DE4017724C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufrechterhaltung einer Rückwärtsentgasung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf einen Extruder zum Ab­ trennen gasförmiger Bestandteile aus plastischen Massen, bestehend aus einer von einem Zylinder mit Zugabeöffnung für die zu behandeln­ den Massen umgebenen Schneckenwellen, einem Antriebsaggreat und einer zwischen Zugabeöffnung und Antriebsaggreat angeordneten Rück­ wärtsentgasungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.

Die bei der Polymerisation als Schmelze anfallenden Massen werden vom Reaktor bei Temperaturen oberhalb 150°C einem Extruder zugeführt. Die Schmelze nimmt den durch die Förderrichtung des Schneckenextruders vorgegebenen Weg. Enthaltende Gase sowie äußerst geringe Schmelzean­ teile (Oligomere) entweichen durch den Spalt, der zwischen Schnecken­ welle und Gehäuse gebildet wird bzw. durch die dort angebrachten Dichtelemente gebildet wird und tritt in Richtung des Antriebs aus.

Extruderschnecken sind in vielen Fällen am Ende des Extrudergehäuses mit einem Rückfördergewinde versehen, wodurch verhindert werden soll, daß zu große Mengen Polymerisat in das Getriebe austreten können.

Es wurde eine Entgasungsvorrichtung (DE-PS 36 15 609) entwickelt, die aus einem die Schneckenwelle überdeckenden und abdichtenden Stopfbuchsgehäuse gebildet ist, das mit dem Zylinder verbunden ist und das auf seiner Innenwand auf der dem Zylinder zugekehrten Seite eine gegenüber der Schneckenstegwindung gegenläufige Schraubennut und daran anschließend eine exzentrische Ringkammer aufweist, von der eine oder mehrere Öffnungen ausgehen. Diese bekannte Entgasungs­ einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sie für viele Produkte nicht eingesetzt werden kann. Man arbeitet mit Extruderschnecken, die am Eintritt zur Entgasungsvorrichtung ein Rückfördergewinde besitzen. Aufgrund der relativ hohen Verweilzeit im Bereich des Rückförderge­ windes kommt es bei der Rückführung des Produktes von dem genannten Bereich in den Hauptproduktstrom zu Ablagerungen, was besonders kritisch bei thermisch instabilen Produkten ist.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Entgasungseinrichtung liegt da­ rin, daß der Rückwärtsentgasungsraum bei Produkten mit hohem Schmelz­ index und bei Copolymerisaten, die die Eigenschaft besitzen, auf Me­ tallen zu kleben, durch Verstopfungen blockiert wird, wodurch eine wirksame Rückwärtsentgasung unterbrochen ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, das Rückwärtsentgasen von pla­ stischen Massen in Schneckenextrudern wirksam zu gestalten. Insbeson­ dere soll sichergestellt werden, daß jegliches Verkracken und Ver­ schmutzen von Wellendichtungen und somit ein Unwirksamwerden von Rückwärtsentgasungseinrichtungen verhindert wird.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der Gattung, wie beschrieben im Oberbegriff des Verfahrensanspruchs, durch dessen kennzeichnende Merkmale in Verbindung mit den Merkmalen des Ober­ begriffes gelöst.

Eine für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrich­ tung wird im Patentanspruch 2 aufgezeigt.

Durch die Abzweigung eines Schmelzestromes des zu entgasenden Mate­ rials oder durch Abzweigen eines Schmelzestromes des bereits ent­ gasten Materials von der Schneckenspitze und Einpumpen der Schmelze in das Rückfördersperrgewinde, wird zunächst in dem Sperrgewinde ein zum Schneckengetriebe hin vollkommen gasdichter Abschluß geschaffen. Das Sperrgewinde ist ein in Richtung des Extrusionsraumes förderndes, nur etwa die Hälfte der Breite der Schneckengänge aufweisendes, wen­ delförmiges Rückfördergewinde.

Die Schneckengänge des Sperrgewindes sind weniger tief ausgebildet als die eigentlichen Schneckengänge des Extruders. Die Menge der durch das Rückfördersperrgewinde geförderten Schmelze ist etwa 5- 50% der Menge, die von den Schneckengängen unterhalb der Rückwärts­ entgasungsöffnung gefördert werden kann. Aufgrund dessen wird sicher­ getellt, daß die Schneckengänge unterhalb der Rückwärtsentgasungs­ öffnung stets nur teilgefüllt sind, so daß ein freier Weg in den Gängen für die an diese Öffnung angeschlossene Unterdruckeinrichtung zwecks Absaugung von Restmonomeren oder dergleichen verbleibt. Der abgezweigte Schmelzestrom kann in seiner Menge der Extruderschnecken­ drehzahl angepaßt werden, so daß stets eine Teilfüllung gewährlei­ stet ist.

Auf diese Weise arbeitet die Rückwärtsentgasungseinrichtung bei jeder Schneckendrehzahl einwandfrei. Durch das Rückfördersperrgewinde wird somit bei prall gefüllten Gängen (wodurch die gasdichte Abdichtung zum Getriebe hin geschaffen wird) eine Schmelzemenge in die sich zum Extrusionsraum anschließenden Schneckengänge gefördert, die in diesen Gängen stets nur eine Teilfüllung sicherstellt, so daß der Gasstrom zur Rückförderentgasungseinrichtung frei abgesaugt werden kann.

Auf der anderen Seite gewährleistet die Teilfüllung, daß ein Schmel­ zerückfördervorgang stattfindet und somit Ablagerungen an den Förder­ stegen und der Zylinderinnenwandung von abgesaugten Restmonomeren zuverlässig zurück in den Extrusionsraum gefördert werden. Bei vielen anderen Systemen der Rückwärtsentgasung ist dies nicht der Fall, so daß Ablagerungen der gasförmigen Restmonomere früher oder später zu einer Verstopfung der Schneckengänge führen und somit auch die Rückwärtsentgasungsöffnung verstopfen.

In den Gängen unterhalb der Rückwärtsentgasungsöffnung wird erfin­ dungsgemäß soviel Schmelze gefördert, daß noch ein Rückfördervorgang stattfindet aber auf der anderen Seite noch freier Raum in den Gängen verbleibt, um ein Abziehen der gasförmigen Restmonomere, trotz stän­ diger Ablagerungen der Monomere in den Schneckengängen störungsfrei zu gewährleisten.

In der Zeichnung wird die Funktionsweise des Verfahrens anhand eines Extruders mit einer Rückwärtsentgasungseinrichtung gezeigt.

In einem Extrudergehäuse 1 rotiert eine Schnecke 2. An dem Ende 3 der Schnecke 2 ist ein nicht dargestelltes Getriebe und ein Antrieb angeordnet.

Der gezeigte Abschnitt der Schnecke 2 setzt sich zusammen aus dem Bereich 4 des Rück­ fördersperrgewindes 12, dem Rückwärtsentgasungsschneckenbereich 5, dem Materialeinzugsschneckenbereich 6 und dem Förderbereich 9.

Durch die Materialeingabeöffnung 7 wird eine Schmelze oder ein Granu­ lat in den Extrusionsraum 8 eingegeben. In dem Zufluß zum Extruder bzw. im Förderbereich 9 liegt eine Schmelze vor, von der durch die Schmelze­ leitung 10 bzw. 10a ein Teil abgezweigt und durch die Zahnradpumpe 11 in den Bereich 4 des Rückfördersperrgewindes 12 gepumpt wird. Die Zahnradpumpe 11 kann auch als Do­ sierpumpe eingesetzt werden, wenn der Schmelzedruck einen bestimmten Wert überschreitet.

Die Leistung der Pumpe wird so gewählt, daß das Rückfördersperrge­ winde 12 stets max. mit Schmelze gefüllt ist, die in Richtung des Extrusionsraumes 8 gefördert wird. Es ergibt sich somit eine absolut gasdichte Abdichtung zum Getriebe hin.

Um jedoch die eigentliche Rückwärtsentgasungsöffnung 13 zu jeder Zeit funktionstüchtig zu halten, muß sichergestellt werden, daß die Schnec­ kengänge im Rückwärtsentgasungsschneckenbereich 5 nicht ganz mit Schmelze ge­ füllt sind. Ein völlige Füllung der Schneckengänge 14 würde verhin­ dern, daß aus der Rückwärtsentgasungsöffnung 13 Restmonomere oder dergleichen abgezogen werden können. Das freie Gangvolumen der Schneckengänge 14 muß also so bemessen werden, daß die durch das Rückfördersperrgewinde 12 geförderte Schmelzmenge in den Schneckengängen 14 jeweils nur eine Teilfüllung erwirkt. Auf der anderen Seite muß mindestens soviel Schmelze in den Schnecken­ gängen 14 sein, daß ein Fördervorgang stattfindet. Unter einem För­ dervorgang wird in dieser Hinsicht ein Abrollen der Schmelze an der Zylinderinnenwandung durch die rotierende Schnecke verstanden, wo­ durch die Schmelze und auch die Ablagerungen der Restmonomere sowohl an der Zylinderinnenwandung als auch auf der Schneckenoberfläche er­ faßt und in den Extrusionsraum 8 zurückgefördert werden.

Claims (2)

1. Verfahren zur Aufrechterhaltung einer Rückwärtsentgasung an einem Extruder für thermoplastische Kunststoffe, die als Schmelze oder Granulat in den Extruder eingegeben bzw. aufgeschmolzen werden, wobei der Extruder eine getriebe­ seitige Rückwärtsentgasungseinrichtung mit einer Entga­ sungsöffnung und daran angeschlossener Unterdruckeinrich­ tung aufweist und wobei die Extruderschnecke getriebesei­ tig ein in Richtung der Schneckenspitze förderndes Rück­ fördersperrgewinde aufweist mit einem sich daran anschlie­ ßenden, unterhalb der Rückwärtsentgasungsöffnung angeord­ neten Rückfördergewinde größerer Steigung, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem, bereits eine Kunststoffschmelze aufwei­ senden Zufuhr-, Einzugs- oder Extrusionsbereich ein Schmelzestrom abgeleitet und in einer solchen Menge in das Rückfördersperrgewinde (4) gefördert wird, die der max. Fördermenge des Sperrgewindes entspricht und im Be­ reich der Rückwärtsentgasungsöffnung (13) eine noch för­ derbare Teilfüllung in den Schneckengängen (14) bewirkt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Extruder mit einer Rückwärtsent­ gasungseinrichtung, die durch eine Rückwärtsentgasungs­ öffnung und einem unterhalb der Öffnung angeordneten, in den Hauptextrusionsraum zurückfördernden Schneckenab­ schnitt gebildet wird, an den sich getriebeseitig ein Rückfördersperrgewinde anschließt und an den sich zur Schneckenspitze hin ein die Förderung und Homogenisie­ rung der Schmelze übernehmendes Schneckenteil anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß eine von dem vorderen Teil des Extrusionsraumes (8) bzw. der Schmelzezuführung zum Rückfördersperrgewinde (4) führende, eine exakte Dosierung erlaubende Zahnradpumpe (11) aufnehmende Schmelzeleitung (10, 10a) vorgesehen wird.