DE3133647C2 - Vorrichtung zum Aufbereiten und Extrudieren von thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Abstract

Durch die Anordnung einer Zahnradpumpe am Austrags ende eines Planetwalzenextruders wird erreicht, daß eine üblicherweise am Ende des Planetwalzenextruders angeordnete Austragsschnecke auf der einen Seite nicht mehr benötigt wird, auf der anderen Seite besondere Vorteile damit erzielt werden. Insbesondere ist hervorzuheben, daß ein großer, sehr gleichmäßiger Werkzeugdruck erzielt wird, ohne das thermisch empfindliche Materialien durch Scherung allzusehr wieder aufgeheizt werden und daß die Verweilzeit des Materials im Planetwalzenteil durch die separat einstellbare Geschwindigkeit der Zahnradpumpe gesteuert werden kann.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbereiten und Extrudieren von thermoplastischen Kunststoffen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
• Planetwalzenextruder sind bekannt und werden vorzugsweise zum Aufbereiten und Plastifizieren von thermoplastischen Kunststoffen eingesetzt. Über eine Stopfeinrichtung gelangt die zu verarbeitende Formmasse in ein Füllschneckenteil, deren Füllschnecke es in den Planetwalzenteil fördert. Der Planetwalzenteil besteht aus einem innenverzahnten Zylinder, in dem um eine koaxiale Hauptspindel herum mehrere schrägverzahnte Planetspindeln angeordnet sind, die mit entsprechenden Verzahnungen der Hauptspindel und der Zylinderinnenwand kämmen. Die Hauptspindel ist mit der angetriebenen Füllschnecke drehfest verbunden, so daß sich die Planetspindeln zwangsläufig abwälzen und planetenartig umlaufen.
• Im Planetwalzenteil wird die Formmasse von den umlaufenden Planetspindeln erfaßt, zu dünnen Schichten ausgewalzt und aufgrund der Schrägverzahnung nahezu drucklos transportiert. Um die vom Planetwalzenextruder plastifizierte Formmasse durch ein Werkzeug extrudieren zu können, wird die Formmasse nach dem Austritt aus dem Planetwalzenextruder in einen meistens quer zu dem Planetwalzenextruder angeordneten Austragsschneckenextruder eingespeist. Dieser Austragsschneckenextruder dient zum Druckaufbau der Formmasse, damit ein entsprechender Werkzeugdruck, z. B. an einem Profilkopf, aufgebaut werden kann.
• Bei der Verarbeitung von thermisch empfindlichen Kunststoffen, wie z. B. PVC, bedeutet die Verarbeitung auf einem Austragsschneckenextruder eine zusätzliche thermische Belastung, die besondere Prozeßmaßnahmen erfordert, damit die Kunststoffmasse thermisch nicht geschädigt wird.
• Aus der DE-OS 29 00 988 ist ein Planetwalzenextruder bekannt mit einem vorgeschalteten Einschneckenteil, mit dem ein Materialdruck aufgebaut wird zwecks Erhöhung des Materialdrukkes und der Förderwirkung in dem nachgeordneten Planetwalzenextruder.
• Aus der GB-PS 12 42 733 ist ein Einschneckenextruder bekannt, dem eine Breitschlitzdüse nachgeordnet ist. In der Breitschlitzdüse sind Zahnspindeln angeordnet, um eine gleichmäßige Verteilung des Materials über die Breite der Düse zu erreichen. Durch den Einschneckenextruder wird ein ausreichender Materialdruck im Extruder und in der Düse aufgebaut. Die Zahnspindeln haben hier die Aufgabe, das Material besser über die Breite des Düsenaustritts zu verteilen.
• Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs derart auszubilden, daß bisher übliche Einschneckenextruder als Austragsvorrichtungen für das aus einem Planetwalzenextruder austretende Material nicht mehr benötigt werden, ohne daß auf einen ausreichenden Spritzdruck im Werkzeug, z. B. einem Profilkopf, verzichtet werden muß. Der erforderliche Spritzdruck soll erreicht werden, ohne daß es zu schädlichen thermischen Belastungen des Materials, z. B. temperaturempfindliches PVC, kommt. Weiterhin soll die Baulänge der Austragsvorrichtung wesentlich verkürzt werden.
• Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs genannten Merkmale gelöst.
• Die mit ihrer Saugseite am Austragsende des Planetwalzenextruders angeordnete Zahnradpumpe wirkt als Austragsvorrichtung und ersetzt den bisher üblichen Austragsschneckenextruder. Die Zahnradpumpe bewirkt einen Druckaufbau in der plastifizierten Formmasse, so daß diese durch angeschlossene Düsen oder Siebeinrichtungen gepreßt werden kann.
• Der Einsatz einer Zahnradpumpe anstelle eines Austragsschnekkenextruders hat den wesentlichen Vorteil, daß der mechanische Aufbau der gesamten Vorrichtung verringert und wesentlich verkürzt wird.
• Ein weiterer Vorteil der Anordnung der Zanradpumpe liegt darin, daß die Verweilzeit des Kunststoffes im Planetwalzenteil des Planetwalzenextruders durch die separat einstellbare Geschwindigkeit der Zahnradpumpe gesteuert werden kann. Dadurch wird der bisher notwendige Wechsel des Anlaufringes für die Planetspindeln überflüssig. Durch die Konfiguration des Anlaufringes wurde bisher die Verweilzeit des Kunststoffes im Planetwalzenteil beeinflußt.
• Als weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung wird angesehen, daß die Zahnradpumpe eine absolut pulsationsfreie Förderung des Kunststoffes und damit ein maßgenaues Strangpressen gemäß dem angeschlossenen Düsenprofil ergibt.
• Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
• Der Planetwalzenextruder 3 der gezeigten Vorrichtung besteht aus einem Füllschneckenteil 4 und einem Planetwalzenteil 5. Über eine im Zylinder 6 des Füllschneckenteiles 4 befindliche Einfüllöffnung 7 wird die zu plastifizierende Formmasse mittels einer in einem Trichter 8 angeordneten Stopfeinrichtung 9 aufgegeben und von der in der Zylinderbohrung 11 des Füllschneckenteiles 4 sich drehenden, angetriebenen Füllschnecke 12 erfaßt. Die Füllschnecke 12 ist drehfest mit einer Hauptspindel 13 des Planetwalzenteiles 5 verbunden. Die Hauptspindel 13 weist eine schräge Außenverzahnung auf, in die über den Umfang der Hauptspindel 13 verteilte Planetspindeln 14 kreisen. Die Planetspindeln 14 kämmen andererseits in einer Innenverzahnung des Zylinders 15 des Planetwalzenteiles 5.
• Am ausstoßseitigen Ende des Planetwalzenextruders 3 ist ein Anlaufring 16 koaxial zur Hauptspindel 13 angeordnet. Gegen diesen Anlaufring 16 stützen sich die Planetspindeln 14 ab. Der Anlaufring 16 deckt die Austrittsöffnung des Planetwalzenextruders 3 zum Teil ab. Weiter ist am ausstoßseitigen Ende des Planetwalzenextruders 3 eine Zahnradpumpe 17 angeflanscht, deren Saugseite mit der Austragsöffnung des Planetwalzenextruders 3 über einen Anlaufkanal 18 in Verbindung steht. Auf der Druckseite 19 der Zahnradpumpe 17 ist ein beliebiges Düsenwerkzeug anflanschbar.
• Der Planetwalzenextruder 3 wird mittels eines an der Füllschnecke angreifenden Antriebes 21 angetrieben. Das in das Füllschneckenteil 4 eingestopfte Material wird von der Füllschnecke 12 erfaßt und in das Planetwalzenteil 5 gefördert. In dem Planetwalzenteil 5 wird die Formmasse in kurzen Abständen immer wieder gewalzt und umgeschichtet. Dabei entsteht innere Scherwärme, die zum Aufschmelzen der Formmasse beiträgt. Die mit einer bestimmten Drehgeschwindigkeit eingestellte, einen hier nicht dargestellten separaten Antrieb aufweisende Zahnradpumpe 17 hat ein konstantes Fördervolumen, so daß sich für den zu plastifizierenden Kunststoff eine bestimmte, konstante Verweilzeit im Planetwalzenteil 5 ergibt. Die plastifizierte Formmasse wird nach der bestimmten Verweilzeit von der Zahnradpumpe 17 erfaßt und pulsationsfrei gegen den Werkzeugwiderstand aus dem Düsenwerkzeug ausgepreßt.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Aufbereiten und Extrudieren von thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere von PVC, mit einem den Kunststoff plastifizierenden Planetwalzenextruder unt mit einer Austragsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß als Austragsvorrichtung unter Wegfall eines Austragsschneckenextruders eine separat antreibbare Zahnradpumpe (17) mit ihrer Saugseite am Austrittsende des Zylinders (15) des Planetwalzenextruders (3) angeordnet ist.