DE6752197U

DE6752197U - Lochplatte fuer bzw in schneckenpressen

Info

Publication number: DE6752197U
Application number: DE6752197U
Authority: DE
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1968-05-03
Filing date: 1968-05-03
Publication date: 1969-02-13

Description

Bag. 642 Obm

Schneckenpresse mit Lochplatte

B a r m a g
Barmer Maschinenfabrik
Aktiengesellschaft

Wuppertal

i HFese Ünferfägs /SesrfrelSuno and ScSufrörnpivS Ist dia τΰίϋζ? dia^HiV.f·· s!» v/striil von cfjr

fassung der ursprünallch ni ·.:·. · ·' >n ¹J .. · j.i ob. Dh .v-oM¹¹*. >■; V··:!· j·¹· «" * ' ·· ■ · · <* ·ι< ¹Hi y··· fi Dlö ursprünglich olnge.-'.i·:·"'!'·! ■ ■ . . h-. '·:.;, in 'ion /,-■·«.·;vn ^r·· ■······. , · -ι ;«··.- N<·■*···!

*irtas reohtüoiion Infsrosses ocioi. ;·.ίι.. ^ΐι.,ώοίΐϋπ y/erdun. Auf Anira-3 wi.wi Ι.»· ·ύι jucii foii)Kt{ilw JiJf el»»· zu den Ctttlchon Preisen gelleiert. Deurschus Patentamt, Gibruuc*irnuif»al«ll·.

Die Neuerung betrifft eine Schneckenpresse mit Lochplatte zur Homogenisierung und Temperaturvergleichmäßigung des Schmelzeflusses thermoplastischer Kunststoffe.

Es ist bekannt bei Einschneckenmaschinen am Ausstoßende des Extruderzylinders vor dem Werkzeug eine Lochplatte anzuordnen. Mitunter werden auch Lochplatten verwendet, deren Bohrbild im äußeren Bereich größere und zum Zentrum hin kleinere Bohrlöcher aufweist; man möchte auf diese Weise den Schrnelzefluß des plastifizierten Materials im Randbereich erleichtern, um gleichmäßige Strömungsverhältnisse zu erzielen. Außerdem soll das aus dem Extruderzylinder austretende Material über den gesamten Strömungsquerschnitt einem zusätzlichen Durchmischungs- und Durchwärmungseffekt ausgesetzt werden, bevor es in die Zuleitung zum Werkzeug austritt. Die Vergleichmäßigung der Temperatur ist für ein möglichst ausgeglichenes Geschwindigkeitsprofil über dem Strömungsquerschnitt des Schmelzeflusses deshalb von großer Wichtigkeit, weil unterschiedliche Temperaturen entsprechend unterschiedliche Viskositäten und damit ungleiche Geschwindigkeiten über den SchmelzefluSquerschnitt fördern. Die Wirkung der bekannten Lochplatten reicht jedoch in vielen Fällen nicht aus, die angelieferte Schmelze auf eine gleichmäßige Temperatur und Viskosität zu bringen sowie im Sinne der Vergleichmäßigung des Gesehwinaigkeitsprofils zu beeinflussen.

-2-

«2« Bag· 642 Obm

Aue der USA Patentschrift 2.971.219, welch· eine Mischeinrichtung in einem Spinnkopf behandelt, int bereit! eine Verteilerplatte in 3pinndüsenpak*ten bekannt, welche die duroh Wärmeabgabe an die Umgebung abgekühlten äußeren Schmelzesohichten naoh innen und den nicht abgekühlten Kern dus Schjaelzefluages naeh außen leitet« Dieae Vorteilorplatto sitzt In dem Spinnkopfgehäuse, lediglich durch den durchbohrten Qehttuseboden von der DUsenplatte getrennt· Um die Nachteile dieser Anordnung aufzeigen zu können, ist es notwendig, näher auf die Temperatur- und StrömungsVerhältnisse im Schmelzefluß zwischen Sei- lecke und Strangwerkzeug einzugehen. Die Ursache der Tsrnperaturditierenzen ira Schmelzes tr oia slssd Im allgemeinen nicht oder zumindest nloht allein die Wärineverluete nach außen, zumal sowohl der Zylinder als auch di« Ansohlufistücke und möglicherweise notwendige Verteilerleitungen «wischen Zylinder und Werkzeugen von Heizeinrichtungen oder ggf. Isollennänteln umgeben sind, die so ausgelegt sind, daß die Wann«!Verluste gerade ausgeglichen werden. Die Ursache der Temperaturdifferenzen ist vielmehr in der inneren Reibung dor Schmelze und in dom Wärmestau an der Schnecke zu erblicken sowi« darin₅ daß die vom Schneckenenide abströmenden Schmelzeanteile., die sich vorher im unmittelbaren Kontakt mit der Schneckenoberfläch® befanden, eich zu dem heißeren Kern im Schmelzeflußquerscnnitt vereinigen· Es wurde festgestellt, daß unter Umständen Temperaturunterschiede zwischen Kern und Mantel des Schmelzeflusses von bis zu 2O°C auftreten.

Daß alle Kunststoffe schädliche Veränderungen in ihrer Molekularstruktur erfahren, wenn sie sich längere Zeit Im oberen Bereich der Fließtemperatur aufhalten, ist bekannt. Noch ungünstiger liegen die Verhältnisse bei solchen Kunststoffen, deren Zersetzungstemperatur kurz über dem Fließtemperaturbereich liegt, wie z.B. bei PVC· Da nun die Fließstrecke der Schmelze von der Schnecke bis zum Strangwerkzeug oder insbesondere auch bis zu einer Spinndüse bzw. zu deren Verteilerplatt·, wi· si« In der USA Patentschrift 2.971.219 beschrieben ist, häufig verhältnismäßig lang 1st, 1st die

-3- Bag. 6^2 Obm

Gefahr der Strukturveränderung, gegebenenfalls sogar der Struktur- «ichädigung infolge der entsprechend langen Einwirkungsdauer der bezirksweise erhöhten Temperatur in hohem Maße gegeben. Diese Strukturveränderungen oder -schaden äußern sich in unzulänglichen und unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften in den aus verschiedenen Werkzeug-Querschnittsbereichen stammenden Kunststofferzeugnissen z.B. in der unterschiedlichen spezifischen Festigkeit der nebeneinander entstandenen Erzeugnisse* Ein weiterer wesentlicher Nachteil der im USA Patent 2.971.219 beschriebenen Anordnung besteht in dem kurzen Abstand der Verteilerplatte zur DUsenplatte* Eine Verteilung der Schmelze findet in diesen Fall zwar bis zu einem gewissen Orade statt« aber Weg und Zeit vom Austritt aus der Verteilerpl&tte bis zum Eintritt in die DUsenplatte

\ reichen nicht aus, um den Schnselzesträngen unterschiedlicher Temperatur die Möglichkeit zu geben, eich zu vermischen bzw. Wärme auszutauschen, zumal lediglich die nloht abgekühlte heißere Schmelze von innen nach außen und die abgekühlte Schmelze von außen nach innen geleitet wird, so daß im Endeffekt einerseits die 3chmelze- ' ströme höherer Temperatur aus dem uroprUnglich zentralen Bereich nunrathr ebenso geschlossen wie vorher im Mantelbereich unmittelbar nebeneinander liegen und andererseits die Schmelzeströme niedrigerer

Temperatur aus dem äußeren Bereich nun ebenso geschlossen wie vorher

im zentralen Bereich nebeneinander in die DUsenplatte eintreten. Auch der flache Ringspilt an der Unterseite der Verteilerplatte kann hler keine Abhilfe schaffen.

Der Neuerung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Lochplatte mit der gewünschten Mischwirkung su finden und diese so anzuordnen, daß die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden.

Neuerungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß die ebene, gewölbte oder insbesondere kegelige Lochplatt® im bzw. am Schneckenzylinder unmittelbar hinter dem Schneek©n@nde befestigt und zusätzlich zu ihren zur Sehneckenzylinderachs© parallelen Bohrungen mit weiteren, hierzu winklig verlaufenden Bohrungen vorsehen ist, wobei die zum I

-4-

-4- Bag. 642 Obm

Schneckenzylinder acheparallelen Bohrungen Jeweils im Bereich beider Mündungen der winkelig verlaufenden Bohrungen angeordnet sind. Auf diese Weiße wird sichergestellt, daß aus der neuerungsgemäßen Lochplatte abwechselnd jeweils ein Schmelzestrans aus dem zentralen Bereich des in dte Lochplatte eintretenden Schmelzeflueses neben einem Schmelzestrang aus dem Umfangsberelch und ein ScheelSSStrsing aus dsm Uüifangsbsreieii des in die Lochplatte eintretenden Schmelzeflusses neben einem Schmelzestrang aus dem zentralen Bereich austritt. Die Anpassung der Lochplatte an die Polin des Schneckenendes durah ihre kegelige Ausbildung und ihre Befestigung in unmittelbarer Nähe des Schneckenendes begünstigt die Vermischung der Schmelzeströrae hinsichtlich ihrer Temperatur so frühzeitig« daß die schädigende Einwirkung der hohen, bisher auf den Kern des Schmelzeflusses konzentrierten Temperatur ausbleibt und somit das molekulare OefUge des Polymeren nicht nachteilig verändert wird. Außerdem ist durch den größeren Abstand der neuerungsgemäßen Lochplatte vom Eintritt in das Strangwerkzeug bzw. in die Düse den über den ganzen Strömungsquerschnitt fein verteilten Schraelzeteilströmen unterschiedlicher Temperatur genügend Zeit gegeben, ihre Wärme untereinander auszutauschen. Man erreicht dadurch einen in jeder Hinsicht homogenen Schmelzefluß am Eingang in das Strangwerkzeug mit einem optimal angeglichenen Geschwindigkeitsprofil über dem Strömungsquerschnitt»

Um zu vermelden, daß sich zwischen den Bohrungsöffnungen Flächen bilden, an denen sich das plastifiziert· Material stauen könnte, wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Bohrungen schneckensuitig und/oder werkzeugseitig angesenkt sind und die Senkungen sich stellenweise berühren oder überschneiden und die Senkungen der im zentralen Bereich ein- bzw. austretenden Bohrungen bis an bzw. bis nahezu an den Mittelpunkt der Lochplatte reichen. Es werden dadurch längere Verweilzeiten der Schmelze bzw. Sehmelzeanteile an der heißen Lochplatte infolge Staues und. damit ein Verbrennen des thermoplastischen Materials vermieden.

-5-

6?

-5- Bag. 642 Gbm

Im übrigen sollen die Bohrungsquerschnitte der Lochplatte umso Ij

größer sein, je langer die Bohrungen sind, um auf diese Weise |

die Bohrungen der Lochplatte derart aufeinander abzustimmen, daß |

die Fließwiderstände in allen Bohrungen angenähert gleich groß j

sind. I

Außerdem sollte für die ßchraelzeleitung zwischen der Lochplatte §

und dem Werkzeug ein· derartig« Länge vorgesehen sein, daß sich f tür die Schmelze auf dieser Strecke eine Verweilzeit von mindestens
einer Minute ergibt. Auf diese Weise erhält man in Gegensatz zu
4@n bekannt-sn Einrichtungen eine optimale Tearperaturvergleich-·
mäßigung und Homogenisierung; der Schmelze.

-6-

Entsprechend dem zu verarbeitenden Material oder der Länge eier j Fließstrecke zwischen Schnecke und Werkzeug, kann ee unter Umstanden j, vorteilhaft sein, wenn im bzw. im Anschluß an den Schneckenzylinder j zwei oder mehr Lochplatten im Abstand hintereinander angeordnet \ sind. !

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiel· der Neuerung t schenmtisch dargestellt und zwar zeigern

Fig. 1 eine kegelige Lochplatte im Schnitt,

Flg. 2 die Teilansicht einer ebenen Loohplfttte,

Fig. 3 den Schnitt III-III durch Fig. 2,

Fig. 4 die Ansenkungen der Bohrungen«

Die kegelige Lochplatte 1 1st zwischen den Befestigungsflansohen 2
und 2 des Schneckenzylinders 4 und des AnschlußstUckes 5 fUr das
Strangwerkzeug dicht hinter dtra Ende der Sohneck· 6 angeordnet«
Die Bohrung 7 führt kühler« Schmelze aus dem M*ntelb#rtioh und die

-6- Bag, 642 Gb

Bohrungen 8 und 9 führen heißere Schmelze aus dem Kerriberelch des ursprünglichen Schmelzestromes. Von den beiden letzteren leitet die erste Bohrung (8) die Schmelze weiter in den zentralen Bereich und die zweite (9) in den äußeren Bereich, in den, was nicht gesondert gezeichnet ist, durch zum Schneckenzylinder achsparallele Bohrungen auch, gleichzeitig kühler· Schmelze aus dem Mantelbereich geleitet wird, wodurch auf dem ganzen Strömungsquerschnitt viele Schmelzeteilströme unterschiedlicher Temperatur zusammengeführt werden und eine einheitliche Temperatur annehmen.

Die ebene Lochplatte 10 {Fig. 2 und 3) sitzt unmittelbar im Zylinder 4 ebenfalls dicht hinter dem End· der in diesen Figuren nicat dargestellten Schnecke. Au« Fig. 3 ist zu erkennen, daß Schmelze aus dem ursprünglich kühleren Schmelzern ent el durch die schräge Bohrung 11 neben den zentralen durch die Bohrung 12 und neben die durch die achsparallelen Bohrungen 13 geführten heißeren Schmelzestränge gelangt, während umgekehrt (Flg. 2) heiße Schmelze durch die schrägen Bohrungen 14 in den Mantelbereich eintritt und sich dort mit kühlerer Schmelz· aus den achsparallelen Bohrungen 15 mischt. Ebenso mischen sich die wärmeren Teilströme aus den schrägen Bohrungen 16 mit den kühleren Teilströmen der achsparallelen Bohrungen 15, bzvr. die kühleren Teilströma aus den schrägen Bohrungen 17 mit den wärmeren Teilströraen der achsparall«- len Bohrungen 13. Im Sinne dieser Vermischung unterschiedlich temperierter Teiliitröme sind alle Bohrungen im gleichen Sinne, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, über die gesamte Lochplatte verteilt. Durchmesser und Längen aller Bohrungen sind derart aufeinander abgestimmt, daß ihre Strömungswiderstände annähernd gleich sind.

Fig. 4 zeigt einen der Fig. 3 ähnlichen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführung, in welcher die Lochplatte eingangsseitig urd ausgangsseitig kugelige oder trichterförmige Ausnehmungen l8, 19, 20, 21, 22j, 23, 24 und 25 aufweist, in denen Jeweils mindestens eine der Bohrungen 11, 12, 13* ^, 15« 16 oder 17 beginnen oder enden«

-7-

Claims

-7- Bag. 642 Gbm Schutzansprüche

1. Schneckenpresse reit Lochplatte zur Homogenisierung und Temperaturvergleichmäßigung des Schmelzeflusses thermoplastischer Kunststoffe, dadurch gekennzeichnet ₃ daß die ebene, gewölbte oder insbesondere kegelige Lochplatte im bzw. am Schneckenzylinder unmittelbar hinter eiern Schneckenende befestigt und zusätzlich zu ihren zur SchneekenzylinderäeiiSe parallelen Bohrungen mit "«eiteren, hierzu winklig verlaufenden Bohrungen versehen ist, wobei die zum Schneckenzylinder achsparallelen Bohrungen jeweils im Bereich beider Mündungen der winkelig verle ifiaden Bohrungen angeordnet sind.

2. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Br^hrungen schneckenseitig und/oder werkzeugseitig angesenkt sind und die Senkungen sich stellenweise berühren oder überschneiden und die Senkungen der im zentralen Bereich ein- bzw. austretenden Bohrungen bis an bzw· bis nahezu an den Mittelpunkt der Lochplatte reichen.

J5. Schneckenpresse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungsquerschnitte der Lochplatte umso großer sind, je länger die Bohrungen sind, derart, daß die Fließwiderstande aller Bohrungen durch die Lochplatte angenähert gleich sind.

4. Schneckenpresse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schmelzeleitung zwischen der Lochplatte und dem Werkzeug eine derartige Länge vorgesehen ist, daß sich für die Schmelze auf dieser Strecke eine Verweilzeit von mindestens einer Minute ergibt.

-8-

675219

Gbm

5. Schneckenpresse nach den Ansprüchen 1 eis 4^ äaduroh gekennzeichnetj daß im bzvi. im Anschluß an den SchnecKenzylinder zwei oder mehr Lochplatten mit Abstand hintereinander angeordnet sind.

pt»·-'