DE68907108T2

DE68907108T2 - Mittel zum Kontrollieren der Gleichmässigkeitsleistung von Kaltfutter-Gummi-Extrudern.

Info

Publication number: DE68907108T2
Application number: DE89303302T
Authority: DE
Inventors: Paul Meyer
Original assignee: Frenkel CD AG Liechtenstein
Current assignee: Frenkel CD AG Liechtenstein
Priority date: 1988-04-07
Filing date: 1989-04-04
Publication date: 1993-11-18
Anticipated expiration: 2009-04-05
Also published as: DE68907108D1; MX171204B; EP0336702B1; US4957372A; JPH029616A; EP0336702A3; CA1315509C; EP0336702A2; GB8808107D0

Description

In der Gummi Industrie sind warmgefütterte Extruder immer mehr durch kaltgefütterte Extruder ersetzt worden, wobei letztere eine Fütteröffnung, einen Kompressionsteil, einen Plastifizierteil und einen Austrageteil umfassen, der meistens zu einem Spritzkopf führt.
Durch Fortschritt hauptsächlich im Entwurf der Plastifizierteile ist der Bereich der verarbeitbaren Gummimischungen erweitert worden, so daß dieser jetzt solche Mischungen umfaßt, die vorher wegen hoher Viskosität (hoher Mooney-Werte), wegen Nervigkeit (Naturkautschuk), wegen großer Härte oder zu schnellem Hitzeaufbau schwer zu extrudieren waren. Es war aber immer noch nötig, für eine gegebene Größe des Extruders starke Abstriche am Durchsatz für solch schwierige Mischungen zu machen, und der Qualitätsfaktor der Gleichförmigkeit war schwer und für manche Mischungen überhaupt nicht erzielbar. Die Gleichförmigkeit ist zu messen am Gewicht pro Längeneinheit des Extruders, der Stabilität der Abmessung des Querschnitts oder an der Temperaturverteilung sowohl im Querschnitt als auch längs des Extrudats.
Die Messungen der Gleichförmigkeit an Gruppen von Mustern werden nach statistischen Formeln beurteilt, wie z.B.:
Standardabweichung, dividiert durch den Mittelwert, wo man auf einen möglichst kleinen Bruchteil von 1 % abzielt, um eine gute Qualität zu benoten, oder
Prozeß-Qualitäts-Indexe Cpk, die nach begrenzenden Maximal- und Minimalwerten definiert werden und die über Eins und jeweils je größer je besser berechnet werden. Diese verschiedenen Indexe benoten verschiedene Aspekte der Qualität. Die hier angegebenen Werte von Cpk (nach der bekannten Formel) beziehen sich auf nur ± 1 % Abweichung vom Mittelwert, was eine viel strengere Bewertung darstellt als Cpk-Werte basierend auf ± 2 % Abweichung, wie bisher üblich.
Man hat bisher versucht, den immer strenger werdenden Anforderungen nachzukommen, indem man Kaltfütter-Extruder mit größerer hänge ausgelegt hat. Das führte nur zu sehr begrenzten Erfolgen, wobei immer höher werdende Extrusionstemperaturen die Durchsätze begrenzten.
Erfahrung und gezielte Versuche haben gezeigt, daß die Ungleichförmigkeiten grundsätzlich von stark differierenden Bedingungen in der Fütteröffnung und im Kompressionsteil herrühren. Dabei sind verschiedene Extreme zu beobachten:
Einerseits macht es eine Unterfütterung sogar mit einem oder mehreren Fütterstreifen von gleichförmigem Querschnitt äußerst schwierig, eine fest definierte Position entlang des Kompressionsteils zu erhalten, wo die Förderschnecke "voll" läuft. Daher ergibt sich kein fester Punkt, von wo ab der Druckaufbau beginnt, insbesondere da die Mischung noch nicht oder erst höchst ungleichförmig plastifiziert ist und zum Teil noch als feste Stücke von verschiedener Größe in Bewegung ist.
Andererseits gibt es Fütterhilfen, die positiven Druck ausüben und die entweder periodisch (in gleichförmigen oder ungleichförmigen Abständen) wirken, wie etwa die bekannten Stopfstempel, oder es gibt solche, die andauernd wirken, obzwar sie immer noch den Nachschub von Fütterstreifen regulieren, wie z.B. ein Miniaturwalzwerk mit einem weiten Walzenspalt, welches auf der Fütteröffnung sitzt und durch Rückdruck in seiner Geschwindigkeit kontrolliert wird.
Obzwar diese mit positivem Druck wirkenden Vorrichtungen die Schnecke in der Fütteröffnung voll machen, können sie einen Rückfluß von dem Kompressionsteil nicht verhindern. Daher bewirken beide Arten von Fütterhilfen Ungleichförmigkeit, indem sie in die Schnecke frisches Material sowie "Rückfluß" von mehr oder weniger vorplastifiziertem Material in immer variierenden Proportionen drücken und auf diese Weise einen gleichförmigen Druckaufbau unmöglich machen.
Die Standardvorrichtung der jetzigen Kaltfütter-Extruder ist die über Zahnräder von der Schnecke in einem festen Geschwindigkeitsverhältnis angetriebene Fütterwalze, die in einem so weit offenen Fütterschacht wirkt, daß sie eine für die visuelle Beobachtung stabile "Rolle" bildet. Diese Vorrichtung kann aber auch den ständig schärfer werdenden Anforderungen an die Gleichförmigkeit nicht Genüge tun, da genauere Messungen und die aussagekräftigeren statistischen "Process Capability"-Indexe nicht mehr akzeptable Ungleichmäßigkeiten unter scheinbar gleichmäßigen Betriebsbedingungen aufgezeigt haben. Das bezieht sich besonders auf Mischungen, die schwer extrudierbar sind, sei es wegen hoher Mooney-Viskosität, hoher Härte (auch wegen hohem Fülleranteil) oder Zähigkeit (Nervigkeit in Naturkautschuk).
Als Arbeitshypothese wurde angenommen, daß diese Ungleichmäßigkeiten auch daherrührten, daß die Zusammensetzung des Materials, welches in die Kompressionszone hereingetragen wird, variabel sei bezüglich der Menge nicht oder kaum plastifizierter Klumpen und den "Rückquatsch" von schon vorplastifiziertem Material, das die Zwischenräume zwischen diesen Klumpen ausfüllt.
Ein Versuch wurde durchgeführt, um die Gültigkeit der folgenden angenommenen Bedingungen für Gleichmäßigkeit (des Extrudats) zu eruieren:
a) eine längs der Schnecke festliegende Position für den Druckaufbau in einer "voll" laufenden Schnecke; und
b) ein gleichbleibendes Verhältnis von frischem Füttermaterial zu schon fließfähigem "Rückquatsch" an dieser Position.
Zu diesen Zweck wurde ein Extruder verwendet, der weder eine Fütterwalze noch irgendeine andere Fütterhilfe hatte, aber worin die Schnecke in regelmäßigen Abständen mit Einschnitten unter einem Winkel von etwa 45º versehen war, so daß diese den Fütterstreifen mit positivem Zugriff einziehen konnte. Zusätzlich war der Einzug mit einer Füttertasche und die Kompressionszone mit einem doppelten 360º- Unterschnitt nach US-Patent 4 462 692 versehen, wodurch eine positive Vorplastifizierung zwischen dem eingeschnittenen Teil der Schnecke und dem Unterschnitt verursacht wurde. Eine einstellbare Drosselvorrichtung war zwischen dem Ende der Schnecke und dem Spritzkopf angebracht. Als Schlüsselmaßnahme war der Fütterschacht von der Länge etwa des Schneckendurchmessers (D) und etwa 1/3 D Breite unterteilt bei etwa 0,8 D (vom Getriebe her gerechnet) durch eine Querwand, die von oben bis zur Schnecke reichte und diese mit ihrer unteren Kante so weit wie möglich umfaßte. Der Fütterstreifen wurde von einer lose hängenden Schlelfe hinter der Querwand eingeführt, und die vorderen 0,2 D des Fütterschachtes wurden dem Austrieb von nicht mitgenommenem "Rückquatsch" überlassen.
Wenn nun mittels verschiedener Drosselstellungen die gewünschten Extrusionsbedingungen erreicht wurden, ergab diese Versuchsanordnung ausgezeichnete Gleichmäßigkeit des Extrudats nach jedem Index, wobei der ausgetriebene "Rückquatsch" je nach Betriebsbedingungen variierte, von etwa nur 1 % bei niedrigen Schneckendrehzahlen bis um 30 % des Durchsatzes bei höheren Drehzahlen, aber auch mischungsabhängig.
Nun ist aber der Austrieb von "Rückquatsch" nicht als eine praktikable Lösung zu betrachten, obzwar man diesen (möglicherweise nach Kühlung) mit dem frischen Fütterstreifen wieder einführen könnte. Das aber erfordert nicht nur eine mechanisch komplexere Lösung, sondern bringt auch Material von etwas veränderter Viskosität in die Fütteröffnung.
Es ist Erfindungszweck:
1. hohe Gleichförmigkeitsgrade in einem Kaltfütter-Extruder (wie nach verschiedenen statistischen Bewertungen zu im Vergleich zur herkömmlichen Praxis enger gezogenen Grenzwerten ausgedrückt wird) für Mischungen generell und insbesondere für Mischungen, die bisher schwer zu extrudieren waren wegen hoher Mooney-Viskosität, hohem Härtegrad (auch-von Füllstoff verursacht) oder Zähigkeit (Nervigkeit bei Naturkautschuk) oder wegen Kombinationen dieser Eigenschaften;
2. solch hohe Gleichförmigkeitsgrade zu erzielen, ohne die Durchsätze und die Extrusionstemperaturen nachträglich zu beeinflussen, die in diesen Hinsichten hauptsächlich durch die Grundkonstruktion des Extruders, d.h. hauptsächlich durch die Konstruktion des Plastifizierteils, gegeben sind.
Um diese Zwecke zu erreichen, sieht diese Erfindung vor, einen Kaltfütter-Extruder, umfassend eine Schnecke, rotierbar montiert in einem Gehäuse mit einer Fütteröffnung mit einer Füttertasche, einen Kompressionsteil, einen Plastifizierteil und einen Ausgangstell, die jeweils von der Schnecke und dem Gehäuse gebildet werden, sowie eine Speisewalze als Teil der Fütteröffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke mindestens in der Länge der Fütteröffnung mit Einschnitten in den Schneckengängen versehen ist, deren Steigungswinkel größer als der der Schneckengänge ist, zwecks positivem Einzug und Vorwärtstransport des gefütterten Mediums, daß eine Drosselvorrichtung eingebaut ist am Gehäuse, zwecks Einstellung eines erforderlichen plastifikationsgrades sowie auch des Rückstroms von teilplastifizierter Füttermenge von der Schnecke in die Fütteröffnung, daß ein unabhängig von der Schneckengeschwindigkeit regelbarer Antrieb für die Speisewalze und eine Temperierung der Speisewalze vorgesehen ist zwecks Beeinflussung der Zulieferung des Füttermediums, durch welche Kombination von Maßnahmen die Schnecke am Eintrittsquerschnitt in die Kompressionszone voll läuft und die Zusammensetzung ihres Inhaltes dort anteilig von frischem Füttermedium und Rückströmmaterial kontant gehalten wird.
Ein Ausführungsbeispiel ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke mit obigen Einschnitten auch in einen Teil der Kompressionszone hinein versehen ist und daß diese Einschnitte von abnehmender Tiefe längs der Schnecke sind und daß die Kompressionszone zusätzlich mit einem spiralen Unterschnitt versehen ist, der aus der Füttertasche hervorgeht und mit kontinuierlich reduzierendem Querschnitt mindestens einen Teil einer Umrundung der Innenwand des Gehäuses beschreibt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel mag die Fütteröffnung so geformt haben, daß sie den Fluß von frischem Füttermedium auf die Speisewalze und weg von der Schnecke lenkt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Form der Fütteröffnung durch austauschbare Einsätze gebildet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfaßt ein solcher Einsatz eine Querwand, die sich bis nahe zur gegenüberliegenden Seite der Fütteröffnung erstreckt zwecks Zurückhaltung des frischen Füttermediums im hinteren Teil der Schnecke in der Fütteröffnung.
Die Erfindung wird nun an Beispielen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wovon
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Extruder mit den Charakteristiken der Erfindung ist;
Fig. 2 ein Querschnitt durch Gehäuse und Schnecke bei BB in Fig. 1 ist durch den Fütterschacht, wo spezifisch die Fütterwalze mit einem von der Schnecke unabhängig einstellbaren Antrieb gezeigt ist;
Fig. 3 ein Querschnitt durch die Drosselvorrichtung bei CC in Fig. 1 ist;
Fig. 4 eine Teilansicht eines Querschnitts wie in Fig. 2 ist, der eine andere innere Form des Fütterschachtes zeigt;
Fig. 5 eine Teilansicht eines Längsschnitts wie Fig. 1 ist entsprechend dem in Fig. 4 gezeigten alternativen Detail.
In Fig. 1 ist die Extrudierschnecke nicht im Schnitt gezeigt in einem im Längsschnitt gezeigten Gehäuse 2 der Fütteröffnung und des Kompressionsteils und 3 der Plastifizier- und Austragezone. Die Gehäuse haben Kanäle 4 und 5 für ein Heiz/Kühl-Medium. Die der Schnecke nächstliegenden Buchsen sind: eine zylindrische 6 in der Austragezone, eine Transfermix-Buchse 7 in der Plastifizier/Misch-Zone, die mit einer entsprechenden Transfermix-Zone der Schnecke zusammenwirkt (US-Patente 4 136 969 und/oder 4 184 772 Patent Nr. Deutschland 2 731 438 und 2 731 301, Schweiz 633 990 und 630 285). In der Kompressionszone gibt es die Buchse 9 und unter dem Einzug die Buchse 10. Die Füttertasche 11 in Buchse 10 geht über in den spiralen Unterschnitt 12 in Buchse 9 am Ende des Einzugs. Der Unterschnitt 12 geht mit kontinuierlich abnehmender Breite 360º um die Schnecke und endet gerade vor dem Ende des Kompressionsteils nach Patent Nr. USA 4 462 692 (Deutschland EP 83 307 223.4, Schweiz EP 83 307 223.4).
Wie Fig. 2 zeigt, ist die Einzugsöffnung 13 mittels der Einsatzstücke 20 und 21 geformt und mit der Fütterwalze 14 versehen. Diese hat Kanäle für ein Heiz/Kühl-Medium und ist im Nebengehäuse 15 gelagert. Ihr Antrieb erfolgt über Zahnräder 16 und 17 von einem nicht gezeigten Motor mit einstellbarer Geschwindigkeit, der wegen seiner Raumersparnis bevorzugt ein Hydromotor ist. Das Nebengehäuse 15 ist mittels Scharnier 18 mit der Platte 19 verbunden, die selbst an der Unterseite des Gehäuses 2 festgeschraubt ist. Das Nebengehäuse 15 kann dadurch von der Schnecke weggekippt werden, um z.B. das Abkratzmesser 20 für die Fütterwalze zu justieren.
Am Ausgang des Extruders ist ein Drosselflansch 22 angeschraubt, der für die Temperierung mit Kanälen 25 versehen ist. Der Dorn 23 bewirkt die Drosselung, indem er mehr oder weniger in den Flußkanal hineingeschoben wird mittels einer passenden mechanischen Vorrichtung 24, die auf einem Rahmen angebracht ist und elektrischh oder hydraulisch betrieben sein mag. Ein an den Drosselflansch 21 angeschraubter Spritzkopf ist nur durch seinen Flansch 26 angezeigt.
Mindestens über die Länge der Einzugsöffnung 13, aber, wie hier gezeigt, auch teilweise hinein in die Kompressionszonei weisen die Extruder-Schneckengänge in ähnlichen Abständen voreinander Einschnitte 27 auf, die einen Winkel größer als der Steigungswinkel aufweisen, vorzugsweise 45º, wogegen der normale steigungswinkel etwa 20 bis 25º ist. Die maximale Tiefe dieser Einschnitte mag im Einzug mehr als die halbe Tiefe des Schneckengangs haben und danach in der Kompressionszone auf Null-Tiefe auslaufen. Das bewirkt, gerade in der Kompressionszone, eine fortlaufende Verkleinerung des Flußquerschnitts parallel zu dem, der durch den spiralen Unterschnitt verursacht wird.
In der Praxis ist eine Breite von 20 bis 30 mm für die Einschnitte, gemessen entlang dem Schneckengang und mit etwa gleichem Abstand zwischen den Einschnitten, effektiv befunden worden. Die Hauptfunktion der Einschnitte ist erfindungsgemäß, Kanten zu bilden, die die Fütterstreifen oder Felle greifen, und in genauem Verhältnis zur Schneckendrehgeschwindigkeit einzuziehen. In Zusammenwirkung mit dem spiralen Unterschnitt in der Kompressionszone entsteht aber auch ein Vorplastiziereffekt. Dieser ist besonders wichtig für zähe oder harte Materialien, da sie eine zusammenhängende plastische Masse für den Rückquatsch bilden, die die Zwischenräume zwischen den Stücken von unplastiziertem Füttermaterial ausfüllt.
Fig. 4 und 5 zeigen jeweils ähnliche Schnitte wie Fig. 2 und 1, worin die gleichen Referenzziffern die gleichen Teile bezeichnen, und wo anschraubbare Einsätze 28 und 29 eine andere Form des Einzugsschachtes bilden. Der Zweck ist, den Fütterstreifen oder das Fütterfell mehr gegen die Fütterwalze zu führen, um dessen Wirkung auf die Zulieferung von frischem Füttermaterial in die Schnecke mittels Veränderung der Walzengeschwindigkeit zu verstärken. Desweiteren hat der Einsatz 29 auf der Schachtseite der Fütterwalze eine nicht ganz durchgehende Trennwand quer zum Schacht 13, die dazu dient, das frische Füttermaterial hinten an der Schnecke einzuführen. DAs hat den Zweck zu verhindern, daß frisches Material, welches Knicke und Verdrehungen aufweisen mag, nach vorne in den Fütterschacht verschoben wird, wodurch der unten in der Schnecke fließende Rückquatsch hinten an der Schnecke hervorkommt und sich auf diese Weise keine stabile "Rolle" von Füttermaterial bilden kann.
Es wird klar sein, daß eine Multi-Cut-Transfermix-(MCT)- Plastifizierzone nach den obengenannten schweizer Patenten (Erfinder Paul Meyer (US-Patente 4 136 969 oder 4 184, 772) hier nur als Beispiel beschrieben worden ist. Irgendeine andere plastifizierende Kombination von Schnecke und Gehäuse könnte auch verwendet werden, so zum Beispiel eine sogenannte Plastiscrew mit einem zylindrischen Gehäuse (US-Patent 3 375 549, Erfinder Paul Geyer - schweizer äquivalent ist die Maillefer- Schnecke); oder ein "Stiftzylinder" mit Stiftkränzen in einem zylindrischen Gehäuse, gegen die sich die Schnecke dreht, was durch entsprechende Einschnitte darin, ermöglicht wird. Alle diese haben größere Längen/Durchmesser-(L/D)-Verhältnisse als der MC-Transfermix und sind wegen der anfallenden höheren Extrusionstemperaturen viel weniger zur Verwendung mit einer Drosselvorrichtung brauchbar, und es ist auch keine solche Verwendung bekannt.
Mit Bezug auf die Drossel (Flansch 22 mit Dorn 23) ist festzustellen, daß - wie auch auf Fig. 3 angedeutet ist - diese dimensioniert ist, um eine sehr starke Wirkung auszuüben. In geschlossenem Zustand ist der Flußquerschnitt bis auf 5 % abgeschnitten, wo dieser Rest durch die schmalen Segmente an den Seiten des Dorns gebildet wird plus Leckströmung unten am Dorn. Eine solch starke Drosselung hat sich aber für manche zähen oder harten Mischungen als nötig erwiesen, um die notwendige Plastifizierung zu erzielen.
Dieser Typ von Drossel, die auch in der Produktionspraxis zur Verwendung kommt, wird gezeigt und beschrieben, weil ihre Funktion offensichtlich ist. Es kommen aber auch andere Typen von Drossel zur Verwendung, die die effektive Länge des Extruders nicht vergrößern. Ein Beispiel dafür sind ein Satz radial arrangierter Stifte mit konischer Silhouette, die innen vom Umfang des zylindrischen Extrudergehäuses nach der MCT-Zone amj Anfang von Buchse 6 ausgehen und dort in einen Schlitz in der Schnecke ragen. Im offenen Zustand sind die Stifte in die Gehäusewand zurückgezogen. Wenn geschlossen, erstrecken sich die Stifte bis zum Schneckengrund, und an ihren konischen Silhouetten berühren sie einander fast, um so eine Drosselwirkung von der erforderlichen Intensität ausüben zu können.
Wenn mit der gezeigten MCT-Plastifizierzone verwendet, worin die Hauptplastifizierwirkung in dem Teil stattfindet, worin die Schneckengänge von Voll- auf Null-Tiefe gehen und die Buchsengänge von Null- auf Voll-Tiefe, wurden auch schon Drosselvorrichtungen in den Büchsengängen an ihrer Stellung maximaler Tiefe angebracht - gegenüber der Null-Tiefe-Position an der Schnecke.
Generell wird in der praktischen Verwendung die Dorssel darauf eingestellt, eine akzeptable Plastifizierung für die zu extrudierende Mischung zu erreichen, die in jedem Fall auch von dem Widerstand des Extrusionswerkzeugs beeinflußt wird. Eine Extrusionsschablone mit einem großen Widerstand mag eine Drossel für einen gewissen Bereich von Mischungen überflüssig machen. Daher kann man für weichere, leicht extrudierbare Mischungen die Drossel vom Standpunkt der Plastifizierung offen lassen, aber man kann auch etwas drosseln, um den Rückquatsch zu erhöhen, ohne daß man dadurch den Bereich von akzeptablen Durchsätzen und Extrusionstemperaturen verläßt.
Die stabile "Rolle" von Rückquatsch mag sich mit ihrer Achse parallel zur Schneckenachse und der Fütterwalzenachse bilden, ziemlich unten zwischen diesen Teilen. Besonders bei niedrigen Drehzahlen der Schnecke mag sich eher eine Scheibe mit ihrer Achse quer zur Schneckenachse bilden.
Es wird also nötig sein, bei gegebenen Eigenschaften und Einstellungen von Mischung, Extrusionsschablone, Drossel und Schneckengeschwindigkeit als Hauptparameter mit der Geschwindigkeit der Füllwalze - die im allgemeinen gekühlt gefahren wird - zu experimentieren, um die stabilen Bedingungen im Fütterschacht zu erhalten, welche hohe Werte für den "Process Capability Index" (Cpk) ergeben. Das ist ein ganz spezifischer Zustand von dynamischem Gleichgewicht zwischen dem Rückquatsch und dem Zustrom frischen Materials in die "Rolle" hinein, das auch durch etwaige Bewegungen im Fütterschacht beeinflußt werden kann.
Die Geschwindigkeitsbereiche der Fütterwalze, die das bewirken, haben sich als recht eng herausgestellt: Zum Beispiel für eine PRW- Reifenlaufflächenmischung, die bei 36 U/min Schneckengeschwindigkeit extrudiert wurde, ergab sich bei 19 U/min der Walze der unakzeptable Wert von Cpk = 0,8, während bei einer Walzengeschwindigkeit von 21 U/min der Cpk-Wert mit 1,25 durchaus akzeptabel war.
Bei verschiedenen Schneckengeschwindigkeiten zeigte sich ein jeweils anderes Verhältnis von Walzen- zu Schneckengeschwindigkeit als notwendig. Auch waren die Verhältnisse für verschiedene Mischungen verschieden - bei manchen langsamer als die Schneckengeschwindigkeit, bei anderen schneller.
Bei manchen Mischungen ergab sich die effektive Fütterwalzengeschwindigkeit als schneller als die Schneckengeschwindigkeit bei niedrigen Schneckengeschwindigkeiten, langsamer bei hohen Schneckengeschwindigkeiten und gleich bei einer dazwischenliegenden Schneckengeschwindigkeit.
Somit ist die Kontrolle des Extruders mittels elektronischem Prozeßrechner am bequemsten. Dieser müßte für eine gegebene Mischung und Extrusionsschablone mit den entsprechenden Werten für die Drosseleinstellung und Walzengeschwindigkeit für gewünschte Schneckengeschwindigkeiten (Durchsätze) programmiert sein - zusätzlich zu den normalen Temperatureinstellungen. Bei dem kurzen MCT-Extruder wären das nur die Temperaturen für die Schnecke, den Einzug und das Gehäuse, wo die üblichen vielen Zonen für die langen Gehäuse der anderen Extrudertypen entfallen.
Bei laufender Aufzeichnung verschiedener Parameter am Extruder wurde es klar, daß günstige Cpk-Werte erreicht waren, wenn z.B. im Spritzkopf die Druckschwankungen, auch die periodischen, sehr gering wurden. Das ermöglicht, mit entsprechender Instrumentierung zur Eingabe von Werten in den Prozeßrechner, daß diese verwendet werden können, um die optimale Geschwindigkeit der Fütterwalze zu bestimmen, anstatt der arbeitsintensiven direkten Messung von Cpk-Werten, wofür man viele Muster schneiden, wiegen und Serien davon auswerten muß.
Daraus ergibt sich, daß man Rechnerprogramme ausarbeiten kann, die mittels einer Datenrückführung von einem Druckmonitor die Walzengeschwindigkeit kontinuierlich mit der Änderung der Schneckengeschwindigkeit auf optimale Werte bringen, anstatt satzweise abhängige Variable als programmierte Einstellungen für Sätze von unabhängigen Variablen in Einzelprogrammen zu haben.

Claims

1. Ein Kaltfütter-Extruder, umfassend eine Schnecke (1), rotierbar montiert in einem Gehäuse (3) mit einer Fütteröffnung (13) mit einer Füttertasche (11); einen Kompressionsteil, einen Plastifizierteil und einen Ausgangsteil, die jeweils von der Schnecke und dem Gehäuse gebildet werden; sowie eine Speisewalze als Teil der Fütteröffnung; dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (1) mindestens in der Länge der Fütteröffnung (13) mit Einschnitten (27) in den Schneckengängen versehen ist, deren Steigungswinkel größer als der der Schneckengänge ist, zwecks positivem Einzug und Vorwärtstransport des gefütterten Mediums; daß eine Drosselvorrichtung (22, 23, 24) eingebaut ist am Gehäuse (3) zwecks Einstellung eines erforderlichen Plastifikationsgrades sowie auch des Rückstroms von teilplastifizierter Füttermenge von der Schnecke (1) in die Fütteröffnung (13); daß ein unabhängig von der Schneckengeschwindigkeit regelbarer Antrieb für die Speisewalze (14) und eine Temperierung der Speisewalze vorgesehen ist zwecks Beeinflussung der Zulieferung des Füttermediums; durch welche Kombination von Maßnahmen die Schnecke (1) am Eintrittsquerschnitt in die Kompressionszone voll ist und die Zusammensetzung ihres Inhaltes dort von frischem Füttermedium und Rückstrom-Material konstant gehalten wird.

2. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (1) mit Einschnitten (27) auch in einem Teil der Kompressionszone hinein versehen ist und daß diese Einschnitte von abnehmender Tiefe längs der Schnecke sind und worin die Kompressionszone zusätzlich mit einem spiralen Unterschnitt (12) versehen ist, der aus der Füttertasche (11) hervorgeht und mit kontinuierlich reduzierendem Querschnitt mindestens einen Teil einer Umrundung der Innenwand des Gehäuses beschreibt.

3. Extruder nach Anspruch 1 oder 2, worin die Fütteröffnung (13) so geformt ist, daß sie den Fluß von frischem Füttermedium auf die Speisewalze (14) und weg von der Schnecke (1) führt.

4. Extruder nach Anspruch 3, worin die Form der Fütteröffnung durch austauschbare Einsätze (28, 29) gebildet wird.

5. Extruder nach Anspruch 3, worin ein Einsatz (29) eine Querwand (30) umfaßt, die sich bis nahe zur gegenüberliegenden Seite der Fütteröffnung (13) erstreckt zwecks Zurückhaltung des frischen Futtermediums im hinteren Teil der Schnecke (1) in der Fütteröffnung.