DE2608307A1

DE2608307A1 - Mehrgaengige extruderschnecke

Info

Publication number: DE2608307A1
Application number: DE19762608307
Authority: DE
Inventors: Diemar Anders
Original assignee: Hermann Berstorff Maschinenbau GmbH
Current assignee: KraussMaffei Berstorff GmbH
Priority date: 1976-02-28
Filing date: 1976-02-28
Publication date: 1977-09-08
Also published as: JPS52105967A; FR2342151B1; IT1115604B; US4107788A; CH598940A5; FR2342151A1; DE2608307B2; ATA37977A; AT358814B; GB1560972A

Description

Mehrgängige Extruderschnecke

Die Erfindung betrifft eine mehrgängige Extruderschnecke, für die Verarbeitung von thermoplastischen und elastomeren Kunststoffen oder Kautschuk mit wendelförmig um den Schneckenkern herzmgeführten Schneckenstegen, die in regelmäßigen Abständen und Längen abwechselnd niedriger gehalten sind.

Aus der DT-OS 19 24 239 ist eine Extruderschnecke bekannt mit y in regelmäßigen Abständen und Längen abwechselnd niedriger gehaltenen Schneckenstegen. Das mittels einer derartigen Schnecke zu verarbeitende Material hat somit die Möglichkeit, wenn es durch die aktive:. Stegflanke von der Zylinderinnenmantelfläche abgeschabt worden ist, über die niedriger gehaltenen Schneckenstegabschnitte in den rückwärtigen Schneckengang zu gelangen. Durch dieses Scheren des Materials über einen tiefer gelegenen Stegabschnitt wird eine gewisse Homogenisierung des Materials erreicht.

Mittels einer derartig gestalteten Schnecke kann jedoch nicht sichergestellt werden, daß jedes Materialteilchen einmal über einen tiefer gelegenen Stegabschnitt geschert wird. Es ist also nicht auszuschließen, daß das Material noch unaufgeschlossene Inseln enthält, wenn dieses den Extruder verläßt.■Derartige nicht genügend plastifizierte Materialinseln sind für eine Vei-

709836/0118

• ι- ■ ·

terverarbeitung sehr störend bzw. machen eine Veiterverarbeitung für bestimmte Zwecke sogar unmöglich.

Aus dem DBP 18 16 440 ist eine Extruderschnecke bekannt mit sogenannten "Stromaufteilungsknoten", die durch Schrägstege mit daran angrenzenden gegenüber den normal hohen Stegen niedriger

• gehaltenen Stegabschnitten- gebildet werden. Mittels einer derartig gestalteten Schnecke wird zwar sichergestellt, daß alle Materialteilchen über einen niedriger gehaltenen Steg geschert und somit Materialinseln zerstört werden. Nachteilig ist, daß das sich in einem Schnecken.gang befindende Material insgesamt über einen sehr kurzen Quersteg mit einem daran angrenzenden etwas längeren Schrägsteg geschert werden muß. Pur diese -Zwangsscherung über eine relativ kurze tiefergelegene Stegfläche wird ein hoher Druckverlust benötigt, der sich nachteilig auf die Förderleistung der Schnecke auswirkt. Nacnteilig ist auch, daß örtlich in diesem relativ kleinen Zylinderbereich wesentlich mehr Priktionsenergie entsteht, als durch die Zylinderkühlung abgeführt werden kann.

Zwecks Lösung dieses Problemes ist nun in der DT-AS 22 % 902 vorgeschlagen worden, die Querstege zur Schneckenachse hin einzukerben. Derartig eingekerbte Schneckenstege haben den Nachteil, daß nicht sichergestellt werden kann, daß alle Materialteilchen gleichmäßig beaufschlagt werden, weil einzelne Teilchen unzerrieben durch die Einkerbungen gelangen können, d. h., daß die sogenannte "siebartige Wirkung" eines derartig gestalteten Mischteiles nicht mehr vorhanden ist.

• Der größte Nachteil der Extruderschnecke gemäß dem DBP

18 16 440 und der DT-AS 22 56 902 ist jedoch in der äußerst schwierigen Herstellung zu sehen. Da keine regelmäßig umlaufenden, wendeiförmigen Schneckenstege vorgesehen werden, ist eine maschinelle Fertigung einer solchen Schnecke äußerst schwierig, ■ was leicht ersichtlich ist.

3 _ 709836/0118

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine- Extruderschnecke zu schaffen, die sehr einfach hergestellt werden kann, und die trotzdem eine ausgezeichnete Misch- und Scherwirkung des zu verarbeitenden Materials sicherstellt, ohne daß befürchtet werden muß, daß irgendwelche nicht aufgeschlossenen Materialteilehen zum am Extruderausgang angeordneten Werkzeug gelangen und störende Wirkungen hervorrufen. Weiterhin ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Misch- und Homogenisierschnecke vorzusehen, die aufgrund einer mehrgängigen Schnekke mit wendelförmig und parallel zueinander verlaufenden Schnekkenstegen hergestellt werden kann.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an der Stelle, an der der normal hohe Stegabschnitt in Förderrichtung endet und der niedrige Stegabschnitt beginnt, ein sich zum angrenzenden rückwärtigen Schneckensteg erstreckender Quersteg angeordnet ist, der die gleiche Höhe aufweist wie die niedrigen Stegabschnitte und daß der Quersteg das Ende des in Förderrichtung gesehen normal hohen Stegabschnittes mit dem Anfang des angrenzenden rückwärtigen normal hohen Stegabschnittes verbindet.

Mittels der erfindungs'gemäßen Schnecke, die äußerst einfach, aufgrund normal ausgefräster wendeiförmiger Schneckenstege, hergestellt werden kann, wird außerdem erreicht, daß durch die Anordnung von den normalen Schneckengang teilweise sperrenden Querstegen, welche das Ende des in Förderrichtung gesehen hohen Stegabschnittes mit dem Anfang des angrenzenden rückwärtigen hohen Stegabschnittes verbindet, alle Materialteüchen einmal über einen niedriger gehaltenen Stegabschnitt geschert und somit zerrieben v/erden. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß keine nicht aufgeschlossenen Materialinseln zum Extruderausgang gelangen können. Da der Vorgang des Materialscherens über einen niedriger gelegenen Stegabschnitt entweder über den wendelförmig umlaufenden niedriger gehaltenen Schneckenstegabschnitt oder über den in den Schneckengängen angeordneten niedriger gehaltenen Quersteg mehrfach wiederholt wird, ist in idealer Weise

709836/0118

sichergestellt, daß eine totale Zerreibung bzw. Aufschließung aller Materialteilchen und somit eine vollkommene Homogenisierung erfolgt.

Da insgesamt gesehen, die Länge der niedriger gehaltenen wendeiförmigen Stegabschnitte etwa der Länge der normal hohen Stegabschnitte entspricht, erfolgt ebenfalls eine sehr schonende Materialscherung, weil eine ausreichend lange Scherfläche zur Verfugung steht. Durch die kontinuierliche Wiederholung dieses Schervorganges wird ohne nennenswerte Friktionserwärmung des Materials sichergestellt, daß eine ausgezeichnete Verteilung und Zerteilung stattfindet'.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schneckengeometrie wird in den nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Extruderschnecke mit einem erfindungsgemäßen Mischteil.

Fig. 2 eine schematisierte Abwicklung eines mehrgängigen, erfindungsgemäßen Mischteiles.

In Fig. 1 wird eine stark schematisierte Schnecke 1 gezeigt mit einem Einzugsteil 2, einem Mischteil 3 und einem Austragsteil 4..

Die in Fig. 2 gezeigte Abwicklung des Mischteiles 3 ist mehrgängig und besteht aus parallel zueinander verlaufenden wendelförmig um den Schneckenkern herumgeführten Stegen. Die Stege selbst sind unterteilt in Abschnitte mit normaler Steghöhe 5 und daran anschließende Abschnitte mit nidriger Steghöhe 6.

Die Höhe der Stegabschnitte ist je nach dem Schneckendurchmesser und dem zu verarbeitenden Material zu wählen. Extruderschnecken für die Verarbeitung von Kautschuk zeigen beispiels-

- 5 - 709836/01 18

weise wesentlich tiefere Sehneckengänge bzw. größere Steghöhen auf als Kunststoffschnecken.

So beträgt .beispielsweise der Höhenunterschied zwischen den normal hohen Stegabschnitten 5 und den tiefer gelegenen Stegabschnitten δ* am Anfang des Mischteiles etwa 10-1 mm. Zur Schneckenspitze hin verringert sich die Steghöhe und der Schnek-

kenkerndurchmesser vergrößert sich. Der Höhenunterschied zwischen den normal hohen Stegabschnitten 5 und den tiefer liegenden Stegabschnitten 6 beträgt hier beispielsweise 3-0,3 mm.

An der Stelle, gekennzeichnet mit dem Bezugszeichen 7■, endet der normal hohe Stegabschnitt 5 und der niedrige Stegabschnitt 6 schließt sich wendelförmig daran an. Von der Stelle 7 aus verläuft ein Quersteg 8 zum Anfang 9 des angrenzenden rückwärtigen, normal hohen Stegabschnittes 5·

Der Quersteg 8 weist etwa die gleiche Höhe auf wie die niedriger gehaltenen Stegabschnitte 6.

Das sich in einem Schneckengang befindende Material wird durch "-. die Schneckenumdrehung, gekennzeichnet mit Pfeil 10, über den niedrigeren Stegabschnitt 6 geschert und gelangt in den Hachbargang. Dieser Vorgang wird durch Pfeil 12 angedeutet. Danach wird das Material in diesem Schneckengang in Förderrichtüng, gekennzeichnet mit Pfeil 11, gefördert, bis es zum nächsten niedrigeren Stegabschnitt 6 gelangt, den es wiederum überquert. Ein Teil des Materials überquert nicht den niedriger liegenden Stegabschnitt 6, sondern, wie durch Pfeil 13 dargestellt, den Quersteg ö.

Dieser Vorgang wiederholt sich ständig, wodurch eine vielfache Scherung des Materials über einen niedriger liegenden Stegab-schnitt 6 bzw. Quersteg 8 erreicht wird.

Durch diese vielfache Scherung wird sichergestellt, daß jedes

~ ⁶ ~ 709836/01 18

•V '

Materialteilchen vielfach, über einen tieferliegenden Stegabschnitt bzw. Quersteg geschert und somit vollkommen gleichmäßig homogenisiert wird.

Die niedrigeren Stegabschnitte 6 entsprechen in ihrer Länge etwa 'der Länge def^normal hohen Stegabschnitte 5· Es stehen den nicht aufgeschlossenen Materialinseln somit durch die niedriger gehaltenen Stege viel freie Passierflächen zur Verfügung. Die noch nicht aufgeschlossenen Materialinseln werden daher in schonender Weise und ohne übermäßige innere Heibung aufgeschlossen, wodurch erreicht wird, daß nur eine geringfügige Temperaturerhöhung des Materials entsteht. Diese schonende Materialbearbeitung mit nur geringer Friktionserwärmung wird durch die langen niedrigen Stegabschnitte in Verbindung mit den Querstegen gleicher Höhe erreicht.

Die erfindungsgemäße Schnecke garantiert somit eine sehr intensive Verteilung des zu verarbeitenden Materials aufgrund der Querstege 8 und der niedrigeren sich daran anschließenden Stegabschnitte 6 sowie eine ausgezeichnete Zerteilung durch die vielfache Scherung des Materials über die niedrigeren Stegabschnitte und den Querstegen. Da das Misch- und Homogenisierteil selbst, insgesamt eine große Länge niedrigerer Stegabschnitte aufweist, erfolgt eine sehr geringe Materialstauung vor den Stegen; das Übertreten und somit das Scheren verteilt sich auf eine sehr große Länge, wodurch, in erster Linie die schonende Materialbearbeitung erreicht wird.

- PATENTHiSPRUCH -

709836/0118

Claims

PiTESTAIiSPSFCH

Mehrgängige J£xtr\iderscnnecke für die Verarbeitung von thermoplastischen und elastomeren Kunststoffen oder Kautschuk mit ^: wendelförmig um den Schneckenkern herumgeführten Schneckenstegen, die in regelmäßigen Abständen und Längen abwechselnd niedriger gehalten sind,

dadurch geke n.n zeichnet ,

daß an der Stelle (7), an der der normal hohe Stegabschnitt

(5) in Förderrichtung endet und der niedrigere Stegabschnitt

(6) beginnt, ein sich zum angrenzenden rückwärtigen Schnekkensteg erstreckender Quersteg (8) angeordnet ist, der etwa die gleiche Höhe aufweist wie die niedrigen Stegabschnitte (6) und daß der Quersteg (8) das Ende (7) des in Förderrichtung gesehen normal hohen Stegabschnittes (5) mit dem Anfang (9) des angrenzenden rückwärtigen normal hohen Stegabschnittes (5) verbindet.

709836/0118