DE4333233A1 - Schmelzeabdichteinrichtung an Extrudern für thermoplastische Kunststoffe oder Kautschuk - Google Patents
Schmelzeabdichteinrichtung an Extrudern für thermoplastische Kunststoffe oder KautschukInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schmelzeabdichteinrichtung der Gattung,
wie beschrieben im Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.
Aus der DE-AS 22 03 760 ist eine getriebeseitige Abdichteinrichtung
einer sich drehenden Extruderschnecke bekannt. Es wird eine Zwischen
kammer am getriebeseitigen Ende der Schnecke vorgesehen, durch die
ein unter einem hohen Druck stehender Zusatzstoff über ein Rückför
dergewinde in den eigentlichen Extrusionsraum gepreßt wird, um eine
Abdichtung des Extrusionsraumes zu erreichen. Eine getriebeseitige
Abdichtung für den Zusatzstoff ist mit dieser Einrichtung nur unter
großen Schwierigkeiten durchführbar.
Weiterhin ist aus der US-PS 2,835,514 eine Abdichteinrichtung be
kannt, die eine Vielzahl von Verschleiß unterworfenen komplizierten
Dichtungen zeigt, um das getriebeseitige Ende einer Schnecke abzu
dichten.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit sehr einfachen,
keinem Verschleiß unterworfenen Mitteln eine hochwirksame Abdich
tung des getriebeseitigen Endes einer Extruderschnecke darzustellen.
Es sollen keine sich abnutzenden Teile eingesetzt werden und auch
der Einsatz eines Abdichtmediums soll keine nachteiligen Folgen ha
ben. Die Dichtung soll sich ständig erneuern, so daß auch Material
ablagerungen, die zu Betriebsstörungen führen, vermieden werden.
Die Aufgabe wird durch die in dem kennzeichnenden Teil des ersten
Patentanspruchs niedergelegten Merkmale gelöst.
Durch die Anordnung eines Einzugsschneckenteiles für ein zudosiertes
Granulat, in Verbindung mit einem Kompressionsteil für den Aufbau
eines Schmelzedruckes, einem Meteringteil für die Aufrechterhaltung
des aufgebauten Schmelzedruckes und eines Ringkanalteiles mit einem
Blisterabschluß für den Aufbau eines Hochdruckbereiches, wird eine
Schmelzeabdichteinrichtung geschaffen, die auch bei höchsten Schmel
zedrücken funktionstüchtig bleibt.
Hervorzuheben ist, daß das Abdichtungssystem keinerlei Verschleißer
scheinungen aufzeigt und mit extrusionseigenem Kunststoffgranulat
beschickbar ist, so daß auch von dieser Seite keine Probleme auf
treten. Es bilden sich keine Ablagerungen auf und das Dichtmaterial,
d. h. das aufgeschmolzene Granulat erneuert sich ständig.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Zeichnungen gezeigt
und anschließend erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Extruder mit
Entgasungseinrichtung,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Extruder für auf
geschäumte Kunststoffe,
Fig. 3 eine Druckverlaufskurve der Schmelzeabdichtein
richtung in Verbindung mit den verschiedenen Ab
dichtbauteilen.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Extruder ist eine Schnecke 1 in einem Ge
häuse 2 angeordnet. Die Einzugsbuchse 3 weist einen Füllstutzen 5 auf
sowie eine Isolierbuchse 4 zur Verringerung des Wärmeüberganges zwi
schen dem Füllstutzen 5 und dem sich darin befindendem Granulat. Das
in den Füllstutzen 5 eingegebene Granulat wird mit einer nicht ge
zeigten, optischen Durchflußkontrolle überwacht. Durch die Isolier
buchse 4 wird eine Granulat-Agglomerierung verhindert, die zu einer
Verstopfung des Einfüllstutzens führen könnte.
Die Schnecke der Schmelzeabdichteinrichtung setzt sich aus dem Ein
zugsteil 6 dem Kompressionsteil 7, dem Meteringteil 8, dem Ringkanal
teil 9 und dem Blisterteil 10 zusammen.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Extruder wird die mit Restmonomer zu ex
trudierende Schmelze zusammen mit einem Schleppmittel (z. B. Wasser)
durch die Schmelzeleitung 11 dem Schneckenteil 12 zugeführt. Die
niedrigviskose Schmelze weist als PE-Schmelze bis zu 280°C einen
durch das Restmonomer und dem Wasser verursachten Gegendruck auf, der
bis zu 65 bar vorhanden ist. Durch eine Druckentlastung in dem, ein
stark vergrößertes, freies Volumen aufweisenden Schneckenteil 13 ein
gesetzt wird, erfolgt unterhalb des Dampfdruckes in der Schmelze ein
Aufschäumvorgang der flüchtigen Anteile, wenn sie durch die Druckent
lastung in die Dampfphase übergehen. Der Aufschäumvorgang bewirkt,
daß Restmonomeranteile aus der PE-Schmelze zusammen mit dem Dampf
aus dem Entgasungsdom 14 abgezogen werden, so daß ein ausgezeichne
ter Entgasungsvorgang der Schmelze erreicht wird.
Aufgrund des Schmelzedruckes bis zu 65 bar und der geringen Viskosi
tät im Bereich des Überganges von Pos. 11 auf Pos. 12, ist die ge
triebeseitige Abdichtung der Schnecke 1 sehr problematisch.
Erst durch die erfindungsgemäße Schmelzeabdichteinrichtung wurde eine
sehr sichere, dauerhafte Abdichtung bis 500 bar Schmelzedruck er
reicht.
Schmelzebeschickte Maschinen haben beim Einsatz von niedrigviskosen
Schmelzen, Schmelzen mit brennbaren Treibmitteln oder brennbaren
Gasen und oder Schleppmitteln häufig Probleme mit der Wellenabdich
tung in Richtung der Antriebseinheit (z. B. Getriebe).
Um dieses Problem wirksam zu lösen, wurde die erfindungsgemaße
Schmelzedichtung entwickelt, die unter Einsatz gleicher Rohstoffe
(Frisch- oder Recyclingmaterial) und einer besonders ausgelegten
Schneckengeometrie sich selbst aufbaut und ständig erneuert.
Der erforderliche Rohstoff von Granulat entspricht dem zu verarbei
tenden Material der Aufschmelzmaschine und wird durch den Füllstutzen
5 der Einzugsbuchse 3 kontinuierlich zugeführt. Das Granulat wird
durch Energieeinleitung in Schmelze umgewandelt und unter hohem Druck
durch das Meteringteil 8 in Richtung Extruderkopf befördert. Die
Schmelze durchströmt den Schmelzeringkanal 9 und den Blisterspalt
10a.
Bedingt durch das höhere Druckaufbauvermögen im Granulataufschmelz
bereich 6, 7 und 8 gegenüber dem Schmelzedruck im Bereich 11, 12
wird verhindert, daß Produkt oder Produktbestandteile über die
Schneckenwelle in Richtung Antrieb austreten können.
Der Granulatdurchsatz ist im Vergleich zum Extruderausstoß bewußt
niedrig gehalten. Es beträgt ca. 0,5-1% des Extruderdurchsatzes
und beeinflußt somit das zu verarbeitende Produkt nur unwesentlich
oder gar nicht. Der Granulatdurchsatz kann durch die Schneckengeome
trie und die Blisterform beeinflußt werden.
Zusätzliche Vorteile ergeben sich aus dieser Schmelzedichtung durch
die kontinuierliche Erneuerung der Schmelze. Das ständig zugeführte
und neu aufgeschmolzene Granulat verhindert Produktablagerungen, die
bei herkömmlichen Dichtsystemen (Labyrinth, Packungen usw.) vorkom
men, da kein Schmelzeaustausch erfolgt. Stillstandzeiten zum Wechseln
von defekten Dichtungselementen werden vermieden.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Extruder wird die Schmelzeabdichteinrich
tung für den zweiten gekühlten Extruder einer Tandemextrusionseinheit
für die Herstellung von aufgeschäumtem Polystyrolfolien eingesetzt.
Durch die Schmelzeleitung 11 gelangt eine unter einem Druck bis zu
450 bar stehende Schmelze-/Treibmittelmischung von dem ersten nicht
gezeigten Extruder in diesen zweiten Extruder. Es muß gewährleistet
sein, daß kein Treibmittel zur Getriebeseite hin entweiche, da
dieses Dichteunterschiede im Schaum verursacht und Gefahrenmomente
bei brennbaren Treibmitteln hervorruft, die jedoch trotz des sehr
hohen Druckes in hervorragender Weise durch die erfindungsgemäße
Schmelzeabdichteinrichtung gelöst werden.
Auch in diesem Fall wird die Schmelzeabdichtung durch das zugeführte
Granulat ständig erneuert, wobei der geringe Anteil der durch das
Dichtsystem erzeugten Schmelze ohne Treibmittel vollstandig einge
mischt wird. Das Schmelze-/Treibmittelgemisch wird durch die Extru
derdüse 16 gefördert und schäumt als Blase 17 nach dem Austritt aus
der Düse auf, wird aufgeschnitten, flachgelegt und aufgerollt.
Aus Fig 3 ist der Druckverlauf in der Schmelzeabdichteinrichtung er
sichtlich. Außerdem wird die Länge der einzelnen Teile angegeben, die
bei der Extrusion eines unter 350 bar stehenden Polystyrol/Treibmit
telschmelze sich als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
Einzugszone = 1 D
Kompressionszone = 0,5 D
Meteringzone = 2,25 D
Schmelzeringkanalzone mit Blister = 0,75 D
Blisterspalt = 0,5 D.
Kompressionszone = 0,5 D
Meteringzone = 2,25 D
Schmelzeringkanalzone mit Blister = 0,75 D
Blisterspalt = 0,5 D.
Durch die Gestaltung des Ringspaltes und des Blisters wird die Druck
verteilung völlig gleichmäßig am Blisterspalt gestaltet und im Gegen
satz zum Rückfördergewinde wird ein Zurückströmen der Schmelze über
den Schneckensteg wirkungsvoll verhindert.
Bezugszeichenliste
1 Schnecke
2 Gehäuse
3 Einzugsbuchse
4 Isolierbuchse
5 Füllstutzen
6 Einzugsteil
7 Kompressionsteil
8 Meteringteil
9 Ringkanalteil
10 Blisterteil
10a Blisterspalt
11 Schmelzeleitung
12 Schneckenteil
13 Schneckenteil
14 Schneckenteil
15 Entgasungsdom
16 Extruderdüse
17 Blase
18 Zylinder
19 Füllring.
2 Gehäuse
3 Einzugsbuchse
4 Isolierbuchse
5 Füllstutzen
6 Einzugsteil
7 Kompressionsteil
8 Meteringteil
9 Ringkanalteil
10 Blisterteil
10a Blisterspalt
11 Schmelzeleitung
12 Schneckenteil
13 Schneckenteil
14 Schneckenteil
15 Entgasungsdom
16 Extruderdüse
17 Blase
18 Zylinder
19 Füllring.
Claims (6)
1. Schmelzeabdichteinrichtung an Extrudern für thermopla
stische Kunststoffe oder Kautschuk zum antriebsseitigen
Abdichten einer Förderschnecke gegen hohe Schmelzedrüc
ke im Extrusionsraum,
dadurch gekennzeichnet,
daß die getriebeseitige Schmelzeabdichteinrichtung der
Extruderschnecke gebildet wird durch ein in Extrusions
richtung förderndes Einzugsschneckenteil (6) für Granu
late, ein Kompressionsteil (7) mit in Förderrichtung
abnehmender Schneckengangtiefe, ein Meteringteil (8)
mit gleichbleibender Schneckengangtiefe, einem glatten
Schmelzeringkanalteil (9) ohne Schneckengänge und einer
Mindestlänge von einem halben Schneckendurchmesser so
wie einem, einen Ringspalt (10a) für die Dichtschmelze
freilassenden Blisterteil (10).
2. Schmelzeabdichteinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einzugsschneckenteil (6) eine Einzugsbuchse (3)
mit einer Füllöffnung (5) für Granulat oder Schmelze
aufweist, daß in die Füllöffnung (5) eine Isolierbuchse
(4) angeordnet oder die Füllöffnung (5) temperiert ist.
3. Schmelzeabdichteinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einzugsschneckenteil (3) 1 D (D = Schnecken
durchmesser), das Kompressionsteil (7) 1/2 D, das Mete
ringteil (8) 2,25 D, der Schmelzeringkanalabschnitt (9)
1/2 D und das Blistereil (10) 1/4 D lang ausgebildet
ist.
4. Schmelzeabdichteinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schneckengangtiefe des Meteringteiles (8)
1/100 D tief und der Schmelzeringkanal ca. 1/10 D tief
ausgebildet ist.
5. Schmelzeabdichteinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdichteinrichtung zur getriebeseitigen Abdich
tung einer Extruderschnecke eines Extruders für eine
mit einem Treibmittel vermischte, unter einem hohen
Druck stehende Polymerschmelze eingesetzt wird.
6. Schmelzeabdichteinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abdichteinrichtung zur getriebeseitigen Abdich
tung einer Extruderschnecke eines Extruders für eine
mit flüchtigen Anteilen (z. B. Restmonomeren, Schlepp
mittel) vermischte, unter einem Druck stehende Kunst
stoffschmelze eingesetzt wird.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4333233A DE4333233C2 (de) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Schmelzeabdichteinrichtung an Extrudern für thermoplastische Kunststoffe oder Kautschuk |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4333233A DE4333233C2 (de) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Schmelzeabdichteinrichtung an Extrudern für thermoplastische Kunststoffe oder Kautschuk |
Publications (2)
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---|---|
DE4333233A1 true DE4333233A1 (de) | 1995-04-06 |
DE4333233C2 DE4333233C2 (de) | 1995-10-12 |
Family
ID=6498996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4333233A Expired - Lifetime DE4333233C2 (de) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Schmelzeabdichteinrichtung an Extrudern für thermoplastische Kunststoffe oder Kautschuk |
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DE (1) | DE4333233C2 (de) |
GB (1) | GB2282344B (de) |
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