DE4010692C2 - Verfahren zur Entgasung von Kunststoffschmelze in einem Schneckenextruder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entgasung von in einem Schneckenextruder aufbereiteter Kunststoffschmelze nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches.

Die Entgasung von flüchtigen Bestandteilen aus Polymer-Schmelzen oder -Lösungen ist ein wichtiger Verfahrensschritt bei der Herstellung und Aufbereitung von Kunststoffen. Eine entscheidende Bedeutung für eine dem jeweiligen Kunststofftyp gerecht werdende Entgasung und der Einhaltung der Betriebssicherheit obliegt der Anordnung und Gestaltung der Entgasungsöffnungen im Mantel des Schneckenextruders.

Es ist bekannt (H. Werner, Entgasung von Kunststoffen, Kunststoffe 71 (1981) 1 S. 23, Bild 11), daß in Abhängigkeit der auftretenden Dampfgeschwindigkeiten und der Neigung des Produktes zum Schäumen im Entgasungsbereich unterschiedlich gestaltete Entgasungsgehäuse mit oder ohne Einsätze(n) bei Schneckenextrudern Verwendung finden. Die Einsätze oder Gehäuse können dabei eine ganz oder teilweise zwickelabdeckende Gestaltung aufweisen. Auch bei speziell angepaßter Gestaltung der Entgasungseinsätze entsprechend der auftretenden Strömungen im Entgasungsbereich des Extruders läßt sich ein Herausreißen von Partikeln aus dem schmelzflüssigen Verarbeitungsprodukt, insbesondere beim Anfahren und beim Eintritt von Durchsatzschwankungen, nicht vermeiden. Diese herausgerissenen Partikel setzen sich an den Außenflächen der Entgasungseinsätze oder Gehäuse und an der Innenwand des Entgasungsdomes ab und bilden dort feste Rückstände. Eine dadurch bedingte Querschnittsverengung verursacht höhere Gasgeschwindigkeiten und damit erhöht sich zwangsläufig der mitgerissene Partikelanteil im Gasstrom.

Die so gebildeten Rückstände zersetzen sich unter Temperatureinfluß und tropfen erst nach einer gewissen Zeit fast zersetzt in den Schneckenbereich zurück und beeinträchtigen die Qualität der Produktschmelze erheblich.

Außerdem ermöglichen Ablagerungen an den Kanten jederzeit wegen ihrer Oberflächenbeschaffenheit die Erneuerung der Verschmutzung.

Zur Beseitigung von Ablagerungen im Entgasungsdom ist es aus der US-PS 30 78 512 bekannt, einen verschiebbaren Einsatz, der exakt die Konturen des Entgasungsdomes aufweist, einzusetzen. Durch eine von Zeit zu Zeit über ein Handhebelsystem erfolgende Verschiebung dieses Einsatzes sollen die Ablagerungen im Entgasungsdom entfernt und in den Schneckenextruder zurückgeführt werden.

Selbst wenn mit dieser aufwendigen Methode bei einer exakten Überwachung der Ansatzbildung und entsprechender Betätigung des Einsatzes der Entgasungsdom frei von Ablagerungen bleibt, so können damit nicht die Ablagerungen auf den zwickelüberdeckenden Konturen des Einsatzes oder Gehäuses entfernt werden, wo sich verfahrensbedingt der größte Teil der mitgerissenen Kunststoffpartikel ablagert.

Aus der DE-AS 15 54 866 ist es bekannt, bei einer ein­ welligen Schneckenpresse in der Entgasungsöffnung zwei antreibbare einen Spalt bildende Walzen anzuordnen. Diese kühl- oder beheizbaren Walzen sind entgegenge­ setzt zueinander und in Richtung auf die Entgasungsöff­ nung drehbar ausgeführt, so daß an den Walzen anhaf­ tende plastische Masse durch die Drehbewegung wieder der Schneckenpresse zugeführt wird. Die Sauberhaltung der Walzen wird durch schabende Abstreiforgane unter­ stützt. Mit diesen aufwendigen antreibbaren Walzen ist keine gezielte Lenkung des Polymerstromes und der Gas­ strömung wegen der fehlenden zwickelüberdeckenden Schneckenkontur möglich.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Entgasung von Kunststoffschmelzen in einem Schneckenextruder zu bestimmen, welches bei mit Entgasungseinsätzen versehenen Entgasungsgehäusen eine Ablagerung der mitgerissenen Kunststoffpartikel an den Kanten der Entgasungseinsätze wirksam verhindert.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches gelöst.

Hiernach wird wirksam eine Ablagerung von mitgerissenen Kunststoffpartikeln an den Entgasungseinsätzen und im Entgasungsgehäuse verhindert.

Selbst beim Anfahrprozeß ist die Bildung von Ablagerungen nicht möglich, da bereits vorher der Entgasungseinsatz aufgeheizt ist. Dadurch ist gewährleistet, daß im Laufe eines Extrusionsvorganges immer ein gleichbleibender Entgasungsquerschnitt vorhanden ist und es kann dabei nicht mehr durch zersetzte Ablagerungen zur Qualitätsminderung der Kunststoffschmelze kommen.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand anhand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung eines Schneckenextruders teilweise im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie I-I in Fig. 1,

Fig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 2 mit zwickelüberdeckendem Entgasungseinsatz.

Innerhalb eines Gehäuses 1, welches vorzugsweise beheizbar ausgebildet sein kann, sind zwei Schnecken 2 angeordnet. Über einen nicht näher beschriebenen Antrieb 11 sind die Schnecken 2 in gleicher Drehrichtung antreibbar. Zwischen einem Eintrag 12 und einem Austrag 13 liegen mehrere Aufbereitungszonen mit entsprechend gestalteter Schneckengeometrie, die nicht näher dargestellt sind.

Zu den in Längsrichtung des Gehäuses 1 aufgeteilten Aufbereitungszonen gehört zumindest eine Entgasungszone Z, in deren Bereich das Gehäuse 1 mit einer Entgasungsöffnung 9 versehen ist, über der ein Entgasungsdom 3 aufgesetzt ist.

Im Entgasungsgehäuse ist ein sich über die Länge l₁ der Entgasungsöffnung 9 erstreckender Entgasungseinsatz 4 angeordnet. Der Entgasungseinsatz 4 ist im unteren den Schnecken 2 am nächsten gelegenen Kantenbereich B mit einem Heizkanal 5 ausgerüstet. Der sich über die ganze Länge 12 des Entgasungseinsatzes 4 erstreckende Heizkanal 5 ist mit einer Zuführung 6 und Abführung 7 für ein Heizmedium ausgerüstet.

Der Entgasungsdom 3 ist mit einem Abführstutzen 8 ausgerüstet, über den die aus der Entgasungszone Z austretenden Gase unmittelbar entweichen. Erforderlichenfalls kann an den Abführstutzen 8 auch eine nicht näher dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen werden. Die Oberflächen des Entgasungseinsatzes 4 sind zur Verringerung der Haftkraft poliert ausgeführt.

In Fig. 3 ist ein zwickelüberdeckender Entgasungseinsatz 4′ für einen Doppelwellenextruder dargestellt, bei dem der Heizkanal 5 unmittelbar im Bereich der Zwickelkanten A und B angeordnet ist. Es liegt natürlich im Bereich des Erfindungsgedankens, bei anders als in den Ausführungsbeispielen dargestellten Entgasungseinsätzen, den Heizkanal immer unmittelbar in dem Kantenbereich des Entgasungseinsatzes anzuordnen, in dem die größten Polymer- und Gasströmungen auftreten.

Die Arbeitsweise der Entgasungseinrichtung ist folgende:

Bevor der Schneckenextruder mit Material beaufschlagt wird, wird der Entgasungseinsatz 4, 4′ mittels eines Heizmediums z. B. mit erwärmtem Öl über den Heizkanal 5 auf eine Temperatur die etwas höher als die Schmelzetemperatur des aufzubereitenden Kunststoffmaterials liegt, erwärmt. Liegt z. B. die Schmelzetemperatur des aufzubereitenden Kunststoffes bei 280°C so wird bevor der Aufbereitungsprozeß beginnt der Kantenbereich des Entgasungseinsatzes 4 auf ca. 300°C aufgeheizt. Während des Aufbereitungsprozesses wird der Entgasungseinsatz weiter beheizt, so daß er immer eine Temperatur besitzt, die gleich oder höher als die Schmelzetemperatur des jeweiligen Kunststofftypes liegt.

Durch diese Verfahrensweise wird sichergestellt, daß sich schon beim Anfahrprozeß, bei dem bisher die meisten Ablagerungen an den Entgasungseinsätzen auftraten, keine Ablagerungen mehr an den Außenkonturen des Entgasungseinsatzes 4 bilden können, da diese heißer als die Schmelzetemperatur der Kunststoffpartikel sind.

Da die mit der Gasströmung mitgerissenen Partikel zum größten Teil aufgrund der zwickelüberdeckenden Gestaltung zuerst auf die beheizten Außenkonturen des Entgasungseinsatzes auftreffen und von dort in die Schmelze zurückgeführt werden, bleibt auch der Entgasungsdom weitgehend ablagerungsfrei.

Claims (1)

1. Verfahren zur Entgasung von in einem Schneckenextruder aufbereiteter Kunststoffschmelze über eine im Gehäusemantel angeordnete Entgasungsöffnung, in der wenigstens ein teilweise die Schneckenkontur überdeckender Entgasungseinsatz für die gezielte Lenkung des Polymerstromes und der Gasströmung enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beaufschlagung des Schneckenextruders mit Material die zu der bzw. den Schneckenwelle(n) nächstgelegenen Kanten des Entgasungseinsatzes auf eine Temperatur, die gleich oder etwas höher als die Schmelzetemperatur des jeweiligen Kunststofftypes liegt, durch ein Heizmedium direkt aufgeheizt werden und während des Aufbereitungsprozesses diese Temperatur gehalten wird.