DE3233841A1 - Schneckenextruder zur verarbeitung von thermoplastischen und/oder thermisch haertbaren massen - Google Patents

Description

• Echneckenextruder zur Verarbeitung von thermoplasti#chen
• und/oder thermisch härtbaren Massen Die Erfindung bezieht sich auf einen Schneckenextruder zur Verarbeitung von thermoplastischen und/oder thermisch härtbaren Massen, insbesondere hochmolekularen, pulver- bis granulatförmigen Kunststoffen oder deren Mischungen, dessen Zylinder in einen kühlbaren Einzugsteil und einen heizbaren Schmelzzylinder unterteilt ist, wobei der Einzugsteil auf seiner inneren Mantelfläche Längsnuten aufweist, die sich über seine ganze Länge oder einen Teil der Länge erstrecken.
• Bei der Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe auf konventionellen Schneckenextrudern treten verschiedentlich Probleme auf, die mit mangelnder Fördergleichmäßigkeit und sogenanntem weichem Förderverhalten bei höheren Widerständen charakterisiert werden können. Die Förderwirkung solcher Extruder wird im wesentlichen durch die Schneckendrehzahl, die Gangsteigung der Schnecke und das Verhältnis der an Schnecke und Zylinder wirkenden Reibungskräfte bestimmt.
• Der ainal erzielbaren Förderwirkung sind somit durch die Reibungskoeffizienten zwischen Rohstoff und Stahl Grenzen gesetzt, so daß die Verarbeitung sehr hochmolekularer Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, nahezu unmöglich ist.
• Zur Erhöhung der Reibung zwischen den pulver- bis granulatförmigen Kunststoffen und der Zylinderinnenwand ist es bekannt, die Zylinderinnenwand mit mehreren Längsnuten zu versehen. Extruder mit genuteter und intensiv gekühlter Einzugszone führen durch ihr starres, widerstandsurjabhängiges Förderverhalten zu einer wirtschaftlichen Verarbeitung der eingesetzten Massen. Es werden über den Antriebsmotor und die Schnecke höhere förderwirtame Kräfte in die zu verarbeitenden Massen eingeleitet und der Mengendurchsatz gesteigert. Die Nuten des Einzugsbereichs erweisen sich jedoch im praktischen Betrieb als wenig wirksam, wenn nicht gleichzeitig für eine intensive Kühlung des Einzugsteils gesorgt wird. Die dem Extruder aufgegebenen Materialkörner (Granulat, Cries) laufen ohne axiale Bewegung mit der Schnecke um, wenn sie nicht durch die Zylinderwand an der Gleitbewegung gehindert werden. Beim konventionellen Extruder übernimmt diese Aufgabe die Reibung. Der Sinn der Nuten im Einzugsbereich des Extruders liegt darin, die relativ geringen und unsicheren Reibkräfte durch einen Formschluß zu ersetzen, So daß im extrem Fall das Material wie eine Mutter auf einer S#del axial bewegt wird. Die Scherbeanspruchung des Materials an Nuten und Schneckensteg erzeugt Wärme, die dem Einzugssystem durch eine wirksame Kühlung entzogen werden muß. Dadurch kann verhindert werden, daß sich die Nuten schon nach kurzer Zeit mit angeschmolzenen Materialpartikeln zusetzen und ihre Wirkung verlieren.
• tn der Praxis ist es in einigen Fällen jedoch notwendig, den Mengendurchsatz bei konstanter Schneckendrehzahl zu variierer Besonders dringend ist dieses Bedürfnis beim Betrieb von Ent gasungsextrudern. Falls im ersten Bereich der Schnecke vor der Entgasungsöffnung mehr Material gefördert wird als der zweite Schneckenabschnitt aufnahmen kann, wird die Entgasung unwirksam, da das Material aus der Entgasungsöffnung herausquillt. Bekannte Maßnahmen zur Beseitigung dieses Nachteils, nämlich eine unterschiedliche Temperierung des Einzugsteils sowie eine dosierte Rohstoffzufuhr in den Einfülitrichter befriedigen nicht in jeder Hinsicht, sei es, daß sie eine relativ kleine Wirkungsbreite und große Trägheit zeigen oder sei es, daß sie Schwankungen des Mengendurchsatzes verursachen.
• Es war daher Aufgabe der Erfindung, das Einzugsverhalten von Schneckenextrudern mit genutetem Einzugsteil im Sinne eines besseren Arbeitsverhaltens zu optimieren und gleichzeitig die durch Schüttgewichtsänderungen sowie durch Zugabe von Regenerat, Regranulat und Zusatzstoffe sich ergebenden Ausstoßschwankungen und damit Produktionsstörungen zu beseitigen.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Maßnahme nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
• Die Längsnuten#, die im Querschnitt halbrund, halboval, rechteckig oder dergleichen ausgebildet sein können, sind im allgemeinen radialsymmetrisch am Einzugsteil des Schneckenzylinders angeordnet und erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Einzugsteiles. Durch die erfindungsgemäße Volumenänderung, die zweckmäßig im Bereich der Einfüllöffnung des Schneckenzylinders erfolgt, ergibt sich, daß im Falle verkleinerter Nutenquerschnitte sich der zum Eintritt des Kunststoffpulvers oder -granulats in den nicht veränderten Teil der Nuten verfügbare Raum um ein entsprechendes Maß vermindert, so daß pro Schneckenumdrehung weniger Material transportiert wird. Wird größerer Materialdurchsatz verlangt können die Längsnuten wieder vergrößert werden.
• Da die Nuten nur in einem Teil ihrer Länge geometrisch verändert werden, wird der -Druckaufbau und das Förderprinzip im übrigen Nutenbereich kaum beeinflußt.
• Nach einem weiteren erkmal der Erfindung sind sämtliche Längsnuten des Einzugsteils gleichzeitig veränderbar. Eine mechanlsche überteanspruchung, auch in Teilbereichen, ist damit ausgeschlossen, zumal die Veränderung der Längsnuten im nahezu drucklosen Zylinderbereich erfolgt.
• Nach einer zweckmäßigen Aus führungs form der Erfindung sind in die Längsnuten radial von außen Stifte oder Dorne einschiebbar oder einschwenkbar, die durch einen außerhalb des Einzugsteils angeordneten Antrieb bewegt werden. Hierzu sind Eie als Strömungshindernisse wirkenden Stifte oder Dorne miteinander verbunden. Es ist ferner möglich, Keile in den Längsnuten axial zu verschieben und die förderwirksamen Bereiche der Nuten kontinuierlich bis zum völligen Verschluß zu verändern.
• Eine im Hinblick auf das Arbeitsverhalten im Einzugsteil besonders günstige Ausführung der Erfindung besteht darin, daß die Veränderung der Längsnuten in Abhängigkeit des im Schmelz-Zylinder vor der Schneckenspitze gemessenen Massedruckes erfolgt. Die Veränderung kann auch in Abhängigkeit der Dimensionen eines extrudierten Halbzeuges oder Formkörpers vorgenommen werden. Auf diese Weise ist insbesondere eine verzöge rungsfreie Einflußnahme auf die Verarbeitung der eingesetzten Massen gegeben. Dabei kann die Veränderung des Querschnitts und/oder der Länge der Nuten manuell oder auch über ein Regelgerät erfolgen, indem ein Soll-Istwert-Vergleich durchgeführt und aufgrund von Größe und Vorzeichen der festge#tell ten Differenz der Mengendurchsatz entsprechend geregelt wird.
• Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Es zeigt: Figur 1 eine Teilansicht des Einzugsteils im Querschnitt und Figur 2 das Einzugsteil.im Längsschnitt.
• Der Zylinder des Schneckenextruders mit genuteter Einzug zone ist in einen intensiv gekühlten Einzugsteil und einen beheizten Schmelzzylinder unterteilt. Der Einzugsteil 1 weist Längsnuten 2 von rechteckigem Querschnitt auf, die in Förderrichtung konisch auslaufen. Entsprechend der Anzahl der Längsnuten besitzt der zylindrische Einzugsteil an seinem Umfang eine gleich große oder geringere Zahl von Durchbrüchen 8. In diesen Durchbrüchen sind Strömungshinder nisse 3, beispielsweise Stifte, Keile, Dorne oder Kolben, Beweglich angeordnet Ihre Bewegung erfolgt über Winkelstücke 4, diese sich auf Festlagern 5 abstützen und über Schubstangen 6 um die jeweilige Achse 7 gedreht werden.
• Der Antrieb der Schubstangen erfolgt entweder elektromotorisch oder hydraulisch gemäß den von einem Regelgerät (in der Zeichnung nicht dargestellt) gelieferten Signalen.
• Nach Figur 2 ist in dem genuteten Einzugsteil 1 ein Ring 9 eingepaßt, an dessen Umfang Keile 10 angebracht sind.
• Diese Keile sind in allen Längsnuten 2 des Einzugsteils 1 vorgesehen. Die Keile können mit Hilfe einer hydraulischen, mechanischen, elektrischen oder pneumatischen Verstellung, die an dem Ring 9 angreift, axial bewegt werden. Die Stellung der Keile kann stufenlos vom vollständigen Verschluß der Längsnuten bis zurück an die Hinterkante der Einfüllöffnung 11 erfolgen, so daß in dieser Stellung die Nuten völlig freiliegen, Durch die geometrische Auslegung der Keile können unterschiedliche verfahrenstechnische Effekte ausgelöst werden. Die Keile können konisch auslaufen oder entsprechend den Nuten gestaltet sein Damit sind die förderwirksamen Effekte in weiten'Bereichen variierbar.
• Zeichn.
• Leerseite

Claims (6)

1. Patentans prüche r S Schneckenextruder zur Verarbeitung von thermoplastischen und/oder thermisch härtbaren Massen, insbesondere hochmolekularen, pulver- bis granulatförmigen Kunststoffen oder deren Mischungen, dessen Zylinder in einen kühlbaren Einzugsteil und einen heizbaren Schmelzzylinder unterteilt ist, wobei der Einzugsteil auf seiner inneren Mantelfläche Längsnuten aufweist, die sich über seine ganze Länge oder einen Teil der Länge erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnuten (2) in ihrem Querschnitt und/oder in ihrer Länge veränderbar sind.
2. 2. Schneckenextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Längsnuten (2) des Einzugsteil (1) gleichzeitig veränderbar sind.
3. 3. Schneckenextruder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Längsnuten (2) radial von außen Stifte oder Dorne (3) einschiebbar oder einschwenkbar sind, die durch einen außerhalb des Einzug teils (1) angeordneten antrieb bewegt werden.
4. 4. Schneckenextruder nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Längsnuten (2) Keile (10) axial versch-iebbar angeordnet sind.
5. 5. Schneckenextruder nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Längsnuten (2) in Abhängigkeit des im Schmelzzylinder vor der Schnecken spitze gemessenen Massedruckes erfolgt.
6. 6. Schneckenextruder nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Längsnuten (2) in Abhängigkeit der Dimensionen eines extrudierten Halbzeuges oder Formkörpers erfolgt.