DE2854207A1

DE2854207A1 - SCREW EXTRUDERS FOR CONTINUOUS PREPARATION OF PLASTIFICABLE MEASURES

Info

Publication number: DE2854207A1
Application number: DE19782854207
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Dr Bauer; Wolfgang Dipl Ing Dr Schneider; Hans Dieter Dipl Ing Zettler
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1978-12-15
Filing date: 1978-12-15
Publication date: 1980-06-19
Also published as: CH646371A5; IT7927983A0; DE2854207C3; IT1126558B; IT7923361V0; DE2854207B2

Abstract

In order, in the case of a short overall length, to increase throughput and/or reduce wear, the discharge zone (A) is 0.5 to 1.5 D long. D is the external diameter of the screws in the feed zone (E). Single or multiple flight screw profiles have pitches (H2) in the discharge zone of between 0.3 and 1 D. The screw circumferential velocities may be 1 to 2.5 m/s. <IMAGE>

Description

Echneckenextruder zum kontinuierlichen AufbereitenReal screw extruder for continuous processing

plastifizierbarer Massen Die Erfindung bezieht sich auf einen Schneckenextruder zum kontinuierlichen Aufbereiten plastifizierbarer Massen mit zwei in einem Arbeitszylinder parallel zueinander gelagerten, gegenläufigen Schneckenwellen, der in eine Einzugszone, eine Aufbereitungszone sowie eine Austragszone unterteilt ist und bei dem dicht kämmende Schneckenprofile in der Einzugszone und in der Austragszone angeordnet sind.plasticizable masses The invention relates to a screw extruder for the continuous preparation of plasticizable masses with two in one working cylinder parallel to each other, counter-rotating screw shafts, which are in a feed zone, a processing zone and a discharge zone is subdivided and in which it is tight intermeshing screw profiles arranged in the feed zone and in the discharge zone are.

Es ist bekannt, daß bei zweiwelligen Schneckenmaschinen gleich- oder gegensinnig rotierende Schneckenwellen und/oder ihre vollständig oder teilweise kämmende oder überhaupt nicht kämmende Anordnung entscheidenden und jeweils unterschiedlichen Einfluß auf das Einzugs-, Förder- und Homogenisierverhalten, auf Selbstreinigung, Energieeinleitung, Höhe und Gleichmäßigkeit der Scherbeanspruchung, Druckaufbauvermögen und Verschleißverhalten, sowie auf die technisch realisierbaren Betriebsdrehzahlen, den Durchsatz und die Wirtschaftlichkeit hat.It is known that the same or two-shaft screw machines counter-rotating worm shafts and / or their completely or partially combing or not combing at all arrangement decisive and each different Influence on the feeding, conveying and homogenizing behavior, on self-cleaning, Energy introduction, level and uniformity of the shear stress, pressure build-up capacity and wear behavior, as well as the technically feasible operating speeds, has the throughput and economy.

Zweiwellige kontinuierlich arbeitende Aufbereitungsmaschinen mit gegenläufig dichtkämmenden Schnecken besitzen zwar ein vom Reibwert des Gutes unabhängiges Einzugs- und Förderverhalten, können aber nach Aussagen der Fachwelt nur 'mit geringen Drehzahlen und damit geringen Durchsätzen betrieben werden, da bei höheren Drehzahlen der Verschleiß nicht mehr beherrschbar ist. Die geringen Drehzahlen erfordern jedoch für schwierige Misch- und Homogenisieraufgaben mehrere hintereinander geschaltete Misch- bzw. Aufbereitungszonen. Außerdem besitzen derartige Maschinen in der Regel eine zu lange energiedissipierende Austragszone, so daß auch aus diesem Grund bei geforderter schonender Aufbereitung die Drehzahlen niedrig geschalten werden müssen.Double-shaft continuously working processing machines with counter-rotating closely intermeshing screws have a feed-in force that is independent of the and funding behavior, but can only, according to statements from experts 'with low speeds and thus low throughputs are operated, since at higher Speeds the wear can no longer be controlled. The low speeds require however, for difficult mixing and homogenizing tasks, several connected in series Mixing and processing zones. In addition, such machines usually have too long an energy-dissipating discharge zone, so that for this reason too Required gentle processing, the speeds must be switched low.

Höhere Drehzahlen lassen sich nach dem Stand der Technik bei gegenläufig drehenden Doppelschnecken nur mit nicht kämmenden Wellen realisieren. Höhere Drehzahlen gestatten zwar die Verwendung einer einzigen Misch- bzw. Aufbereitungszone, bringen aber den Nachteil mit sich, daß bei dem geringen Druckaufbauvermögen der nicht kämmenden Schnecken zu große Rückstaulängen und unerwünschte Energiedissipation vor Druckverbrauchern auftreten, was zu erheblichem Polymerabbau führen kann. Aus diesem Grunde werden solche Anlagen oft zweistufig betrieben, wobei ein langsam laufender separater Austragsextruder den Druckaufbau gegen das Ausformwerkzeug übernimmt. Außerdem besitzen die nicht kämmenden Schnecken kein vom Reibwert des Gutes unabhängiges Einzugs- und Förderverhalten.According to the state of the art, higher speeds can be achieved in opposite directions Realize rotating twin screws only with non-meshing shafts. Higher speeds allow the use of a single mixing or preparation zone, bring but with the disadvantage that with the low pressure build-up capacity of the non-combing Snails too long backlog lengths and undesirable energy dissipation in front of pressure consumers occur, which can lead to significant polymer degradation. Because of this will be Such systems are often operated in two stages, with a slow-running separate discharge extruder takes over the pressure build-up against the forming tool. Besides, they don't own meshing screws do not have a feeding and conveying behavior that is independent of the friction coefficient of the good.

Es war Aufgabe der Erfindung, einen Schneckenextruder zum kontinuierlichen Aufbereiten plastifizierbarer Massen zu schaffen, der von den geschilderten Mängeln frei ist, der bei kurzer Bauweise eine vollständige Aufbereitung und Homogenisierung mit geringem Energieaufwand erlaubt.It was an object of the invention to provide a screw extruder for continuous Preparation of plasticizable masses to create the deficiencies outlined above is free, which with a short construction a complete preparation and homogenization allowed with little energy expenditure.

Diese Aufgabe wird bei einem Schneckenextruder der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Austragszone A 0,5 bis 1,5 D lang ist und die ein- oder mehrgängigen Schneckenprofile in der Austragszone Gangsteigungen H2 zwischen 0,3 und 1 D aufweisen und mit Schneckenumfangsgeschwindigkeiten von 1 bis 2,5 m/s antreibbar sind.In the case of a screw extruder, this task is described at the outset Type solved according to the invention in that the discharge zone A is 0.5 to 1.5 D long and the one or multi-start screw profiles in the discharge zone Have pitch pitches H2 between 0.3 and 1 D and with peripheral screw speeds can be driven from 1 to 2.5 m / s.

Entgegengesetzt zur Meinung der Fachwelt tritt bei vielen Polymerenwerkstoffen im Einzugs- und Aufbereitungsteil kein nennenswerter Verschleiß auf, wenn die Einzugszone mit dicht kämmenden gegenläufigen Schnecken ausgerüstet ist und die Schnecken mit den genannten Umlaufgeschwindigkeiten betrieben werden. Auch der befürchtete Verschleiß in der dicht kämmenden Austragszone und die dort befürchtete hohe Energiedissipation verbunden mit unzulässigem Polymeraubbau tritt nicht ein, wenn die Geometrie der Austragszone in den o.a. Grenzen gehalten wird.Contrary to the opinion of the professional world occurs with many polymer materials There is no noticeable wear in the feed and processing section if the feed zone is equipped with tightly meshing counter-rotating screws and the screws with the stated rotational speeds are operated. Also the feared wear and tear in the closely intermeshing discharge zone and the high energy dissipation feared there associated with impermissible polymer construction does not occur if the geometry of the Discharge zone is kept within the above-mentioned limits.

Eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schneckenextruders ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert.An exemplary embodiment of the screw extruder according to the invention is shown schematically in the drawing and explained in more detail below.

Der Schneckenextruder ist im Ausführungsbeispiel in drei Zonen unterteilt. Die Einzugszone E hat die Aufgabe, die in das die Schneckenwellen umgebende Gehäuse G geförderten Massen der eigentlichen Misch- bzw. Aufbereitungszone M zuzuführen. Durch den Pfeil X ist die Zugabeeinrichtung angedeutet. Die Schneckenprofile in der Einzugszone sind dicht kämmend zueinander angeordnet und besitzen damit zwangsfördernde Eigenschaften, so daß eine vom Reibwert der Massen und Förderwiderstand weitgehend unabhängige Förderung und daher ein sehr gleichmäßiger Produktstrom erzielbar ist. Besonders geeignet sind ein- oder mehrgängige, trapezförmige Schneckenelemente mit Gangsteigungen H1 zwischen 0,5 und 2 D (D = Außendurchmesser eines Schneckenelements). Ferner hat sich eine Länge der Einzugszone von 2 bis 5 D insgesamt als vorteilhaft erwiesen.In the exemplary embodiment, the screw extruder is divided into three zones. The feed zone E has the task of moving into the casing surrounding the screw shafts G to feed masses to the actual mixing or processing zone M. The feed device is indicated by the arrow X. The screw profiles in the feed zone are arranged closely intermeshing and thus have positive conveying Properties so that one of the coefficient of friction of the masses and conveying resistance largely independent promotion and therefore a very uniform product flow can be achieved. Single or multi-flight, trapezoidal screw elements with are particularly suitable Lead pitch H1 between 0.5 and 2 D (D = outer diameter of a screw element). Furthermore, a length of the feed zone of 2 to 5 D has proven advantageous overall proven.

auf die Einzugszone E folgt eine einzige Misch- bzw. Aufbereitungszone M, die im allgemeinen nicht dicht kämmende, mehrgängige Schneckenelemente großer Steigung, und z.T.Feed zone E is followed by a single mixing or processing zone M, the generally not tightly intermeshing, large multi-start screw elements Slope, and partly

mit verringerten Schneckendurchmesser und/oder speziell gestalteten Knetscheiben aufweist, die sich insbesondere dadurch auszeichnen, daß sie gemäß Figur 2 größere freie Querschnitte A2 als die davor oder danach angeordneten Förderzonen besitzen. Auch kann sowohl mit konstanter als auch mit kontinuierlich sowie diskontinuierlich veränderlicher Steigung gearbeitet werden.with reduced screw diameter and / or specially designed Has kneading disks, which are particularly characterized in that they according to FIG. 2 larger free cross-sections A2 than the conveying zones arranged before or after own. It is also possible to use constant, continuous and discontinuous variable slope can be worked.

Die Misch- bzw. Aufbereitungszone M kann an beliebiger Stelle durch eine Vorrichtung abgestaut werden, die aus einem oder mehreren profilierten radial beweglichen Stempeln besteht und bis auf den Schneckenkern verschoben werden kann. Abhängig von den eingesetzten Misch- und Knetelementen beträgt die Länge der Misch- bzw. Aufbereitungszone etwa 4 bis 12 D.The mixing or processing zone M can go through at any point a device that consists of one or more profiled radially movable punches and can be moved up to the screw core. Depending on the mixing and kneading elements used, the length of the mixing or processing zone approx. 4 to 12 D.

Die nachfolgende Austragszone A hat die Aufgabe, die plastifizierte Masse einem nachgeschalteten, an sich bekannten Formgebungswerkzeug (in der Zeichnung nicht dargestellt) zuzuführen. Erfindungsgemäß ist die Austragszone 0,5 bis 1,5 D lang und besitzt ebenso wie die Einzugszone dicht kämmende, vorzugsweise trapezförmige Schneckenelemente mit Gangsteigungen H2 von 0,3 bis 1 D.The following discharge zone A has the task of the plasticized Ground a downstream, known shaping tool (in the drawing not shown). According to the invention, the discharge zone is 0.5 to 1.5 D long and, like the feed zone, has closely intermeshing, preferably trapezoidal Screw elements with pitches H2 from 0.3 to 1 D.

Die Schneckenelemente in der Austragszone sind eingängig oder mehrgängig ausgebildet, und weisen entsprechend kleine freie Querschnitte A3 (Figur 3) auf. Durch die hohe Schneckenumlaufgeschwindigkeit von 1 bis 2,5 mis wird bewirkt, daß der Schneckenextruder mit hohen Durchsatzleistungen betrieben werden kann. Die spezielle Schneckengeometrie der Austragszone ermöglicht bei hohen Drehzahlen 'ein Austragen der plastischen Massen gegen hohe Drücke ohne nennenswerten Verschleiß und ohne unzulässig hohe Energiedissipation und Polymerabbau.The screw elements in the discharge zone are single-thread or multi-thread formed, and have correspondingly small free cross-sections A3 (Figure 3). The high screw circulation speed of 1 to 2.5 mis has the effect that the screw extruder can be operated with high throughput rates. The special one The screw geometry of the discharge zone enables high speeds 'a Discharge of the plastic masses against high pressures without significant wear and without inadmissibly high energy dissipation and polymer degradation.

Zeichn.Sign.

Claims

Claim screw extruder for continuous processing plastifiable masses with two parallel to each other in a working cylinder, counter-rotating screw shafts, which are in a feed zone, a processing zone as well a discharge zone is divided and in which closely intermeshing screw profiles in the feed zone and are arranged in the discharge zone, characterized in that that the discharge zone (A) is 0.5 to 1.5 D long and the single or multiple screw profiles have pitch pitches (H2) between 0.3 and 1 D in the discharge zone and with peripheral screw speeds can be driven from 1 to 2.5 m / s.