DE3242708C2 - - Google Patents

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DE3242708C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine einwellige Schnecken­ presse zum Einziehen, Plastifizieren und Auspressen von schmelzbaren, hochpolymeren Kunststoffen nach dem Ober­ begriff des Patentanpruchs 1.
Derartige Schneckenpressen, die aus einem Zylinder und einer in diesem drehbar gelagerten Schnecke mit einem eine Einzugs-, eine Plastifizier- und eine Austragszone defi­ nierenden Schneckengang bestehen, welche eine Mischzone umfaßt, sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Schon seit geraumer Zeit besteht ein technisches und wirt­ schaftliches Bedürfnis, den Ausstoß einer Schneckenpresse mit einem vorgegebenen definierten Schneckenquerschnitt zu erhöhen bzw. bei gleichem Querschnitt und Durchsatz die erforderliche Antriebsleistung zu vermindern (vgl. "New Screw Designs Improve Extrusion Efficiency", Modern Plastics International, Januar 1981, Seiten 50 und 51).
Es ist zwar bekannt, in der Einzugszone einer Schnecken­ presse verschiedenartige Einzugshilfen, insbesondere Nuten­ buchsen mit Längsnuten oder Wendelnuten zu verwenden, um die Einzugsleistung der Schneckenpresse für Granulat, Pulver oder Schmelze zu erhöhen (vgl. "Kunststoffe", Band 61, 1971, Heft 2, Seiten 104 bis 107; H. Domininghaus "Fortschrittliche Extrudertechnik", VDI-Taschenbuch T 14 (1970), Seiten 39 bis 43); aber es zeigt sich, daß die nachfolgenden Schneckenzonen bei einer starken Vergröße­ rung der Einzugsleistung "überfahren" werden und der Massestrom in der Austragszone nicht hinreichend homogeni­ siert vorliegt, um ein qualitativ hochwertiges Produkt zu erzeugen. Dabei konnte auch festgestellt werden, daß Teile des eingezogenen Granulates nicht vollständig auf­ geschmolzen und Feststoffe und Schmelze nicht einwand­ frei getrennt wurden.
Es wurden daher zahlreiche Versuche unternommen, an der Schnecke zusätzliche Knet-, Plastifizier- oder Scherelemen­ te anzuordnen, mit denen noch nicht aufgeschmolzene Partikel auf ihrem Wege zur Schneckenspitze behandelt werden sollten. Empfindliche Kunststoffe werden hierdurch jedoch thermisch geschädigt. Ferner werden Homogenisierabschnitte in ent­ sprechend verlängerten Austragszonen zur Temperaturver­ gleichmäßigung des Plastifikats oder der Schmelze und ins­ besondere bei hohen Qualitätsanforderungen beim Einmischen von Additiven oder Füllstoffen verwandt. Durch derartige Maß­ nahmen kann bei hohen Mengenleistungen nicht verhindert wer­ den, daß Feststoffpartikel unaufgeschmolzen in die Austrags­ zone gelangen.
In der eingangs erwähnten Literaturstelle wird von Konstruk­ tionen berichtet, bei denen der Massestrom zwischen dem Schneckengang und einem mit diesem zusammenwirkenden und sich im Querschnitt langsam verkleinernden Gang im Zylinder auch in radialer Richtung bewegt wird.
Ähnliche Überlegungen wurden bereits in der GB-PS 8 42 692 angestellt. Derartige Konstruktionen haben jedoch eine sehr aufwendige Bauweise und sind wenig flexibel bei der Umstel­ lung auf die Verarbeitung anderer Materialien.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einwellige Schnecken­ presse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei der die Transport- und Plastifizierfunktion der Schnecke klar getrennt sind und eine wesentliche Erhöhung des Massestroms erreicht und eine qualitativ hochwertige, d. h. gleichförmig aufgeschmolzene und hinsichtlich Tempera­ tur und Zusammensetzung vollständig homogenisierte Schmelze für die Herstellung qualitativ hochwertiger Produkte er­ zeugt wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit der im Kennzeichen­ teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Kombination an sich bekann­ ter Merkmale in Verbindung mit dessen Oberbegriff.
Der Vorteil der angegebenen Lösung gegenüber dem bekannten Stand der Technik liegt darin, daß die Schneckenpresse bei überraschend hoher Durchsatzmenge und sehr hoher Qualität einerseits sehr flexibel an die unterschiedlichen Bedürf­ nisse der Verarbeiter angepaßt werden kann und andererseits beim Hersteller der Schneckenpresse die Bauteile in höheren Stückzahlen serienmäßig gefertigt und materialkonform bzw. anwendungsspezifisch zusammengesetzt werden können. Die Erfindung wird hierzu insbesondere durch einen baukasten­ förmigen Aufbau von Zylinder und Schnecke nach den Ansprü­ chen 2 und 3 mit Vorteil weitergebildet.
Technologisch gesehen wird mit der erfindungsgemäßen Kombi­ nation der Vorteil erzielt, daß die eingesetzte Scher- und Mischeinrichtung, die aus den US-PS 41 28 342 und 42 53 771 in ihrem prinzipiellen Aufbau in ähnlicher Art bekannt ist, am Ende der Umwandlungs- oder Plastifizierzone dafür sorgt, daß diese Schneckenzone von der Feststoffströmung aus der Einzugszone nicht mehr überfahren werden kann und Feststoffpartikel nicht mehr in die Austragszone gelangen. Insbesondere wird der unter dem hohen Druck der Feststoff­ förderung angelieferte Massestrom im halbplastischen Zustand zwangsweise in den Nutensystemen auf der Schnecke und im Zylinder gemischt und immer wieder an den die Nuten begren­ zenden Scherstegen geschert und verteilt. Dies führt im Er­ gebnis zu einer außerordentlich gleichmäßigen Verteilung und Einmischung sämtlicher, auch sehr geringer Anteile des Aufgabegutes, bevor das Plastifikat oder die Schmelze in die Austragszone gelangt, und zwar ohne Schädigung des Thermo­ plasten, wie sie bei den üblichen Scherteilen beoachtet wird. Selbst geringe Mengen von Additiven, wie Antioxidantien, Farbpigmente oder Additive zur Erhöhung der elektrischen Leitfähgikeit, zur Verringerung der Entflammbarkeit oder dgl. sind sehr fein in der ausgetragenen Schmelze verteilt, so daß Konzentrationsunterschiede, insbesondere bei Anwendung mehrerer Mischringe, nicht mehr festgestellt werden können.
Die vielfach wiederholte Scherung des hochpolymeren Kunst­ stoffes am Ende der Plastifizierzone beansprucht diesen thermisch teilweise sehr unterschiedlich. Es wird deshalb vorgeschlagen, bei kritisch zu vearbeitenden Thermoplasten zusätzlich noch einen distributiven Mischer vorzusehen, um die Schmelzetemperatur in einer speziellen Homogenisierzone weiter zu vergleichmäßigen und evtl. radiale Temperaturunter­ schiede völlig abzubauen.
Derartige Mischer sind beispiels­ weise als LTM-Mischteile (Low Temperature Mixer) bekannt (vgl. "Kunststoffe", Band 63, 1973, Heft 6, Seite 355 bis 361, ins­ besondere Abb. 7).
Der Vorteil solcher Mischteile liegt darin, daß die radiale Temperaturvergleichmäßigung zwischen schnecken­ kernnahen und zylindernahen Schmelzeschichten ohne nennenswerte Druckverluste und somit ohne hohen Energieaufwand erfolgt.
Die Patentansprüche 3 bis 11 spezifizieren bevorzugte Ausgestal­ tungen des als Misch- und Scherabschnitt in die Schnecken­ presse integrierten Mischers, der aus einer Mehrzahl von Ringelementen mit in Axial- und Umfangsrichtung sowie am Nutengrund geschlossenen Kammern - sowohl im Zylinder als auch auf der Schnecke - besteht.
Aufgrund der ständig in radialer Richtung wechselnden Strö­ mung - von dem mit der Schnecke umlaufenden Ringelement in das stationäre Ringelement im Zylinder einerseits und von dort zurück in das mit seinen Kammern überlappend angeord­ nete, nachfolgende Ringelement auf der Schnecke andererseits usw. - erfolgt eine genau dosierbare Scherbeanspruchung und eine Verteilung sämtlicher Komponenten des Materialstromes bei ein­ fachem Zusammenbau und hoher Flexibilität der Schneckenpresse. Durch die in den Patentansprüchen 7 bis 11 angegebene Anordnung der Nuten­ systeme in der Art, daß die umfangsverteilten Scherstege auf mehrgängigen Schraubenlinien liegen, wird neben einem Förder- bzw. Staueffekt zusätzlich noch erreicht, daß eine Kammer eines Nutensystems im Zylinder gleichzeitig mit mehreren Kam­ mern eines Nutensystems auf der Schnecke in Verbindung steht, so daß der Schmelzefluß niemals unterbrochen wird und kriti­ sche Drücke in einzelnen Kammern ausgeschlossen sind.
In Patentanspruch 12 wird schließlich vorgeschlagen, eine Schnecken­ presse mit den in den vorhergehenden Ansprüchen angegebenen Merkmalen in der Konfektionierung von Polyolefinen, insbeson­ dere von Polypropylen, und vorzugsweise zur Vergleichmäßi­ gung der mittleren Molekülkettenlänge im Anschluß an die Polymerisation einzusetzen, wodurch ein bisher notwendiger Verfahrensschritt mit geringerem Aufwand ausgeführt werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der ein Ausführungs­ beispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Schneckenpresse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt;
Fig. 2a/2b Ringelemente am Ende der Plastifizierzone der Schnecke nach Fig. 1 im Axialschnitt;
Fig. 3 den Querschnitt eines Ringelementes nach Fig. 2a bzw. 2b;
Fig. 4a/4b Axialschnitte von Ringelementen am Ende der Plastifizierzone im Zylinder der Schneckenpresse nach Fig. 1;
Fig. 5 den Querschnitt eines Ringelementes nach Fig. 4a bzw. 4b.
Die Schneckenpresse nach Fig. 1 ist sowohl hinsichtlich ihres Zylinders 1 als auch hinsichtlich ihrer Schnecke 2 baukasten­ förmig aufgebaut. So besteht der Zylinder 1 aus einem ersten Zylinderabschnitt 3, in dem eine temperierbare, insbesondere kühlbare, Nutenbuchse 4 auswechselbar angeordnet ist. Er weist eine Öffnung 5 für den Auslaß des Materialaufgabetrichters 6 auf. An den Zylinderabschnitt 3 sind an der einen Seite das nicht gezeigte Getriebe mit dem Antriebsmotor und an der an­ deren Seite mehrere weitere Zylinderabschnitte 7 bis 9 aus­ wechselbar angeflanscht, so daß deren Länge bei Bedarf an die Schnecke 2 angepaßt werden kann. Das Formwerkzeug am Ende des Zylinders 1, ebenfalls wie dessen Beheizung und Kühlung, sind aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht darge­ stellt.
Die im Zylinder 1 drehbar gelagerte Schnecke 2 besteht aus mehreren auswechselbar zusammengesetzten Schneckenabschnit­ ten, insbesondere einem Einzugsabschnitt 10 (Einzugszone), einem Umwand­ lungsabschnitt 11 (Plastifizier- oder Kompressionszone) mit abnehmendem Schneckengangvolumen, dem dispergierenden Scher- und Misch­ abschnitt 12 (Scher- und Mischzone), dem Austragsabschnitt 13 (Metering-, Austrags- oder Pump­ zone) und einem Homogenisierabschnitt 14 mit Mischnocken bekannter Bauart, der bis zur Schneckenspitze 15 reicht. Die einzelnen Abschnitte können hierbei - je nach Durchmes­ ser und Länge - aus einem Stück hergestellt oder einzeln ge­ fertigt und in bekannter Weise durch Zuganker, Paßfeder- und Schraubverbindungen (z. B. DE-PS 23 40 499) oder dgl. zusammengesetzt sein.
Der vom Schneckensteg 16 definierte Schneckengang 17 ver­ läuft kontinuierlich vom Einzugsabschnitt 10 bis ans Ende des Umwandlungsabschnittes 11, ist dann im Scher- und Misch­ abschnitt 12 unterbrochen und im Austragsabschnitt 13 wieder fortgesetzt, um dort einen konstanten Druck aufzubauen und einen dosierten Massestrom auszutragen.
Es sei erwähnt, daß die Schnecke nicht baukastenförmig zusam­ mengesetzt sein muß, da sie zur Bearbeitung der Nutensysteme gut zugänglich ist. Sie ist aber - insbesondere für den Ver­ suchsbetrieb und bei veränderlichem Einsatz flexibler als eine Schnecke, die aus einem einzigen Bauteil besteht.
Die im Scher- und Mischabschnitt 12 angeordneten Ringelemente 18 auf der Schnecke 2 bzw. 19 im Zylinderabschnitt 8 sind in den Fig. 2a, b bis 5 vergrößert dargestellt. Die Ringelemente 18 und 19 gibt es in zwei verschiedenen Grundausführungen gemäß Fig. 2a und 2b bzw. Fig. 4a und 4b.
In beiden Fällen haben die Ringelemente 18 jedoch die gleichen Innen- und Außendurchmesser und eine Axialnut 20, um sie gegen Verdrehung auf der Schnecke 2 zu sichern. Am Umfang haben sie - wie Fig. 3 im Querschnitt zeigt - kammerförmige Ausnehmungen 21, die zwischen radialen Scher­ stegen 22 einerseits und von stirnseitigen, axialen Scher- bzw. Begrenzungsstegen 23 (Fig. 2a) andererseits gebildet sind. Die Ausnehmungen 22 und die sie seitlich begrenzenden Scherstege 22 verlaufen auf dem durch den Außendurchmesser des Ringelementes 18 definierten Zylinderabschnitt in der Art einer mehrgängigen Schraubenlinie, die nach Fig. 2a eine positive Steigung (Schraubrichtung 24) und nach Fig. 2b eine negative Steigung (Schraubrichtung 25) hat. Die Ausnehmungen 21 haben im übri­ gen eine im Querschnitt abgerundete, teilweise ovale oder elliptische Form (Fig. 3), deren Tiefe zu den Scherstegen 23 hin (Fig. 2a, 2b) abnimmt und dann ganz ausläuft. Auf der Schnecke können - je nach Bauart und Verwendungszweck - mehrere Ringelemente 18 gleicher Bauweise angeordnet sein, d. h. die von den Scherstegen 22 definierte Steigung (Schraubrichtung 24) der hintereinandergereihten Ringelemente 18 ist gleichlaufend mit dem Schneckensteg 16 oder diese Steigung (Schraubrichtung 25) der Ringelemente 18 ist nach Fig. 2b zum Schneckensteg 16 entge­ genlaufend. Es ist aber insbesondere auch möglich, Ringele­ mente 18 nach Fig. 2a mit solchen nach Fig. 2b gemeinsam in einem Scher- und Mischabschnitt 12 der Schnecke 2 anzu­ wenden und so Abschnitte mit einem Fördereffekt mit solchen zu kombinieren, die einen Staueffekt bewirken.
Die Ringelemente 19 der Fig. 4a bis 5 sind in analoger Weise wie die Ringelemente 18 der Fig. 2a bis 3 ausgebildet. Ihr Innendurchmesser ist dabei so bemessen, daß sie die Ring­ elemente 18 mit einem äußerst geringen Spiel (Scherspalt) umfassen. Sie weisen am Außenumfang eine Axialnut 26 zur Festlegung der Ringelemente im Zylinderabschnitt 8 - durch eine nicht dargestellte Paßfeder oder dgl. - auf. Am Innen­ umfang verteilt sind in Analogie zu den Ringelementen 18 der Fig. 2a, b und 3 die Ausnehmungen 27, die zwischen den radialen Scherstegen 28 und den axialen Begrenzungsstegen 29 als ringsum abgeschlossene Kammern vorliegen. Dabei verlaufen - wie Fig. 4a und Fig. 4b zeigen - die nur zur Schnecke hin offenen Ausnehmungen 27 auf mehrgängigen Schraubenlinien entweder in positiver Schraubrichtung 30 oder in ne­ gativer Schraubrichtung 31. Die Ringelemente 19 kön­ nen im Zylinderabschnitt 8 so vorliegen, daß die Schraub­ richtung der umfangsverteilten, radialen Scherstege 28 gleich- oder gegensinnig zum Schneckensteg 16 bzw. der Schraubrich­ tung der radialen Scherstege 22 der auf der Schnecke 2 ange­ ordneten Ringelemente 18 ist. Es ist aber ebenso möglich, die Ringelemente 19 gemäß Fig. 4a und 4b alternierend oder gruppenweise alternierend zusammenzubauen, so daß im Zusammen­ wirken mit den Ringelementen 18 des Mischabschnittes 12 der Schnecke 2 die Effekte hinsichtlich Förderung, Stauung, Dis­ pergierung und Scherung beliebig variiert und dem zu verar­ beitenden Polymeren bestens angepaßt werden können.
Bei einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schnecken­ presse mit einem Schneckendurchmesser von 90 mm hatte die Schnecke 2 eine Länge von L/D ∼ 30, somit L ∼ 2700 mm. Die Schnecke 2 hatte eine Einzugszone 10 mit einer Länge von insgesamt L = 15 D = 1350 mm. Der Zylinder 1 hatte eine Nutenbuchse 4 zur Erhöhung der Feststofförderung. Die Umwandlungs-, Plastifizier- oder Kompressionszone 11 hatte eine Länge von L = 6,6 D = 595 mm. Hieran schloß sich die Scher- und Mischzone 12 von L ∼ 3,1 D ∼ 280 mm, ein Austragsabschnitt 13 mit einer Länge von L = 3,6 D = 315 mm und noch ein schneckenstegfreier Homogenisierabschnitt 14 mit radialen Mischnocken (LTM-Abschnitt) an, der eine Länge L = 1,7 D = 155 mm hatte. Die Scher- und Mischzone 12 bestand aus je drei Ringele­ menten 18 bzw. 19 auf der Schnecke 2 und im Zylinderabschnitt 8, deren Nutensysteme entsprechend den Pfeilen der Schraubrichtungen 24 und 30 in Fig. 2a bzw. 4a in Richtung des Schneckensteges - und somit förder­ wirksam - angeordnet waren. Dahinter schlossen sich jeweils drei Ringelemente mit achsparallelen Nutensystemen an. Die äußeren Ringelemente hatten 12, die inneren Ringelemente 10 Nuten. Die Breite der Nuten betrug 12 mm bzw. 16 mm.
In einem Vergleichsversuch wurde Polypropylen des Typs Hosta­ len PP 1060 F natur, mit einem Schmelzindex (MFI) von 8 g/10 min extrudiert. Der Durchsatz betrug bei einer Schneckendrehzahl von ca. 200 min-1 477 kg/h. Die Leistungs­ aufnahme wurde mit 123 KW ermittelt. Die Temperatur der Schmelze am Austritt des Extruders war ca. 268°C. Bei einer Gangtiefe im Austragsabschnitt von 5 mm wurden bei dem ange­ gebenen Durchsatz am Eingang der Scher- und Mischzone ein Druck von 320 bar und am Ende der Schneckenpresse ein Druck von 95 bar ± 0,5 bar gemessen. Die Temperatur am Ende des Schmelzekanals zeigte einen maximalen Gradienten von Δ t = ±2°C zwischen kern- und zylindernahen Schmelzeschich­ ten. Die Homogenität des Extrudats, die durch den Zusatz von Farbpigmenten beurteilt wurde, war ausgezeichnet und zeigte eine sehr gute Verteilung der Farbzusätze in der Schmelze über den gesamten Schmelzekanalquerschnitt.
Mit einer Schneckenpresse ähnlicher Bauart (L/D ∼ 30 und 90 mm Schneckendurchmesser) zur Herstellung von Taulitzen aus dem im vor­ stehend genannten Versuch verwandten Kunststoff, die jedoch nicht die erfindungsgemäße Kombination einer Nutenbuchse im Zylinder­ abschnitt der Einzugszone und die beschriebene Scher- und Mischzone aufwies, wurden maximal nur Durchsatzleistungen von 240 kg/h erzielt. Die Leistungsaufnahme des Antriebs­ motors lag dabei - je nach Schmelzindex des Polypropylens - bei 50 bis 60 KW. Bei einer Maschine mit Nutenbuchse, aber ohne die beschriebene Scher- und Mischzone konnte zwar die Mengenleistung gesteigert werden, aber der extrudierte Mas­ sestrom enthielt noch unaufgeschmolzenes Granulat und war hinsichtlich seiner Homogenität und Temperaturkonstanz völ­ lig unzureichend für eine Weiterverarbeitung.

Claims (12)

1. Einwellige Schneckenpresse zum Einziehen, Plastifizieren und Auspressen von schmelzbaren, hochpolymeren Kunststoffen, insbesondere thermoplastischen Kunststoffen wie Polyolefinen, Poly­ amiden oder Polyestern, bestehend aus einer in einem Zylinder drehbar gelagerten Schnecke mit einem eine Einzugs-, eine Plastifizier- und eine Austragszone definierenden Schneckengang, welcher eine Mischzone umfaßt, gekennzeichnet durch die in Kombination vorliegenden Merkmale, daß
  • 1. in der Einzugszone (10) ein die Reibung zwischen dem Kunststoff und dem Zylinder (1) erhöhendes Nuten­ system, vorzugsweise eine Nutenbuchse (4), mit achs­ parallelen oder gewendelten Nuten oder eine Einzugstasche vorliegt, und daß
  • 2. zwischen der Einzugszone (10) und der Austragszone (13), vorzugsweise am Ende der Plastifizierzone (11) eine Scher- und Mischzone (12) angeordnet ist, die mindestens ein stationäres, umfangverteiltes Nutensystem im Zylinderabschnitt (8) einerseits und mindestens ein mit der Schnecke (2) rotierendes und mit dem ersten Nutensystem zusammenwirkendes, ähnliches Nuten­ system auf einem zylindrischen stegfreien Abschnitt der Schnecke (2) andererseits umfaßt, durch welche Nutensysteme der Kunststoff gezwun­ gen ist, wechselweise aus den Ausnehmungen (21) auf der Schnecke (2) in die radial gegenüberlie­ genden Ausnehmungen (27) im Zylinderabschnitt (8) und von dort infolge einer axialen Begrenzung der Ausnehmungen (27) radial zurück zum in axialer Richtung nachfolgenden Nutensystem auf der Schnecke (2) mit axial ebenfalls längenbe­ grenzten Ausnehmungen (21) zu strömen.
2. Einwellige Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) der Schneckenpresse aus mehreren Zylinderabschnitten (3, 7, 8, 9) baukastenförmig zusam­ mengesetzt ist, wobei insbesondere die Länge des Zylin­ derabschnitts (8) für die Scher- und Mischzone (12) variabel ausgebildet ist.
3. Einwellige Schneckenpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (2) nach Art eines Baukastensystems ausgebildet ist.
4. Einwellige Schneckenpresse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von sich mit ihren Stirnflächen abstützenden Ringelementen (18, 19) im Zylinderabschnitt (8) oder/und auf dem Kern des in der Scher- und Mischzone (12) zugeordneten Schneckenab­ schnittes, welche Abschnitte die umfangsverteilten Nuten­ systeme umfassen und jeweils durch Begrenzungsstege (23, 29) in ihrer axialen Erstreckung begrenzen.
5. Einwellige Schneckenpresse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelemente (18, 19) im Zylinderabschnitt (8) oder/ und auf dem Schneckenkern in der Scher- und Mischzone (12) jeweils in zumindest zwei unterschiedlichen Längen vorliegen.
6. Einwellige Schneckenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringelementen (18, 19) zwischen zwei um­ laufenden, in axialem Abstand angeordneten Begrenzungs­ stegen (23, 29) eine Mehrzahl von umfangsverteilten Ausnehmungen (21, 27) vorliegt, wobei diese Ausnehmungen (21, 27) durch Scherstege (22, 28) am Umfang voneinander getrennt sind und die radialen Umfangsflächen der mit den axialen Begrenzungs­ stegen (23, 29) verbundenen Scherstege (22, 28) auf dem Innen- bzw. Außenmantel eines geraden Kreiszylinders [Bohrung des Zylinders (1) bzw. Hüllfläche der Schnecke (2)] enden.
7. Einwellige Schneckenpresse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (21, 27) zwischen den radialen Scherstegen (22, 28) der Ringelemente (18, 19) im Querschnitt kreisbogenförmig oder oval ausgebildet sind und die die Ausnehmungen (21, 27) voneinander trennenden, mit axialer Komponente verlaufenden Scherstege (22, 28) auf einer mehrgängigen Schraubenlinie liegen.
8. Einwellige Schneckenpresse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenlinie der Scherstege (22, 28) in Richtung der Steigung des Schneckensteges (16) in der Plastifizier­ zone verläuft.
9. Einwellige Schneckenpresse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubrichtung (24, 25, 30, 31), welche von den Scherstegen (22, 28) der axial neben­ einanderliegenden Ringelemente (18, 19) definiert ist, auf der Schnecke (2) in der Scher- und Mischzone (12) und im Zylinderabschnitt (8) gleichlau­ fend mit dem Schneckensteg (16) ausgebildet ist.
10. Einwellige Schneckenpresse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubrichtung (24, 25, 30, 31), welche von den Scherstegen (22, 28) der axial nebeneinander­ liegenden Ringelemente (18, 19) definiert ist, auf der Schnecke (2) in der Scher- und Mischzone (12) und im Zylinderabschnitt (8) gegenläufig zueinander ausgebildet ist.
11. Einwellige Schneckenpresse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubrichtung (24, 25, 30, 31), welche von den Scherstegen (22, 28) der axial nebeneinanderlie­ genden Ringelemente (18, 19) definiert ist, durch Ab­ schnitte mit einer Umkehr der Schraubrichtung (24, 25, 30, 31) unterbrochen ist, wobei diese Abschnitte eines oder mehrere Ringelemente (18, 19) umfassen.
12. Anwendung einer einwelligen Schneckenpresse nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Verkürzung der mittleren Molekülkettenlänge bei der Konfektionierung und Verarbeitung von Polypropylen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3806147A1 (de) * 1987-02-27 1988-09-08 Reifenhaeuser Masch Vorrichtung zum mischen von thermoplastifiziertem kunststoff
DE10055190A1 (de) * 2000-11-07 2002-05-16 Basf Ag Verfahren zur Herstellung folienhinterspritzter Kunststoffformteile sowie folienhinterspritzte Kunststoffformteile

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3323202A1 (de) * 1982-06-29 1983-12-29 Barmag Barmer Maschinenfabrik Ag, 5630 Remscheid Schmelzspinn- und streckverfahren zur herstellung von polypropylenfaeden
JPS61144324A (ja) * 1984-12-19 1986-07-02 Idemitsu Petrochem Co Ltd 熱可塑性樹脂の押出方法及びそれに用いる押出装置
DE3543190A1 (de) * 1985-12-06 1987-06-11 Buehler Ag Geb Vorrichtung zum kontinuierlichen dispergieren und feinmahlen von feststoffen
JPS62246707A (ja) * 1986-04-18 1987-10-27 Kishimoto Sangyo Kk 複合材混合機構
GB8918780D0 (en) * 1989-08-17 1989-09-27 Shaw Francis & Co Ltd Processing apparatus
DE69122274T2 (de) * 1990-06-15 1997-02-20 Tonen Sekiyukagaku Kk Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Treibstofftankes aus Kunststoff
DE4039942C1 (de) * 1990-12-14 1992-01-30 Berstorff Gmbh Masch Hermann
DE102006022123C5 (de) * 2006-05-11 2010-07-29 Kiefel Extrusion Gmbh Schneckenpresse für die Verarbeitung thermoplastischer und nicht vernetzender Polymere

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE551763A (de) * 1961-05-15 1900-01-01
DE2340499C2 (de) * 1973-08-10 1980-02-14 Barmag Barmer Maschinenfabrik Ag, 5600 Wuppertal kenstrangpresse
DD124023A1 (de) * 1974-10-09 1977-02-02

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3806147A1 (de) * 1987-02-27 1988-09-08 Reifenhaeuser Masch Vorrichtung zum mischen von thermoplastifiziertem kunststoff
DE10055190A1 (de) * 2000-11-07 2002-05-16 Basf Ag Verfahren zur Herstellung folienhinterspritzter Kunststoffformteile sowie folienhinterspritzte Kunststoffformteile

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