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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Einschneckenextruder
zur Extrusion von Materialkombinationen wie z. B. thermoplastische
Polymere, Gummi, Wachse und feste Additive.
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Hintergrund der Erfindung
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Einschneckenextruder werden in der
Kunststoffindustrie in großem
Umfang zur Produktion von Compounds aus Gummi und thermoplastischen
Polymeren mit festen Additiven eingesetzt. Sie sind einfach zu bauen
und daher relativ preisgünstig;
die Tatsache, dass sie über
begrenzte verteilende und dispergierende Mischleistung verfügen, ist
jedoch seit langem bekannt und dokumentiert (vgl. „Single Screw
Mixing: Problems and Solutions" Martin Gale, eine auf einem RAPRA
Technology Ltd Seminar 08/06/95 vorgestellte Abhandlung). Weitere
Hintergrundinformationen zu den Begrenzungen der Mischleistung von
Einsclmeckenextrudern finden sich in einem Artikel in Plastics and
Compounding August/September 1995, Seiten 21–23, mit dem Titel „New dispersive
mixers based on elongational flow" und dem dazugehörigen Patent,
US 5932159 , veröffentlicht
am 3. August 1999. Darin wird die Notwendigkeit verschiedener dispergierender
Kräfte
wie z. B. Ausdehnung und des mehrfachen Durchlaufens von Bereichen
hoher Belastung betont, Bedingungen, die in einem Einschneckengerät normalerweise schwer
herzustellen sind.
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Es gibt zahlreiche Vorrichtungen,
mit denen die verteilende Mischleistung von Einschneckenextrudern
erhöht
werden kann; diese Vorrichtungen bieten jedoch nur geringfügige Verbesserungen
der dispergierenden Mischleistung. Ein gutes Beispiel hierfür ist der „Cavity
Transfer Mixer" (US 4419014), bei dem die Materialschmelze wiederholt
zwischen Vertiefungen in einem Rotor und gegenüberliegenden Vertiefungen in
der Zylinderwand übertragen
wird. Die Drehbewegung des Rotors hat zur Folge, dass das Material
ständig
aufgeteilt und neu ausgerichtet wird. Dabei wird jedoch keine hohe
Schergeschwindigkeit erzeugt, da die Wände der einander gegenüberliegenden
Vertiefungen relativ weit voneinander entfernt sind. In praktischen
Vorrichtungen begrenzt diese niedrige Schergeschwindigkeit außerdem die maximale
Größe der Vertiefung,
da die Schmelze leicht stagniert.
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Auch Stifte können eine Verbesserung der Mischleistung
bewirken, wobei sie entweder radial vom Zylinder oder von der Oberfläche eines
Rotors oder einer Schnecke selbst abstehen. Zwar erzeugen Stifte
chaotischen Fluss, was die verteilende Mischleistung verbessert,
sie haben jedoch wenig Einfluss auf die dispergierende Mischleistung,
da sich die Stifte nicht in Bezug auf eine komplementäre Scheroberfläche bewegen.
Bei mit Stiften versehenen Zylindern erzeugen Öffnungen im Gewinde über den
Stiften Vorfälle
hoher Scherkraft und erlauben außerdem einen bedeutenden Rückfluss
der Polymerschmelze, was die verteilende Mischleistung erhöht. Der
Anteil des Materials, der hohen Scherkräften ausgesetzt wird, ist jedoch
eher gering.
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In
US
3000618 wird ein Einschneckenextruder beschrieben, bestehend
aus einer antreibbaren Schnecke mit mehreren Gewinden, befindlich
in einem statischen Zylinder, so dass sich ein ringförmiger Fluss-Spalt
ergibt, und einem Mischer am Ende der Schnecke, dieser bestehend
aus einem von der Schnecke angetriebenen Rotor und einem Stator, welche
einander gegenüberliegende
ineinander verzahnte Zahnringe tragen, durch die das Material von dem
ringförmigen
Spalt aus einem ersten gewundenen Mischweg folgend nach außen gedrückt und dann
einem zweiten gewundenen Mischweg folgend wieder nach innen befördert wird,
wobei die Zähne axial
vorstehen.
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Ziel der Erfindung
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Ein grundlegendes Ziel der Erfindung
ist die Bereitstellung eines verbesserten Einschneckenextruders.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der Erfindung wird ein Einschneckenextruder
in Anspruch 1 definiert. Verschiedene bevorzugte Merkmale werden
in den Unteransprüchen 2-8
aufgeführt.
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Vorteile der Erfindung
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Es hat sich gezeigt, dass ein Extruder,
der der Erfindung entspricht, eine erhebliche Verbesserung der Extruderleistung
und der Qualität
des extrudierten Produkts im Vergleich zu bisherigen Einschneckenextrudern
bietet, während
festgestellt wurde, dass ein Mischer, der dem zweiten Aspekt entspricht,
besondere Vorteile und eine grundlegende Verbesserung beim Mischen
von Feststoffen und Flüssigkeiten – z. B.
flüssiges
thermoplastisches Material und feste Additive – bietet und die Herstellbarkeit
von Polymerlegierungen verbessert. Die Ringe auf dem Stator können so
dünn wie
möglich
sein, solange sie mechanische Integrität bewahren, da ihre einzigen
Funktionen darin bestehen, eine Barriere für den Schmelzfluss und komplementäre Scheroberflächen für den Rotor
darzustellen. Diese Anordnung begrenzt mögliche Schmelzstagnation in
den Lücken zwischen
den Statorzähnen.
Darüber
hinaus kann die Schnecke als Hauptlager für den Mischer fungieren, wobei
es, da die Zähne
konzentrisch um den Zylinder angeordnet sind, keine Beschränkung hinsichtlich
der Länge
der eingesetzten Zähne
gibt.
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Bevorzugte oder optionale
Merkmale der Erfindung
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Der Mischer wird bereitgestellt mit
einer Einlassöffnung
und einer Auslassöffnung
für Materialbeförderung
unter Druck in die, durch die und aus der Auslassöffnung des
Mischers. Im Mischer werden die Materialien vier Vorgängen unterzogen
und zwar (i) einer radialen Bewegung unter Druck von einer zentralen
Einlasszone zu einer Auslasszone, (ii) einer Umlaufbewegung mit
Aufteilung des sich radial bewegenden Materials in Portionen, von
denen einige in die eine Richtung befördert werden, während benachbarte
in die entgegengesetzte Richtung befördert werden, und (iii) einem
Schervorgang, (iv) einer ausdehnenden Verformung.
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Dieser Mischer unterscheidet sich
von dem einer herkömmlichen
Extruderkonfiguration – mit
einer langen dünnen
Schnecke und jeglichen zusätzlichen
Mischern in einem schmalen Zylinder, d. h. dem Hauptzylinder-Innendurchmesser
-, da der Mischer in seinen bevorzugten Konfigurationen einen kurzen breiten
Rotor hat, befindlich in einer Kammer mit einem größeren Innendurchmesser
als dem der Schnecke, an die er angebracht ist.
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Bei der Betrachtung dieser grundlegenden Geometrie
werden zwei erhebliche Vorteile erkennbar. Erstens steigt die Länge des
kürzesten
Weges durch den Mischer nur linear mit dem Rotorradius, während das
für den
Mischvorgang verfügbare
Volumen im Quadrat mit diesem Radius ansteigt. Zweitens steigt die
Umfangsgeschwindigkeit linear mit dem Rotorradius. Das bedeutet,
dass das größte Mischvolumen
mit den höchsten
potenziellen Schergeschwindigkeiten zusammenfällt.
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Durch Verzahnung ragen die Zähne eines Rotor-
oder Statorrings immer in den Spalt zwischen zwei benachbarten Ringen
auf dem Stator oder Rotor hinein, wobei die Ringwülste in
diesen Spalt hineinragen können
oder auch nicht. Durch einen Antrieb wird das Drehen des Rotors,
des Stators oder beider Elemente ermöglicht, so dass es relative
Bewegung zwischen beiden gibt. Normalerweise wird nur der Rotor
angetrieben, um sich um die eigenen Achse zu drehen.
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In einer Form des Mischers sind die
Ringe konzentrisch zur Achse des Rotors angeordnet. Sie können jedoch
auch exzentrisch angeordnet werden, was zu einem Reinigungsvorgang
führt,
wann immer die Ringe aufeinander zu kommen. Die maximale Exzentrizität wird begrenzt
durch den Abstand zwischen den Ringen, die den komplementären Spalt
auf dem komplementären
Element bilden.
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Die maximale kombinierte Höhe eines
Rings und Zahns an einer beliebigen Stelle auf der Oberfläche des
Stators oder Rotors wird begrenzt durch den Abstand zwischen Stator
und Rotor. Dieser Abstand kann zwischen 0,1 und 300 mm liegen, vorzugsweise zwischen
1 und 100 mm.
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Die kombinierte Höhe der Ringwülste und Zähne kann
innerhalb dieser Grenzen beliebig variert werden; entweder
entlang des Umfangs oder entlang eines radialen Weges. Die Variation
kann entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich sein, d. h.
der Übergang
kann schräg
oder stufig sein, in der bevorzugten Form sind die Wülste und
Zähne jedoch
jeweils von gleichbleibender Höhe.
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Die Dicke sowohl der Zähne als
auch der Ringe in Bezug auf ihren Umfang kann variiert werden, ist
in der bevorzugten Form jedoch gleichbleibend. Diese Dicke kann
zwischen 0,1 mm und 100 mm liegen, vorzugsweise zwischen 1 und 30
mm.
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Jeder Zahn kann beliebige oder sämtliche dieser
Eigenschaften aufweisen und der Übergang zwischen
ihnen kann kontinuierlich oder diskontinuierlich sein, d. h. der Übergang
kann schräg
oder stufig sein.
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Stator, Rotor, Ringe und Zähne können aus jeglichem
Material gefertigt werden, das bei der Betriebstemperatur und unter
den während
des Betriebs erzeugten mechanischen Kräften dimensional stabil ist.
Zu solchen Materialien zählen
Stahl, Keramik, Gummi und Kunststoff.
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Die Ringwülste und Zähne können entweder permanent oder
entfernbar am Rotor und Stator angebracht werden. Entfernbare Ringwülste und
Zähne können auch
so angebracht werden, dass ihre Versetzung und Neuausrichtung möglich ist.
Der Stator, der die Kammer um den Rotor definiert, kann ebenfalls
entweder permanent oder ablösbar
um den Rotor montiert werden.
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Vorzugsweise wird der Stator von
zwei einander gegenüberliegenden
becherförmigen
Einsatzstücken
definiert, die Öffnung
an Öffnung
zusammengeschlossen werden. In einem Einschneckcenextruder montiert
würde ein
solcher Zusammenschluss zwischen den vergrößerten Flanschen des vorderen
und des hinteren Zylinders liegen. Auf diese Weise kann die Mischgeometrie
des Gerätes
durch den Austausch der relativ preisgünstigen Einsatzstücke geändert werden.
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Im Betriebszustand wird Material
aufgrund des Druckunterschieds zwischen Einlassöffnung des Mischers und Auslassöffnung durch
die Maschine befördert.
Dabei kann das Material drei gewundenen Wegen folgen. Einem Zickzack-Weg über die
sich überschneidenden
Ringwülste
und Zähne,
einem Weg durch die ringförmigen
Kanäle,
die durch die Ringwülste
definiert werden, und einem Weg durch die Spalten zwischen den Zähnen. Alle
drei Wege ändern
sich kontinuierlich aufgrund der relativen Bewegung und befördern das
Material an einer Seite des Rotors hinauf über seinen Rand und an der
Gegenseite wieder hinunter.
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In einer Konfiguration sind die Spalten
zwischen den Zähnen
auf dem Stator und dem Rotor so angeordnet, dass sie radiale Kanäle bilden.
Die Drehbewegung des Rotors führt
zu einer periodischen Übereinstimmung
von Zähnen
und Spalten zwischen dem Rotor und dem Stator.
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Die Spalten können jedoch versetzt werden, um
die Mischeigenschaften zu ändern.
Für jeden
beliebigen Ring entspricht die kombinierte Länge der Zähne und Spalten dem Umfang
des jeweiligen Rings. Die Zähne
können
entlang des Ringes innerhalb dieser Gesamtlänge beliebige Längen haben, müssen aber
nicht von einheitlicher Länge
sein.
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Dispergierendes Mischen erfolgt in
den Spalten zwischen den Oberflächen
der Ringwülste
und Zähne
auf dem Rotor und ihren Gegenstücken
auf dem Stator. Aufgrund der Bewegung des Rotors fließt Material
in diesen Spalten sowohl durch Druck- als auch Schleppströmung. Auf
diese Weise wird die Schmelzmasse in der Zone hoher Scherkräfte ständig ausgetauscht.
Durch verteilendes Mischen wird daraufhin sichergestellt, dass dieses
gut dispergierte Material innerhalb der gesamten Schmelzmasse gleichmäßig verteilt
wird.
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Verteilende Mischleistung entsteht
durch wiederholtes Schneiden der Schmelzmasse, während sie aus den Spalten zwischen
den Zähnen
auf dem Stator heraustritt und auch während sie in die nächste Anordnung
von Spalten zwischen den Zähnen
auf dem Stator eintritt. Da die Fließgeschwindigkeit in diese Spalten
und aus ihnen heraus in der Nähe
der definierenden Zähne
langsamer ist als in der Mitte, erfolgt außerdem eine bedeutende Neuausrichtung
der Schmelzmasse.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen:
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Die Erfindung wird nun anhand eines
Beispiels mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen eingehender
beschrieben:
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1 zeigt
eine bevorzugte Form eines Einschneckenextruders gemäß dein ersten
Aspekt der Erfindung, einschließlich
eines Mischers gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung;
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1a zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des Mischers wie in 1 dargestellt.
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2 stellt
eine Draufsicht eines vorderen Mischeinsatzstückes (10) dar;
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2a stellt
einen Querschnitt von 2 entlang
Linie aa dar;
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2b stellt
einen Querschnitt von 2 entlang
Linie bb dar;
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3 stellt
eine Draufsicht des Mischrotors (11) dar;
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3a stellt
einen Querschnitt von 3 entlang
Linie cc dar;
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3b stellt
einen Querschnitt von 3 entlang
Linie dd dar;
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4 stellt
eine Draufsicht einer Verzahnung zwischen vorderem Mischeinsatzstück (10)
und Mischrotor (11) dar;
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4a stellt
einen Querschnitt von 4 entlang
Linie ee dar;
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4b stellt
einen Querschnitt von 4 entlang
Linie ff dar;
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5 stellt
eine Draufsicht einer Verzahnung zwischen vorderem Mischeinsatzstück (10)
und Mischrotor (11) im Vergleich zu 4 um 33,75 Grad im Uhrzeigersinn gedreht
dar;
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5a stellt
einen Querschnitt von 5 entlang
Linie gg dar;
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Abb. 5b stellt
einen Querschnitt von 5 entlang
Linie hh dar;
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6 stellt
eine Draufsicht eines alternativen vorderen Mischeinsatzstückes ohne
radiale Ausrichtung der Spalten zwischen den Zähnen dar;
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6a stellt
einen Querschnitt von 6 entlang
Linie ii dar;
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6b stellt
einen Querschnitt von 6 entlang
Linie jj dar;
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7 stellt
eine Draufsicht eines alterativen Mischrotors dar;
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7a stellt
einen Querschnitt von 7 entlang
Linie kk dar;
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7b stellt
einen Querschnitt von 7 entlang
Linie ll dar;
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8a bis 8e stellen Querschnitte möglicher
Zahnausrichtungen innerhalb der Kanäle dar, die von Zähnen und
Ringwülsten
am Stator gebildet werden;
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8a zeigt
einen Zahn, der symmetrisch im Kanal ausgerichtet ist;
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8b zeigt
einen Zahn, der nach der äußeren Kanalwand
ausgerichtet ist;
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8c zeigt
einen Zahn, der nach der inneren Kanalwand ausgerichtet ist;
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8d zeigt
einen Zahn mit negativer Neigung;
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8e zeigt
einen Zahn mit positiver Neigung;
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9 bis 9e stellen Querschnitte möglicher Variationen
der Zahnvorderkanten und – spitzen
dar, bei denen der Pfeil die Rotationsrichtung anzeigt;
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9a zeigt
eine neutrale Vorderkante mit neutraler Spitze;
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9b zeigt
eine positive Vorderkante und neutrale Spitze;
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9c zeigt
eine negative Vorderkante und neutrale Spitze;
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9d zeigt
eine neutrale Vorderkante und positive Abschrägung der Spitze;
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9e zeigt
eine neutrale Vorderkante und negative Abschrägung der Spitze;
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10a bis 10c stellen Querschnitte
von Ringwülsten
und Zähnen
dar, die mögliche
Variationen in der Form der Vorderkante zeigen;
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10a zeigt
eine symmetrische Vorderkante;
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10b zeigt
eine negative Kantenschräge;
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10c zeigt
eine positive Kantenschräge;
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11a bis 11e zeigen mögliche Variationen
im Zahnquerschnitt;
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11a zeigt
einen parallelen Zahn in einem parallelwandigen Kanal;
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11b zeigt
eine negative Ausrichtung in einem parallelwardigen Kanal;
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11c zeigt
eine positive Ausrichtung in einem parallelwandigen Kanal;
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11d zeigt
einen zugespitzten Zahn in einem zugespitzten Kanal;
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11e zeigt
einen invers zugespitzten Zahn in einem invers zugespitzten Kanal;
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12 zeigt
mögliche
Variationen in der Geometrie der Einsatzstück-Endwand;
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12a stellt
einen Schnitt durch mm für eine
konische Endwand dar;
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12b stellt
einen Schnitt durch mm für eine
invers konische Endwand dar;
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13 zeigt
mögliche
Variationen in der Geometrie der Rotorscheibe;
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13a stellt
einen Schnitt durch nn für eine
invers konische Scheibe dar;
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13b stellt
einen Schnitt durch nn für eine
konische Scheibe dar.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Zu 1:
Der Einschneckenextruder besteht aus einer Längsnutenverbindung 1 oder
einer anderen Kupplung zwischen dem Drehantrieb und der hinteren
Extruderschnecke, einer Kühlummantelung 2,
einer Trichter- und Zufuhrzone 3, einer hinteren Extruderschnecke 4,
einem hinteren Zylinder 5, einem vergrößerten Flansch 5a,
einem vorderen Zylinder 6, einem vergrößerten Flansch 6a,
einer Düse 7,
einer Austrittsöffnung 8,
einer vorderen Schnecke 9, einem hinteren Misch-Einsatzstück 12 und
einem vorderen Misch-Einsatzstück 10,
die gemeinsam eine Kammer um den Mischrotor 11 bilden,
und einer Antriebswelle 13. Die Schnecke des Einschneckenextruders
wird also durch die Einfügung
eines Mischers 14, bestehend aus Elementen 10, 11, 12 und 13,
unterbrochen.
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1a ist
eine Zeichnung einer Erscheinungsform der Erfindung, bei der der
Mischer 14 aus einem hinteren Misch-Einsatzstück 12 und
einem vorderer Misch-Einsatzstück 10 besteht,
die gemeinsam eine Kammer um einen Mischrotor 11 und eine Antriebswelle 13 bilden.
Zylinder 5 und 6 können beheizt werden und Zone 3 kann
mit Hilfe einer Kühlummantelung 2 gekühlt werden.
Zusätzlich
können
die Flanschen, welche die Extruderzylinder 5a und 6a miteinander
verbinden, beheizt oder gekühlt
werden, um ein Gleichgewicht zwischen Wärmeabgabe an die Umgebung und
Wärmeerzeugung
innerhalb des Mischers zu halten, wiederum mit Hilfe von hier nicht abgebildeten
Mitteln.
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Zu 2, 2a und 2b: Die Innenfläche von Einsatzstück 10 setzt
sich zusammen aus einer Reihe von in radialem Abstand zueinander
angeordneten Ringen 22a, 22b, 22c und 22d.
Auf diesen Ringen befinden sich über
den Umfang verteilte und axial vorstehende Zähne 21, so dass die
Spalten zwischen benachbarten Zähnen
die Ringwülste 20 bilden,
was den Ringen ein burgzinnenartiges Aussehen verleiht.
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Zu 3, 3a und 3b: Der Rotor 11 ist auf eine
Antriebswelle 13 montiert und besteht aus einem runden
Körper,
dessen gegenüberliegende
Seiten mit einer Reihe von in radialem Abstand zueinander angeordneten
Ringen 32a, 32b, 32c und 32d versehen
sind. Auf diesen Ringen befinden sich über den Umfang verteilte und
axial verstehende Zähne 31,
so dass die Spalten zwischen benachbarten Zähnen die Ringwülste 30 bilden,
was den Ringen ein burgzinnenartiges Aussehen verleiht. Die Ringe 32a, 32b, 32c und 32d sind
in der funktionalen Position, dargestellt in 4, 4a und 4b und in 5, 5a und 5b, mit den Ringen 22a, 22b, 22c und 22d verzahnt.
Die Ringe, Zähne
und Ringwülste
sind so nebeneinander gestellt, dass sie einen gewundenen Mischweg
für das
Material definieren, wobei die Pfeile 40 und 41 (4) den Weg des geringsten
Widerstands gegen den Schmelzfluss durch Spalten zwischen den Zähnen anzeigen.
Wie hier gezeichnet, wird der Fluss vom Rotor herab nicht von einem
zweiten Einsatzstück
(12) beschränkt,
d. h. nur eine Hälfte des
Mischers ist abgebildet.
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Bei der Bewegung des Rotors 11 in
Relation zu seinem Gehäuse
entstehen folgende Positionen: (a) die Zähne auf dem Rotor befinden
sich in einer Linie mit den Zähnen
auf den Ringwülsten
(4a), (b) die Zähne auf
dem Rotor befinden sich nicht in einer Linie mit den Zähnen auf
den Ringwülsten (4b) und (c) die Zähne auf
dem Rotor befinden sich in Positionen zwischen (a) und (b). Position
(a) stellt den Moment der maximalen Schergeschwindigkeit, d. h.
der Dispergierung und des maximalen radialen Flusses der zu mischenden
Materialien, dar. Position (b) stellt den Moment der maximalen Verteilung dar.
in dem Aliquoten des nach außen
fließenden
Materials in unterschiedliche Richtungen befördert werden, je nachdem, ob
sie sich an von Rotorzähnen eingegrenzten
Stellen oder an von Gehäusezähnen eingegrenzten
Stellen befinden.
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6 zeigt
ein Einsatzstück,
bei dem die Spalten nicht so angeordnet sind, dass ein zusammenhängender
linearer radialer Weg entsteht, und daher kommt es beim Weg des geringsten
Widerstandes sowohl zu in Umfangs- als auch in radialer Richtung
verlaufenden Bewegungen.
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7 zeigt
einen Rotor, bei dem die Zähne nicht
so angeordnet sind, dass ein zusammenhängender linearer radialer Weg
entsteht, und daher kommt es beim Weg des geringsten Widerstandes sowohl
zu in Umfangs- als auch in radialer Richtung verlaufenden Bewegungen.
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8, 9 und 10 zeigen die unterschiedlichen Formen
der Zähne.
Bei Betrachtung der 8 bis 10 wird erkennbar, dass die
Form der Vorderkante und die Ausrichtung der einzelnen Zähne die
Bewegung der Schmelzmasse in bestimmte Richtungen innerhalb des
Mischers fördern
kann, was erhebliche Vorteile für
die Beförderung
von Material durch den Mischer sowie für die Dispergierungsbedingungen wie
z. B. Ausdehnung haben kann.
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8 zeigt
einen Rotorzahn 82 zwischen Statorzähnen 81 und 83,
wobei der Zahn in 8a zentriert ist, in 8b den äußeren Zahn 81 abkratzt,
in 8c den inneren Statorzahn abkratzt und in 8e eine
positive Neigung des Zahnkörpers
zeigt, durch die Material im Mischer nach außen gedrückt wird, während eine negative Neigung 8d das
Material zur Mitte des Mischers befördert.
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9 zeigt
eine neutrale Vorderkante 9a, eine positive Vorderkante 9b,
die Material vom Boden eines Spalts in Richtung Rotorscheibe befördert, während eine
negative Vorderkante 9c Material in den Stator hinunter
drückt.
Der Pfeil gibt die Drehrichtung an. 9d und 9e zeigen Variationen der Zahnspitze.
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10 zeigt
Rotorzahn 101 zwischen Statorzähnen 100 und 102 mit
einer positiven Schräge lOc der
Vorderkante, durch die Material im Mischer nach außen gedrückt wird,
während
eine negative Schräge 10b es
zur Mitte bringt.
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Die Polymer-, Polymergemisch- oder
Polymer-Feststoff-Mischung wird über
den Zufuhrtrichter und die Einlassöffnung 3 in den Extruder
gegeben und durch die Rotation der hinteren Schnecke 4,
die über
die Kupplung 1 von einem externen, hier nicht gezeigten
Antrieb angetrieben wird, durch den hinteren Zylinder 5 befördert. Über den
Zylinder 5 zugeführte
Wärme lässt das
Polymer flüssig
oder zumindest leicht verformbar werden, bevor es das hintere Misch-Einsatzstück 12 erreicht.
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Die Misch-Einsatzstücke könnten in
die Flanschen der zwei Zylinderabschnitte integriert werden, aber
indem man sie entfernbar macht, können Mischgeometrie und somit
Mischwirkungen durch den Austausch der relativ preisgünstigen
Einsatzstücke
anstatt des gesamten Zylinders verändert werden.
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Die vorderen 10 und hinteren 12 Einsatzstücke werden
mit Hilfe von Flanschen zusammenenpresst, so dass sie eine zylinderförmige Kammer
mit Einlass 12a und Auslass 10a bilden, wie in 1a dargestellt. Die Oberflächen der
Misch-Einsatzstücke und
des Rotors sind mit einer Reihe von ringförmigen Wülsten bedeckt. Ein Beispiel
dafür wird
in 2 22d gezeigt,
in der die Wülste
so angeordnet sind, dass sie sich ineinander verzahnen können, wie
in 4 dargestellt. Oben
auf den Wülsten
befinden sich eine Reihe von Zähnen,
wofür ein
Beispiel in 2 21 gezeigt
wird. Die Polymerschmelze kann durch die ringförmigen Kanäle oder nach außen oder innen
durch die Spalten zwischen den Zähnen
fließen
oder einem längeren
Weg über
die Spitzen der Zähne
folgen. Unter Betriebsbedingungen führt die Drehbewegung des Rotors
zu einer chaotischen Kombination dieser Möglichkeiten. Die Summe all dieser
Wege führt
das Material an der einen Seite der Scheibe herauf, über den
Rand und an der Gegenseite wieder herunter.
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Von der Auslassöffnung 10a wird die
Polymerschmelze von der vorderen Schnecke 9 durch den vorderen
Zylinder befördert
und Druck wird erzeugt, um die Schmelze durch die Austrittsöffnung 8 in
die Düse 7 zu
pressen.