DE7103071U - Schneckenstrangpresse für thermoplastische Kunststoffe mit mindestens zwei zusammenwirkenden und Mischnocken aufweisenden Schnecken - Google Patents

Description

Die Neuerung bezieht eich auf eine Schneckenstrangpresse zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe mit mindestens zwei zusammenwirkenden, drehend bewegten Schnecken, von denen jede mit mindestens einer Zone versehen ist., Ir», der nockenartige Mischmittel im Abstand zueinander angeordnet sind.

Derartige Strangpressen sind als Mischmaschinen nach dem Doppelschneckensystem mit kämmenden oder nicht kämmenden Schnekken bzw. als Mlxtruder oder auch als Doppelknetscheibanextruder sowie als Planet-Walzenextruder bekannt (Mink, Grundzüge der Extrudertechnik, 1964, Seiten 35 bis 40).

Durchmischungsei^t .te werden durch eine besondere Form des Gangprofils erreicht, indem der im Einzugsbereich verhältnismäßig breite,eingängige Schneckensteg außerhalb dieses Streichs einen Gangeinstich erhält. Der Steg wird somit in ein zweigängiges Profil unterteilt, das In der Mitte einen dritten Gang bildet:, dessen Gangtiefe zum Ausstoßbereich hin immer kleiner wird. Hierdurch ist eine größere radiale Verdichtung der Schmelze und in Verbindung hiermic beim Zusammenwirken der Schnecken eine Durchmischung der thermoplastischen Schmelze zu erzielen.

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Der Mixtruder weist besondere Mischprofile an den Schnecken in Form schaufelartiger Abschnitte auf, durch die ein intensives Durchmischen der thermoplastischen Schmelze erfolgt. Der Knetscheibenextruder weist als Mischelemente an jeder Schnecke eine Reihe axial hintereinander angeordneter und zueinander versetzter Polygon-Knetscheiben auf. Durch diese Mischeleroen= te wird eine radiale Umschichtung der Schmelze herbeigeführt und die Durchmischung und Homogenisierung erzielt.

Knet- und Homogenisierungseffekte im Bereich der Materialaufschlußzone können ferner durch mehrere,schrägverzahnte Wälzpaarungen erzielt werden, die planetenartig einer zentralen Spindel zugeordnet sind. Der thermoplastische Kunstp*-off wird hierbei zunächst von den Wälzkörpern erfaßt, gemischt, aufgeschlossen und zu einem dünnen tiIm ausgewalzt; Die Filmschicht wird dann permanent umgeschichtet und durchgeknetet.

Bei allen diesen bekannten Mischmitteln sind der Bauaufwand und die Herstellung aufgrund der komplizierten Formgebung der Mischzonen oder ihrer Ausbildung in Form von Ringscheiben, die dann eine Teilbauweise der Schnecke erfordern, sehr nachteilig.

Ferner ist eine Schneckenstrangpresse mit kämmenden Schnecken bekannt, die je zwei Kompressionszonen und je eine dazwischen angeordnete hzone aufweisen (DOS 1 554 761). Der Mischabschnitt besteht hierbei aus rückwärts gerichteten Schneckengängen, deren Stege mehrfach unterbrochen sind. Bei benachbarten Gängen sind die Lücken zwischen den Stegen versetzt zueinander vorgesehen. Auf diese Weise liegen die durch Lücken unterteilten Schnecksnstege als schraubenlinienförmig angeordnete, nockenartige Mischmittel in Reihen vor. Die Mischmittel greifen im Bereich des Spaltes zwischen den Schneckenkernen der miteinander kämmenden Schnecken kammartig ineinander.

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Die Schmelze fließt in einem solchen Mischabschnitt in Teilströmen durch die auf einer Schraubenlinie befindlichen Lükken_r wobei diese Schmelzeströrae infolge der Drehbewegung der Schnecken auch in den sperrend wirkenden Bereich gelangen, so daß die Schmelze in Gangrichtung zwischen den StegfXanken fließen muö. Die Schmelze, die durch die Lücken in den Schnekkenstegen hindurchfließt, wird infolgedessen mit der Schmelze, die durch den Schneckengang fließt, gemischt.

Bei dieser Ausführungsform ist der Herstellungsaufwand für die Fertigung der Lücken in den Schneckenstegen, beispielsweise durch Fräsarbeiten, verhältnismäßig groß. Ferner ist der Aufbau der Vorrichtung an die Ausbildung einer bestimmten Form von Schneckenstegen gebunden und in Verbindung mit der Herstellung der Lücken nicht einfach. Außerdem liegen die zwischen den Lücken verbleibenden Schneckenstegteile als verhältnismäßig gcharfkantige,prismatische Körper vor, hinter denen sich große Totzonen bilden, wodurch die Schmelzeströmung ungünstig beeinflußt wird, und ein breites Verweilzeitspektrum entsteht.

Die technische Aufgabe der Neuerung ist es, eine im Aufbau einfache, jedoch äußerst wirksame Mischvorrichtung <sm den vorhandenan Schnecken vorzusehen, wobei gleichzeitig die Mischmittel selbst einfach und billig herstellbar und einbaubar sein sollen; dazu sollen die Mischmittel auch eine möglichst strömungsgünstige Form aufweisen. In einer solchen Mischvorrichtung soll die thermoplastische Schmelze immer wieder in Einzelströme aufgeteilt und diese dann wieder zu anderen größeren Teilströmen vereinigt werden.

Neuerungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß mindestens eine Zone jeder Schnecke, in der die Schneckenstege auf der ganzen Länge dieser Zone bis zum Schneckenkerndurchmesser entfernt sind, mit einer Vielzahl radialer, vorzugsweise zylinderstiftförmiger

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Nocken versehen ist, wobei die Nocken in mindestens zwei zueinander verschiedenen Höhen vorliegen. Die Nocken sind in engem Abstand zueinander angeordnet, wobei der Abstand durch die Anzahl der zusammenwirkenden Schnecken begrenzt ist.

Tn einer vorteilhaften Ausführungsform weist diese Zone eine Länge von mindestens 2 D auf. Die Nocken in dieser Zone sind dabei derart angeordnet, daß die zum Zweck der Vermischung der Schmelzeströme zusammenwirkenden Nocken an den vorgesehenen Schnecken der Schneckenstrangpresse kammartig oder wie bei Zahnradpaarungen ineinandergreifen.

Es ist dabei für die Fertigung besondeiι vorteilhaft, wenn die Nocken den gleichen oder einen annähernd gleich chmesser aufweisen. Es ist aber auch möglich, d*3 die D ar, die Höhen und die Abstände der Nocken zueinander un\- jrundelegung gewählter Häufigkeitsverteilungen ausgebildet sind, um cluz'cli ständige JLriäejruii** der SciinielzestrÖEiungsijueirsclinitts eine ständige Änderung der örtlichen Strömungs- und Schergeschwindigkeiten zu erzielen. Die gewählte Häufigkeitsverteilung kann beispielsweise eine Gauß'sche Normalverteilung sein, aus der jeweils für die Durchmesser, die Höhen und die gegenseitigen Abstände eine geeignete Intervallbreite herausgegriffen wird. In Weiterausbildung der Neuerung sind in der schneckenstegfroien Zone zwischen den Nocken nockenlose Felder in unregelmäßigen Abständen vorgesehen. Hierdurch wird die Durchmischung der Schmelzeströmung beim Zusammentreffen verschiedener, aufgeteilter Schmelzeströme durch Änderung der Strömungs- und Sehergesehwindigkeit vorteilhaft beeinflußt«

Bevorzugt sind die Nocken im Schneckenkern durch an sich bekann te Schrumpfsitzverbindungen verankert. Die neuerungsgemäßen Mischmittel können ohne weiteres nachträglich an jeder Schnecke einer Doppel- oder Mehrschneckenstrangpresse eingebaut werden.

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Zwar 1st es durch die DOS Nr. 1.604.330 bekannt, bei einer als Schnelläufer ausgelegten Doppelschneckenpresse radial eingesetzte Fortsätze, die eine gerade, runde oder flügeiförmige Form aufweisen können, vorzusehen, wobei diese an den gewindefreien Wellenzapfen der Schneckenspitzen gegenseitig in Reihe versetzt angeordnet sind, doch dienuu diese radial eingesetzten Fortsätze, entsprechend der Aufgabenstellung und Zielsetzung der genannten Offenlegungsschrift dem Strömungsausgleich der Kunststoffschxnelze beim Übergang auf einen geringeren Schneckenkerndurchmesser und einer Regulierung der axialen Durchflußgeschwindigkeit. Die vorgest-nenen Mittel, die nicht kämmend und im Querschnitt sternförmig angeordnet sind, können infolge ihrer Anordnung keine vorteilhafte Mischung der Schmelze mit einer wesentlich verbesserten Homogenität und TemperaturvergleichmäBigung erzielen.

Durch die neuerungsgemäße, im At ~:>au einfache Mischvorrichtung, deren Herstellung unkompliziert und daher entsprechend vorteilhaft ausführbar ist, werden die Schmelzeströme äußerst wirkungsvoll in mehreren Richtungen, sowohl axial als auch radial und tangential durchmischt und dabei ihre Temperaturen vergleichmäßigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Doppelschneckenstrangpresse im Teillängsschnitt, bei der die Schnecken 1 und 2 jeweils eine Zone ohne Schneckensteg aufweisen, die mit 4a und 4b bezeichnet ist. Die Schneckenkanäle sind mit 3a und 3b bezeichnet; sie liegen zwischen den Schneckenstegen 6a und 6b.

In der schneckenstegfreien Zone 4a und 4b,die beidseits von den benachbarten Schneckenstegen 6a und 6b begrenzt wird, sind Mischmittel in Form von Nocken 5 angeordnet, die Zylinderstiftartig ausgebildet sind. Die Nocken haben unterschiedliche Höhen,

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Durchmesser und gegenseitige Abstände. In einigen Anwendungsfällen ist es anzustreben, daß dio Nockenanordnung bis in die benachbarten Schneckenkanäle \\i wein vorgesehen ist.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Schnecken und da:i Gehäuse der Doppelschneckenstrangpresse im Bereich der schneckenstegfreien Zone 4a bzw. 4b der Schnecken. "Ie beiden Schnecken werden hierbei beispielsweise im gleichen Drehsinn angetrieben. Die Nocken 5 sind auf dem Umfang der beiden Schnecken 1 und 2 in unregelmäßigen Abständen verteilt und wirken kammartig zu sammen, wobei der thermoplastische Kunststoff einer ständigen Misch- und Knetbeanspruchung unterworfen wird.

Durch die Nocken 5 wird die Schmelze in zahlreiche Einzelströme verschiedener Richtungen unterteilt, und diese Ströme werden nach kurzer Zeit wiederum mit aus anderen Richtungen heranströmender Schmelze vereinigt, so daß auf diese Art und Weise die Schmelze intensiv durchmischt wird.

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Claims (6)

- 7 - Bag. 714 Schutzansprüche

1. -hneokeristrangpresse zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe mit mindestens zwei zusammenwirkenden, drehend bewegten Schnecken, von denen jede mit mindestens einer Zone versehen ist, in der nockenartige Mischmittel im Abstand zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zone (4a,4b) jeder Schnecke (1,2...), in der die Schneckenstege auf der ganzen Länge dieser Zone bis zum Schneckenkerndurchmesser entfernt sind, mit einer Vielzahl radialer, vorzugsweise Zylinderstiftförmiger Nokken (5) versehen ist, wobei die Nocken in mindestens zwei zueinander verschiedenen Höhen vorliegen.

2. β " Schnackenstrangpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen (4a,4b) jew^i^s eine Länge von mindestens 2 D aufweisen.

3« Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser, die Höhen und die Abstünde der Nocken zueinander unter Zugrundelegung gewählter Häufigkeitaverteilungen ausgebildet sind.

4. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Nocken nockenlose Felder in unregelmäßigen Abständen vorgesehen sind.

5. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1 bis 3_# dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken im Schneckenkern durch an sich bekannte Schrumpfsitzverbindungen verankert sind.

6. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenanordnung bis in die benachbarten Schneckenkanäle hinein vorgesehen ist.

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