DE3615098C2 - Entgasungsschneckenstrangpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entgasungsschnecken­ strangpresse für die kontinuierliche Verarbeitung thermopla­ stischer Kunststoffe nach dem Oberbegriff des Anspruchs I. Eine derartige Entgasungsschneckenstrangpresse ist aus der DE-OS 20 31 935 bekannt.

Immer häufiger fällt der Schneckenpresse die Aufgabe zu, den Thermoplasten vor dem Eintritt in die Spinndüse von gasför­ migen Komponenten zu befreien, die die Qualität des Endpro­ duktes beeinträchtigen oder dieses vollständig unbrauchbar machen könnten. Damit ist besonders dann zu rechnen, wenn das Ausgangsmaterial Feuchtigkeit enthält, die als Kristall­ wasser eingeschlossen oder als Oberflächenhaut adsorbiert oder zwischen den Körnern eingelagert sein kann. Nicht selten betragen die Anteile dieser Komponenten 3 bis 4 Gewichts-%; der Restgehalt im extrudierten Produkt darf im allgemeinen nicht über 0,2 Gewichts-% liegen. Vielfach wird auch die Forderung gestellt, daß eingeschlossene Luft, mono­ mere Restanteile des Kunststoffrohstoffes (z. B. Styrol), niedrig siedende Weichmacherkomponenten u. a. aus der Masse entfernt werden, bevor diese das Ausstoßende der Schnecke erreichen.

Die maschinellen Einrichtungen, mit denen eine Entgasung der plastischen Massen in vielen Fällen erreicht werden soll, sind konstruktiv recht unterschiedlich. Das Grundprinzip der verschiedenen Konstruktionen von Entgasungsextrudern, sowohl Ein- als auch Doppelschneckenpressen, insbesondere die Folge der in diesen Maschinen ablaufenden einzelnen Vorgänge ist jedoch in allen Fällen gleich: Plastifizieren oder Auf­ schmelzen, Druckaufbau, Druckentlastung bei gleichzeitigem Abführen der Gasphase an das Schneckengehäuse oder Kanäle der Schnecke oder Schnecken selbst, erneuter Druckaufbau, anschließend Ausstoß der entgasten Masse.

Entscheidend für den störungsfreien Betrieb der Maschine sind folgende Grundforderungen:

• a) Die Gänge im Mittelabschnitt der Entgasungszone dürfen nur teilweise mit plastischer Masse bzw. Schmelze gefüllt sein, da bei hundertprozentiger Füllung der Gänge keine freie Oberfläche für das Entweichen der Gasphase vorhan­ den ist und außerdem die Entgasungsöffnung des Gehäuses verstopft werden könnte.
• b) die zweite Meteringzone, (Ausstoßzone) soll möglichst ständig in ihrer ganzen Länge gefüllt sein, da bei einer nur teilweisen Füllung mit pulsierendem Ausstoß zu rechnen ist.

Nachteilig bei der Extrusion von zu entgasenden Stoffen wie z. B. Polyamid 6.6 ist, daß sich im teilgefüllten Bereich der Entgasungszone Ablagerungen bilden, z. B. Oligomere, die zu Verkrustungen führen können. Diese Ablagerungen wachsen mit der Zeit an, bis sie mit der Schmelze in Berührung kommen und mitgenommen werden. Dies führt dann zu Qualitätsstö­ rungen wie z. B. matten Filamenten oder vermehrten Spinn- oder Texturierbrüchen. Die Schnecken müssen daher in Zeitab­ ständen von wenigen Monaten ausgebaut und gereinigt werden, was zu Stillstandzeiten und Produktionsausfällen führt.

Diese Nachteile konnten auch mit Hilfe der durch die DE 21 14 111 C2 und die DE 24 51 886 A1 bekannten Schneckenstrangpressen nicht beseitigt werden.

So beschreibt die DE 21 14 111 C2 zwar eine Schneckenstrangpres­ se für thermoplastische Kunststoffe mit einer hohlen Außen­ schnecke und einer in dieser angeordneten Innenschnecke. Die Außenschnecke weist zwar Schmelzebohrungen auf, die sich in un­ mittelbarer Nähe der vorderen Schneckenstegflanke befinden, diese radialen Bohrungen sind jedoch Kanäle, durch die das dort erforderliche Überströmen der Schmelze von dem Zwischenraum zwischen der äußeren Schnecke und der Zylinderinnenwand nach innen in den Zwischenraum zwischen Außen- und Innenschnecke und von dort weiter zum Spritzwerkzeug ermöglicht wird.

Die durch die DE 24 51 886 A1 beschriebene Entgasungsschnecken- Strangpresse weist eine oder zwei Entgasungszonen auf, denen jeweils eine Dekompressionszone vorgeschaltet ist. Vom Beginn der jeweiligen Dekompressionszone bis zum Beginn der Entgasungs­ zone ist der Schneckenkern in Förderrichtung konisch verjüngt, hat in der Entgasungszone konstanten Durchmesser und nimmt hin­ ter der Entgasungszone wieder stetig zu. Bei ihr handelt es sich um eine bekannte Ausführung, die die vorhergehend beschriebenen Nachteile aufweist.

Aufgabe der erfindungsgemäßen Schneckengestaltung für die Entgasungsschneckenstrangpresse ist es, eine Schneckenopti­ mierung derart durchzuführen, daß Ablagerungen im teilge­ füllten Entgasungsbereich und deren störende Auswirkungen auf die Produktqualität vermindert werden. Hierdurch kann zum einen die Standzeit der Schnecke bis zum nächsten Reini­ gungszyklus wesentlich verlängert werden und zum anderen kann eine gleichmäßigere Produktqualität erzielt werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich in der teilgefüllten Entgasungszone stromabwärts eines Stauabschnitts der Schnecke der Schneckengangquerschnitt in Förderrichtung keilförmig erweitert und sich die Schmelzeaustritts­ bohrung direkt neben oder in der vorderen aktiven Stegflanke befindet. Hierdurch wird erreicht, daß die Schmelze am Steg haftet. Bei einer senkrecht angeordneten Schneckenstrang­ presse kann dadurch insbesondere ein Herunterlaufen der Schmelze gegen die hintere Stegflanke des um 360° in Förder­ richtung versetzten Steges vermindert werden. Durch den in Schneckenlängsrichtung sich keilförmig erweiternden Schneckengangquerschnitt wird außerdem ein erheblich vergrö­ ßerter Raum im Bereich der hinteren Stegflanken verfügbar gemacht, in dem sich die störenden festen Ausscheidungen ansammeln können. Durch beide Maßnahmen wird jedoch insge­ samt erreicht, daß die in der Entgasungszone der Schnecken­ strangpresse entspannte Schmelze lange Zeit benötigt, bevor sie mit solchen Ablagerungen in Berührung kommt und verun­ reinigt wird. Hierdurch wird die Betriebszeit der Schnecke bis zur nächsten Reinigung und zur Stillsetzung der Schneckenstrangpresse erheblich verlängert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar ist ein Längsteilschnitt einer Entga­ sungsschneckenstrangpresse gezeigt, die kontinuierlich thermoplastischen Kunststoff verarbeitet.

Im Schneckenzylinder 1 mit einem Entlüftungs- bzw. Entga­ sungsschacht 2 in der Entgasungszone G ist die zweistufige Schnecke 3 angeordnet. Zwischen den Schneckenstufen ist ein Sperrabschnitt in Form eines Stau­ wulstes 4 vorgesehen. Dieser Stauwulst 4 bildet den Schneckenübergang von einer Druckzone D am Ende des Schneckenanfangsteiles 3a zu einer Entspannungszone E am Anfang des Schneckenendteiles 3b. Im Bereich zwischen der Druck- und Entspannungszone ist im Schneckenkern ein axialer Überström­ kanal 5 für die Schmelze angeordnet. Die Schmelze strömt vom Ende der ersten Schneckenstufe 3a durch zur Schnecken­ achse in Strömungsachsrichtung geneigte Zuführkanäle 6 in den Überströmkanal 5, durch diesen hindurch und von hier aus durch die Schmelzeaustrittsöffnungen 7. Diese Schmelzeaus­ trittsöffnungen 7 münden erfindungsgemäß unmittelbar neben der aktiven Stegflanke 12 in den keilförmigen sich erweiternden Schneckengang 13 der Entgasungszone G.

Hierdurch haftet die austretende Schmelze an der vorderen Stegflanke 12 und wird im Zusammenwirken mit dem Schnecken­ zylinder 1 in die zweite Schneckenstufe 3b gefördert, wobei im teilgefüllten Schneckenkanal die spezifische Oberfläche der Schmelze stark vergrößert wird und sich das im Entga­ sungsschacht 2 angelegte Teilvakuum intensiver auswirken kann. Aufgrund der Teilfüllung des Schneckenkanals und der Viskosität der Schmelze wird die hintere Stegflanke des um 360° in Förderrichtung versetzten Schneckensteges erst nach längerer Betriebszeit von der Schmelze benetzt. Dies um so mehr als der Schneckenkanalquerschnitt sich in Förderrich­ tung gesehen keilförmig verjüngt und das Gangvolumen sich erhöht. Durch diese Maßnahme können sich kondensierende Ausscheidungen aus der Schmelze, Oligomere und andere feste Ablagerungen im Laufe der Zeit im stromabwärts liegenden Teil des Schneckenganges in der Entgasungszone sammeln, ohne die Schmelze zu verunreinigen oder zu einer Unterbrechung des Betriebes zu führen.

Innerhalb der Schnecke 3 ist ein Verstellorgan 8 eines Regelventils in einer Axialbohrung 10 abgedichtet angeord­ net. Das Verstellorgan 8 ist als Schieber ausgebildet und axial nach hinten verlängert, wo es in bekannter Weise aus der nicht dargestellten Schneckenpresse herausgeführt ist. Es ist mit einer von außen bedienbaren Vorrichtung zum Axialverstellen versehen. Seine strömungsgünstig geformte Spitze 9 befindet sich im Bereich des Überströmkanals 5. Aufgrund der Veränderung des Querschnitts des Überström­ kanals ist sowohl der Schmelzestrom dosierbar als auch der Druckaufbau in der Schmelzezone des Schneckenendteiles 3b durch Druckregelung der Schmelze günstig zu beeinflussen. Die Druckhöhe in der Stauzone des Stauwulstes 4 läßt sich auf günstige Art und Weise durch die Radialbohrungen 11 im Stauwulst 4 ändern, die abhängig von der axialen Ventilver­ stellung des Verstellorgans 8 unterschiedliche Stauzonen­ längen ergeben.

Durch die beschriebenen Maßnahmen gelingt es, Betriebsunter­ brechungen durch eine Verunreinigung der Schmelze mit oligo­ meren Ausscheidungen in der Entgasungszone der Schnecken­ presse zu verzögern. Dadurch wird die Zeitdauer für den üblichen Reinigungszyklus der Schmelze in vorteilhafter Weise verlängert.

Bezugszeichenaufstellung

 1 Schneckenzylinder
 2 Entgasungsschacht, Entlüftungsschacht
 3 zweistufige Schnecke
 3a Schneckenanfangsteil, erste Schneckenstufe
 3b Schneckenendteil, zweite Schneckenstufe
 4 Sperrabschnitt, Stauwulst
 5 axialer Überströmkanal
 6 Zuführkanal
 7 Schmelzeaustrittsöffnung
 8 Verstellorgan, Schieber
 9 Spitze des Verstellorgans
10 Axialbohrung
11 Radialbohrungen
12 aktive Stegflanke, vordere Stegflanke
13 keilförmig sich erweiternder Schneckengang
D Druckzone
E Entspannungszone
G Entgasungszone

Claims (1)

1. Entgasungsschneckenstrangpresse für die kontinuierliche Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe mit einer einwelligen Schnecke zur Förderung des Materi­ als, die in einer teilgefüllten Entgasungszone stromab­ wärts eines Stauabschnitts eine Vergrößerung des Gangvo­ lumens und eine Schmelzeaustrittsbohrung besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schmelzeaustrittsbohrung (7) direkt neben oder in der vorderen aktiven Stegflanke (12) befindet und sich der Schneckengangquerschnitt in der Entgasungszone in Förderrichtung keilförmig erweitert.