DE60003930T2 - Extruderschnecke - Google Patents
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Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Extruderschnecke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine Extruderschnecke dieses Typs ist aus der
US 4 341 474 A bekannt. - Die bekannte Extruderschnecke besitzt einen Schneckenkörper oder -fuß, einen helikalen primären Gewindegang und einen helikalen Barrieregewindegang an dem Fuß, wobei der helikale Barrieregewindegang mit einem primären Gewindegang einen Festkörperkanal und einen Schmelzekanal bildet. Die Breite des Festkörperkanals nimmt allmählich ab und die Breite des Schmelzekanals nimmt allmählich zu entlang einer Flussaufwärts-Zone eines Schmelzabschnitts. Die Breite der Kanäle ändert sich allmählich in einer Flussabwärts-Zone des Schmelzabschnitts, aber im Wesentlichen weniger als in einer Flussaufwärts-Zone.
- Hintergrund der Erfindung
- Bei Extruderschnecken, die beim Schmelzen, Mischen und Mischungsherstellen von polymerem harzartigen Material verwendet werden, werden typischerweise drei Zonen verwendet, nämlich eine Zuführzone, eine Zuteilzone und eine Schmelzzone, die zwischen der Zuführ- und Zuteilzone angeordnet ist. Typischerweise ist die Extruderschnecke zur Rotation in einer Extrudertrommel positioniert, die einen Trichterabschnitt neben dem Zuführabschnitt der Schnecke und ein Entladungsende gegenüber dem Trichterabschnitt und in der Nähe des Zuteilabschnitts der Schnecke aufweist. Während des Betriebs wird festes harzartiges Material durch den Trichterabschnitt eingeleitet und der Zuführzone der Schnecke präsentiert, wo es zu schmelzen beginnt. Das feste harzartige Material wird dann zur Schmelzzone befördert, wo es mit einer größeren Rate als in der Zuführzone schmilzt und wird schließlich vollständig in einen geschmolzenen Zustand überführt. Von der Schmelzzone wird das geschmolzene Material zu der Zuteilzone zum Befördern an ein Entladungsende des Extruders überführt, wo das Material typischerweise durch eine Düse läuft.
- Historisch wiesen herkömmliche Extruderschnecken einen einzelnen helikalen Gewindegang auf, der um einen Fuß- oder Körperabschnitt der Schnecke angeordnet und damit zusammenwirkte, um einen Kanal zu bilden, entlang dessen das in den Extruder geleitete harzartige Material befördert wurde. Wenn das Material in den Schmelzabschnitt eintrat, begann es aufgrund der Wärme, die durch Reibung innerhalb des Materials selbst entstand, zu schmelzen, und Wärme von einer externen Quelle wurde durch die Trommel geleitet. Das geschmolzene Material bildet einen Schmelzefilm, der an einer inneren Oberfläche der Extrudertrommel haftet. Wenn die Filmdicke den Zwischenraum zwischen der Extrudertrommel und dem Gewindegang übersteigt, kratzt die führende Kante des Gewindeganges den Schmelzefilm von der inneren Oberfläche der Trommel ab, was verursacht, dass das geschmolzene Material eine Lache entlang einer vorlaufenden Kante des Gewindegangs bildet. Wenn das Material fortdauernd schmilzt, bricht die solide Masse, die normalerweise als die Festkörperschicht in dem Kanal bezeichnet wird, in Agglomerationen von festem Material, die sich dann mit der Lache geschmolzenen Materials vermischen.
- Wenn dies auftritt, wird die Menge festen Materials, das der erwärmten Trommel ausgesetzt wird, stark vermindert, da das feste Material in der Form von Agglomerationen, die mit der Lache geschmolzenen Materials mitgerissen werden, vorliegt. Deshalb muss, um das mitgerissene feste Material zu schmelzen, ausreichend Wärme durch die geschmolzene Lache zu den Festkörpern übertragen werden. Da die meisten Polymere gute Isoliereigenschaften haben, nimmt der Schmelz-Wirkungsgrad des Extruders ab, sobald die Festkörperschicht aufgebrochen ist.
- Bei einem Versuch, den Schmelz-Wirkungsgrad zu verbessern, wurden Extruderschnecken entwickelt, in denen ein zweiter Gewindegang in den Schmelzabschnitt eingebaut war, der sich um den Körperabschnitt der Schnecke erstreckte und einen Festkörperkanal zwischen einer vorlaufenden Oberfläche des zweiten Gewindegangs und einer rücklaufenden Oberfläche des primären Gewindegangs definierte. Zusätzlich wurde auch ein Schmelzekanal zum Befördern des geschmolzenen Materials zwischen einer rücklaufenden Oberfläche des zweiten Gewindegangs und einer vorlaufenden Oberfläche des primären Gewindegangs definiert. Der Durchmesser des Fuß- oder Körperabschnitts der Schnecke vergrößerte sich fortschreitend in dem Festkörperkanal, wodurch die Tiefe des Kanals entlang des Schmelzeabschnitts reduziert wurde, und nahm entlang des Schmelzekanals ab, wodurch die Tiefe des Schmelzekanals zunahm. Während des Betriebs würde sich der Schmelzefilm, der an der Grenzfläche zwischen der festen Schicht und der erwärmten Trommeloberfläche gebildet wird, über den zweiten Gewindegang in den Schmelzekanal wandern, wodurch das Aufbrechen der festen Schicht minimiert wird.
- In Schnecken dieses Typs wurde die Rate, mit der das feste Material schmolz, durch die Oberfläche der festen Schicht in Kontakt mit der erwärmten Trommelwand und die Dicke des Schmelzefilms, der zwischen der Trommelwand und der festen Schicht gebildet wird, bestimmt. Ein Anstieg in der Oberfläche des festen Materials in Kontakt mit der Trommelwand verursachte einen Anstieg in der Schmelzrate aufgrund eines verbesserten Wärmetransfers von der Trommel zu der ausgesetzten Oberfläche der festen Schicht. Jedoch wirkte ein Anstieg in der Dicke des Schmelzefilms zwischen der Festkörperschicht und der Trommel als ein Wärmeisolator, wodurch der Wärmetransfer von der Trommel zu dem festen Material reduziert und die Rate des Schmelzens verlangsamt wurde. Demgemäß war, um das feste harzartige Material in einen geschmolzenen Zustand zu überführen, der Schmelzeabschnitt dieser Extruderschnecken ziemlich lang, was wiederum gestiegene Kosten sowohl für die Herstellung als auch den Betrieb eines Extruders, in dem eine derartige Schnecke verwendet wird, zur Folge hatte.
- Basierend auf dem Vorstehenden ist es eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Extruderschnecke anzugeben, die die Probleme und Nachteile von Schnecken des Stands der Technik überwinden.
- Es ist eine speziellere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Extruderschnecke anzugeben, in der das feste Material, das in die Schnecke eingeführt wird, auf effiziente Weise geschmolzen und gemischt wird.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine axial verlängerte Extruderschnecke wie in Anspruch 1 beschrieben. Der Extruderabschnitt wird durch drei Zonen oder Abschnitte definiert, nämlich einem Zuführabschnitt an einem Einlassende der Extruderschnecke, einem Zuteilabschnitt an einem Auslassende der Schnecke und einem Barriereabschnitt zwischen dem Zuführ- und Zuteilabschnitt. Ein erster helikaler primärer Gewindegang erstreckt sich von dem Schneckenkörper und ist koaxial damit entlang der Länge der Extruderschnecke und umfasst eine erste vorlaufende Oberfläche und eine erste rücklaufende Oberfläche. Ein zweiter helikaler primärer Gewindegang erstreckt sich auch von dem Schneckenkörper mindestens teilweise entlang des Zuführabschnitts und dann entlang der verbleibenden Länge der Extruderschnecke und umfasst eine zweite vorlaufende Oberfläche und eine zweite rücklaufende Oberfläche.
- Der Schneckenkörper definiert eine erste helikale Umlaufoberfläche, die zwischen der ersten vorlaufenden und der zweiten rücklaufenden Oberfläche positioniert ist und damit zusammenwirkt, um einen ersten Festkörperkanal zu definieren. Der Schneckenkörper umfasst auch eine zweite helikale Umlaufoberfläche, die zwischen der zweiten vorlaufenden und der ersten rücklaufenden Oberfläche angeordnet ist. Die zweite vorlaufende und die erste rücklaufende Oberfläche wirken mit der zweiten helikalen Umlaufoberfläche zusammen, um einen zweiten Festkörperkanal zu definieren. Der erste und der zweite Festkörperkanal erstreckt sich mindestens entlang der Länge des Barriereabschnitts der Extruderschnecke.
- In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Barriereabschnitt einen ersten Barrieregewindegang mit einer dritten vorlaufenden und einer dritten rücklaufenden Oberfläche, der sich um und koaxial mit dem Schneckenkörper entlang der Länge des Barriereabschnitts erstreckt. Der erste Barrieregewindegang ist zwischen der ersten vorlaufenden und zweiten rücklaufenden Oberfläche positioniert, wodurch verursacht wird, dass die erste helikale Umlaufoberfläche zwischen der dritten vorlaufenden und der zweiten rücklaufenden Oberfläche neu definiert wird. Als eine Folge des ersten Barrieregewindegangs definiert der Schneckenkörper eine dritte helikale Umlaufoberfläche zwischen der ersten vorlaufenden und der dritten rücklaufenden Oberfläche und wirkt damit zusammen, um einen ersten Schmelzekanal zu bilden, der sich entlang des Barriereabschnits erstreckt.
- Ein zweiter Barrieregewindegang mit einer vierten vorlaufenden und einer vierten rücklaufenden Oberfläche erstreckt sich auch um und ist koaxial mit dem Schneckenkörper entlang des Barriereabschnitts. Der zweite Barrieregewindegang ist zwischen der zweiten vorlaufenden Oberfläche des zweiten primären Gewindegangs und der ersten rücklaufenden Oberfläche des ersten primären Gewindegangs positioniert, wodurch verursacht wird, dass die zweite helikale Umflaufoberfläche zwischen der vierten vorlaufenden und der ersten rücklaufenden Oberfläche neu definiert wird.
- Der zweite Barrieregewindegang erleichtert auch die Bildung einer vierten helikalen Umlaufoberfläche zwischen der zweiten vorlaufenden und der vierten rücklaufenden Oberfläche und wirkt damit zusammen, um einen zweiten Schmelzekanal zu bilden, der sich entlang des Barriereabschnitts erstreckt. Bevorzugt variiert die Gewindesteigung des ersten und des zweiten primären Gewindegangs, wie auch die Gewindesteigung des ersten und des zweiten Barrieregewindegangs mindestens entlang der Länge des Barriereabschnitts. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt diese Variation in der Gewindesteigung zu einer Abnahme der Breite der Festkörperkanäle und zu einer Zunahme der Breite der Schmelzekanäle in einer Richtung stromabwärts entlang des Barriereabschnitts. Dies ermöglicht, dass die Menge von Festkörpern in den Festkörperkanälen, die entlang des Barriereabschnitts in der Richtung flussabwärts abnimmt, mit der erwärmten Extrudertrommel in Kontakt kommt und schmilzt. Umgekehrt nimmt die zunehmende Breite der Schmelzekanäle die zunehmenden Mengen von geschmolzenem Material, das darin übertragen wird, auf.
- Zusätzlich zu den Variationen in den Breiten der Schmelze- und Festkörperkanäle variieren auch die Tiefen, die durch diese Kanäle definiert sind. Z. B. nehmen die Tiefen der Festkörperkanäle in der Richtung stromabwärts entlang des Barriereabschnitts ab, um sicherzustellen, dass die immer abnehmenden Mengen von festem harzartigen Material darin genau getrennt und der erwärmten Extrudertrommel ausgesetzt werden, wodurch das Schmelzen des Materials vereinfacht wird. Zusätzlich nehmen die Tiefen der Schmelzekanäle auf der Richtung stromabwärts entlang des Barriereabschnitts zu, um die zunehmenden Mengen geschmolzenen Materials angemessen zu enthalten.
- Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Extruderschnecke als eine Komponente eines Extruders, wie in Anspruch 8 beschrieben. Eine Extrudertrommel, die eine verlängerte axiale Bohrung, die angepasst ist, um die Extruderschnecke aufzunehmen, umfasst, ist auch an dem Antrieb montiert. Die Extrudertrommel umfasst einen Trichterabschnitt neben dem Zuführabschnitt der Extruderschnecke, um die Zuführung festen harzartigen Materials in den Extruder zu erleichtern. Die axiale Bohrung ist durch eine Bohrungswand definiert, die wiederum eine Mehrzahl von Rillen definiert, die sich um den Zuführabschnitt der Extruderschnecke erstrecken, um die Zuführrate und den Druck des festen harzartigen Materials, das in der Richtung stromabwärts entlang des Zuführabschnitts befördert wird, zu vergrößern.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine aufrechte Querschnittsseitenansicht eines Extruders, in dem eine Extrudertrommel und -schnecke gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. -
2 ist eine Querschnittsteilansicht der Extrudertrommel der1 , die die Rillen, die durch den Zuführabschnitt der Extrudertrommel definiert werden, zeigt. -
3 ist eine aufrechte Seitenteilansicht der Extruderschnecke der vorliegenden Erfindung, die auch schematische Darstellungen der Tiefe der Festkörper- und Schmelzekanäle entlang der Länge der Schnecke umfasst. -
4 ist eine Querschnittsteilansicht entlang der Linien 4-4 in3 , die die zwei Festkörperkanäle in der Zuführzone der Extruderschnecke der3 zeigt. -
5 ist eine Querschnittsteilansicht entlang der Linien 5-5 in3 , die die zwei Festkörper- und zwei Schmelzekanäle im Beginn der Barrierezone der Extruderschnecke der3 zeigt. -
6 ist eine Querschnittsteilansicht entlang der Linien 6-6 in3 , die die zwei Festkörper- und zwei Schmelzekanäle ungefähr in der Mitte entlang der Barrierezone der Extruderschnecke der3 zeigt. -
7 ist eine Querschnittsteilansicht entlang der Linien 7-7 in3 , die die zwei Festkörper- und zwei Schmelzekanäle am Ende der Barrierezone am weitesten entfernt von der Zuführzone der Extruderschnecke der3 zeigt. - Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
- Wie in
1 gezeigt, umfasst ein Extruder, der allgemein durch das Bezugszeichen10 bezeichnet ist, eine Trommel12 mit einer Bohrung14 , die durch eine allgemein zylindrische Bohrungswand16 definiert ist und in gestrichelten Linien gezeigt ist. Die Trommel12 ist an einem geeigneten Antrieb montiert, wie beispielsweise, aber nicht darauf beschränkt, an einem Getriebekasten18 , und umfasst einen Trichterabschnitt20 , der an der Trommel neben dem Getriebekasten angebracht ist. Eine axial verlängerte Extruderschnecke22 ist innerhalb der Bohrung14 positioniert und rotierbar an den Getriebekasten18 gekoppelt. Die Extruderschnecke22 wird in drei Zonen oder Abschnitte unterteilt, nämlich einen Zuführabschnitt24 , der durch die mit „F" bezeichnete Maßangabe bezeichnet und an einem Einlassende26 der Extruderschnecke angeordnet ist, einen Zuteilabschnitt28 , der durch die mit „M" bezeichnete Maßangabe bezeichnet und an einem Auslassende29 der Extruderschnecke angeordnet ist, und einen Barriereabschnitt30 , der durch die mit „B" bezeichnete Maßangabe bezeichnet und zwischen dem Zuführ- und dem Zuteilabschnitt positioniert ist. - Während des Betriebs wird festes harzartiges Material in den Trichterabschnitt
20 der Extrudertrommel12 durch einen Zuführtrichter32 eingeleitet. Das feste harzartige Material wird durch den Zuführabschnitt24 der Extruderschnecke22 , wo es zu schmelzen beginnt, und in den Barriereabschnitt30 befördert. Wie im Folgenden im Detail beschrieben wird, wird das feste harzartige Material in einen geschmolzenen Zustand überführt, wenn es entlang des Barriereabschnitts30 befördert wird, und wird dann in den Zuteilabschnitt28 , der durch die Extruderschnecke22 definiert ist, zugeführt. Sobald es im Zuteilabschnitt28 ist, wird das geschmolzene Material aus dem Extruder befördert, üblicherweise durch eine Düse34 , die an einem Auslassende36 der Trommel12 montiert ist. - Bezug nehmend auf
2 definiert, um den Druck und dadurch den Durchsatz des Extruders10 zu vergrößern, die Bohrungswand16 der Extrudertrommel12 eine Mehrzahl von axial sich erstreckenden Rillen38 , die in die Bohrungswand geschnitten sind, die sich um die Extruderschnecke22 erstreckt. Während des Betriebs des Extruder10 erzeugen die Rillen38 in der Extrudertrommel12 einen großen Druckgradienten in dem Zuführab schnitt24 der Extruderschnecke22 . Dieser Druckgradient verursacht einen Anstieg in dem Durchsatz des Materials in dem Extruder. - Bezug nehmend auf
3 umfasst die Extruderschnecke22 einen allgemein zylindrischen Schneckenkörper40 mit einem Extruderabschnitt, der sich axial entlang der Länge der Schnecke erstreckt. Ein erster helikaler primärer Gewindegang42 definiert eine erste vorlaufende Oberfläche44 und eine erste rücklaufende Oberfläche46 und erstreckt sich um und ist koaxial mit dem Schneckenkörper40 . In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich auch ein zweiter helikaler primärer Gewindegang48 , der eine zweite vorlaufende Oberfläche50 und eine zweite rücklaufende Oberfläche52 definiert, um und ist koaxial mit dem Schneckenkörper40 . Wie in3 gezeigt ist, beginnen sowohl der erste als auch der zweite helikale primäre Gewindegang42 bzw. 48 am Einlassende26 der Extruderschnecke22 und sind ungefähr 180° voneinander beabstandet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt, da die Gewindegänge in anderen Winkeln als 180° relativ zueinander beginnen können. Zusätzlich ist, während ein erster und ein zweiter helikaler primärer Gewindegang42 bzw.48 gezeigt und hier beschrieben sind, die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt, da ein einzelner oder mehr als zwei primäre Gewindegänge verwendet werden können, ohne von den breiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung abzuweichen. - Wie in
4 gezeigt ist, definiert der Schneckenkörper40 eine erste helikale Umlaufoberfläche54 , die mit der ersten vorlaufenden Oberfläche44 und der zweiten rücklaufenden Oberfläche52 des ersten und zweiten primären Gewindegangs42 bzw. 48 zusammenwirkt, um einen ersten Festkörperkanal56 zu bilden. Auf ähnliche Weise definiert der Schneckenkörper40 eine zweite helikale Umlaufoberfläche57 , die mit der zweiten vorlaufenden Oberfläche50 und der ersten rücklaufenden Oberfläche46 des ersten und zweiten primären Gewindegangs42 bzw.48 zusammenwirken, um einen zweiten Festkörperkanal58 zu bilden. - Bezug nehmend auf
5 erstrecken sich in den Barriereabschnitt B ein erster und zweiter Barrieregewindegang60 und62 jeweils von einem entsprechenden des ersten und zweiten primären Gewindegangs42 bzw.48 . Jeder Barrieregewindegang60 und62 definiert einen entsprechenden des ersten und zweiten Festkörperkanals56 und58 neu. Demgemäß wird der erste Festkörperkanal56 nun durch das Zusammenwirken der zweiten rücklaufenden Oberfläche52 des zweiten primären Gewindegangs48 , der ersten helikalen Umlaufoberfläche54 und einer vorlaufenden Oberfläche64 des ersten Barrieregewindegangs60 gebildet. Auf gleiche Weise wird der zweite Festkörperkanal58 durch das Zusammenwirken der rücklaufenden Oberfläche46 des ersten helikalen primären Gewindegangs42 , der zweiten Umlaufoberfläche57 und einer vorlaufenden Oberfläche64 des zweiten Barrieregewindegangs62 neu definiert. - Der Schneckenkörper
40 definiert eine dritte helikale Umflaufoberfläche66 , die mit der ersten vorlaufenden Oberfläche44 und einer dritten rücklaufenden Oberfläche68 des ersten Barrieregewindegangs60 zusammenwirkt, um einen ersten Schmelzekanal70 zu definieren. Auf ähnliche Weise definiert der Schneckenkörper40 eine vierte helikale Umlaufoberfläche72 , die mit der zweiten vorlaufenden Oberfläche50 zusammenwirkt, und eine vierte rücklaufende Oberfläche74 des zweiten Barrieregewindegangs62 , um einen zweiten Schmelzekanal76 zu definieren. Da das feste harzartige Material in der Richtung stromabwärts entlang des Barriereabschnitts in dem ersten und zweiten Festkörperkanal56 bzw.58 befördert wird, schmilzt das Material und wandert in den ersten und zweiten Schmelzekanal70 bzw.76 . - Wie in
5 bis7 gezeigt ist, definieren der erste und der zweite Festkörperkanal56 bzw.58 jeweils eine Tiefe ds1, und ds1, die fortlaufend entlang des Barriereabschnitts in einer Richtung stromabwärts, die durch den Pfeil, der mit „D" in3 bezeichnet ist, abnimmt. Dieses Phänomen ist auch graphisch durch die schematische Darstellung78 der Tiefe der Festkörperkanäle, die in3 gezeigt sind, veranschaulicht. Wie die Festkörperkanäle, definieren der erste und der zweite Schmelzekanal70 bzw.76 jeweils eine Tiefe dm1 bzw. dm2, jedoch nehmen diese Tiefen in der Richtung stromabwärts zu, wie graphisch durch die schematische Darstellung80 der Tiefe der Schmelzekanäle, die in3 gezeigt sind, dargestellt ist. - Zusätzlich zu den oben beschriebenen Variationen in der Kanaltiefe variiert auch die Gewindesteigung der primären Gewindegänge
42 und48 und der Barrieregewindegänge60 und62 in dem Barriereabschnitt. Diese Gewindesteigungsvariation verursacht, dass die Breiten wm1 und wm1, die durch den ersten und den zweiten Schmelzekanal70 bzw.76 definiert sind, entlang des Barriereabschnitts in der Richtung stromabwärts zunehmen. Gleichzeitig variieren auch die Breiten ws1 und ws2, die durch den ersten und den zweiten Festkörperkanal definiert sind. Demgemäß werden, während man sich entlang des Barriereabschnitts in der Richtung stromabwärts bewegt, der erste und der zweite Festkörperkanal enger und flacher, und der erste und der zweite Schmelzekanal wird weiter und tiefer. - Bezug nehmend auf
1 bis7 wird der Betrieb der Extruderschnecke22 der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben werden. Festes harzartiges Material, typischerweise in der Form von wiedergemahlenem Material, Pellets und/oder Pulver, wird durch den Trichter32 und in den Trichterabschnitt20 der Extrudertrommel12 geleitet. Das feste harzartige Material sammelt sich im ersten und zweiten Festkörperkanal56 bzw.58 und als eine Folge der Rotation der Extruderschnecke22 in der Richtung, die durch den mit „R",3 , bezeichnetem Pfeil angezeigt ist, wird das feste harzartige Material entlang des Zuführabschnitts „F" zu dem Barriereabschnitt „B" befördert. Da sich das Material entlang des Zuführabschnitts „F" bewegt, greifen die erste und die zweite vorlaufende Oberfläche44 bzw.50 des ersten und des zweiten primären Gewindegangs42 und48 in das dann befindliche feste Material ein, wodurch verursacht wird, dass es in eine Festkörperschicht kompaktiert wird. Zusätzlich kompaktieren und pressen die Mehrzahl von Rillen in der Extrudertrommel, die üblicherweise temperaturgeregelt ist, weiter das Material in den Festkörperkanälen, wodurch verursacht wird, dass es schneller befördert wird, wie auch zu schmelzen beginnt. Diese Schmelzwirkung fördert die Bildung von Schmelzelachen neben den vorlaufenden Oberflächen der primären Gewindegänge in dem Zuführabschnitt der Extruderschnecke22 . - Wenn das Material in dem Zuführabschnitt in den Barriereabschnitt der Extruderschnecke
22 eintritt, fährt es fort zu schmelzen, aufgrund einer Kombination des Scherens im Material und der Wärme von der Extrudertrommel12 . Das geschmolzene Material wandert über die Barrieregewindegänge60 und62 von dem ersten und dem zweiten Festkörperkanal56 bzw.58 in den ersten und zweiten Schmelzekanal70 bzw.76 . Dieser Prozess wird entlang des Barriereabschnitts in der Richtung stromabwärts zum zugehörigen Ende fortgesetzt, wo der Zuteilabschnitt der Extruderschnecke22 das geschmolzene Material durch die Düse34 zuführt. - Während die bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, können verschiedene Modifikationen und Substitutionen durchgeführt werden, ohne vom Umfang der Erfindung, wie in den anhängenden Ansprüchen beschrieben, abzuweichen. Demgemäß soll verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung durch Beispiele und nicht durch eine Beschränkung beschrieben wurde.
Claims (8)
- Axial verlängerte Extruderschnecke (
22 ) mit einem Schneckenkörper (40 ), der einen axial sich erstreckenden Abschnitt, der durch einen Zuführabschnitt (24 ) an einem Einlassende (26 ) der Schnecke (22 ) definiert ist, einen Zuteilabschnitt (28 ) an einem Auslassende (29 ) der Schnecke (22 ) und einen Barriereabschnitt (30 ) zwischen dem Zuführ- und Zuteilabschnitt (24 ,28 ) aufweist, wobei die Schnecke (22 ) weiter umfasst: einen ersten helikalen primären Gewindegang (42 ) mit einer ersten vorlaufenden Oberfläche (44 ) und einer ersten rücklaufenden Oberfläche (46 ), die sich um und koaxial mit dem Schraubenkörper (40 ) entlang der Länge der Extruderschnecke (22 ) erstrecken, wobei der Schraubenkörper (40 ) eine erste helikale Umlaufoberfläche (54 ) definiert, und der Barriereabschnitt (30 ) aufweist: einen ersten Barrieregewindegang (60 ) mit einer dritten vorlaufenden und einer dritten rücklaufenden Oberfläche (64 ,68 ), die sich um und koaxial mit dem Schneckenkörper (40 ) entlang des Barriereabschnitts (30 ) erstrecken, wobei der Schneckenkörper (40 ) eine dritte helikale Umlaufoberfläche (66 ) zwischen der ersten vorlaufenden und dritten rücklaufenden Oberfläche (44 ,68 ) definiert und damit zusammenwirkt, um einen ersten Schmelzekanal (70 ) zu bilden, der sich entlang des Barriereabschnitts (30 ) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiter umfasst einen zweiten helikalen primären Gewindegang (48 ), der sich zumindest teilweise entlang des Zuführabschnitts (24 ) zu dem Auslassende (29 ) der Extruderschnecke (22 ) erstreckt, und eine zweite vorlaufende Oberfläche (50 ) und eine zweite rücklaufende Oberfläche (52 ) besitzt, wobei die erste helikale Umflaufoberfläche (54 ) zwischen der ersten vorlaufenden und zweiten rücklaufenden Oberfläche (44 ,52 ) definiert ist und der Schneckenkörper (40 ) damit zusammenwirkt, um einen ersten Festkörperkanal (56 ) zu defininieren, der Schraubenkörper (40 ) eine zweite helikale Umlaufoberfläche (57 ) zwischen der zweiten vorlaufenden und der ersten rücklaufenden Oberfläche (50 ,46 ) definiert und damit zusammenwirkt, um einen zweiten Festkörperkanal (58 ) zu definieren, und der erste Barrieregewindegang (60 ) zwischen der ersten vorlaufenden und zweiten rücklaufenden Oberfläche (44 ,52 ) positioniert ist, wodurch verursacht wird, dass die erste helikale Umlaufoberfläche (54 ) zwischen der dritten vorlaufenden und zweiten rücklaufenden Oberfläche (64 ,52 ) neu definiert wird, einen zweiten Barrieregewindegang (62 ) mit einer vierten vorlaufenden und einer vierten rücklaufenden Oberfläche (64 ,74 ), die sich um und koaxial mit dem Schneckenkörper (40 ) entlang des Barriereabschnitts (30 ) erstrecken, wobei der zweite Barrieregewindegang (62 ) zwischen der zweiten vorlaufenden Oberfläche (50 ) und der ersten rücklaufenden Oberfläche (46 ) positioniert ist, wodurch verursacht wird, dass die zweite helikale Oberfläche (57 ) zwischen der vierten vorlaufenden und ersten rücklaufenden Oberfläche (64 ,46 ) neu definiert wird, und wobei der Schneckenkörper (40 ) eine vierte helikale Umlaufoberfläche (72 ) zwischen der zweiten vorlaufenden und vierten rücklaufenden Oberfläche (50 ,74 ) definiert und damit zusammenwirkt, um einen zweiten Schmelzekanal (76 ) zu definieren, der sich entlang des Barriereabschnitts (30 ) erstreckt. - Axial verlängerte Extruderschnecke nach Anspruch 1, bei der jeder der ersten und zweiten primären Gewindegänge (
42 ,48 ) eine Gewindesteigung definiert, die entlang der Länge der Extruderschnecke (22 ) variiert. - Axial verlängerte Extruderschnecke nach Anspruch 1, bei der jeder der ersten und zweiten Barrieregewindegänge (
60 ,62 ) eine Gewindesteigung definiert, die entlang der Länge der Extruderschnecke (22 ) variiert. - Axial verlängerte Extruderschnecke nach Anspruch 1, bei der jeder der ersten und zweiten Schmelzekanäle (
70 ,76 ) eine Tiefe definiert, die fortschreitend in einer Richtung flussabwärts entlang des Barriereabschnitts (30 ) ansteigt. - Axial verlängerte Extruderschnecke nach Anspruch 1, bei der der erste und der zweite Festkörperkanal (
56 ,58 ) jeweils eine Breite definiert, die fortschreitend in einer Richtung flussabwärts entlang des Barriereabschnitts (30 ) abnimmt. - Axial verlängerte Extruderschnecke nach Anspruch 1, bei der jeder der ersten und zweiten Festkörperkanäle (
56 ,58 ) eine Tiefe definiert, die fortschreitend in einer Richtung flussabwärts entlang des Schmelzekanals (70 ,76 ) abnimmt. - Axial verlängerte Extruderschnecke nach Anspruch 1, bei der der erste und der zweite Schmelzekanal (
70 ,76 ) jeweils eine Breite definiert, die fortschreitend in einer Richtung flussabwärts entlang des Barriereabschnitts (30 ) ansteigt. - Extruderschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Komponente eines Extruders (
10 ) ist, der aufweist: einen Extruderantrieb (18 ), eine verlängerte Extrudertrommel (12 ), die an dem Extruderantrieb (18 ) montiert ist und eine Bohrung (14 ) auf weist, die durch eine Bohrungswand (16 ) definiert ist, wobei die Trommel (12 ) einen Trichterabschnitt (20 ) neben dem Extruderantrieb (18 ) besitzt, um die Einleitung festen harzartigen Materials in die Bohrung (14 ) zu ermöglichen, und die Extruderschnecke (22 ), und der weiter aufweist eine Mehrzahl von Rillen (38 ), die durch die Bohrungswand (16 ) neben dem Trichterabschnitt (20 ) der Trommel (12 ) definiert sind und sich in der Nähe des Zuführabschnitts (24 ) der Extruderschnecke (22 ) erstrecken zum Vergrößern der Zuführrate und des Drucks des festen harzartigen Materials in dem Zuführabschnitt (24 ) während des Betriebs des Extruders (10 ).
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