DE2521123A1 - Vorrichtung zum aufbereiten und strangpressen von thermoplastischen kunststoffen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Aufbereiten und Strangpressen von thermoplastischen Kunststoffen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbereiten und Strangpressen von thermoplastischen Kunststoffen, bestehend aus einem Planetwalzenextruder mit Zentralwelle und die Zentralwelle umgebenden Planetenspindeln, die sich in Achsrichtung mit ihrer geraden Stirnfläche auf einem gemeinsamen ausstoßseitigen Anlaufring abstützen, dessen Bohrung den kegeligen Schneckenwellenabschnitt einer nachgeschalteten Einschneckenstrangpresse umschließt und sich in Austrittsrichtung der Vorrichtung erweitert.
• Vorrichtungen dieser Gattung gehören zum vorbekannten Stand der Technik. Bei ihnen sind die Zentralwelle und die die Zentralwelle umgebenden Planetenspindeln als miteinander kämmende Schneckenwellen ausgebildet. Zentralwelle und Antrieb der Virrichtung sind miteinander gekuppelt, und die Zentralwelle treibt die mit ihr im Eingriff stehenden Planetenspindeln, die auch mit der Verzahnung der Bohrung des sie umschließenden Zylinders kämmen, an. Die sich an den Planetwalzenextruder anschließende Einschneckenstrangpresse und die dem Planetwalzenextruder vorgeschaltete Einschneckenfulleinrichtung sind durch eine gemeinsame Welle miteinander vereinigt, die im Bereich der Einschneckenfülleinrichtung und der nachgeschalteten Einschneckenstrangpresse als Schneckenwelle und im Bereich des Planetwalzenextruders als Zentralwelle ausgebildet ist. Ein Anlaufring, der in einer stirnseitigen Eindrehung des Zylinders des T #netwalzenextruders liegt, umschließt die Zentralwelle und deckt die Stirnseite der Planetenspindeln zum Teil ab. Er nimmt die Axialkräfte der mit ihren Stirnflächen anliegenden Planetenspindeln auf.
• Weiterhin sind Einschneckenstrangpressen mit zylindrischer Schnecke und nach dem Ausstoßende abnehmendem Gangvolumen bekannt. Bei diesen Einschneckenstrangpressen wird durch den am Schneckenende herrschenden Massedruck sowohl die Endtemperatur und damit der Grad der Plastifizierung und der Homogenisierung, also die Qualität des zu verarbeitenden Polymers, als auch die Ausstoßleistung der Einschneckenstrangpresse gesteuert. Dabei wird der Massedruck im wesentlichen durch den Austrittsquerschnitt der Strangpresse bestimmt, und zwar durch den Spalt zwischen der rotierenden Schneckengpitze und dem diese Spitze umgebenden Zylinder, der sich durch axiales Verschieben der Schnecke einstellen läßt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, bei Planetwalzenextrudern eine vorteilhafte Möglichkeit zur Beeinflussung des Massedruckes zu schaffen.
• Dazu geht die Erfindung von der eingangs erwähnten, zum Stand der Technik gehörenden Vorrichtung aus und schlägt vor, die Planetenspindeln des Extruders in Ausstoßvorrichtung über die Stirnflächen der Zentralwellenverzahnung vorstehen zu lassen und die Bohrung des Anlaufringes, etwa vom Bereich des Zahngrundes der Planetenspindeln ausgehend, bis zum Bohrungsdurchmesser der Einschneckenstrangpresse zu erweitern und etwa in ihrer Längsmitte eine bis dicht an den kegeligen Anlaufkörper heranreichende, als Ringwulst oder als zur Mantelfläche des kegeligen Anlaufkörpers parallel verlaufende Ringfläche ausgebildete Scherfläche vorzusehen.
• Durch Einbau eines derart ausgebildeten und entsprechend bemessenen Anlaufringes läßt sich für jede der in dem Planetwalzenextruder zu verarbeitenden Massen der für die Druck- und auch für die Strömungsverhältnisse optimale Ausstoßdruck im Walzenteil erzeugen. Außerdem verbessern die in der Bohrung des Anlaufringes auftretenden Scherkräfte die Homogenisierung und Dispergierung des Durchsatzes. Da ein solcher Anlaufring auswechselbar ist, kann durch Einbau eines entsprechenden Anlaufringes, dessen Abmessungen und dessen Profil auf das jeweils zu verarbeitende Material abgestellt sind, der Anwendungsbereich eines Planetwalzenextruders wesentlich erweitert werden.
• Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt und im folgenden Teil der Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Übergang von einem Planetwalzenextruder zur nachgeschalteten Einschneckenstrangpresse in einem Schnitt; Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt mit einem anderen Anlaufring.
• Der Planetwalzenextruder 1 besteht aus dem Gehäuse 2, der Zentralwelle 3 und den die Zentralwelle umgebenden Planetenspindeln 4. Zentralwelle und Planetenspindeln sind als Schneckenwellen bzw. Schneckenspindeln ausgebildet. Die Planetenspindeln 4, die mit den Schneckengängen der Zentralwelle 3 und auch mit den Schneckengängen der Gehäusebohrung 5 kämmen, laufen frei um und werden in Achsrichtung von einem gemeinsamen Anlaufring 6, an dem sie sich mit ihrer geraden Stirnfläche abstützen, gehalten. An den Planetwalzenextruder 1 schließt sich eine Einschneckenstrangpresse 7 an. Sie nimmt in einer stirnseitigen Eindrehung ihres Gehäuses 8 den Anlaufring 6 und in ihrer Gehäusebohrung 9 die Schneckenwelle 10 auf. Zentralwelle 3 des Planetwalzenextruders 1 und Schneckenwelle 10 der Einichneckenstrangpresse 7 sind miteinander gekuppelt. Der Übergang von der Zentralwelle 3 zu der Schneckenwelle 10 ist a Is als kegelstumpfförmiger Anlaufkörper 11 ausgebildet, der von dem Anlaufring 6 umschlossen wird.
• Planetwalzenextruder 1 und Einschneckenstrangpresse 7 besitzen einen gemeinsamen nicht dargestellten Antrieb, der nur auf die Zentralwelle 3 einwirkt; die Planetenspindeln 4 laufen frei innerhalb des Gehäuses 2 um.
• Die zu verarbeitenden thermoplastischen Kunststoffe werden innerhalb des Planetwalzenextruders 1 plastifiziert und homogenisiert und dabei in Richtung der Zentralwelle 3 stetig weiter befördert, bis sie gegen den Anlaufring 6 stoßen. Bestimmend für den Grad der Plastifizierung und Homogenisierung im Planetwalzenextruder 1 sind neben der Rezeptur der zu verarbeitenden Masse vor allem die Druck- und auch die Strömungsverhältnisse, die im wesentlichen durch den Ausströmquerschnitt beeinflußt werden. Der Anlaufring 6 legt diesen Ausströmquerschnitt zusammen mit dem Anlaufkörper 11, den er umschließt, fest. Daher werden vom Durchmesser der Bohrung 12 des Anlaufringes 6 nicht nur die Verweilzeit der Kunststoffmasse innerhalb des Planetwalzenextruders, sondern auch deren Druck und deren Strömungsverhältnisse, also deren Fließgeschwindigkeit, bestimmt.
• In dem Ausfllhrungsbeispiel nach der Fig. 1 ist die Bohrung 12 des Anlaufringes 6 deshalb mit einer Ringwulst 13 versehen, die verhältnismäßig dicht an den Umfang des Anlaufkörpers 11 heranreicht. Der Scheitel dieser Wulst kann aber auch, wie in der Fig. 2 dargestellt, mit einer zum Anlaufkörper 11 parallel verlaufenden Fläche 14 ausgestattet sein. Beiden Ausführungen gemeinsam ist die gegenüber den Planetenspindeln 4 zurückspringende Zentralwellenverzahnung 15 und der von den Planetenspindeln 4 ausgehende zylindrische Abschnitt 16 der Bohrung 12 des Anlaufringes. In diesem Teil der Bohrung 12 verkleinert sich der Ausströmquerschnitt des Anlaufringes 6 und demzufolge vergrößert sich die Fließgeschwindigkeit des Gutes und es nehmen die Scherkräfte, die die Homogenisierung und Plastifizierung der Masse verbessern, zu. Dieser Effekt ist bei dem Anlaufring 6 nach der Fig. 2 besonders ausgeprägt. Anlaufringe dieser Form sind daher für Kunststoffe besonders geeignet, die gegen Scherung uneapfindlich sind.

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Vorrichtung zum Aufbereiten und Strangpressen von thermoplastischen Kunststoffen, bestehend aus einem Planetwalzenextruder mit Zentralwelle und die Zentralwelle umgebenden Planetenspindeln, die sich in Achsrichtung mit ihrer geraden Stirnfläche auf einem gemeinsamen ausstoßseitigen Anlaufring abstützen, dessen Bohrung den kegeligen Schneckenwellenabschnitt einer nachgeschalteten Einschneckenstrangpresse umschließt und sich in Austrittsrichtung der Vorrichtung erweitert, dadurch gekennzeichnets daß die Planetenspindeln (4) in Ausstoßrichtung über die Stirnfläche der Zentralwellenverzahnung (15) hinausragen und daß die Bohrung (12) des Anlaufringes (6), etwa vom Bereich des Zahngrundes der Planetenspindeln (4) ausgehend, sich bis zum Bohrungsdurchmesser der Einschneckenstrangpresse (7) erstreckt und etwa in ihrer Längsmitte eine bis dicht an den kegeligen Anlaufkörper (11) heranreichende, als Ringwulst (13) oder als zur Mantelfläche des kegeligen Anlaufkörpers parallel verlaufende Ringfläche (14) ausgebildete Scherfläche aufweist.