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PLÄST1ZIERUNGS1IJGRUPPE IN DER ANLAGE ZUR VERARBEITUNG
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VON POLYI'4ERITERIALIEN Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
das Gebiet der Verarbeitung von Polymermaterialien und noch genauer auf eine Plastizierungsbaugruppe
in der Anlage zur Verarbeitung von Polymermaterialien, die ein geringes Schüttgewicht
aufweisen.
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Die Erfindung kann in Betrieben der chemischen Industrie, die sich
auf Verarbeitung von Plasten (z.B. fasergefüllte Polymerkompositionen) zu technischen
Erzeugnissen für Kraftfahrzeuge spezialisieren, der radiotechnischen, elektrotechnischen
und der Maschinenbauindustrie zum Einsatz kommen.
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Zur Zeit sind Anlagen zur Verarbeitung von Polymermaterialien zu
Erzeugnissen (z.B. Spritzgußmaschinen, Strangpressen und anderes mehr) breit bekannt.
Das Hauptelement dieser Anlagen ist eine Plastizierungsbaugruppe, die die Erhitzung,
Vermischung und Überführung der Jeweiligen Komposition in den plastischen Zustand
ausführt. Anlagen zur Verarbeitung von Polymerkompositionen
können
eine Plastizierungsbaugruppe beinhalten, die mit einer Entgasungazone versehen ist.
Derartige Plastizierungsbaugruppen enthalten ein beheizbares zylindrisches Gehäuse
mit einer Einschüttöffnung, das mit einem Bunker für Polymerkomposition und einer
Schnecke versehen ist die innerhalb des Gehäuses und koaxial zu demselben angeordnet
ist. Die Schnecke hat die MoGlichkeit, sich um die eigene Achse zu drehen und dabei
als Fdrderschnecke zu funktionieren. Die Schnecke der Entgasungseinheit der llastizierang
ist so ausgeführt, daß ihr Kanal einen veranderlichen Rauminhalt auf seiner Länge
aufweist der allmählich von der Beschickungszone zur Eintgasungszone abnimmt. In
der Entgasungszone nimmt der Rauminhalt des Kanals stark zu und verringert sich
dann gleichmäßig wieder in Richtung zur Zone des Eindrückens des Materials in einen
Formungsteil.
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Das Gehäuse der Entgasungseinheit der Plastizierung wiid mit einer
Öffnung in der Entgasungszone zum Entfernen von niedermolekularen Polymerfraktionen,
Feuchtigkeit und Gaseinschlüssen versehen. Die beschriebene Baugruppe hat folgende
Funktionsweise0 Die zu verarbeitende Mischung bewegt sich unter Einwirkung des Eigengewichts
aus dem Bunker durch die Einschüttöffnung in den Kanal der Drehschnecke und vwird
infolge ihrer Börderwirkung längs des beheizten Gehäuses vorgeschoben. Durch Erhitzung
wird die jeweilige Polymerkomposition in den plastischen zustand überführt und in
dem sich verengenden Kanal zusao mengepreßt. Beim Eintreffen der Kompositionsschmelze
in die Entgasungszone
sinkt ihr Druck bis auf Null infolge der
plötzlichen Erweiterung des Kanals der Schnecke, und dabei erfolgt die Ausscheidung
von schädlichen flüchtigen Komponenten, die durch eine im Gehäuse ausgeführte Öffnung
entfernt werden.
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Hinterher wird die Polymermasse wiederholt in dem sich verengenden
Kanal der Schnecke zusammengepreßt und dadurch zum Formen vorbereitet.
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Zu Vorteilen dieser Anlagen soll gerechnet werden, daß sie im Prozeß
der Verarbeitung es ermöglichen, aus einer Komposition Feuchtigkeit, niedermolekulare
Fraktionen und Gaseinschlüsse zu entfernen, die die Qualität von Fertigerzeugnissen
beeinträchtigen. Bei Verarbeitung von Polymerkompositionen mit geringem Schüttgewicht
(zum Beispiel von trockenen fasergefüllten Polymerkompositionen) treten jedoch folgende
Schwierigkeiten auf. Das Material bewegt sich nicht unter der Einwirkung des Eigengewichts
aus dem Bunker durch die Einschüttöffnung in den Kanal der Schnecke, weil es zur
Brückenbildung neigt. Die Öffnung in der Entgasungszone sichert nicht eine normale
Beschickung von Material in den Kanal der Schnecke, weil die Entgasungszone durch
die Polymerschmelze von der Beschickungszone getrennt wird. Das Hängenbleiben des
Materials in der Einschüttöffnung des beheizten Gehäuses setzt die Leistung der
Vorrichtung herab. Beschickung der Anlage mit lockerer unverdichteter Masse vermindert
die Effektivität der Verarbeitung, da die Anlage im Hungerbetrieb arbeitet. Unverdichtete
Polymerkomposition
reißt außerdem eine ungeheure Menge von Luft
in den Kanal der Schnecke mit, die es nicht schafft, sie in der Entgasungszone auszuscheiden,
so daß sie in Form von Blasen in Erzeugnisse gelangt. Das Vorhandensein von Blasen
in einem Fertigerzeugnis verschlechtert seine Qualität.
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Ein weiteres, mehr verbreitetes Beispiel der Vorrichtung zur Verarbeitung
von Polymerkompositionen stellt die Anlage mit einer Plastizierungsbaugruppe vom
Kompressionstyp dar.
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Die Plastizierungsbaugruppe einer solchen Anlage enthält ein beheizbares
zylindrisches Gehäuse mit Einschüttöffnung, das mit einem Bunker für die zu verarbeitende
Polymerkomposition und einer Schnecke versehen ist, die innerhalb des Gehäuses koaxial
zu demselben angeordnet ist. Infolge ihrer Drehung übt die Schnecke fördernde Wirkung
auf das Material aus. Der Rauminhalt des Kanals der Schnecke einer derartigen Anlage
verringert sich im Unterschied zu dem oben beschriebenen Beispiel von der Beschickungszone
zur Zone des Strangpressens der Jeweiligen Polymerkomposition in einen Formungsteil
in Abhängigkeit von der Art des zu verarbeitenden Materials.
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Die Anlage zur Verarbeitung von Polymerkompositionen mit einer Plastizierungsbaugruppe
vom Kompressionstyp hat folgende Funktionsweise. Die zu verarbeitende Komposition
bewegt sich unter der Einwirkung des Eigengewichts aus dem Bunker in den Kanal der
Drehschnecke und wird längs des beheizten Gehäuses geöfrdert. Nach ihrer Fortbewegung
schmilzt die Kompsotion, wird vermischt und in dem sich verengenden Kanal der Schnecke
zusammengepreßt. Hinterher gelangt
die technologisch bearbeitete
Komposition in den tormungsteil.
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Zu Vorteilen der Anlage mit einer Plastizierungsbaugruppe vom Kompressionstyp
kann ihre relativ einfache Herstellung gerechnet werden. Ihr haften jedoch alle
Nachteile der oben beschriebenen Anlage mit dem Unterschied an, daß eine größere
Anzahl von Luftblasen in Fertigerzeugnissen zu beobachten ist.
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Das ist darauf zurückzuführen, daß in der Konstruktion ein Mittel
zum Entfernen von Gasphase aus der Kompositionsschmelze fehlt.
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Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nachteile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Plastizierungsbaugruppe
in der Anlage zur Verarbeitung von Polymermaterialien zu entwickeln, deren konstruktive
Auführung es gestattet, eine qualitative und effektive Verarbeitung von Polymermaterialien
mit geringem Schüttgewicht durchzuführen.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß in
der Plastizierungsbaugruppe der Anlage zur Verarbeitung von Polymermaterialien,
die einen Beschickungsbunker und eine Schnecke zum Fördern des Polymermaterials
zur Verarbeitung enthält, in der Beschickungszone des Materials aus dem Bunker in
die Schnecke ein Mittel zur Erzeugung von Unterdruck innerhalb des Gehäuses angeordnet
ist, das zur Bewegung des Materials aus dem Bunker in den Kanal der Schnecke verhilft.
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Zweckmäßigerweise soll das Mittel zur Erzeugung von Unterdruck ein
Abführungsrohr, das in das Gehäuse der Schnecke eingebaut
wird,
und ein Filtersieb aufweisen, das an die Schnecke durch eine Feder angedrückt ist.
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Die Öffnungen des Filtersiebes müssen in Richtung zum Abführungsrohr
mit einer Erweiterung ausgeführt werden.
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Der Durchmesser der Öffnungen an der Oberfläche des Filtersiebes,
die an die Schnecke angedrückt ist, soll nicht weniger als 0,01 1 sein, worin 1
die Dicke des Filtersiebes ista Eine andere Variante des Mittels zur Erzeugung des
Unterdruckes innerhalb des Gehäuses kann ein Abführungsrohr aufweisen, das in einer
Ringausdrehung angeordnet ist, die im Gehäuse der Schnecke ausgeführt ist, dabei
soll zweckmäßigerweise eine perforierte Hülse in dieser Ringausdrehung eingebaut
werden, die mit ihrer Innenfläche dicht an die Schnecke und mit ihrer Außenfläche
an das Gehäuse anliegt.
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Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht in folgendem. Dadurch,
daß in der Zone der Beschickung des Materials aus dem Bunker in die Schnecke ein
Mittel zur Erzeugung von Unterdruck innerhalb des Gehäuses angeordnet wird, reißt
der Luftstrom, der aus der Zone des Normaldruckes über dem Bunker in die Unterdruckzone
im Gehäuse eindringt, Partikelchen des Polymermaterials mit, die in der Einschüttöffnung
hängenbleiben, verdichtet dieselben und fördert sie in den Kanal der Drehschnecke,
wodurch ihre Beschickung mit der zu verarbeitenden Komposition mit geringem Schüttgewicht
gesichert wird.
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Infolgedessen, daß das Mittel zur Erzeugung von Unterdruck
innerhalb
des Gehäuses ein Abführungsrohr aufweist, das in das Gehäuse eingebaut wird, wird
es möglich, die tuft aus dem Gehause abzuführen und ständigen Unterdruck innerhalb
desselben zu erhalten.
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Das Filtersieb, das mittels einer Feder dicht an die Schnecke angedrückt
wird, sichert eine Trennung der zu verarbeitenden Komposition vom luftstrom. Das
zu verarbeitende 21aterial bewegt sich zusammen mit dem Luftstrom aus dem Bunker
durch die Einschüttöffnung in den Kanal der Schnecke, schlägt sich an der Oberfläche
des Siebes nieder, das an der Schnecke anliegt, und wird dabei verdichtet. Die verdichtete,
sich niederschlagene Schicht einer Polymerkomposition wird kontinuievlich mittels
auflaufender Windun;en der Drehschnecke vom Filtersieb entfernt und längs ihrer
Achse gefordert, wobei sie sämtliche Stufen der technologischen Verarbeitung durchmacht,
und der mittels des Filtersiebes zu trenende Luftstrom wird durch das Abf'uhrungsrohr
ins Freie abgeführt.
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Ein dichtes Anliegen der Schnecke an das Sieb sichert seine vollständige
Reinigung und verhindert seine Verstopfung mit der zu verarbeitenden Komposition.
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Das Filtersieb wird mit Uftaungen ausgeführt, die sich in Richtung
zum Abfhrungsrohr erweitern, damit Seindisperse Komponenten der zu verarbeitenden
Komposition, die in die Öffnungen des Siebes gelangen, zusammen mit dem Luftstrom
frei durch dieselben durchgehen können. Eine solche Form der Öffnungen
des
Siebes gestattet es, seine Reinigung zu gewahrleisten und seine Verstopfung mit
Polymermaterial zu verhindern.
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Der Durchmesser der Öffnungen an der Oberfläche des Siebes die an
die Schnecke angedrückt wird, beträgt nicht weniger als 0,01 1, worin 1 die Dicke
des Filtersiebes ist. Solche Abmessen gen der Öffnungen ermbglichen es,den aerodynischen-
Widerstand des Filtersiobes herabzusetzen, dadurch die Effektivität der Beschickung
der Plastizierungsbaugruppe mit Polymermaterial zu vergrößern und die Verstopfung
des Filtersiebes mit dem zu verarbeitenden Material zu verhindern.
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Eine andere Variante der usfiihrung des Mittels zur Erzeugung von
Unterdruck innerhalb des Gehäuses kann ein hbSührungsrohr einschießen, das in einer
Ringausdrehung angebracht wird, die im Gehäuse der Schnecke ausgeführt ist. In dieser
Ringausdrehung kann eine perforierte Hülse eingebaut werden, die mit ihrer Innenfläche
dicht an die Schnecke und mit der Außenfläche an das Gehäuse anliegt. Eine derartige
Ausführung des Mittels ur Erzeugung von Unterdruck innerhalb des Gehäuses erlaubt
auch, die leistungsfahigkeit der Plastizierungsbaugruppe zu erreichen, und sie bietet
eine einfache konstruktive Losung.
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Hierdurch gibt die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, die Ieistungsfahigkeit
der Anlage zur Verarbeitung von Bolymermaterialien mit geringem Schüttgewicht zu
erhöhen, die Verdichtung des Polymermaterials bei seiner Beschickung zu erreichen
sowie
die überschüssige Menge von Luft aus dem zu verarbeitenden Polymermaterial zu entfernen.
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Die Entfernung der überschüssigen Luftmenge aus dem Material erlaubt
es, die Qualität der aus diesem Material herzustellonden Erzeugnisse zu verbessern.
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Zur näheren Erläuterung des Wesens der Erfindung werden nachstehend
konkrete Beispiele ihrer Ausführung und Zeichnungen angeführt; es zeigen Fig. 1
Gesamtansicht der Plastizierungsbaugruppe in einer Anlage zur Verarbeitung von Polymermaterialien;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1; Fig. 3 eine weitere Variante
der Plastizierungsbaugruppe in der Anlage zur Verarbeitung von Polymermaterialien,
Gesamtansicht; Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
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Die Plastizierungsbaugruppe enthält einen Beschickungsbunker 1, der
eine zylindrische bzw. eine andere Form hat, die für die Zuführung von Polymermaterial
in eine Schnecke 2 geeignet ist, die in ein beheiztes Gehäuse 3 eingeschlosen ist.
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Die Schnecke 2 führt die Beförderung des Materials zur Verarbeitung
aus. In der Zone der Beschickung des Materials aus dem Bunker 1 in die Schnecke
2 wird ein Mittel zur Erzeugung von Unterdruck innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet.
Dieses Mittel weist ein Abftihrungsrohr 4, das in das Gehäuse 3 eingebaut ist, und
ein Filtersieb 5 auf, das im Abführungsrohr 4
montiert ist und
an die Schnecke 2 mittels einer Feder 6 angedrtickt wird Die Oberfläche des Siebes
5, die mit der Oberfläche der Windungen der Schnecktj 2 in Beruhrung kommt, soll
eine zylindrische Form haben, was eine Reinigung von dem zu vorarbeitenden Material
herbeiführt;, Zur Trennung des zu verarbeitenden Materials vom Luftstrom hat das
Sieb 5 Öffnungen 7. Die Öffnungen 7 sind erweitert in Pichtung zum Kbführungsrohr
4 ausgo führt. Der Durchmesser der Öffnungen 7 an der Oberfläche des Filtersiebes
5, die an die Schnecke 2 angedrückt ist, beträgt nicht weniger als 0,01 1 , worin
1 die Dicke des Siebes 5 ist.
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Das erlaubt, dan gesamten aerodynamischen Widerstand des Filersiebes
5 herabzusetzen und die Möglichkeit seiner Verstopfung mit dem Material zu verhindern.
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Es ist auch eine weitere Variante der Ausführung des Küttels zur
Erzeugung von Un';eldruck innerhalb des Gehauses 3 entwickelt. Dieses mittel enthält
ein Abführungsrchr 4, das in einer Ringausdrehung 8 angebracht ist, die im Gehäuse
3 der Schnecke 2 ausgeführt ist. Auf dem Abschnitts wo das Abführungsrohr 4 in die
Ringausdrehung eingebaut ist, wird die letztere mit einem et;asgrößeren Durchmesser
ausgeführt. In die Ringaus drehung wird eine Hülse 9 eingebaut. Die Hülse 9 liegt
dicht mit der Innenfläche an der Schnecke 2 und mit der Stirnfläche an dem Gehäuse
3 an. In der Hülse 9 gibt es Öffnungen 7. Diese Öffnungen sind analog den Öffnungen
des Filtersiebes 5 ausgeführt und haben denselben Bestimmungszweck.
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Die Baugruppe hat folgende Funktionsweise.
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Das Polymermaterial tritt in den Beschickungsbunker 1 ein und wird
in die Beschickungszone der Schnecke 2 vom Luftstrom eingesaugt, der zusammen mit
dem Material aus der atmosphäre in die Zone des Unterdruckes eintritt, der innerhalb
des Gehäuses 3 in der Zone der Beschickung der Schnecke 2 erzeugt wird Das in die
Zone der Beschickung eintreffende Material schlägt sich an der Oberfläche des filtersiebes
5 nieder, das an die Schnecke 2 anliegt, und wird verdichtet. Die Feder 6 sichert;
das ständige Andrücken des Siebes 5 an die Schnecke 2, wodurch die Versetzung des
Siebes 5 und seine Verstopfung mit dem zu verarbeitenden Material verhindert wird.
Die Drehschnecke 2 streift mit ihren Windungen kontinuierlich die sich niedergeschlagene
Schicht des Materials von der Oberfläch des Filtersiebes ab und verschiebt es längs
ihrer Achse, wo das Polymermaterial sämtliche Stufen der technologischen Verarbeitung,
wie Schmelzen, Vermischen und Formen durchmacht.
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Im Prozeß der Reinigung des Filtersiebes 5 von der an ihm abgesetzten
Schicht von Material wird die überschüssige Menge von Luft, die in die Zone der
Beschickung eintritt, durch die freigewordenen Öffnungen 7 des Siebes 5 durch das
Rohr 4 abgeführt. Das erlaubt, den erforderlichen Unterdruck in der Zone der Beschickung
des Materials in die Schnecke ständig zu erhalten und einen zuverlässigen Betrieb
der Vorrichtung insgesamt zu gewährleisten.
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Im Falle, wenn anstelle des Filtersiebes 5 eine perforierte Hülse
9 verwendet wird, verläuft der Prozeß der Plastizierung analog dem oben beschriebenen.
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Die vorliegende Vorrichtung kann besonders effektiv bei Verarbeitung
verschiedener Polymerkompositionen, die geringes Schüttgewicht aufweisen, eingesetzt
werden.
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L e e r s e i t e