 kann zwecks Halterung der Antriebswelle 5 mit einer Lagerbuchse 9 versehen sein sowie mit einem Flansch 10, um das Gehäuse 1 mit einer geeigneten Halterung 11 und dem Drehantrieb 6 zu verbinden. Das Gehäuse 1 ist mit Heizbändern 12 ausgestattet, die durch Thermoelemente 13 gesteuert werden, sowie mit einer nicht dargestellten elektrischen Versorgung.
Es ist nicht notwendig, daß die Strangpreßschnecke 4 eingängig ausgeführt ist, daß die Steigung der Gänge AA dem Innendurchmesser des Gehäuses 1 entspricht und daß in der Bohrung des Gehäuses 1 eine bestimmte Anzahl von Nuten 3 eingeschnitten ist.

Das verbesserte Bctriebsverhalten wird durch die folgendcn Beispiele deutlich:

Beispiel 1

Ein Gehäuse 1 mit einer Länge von 76 cm wies eine ho Bohrung 2 von 5,08 cm auf, in welcher fünf im gleichen Abstand angeordnete rechtsgängige Nuten 3 mit einer Steigung von 5,08 cm eingeschnitten wurden. Diese Nuten 3, welche etwa 3,2 mm breit und 2.28 mm tief waren, wurden mittels eines runden Sehncidstahls von 3.18 nun Μ Durchmesser hergestellt, wodurch über die gesamte Länge des Gehäuses I im wesentlichen halbmondförmig ausgebildete Nuten 3 erhalten wurden. Das Gehäuse I wurde mit einer 76 cm langen Strangprcßschnccke 4

' versehen, welche einen rechtsgängigen einzigen Gang AA mit einer Steigung von 5,08 cm aufwies. Die Tiefe der Strangpreßschnecke 4 betrug 8,25 mm. die Stegbreite 6,35 mm und der Durchmesser 5,05 cm. Die Schnekkenprfc-sse war mit den üblichen Heizvorrichtungen, Temperatursteuervorrichtungen, dem Antrieb usw. versehen, welche Elemente keinen Teil der Erfindung bilden und nicht im einzelnen beschrieben werden.

Ein mit Nitrilkautschuk modifiziertes Acrylnitril-Methylacrylat. weiches einen Schmelzpunkt von etwa 193° C aufweist, besteht aus den zugrundeliegenden Copolymeren, welche durch eine Propf-Copolymerisalion 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 enthielten, erhalten wurden und wurde in der Schneckenpresse verwendet. Dieses Harz weist folgende Eigenschaften auf:

Tabelle 2

Stickstoffgehalt

(Kjeldahl-Vcrfahren)
Intrinsic-Viskosität in

Acrylnitril bei 25°C

(ASTM-Verfahren D 1243-60)

Schmelzindex

16,5-19%

nicht weniger
als 29 cmVg
4,0 g/10 Minuten

Dieses Harz ist im Handel unter der Bezeichnung »Barex210« von der Vistron Corporation, Cleveland, Ohio, erhältlich. Die Betriebsdaten der Schneckenpresse sind in der Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1

Sehnccken-	Düsendruck	Schmelztempe	Ausstoß in
drch/.ahl	in kPa	ratur "C	g/Schnvckcn-
			umdrchung
11	4 90(1	210	14,5
26	8 300	204	14,2
30	13 800	210	14,4
36	8 62(1	196	14,2
40	15 20(1	204	13,6
50	12 400	199	14,2

Eine ähnliche Schneckenpresse mit einer glatten Innenwandung des Gehäuses mit einer Länge von 76 cm und einem Innendurchmesser von 5,2 cm wurde mit einer 76 cm langen Strangpreßschnecke versehen, welche einen rechtsgerichteten einzigen Schneckengang mit einer Steigung von 5,08 cm aufwies. Die Tiefe der Strangpreßschnecke betrug 7,0 mm, die Stegbreite 6,25 mm und der Durchmesser 6,36 cm.

Die Heizvorrichtungen, Temperatursteuervorrichtungen und der Antrieb entsprachen der vorausgehend beschriebenen Ausführung. Das Betriebsverhalten der Schneckenpresse ist in Tabelle 2 dargestellt.

Schneckendrehzahl

Düsendruck
in kPa

Schmelztemperalur'C

Ausstoß in
g/Schneckenumdrehung

12.75	6 200	193	18.8
12	13 800	207	13.1
20	7 930	196	18.6
10 19	13 800	199	14,8
35	13 800	188	16,4
40	10 700	191	13,6

Aus der Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die in der vorausgehend erläuterten Weise aufgebaute Schneckenpresse einen im wesentlichen gleichmäßigen Ausstoß in g/ Schneekenunidrehung über einen weiten Drehzahlbereich zwischen 11 bis 50 Umdrehungen/Minute aufweist. Es ist ferner ersichtlich, daß sich der Ausstoß nicht wesentlich verringerte, wenn der Druck an der Strangpreßdüse zwischen 4900 und 13 800 kPa geändert wurde. Jedoch ergibt sich aus der Tabelle 2, deren Werte einer vergleichbaren Schneckenpresse mit glatter Innenwandung betreffen, daß eine Druckänderung den Ausstoß 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.

Die vorausgehend beschriebene Schneckenpresse eignet sich besonders zur Verarbeitung der schwieriger zu verarbeitenden Harze wie etwa Nylon, Vinylharze, Polyoxymethylenharze, Polyäthylenterephthalatharze und Fluorkohlenstoffherze und ihrer Copolymeren und Terpolymeren sowie Acrylharze mit höherer Sperrwir-

J5 kung.

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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schneckenpresse zum Extrudieren von Kunststoffen, die ein hohlzylindrisches Gehäuse mit Ein- und Austrittsöffnungen und einer zwischen beiden Öffnungen durchgehenden Innenwandung, eine drehbar angeordnete Strangpreßschnecke, einen Drehantrieb und eine Heizvorrichtung im Gehäuse aufweist, wobei in der Innenwandung des hohlzylindrischen Gehäuses eine schraubenlinienförmig verlaufende Nut vorgesehen ist, die den gleichen Richtungssinn wie die Stege der Strangpreßschnecke aufweist, ,dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nut (3) durchgehend über die gesamte Länge des Gehäuses (1) erstreckt und ungefähr die gleiche Steigung wie die Strangpreßschnecke (4) aufweist und daß die Breite der Nut (3) gleich oder kleiner als die der Stege (AB) der Strangprcßschnckke(4)ist.

2. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Nuten (3) vorhanden ist.

3. Strangpreßschnecke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Nut (3) 20 bis 90% der Breite der Stege (4ß;der Strangpreßschnecke (4) beträgt.

4. Strangpreßschnecke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Nut bzw. Nuten (3) um nicht mehr als 10% von der der Strangpreßschnecke (4) abweicht.

5. Strangpreßschnecke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut bzw. die Nuten (3) einen halbmondförmigen Querschnitt aufweisen, ι