DE2559068C2 - Strangpreßvorrichtung für Kunstharze - Google Patents

Strangpreßvorrichtung für Kunstharze

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Description

Die Erfindung betrifft eine Strangpreßvorrichtung für Kunstharze gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs.
Eine Strangpreßvorrichtung für Kunstharze der eingangs genannten Art ist aus US-PS 38 50 415 bekannt. Die Gangtiefe der Schneckengänge der Schnecke ist über die gesamte Länge der Schnecke hinweg gleich und die
Schnecke hat auch im Bereich der Misch- und Abgabezone des Strangpreßzylinders einen kleinen Abstand zu der Innenfläche der Bohrung des Strangpreßzylinders. Der Abstand zu der innenfläche der Bohrung im Bereich der Eingangszone ist hingegen größer, da dort die Bohrung weiter ist, d. h. einen größeren Durchmesser hau Insbesondere bei der Verarbeitung von sauren, hochschmelzenden Polymeren, für die hohe Extrusionstemperaturen erforderlich sind, ergeben sich dahingehend Schwierigkeiten, daß man keine konstante gleichförmige Geschwindigkeit oder Vorwärtsbewegung der Extrusionsmasse gewährleisten kann. Die Polymere im erschmolzenen Zustand haben nämlich die Neigung, sich mit der Schnecke zu drehen, anstelle daß sie längs der Schnecke im Innenraum des Strangpreßzylinders gleiten. Auch gibt es bisher keine Strangpreßvorrichtungen, mit welchen sich verschiedene Kunstharzscrten verarbeiten lassen, da die Verarbeitungseigenschaften von Kunstharzen bezüglich Härte, Schmelzviskosität, Reibungswiderstand, latenter Schmelzwärme, thermischer Beständigkeil
und Schmelztemperatur in weiten Bereichen schwanken können.
Aus DE-AS 10 03 947 ist eine Strangpreßvorrichtung bekannt, bei der der Innenraum des Strangpreßzylinders nur eine einzige Zone bildet. Nähere Angaben bezüglich der Ausbildung sowie Bemessung der Schneckengänge der Extrusionsschnecke sind hierbei nicht gemacht.
Aus GB-PS 12 39 417 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die Extrusionsschnecke in drei Zonen unterteilt ist.
In keiner der Zonen hat aber die Schnecke einen Durchmesser, der wesentlich kleiner als der Durchmesser der Bohrung des Strangpreßzylinders ist. Daher ist ein Rückströmen bzw. Rücklaufen des erschmolzenen Polymers in der zweiten Mischzone hierbei nicht angestrebt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strangpreßvorrichtung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß man eine gleichförmige Abgabe des Polymeren durch die Spritzdüse innerhalb eines kurzen Zeitintervalls erhält, wobei eine gleichförmige Vorwärtsbewegung des Harzes in der Strangpreßvorrichtung auch bei sauren, hochschmelzenden Polymeren gewährleistet ist. Eine solche gleichförmige Abgabe innerhalb eines kurzen Zeitintervalls ist insbesondere bei der Extrusion von dünnwandigen Rohren von Bedeutung, da bei einer Änderung der Abgabemenge dünne Stellen in der Rohrwandung entstehen könnten, so daß das extrudierte Rohr unbrauchbar ist.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit der Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Strangpreßvorrichtung ist eine erste Eingangszone vorhanden, in der das polymere Material auf einer Temperatur in der Nähe seines Schmelzpunkts gehalten wird, um ein Material mit einer hohen Festigkeit zu haben. Hierdurch wird wirksam ein Rückströmen oder Rücklaufen des erschmolzenen polymeren Materials im Bereich der ersten Eingangszone vermieden. Die Längsnut an der Innenwand des
Strangpreßzylinders in dieser Eingangszone ermöglicht eine ausreichende Haftung für das zähe, polymere Material am Strangpreßzylinder, so daß das Material in dieser Zone gleichmäßig vorwärtsbewegt wird und sich nicht mit der Schnecke dreht. In der an die erste Eingangszone anschliessenden zweiten Misch- und Abgabezonc wird die Temperatur des Materials über seinen Schmelzpunkt erhöht, so daß das Material weniger viskos als zuvor ist. In dieser Zone hat die Schnecke mehrere Schneckengänge mit einer wesentlich größeren Steigung als in der ersten Eingangszone und auch der Durchmesser der Schnecke ist wesentlich kleiner als der Innendurchmesser des Strangpreßzylinders. Daher tritt im Bereich dieser zweiten Misch- und Abgabezone eine gewünschte Rückströmung auf, die zu einer intensiven Vermischung führt. Die Extrusionsmasse wird so aufbereitet, daß sie mit einer grösseren Gleichförmigkeit durch die Extrusionsdüse tritt. Dank dieser Gleichförmigkeit lassen sich
daher oiine Schwierigkeiten dünnwandige Rohre mit einer solchen Strangpreßvorrichtung herstellen. Das Druckverhältnis von 2 bis 3,5 in der ersten Eingangszone verhindert in verstärkterem Maße ein Mitdrehen des viskosen polymeren Materials in diesem Bereich des Strangpreßzylinders. In der anschließenden zweiten Zone wird eine intensive Vermischung gewährisistet, so daß im Bereich der Spritzdüse Material mit gleichförmiger Exlrusionsviskosität vorhanden ist Das polymere Material wird in der Eingangszone etwa auf einer Temperatur <s in der Nähe des Schmelzpunktes des Materials gehalten, so daß oich an der Wand des Strangpreßzylinders eine dünne Schmelzschicht ausbildet, die bei der Vorwärtsbewegung des polymeren Materials einen Schmiereffekt hat Durch die Reibung bei der Schlupfbewegung des polymeren Materials gegen die Schnecke wird die Temperatur des Materials bis zu ihrem Schmelzpunkt erhöht so daß man auch emen Schmiereffekt zwischen Schnecke imd polymerem Material erhält Selbst wenn der Austrittsdruck innerhalb eines großen Bereiches variiert, erhält man bei der Strangpreßvorrichtung eine gleichmäßige Abgabemenge, da die Strangpreßvorrichtung hohe Drücke entwickeln kann, um das polymere Material vorwärts zu schieben. Wenn das polymere Material eine hohe Viskosität hat so verringert diese die Rückströmung des polymeren Materials unter der Druckeinwirkung, da das Ausmaß der Rückströmung umgekehrt proportional zur Viskosität des polymeren Materials ist . ... :5
Die Erfindung wird nachstehend an einem Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen naher erläutert
Darin zeigt
F i g. 1 eine Längsschnittansicht einer Strangpreßvorrichtung,
F i g. 2 eine Querschnittsansicht des Strzngpreßzylinders und der Schnecke längs der Linie 2-2 in F ι g. 1, und
F i g. 3 eine Querschnittsansicht des Strangpreßzylinders und der Schnecke längs der Linie 3-3 in F ι g. 1.
Nach den F i g. 1 bis 3 weist die Strangpreßvorrichtung einen Strangpreßzylinder U auf, dessen Bohrung 12 an der Innenwand Längsnuten 13 hat, sowie eine Schnecke 14, die sich in der Bohrung 12 dreht Die Schnecke 14 ist mit einer eingängigen rechtsgängigen Schneckenwindung 15 im Bereich einer Eingangszone des Strangpreßzylinders 11 und einer mehrgängigen rechtsgängigen Schneckenwindung 16 im Bereich der Austrittszone des Strangpreßzylinders 11 versehen. Die eingängige Schneckenwindung 15 liegt eng an der Bohrung 12 an, während die mehrgängige Schneckenwindung 16 einen beträchtlichen Abstand zur Bohrung 12 aufweist. Die Schnecke 14 weist ferner einen Schaft 17 auf, welcher sich durch eine Lagerbuchse 18 erstreckt und mit einer Drehantriebseinrichtung 19 verbunden ist Der Strangpreßzylinder 11 besitzt eine Eintrittsöffnung 20 und eine Austrittsöffnung 21, welche mit einer Strangpreßdüse 26 verbunden ist Der Strangpreßzylinder 11 trägt die Lagerbuchse 18 und besitzt einen Flansch 22 zur Befestigung des Strangpreßzylinders an einer Halterung 23 und an der Drehantriebseinrichtung 19. Der Strangpreßzylinder 11 ist ferner mit Heizbändern 24 als Heizeinrichtung versehen, die durch Thermoelemente 25 gesteuert werden, und eine nicht dargestellte elektrische Versorgung
Die Schnecke braucht nicht gleichmäßig unterteilt zu sein, da einige Polymere leichter schmelzen als andere und mehrere gesteuerte Heizzonen vorgesehen werden können.
Das Betriebsverhalten einer solchen Strangpreßvorrichtung wird durch die folgenden Beispiele verdeutlicht.
Beispiel 1
Ein Strangpreßzylinder mit einer Länge von 91,5 cm wurde mit einem der Eintrittsöffnung benachbarten Bereich mit einer Länge von 43 cm hergestellt, dessen Durchmesser 49,5 mm betrug und welcher in der Innenfläche 13 Längsnuten aufwies, welche sich über die gesamte Länge von 43 cm erstreckten, wobei die Nuten mit einer kugelförmigen Schneidvorrichtung mit einem Durchmesser von 6,4 mm auf eine Tiefe von näherungsweise 2,03 mm geschnitten wurden. Der restliche Abschnitt des Strangpreßzylinders mit einer Länge von 48,3 cm wies einen Durchmesser von 5,2 cm und eine glatte Innenfläche auf. Die entsprechenden Abschnitte der Schnecke wurden mit einem Durchmesser von 4,93 cm, einer eingängigen, rechtsgängigen Schneckenwindung mit einer Stegbreite von 6,4 mm und einer Steigung von 38 mm ausgeführt wobei die Tiefe des Schneckengangs für die beiden der Eintrittsöffnung benachbarten Windungen 8,4 mm betrug und die Tiefe während der 6 Windungen gleichförmig auf eine Gangtiefe von 3,02 mm abfiel, wobei diese Schneckengangtiefe von 3,02 mm näherungsweise während 3V2 Windungen bis zur Vervollständigung des Abschnitts mit 43 cm Länge beibehalten wurde. Die dem glatten Strangpreßzylinderabschnitt mit einer Länge von 48 cm entsprechende Schnecke wies einen Durchmesser von 5,08 cm auf, sowie eine abgerundete, rechtsgehende, dreigängige Schneckenwindung mit einer Länge von 11,4 cm und einer Tiefe von 5,85 mm. Die Strangpreßvorrichtung war mit üblichen Heizeinrichtungen, Temperatursteuereinrichtungen und einer Drehantriebseinrichtung versehen. Bei der Verarbeitung eines Polytetrafluoräthylen-Hexafluoropropylencopolymeren, welches gemäß einem Verfahren der US-PS 29 46 763 hergestellt werden kann und welches eine spezifische Schmelzviskosität von 1 χ 104 aufwies, wurden die in Tabelle 1 angegebenen Ergebnisse erhalten.
/Oast;
Tabelle 1
Temperatur des
Zylinders
mit 49,5 mm
Durchmesser (0C)
Temperatur des Zylinders mit 52 mm Durchmesser (0C)
Düsen- Schmelz- Drehzahl Düsendruck g/Schnecken
temperatur temperatur der (bar) Umdrehung
(0C) (0C) Schnecke
(U/min)
259,5
259,5
265
270,5
275,5
15
20
35
40
45
50
55
60
315 315 343 372 343
315 307 299 299 327
Beispie!
11
15,2
19
24
44,7 53,4 65,5 68,9 107
33
33
33,4
33
30
Würfel aus Polyvinylchloridpolymeren mit einer Würfellänge von 3,5 mm und einer üblicherweise zum Strangpressen von Wasserrohren verwendeten Qualität wurden durch die in Beispiel 1 beschriebene Vorrichtung verarbeitet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2
Temperatur des Temperatur des Düsen Schmelz Drehzahl Düsendruck g/Schneckcn-
Zylinders Zylinders temperatur temperatur der (bar) umdrehung
mit 49,5 mm mit 52 mm (0C) (°C) Schnecke
Durchmesser (0C) Durchmesser (U/min)
("Q
121
121
121
121
177 177 191 177
177 174 171 182
11
15,4 19,5 19,5
53,5 79 82,6 117
20 22 20 20
Aus den vorausgehend aufgeführten Beispielen ist ersichtlich, daß die Materialabgabe gleichförmig und über einen weiten Bereich von Schneckendrehzahlen und Düsendrücken gleichmässig ist
Die Vorrichtung ist insbesondere für die Verarbeitung von Polymeren, wie beispielsweise Polypropylen, Polyäthylenterephthalat, Polycaprolactam und Polyoxymethylenharze bestimmt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
65

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    Strangpreßvorrichtung für Kunstharze mit einem Strangpreßzyiinder mit einer Eintrittsöffnung in der Nähe des einen Endes und einer Austrittsöffnung am gegenüberliegenden Ende, an dem eine Strangpreßdüse angeordnet ist, wobei die Innenfläche des Strangpreßzylinders von einer sich über die gesamte Länge des Strangpreßzylinders hinweg erstreckende Bohrung derart gebildet wird, daß eine erste Eingangszone hoher Viskosität und eine zweite Misch- und Abgabezone niedriger Viskosität vorhanden ist, mit einer in der Bohrung des Strangpreßzylinders drehbar angeordneten Schnecke, deren Länge etwa der Länge der Bohrung des Strangpreßzylinders entspricht und die eine vorgegebene Schneckenwindung, einen vorgegebenen
    Schneckendrehsinn, eine vorgegebene Stegbreite und eine entsprechende Schneckensteigung hat, mit einem Drehantrieb für die Schnecke und mit einer dem Strangpreßzylinder zugeordneten Heizeinrichtung für die in der Bohrung befindliche Strangpreßmasse, wobei im Bereich der Eintrittszone des Strangpreßzylinders an der von der Bohrung gebildeten Innenwand Längsnuten angeordnet sind, der Strangpreßzylinder einen etwa konstanten Durchmesser hat, die Steigung der Schneckenwindung etwa konstant ist und die Schnecke in zwei Zonen unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Eingangszone die Schnecke (14) einen engen Sitz gegenüber der Innenfläche der Bohrung (12) des Strangpreßzylinders hat, die Steigung der Schiieckenwindung kleiner als der Schheckendurchmesser ist und die Schneckenwindung eine Gangtiefe hat, die in Längsrichtung der Schnecke (14) kleiner wird, und daß im Bereich der Misch- und Abgabezone die Schnecke (14) einen Schaft- und einen Schneckenwindungsdurchmesser hat, die wesentlich kleiner als der
    Durchmesser der Bohrung (12) des Strangpreßzylinders (11) sind, und die Schnecke (14) in dieser Zone eine Schneckenwindung aufweist, deren Steigung wenigstens das Zweifache des Durchmessers der Bohrung (12) beträgt.
DE2559068A 1975-01-06 1975-12-30 Strangpreßvorrichtung für Kunstharze Expired DE2559068C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

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US05/538,755 US3954366A (en) 1975-01-06 1975-01-06 Two-stage single screw extrusion apparatus

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Publication Number Publication Date
DE2559068A1 DE2559068A1 (de) 1976-07-08
DE2559068C2 true DE2559068C2 (de) 1985-11-28

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ID=24148291

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Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2559068A Expired DE2559068C2 (de) 1975-01-06 1975-12-30 Strangpreßvorrichtung für Kunstharze

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