DE3703758C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Extrusionsvorrichtung für das Extrudieren eines Kunststoffes entsprechend den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche 1, 18 und 26. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Extrusionsvorrichtung mit zwei Extrudern, bei denen die Beschickungsöffnung des einen Extruders an eine Austragsöffnung des anderen Extruders angeschlossen ist.

Extrusionsvorrichtungen mit zwei derartig hintereinandergeschalteten Einschneckenextrudern erlauben unterschiedliche Drehzahlen, Durchmesser und Temperaturführungen für die beiden Extruder, was eine bessere Anpassung der Extrusionsvorrichtung an die beim Aufschmelzen, Durchmischen, Fördern und Entgasen des Kunststoffes auftretenden Erfordernisse ermöglicht, wodurch im Ergebnis eine gegenüber Exrusionsvorrichtungen mit nur einem Extruder höhere Durchsatzleistung bei verbesserter Produkthomogenität erzielbar ist.

Eine bekannte Extrusionsvorrichtung (DE-OS 23 04 088) dieser Gattung besteht aus einem ersten und einem zweiten Extruder, von denen jeder einen Zylinder mit einer darin angeordneten Schneckenwelle besitzt. Der zweite Ex­ truder besitzt an einem vorderen Bereich eine einzige Be­ schickungsöffnung, die an eine an einem rückwärtigen Bereich angeordnete Austragsöffnung des ersten Extruders angeschlossen ist. Die Beschickungsöffnung besitzt eine Querschnittsfläche, die der Menge eines dem Zylinder des zweiten Extruders zu­ geführten Formmaterials entspricht.

Demgemäß wird das Formmaterial durch den ersten Extruder im rückwärtigen Bereich in einen halbgeschmolzenen Zustand er­ weicht und wird in einen Raum zwischen dem Zylinder und der Schneckenwelle des zweiten Extruders durch dessen Beschickungs­ öffnung hindurch eingespeist. Wenn der Raum mit halbge­ schmolzenem Kunststoff gefüllt wird, entsteht jedoch ein Problem an der Außenfläche der Schneckenwelle. Genauer ausgedrückt, es tritt kein axialer Fördereffekt an der Außenfläche der Welle auf und der halbgeschmolzene Kunst­ stoff wird zur Anhaftung an die Außenfläche der Welle ge­ bracht. Der halbgeschmolzene Kunststoff sammelt sich all­ mählich an dem schon anhaftenden Kunststoff an und die Quer­ schnittsfläche des Raumes zwischen dem Zylinder und der Schneckenwelle wird wesentlich verkleinert. Es tritt noch hinzu, daß der für eine lange Zeit anhaftend gewesene Kunststoff von der Schneckenwelle entfernt und zu der Aus­ tragsöffnung transportiert wird, so daß der ausgetragene Kunststoff inhomogen ist und die Qualität des ex­ trudierten Kunststoffes herabgesetzt wird.

Der zweite Extruder ist hierbei mit einer Entgasungs­ öffnung für die Abführung eines beim Schmelzen des Form­ materials erzeugten Gases versehen. Diese herkömmliche Entgasungsöffnung ist in der Nähe einer Stelle in einem Zylinder angeordnet, wo als Formmaterial verwendete Pellets erhitzt werden und zu schmelzen beginnen, und ist durch den Zylinder lotrecht dazu hindurchgeführt. Weiterhin ist die Entgasungsöffnung gewöhnlich direkt an eine Vakuumpumpe an­ geschlossen. Etwas von dem nahe der Entgasungsöffnung geschmolzenen Kunst­ stoff wird jedoch daraus auswärts verdrängt und wird von der Vakuumpumpe angesaugt, wodurch der Betrieb der Pumpe gestört wird. Wenn die Vakuumpumpe zu einem ordnungsgemäßen Betrieb nicht in der Lage ist, muß sie durch zeitweilige Be­ triebsstillsetzung der Extrusionsvorrichtung gereinigt werden oder der Extruderbetrieb wird fortgesetzt durch Umschalten der Vakuum­ pumpe auf eine zuvor angeordnete Hilfspumpe während der Reinigung der Pumpe. Solch ein Verfahren behindert effektiv den Extrudierbetrieb und führt unvermeidlich zu höheren Betriebskosten.

Bei einer weiteren bekannten zweistufigen Extruderanordnung (DD 2 31 029 A1) wird das zu extrudierende Material zwischen dem ersten und dem zweiten Extruder verteilt und in verteilter Form dem zweiten Extruder aufgegeben. Allerdings gelangt der fein verteilte Kunststoff nur aus einer Richtung zur Schneckenwelle des zweiten Extruders, so daß einseitige Anhaftungen des Kunststoffes an der Schneckenwelle zu befürchten sind.

Bei einer bekannten Schneckenmaschine zur Entgasung von Polymerschmelzen und/oder Polymerlösungen (DE 24 49 787 C2) sind zwei Entlüftungsöffnungen vorgesehen, an welche Entgasungsdome angeschlossen sind, die als Fallfilmverdampfer ausgebildet sind. Dementsprechend befinden sich die Entgasungsöffnungen oberhalb der Schneckenwelle, wodurch in die Entgasungsöffnungen gelangende Kunststoffanteile aushärten und zu unbestimmten Zeiten wieder in das durch die Schneckenwelle geförderte Kunststoffmaterial gelangen können, wodurch die Produktqualität beeinträchtigt wird.

Auch bei einer bekannten Schneckenstrangpresse (DE-OS 25 20 244) ist eine Entgasungseinrichtung vorgesehen, bei welcher an eine wiederum oben befindliche Entgasungsöffnung eine Vakuumpumpe angeschlossen ist. Auch diese Schneckenmaschine besitzt den zuvor herausgestellten Nachteil, daß in die Entgasungsöffnung gelangende und dort aushärtende Kunststoffteile sporadisch wieder zur Schneckenwelle zurückfallen können und dann zu einer Ungleichförmigkeit in der Qualität des ausgespritzten Kunststoffes führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Extrusions­ vorrichtung für das Extrudieren eines Kunststoffes bereit­ zustellen, welche die Qualität eines ausgetragenen geschmolzenen Kunststoffes, der aus einer Austragsöffnung des zweiten Extruders extrudiert wird, stabilisieren kann und kontinuierlich betrieben werden kann, ohne daß die Notwendig­ keit besteht, sie periodisch stillzusetzen.

Die gestellte Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 1, 18 und 26 gelöst.

Durch die im Anspruch 1 angegebenen besonderen Mittel zum Verteilen und Zuführen wird der aus dem ersten Extruder austretende halbgeschmolzene Kunststoff aus der zweiten Beschickungsöffnung durch die Mehrzahl der Durchgänge auf den Umfang der zweiten Schneckenwelle verteilt zugeführt und damit dem zweiten Extruder in verteilter Form aufgegeben, ohne daß er an der zweiten Schneckenwelle anhaften kann. Es können daher weder Querschnittsverengungen innerhalb des zweiten Zylinders noch Produktinhomogenitäten aufgrund später abgelöster Kunststoffteile auftreten.

Durch die in den nebengeordneten Ansprüchen 18 und 26 angegebenen Merkmale wird sichergestellt, daß die in die Entgasungsöffnung gelangenden und dort aushärtenden Kunststoffanteile nicht wieder auf die Extruderschnecke zurückfallen können, sondern in der vorgesehenen Vakuumkammer angesammelt werden. Auch diese Kunststoffteile können daher keine Inhomogenitäten in dem ausgespritzten Kunststoff hervorrufen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachstehend erläutert.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend im ein­ zelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen be­ schrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Draufsicht einer vollständigen Extrusions­ vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht eines zweiten Extruders entlang der Linie I-I von Fig. 1,

Fig. 3 eine Teilschnittansicht eines Beschickungs­ teils des zweiten Extruders,

Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht des zweiten Extruders entlang der Linie II-II von Fig. 3,

Fig. 5 eine teilweise Schnittansicht einer Innen­ büchse und einer Verteilungsbüchse des zweiten Extruders und

Fig. 6 eine vertikale Schnittansicht des zweiten Extruders, welche eine Modifikation der Verteilungsbüchse darstellt.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, besteht eine Extrusionsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung aus einem ersten Extruder 2 und einem zweiten Extruder 12. Für den Extruder 2 ist ein erster Zylinder 4 vorgesehen. Eine erste Be­ schickungsöffnung 5 für die Zuführung eines Formmaterials in den Zylinder 4 ist an dem proximalen Ende des Zylinders 4 vorgesehen. Eine erste Schneckenwelle 6 für die Förderung des von Beschickungsöffnung 5 zugeführten Formmaterials ist innerhalb des Zylinders 4 angeordnet, und ein erster Motor 8 für den Antrieb der Welle 6 ist an dem proximalen Ende des Extruders 2 angebracht. Am distalen Ende des Extruders 2 ist eine Austragsöffnung 10 vorgesehen. Der Extruder 2 besitzt einen zweiten Zylinder 14 und eine zweite Beschickungs­ öffnung 22 für die Zuführung des Materials in den Zylinder 14 ist an seinem proximalen Ende vorgesehen. Eine zweite Schneckenwelle 16 ist innerhalb des Zylinders 14 angeordnet, und ein zweiter Motor 18 für den Antrieb der Welle 16 ist an dem proximalen Ende des Extruders 12 angebracht. Ein Ver­ bindungsglied 20 weist einen ersten Verbindungskanal 24 für die Verbindung der Austragsöffnung 10 von Zylinder 4 und der Beschickungsöffnung 22 von Zylinder 14 auf. Ein erstes Mano­ meter 26 für die Messung des Kunststoffdruckes im Kanal 24 und ein Druckeinstellventil 28 für die Einstellung des Druckes des dem Extruder 12 zuzuführenden Kunststoffes sind am Glied 20 angebracht.

Der Innendurchmesser D 1 von Zylinder 4 des Extruders 2 und der Innendurchmesser D 2 von Zylinder 14 des Extruders 12 sind entsprechend der folgenden Beziehung D 1/ D 2 < 1 und vor­ zugsweise entsprechend der folgenden Beziehung D 1/ D 2 = 0,9 bis 0,65 ausgelegt.

Wenn zum Beispiel D 1 gleich 100 mm ist, beträgt D 2 etwa 130 mm. Die Austragsöffnung 30 des Extruders 12 ist mit dem Spritz­ werkzeug 32 durch ein Verbindungsglied 36 verbunden, welches einen Kanal 34 aufweist. Ein zweites und ein drittes Mano­ meter 38 und 40 für die Messung des inneren Kunststoffdruckes sind in der Nähe der Öffnung 30 bzw. in der Mitte des zweiten Verbindungsgliedes 36 vorgesehen. Ein Thermometer 42 für die Messung der Temperatur des geschmolzenen Kunststoffes inner­ halb des Kanals 34 ist am Glied 36 angebracht. In der Einzugszone 46 des Extruders 12 ist eine Entgasungs­ öffnung 44 für den Abzug eines beim Schmelzen des Kunst­ stoffes erzeugten Gases vorgesehen. Genauer gesagt befindet sie sich in einer Zylinderseitenwand, welcher das distale Ende des Blattes 72 der Welle 16 gegenüberliegt, wenn sich das Blatt 72 abwärts bewegt, durch Drehung der Welle 16 in einer in Fig. 2 gezeigten Pfeilrichtung. Bei dieser Aus­ führungsform ist die Öffnung 44 so vorgesehen, daß ihre Achse gegenüber der Horizontalen oder Vertikalen um etwa 45° geneigt ist und gleichzeitig bezüglich einer Normalen der Welle 16 in einem Winkel von 45° geneigt ist, in einer der Drehrichtung der Welle 16 entgegengesetzten Richtung. Der Neigungswinkel (A) kann jedoch bezüglich der Normalen der Welle 16 beliebig gewählt werden, solange er zwischen 30° bis 90° beträgt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist eine luftdichte Vakuumkammer 48 an das äußere Ende der Öffnung 44 angeschlossen. Die Kammer 48 wird durch eine Seitenwand 52, eine Bodendeck­ platte 50 und einen oberen Deckel 62 gebildet und weist einen von der Umgebungsatmosphäre abgeschirmten Raum 49 auf. Der Raum 49 steht normalerweise unter einem Vakuum. Eine Öffnung 56 der Öffnung 44 ist in einem Seitenwandbereich der Kammer 48 oberhalb ihres mittleren Bereichs angeordnet. Die Boden­ deckplatte ist an einem Bodenbereich der Seitenwand 52 an­ gebracht und ist durch ein geeignetes Befestigungselement 78, wie ein Schraubbolzen, zu öffnen und zu schließen. Kühl­ schlangen 54 und 55 sind an den äußeren Flächen der Seiten­ wand 52 bzw. der Bodendeckplatte 50 angebracht, und deren innere Flächen dienen als Wärmetauschflächen für die Kühlung des aus der Öffnung 44 überfließenden Kunststoffs. Die Wärmetauschflächen sind in einem vorbestimmten Abstand unter­ halb der Öffnung 56 der Entgasungsöffnung 44 vorgesehen. Auf der anderen Seite ist eine mit einer Vakuumpumpe 58 ver­ bundene Pumpenanschlußöffnung 60 in einem Seitenwandbereich oberhalb der Öffnung 56 vorgesehen. Der obere Deckel 62 für den Abschluß einer oberen Öffnung der Kammer 48 ist teil­ weise aus einem durchsichtigen Material gebildet, wobei dieser durchsichtige Bereich als Fenster für die äußere Be­ obachtung des Innenraums der luftdichten Vakuumkammer dient.

Die Arbeitsweise der Extrusionsvorrichtung wird nachfolgend beschrieben.

Zunächst wird ein thermoplastischer Kunststoff oder eine Mischung dieses Kunststoffes und eines Pulvers eines Füll­ materials als Ausgangsmaterial über die Beschickungsöffnung 5 des ersten Extruders 2 zugeführt. Die erste und zweite Schneckenwelle 6 und 16 werden durch die Motore 8 bzw. 18 drehend angetrieben und ausgewählte Bereiche der Zylinder 4 und 14 werden auf eine vorbestimmte Temperatur durch eine herkömmliche Methode beheizt. Der sich durch den Extruder 2 in einem halbgeschmolzenen Zustand ergebende Kunststoff wird aus der Austragsöffnung 10 ausgetragen und durch den Ver­ bindungskanal 24 der Beschickungsöffnung 22 des zweiten Ex­ truders 12 zugeführt. Der in den Zylinder des Extruders 12 eingespeiste halbgeschmolzene Kunststoff wird durch die zweite Schneckenwelle 16 zum distalen Ende gefördert und wird während der Förderung weiter beheizt. Ein während des Durchgangs durch den Zylinder 14 gebildetes Gas wird abge­ zogen und abgeführt mittels der Vakuumpumpe 58 durch die in der Einzugszone 46 gebildete Entgasungsöffnung 44 und durch die luftdichte Vakuumkammer 48.

Andererseits wird der geschmolzene gasfreie Kunststoff wei­ terhin durch die Welle 16 gemischt. Der sich ergebende Kunst­ stoff wird dann dem Spritzwerkzeug 32 aus der Austrags­ öffnung 30 durch den Kanal 34 zugeführt. Nach Zuführung zum Werkzeug 32 wird der geschmolzene Kunststoff in eine ge­ wünschte Form geformt.

Wenn der geschmolzene Kunststoff nahe dem inneren Ende der Entgasungsöffnung 44 vorbeigeführt wird, wird ein Teil desselben in die Öffnung 44 hinein verdrängt. Da jedoch die Öffnung 44 um einen vorbestimmten Winkel geneigt ist, wie in Fig. 2 dargestellt ist, kehrt der größte Teil des verdrängten Kunststoffs durch sein eigenes Gewicht in den Zylinder 14 zurück und wird dann erneut durch die Welle 16 erfaßt und mit anderen Teilen des Kunststoffes vermischt. Danach wird der gleichmäßig gemischte Kunststoff dem Werkzeug 32 zuge­ führt.

Bei der Vorrichtung dieser Ausführungsform wird die Menge des dem Werkzeug 32 zugeführten Kunststoffes durch die Dreh­ zahl der Welle 16 geregelt, und die Drehzahl der Welle 6 des Extruders 2 wird so geregelt, daß der durch das zweite Mano­ meter 38 angezeigte Druck immer im wesentlichen konstant ge­ halten wird. Zusätzlich wird das Druckeinstellventil 28 bei Bedarf geregelt, um den durch das Manometer 38 angezeigten Druck zu stabilisieren. Diese Regelung kann von Hand durch eine Bedienungsperson durchgeführt werden, indem der Druck des Manometers 38 und die Menge des geschmolzenen Kunst­ stoffs beobachtet wird, der durch die Entgasungsöffnung 44 zugeführt und in die luftdichte Vakuumkammer verdrängt wird. Alternativ kann eine mit einer Mehrzahl von Sensoren aus­ gestattete automatische Regelung zur automatischen Regelung der Drehzahl der Welle 6 angebracht sein.

Da weiterhin bei der Extrusionsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung der Innendurchmesser D 1 des Zylinders des ersten Extruders 2 kleiner ist als der Innendurchmesser D 2 des Zylinders des zweiten Extruders 12, wird der Extruder 12 weniger nachteilig beeinflußt durch Änderungen in der von dem Extruder 2 ausgestoßenen Kunststoffmenge. Da die Dreh­ zahlen der jeweiligen Wellen einfach und fein eingestellt werden können, kann die Drehzahl der Schneckenwelle des Ex­ truders 2 ausgewählt werden, um den Druck zu stabilisieren, so daß die aus der Entgasungsöffnung 44 austretende Kunst­ stoffmenge verringert werden kann.

Da die Zylinder des ersten und zweiten Extruders unterschied­ liche Durchmesser aufweisen, kann die Drehzahl der Schnecken­ welle des ersten Extruders relativ erhöht werden. Aus diesem Grunde wird die Plastifizierleistung und Schmelzleistung der Pellets vergrößert.

Andererseits ist der Innendurchmesser des Zylinders des zweiten Extruders größer ausgebildet, und die Schneckenwelle des zweiten Extruders wird langsamer gedreht um etwa 10 bis 50% derjenigen der Schneckenwelle des ersten Extruders. Dem­ entsprechend wird der innerhalb des Zylinders geförderte Kunststoff ausreichend durch ein Heizelement erhitzt, jedoch nicht überhitzt, weil die niedrige Drehzahl der zweiten Schneckenwelle einen geringeren Abbau des Kunststoffes zur Folge hat.

Wenn jedoch das Verhältnis der Innendurchmesser der Zylinder der beiden Extruder kleiner als vorstehend beschrieben ist, können die vorbeschriebenen Wirkungen so gut wie nicht durch Zylinder unterschiedlichen Innendurchmessers erzielt werden. Wenn das Verhältnis größer als vorstehend beschrieben ist, wird die Drehzahl der Schneckenwelle des ersten Extruders größer als benötigt, wodurch der Kunststoff nachteilig be­ einflußt wird.

Wenn sich die vollständige Extrusionsvorrichtung im Betrieb befindet, werden halbgeschmolzene Pellets und das Füll­ material bezüglich des Zylinders 14 und der Welle 16 in axialer Richtung befördert und das beim Schmelzen des Kunst­ stoffs anfallende Gas wird durch die Entgasungsöffnung 44 während des Fördervorgangs abgezogen. Ein Teil des Kunst­ stoffes 66 in einem geschmolzenen oder halbgeschmolzenen Zustand wird in die Öffnung 44 wie vorstehend beschrieben verdrängt, jedoch wird der Kunststoff oder das Füllmaterial in der Öffnung 44 durch die Schwerkraft veranlaßt, in den Zylinder 14 zurückzukehren, weil die Öffnung 44 wie in Fig. 2 gezeigt geneigt angeordnet ist. Da die Öffnung 44 bezüglich der Normalen der Schneckenwelle in einem vorbestimmten Winkel in einer der Drehrichtung der Schneckenwelle entgegenge­ setzten Richtung geneigt ist, wird der aus der Öffnung 44 austretende Kunststoff durch das Blatt 72 bei Drehung der Welle 16 abgekratzt, wodurch dann der größte Teil des ver­ bleibenden Kunststoffes in den Zylinder 14 zurückkehrt.

Der geschmolzene oder halbgeschmolzene in der Öffnung 44 ge­ fangene und ihrer inneren Wandfläche anhaftende Kunststoff dehnt sich jedoch allmählich aus, schiebt und öffnet das normalerweise geschlossene Ventil 76 und wird dann in die luftdichte Vakuumkammer 48 verdrängt.

Der in die Kammer 48 verdrängte Kunststoff fließt abwärts und wird darin abgelagert. Gleichzeitig werden das Gas und der Kunststoff separiert, das Gas wird abgezogen und durch die Pumpe 58 entfernt.

Wenn der in der Kammer 48 abgelagerte Kunststoff die Ver­ bindungsöffnung 56 der Entgasungsöffnung erreicht, wird die Pumpe 58 zeitweilig abgeschaltet, um den Innendruck der Kammer 48 einem Umgebungsdruck anzugleichen, wird das Be­ festigungselement 78 zur Öffnung der Bodendeckplatte 50 ge­ löst und wird der verfestigte Kunststoff aus der Kammer 48 entfernt. Danach wird die Bodendeckplatte 50 geschlossen und durch Befestigungselement 78 befestigt und die Pumpe 58 wieder in Betrieb gesetzt.

Wie vorstehend beschrieben, wird bei der Extrusionsvorrich­ tung entsprechend der vorliegenden Erfindung der aus der Entgasungsöffnung verdrängte Kunststoff in der Kammer 48 verfestigt. Aus diesem Grunde kann der Kunststoff leicht entfernt werden, und der in die luftdichte Vakuumkammer verdrängte Kunststoff kann wiederverwendet werden, weil er nahezu unkontaminiert durch eine verunreinigte Umgebungs­ atmosphäre ist. Weiterhin kann das Innere der Kammer 48 leicht beobachtet werden, weil der obere Deckel 62 einen durchsichtigen Bereich besitzt. Darüber hinaus können der obere Deckel 62 und die Bodendeckplatte 50 zur Erleichterung der Reinigung des Innenraums der Kammer 48 geöffnet werden.

Wenn der Neigungswinkel A der Entgasungsöffnung 44 sich innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereiches bezüglich der Normalen des Zylinders 14 befindet, kann der in die Öffnung 44 eingebrachte Kunststoff leicht zu dem Zylinder zurückkehren. Wenn der Winkel A sich außerhalb des vorge­ nannten Bereichs befindet, wird die Menge des in die Öffnung 44 eingebrachten Kunststoffs vergrößert.

Wenn der Neigungswinkel der Öffnung 44 bezüglich der Horizon­ talen etwa 45° beträgt, kann die Kammer 48 einfach daran an­ gebracht werden und die eingebrachte Menge an geschmolzenem Kunststoff kann herabgesetzt werden.

Als Modifikation dieser Ausführungsform können zwei solche luftdichten Vakuumkammern 48 vorgesehen und so angebracht sein, daß sie abwechselnd zu der Öffnung 56 der Entgasungs­ öffnung 44 geschoben werden. Wenn eine der luftdichten Vakuumkammern mit Kunststoff gefüllt wird und der Kunststoff zu entfernen ist, wird dann die andere luftdichte Vakuum­ kammer die erste Kammer ersetzend mit der Öffnung 56 ver­ bunden. Auf diese Weise kann bei dieser Modifikation die Wirksamkeit der Extrusionsvorrichtung noch weiter vergrößert werden.

Eine die Beschickungsöffnung 22 des zweiten Extruders 12 entsprechend der vorliegenden Erfindung umgebende Konstruk­ tion wird nun nachfolgend beschrieben.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist eine ringförmige Innen­ büchse 84 innerhalb des Zylinders 14 des Extruders 12 ange­ bracht. Eine bezüglich einer Achse der Innenbüchse geneigte Fläche 84 a ist an einem proximalen Ende der Büchse 84 ge­ bildet, und ein durch die Fläche 84 a und eine Innenfläche des Zylinders 14 definierter Raum 85 ist an die Beschickungs­ öffnung 22 angeschlossen, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Ein Verteilungsbüchsen-Einführungsabschnitt 86 großen Durch­ messers ist an dem proximalen Ende der Büchse 84 ausgebildet, von der proximalen Endfläche bis zu einer vorbestimmten Tiefe reichend. Eine ringförmige Verteilungsbüchse 88 ist in den Abschnitt 86 eingesetzt und steht teilweise von dem pro­ ximalen Ende der Büchse 84 vor. Das proximale Ende 90 der Büchse 88 liegt einer Endfläche 92 des Antriebsteils 80 an, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Der Raum 85, der weiterhin definiert wird durch eine Außenfläche der Büchse 88, bildet einen Verteilungskanal 96 für die Verteilung des von der Be­ schickungsöffnung 22 zugeführten geschmolzenen Kunststoffs entlang der Außenfläche der Büchse 88. Eine Mehrzahl von Zuführungsnuten 98 ist am Umfang des proximalen Endes der Büchse 88 vorgesehen, wodurch der Verteilungskanal 96 mit dem Raum im Zylinder 14 in Verbindung steht.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, sind bei diesem Ausführungsbei­ spiel sechzehn Zuführungsnuten 98 mit gleichen Winkelab­ ständen am Umfang ausgebildet. Die Anzahl der Nuten 98 be­ trägt vorzugsweise zwischen acht und zwanzig. Jedoch kann die Anzahl in Abhängigkeit vom Innendurchmesser des Zylinders oder der Art des Kunststoffes auch außerhalb des vorgenannten Bereichs liegen.

Jede Nute 98 erweitert sich in Auswärts- und Radialrichtung, wie in Fig. 4 gezeigt ist, und besitzt dadurch eine Trichter­ form. Als eine Modifikation kann die Nute 98 so ausgebildet sein, daß ihre Achse bezüglich der Normalen der Schnecken­ welle 16 in einem vorbestimmten Winkel in einer der Dreh­ richtung der Welle 16 entgegengesetzten Richtung geneigt ist, wie in Fig. 6 dargestellt ist.

Bei dieser Ausführungsform ist eine längsverlaufende Ent­ gasungsöffnung 44 durch den Zylinder 14 und die Innenbüchse 84 des zweiten Extruders 12 vorgesehen, wie in Fig. 5 ge­ zeigt ist.

In der Nähe der Beschickungsöffnung des zweiten, wie vor­ stehend beschrieben ausgebildeten Extruders wird der halb­ geschmolzene Kunststoff aus dem ersten Extruder 2 durch die Beschickungsöffnung 22 hindurch in den Verteilungskanal 96 eingespeist und wird von einer Mehrzahl der Nuten 98 der Büchse 88 in den Zylinder 14 gepreßt. Der halbgeschmolzene Kunststoff 68 steht aufeinanderfolgend in jede Nute 98 hin­ ein, um einen kleinen Vorsprung, wie er durch eine ge­ strichelte Linie in Fig. 4 dargestellt ist, zu bilden, wird durch das Blatt 72 der Welle 16 abgekratzt und dann zur Austragsöffnung 30 gefördert.

Bei dieser Extrusionsvorrichtung wird der der Beschickungs­ öffnung 22 zugeführte halbgeschmolzene Kunststoff zunächst dem Verteilungskanal 96 zugeführt. Da sich die Breite des Kanals 96 allmählich von der Beschickungsöffnung 22 aus­ gehend in Abwärtsrichtung verringert, bewegt sich der Kunst­ stoff innerhalb des Verteilungskanals abwärts und wird auf­ einanderfolgend aus den Zuführungsnuten in den Zylinder ein­ gespeist. Daraus ergibt sich, daß die Kunststoffmenge nach Maßgabe des Volumens des Verteilungskanals verringert wird. Daraus resultiert, daß der Zuführdruck des Kunststoffes über den Verteilungskanal 96 gleichförmig vorgesehen ist und eine gleiche Kunststoffmenge wird aus jeder Nute 98 in den Zylinder 14 eingeführt.

Da eine Mehrzahl von Zuführungsnuten 98 an dem Ende der Büchse 88 ausgebildet ist, können sie leicht auseinander­ genommen und gereinigt werden, wenn die Farbe oder das Kunststoffmaterial geändert werden soll.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird bei der erfindungs­ gemäßen Extrusionsvorrichtung der halbgeschmolzene Kunst­ stoff aus der Austragsöffnung 10 des ersten Extruders 2 aus­ gestoßen und durch den Verbindungskanal 24 der Beschickungs­ öffnung 22 des zweiten Extruders 12 zugeführt. Der halb­ geschmolzene Kunststoff wird in den Verteilungskanal 96 des Extruders 12 eingespeist und ragt dann in das Innere des Zylinders 14 aus Zuführungsnuten 98, die an dem Umfang der Verteilungsbüchse 88 angeformt sind, hinein, um einen kleinen Vorsprung darin zu bilden. Der Kunststoff wird aufeinander­ folgend durch das Blatt 72 der sich drehenden Schnecken­ welle 16 abgekratzt, so daß er wiederum pelletisiert wird. Der pelletisierte Kunststoff wird aufeinanderfolgend axial mit der Drehung der Schneckenwelle 16 gefördert.

Da bei der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung der halb­ geschmolzene Kunststoff aus dem ersten Extruder durch eine Mehrzahl von Zuführungsnuten verteilt wird und dann in den Zylinder des zweiten Extruders eingespeist wird, ist die durch jede Zuführungsnute zugeführte Menge klein, und der aus der Zuführungsnute zur Bildung eines kleinen Vorsprungs einwärts vorspringende Kunststoff wird aufeinanderfolgend durch das Blatt abgekratzt, bevor er mit der Oberfläche der Welle in Berührung gelangt. Im Gegensatz zu einer herkömm­ lichen Extrusionsvorrichtung neigt der halbgeschmolzene Kunststoff daher weder dazu, an der Außenfläche der Schnecken­ welle zum Anhaften gebracht zu werden, noch rotiert er zu­ sammen damit, sondern wird statt dessen pelletisiert, wo­ durch er zuverlässig durch jedes Blatt gefördert werden kann.

Im Ergebnis wird die Menge des aus dem zweiten Extruder aus­ getragenen Kunststoffes stabilisiert und die Kunststoff­ qualität ist gleichmäßig.

Da eine Entgasungsöffnung für den Abzug nebenerzeugten Gases in einem Bereich nahe der Beschickungsöffnung vorgesehen ist, wird darüber hinaus die Oberfläche des pelletisierten halbgeschmolzenen Kunststoffes in der Nähe der Entgasungs­ öffnung vergrößert, wodurch das darin eingeschlossene Gas vollständig herausgezogen wird.

Claims (1)

1. Extrusionsvorrichtung für das Extrudieren eines Kunst­ stoffes, umfassend:
einen ersten Extruder (2), der
einen ersten Zylinder (4) mit einem Innendurchmesser D 1 aufweist, eine erste Beschickungsöffnung (5), die an einem pro­ ximalen Ende des ersten Zylinders (4) vorgesehen ist und ein Formmaterial in den ersten Zylinder (4) einspeist, eine erste Austragsöffnung (10), die an einem distalen Ende des ersten Zylinders (4) vorgesehen ist und das im ersten Zylinder (4) enthaltene Formmaterial austrägt, eine erste Schneckenwelle (6), die innerhalb des ersten Zylinders (4) angeordnet ist und ein schneckenförmiges Blatt (72) aufweist, und einen ersten Motor (8), der mit der ersten Schnecken­ welle (6) verbunden ist und diese antreibt; einen zweiten Extruder (12), der einen zweiten Zylinder (14) mit einem Innendurchmesser D 2 aufweist, eine zweite Beschickungsöffnung (22), die an einem proximalen Ende des zweiten Zylinders (14) vorgesehen ist und das Formmaterial in den zweiten Zylinder (14) einspeist, eine zweite Austragsöffnung (30), die an einem distalen Ende des zweiten Zylinders (14) vorgesehen ist und das im zweiten Zylinder (14) enthaltene Formmaterial austrägt, eine zweite Schneckenwelle (16), die innerhalb des zweiten Zylinders (14) angeordnet ist und ein schnecken­ förmiges Blatt (72) aufweist, und einen zweiten Motor (18), der mit der zweiten Schnecken­ welle (16) verbunden ist und diese antreibt; und ein Verbindungsglied (20) für die Verbindung der ersten Austragsöffnung (10) des ersten Extruders (2) und der zweiten Beschickungsöffnung (22) des zweiten Extruders (12), gekennzeichnet dadurch, daß sie weiterhin umfaßt: Mittel (84, 88) zum Verteilen und Zuführen eines halbgeschmolzenen Kunststoffs entlang und rundum der zweiten Schneckenwelle (16) die innerhalb des zweiten Zylinders (14) vorgesehen sind und eine Mehrzahl von Durchgängen (98) aufweisen für die Flüssigkeitsverbindung der zweiten Beschickungsöffnung (22) mit einem Raum (85) innerhalb des Zylinders (14), zur Verteilung und Zuführung des der zweiten Beschickungsöffnung (22) zugeführten Form­ materials in den zweiten Zylinder (14), durch die Durchgänge (98) hindurch. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (84, 88) zum Verteilen und Zuführen eines halbgeschmolzenen Kunststoffs umfassen: eine Innenbüchse (84), die innerhalb des zweiten Zylinders (14) angebracht ist und eine Verteilungsbüchse (88), die innerhalb eines pro­ ximalen Endes (90) der Innenbüchse (84) angebracht ist und eine Mehrzahl von Nuten (98) an einem Umfang eines ihrer Enden aufweist, wobei diese Nuten (98) die Durchgänge bilden. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede Nute (98) der Verteilungsbüchse (88) in Radial­ richtung trichterförmig erweitert. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nute (98) der Verteilungsbüchse (88) mit Bezug auf eine Normale der zweiten Schneckenwelle (16) in einem vor­ bestimmten Winkel geneigt ist, in einer Richtung, die einer Drehrichtung der zweiten Schneckenwelle (16) entgegengesetzt ist.5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Neigungswinkel der Nute (98) innerhalb eines Bereichs von 5° bis 45° festgelegt ist.6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das proximale Ende der Innenbüchse (84) schräglaufend abgeschnitten ist, und daß ein resultierender Raum (85) unterhalb der Beschickungsöffnung (22) des zweiten Zylinders (14) angeordnet ist, so daß der Raum (85) einen Verteilungs­ kanal (96) für die gleichmäßige Zuführung eines geschmolzenen Kunststoffes in jede der Nuten (98) bildet.7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zylinder (14) einen Innendurchmesser D 2 auf­ weist, der größer ist als der Innendurchmesser D 1 des ersten Zylinders (4), und daß die Innendurchmesser D 1 und D 2 ent­ sprechend der Beziehung D 1/D 2 = 0,9 bis 0,65 bestimmt sind.8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin umfaßt: eine in einer Seitenwand des zweiten Zylinders (14) vorgesehene Entgasungsöffnung (44), und eine luftdichte Vakuumkammer (48), die an die Entgasungs­ öffnung (44) angeschlossen ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungsöffnung (44) in einem Seitenwandbereich des zweiten Zylinders (14) ausgebildet ist, welcher das distale Ende des schneckenförmigen Blattes (72) der zweiten Schneckenwelle (16) gegenüberliegt, wenn sich das schnecken­ förmige Blatt (72) durch Drehung der zweiten Schneckenwelle abwärts bewegt, und daß eine Achse der Entgasungsöffnung (44) bezüglich einer horizontalen Linie in einem vorbestimmten Winkel geneigt ist, so daß ein äußeres Ende der Entgasungs­ öffnung (44) sich auf einem höheren Niveau befindet als ein inneres Ende derselben.10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Neigungswinkel der Entgasungsöffnung (44) bezüglich einer horizontalen Linie 45° beträgt.11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Entgasungsöffnung (44) weiterhin bezüglich einer Normalen der zweiten Schneckenwelle (16) in einem vor­ bestimmten Winkel geneigt ist, in einer Richtung, die einer Drehrichtung der zweiten Schneckenwelle (16) entgegengesetzt ist.12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Neigungswinkel der Entgasungsöffnung (44) bezüglich der Normalen innerhalb eines Bereichs von 30° bis 90° fest­ gelegt ist.13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die luftdichte Vakuumkammer (48) eine zum Öffnen und Schließen ausgebildete Bodendeckplatte (50) und einen oberen Deckel (62) einschließt, der teilweise durch eine durch­ sichtige Platte gebildet ist, so daß ein Innenraum dahin­ durch beobachtet werden kann. 14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine an die luftdichte Vakuumkammer (48) angeschlossene Vakuumpumpe (58) umfaßt.15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung (56) des äußeren Endes der Entgasungs­ öffnung (44) in einem Seitenwandbereich ausgebildet ist, in einem etwas höheren Niveau als ein mittlerer Bereich der luftdichten Vakuumkammer (48), und daß eine mit der Vakuum­ pumpe (58) in Verbindung stehende Anschlußöffnung (60) in einem Seitenwandbereich ausgebildet ist, in einem höheren Niveau als die Öffnung (56).16. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlschlange (54) mindestens an einem Bereich der Seitenwand der luftdichten Vakuumkammer (48) angebracht ist.17. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlange (55) an der Bodendeckplatte (50) der luftdichten Vakuumkammer (48) angebracht ist. 18. Extrusionsvorrichtung, umfassend: einen Zylinder (14); eine Beschickungsöffnung (22), die an einem proximalen Ende des Zylinders (14) vorgesehen ist und ein Formmaterial in den Zylinder (14) einspeist; eine Austragsöffnung (30), die an einem distalen Ende des Zylinders (14) vorgesehen ist und das im Zylinder (14) enthaltene Formmaterial austrägt; eine Schneckenwelle (16), die innerhalb des Zylinders (14) angeordnet ist und ein schneckenförmiges Blatt (72) aufweist; einen Motor (18), der mit der Schneckenwelle (16) ver­ bunden ist und diese antreibt; gekennzeichnet dadurch, daß sie weiterhin umfaßt: eine in einem Seitenwandbereich des Zylinders (14) ausgebildete Entgasungsöffnung (44), welcher ein distales Ende des schneckenförmigen Blattes (72) der Schneckenwelle (16) gegenüberliegt, wenn sich das schneckenförmige Blatt (72) durch Drehung der Schneckenwelle (16) abwärts bewegt, wobei eine Achse der Entgasungsöffnung (44) bezüglich einer vertikalen Linie einen vorbestimmten Winkel aufweist, so daß ein äußeres Ende der Entgasungsöffnung (44) sich auf einem höheren Niveau befindet als ihr inneres Ende; eine luftdichte Vakuumkammer (48), die seitlich am Zylinder (14) des Extruders (12) angebracht und an die Ent­ gasungsöffnung (44) angeschlossen ist, um aus dem halbgeschmolzenen Kunststoff freigesetztes Gas unter einem innerhalb der Vakuumkammer (48) vorherrschenden verringerten Druck abzutrennen, wobei sie in die Entgasungsöffnung (44) bei der Gasabtrennung eintretenden und darin aushärtenden Kunststoff ermöglicht, sich innerhalb der Vakuumkammer anzusammeln, und eine Vakuumpumpe (58), die an die luftdichte Vakuum­ kammer (48) angeschlossen ist. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Neigungswinkel der Entgasungsöffnung (44) bezüglich der horizontalen Linie 45° beträgt.20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Achse der Entgasungsöffnung (44) weiterhin bezüglich einer Normalen der Schneckenwelle (16) in einem vorbestimmten Winkel geneigt ist, in einer Richtung, die einer Drehrichtung der Schneckenwelle (16) entgegengesetzt ist.21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Neigungswinkel der Entgasungsöffnung (44) bezüglich der Normalen innerhalb eines Bereichs von 30° bis 90° fest­ gelegt ist.22. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die luftdichte Vakuumkammer (48) eine zum Öffnen und Schließen ausgebildete Bodendeckplatte (50) und einen oberen Deckel (62) einschließt, der teilweise durch eine durch­ sichtige Platte gebildet ist, so daß ein Innenraum dahin­ durch beobachtet werden kann. 23. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung (56) des äußeren Endes der Entgasungs­ öffnung (44) in einem Seitenwandbereich ausgebildet ist, in einem etwas höheren Niveau als ein mittlerer Bereich der luftdichten Vakuumkammer (48), und daß eine mit der Vakuum­ pumpe (58) in Verbindung stehende Anschlußöffnung (60) in einem Seitenwandbereich ausgebildet ist, in einem höheren Niveau als die Öffnung (56).24. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlschlange (54) mindestens an einem Bereich der Seitenwand (52) der luftdichten Vakuumkammer (48) angebracht ist.25. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlange (55) an der Bodendeckplatte (50) der luftdichten Vakuumkammer (48) angebracht ist. 26. Extrusionsvorrichtung für die Extrusion eines Kunst­ stoffes, umfassend: einen ersten Extruder (2), der einen ersten Zylinder (4) aufweist, eine erste Beschickungsöffnung (5), die an einem pro­ ximalen Ende des ersten Zylinders (4) vorgesehen ist und ein Formmaterial in den ersten Zylinder (4) einspeist, eine erste Austragsöffnung (10), die an einem distalen Ende des ersten Zylinders (4) vorgesehen ist und das im ersten Zylinder (4) enthaltene Formmaterial austrägt, eine erste Schneckenwelle (6), die innerhalb des ersten Zylinders (4) angeordnet ist und ein schneckenförmiges Blatt (72) aufweist, und einen ersten Motor (8), der mit der ersten Schnecken­ welle (6) verbunden ist und diese antreibt; einen zweiten Extruder (12), der einen zweiten Zylinder (14) aufweist, eine zweite Beschickungsöffnung (22), die an einem proximalen Ende des zweiten Zylinders (14) vorgesehen ist und das Formmaterial in den zweiten Zylinder (14) einspeist, eine zweite Austragsöffnung (30), die an einem distalen Ende des zweiten Zylinders (14) vorgesehen ist und das im zweiten Zylinder (14) enthaltene Formmaterial austrägt, eine zweite Schneckenwelle (16), die innerhalb des zweiten Zylinders (14) angeordnet ist und ein schnecken­ förmiges Blatt (72) aufweist, einen zweiten Motor (18), der mit der zweiten Schnecken­ welle (16) verbunden ist und diese antreibt; und ein Verbindungsglied (20) für die Verbindung der ersten Austragsöffnung (10) des ersten Extruders (2) und der zweiten Beschickungsöffnung (22) des zweiten Extruders (12), gekennzeichnet dadurch, daß sie weiterhin umfaßt: eine in einem Seitenwandbereich des zweiten Zylinders (14) ausgebildete Entgasungsöffnung (44), welcher ein distales Ende des schneckenförmigen Blattes (72) der zweiten Schnecken­ welle (16) gegenüberliegt, wenn sich das schneckenförmige Blatt (72) durch Drehung der zweiten Schneckenwelle (16) ab­ wärts bewegt, wobei eine Achse der Entgasungsöffnung (44) bezüglich einer horizontalen Linie einen vorbestimmten Winkel aufweist, so daß ein äußeres Ende der Entgasungsöffnung (44) sich auf einem höheren Niveau befindet als ihr inneres Ende, eine luftdichte Vakuumkammer (48), die seitlich am zweiten Zylinder (14) des zweiten Extruders (12) angebracht und an die Ent­ gasungsöffnung (44) angeschlossen ist, um aus dem halbgeschmolzenen Kunststoff freigesetztes Gas unter einem innerhalb der Vakuumkammer (48) vorherrschenden verringerten Druck abzutrennen, wobei sie in die Entgasungsöffnung (44) bei der Gasabtrennung eintretendem und darin aushärtendem Kunststoff ermöglicht, sich innerhalb der Vakuumkammer anzusammeln und eine Vakuumpumpe (58), die an die luftdichte Vakuum­ kammer (48) angeschlossen ist.