DE3139024C2

DE3139024C2 -

Info

Publication number: DE3139024C2
Application number: DE3139024A
Authority: DE
Inventors: Friedrich 5609 Hueckeswagen De Mueller
Original assignee: Barmag AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1980-10-03
Filing date: 1981-10-01
Publication date: 1987-11-12
Also published as: DE3139024A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Extruderschnecke für Schne ckenstrangpressen oder Spritzgußmaschinen zum Verarbeiten von Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Extruderschnecken sind in den US-Patent schriften 24 49 355 und 30 07 198 beschrieben.

Außerdem sind Extruderschnecken bekannt (DE-PS 17 78 263, DE-PS 20 30 756), die von der Oberfläche des Schneckenkerns aus radial bis etwa in die Nähe des Extruderzylinders vorstehende Nocken aufweisen. Sie sollen den Mischeffekt bzw. die örtliche Homogenisierung der Schmelze verbessern und zur Vergleichmäßigung ihrer Temperatur führen. Durch die Verwendung gut wärmeleitenden Materials für die Nocken sowie durch Verwendung unterschiedlich langer Nocken soll diese Wirkung unterstützt werden.

Schließlich ist aus der DE-OS 17 29 344 eine Extruder schnecke mit hohlem Kern bekannt, deren sich in axialer Richtung erstreckender Hohlraum eine diesen teilweise ausfüllende Temperierflüssigkeit enthält und hermetisch abgedichtet ist. Eine in die zylindrische Innenfläche des Hohlraumes eingearbeitete Schnecke soll die Flüssig keit bei rotierender Schnecke vom kälteren zum stärker erhitzten Schneckenende fördern. Die dort verdampfende Flüssigkeit soll am kälteren Ende kondensieren, der dadurch örtlich entstehende Unterdruck den Kreislauf in Gang halten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Extruderschnecke so mit Einrichtungen zum Homogenisieren und Temperaturver gleichmäßigen zu versehen, daß sich ein besonders guter Wärmetransport zwischen der Kunststoffschmelze und der Temperierflüssigkeit ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Extruder schnecke der eingangs beschriebenen Art durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen angegeben.

Eine wesentliche Funktion der erfindungsgemäß vorge sehenen und ausgestalteten Wärmeleitpatronen dar stellenden Nocken liegt in der Intensivierung des Wärmetransports innerhalb der Extruderfüllung in den einzelnen Schneckenabschnitten.

Die Wärmeleitpatronen darstellenden hohlen Nocken können hermetisch verschlossen sein und werden beim während der Rotation der Schnecke erfolgenden periodischen Ein tauchen ihrer fußseitigen Enden in die Wärmeträgerflüs sigkeit im Schneckeninnern von dieser umspült. Sie können aber auch an ihren fußseitigen, in den Schnecken hohlraum hineinragenden Enden offen sein, wobei sie sich dann während der Schneckenrotation im ständigen Wechsel aus der Wärmeträgerflüssigkeit im Schneckeninnenraum füllen und entleeren.

Die angewandten Wärmeleitpatronen (heat-pipe-Stifte) sind in verschiedenen Abmessungen im Handel erhältlich. Sie werden beispielsweise schon zum Kühlen an unzugäng lichen Stellen von kompliziert aufgebauten Spritzguß formen verwendet. Derartige Wärmeleitpatronen haben ein sehr hohes Wärmeleitvermögen, das um den Faktor 1000 größer ist als das von Kupfer. Hierdurch ist ein intensiver, thermisch annähernd trägheitsloser Wärme transport zwischen der Kunststoffschmelze und dem Kühlmedium einerseits oder umgekehrt von einer ent sprechenden Wärmequelle in das aufzuschmelzende Granulat oder Pulver im Schneckenkanal möglich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schneckenstrangpresse mit einer Extruderschnecke und mit einem Misch nocken und Wärmeleitpatronen aufweisenden schneckenstegfreien Ausstoßabschnitt in der Meteringzone;

Fig. 2 einen Querschnitt der Schnecke gemäß Fig. 1 (vergrößert);

Fig. 3 einen Längsschnitt der Extruderschnecke nach Fig. 1 mit Innentemperierung;

Fig. 4 eine Wärmeleitpatrone.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellungsweise eine Schneckenstrangpresse 1. Die Schneckenstrangpresse 1 besteht aus dem Zylinder 3, der im Einzugsabschnitt 4 der Schnecke 2 eine Öffnung 5 und einen darüber ange ordneten Einfülltrichter 6, am schaftseitigen Ende der Schnecke 2 ein nicht näher bezeichnetes Antriebsgehäuse und am stirnseitigen Ende 7 der Schnecke 2 ein nicht dargestelltes, demontierbares Strangpreßwerkzeug aufweist. Die Extruderschnecke 2 besteht aus dem Schneckenkern 8 und den auf seinem Umfang schrauben linienförmig verlaufenden Stegen 9, welche mit ihren sich gegenüberliegenden Flanken den Schneckengang definieren. Dabei wird zwischen dem Einzugsabschnitt 4 mit konstanter hoher Gangtiefe (Schneckenzone A), dem Umwandlungs-, Kompressions- oder Aufschmelzabschnitt 10 (Schneckenzone B) mit in Förderrichtung zunehmendem Schneckenkernquerschnitt und dem Ausstoß- oder Metering abschnitt 11 (Schneckenzone C) mit konstanter niedriger Gangtiefe unterschieden. Das Ende der Schnecke 2 bildet ein schneckenstegfreier Mischabschnitt 12, der als ein dem Ausstoßabschnitt C nachgeordneter Schneckenabschnitt D zur Vergleichmäßigung bestehender Temperaturunter schiede, Konzentrationsgradienten im Schneckenkanal und dergleichen sowie mit einer Schneckenspitze 7 an seinem Ende ausgebildet ist. In dem schneckenstegfreien Mischabschnitt 12 sowie im Aufschmelzabschnitt 10 und im Ausstoßabschnitt 11 sind radial in den Schneckenkanal stehende Zylinderstifte oder Nocken 13 angeordnet, durch welche die noch nicht ganz aufgeschmolzenen, zusammenge backenen Kunststoffkörner aufgehalten und in kleinere Einheiten aufgebrochen sowie die Schmelzeströme in ihrer Richtung umgelenkt und im Schneckenkanal intensiv vermischt werden. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, sind neben den Mischnocken 13 als Wärmeleitpatronen 14 ausgebildete Nocken vorgesehen. Sie ragen mit ihren Fußenden 140 durch den Mantel 15 des hohlen Schnecken kerns 8 hindurch, wo sie bei der Drehung der Extruder schnecke 2 von einer Temperierflüssigkeit 16 umspült werden. Diese Wärmeleitpatronen 14 sind hohlzylindrisch ausgebildet und an ihren Enden hermetisch verschlossen. Sie sind aus einem die Wärme sehr gut leitenden Werk stoff, wie z. B. Kupfer oder Stahl hergestellt und an ihrer äußeren Oberfläche mit einer dünnen Platinschicht überzogen. Vor dem Verschließen werden die in Fig. 4 als Einzelheit gezeigten Wärmeleitpatronen teilweise mit einer Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt und die über der Flüssigkeit stehenden Inertgase und Dämpfe bis zum Partialdampfdruck der Wärmeträgerflüssigkeit 17 bei der Behandlungstemperatur evakuiert. In den Mantel 15 des Schneckenkerns 8 werden sie in der gewünschten Höhe druckdicht eingelötet, vorzugsweise hartverlötet, um bei den vorliegenden hohen Massedrücken nicht radial nachzugeben und das Temperiersystem im Inneren der Extruderschnecke 2 zu beschädigen.

Wie Fig. 3 zeigt, kann die Temperierflüssigkeit durch ein zur Extruderschnecke achsparalleles Rohr 18, das bis zur Schneckenspitze 7 reichen kann, zugeführt werden (vgl. auch US-PS 24 49 355), wobei sie mittels eines Düsenkopfes 19 radial verteilt wird, oder es kann wie in Fig. 2 ein hermetisch geschlossenes Rohr vorliegen, das teilweise mit einer nur unter ihrem eigenen Dampfdruck stehenden Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt ist.

Claims

1. Extruderschnecke für Schneckenstrangpressen oder Spritzgußmaschinen zum Verarbeiten von Kunststoff, die einen hohlen Schneckenkern, in dem eine bei Betrieb zirkulierende Temperierflüssigkeit vor handen ist, sowie mehrere Schneckenabschnitte mit unterschiedlichen Funktionen aufweist und bereichs weise schneckenstegfrei sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schneckengängen und/oder in den schnecken stegfreien Bereichen in an sich bekannter Weise in den Raum zwischen Schneckenkern (8) und Extruder zylinder (3) hineinragende Nocken vorgesehen sind und daß zumindest einige dieser Nocken als allsei tig hermetisch verschlossene, mit einer Wärmeträ gerflüssigkeit (17) teilweise gefüllte Hohlzylinder (14) ausgebildet sind und so weit in den hohlen Schneckenkern (8) hineinragen, daß sie bei Betrieb von der zirkulierenden Temperierflüssigkeit umspült werden.

2. Extruderschnecke für Schneckenstrangpressen oder Spritzgußmaschinen zum Verarbeiten von Kunststoff, die einen hohlen Schneckenkern, in dem eine bei Betrieb zirkulierende Temperierflüssigkeit vor handen ist, sowie mehrere Schneckenabschnitte mit unterschiedlichen Funktionen aufweist und bereichs weise schneckenstegfrei sein kann, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schneckengängen und/oder in den schnecken stegfreien Bereichen in an sich bekannter Weise in den Raum zwischen Schneckenkern (88) und Extruder zylinder (3) hineinragende Nocken vorgesehen sind und daß zumindest einige dieser Nocken Hohlzylinder sind, die an dem dem Extruderzylinder zugewandten Ende geschlossen und an dem anderen Ende (140) offen sind und mit diesem Ende in den hohlen Schneckenkern (8) ragen.

3. Extruderschnecke nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens einen Bereich, in dem die als Hohl zylinder ausgebildeten Nocken (14) zusammen mit auf dem Mantel (15) des Schneckenkernes (8) vorge sehenen massiven Nocken (13) angeordnet sind.

4. Extruderschnecke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Schneckenkerns (8) hermetisch abgeschlossen ist.