EP2956284A1 - Single-screw plasticator and set of a series; method for plasticating a starting material - Google Patents

Single-screw plasticator and set of a series; method for plasticating a starting material

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Publication number
EP2956284A1
EP2956284A1 EP14712191.7A EP14712191A EP2956284A1 EP 2956284 A1 EP2956284 A1 EP 2956284A1 EP 14712191 A EP14712191 A EP 14712191A EP 2956284 A1 EP2956284 A1 EP 2956284A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
screw
effective length
machine according
diameter
plasticizing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14712191.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Tim Carsten Pohl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Original Assignee
Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik filed Critical Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Publication of EP2956284A1 publication Critical patent/EP2956284A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29C48/86Thermal treatment of the extrusion moulding material or of preformed parts or layers, e.g. by heating or cooling at the nozzle zone
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    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2023/00Tubular articles
    • B29L2023/22Tubes or pipes, i.e. rigid

Definitions

  • the invention relates to a single-screw plasticizing machine for conveying, melting, homogenizing and pressure building - ie plasticizing - a starting material, as well as a method for conveying, melting, homogenizing and pressure build-up - ie plasticizing - a starting material.
  • the "starting material” comprises, in particular, plastics, in particular thermoplastic polymers, optionally with powdery and fibrous additives, as well as food masses.
  • the "single-screw plasticizing machine” may, above all, be an extruder, so that the invention is based on all relates to a single-screw extruder for thermoplastic polymers and a method for plasticizing thermoplastic polymers with such an extruder.
  • Single-screw plasticizing machines are often found, for example, in the form of extruders or in plastic injection molding machines.
  • those which are part of a plant for the production of profiles, tubes, films, blow moldings, plates, filaments, nonwovens, tapes, Semi-finished products, hoses, cables, granules, compound or semifinished foam products can be o-.
  • the screw diameter is usually increased in accordance with the physical laws of similarity.
  • the length to diameter ratio which is commonly referred to in the art as L / D, remains the same or the extruder becomes longer due to meltdown and dwell time problems.
  • the engineer strives to use an extruder with the smallest possible screw diameter.
  • the free channel volume In order to increase the output power rh, the free channel volume must always be increased and the dwell time adjusted accordingly in order to fully fill the material. to melt constantly. However, the screw channel volume can not be increased arbitrarily because the screw still has to transmit the required drive torque. Ultimately, therefore, the screw diameter must be larger.
  • the disadvantage is that the material is severely sheared by the high peripheral speeds, the melting temperature is high due to the process and the processing window is narrow.
  • extruders are optimally adapted to the respective task.
  • the person skilled in the art begins the design process of an extruder for boundary conditions to be achieved by using a small, proven extruder as the starting geometry, starting with the physical geometry of this initial geometry Applying similarity laws, and then improving the performance of the extruder in subsequent iterative refinement steps. It can not be guaranteed that the extruder thus constructed achieves the result quality of the proven extruder with the initial geometry.
  • extruders are in the parameter ranges
  • Diameter D 18 to 250 (some to 350) become known.
  • the extruders for rubber or hot rubber have nothing to do with the genus of the present invention because the extruders for rubber or hot rubber are not concerned with melting and plasticizing a starting material. After all, a rubber or warm rubber already has the original properties required. As a result, a rubber is filled into the extruder at room temperature, for example, and usually leaves the extruder at between 90 ° C and 130 ° C. If too high a temperature is reached, then the rubber quickly damages. The processing temperature is below 130 ° C. In addition, rubber does not experience any phase transformation solid / liquid during processing. In addition, rubber is usually supplied in strip form to an extruder, so no compaction is required as in the addition of granules of thermoplastic polymers. Rather, the rubber extruder has the primary task of continuously conveying, to heat the rubber evenly and to build up an extrusion pressure.
  • Thermoplastics are processed at 170 ° C to 350 ° C. As described in the preamble of the present claims they are additionally compacted and melted in the extruder - so it is imperative that a phase transformation solid / liquid instead.
  • the invention has for its object to provide the prior art an improvement or an alternative.
  • this object is achieved by a single-screw plasticizing machine for conveying, melting and homogenizing plastic, wherein the single-screw plasticizing machine has a screw with a screw diameter and an effective length, and wherein the screw-in Plasticizing machine is adapted to rotate the worm in operation by means of a controller with a peripheral speed, wherein two or all three of the following parameter ranges are met, namely that:
  • the screw diameter D is at least 150 mm, in particular 200 mm to 800 mm,
  • the effective length L to the screw diameter D has a ratio L / D of 1 to 8, or
  • the controller is adapted to operate the screw at a peripheral speed of less than 1.5 m / s, preferably below 1.0 m / s, more preferably between 0.05 m / s and 1.0 m / s ,
  • the screw diameter D should alternatively be at least 150, 200, 300, 400, 500, 600, 700 or 800 mm and / or •
  • the screw diameter D should alternatively be at most 500, 600, 700, 800 mm or more and / or
  • the ratio L / D should alternatively be at least 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7 and / or the peripheral speed should in the alternative be at most 1.0, 0.9, 0.8, 0.7, 0, 6 or 0.5 m / s and / or
  • the peripheral speed should be at least 0.001, 0.05, 0, 1, 0.2, 0.3, 0.4 or 0.5 m / s.
  • the single-screw plasticizing machine is then "set up" to melt and homogenize the relevant starting material, ie a thermoplastic, if it is in any case designed to achieve a temperature range required for it at about 150 ° C or 160 ° C, rather even at about 170 ° C.
  • the machine must therefore be set up to convey, melt and homogenize the plastic at 160 ° C., 170 ° C. or more
  • active heating means which is directed to the plastic stream in the course of the effective length L of the screw, especially an electric heater and / or a water heater and / or other fluid heating, such as an oil heater.
  • a shutdown which signals an alarm or even automatically shuts off the producing machine when on or in the we ksamen length L a temperature below or even set only, which is in the range of about 100 ° C, for example, of about 130 ° C or above 140 ° C, especially at about 150 ° C, but preferably below 170 ° C.
  • the "screw diameter" D is the diameter which is commonly used in the calculation of the design, which is the inside diameter of the cylinder surrounding the screw.
  • the term "effective length" L refers to the size commonly referred to in the calculation and design as size L.
  • the size L refers to the effective length of the screw, which normally extends from the front edge of the funnel until the start of the screw tip, ie until the transition from the screw geometry to the tip.
  • the cylinder is either smooth inside over the length L, which in the context of the present disclosure means a surface roughness of not more than 0.1 mm; or, within the length L, there is a smooth portion and a rough portion, for example, with a rough inner surface in the intake area of the extruder for improving the conveyance of solids.
  • a rough surface may, for example, grooves, grooves, helix or have other macroscopic profiling, especially as known from the prior art and / or arranged regularly.
  • control should include any control, which is to be understood as a subset of a regulation.Whenever in the context of the present patent application of a control is spoken, should therefore be a “control, in particular regulation” to understand.
  • control parameters in particular the speed, the temperature, the pressure-speed behavior and the speed-throughput behavior come into consideration.
  • the single-screw plasticizing machine makes possible an operating point by means of its control, which lies within the value limits claimed here. This can easily be fulfilled even if the control is additionally designed to operate the single-screw plastifying machine with an alternative operating point, which lies outside the value limits claimed here.
  • the "peripheral velocity" is the tangential velocity of any point on the outermost diameter of the screw at the operating angular velocity of the screw, the peripheral velocity thus being the product of the angular velocity of the screw in service and the screw diameter D, for calculation It is assumed that the remaining gap width between the outermost circumference of the screw and the inner diameter of the cylinder is zero.
  • a screw of the shape proposed here has a surprisingly short effective length L, but a surprisingly large screw diameter D. Not only a considerable reduction in the required installation space is achieved with it, but above all a great deal of freedom in the adaptation of the Obtained screw geometry to the respective procedural tasks.
  • the design can simply change the length at a constant diameter. This is at the same time a considerable departure from the idea of Gerhard Schenkel, who speaks of increasing the diameter for the same length.
  • the big advantage of the present invention is in contrast to keep the diameter large and change the length. Thus, it is possible to adjust the extruder output by a comparatively small change in the screw length without changing the melt properties.
  • the single-screw plasticizing machine in the machine direction beyond the effective length of the screw has a melt pump which is designed to generate a pressure build-up during operation.
  • melt pumps as such are known in the market for extruders of the type relevant here.
  • the extruder screw can convey the melt directly into a melt pumping chamber, which is attached to the front of the screw tip as a continuation of the cylinder.
  • a melt pumping chamber which is attached to the front of the screw tip as a continuation of the cylinder.
  • There are two mutually toothed axially parallel rollers whose axes are perpendicular to the extrusion, so machine, direction.
  • You can adjustable rotation and with adjustable rotational speed so that they adjust the melt back pressure at the screw tip, thus providing another opportunity to influence the pressure and flow profile in the extruder.
  • a melt pump is used to reduce the back pressure of the screw or to take over part of the pressure build-up. Often there are pressure sensors both in front of and behind the roller pair.
  • melt pump In the case of an extruder, which is used as part of a plant for producing spunbonded fabric, the use of a melt pump already makes sense from about 100 to 150 bar extrusion resistance.
  • melt pump is a structurally favorable variant to change from relatively large screw diameter to a relatively smaller connection cross-section for the further transport of the melt beyond the melt pump.
  • melt pump in combination with a slow-running short extruder with a comparatively large screw diameter - as proposed above as a single screw plasticising machine - constructively counteracts the disadvantage of the disproportionately increasing axial pressure. Due to the degree of freedom gained, the melt backflow fraction can also be altered by adapting the screw inlet pressure and the material homogeneity can be adapted to the requirement.
  • the single-screw plasticizing machine does not necessarily require a melt pump in order to build up the desired pressure. Rather, an extruder, for example, can build up the desired pressure even without a melt pump.
  • a melt pump is added to the screw tip, so that the extrusion pressure can be adjusted to the desired level. This can be done, for example stepless or stepped. By controlling the extrusion pressure, the extruder user gets an additional degree of freedom to change the melt temperature or the material homogeneity.
  • the object is achieved by a single-screw plasticizing machine suitable and arranged for conveying, melting and homogenizing a raw material, the single-screw plasticizing machine having a screw with a screw diameter and an effective length, and wherein the single-screw plasticizing machine is adapted to rotate the screw in operation by means of a peripheral speed control, in particular a single-screw plasticising machine as described above, wherein the machine is characterized in that in the range of the effective length L of the screw and / or in the region of a screw tip beyond the effective length L, a pressure reducer is provided, through which the screw extends with a part of its axial length into a pressure-reduced area during operation, in particular into an area with ambient pressure during operation.
  • the effective area of the axial pressure on the screw can be reduced by reducing the effective area. This area reduction can be effected by a change in the diameter of the screw and / or a change in the inflow cross section of the downstream of the plasticizing machine.
  • an extrusion tool is placed at the end of the screw cylinder so that an extrudate is formed following the screw channel.
  • An extrusion die may include an annular die, for example, set to produce an annular extrudate, such as a tube, or a granulating head may be provided there, for example.
  • the effective length L of the screw is only in the area between the hopper and the pressure reducer. In this case, therefore, the effective length L of the screw is shorter than the range of the screw geometry.
  • annular gap of the annular gap nozzle lies in alignment with a channel between the screw and the cylinder.
  • an otherwise suitable transitional component between the melt in its path along the screw and its path through the tool is omitted with suitable construction.
  • an extrusion tool is provided at the end of the screw cylinder, then it is suggested that it starts still upstream of the screw tip, ideally immediately adjacent to a screw-top screw cylinder, so that the screw tip and / or a part of the screw in front of the screw tip and / or a snail on its front side of the worm tip supporting abutment protrude into the tool or even protrude into or through a nozzle of the tool.
  • the screw is then with appropriate design partially in the ambient pressure range.
  • the stated object solves a single-screw plasticizing machine suitable and arranged for conveying, melting and homogenizing a starting material, wherein the single-screw Plasticizing machine having a screw with a screw diameter and an effective length, and wherein the single screw plasticizing machine is adapted to rotate the screw in operation by means of a peripheral speed control, in particular a single screw plasticising machine as described above, the machine being characterized in that an extrusion tool is connected in the machine direction beyond a cylinder of the screw, wherein the extrusion tool is configured to produce granules during operation and has a perforated disk for producing a strand and a knife for cutting the strand, the knife rotating with the screw is arranged, in particular at the Schneckenspitze.
  • Such an embodiment can be made very inexpensive and spatially compact.
  • the granules are always cut essentially the same size, because as the rotational speed increases, not only does the conveyed mass throughput increase, but the speed of the knife also increases in its orbit.
  • the controller is adapted to operate the screw at a peripheral speed of less than 1.5 m / s, in particular with a peripheral speed of at most 1.0 m / s, 0.9 m / s, 0 , 8 m / s, 0.7 m / s, 0.6 m / s or 0.5 m / s.
  • a peripheral speed of at most 1.0 m / s, 0.9 m / s, 0 , 8 m / s, 0.7 m / s, 0.6 m / s or 0.5 m / s.
  • the effective length L it is proposed that this take an amount between 300 mm and 2,400 mm.
  • the two limits are to be understood as being included in the interval. Moreover, in a preferred embodiment, the limits are not to be understood as sharp boundaries, but rather as approximate limits.
  • the inventor also has successful calculations and prototype experiments with an effective Length L of up to less than 300 mm. Even with regard to the upper interval limit, it does not appear from the previous experiments that the interval according to the invention should necessarily end there abruptly.
  • the lower limit and / or the upper limit of the value interval of the effective length L may alternatively be 400 mm, 500 mm, 600 mm, 700 mm, 800 mm, 900 mm, 1,000 mm, 1,100 mm, 1,200 mm, 1,300 mm, 1,400 mm, 1,500 mm, 1,600 mm, 1,700 mm, 1,800 mm, 1,900 mm, 2,000 mm, 2,100 mm, 2,200 mm and 2,300 mm are understood as being disclosed, likewise preferably in each case as approximate limits.
  • the channel depth h be understood as the radial distance between the screw root and the inner diameter of the cylinder surrounding the screw, so that the inner diameter of the cylinder (ie the "screw diameter D") from the diameter of the screw from Schneckenground to Schneckenground and is composed of twice the channel depth h as a sum.
  • the large ratio D / h again contributes to a very large in Schneckenen pressmesser sized and therefore correspondingly short screw, so a snail with a rather stocky shape.
  • the snail is more motile. It may for example have two flights or more than two flights, in particular three, four, five, six, seven or eight flights. With regard to the number of gears, it is taken into account that a two-part gear at a barrier zone should be considered as exactly one gear.
  • the pitch t is found as the distance between two adjacent worm walls of the same channel in a longitudinal section along the worm.
  • the screw preferably has a modular connection device. It can then be kept and offered with particularly easy measures different screw lengths.
  • a cylinder surrounding the screw has a segmented structure. Any cylinder which is not formed from a one-piece hollow cylinder is to be understood as being “segmented.” Above all, it should be remembered that the cylinder has two or more segments, so that the cylinder is axially segmented, that is to say in the length of several
  • the worm may then be tempered from the inside, for example via a cooling fluid guide or via a heating fluid guide
  • a temperature sensor is preferably additionally present to enable the thermal feedback of the worm plasticizing material on the surface of the screw with capture.
  • a preferred embodiment of the screw has a worm shaft with a recess which has a back pressure bearing or is adapted to receive a back pressure bearing.
  • the worm can have a worm shaft, which is designed as a worm mandrel.
  • the machine is preferably a single-screw extruder.
  • Extruders are used in many areas of the plastics processing industry. In particular, consider an extruder which conveys, melts and homogenizes thermoplastic materials to subsequently direct the plastic melt to a forming die for forming a continuous product.
  • the products are, for example, profiles, tubes, films, blow moldings, plates, filaments, nonwovens, tapes, semi-finished products, hoses, cables, granules, compound or semifinished foam products.
  • the machine is, for example, a plastic injection molding machine, in particular having a central injection piston.
  • the plasticizing screw is usually mounted longitudinally displaceable.
  • the stated object solves a single-screw plasticizing machine for conveying, melting and homogenizing plastic, the single-screw plasticizing machine having a screw with a screw diameter and an effective length, and wherein the screw-in Plasticizing machine is adapted to rotate the worm in operation by means of a controller with a peripheral speed, so that in operation, taking into account a number of flights of the worm an established mass flow m of the plastic results, the effective length L of 200 mm to 2000 mm and wherein in operation the ratio between the mass flow m and the effective length L is between 0.25 kg / (h * mm) and 1.4 kg / (h * mm), in particular at least 0.5 kg / (h * mm) ,
  • the stated object solves a method for plasticizing a starting material in the form of plastic, in particular plastic granules, by means of a single-screw plasticizing machine as described above, wherein the control preferably uses the screw Circumferential speed of less than 1.5 m / s operates, in particular of less than 1.0 m / s. It goes without saying that this interval limit should also be understood as a non-sharp boundary.
  • the extruder operates at a desired speed and throughput range. The ratio of maximum flow rate to minimum flow rate is usually between 5: 1 and 20: 1.
  • the farsighted engineer plans a speed reserve of typically about 10% to 20%.
  • the upper circumferential speed limit specified in the invention as the design basis relates in particular to the desired maximum upper rpm range, and it may also be fundamentally sensible to process shear-sensitive polymers with lower circumferential speeds.
  • the stated object solves a set of a series comprising two single-screw plasticizing machines as described above, wherein both have a maximum deviation of 10% the same ratio between the mass flow m and the effective length L.
  • Figure 1 in a schematic longitudinal section of an extruder with a hopper and in Figure 2 in a schematic longitudinal section of a screw tip two alternatively usable, exemplary different tools shown.
  • the screw in Figure 1 has within its effective length L three zones, first with a channel depth hl, then a transition region and finally with a channel depth h2, and with a screw diameter D and a rotational speed n.
  • the peripheral speed is calculated to the Product of D, n and ⁇ .
  • the screw 1 in Figure 2 extends in a cylinder 2. It has along an extrusion direction 3, first a cylindrical part 4 and then a screw tip 5 on. [83] A gear 6 is formed between the screw 1 and the cylinder 2. During operation, the screw 1 during operation conveys the molten plasticized plastic in the extrusion direction 3.
  • the cylinder 2 terminates even before the start of the screw tip 5.
  • a tool is connected to its end 7, namely, for example (shown in the upper half of FIG. 2), a tapering of the channel 6 to form an annular gap nozzle 8, so that in operation Machine (not shown in full) a tube 9 is extruded; or there are, for example (shown below in Figure 2) a perforated plate 10 for extruding a plurality of melt strand 1 1 (shown by way of example) and a following, on the rotating in operation screw 1 mitrotierend fixed knife 12 for cutting the melt strands 1 1 in granules 13th , 14 (numbered as an example).
  • the screw 1 protrudes from a pressure area 15 upstream of the tool through the tool into an area 16 with ambient pressure.
  • the tool forms the nozzle with the cylindrical part of the screw 1.
  • the screw tip 5 is completely in the pressure-reduced area, and it protrudes part of the cross-sectional area of the screw 1 to the outside.

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Abstract

To increase the output, the diameter of the screw is generally increased in accordance with the physical laws of similarity. The length-to-diameter ratio remains the same, or the extruder becomes longer. This has the effect that the engineer seeks to use an extruder with a small screw diameter. The invention addresses the problem of presenting a universal concept of a single-screw plasticator. The invention discloses a compact screw with a diameter of at least 150 mm and with an effective length L that has in relation to the screw diameter D a ratio L/D of 1 to 8.

Description

EINSCHNECKEN-PLASTIFIZI ERMASCHINE UND SET EINER BAUREIHE; VERFAHREN ZUM PLASTIFIZIEREN EINES AUSGANSMATERIALS  SCROLL PLASTICIZER AND SET OF A SERIES; METHOD FOR PLASTICIZING AN OUTLET MATERIAL
[Ol] Die Erfindung betrifft eine Einschnecken-Plastifiziermaschine zum Fördern, Aufschmelzen, Homogenisieren und Druckaufbauen - also Plastifizieren - eines Ausgangs- materials, sowie ein Verfahren zum Fördern, Aufschmelzen, Homogenisieren und Druckaufbauen - also Plastifizieren - eines Ausgangsmaterials. [Ol] The invention relates to a single-screw plasticizing machine for conveying, melting, homogenizing and pressure building - ie plasticizing - a starting material, as well as a method for conveying, melting, homogenizing and pressure build-up - ie plasticizing - a starting material.
[02] Das„Ausgangsmaterial" umfasst insbesondere Kunststoffe, vor allem thermoplastische Polymere, ggf. mit pulver- und faserförmigen Zusatzstoffen, sowie Foodmas- sen. [03] Die„Einschnecken-Plastifiziermaschine" kann vor allem ein Extruder sein, sodass die Erfindung vor allem einen Einschnecken-Extruder für thermoplastische Polymere sowie ein Verfahren zum Plastifizieren von thermoplastischen Polymeren mit einem solchen Extruder betrifft. [02] The "starting material" comprises, in particular, plastics, in particular thermoplastic polymers, optionally with powdery and fibrous additives, as well as food masses. [03] The "single-screw plasticizing machine" may, above all, be an extruder, so that the invention is based on all relates to a single-screw extruder for thermoplastic polymers and a method for plasticizing thermoplastic polymers with such an extruder.
[04] Einschnecken-Plastifiziermaschinen sind im Stand der Technik umfangreich be- kannt. Eine detaillierte Erläuterung ihres Aufbaus und der Strömungsberechnung findet sich in Schöppner, Volker„Verfahrenstechnische Auslegung von Extrusionsanlagen" in der Veröffentlichungsreihe„Fortschritt-Berichte VDI", Reihe 3, Nr. 715. Düsseldorf, VDI Verlag 2001, ISBN 3-18-371503-1, im Kapitel 4.2. [04] Single-screw plasticizing machines are widely known in the art. A detailed explanation of their structure and the flow calculation can be found in Schöppner, Volker "Process Engineering of Extrusion Systems" in the publication series "Progress Reports VDI", Series 3, No. 715. Dusseldorf, VDI Verlag 2001, ISBN 3-18-371503- 1, in chapter 4.2.
[05] Ein konkreter Vorschlag einer Einschnecken-Plastifiziermaschine ist der DE 102 17 686 AI zu entnehmen. [05] A concrete proposal of a single-screw plasticizing machine can be found in DE 102 17 686 A1.
[06] Einschnecken-Plastifiziermaschinen finden sich häufig beispielsweise in Form von Extrudern oder in Kunststoffspritzgussmaschinen. Innerhalb der Extruder sollen hier diejenigen besonders betrachtet werden, welche Teil einer Anlage zur Herstellung von Profilen, Rohren, Folien, Blasformteilen, Platten, Filamenten, Vliesstoffen, Bändchen, Halbzeugen, Schläuchen, Kabeln, Granulat, Compound oder Schaumhalbzeugen sind o- der sein können. [06] Single-screw plasticizing machines are often found, for example, in the form of extruders or in plastic injection molding machines. Within the extruder, those which are part of a plant for the production of profiles, tubes, films, blow moldings, plates, filaments, nonwovens, tapes, Semi-finished products, hoses, cables, granules, compound or semifinished foam products can be o-.
[07] An eine Plastifiziermaschine werden zahlreiche Anforderungen gestellt: so soll für eine gute Auslegbarkeit eine möglichst konstante Förderrate auch bei verschiedenen Gegendrücken aufrechterhalten werden können. Er soll außerdem eine gute Homogenität des zu verarbeitenden Ausgangsmaterials bei optimaler vorgegebener Extrusionstempe- ratur erzielen. Außerdem soll er ein möglichst breites Material spektrum verarbeiten können, dabei aber einen niedrigen effizienten Energieverbrauch haben und somit insgesamt ressourcenschonend sein. Und neben den üblichen Anforderungen an ein möglichst gutes Preis-Leistungs-Verhältnis, einen geringen Platzbedarf, geringe Geräuschentwicklung, hohe Verfügbarkeit, Verschleißfestigkeit und Wartungsfreundlichkeit soll er scale-up-fä- hig sein. Letzteres ist vor allem für den Hersteller eines Extruders interessant, um zuverlässige Extruder für die verschiedensten Durchsätze und Kunststoffe anbieten zu können. [07] Numerous requirements are placed on a plasticizing machine: in order to maintain the best possible discharge rate, it should be possible to maintain a constant delivery rate, even at different backpressures. It should also achieve a good homogeneity of the starting material to be processed at an optimally predetermined extrusion temperature. In addition, he should be able to process as broad a spectrum of materials as possible, but at the same time have low energy consumption and thus save resources as a whole. And in addition to the usual requirements for the best possible price-performance ratio, a small footprint, low noise, high availability, wear resistance and ease of maintenance, he should be able to scale up. The latter is of particular interest to the manufacturer of an extruder in order to be able to offer reliable extruders for a wide variety of throughputs and plastics.
[08] Seit der Zeit der Industrialisierung werden Extruder so gebaut, dass bei einem vorgegebenen Schneckendurchmesser je nach Prozessbedingungen eine entsprechende Durchsatzleistung oder ein Durchsatzbereich erreicht wird, also je nach Druck, Typ des verwendeten Polymers, Formmassentemperatur, Homogenität etc. Since the time of industrialization, extruders are built so that at a given screw diameter depending on the process conditions, a corresponding throughput or throughput range is achieved, ie depending on the pressure, type of polymer used, molding mass temperature, homogeneity, etc.
[09] Wenn die Durchsatzleistung erhöht werden soll, während die übrigen Prozessbedingungen beibehalten werden, wird in der Regel der Schneckendurchmesser entspre- chend den physikalischen Ähnlichkeitsgesetzen vergrößert. Das Länge-zu-Durchmesser- Verhältnis, welches in der Technik üblicherweise als L/D bezeichnet wird, bleibt gleich, oder der Extruder wird aufgrund von Aufschmelz- und Verweilzeitproblemen länger. Dies führt dazu, dass der Ingenieur bestrebt ist, einen Extruder mit einem möglichst kleinen Schneckendurchmesser einzusetzen. [10] Zum Steigern der Ausstoßleistung rh müssen grundsätzlich das freie Kanalvolumen erhöht und die Verweilzeit entsprechend angepasst werden, um das Material voll- ständig aufzuschmelzen. Das Schneckenkanalvolumen kann aber nicht beliebig vergrößert werden, weil die Schnecke noch das erforderliche Antriebsdrehmoment übertragen muss. Letztendlich muss daher der Schneckendurchmesser größer werden. [09] When the throughput is to be increased while maintaining the other process conditions, the screw diameter is usually increased in accordance with the physical laws of similarity. The length to diameter ratio, which is commonly referred to in the art as L / D, remains the same or the extruder becomes longer due to meltdown and dwell time problems. As a result, the engineer strives to use an extruder with the smallest possible screw diameter. [10] In order to increase the output power rh, the free channel volume must always be increased and the dwell time adjusted accordingly in order to fully fill the material. to melt constantly. However, the screw channel volume can not be increased arbitrarily because the screw still has to transmit the required drive torque. Ultimately, therefore, the screw diameter must be larger.
[11] Um den Nachteil platzintensiver Extruder zu vermeiden, sind in den letzten zehn Jahren schnell drehende Einschneckenextruder entwickelt worden. Praxisüblich sind Extruder mit einem Durchmesser D von 35 mm bis 100 mm und mit einer Zylinderlänge L von 30 D bis 40 D, sowie mit einer Umfangsgeschwindigkeit von über 1 m/s. [11] To avoid the disadvantage of space-intensive extruders, fast-rotating single-screw extruders have been developed over the last decade. Customary practice is extruders with a diameter D of 35 mm to 100 mm and with a cylinder length L of 30 D to 40 D, and with a peripheral speed of about 1 m / s.
[12] Nachteilig ist, dass durch die hohen Umfangsgeschwindigkeiten das Material stark geschert wird, die Schmelztemperatur prozessbedingt hoch ist und das Verarbeitungsfenster eng ist. The disadvantage is that the material is severely sheared by the high peripheral speeds, the melting temperature is high due to the process and the processing window is narrow.
[13] Letztendlich tuen sich allerdings alle markenüblichen Konzepte schwer damit, einen tatsächlichen schneckendurchmesserunabhängigen Universal -Extruder bereit zu stellen, welcher mithilfe von Ähnlichkeitsgesetzen frei skalierbar ist. Hierfür gibt es mehrere Gründe: Zunächst ist die Förderleistung abhängig von den Reibwerten zwischen Polymer und Stahl sowie innerhalb des Polymers, womit sie abhängig von der Kanaltiefe, der Kanalbreite und den Polymereigenschaften ist, das heißt es gibt keine wirkliche physikalische Ähnlichkeit, denn das Gleit- und Haftverhalten ist ähnlichkeitstheoretisch nicht abbildbar. Sodann verhält sich die Aufschmelzleistung nicht exakt proportional zur Ver- weilzeit und zur Scherenergie. Schließlich sind verschiedene Polymere hinsichtlich Viskosität, Aufschmelzenthalpie, Reibwerten und Morphologie nicht physikalisch ähnlich. [13] Ultimately, however, all customary concepts struggle to provide an actual helix-diameter-independent universal extruder that is freely scalable using similarity laws. There are several reasons for this: firstly, the delivery rate depends on the coefficients of friction between polymer and steel and within the polymer, which makes it dependent on the channel depth, the channel width and the polymer properties, ie there is no real physical similarity, because and adhesion behavior is not reproducible in terms of similarity theory. Then, the melting performance is not exactly proportional to the residence time and the shear energy. Finally, various polymers are not physically similar in viscosity, melting point, friction, and morphology.
[14] Daher werden Extruder heutzutage mit Erfahrungswissen und verfahrenstechnischem Know-How individualisiert optimal an die jeweilige Aufgabenstellung angepasst. Konkret beginnt der Fachmann den Auslegungsprozess eines Extruders für zu errei- chende Randbedingungen dadurch, dass er einen kleinen, bewährten Extruder als Ausgangsgeometrie verwendet, beginnend bei dieser Ausgangsgeometrie die physikalischen Ähnlichkeitsgesetze anwendet, und dann in anschließenden iterativen Verfeinerungsschritten die Arbeitsleistung des Extruders verbessert. Dabei kann nicht garantiert werden, dass der so konstruierte Extruder die Ergebnisqualität des bewährten Extruders mit der Ausgangsgeometrie erreicht. [15] In der Praxis sind Extruder in den Parameterbereichen Therefore, nowadays, with individualized experience and process know-how, extruders are optimally adapted to the respective task. Specifically, the person skilled in the art begins the design process of an extruder for boundary conditions to be achieved by using a small, proven extruder as the starting geometry, starting with the physical geometry of this initial geometry Applying similarity laws, and then improving the performance of the extruder in subsequent iterative refinement steps. It can not be guaranteed that the extruder thus constructed achieves the result quality of the proven extruder with the initial geometry. [15] In practice, extruders are in the parameter ranges
Umfangsgeschwindigkeit 0,05 bis 1,5 m/s, schnelllaufend > 1,0 m/s Peripheral speed 0.05 to 1.5 m / s, high speed> 1.0 m / s
L/D 16 bis 36 (teils bis 40)  L / D 16 to 36 (sometimes up to 40)
h/D 1/5 bis 1/20  h / D 1/5 to 1/20
Gangzahl i 1 bis 2 und  Gear number i 1 to 2 and
Durchmesser D 18 bis 250 (teils bis 350) bekannt geworden.  Diameter D 18 to 250 (some to 350) become known.
[16] In Gerhard Schenkel: Kunststoff-Extrudertechnik, 2. Auflage des Buchs„Schneckenpressen für Kunststoffe", Carl Hanser Verlag, München, 1963, werden auf den Seiten 167-169 verschiedene Berechnungen zum Verständnis der mechanischen Modellge- setze vorgeführt, wobei das L/D-Verhältnis der dabei als zu anderen Werten modellmäßig ähnlich errechneten Extruder in einem Beispiel als etwa 3,2 bei einem Durchmesser D von 150 mm angegeben wird. Auf Seite 169 wird erwähnt, dass man bei solchen Rechnungen„zu wesentlich kürzeren Schnecken" käme, dass aber dieser theoretische„Vorschlag nicht als eine realisierbare Lösung des Problems angesehen" werden kann. [17] Die Praxis hat dies ebenso gesehen: Seit den 1970er Jahren, vor allem angesichts der Einführung von Nutbuchsenextrudern und schnelldrehenden Einschneckenextrudern, sind entsprechende Geometrien als nicht wirtschaftlich eingestuft worden. Als nachteilig ist der geringe Durchsatz in Relation zum hohen Rückdruck aufgrund des großen Schneckendurchmessers aufgefasst worden. Seit mittlerweile gut 40 Jahren ist die Fachwelt deshalb bestrebt, aus möglichst kleinen und langen Extrudern eine hohe Ausstoßleistung zu erhalten, also mit einem großen L/D-Verhältnis. In der Praxis hat sich seit den 70er Jahren die Schneckenlänge ausgehend von etwa 20 L/D sogar in Richtung von bis zu 40 L/D für schnell drehende Schnecken (als schnell drehende Schnecken werden solche bezeichnet, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit von > 1 m/s laufen) entwickelt. [16] In Gerhard Schenkel: Kunststoff-Extrudertechnik, 2nd edition of the book "Schneckenpressen für Kunststoffe", Carl Hanser Verlag, Munich, 1963, various calculations for understanding the mechanical model laws are presented on pages 167-169 L / D ratio of the extruder modeled similarly to other values is given in an example as about 3.2 at a diameter D of 150 mm On page 169 it is mentioned that in such calculations "considerably shorter screws" are used However, this theoretical "suggestion can not be regarded as a viable solution to the problem." [17] The practice has seen this as well: Since the 1970s, especially in view of the introduction of Nutbuchsenextrudern and high-speed single-screw extruders, corresponding geometries are The low throughput in relation to the high back pressure due to of the large screw diameter. For more than 40 years now, experts have been endeavoring to obtain a high output from the smallest and longest possible extruders, ie with a high L / D ratio. In practice, since the 70s For example, the screw length from about 20 L / D even up to 40 L / D for fast-rotating screws (called fast-rotating screws, those running at a peripheral speed of> 1 m / s) is being developed.
[18] Im Bereich von Warmgummi-Extrudern oder generell von Kautschuk-Extrudern kann es sehr kurze Extruder mit großem Durchmesser geben, wie beispielsweise erwähnt in Lothar Köster: Praxis der Kautschukextrusion, Carl Hanser Verlag, München, ISBN 978-3-446-40772-5, Tabelle auf Seite 5; auch bestätigt von James White, Helmut Potente: Screw Extrusion, Hanser Verlag, ISBN 3-446-19624-2. Dort wird erörtert, dass Kautschukextruder konstruktiv deutlich kürzer ausgeführt werden und die Temperierung mit Wasser erfolgt statt elektrisch oder mit Öltempertierung bei Kunststoffextrudern. Wenn der Kautschuk vorgewärmt dem Extruder zugeführt wird (Zugabetemperatur = 60-90°C), dann wird der warmgefütterte Extruder von 14-20 L/D auf 6-12 L/D reduziert. [18] In the field of hot rubber extruders or rubber extruders in general, there can be very short, large diameter extruders such as those mentioned in Lothar Köster: Practice of Rubber Extrusion, Carl Hanser Verlag, Munich, ISBN 978-3-446-40772 -5, table on page 5; also confirmed by James White, Helmut Potente: Screw Extrusion, Hanser Verlag, ISBN 3-446-19624-2. There, it is discussed that rubber extruders are designed significantly shorter and the temperature is controlled with water instead of electrically or with Öltempertierung in Kunststoffxtrudern. When the rubber is preheated to the extruder (addition temperature = 60-90 ° C), the hot fed extruder is reduced from 14-20 L / D to 6-12 L / D.
[19] Allerdings haben die Extruder für Kautschuk oder Warmkautschuk mit der hier erfindungsgegenständlichen Gattung nichts zu tun, weil es in den Extrudern für Kaut- schuk oder Warmkautschuk nicht darum geht, ein Ausgangsmaterial aufzuschmelzen und zu plastifizieren. Denn ein Kautschuk bzw. Warmkautschuk verfügt bereits originär über die erforderlichen Eigenschaften. Infolgedessen wird ein Kautschuk beispielsweise bei Raumtemperatur in den Extruder gefüllt und verlässt den Extruder meist bei zwischen 90 °C und 130 °C. Wird eine zu hohe Temperatur erreicht, so nimmt der Kautschuk schnell Schaden. Die Verarbeitungstemperatur beträgt unter 130 °C. Zudem erfahrt Kautschuk keine Phasenumwandlung fest/flüssig während der Bearbeitung. Außerdem wird Kautschuk in der Regel in Streifenform einem Extruder zugeführt, so ist auch keine Verdichtung wie bei der Zugabe eines Granulats thermoplastischer Polymere erforderlich. Vielmehr hat der Kautschuk-Extruder die primäre Aufgabe, kontinuierlich zu fördern, den Kautschuk gleichmäßig zu erwärmen und einen Extrusionsdruck aufzubauen. [19] However, the extruders for rubber or hot rubber have nothing to do with the genus of the present invention because the extruders for rubber or hot rubber are not concerned with melting and plasticizing a starting material. After all, a rubber or warm rubber already has the original properties required. As a result, a rubber is filled into the extruder at room temperature, for example, and usually leaves the extruder at between 90 ° C and 130 ° C. If too high a temperature is reached, then the rubber quickly damages. The processing temperature is below 130 ° C. In addition, rubber does not experience any phase transformation solid / liquid during processing. In addition, rubber is usually supplied in strip form to an extruder, so no compaction is required as in the addition of granules of thermoplastic polymers. Rather, the rubber extruder has the primary task of continuously conveying, to heat the rubber evenly and to build up an extrusion pressure.
[01] Thermoplastische Kunststoffe hingegen werden bei 170 °C bis 350 °C verarbeitet. Wie in der Gattungsangabe der hier vorliegenden Patentansprüche beschrieben werden sie im Extruder zusätzlich verdichtet und aufgeschmolzen - es findet also zwingend eine Phasenumwandlung fest/flüssig statt. [01] Thermoplastics, on the other hand, are processed at 170 ° C to 350 ° C. As described in the preamble of the present claims they are additionally compacted and melted in the extruder - so it is imperative that a phase transformation solid / liquid instead.
[20] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen. The invention has for its object to provide the prior art an improvement or an alternative.
[21] Nach einem ersten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung löst diese Aufgabe eine Einschnecken-Plastifiziermaschine zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren von Kunststoff, wobei die Einschnecken-Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Ein- schnecken-Plastifiziermaschine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, wobei zwei oder alle drei der folgenden Parameterbereiche eingehalten werden, nämlich dass: [21] According to a first aspect of the present invention, this object is achieved by a single-screw plasticizing machine for conveying, melting and homogenizing plastic, wherein the single-screw plasticizing machine has a screw with a screw diameter and an effective length, and wherein the screw-in Plasticizing machine is adapted to rotate the worm in operation by means of a controller with a peripheral speed, wherein two or all three of the following parameter ranges are met, namely that:
• der Schneckendurchmesser D mindestens 150 mm beträgt, insbesondere 200 mm bis 800 mm, The screw diameter D is at least 150 mm, in particular 200 mm to 800 mm,
• die wirksame Länge L zum Schneckendurchmesser D ein Verhältnis L/D von 1 bis 8 aufweist, bzw. The effective length L to the screw diameter D has a ratio L / D of 1 to 8, or
• die Steuerung dazu eingerichtet ist, die Schnecke mit einer Umfangsgeschwindigkeit von unter 1,5 m/s zu betreiben, bevorzugt von unter 1,0 m/s, besonders bevorzugt von zwischen 0,05 m/s und 1,0 m/s. • The controller is adapted to operate the screw at a peripheral speed of less than 1.5 m / s, preferably below 1.0 m / s, more preferably between 0.05 m / s and 1.0 m / s ,
Innerhalb der angegebenen Parameterbereiche seien folgende Zwischenwerte als konkret mit offenbart verstanden, sodass die vorstehenden Intervallgrenzen optional durch die nachstehenden eingeschränkt werden können: Within the specified parameter ranges, the following intermediate values are to be understood as concrete with disclosed, so that the above interval limits can be optionally restricted by the following:
• Der Schneckendurchmesser D soll hilfsweise mindestens 150, 200, 300, 400, 500, 600, 700 oder 800 mm betragen und/oder • der Schneckendurchmesser D soll hilfsweise höchstens 500, 600, 700, 800 mm oder mehr betragen und/oder • The screw diameter D should alternatively be at least 150, 200, 300, 400, 500, 600, 700 or 800 mm and / or • The screw diameter D should alternatively be at most 500, 600, 700, 800 mm or more and / or
• das Verhältnis L/D soll hilfsweise höchstens 8, 7, 6, 5, 4, 3 oder 2 betragen und/oder • the ratio L / D should alternatively be at most 8, 7, 6, 5, 4, 3 or 2 and / or
• das Verhältnis L/D soll hilfsweise mindestens 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 betragen und/oder · die Umfangsgeschwindigkeit soll hilfsweise höchstens 1,0, 0,9, 0,8, 0,7, 0,6 oder 0,5 m/s betragen und/oder The ratio L / D should alternatively be at least 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7 and / or the peripheral speed should in the alternative be at most 1.0, 0.9, 0.8, 0.7, 0, 6 or 0.5 m / s and / or
• die Umfangsgeschwindigkeit soll hilfsweise mindestens 0,001, 0,05, 0, 1, 0,2, 0,3, 0,4 oder 0,5 m/s betragen. • In the alternative, the peripheral speed should be at least 0.001, 0.05, 0, 1, 0.2, 0.3, 0.4 or 0.5 m / s.
[22] Begrifflich sei folgendes erläutert: [23] Die Einschnecken-Plastifiziermaschine ist dann„eingerichtet" zum Aufschmelzen und Homogenisieren des hier relevanten Ausgangsmaterials, also eines thermoplastischen Kunststoffs, wenn sie jedenfalls dazu eingerichtet ist, einen dafür erforderlichen Temperaturbereich zu erzielen. Dieser beginnt bei etwa 150 °C oder 160 °C, eher sogar bei etwa 170 °C. Die Maschine muss also zum Fördern, Aufschmelzen und Homogeni- sieren des Kunststoffs bei 160 °C, 170 °C oder mehr eingerichtet sein. Dazu kann sie beispielsweise ein aktives Heizmittel aufweisen, welches auf den Kunststoffstrom im Lauf der wirksamen Länge L der Schnecke gerichtet ist, vor allem eine elektrische Heizung und/oder eine Wasserheizung und/oder eine anderweitige Fluidheizung wie vor allem eine Ölheizung. [24] Bevorzugt ist ein Abschaltmittel vorgesehen, welches einen Alarm signalisiert o- der sogar die produzierende Maschine automatisch abschaltet, wenn an oder in der wirksamen Länge L eine Temperatur unterschritten oder auch nur eingestellt wird, welche im Bereich von über 100 °C, beispielsweise von über 130 °C oder über 140 °C, liegt, vor allem bei etwa 150 °C, bevorzugt allerdings unter 170 °C. [25] Als der„Schneckendurchmesser" D wird derjenige Durchmesser bezeichnet, welcher üblicherweise bei der Berechnung der Auslegung herangezogen wird. Dies ist der Innendurchmesser des Zylinders, welcher die Schnecke umgibt. [22] The following is explained conceptually: [23] The single-screw plasticizing machine is then "set up" to melt and homogenize the relevant starting material, ie a thermoplastic, if it is in any case designed to achieve a temperature range required for it at about 150 ° C or 160 ° C, rather even at about 170 ° C. The machine must therefore be set up to convey, melt and homogenize the plastic at 160 ° C., 170 ° C. or more Have active heating means, which is directed to the plastic stream in the course of the effective length L of the screw, especially an electric heater and / or a water heater and / or other fluid heating, such as an oil heater. Preferably, a shutdown is provided which signals an alarm or even automatically shuts off the producing machine when on or in the we ksamen length L a temperature below or even set only, which is in the range of about 100 ° C, for example, of about 130 ° C or above 140 ° C, especially at about 150 ° C, but preferably below 170 ° C. [25] The "screw diameter" D is the diameter which is commonly used in the calculation of the design, which is the inside diameter of the cylinder surrounding the screw.
[26] Als die„wirksame Länge" L wird diejenige Größe bezeichnet, welche üblicher- weise bei der Berechnung und bei der Auslegung mit der Größe L bezeichnet wird. Die Größe L bezieht sich auf die wirksame Schneckenlänge. Diese verläuft im Normalfall von der Trichtervorderkante bis zum Beginn der Schneckenspitze, also bis zum Übergang von der Schneckengeometrie auf die Spitze. [26] The term "effective length" L refers to the size commonly referred to in the calculation and design as size L. The size L refers to the effective length of the screw, which normally extends from the front edge of the funnel until the start of the screw tip, ie until the transition from the screw geometry to the tip.
[27] Der Zylinder ist entweder über die Länge L innen glatt, worunter im Rahmen der hier vorliegenden Offenbarung eine Oberflächenrauigkeit von maximal 0,1 mm zu verstehen sei; oder es gibt innerhalb der Länge L einen glatten Abschnitt und einen rauen Abschnitt, beispielsweise mit einer rauen Innenoberfläche im Einzugsbereich des Extruders zum Verbessern der Feststoffförderung. Eine raue Oberfläche kann beispielsweise Rillen, Nuten, Wendel oder eine andere makroskopische Profilierung aufweisen, vor allem wie aus dem Stand der Technik bekannt und/oder regelmäßig angeordnet. [27] The cylinder is either smooth inside over the length L, which in the context of the present disclosure means a surface roughness of not more than 0.1 mm; or, within the length L, there is a smooth portion and a rough portion, for example, with a rough inner surface in the intake area of the extruder for improving the conveyance of solids. A rough surface may, for example, grooves, grooves, helix or have other macroscopic profiling, especially as known from the prior art and / or arranged regularly.
[28] Die„Steuerung" soll jegliche Steuerungen umfassen, worunter als Untermenge eine Regelung zu verstehen sei. Wann immer im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung von einer Steuerung gesprochen wird, sei daher eine„Steuerung, insbesondere Regelung" zu verstehen. Als regelungstechnische Parameter kommen insbesondere die Drehzahl, die Temperatur, das Druck- Drehzahlverhalten und das Drehzahl -Durchsatz-Verhalten in Betracht. [28] The "control" should include any control, which is to be understood as a subset of a regulation.Whenever in the context of the present patent application of a control is spoken, should therefore be a "control, in particular regulation" to understand. As control parameters, in particular the speed, the temperature, the pressure-speed behavior and the speed-throughput behavior come into consideration.
[29] Entscheidend für die Verwirklichung der Erfindung ist, dass die Einschnecken- Plastifiziermaschine einen Arbeitspunkt mittels ihrer Steuerung ermöglicht, welcher innerhalb der hier beanspruchten Wertegrenzen liegt. Dies kann ohne weiteres auch dann erfüllt sein, wenn die Steuerung zusätzlich dazu ausgelegt ist, die Einschnecken-Plastifi- ziermaschine auch mit einem alternativen Arbeitspunkt zu betreiben, welcher außerhalb der hier beanspruchten Wertegrenzen liegt. [30] Die„Umfangsgeschwindigkeit" sei die tangentiale Geschwindigkeit eines beliebigen Punkts am äußersten Durchmesser der Schnecke in der Betriebs- Winkelgeschwindigkeit der Schnecke. Die Umfangsgeschwindigkeit entspricht somit dem Produkt aus der Winkelgeschwindigkeit der Schnecke im Betrieb und dem Schneckendurchmesser D, wo- bei zur Berechnung davon ausgegangen wird, dass die verbleibende Spaltbreite zwischen dem äußersten Umfang der Schnecke und dem Innendurchmesser des Zylinders Null ist. [29] It is crucial for the realization of the invention that the single-screw plasticizing machine makes possible an operating point by means of its control, which lies within the value limits claimed here. This can easily be fulfilled even if the control is additionally designed to operate the single-screw plastifying machine with an alternative operating point, which lies outside the value limits claimed here. [30] The "peripheral velocity" is the tangential velocity of any point on the outermost diameter of the screw at the operating angular velocity of the screw, the peripheral velocity thus being the product of the angular velocity of the screw in service and the screw diameter D, for calculation It is assumed that the remaining gap width between the outermost circumference of the screw and the inner diameter of the cylinder is zero.
[31] Eine Schnecke der hier vorgeschlagenen Form hat eine überraschend kurze wirksame Länge L, dafür aber einen überraschend großen Schneckendurchmesser D. Es wird nicht nur eine erhebliche Reduktion des erforderlichen Bauraumes damit erreicht, son- dem vor allem sehr viel Freiheit bei der Anpassung der Schneckengeometrie an die jeweiligen verfahrenstechnischen Aufgaben gewonnen. Zum Ändern des gewünschten Durchsatzes kann in der Auslegung einfach die Länge bei konstantem Durchmesser geändert werden. Dies ist zugleich eine erhebliche Abweichung der Idee von Gerhard Schenkel, welcher davon spricht, bei gleicher Länge den Durchmesser zu erhöhen. Der große Vorteil der hier vorliegenden Erfindung ist demgegenüber, den Durchmesser groß zu halten und die Länge zu ändern. So ist es möglich, durch eine vergleichsweise geringe Veränderung der Schneckenlänge ohne Veränderung der Schmelzeeigenschaften den Extruderausstoß anzupassen. [31] A screw of the shape proposed here has a surprisingly short effective length L, but a surprisingly large screw diameter D. Not only a considerable reduction in the required installation space is achieved with it, but above all a great deal of freedom in the adaptation of the Obtained screw geometry to the respective procedural tasks. In order to change the desired throughput, the design can simply change the length at a constant diameter. This is at the same time a considerable departure from the idea of Gerhard Schenkel, who speaks of increasing the diameter for the same length. The big advantage of the present invention is in contrast to keep the diameter large and change the length. Thus, it is possible to adjust the extruder output by a comparatively small change in the screw length without changing the melt properties.
[32] Es wird vorgeschlagen, dass die Einschnecken-Plastifiziermaschine in Maschi- nenrichtung jenseits der wirksamen Länge der Schnecke eine Schmelzepumpe aufweist, welche dazu eingerichtet ist, im Betrieb einen Druckaufbau zu erzeugen. [32] It is proposed that the single-screw plasticizing machine in the machine direction beyond the effective length of the screw has a melt pump which is designed to generate a pressure build-up during operation.
[33] Schmelzepumpen als solche sind bei Extrudern der hier relevanten Art im Markt bekannt. So kann die Extruderschnecke die Schmelze direkt in eine Schmelzepumpenkammer fördern, die vorn an der Schneckenspitze als Fortsetzung des Zylinders ange- bracht ist. Dort befinden sich zwei ineinander zahnende achsparallele Walzen, deren Achsen rechtwinklig zur Extrusions-, also Maschinen-, -richtung liegen. Sie können mit ein- stellbarem Drehsinn und mit einstellbarer Drehgeschwindigkeit angetrieben werden, sodass sie den Schmelzegegendruck an der Schneckenspitze einstellen, somit eine weitere Möglichkeit bieten, das Druck- und Strömungsprofil im Extruder zu beeinflussen. Im Regelfall wird eine Schmelzepumpe verwendet, um den Schneckengegendruck zu reduzie- ren bzw. einen Teil des Druckaufbaus zu übernehmen. Oft finden sich sowohl vor als auch hinter dem Walzenpaar Drucksensoren. [33] Melt pumps as such are known in the market for extruders of the type relevant here. Thus, the extruder screw can convey the melt directly into a melt pumping chamber, which is attached to the front of the screw tip as a continuation of the cylinder. There are two mutually toothed axially parallel rollers whose axes are perpendicular to the extrusion, so machine, direction. You can adjustable rotation and with adjustable rotational speed so that they adjust the melt back pressure at the screw tip, thus providing another opportunity to influence the pressure and flow profile in the extruder. As a rule, a melt pump is used to reduce the back pressure of the screw or to take over part of the pressure build-up. Often there are pressure sensors both in front of and behind the roller pair.
[34] Eine Schmelzepumpe scheint nach gegenwärtigem Erkenntnisstand vor allem ab etwa 200 bar Extrusionswiderstand sinnvoll. [34] According to the current state of knowledge, a melt pump seems sensible above all from about 200 bar extrusion resistance.
[35] Im Fall eines Extruders, der als Teil einer Anlage zum Herstellen von Spinnvlies verwendet wird, scheint der Einsatz einer Schmelzepumpe bereits ab etwa 100 bis 150 bar Extrusionswiderstand sinnvoll. In the case of an extruder, which is used as part of a plant for producing spunbonded fabric, the use of a melt pump already makes sense from about 100 to 150 bar extrusion resistance.
[36] Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass eine Schmelzepumpe eine konstruktiv günstige Variante darstellt, um von relativ großen Schneckendurchmesser auf einen relativ kleineren Anschlussquerschnitt für den Weitertransport der Schmelze jenseits der Schmelzepumpe zu wechseln. Another advantage is that a melt pump is a structurally favorable variant to change from relatively large screw diameter to a relatively smaller connection cross-section for the further transport of the melt beyond the melt pump.
[37] Oft findet sich vor und/oder hinter der Schmelzepumpe ein Sieb. Ein Sieb, welches sich vor der Schmelzepumpe befindet, dient oft zum Schutz der Schmelzepumpe und kann als recht grobes Sieb gestaltet sein. Oft findet sich vor und hinter der Schmelzepumpe ein Siebwechsler. [38] Durch den Einsatz einer Schmelzepumpe in Kombination mit einem langsamlaufenden kurzen Extruder mit vergleichsweise großem Schneckendurchmesser - wie vorstehend als Einschnecken-Plastifiziemaschine vorgeschlagen - wird konstruktiv dem Nachteil des überproportional steigenden Axialdruckes entgegengewirkt. Durch den gewonnen Freiheitsgrad können außerdem durch eine Anpassung des Schneckenvordruckes der Schmelzerückströmungsanteil verändert und die Materialhomogenität an die Anforderung angepasst werden. [39] Der Vollständigkeit halber sei betont, dass die Einschnecken-Plastifiziermaschine nicht zwingend eine Schmelzepumpe erfordert, um den gewünschten Druck aufzubauen. Vielmehr kann beispielsweise ein Extruder auch ohne Schmelzepumpe den gewünschten Druck aufbauen. [40] Somit wird dem Vorteil eines platzsparenden kurzen Extruders mit großem Schneckendurchmesser eine Schmelzepumpe an der Schneckenspitze hinzugefügt, sodass der Extrusionsdruck auf das gewünschte Niveau eingestellt werden kann. Dies kann beispielsweise stufenlos oder stufenbehaftet erfolgen. Durch eine Regelung des Extrusions- drucks erhält der Extruderbenutzer einen zusätzlichen Freiheitsgrad, um die Schmelze- temperatur oder die Materialhomogenität zu verändern. [37] Often there is a sieve in front of and / or behind the melt pump. A sieve, which is located in front of the melt pump, often serves to protect the melt pump and can be designed as a fairly coarse sieve. Often there is a screen changer in front of and behind the melt pump. [38] The use of a melt pump in combination with a slow-running short extruder with a comparatively large screw diameter - as proposed above as a single screw plasticising machine - constructively counteracts the disadvantage of the disproportionately increasing axial pressure. Due to the degree of freedom gained, the melt backflow fraction can also be altered by adapting the screw inlet pressure and the material homogeneity can be adapted to the requirement. [39] For the sake of completeness, it should be emphasized that the single-screw plasticizing machine does not necessarily require a melt pump in order to build up the desired pressure. Rather, an extruder, for example, can build up the desired pressure even without a melt pump. [40] Thus, the advantage of a space-saving short extruder with large screw diameter, a melt pump is added to the screw tip, so that the extrusion pressure can be adjusted to the desired level. This can be done, for example stepless or stepped. By controlling the extrusion pressure, the extruder user gets an additional degree of freedom to change the melt temperature or the material homogeneity.
[41 ] Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe eine Einschnecken-Plastifiziermaschine, geeignet und eingerichtet zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, wobei die Einschnecken- Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksa- men Länge aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifiziermaschine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, insbesondere eine Einschnecken-Plastifiziermaschine wie zuvor beschrieben, wobei sich die Machine dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der wirksamen Länge L der Schnecke und/oder im Bereich einer Schneckenspitze jenseits der wirksamen Länge L ein Druckminderer vorgesehen ist, durch welchen hindurch sich die Schnecke mit einem Teil ihrer axialen Länge in einen im Betrieb druckverminderten Bereich erstreckt, insbesondere in einen Bereich mit Umgebungsdruck im Betrieb. [41] According to a second aspect of the present invention, the object is achieved by a single-screw plasticizing machine suitable and arranged for conveying, melting and homogenizing a raw material, the single-screw plasticizing machine having a screw with a screw diameter and an effective length, and wherein the single-screw plasticizing machine is adapted to rotate the screw in operation by means of a peripheral speed control, in particular a single-screw plasticising machine as described above, wherein the machine is characterized in that in the range of the effective length L of the screw and / or in the region of a screw tip beyond the effective length L, a pressure reducer is provided, through which the screw extends with a part of its axial length into a pressure-reduced area during operation, in particular into an area with ambient pressure during operation.
[42] Die Wirkfläche des axialen Druckes auf die Schnecke kann mittels einer Verkleinerung der Wirkfläche reduziert werden. Diese Flächenreduzierung kann durch eine Durchmesserveränderung der Schnecke und/oder eine Änderung des Anströmquerschnitts des der Plastifiziermaschine nachfolgenden Bereiches erfolgen. [43] So ist als konstruktive Ausfuhrung dessen alternativ zu einer Schmelzepumpe denkbar, dass ein Extrusionswerkzeug an das Ende des Schneckenzylinders gesetzt ist, sodass ein Extrudat im Anschluss an den Schneckenkanal ausgeformt wird. [42] The effective area of the axial pressure on the screw can be reduced by reducing the effective area. This area reduction can be effected by a change in the diameter of the screw and / or a change in the inflow cross section of the downstream of the plasticizing machine. [43] Thus, as an alternative to a melt pump, it is conceivable that an extrusion tool is placed at the end of the screw cylinder so that an extrudate is formed following the screw channel.
[44] Ein Extrusionswerkzeug kann eine Ringspaltdüse aufweisen, beispielsweise ein- gerichtet zum Erzeugen eines ringförmigen Extrudats wie vor allem eines Rohres, oder es kann beispielsweise ein Granulierkopf dort vorgesehen sein. [44] An extrusion die may include an annular die, for example, set to produce an annular extrudate, such as a tube, or a granulating head may be provided there, for example.
[45] Falls die Schnecke durch einen Druckminderer hindurch ragt, dann befindet sich die wirksame Länge L der Schnecke nur noch im Bereich zwischen dem Einfülltrichter und dem Druckminderer. In diesem Fall ist also die wirksame Länge L der Schnecke kürzer als der Bereich der Schneckengeometrie. [45] If the screw protrudes through a pressure reducer, then the effective length L of the screw is only in the area between the hopper and the pressure reducer. In this case, therefore, the effective length L of the screw is shorter than the range of the screw geometry.
[46] Es wird vorgeschlagen, dass ein Ringspalt der Ringspaltdüse in einer Flucht mit einem Kanal zwischen der Schnecke und dem Zylinder liegt. Bei einer solchen Ausführungsform entfällt bei geeigneter Bauweise ein ansonsten erfolderliches Übergangsbauteil zwischen der Schmelze in ihrem Weg entlang der Schnecke und ihrem Weg durch das Werkzeug. [46] It is proposed that an annular gap of the annular gap nozzle lies in alignment with a channel between the screw and the cylinder. In such an embodiment, an otherwise suitable transitional component between the melt in its path along the screw and its path through the tool is omitted with suitable construction.
[47] Wenn ein Extrusionswerkzeug am Ende des Schneckenzylinders vorgesehen ist, dann wird vorgeschlagen, dass dieses noch stromaufwärts der Schneckenspitze beginnt, idealerweise unmittelbar an einem stromaufwärts der Schneckenspitze endenden Schneckenzylinder, sodass die Schneckenspitze und/oder ein Teil der Schnecke vor der Schne- ckenspitze und/oder ein die Schnecke an ihrer Stirnseite der Schnecken spitze tragendes Gegenlager in das Werkzeug hineinragen oder sogar in oder durch eine Düse des Werkzeugs ragen. Die Schnecke liegt dann bei entsprechender Gestaltung teilweise im Umgebungsdruckbereich. [47] If an extrusion tool is provided at the end of the screw cylinder, then it is suggested that it starts still upstream of the screw tip, ideally immediately adjacent to a screw-top screw cylinder, so that the screw tip and / or a part of the screw in front of the screw tip and / or a snail on its front side of the worm tip supporting abutment protrude into the tool or even protrude into or through a nozzle of the tool. The screw is then with appropriate design partially in the ambient pressure range.
[48] Nach einem dritten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung löst die gestellte Auf- gäbe eine Einschnecken-Plastifiziermaschine, geeignet und eingerichtet zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, wobei die Einschnecken- Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifiziermaschine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, insbesondere eine Einschnecken-Plastifiziermaschine wie zuvor beschrieben, wobei sich die Maschine dadurch gekennzeichnet, dass in Maschinenrichtung jenseits eines Zylinders der Schnecke ein Extrusionswerkzeug angeschlossen ist, wobei das Extru- sionswerkzeug im Betrieb ein Granulat zu erzeugen eingerichtet ist und eine Lochscheibe zum Erzeugen eines Strangs sowie ein Messer zum Zerschneiden des Strangs aufweist, wobei das Messer mitdrehend an der Schnecke angeordnet ist, insbesondere an der Schne- ckenspitze. [48] According to a third aspect of the present invention, the stated object solves a single-screw plasticizing machine suitable and arranged for conveying, melting and homogenizing a starting material, wherein the single-screw Plasticizing machine having a screw with a screw diameter and an effective length, and wherein the single screw plasticizing machine is adapted to rotate the screw in operation by means of a peripheral speed control, in particular a single screw plasticising machine as described above, the machine being characterized in that an extrusion tool is connected in the machine direction beyond a cylinder of the screw, wherein the extrusion tool is configured to produce granules during operation and has a perforated disk for producing a strand and a knife for cutting the strand, the knife rotating with the screw is arranged, in particular at the Schneckenspitze.
[49] Eine solche Ausführungsform kann sehr kostengünstig und räumlich kompakt hergestellt werden. Außerdem werden die Granulatkörner unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Schnecke im Wesentlichen immer gleich groß geschnitten, denn mit zunehmender Drehgeschwindigkeit nimmt nicht nur der geförderte Massendurchsatz zu, sondern auch die Geschwindigkeit des Messers auf seiner Kreisbahn. [49] Such an embodiment can be made very inexpensive and spatially compact. In addition, regardless of the speed of rotation of the screw, the granules are always cut essentially the same size, because as the rotational speed increases, not only does the conveyed mass throughput increase, but the speed of the knife also increases in its orbit.
[50] In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung dazu eingerichtet, die Schnecke mit einer Umfangsgeschwindigkeit von unter 1,5 m/s zu betreiben, insbesondere mit einer Umfangsgeschwindigkeit von höchstens 1,0 m/s, 0,9 m/s, 0,8 m/s, 0,7 m/s, 0,6 m/s oder 0,5 m/s. Eine solche Ausführungsform wendet sich ab von den schnelllau- fenden Schnecken und erzielt eine geringe Extrusionstemperatur durch eine geringe Umfangsgeschwindigkeit. [50] In a preferred embodiment, the controller is adapted to operate the screw at a peripheral speed of less than 1.5 m / s, in particular with a peripheral speed of at most 1.0 m / s, 0.9 m / s, 0 , 8 m / s, 0.7 m / s, 0.6 m / s or 0.5 m / s. Such an embodiment turns away from the fast-running screws and achieves a low extrusion temperature through a low peripheral speed.
[51 ] Hinsichtlich der wirksamen Länge L wird vorgeschlagen, dass diese einen Betrag zwischen 300 mm und 2.400 mm einnimmt. Die beiden Grenzen seien jeweils als im Intervall enthalten zu verstehen. Außerdem seien die Grenzen in einer bevorzugten Aus- führungsform nicht als scharfe Grenzen zu verstehen, sondern als etwa-Grenzen. Der Erfinder hat auch erfolgreiche Berechnungen und Prototypenversuche mit einer wirksamen Länge L von bis zu unter 300 mm durchgeführt. Auch hinsichtlich der oberen Intervallgrenze zeichnet sich aus den bisherigen Versuchen nicht etwa ab, dass dort zwingend das erfindungsgemäße Intervall jäh enden sollte. [51] With regard to the effective length L, it is proposed that this take an amount between 300 mm and 2,400 mm. The two limits are to be understood as being included in the interval. Moreover, in a preferred embodiment, the limits are not to be understood as sharp boundaries, but rather as approximate limits. The inventor also has successful calculations and prototype experiments with an effective Length L of up to less than 300 mm. Even with regard to the upper interval limit, it does not appear from the previous experiments that the interval according to the invention should necessarily end there abruptly.
[52] Dasselbe gilt hinsichtlich der Intervallgrenzen im Übrigen auch hinsichtlich des angegebenen Schneckendurchmessers D mit seinen Intervallgrenzen analog, und ebenfalls analog für die Intervallgrenzen des Verhältnisses L/D. [52] Incidentally, the same applies with regard to the interval limits, also with regard to the specified screw diameter D with its interval limits analogously, and also analogously for the interval limits of the ratio L / D.
[53] Es seien als Untergrenze und/oder als Obergrenze des Werteintervalls der wirksamen Länge L hilfsweise auch 400 mm, 500 mm, 600 mm, 700 mm, 800 mm, 900 mm, 1.000 mm, 1.100 mm, 1.200 mm, 1.300 mm, 1.400 mm, 1.500 mm, 1.600 mm, 1.700 mm, 1 .800 mm, 1.900 mm, 2.000 mm, 2.100 mm, 2.200 mm und 2.300 mm als offenbart verstanden, ebenfalls bevorzugt jeweils als etwa-Grenzen. [53] The lower limit and / or the upper limit of the value interval of the effective length L may alternatively be 400 mm, 500 mm, 600 mm, 700 mm, 800 mm, 900 mm, 1,000 mm, 1,100 mm, 1,200 mm, 1,300 mm, 1,400 mm, 1,500 mm, 1,600 mm, 1,700 mm, 1,800 mm, 1,900 mm, 2,000 mm, 2,100 mm, 2,200 mm and 2,300 mm are understood as being disclosed, likewise preferably in each case as approximate limits.
[54] Hinsichtlich des Verhältnisses zwischen dem Schneckendurchmesser D zur Kanaltiefe h des Schneckenkanals wird ein Verhältnis D/h von 20 bis 150 vorgeschlagen, wobei auch hier die beiden Intervallgrenzen nicht als scharfe Enden des erfindungsgemäß sinnvollen Intervalls verstanden werden müssen, sondern lediglich als mögliche Rückzugspositionen im Rahmen der Patentwürdigkeit. [54] With regard to the ratio between the screw diameter D and the channel depth h of the screw channel, a ratio D / h of 20 to 150 is proposed, whereby the two interval limits do not have to be understood as sharp ends of the useful interval according to the invention, but only as possible retraction positions within the framework of the patentability.
[55] Begrifflich sei die Kanaltiefe h als der radiale Abstand zwischen dem Schneckengrund und dem Innendurchmesser des den Schnecke umgebenden Zylinders verstanden, so dass sich der Innendurchmesser des Zylinders (also der„Schneckendurchmesser D") aus dem Durchmesser der Schnecke von Schneckengrund zu Schneckengrund und dem Zweifachen der Kanaltiefe h als Summe zusammensetzt. Conceptually, let the channel depth h be understood as the radial distance between the screw root and the inner diameter of the cylinder surrounding the screw, so that the inner diameter of the cylinder (ie the "screw diameter D") from the diameter of the screw from Schneckengrund to Schneckengrund and is composed of twice the channel depth h as a sum.
[56] Auch das große Verhältnis D/h trägt nochmals zu einer im Schneckendurchmesser sehr groß dimensionierten und dafür entsprechend kurzen Schnecke bei, also zu einer Schnecke mit einer eher gedrungenen Form. [57] Es wird vorgeschlagen, dass die Schnecke mehrgängig ist. Sie kann beispielsweise zwei Schneckengänge oder mehr als zwei Schneckengänge aufweisen, insbesondere drei, vier, fünf, sechs, sieben oder acht Schneckengänge. Hinsichtlich der Anzahl der Gänge sei berücksichtigt, dass ein zweigeteilter Gang an einer Barrierezone als genau ein Gang aufzufassen sei. [56] Also, the large ratio D / h again contributes to a very large in Schneckenendurchmesser sized and therefore correspondingly short screw, so a snail with a rather stocky shape. [57] It is suggested that the snail is more motile. It may for example have two flights or more than two flights, in particular three, four, five, six, seven or eight flights. With regard to the number of gears, it is taken into account that a two-part gear at a barrier zone should be considered as exactly one gear.
[58] An dieser Stelle sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung jede Angabe mit einem unbestimmten Zahlenartikel, also beispielsweise„ein",„zwei" usw. als eine„mindestens"-Angabe zu verstehen sein soll, sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ergibt, dass etwa dort nur ein„genau"-Aus- druck zu verstehen sein soll, also beispielsweise„genau ein",„genau zwei" usw. [58] At this point, it should be expressly pointed out that in the context of the present patent application, any statement with an indefinite number article, ie for example "a", "two", etc. should be understood as an "at least" indication, provided that It does not follow from the context in question that there should only be understood as an "exact" expression, for example "exactly one", "exactly two" etc.
[59] Die Gangsteigung t findet sich als der Abstand zweier benachbarter Schnecken- wände desselben Kanals in einem Längsschnitt entlang der Schnecke. [59] The pitch t is found as the distance between two adjacent worm walls of the same channel in a longitudinal section along the worm.
[60] Bevorzugt weist die Schnecke eine Modularverbindungseinrichtung auf. Es können dann mit besonders leichten Maßnahmen verschiedene Schneckenlängen vorgehalten und angeboten werden. [60] The screw preferably has a modular connection device. It can then be kept and offered with particularly easy measures different screw lengths.
[61] Die Wartung der Schnecke wird stark erleichtert, wenn ein die Schnecke umge- bender Zylinder einen segmentierten Aufbau aufweist. Als„segmentiert" sei jedweder Zylinder verstanden, der nicht aus einem einstückigen Hohlzylinder geformt ist. Vor allem sei daran gedacht, dass der Zylinder zwei oder mehr als zwei Segmente aufweist, so dass der Zylinder axial segmentiert ist, sich also in der Länge aus mehreren Teilzylindern zusammensetzt. [62] Die Schnecke kann ein Temperiermittel aufweisen. Die Schnecke kann dann von innen heraus temperiert werden, beispielsweise über eine Kühlfluidführung oder über eine Heizfluidführung. Im Falle einer temperierten Schnecke ist bevorzugt zusätzlich ein Temperatursensor vorhanden, um die thermische Rückkopplung des zu plastifizierenden Materials auf die Oberfläche der Schnecke mit zu erfassen. [63] Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Schnecke weist eine Schneckenwelle mit einer Ausnehmung auf, welche ein Rückdrucklager aufweist oder zur Aufnahme eines Rückdrucklagers eingerichtet ist. [61] The maintenance of the screw is greatly facilitated if a cylinder surrounding the screw has a segmented structure. Any cylinder which is not formed from a one-piece hollow cylinder is to be understood as being "segmented." Above all, it should be remembered that the cylinder has two or more segments, so that the cylinder is axially segmented, that is to say in the length of several The worm may then be tempered from the inside, for example via a cooling fluid guide or via a heating fluid guide In the case of a temperature-controlled worm, a temperature sensor is preferably additionally present to enable the thermal feedback of the worm plasticizing material on the surface of the screw with capture. [63] A preferred embodiment of the screw has a worm shaft with a recess which has a back pressure bearing or is adapted to receive a back pressure bearing.
[64] Die Schnecke kann eine Schneckenwelle aufweisen, welche als Schneckendorn ausgeführt ist. [64] The worm can have a worm shaft, which is designed as a worm mandrel.
[65] Es wurde bereits erläutert, dass die Maschine bevorzugt ein Einschnecken-Extru- der ist. [65] It has already been explained that the machine is preferably a single-screw extruder.
[66] Extruder werden in zahlreichen Bereichen der kunststoffverarbeitenden Industrie eingesetzt. Insbesondere sei an einen Extruder gedacht, welcher thermoplastische Kunst- Stoffe fördert, aufschmilzt und homogenisiert, um die Kunststoffschmelze anschließend an eine formgebende Düse zum Ausformen eines kontinuierlichen Produkts zu leiten. Die Produkte sind zum Beispiel Profile, Rohre, Folien, Blasformteile, Platten, Filamente, Vliesstoffe, Bändchen, Halbzeuge, Schläuche, Kabel, Granulat, Compound oder Schaumhalbzeuge. [67] Alternativ lässt sich gut vorstellen, dass die Maschine beispielsweise eine Kunststoffspritzgussmaschine ist, insbesondere einen zentralen Einspritzkolben aufweisend. Bei einer Kunststoffspritzgussmaschine ist die Plastifizierschnecke in der Regel längs- verschieblich gelagert. Mit zunehmender Menge an gefördertem Kunststoffgranulat wird dieses am Ende der Schnecke im plastifizierten Zustand gesammelt, bis die erforderliche Menge zum Einspritzen in die Spritzgusskavität angesammelt ist. Zum Sammeln der Kunststoffschmelze vor der Schneckenspitze bewegt sich sie Schnecke während der Plas- tifizierung axial zurück.. Dies erhöht die erforderliche Baulänge noch über die reine Schneckenlänge hinaus. [66] Extruders are used in many areas of the plastics processing industry. In particular, consider an extruder which conveys, melts and homogenizes thermoplastic materials to subsequently direct the plastic melt to a forming die for forming a continuous product. The products are, for example, profiles, tubes, films, blow moldings, plates, filaments, nonwovens, tapes, semi-finished products, hoses, cables, granules, compound or semifinished foam products. [67] Alternatively, it is easy to imagine that the machine is, for example, a plastic injection molding machine, in particular having a central injection piston. In a plastic injection molding machine, the plasticizing screw is usually mounted longitudinally displaceable. With increasing amount of plastic granules conveyed, this is collected at the end of the screw in the plasticized state until the required amount is accumulated for injection into the Spritzgusskavität. To collect the plastic melt in front of the screw tip, the screw moves axially back during the plastification process. This increases the required overall length even beyond the pure screw length.
[68] Es ist leicht ersichtlich, dass eine solche Maschine ebenfalls stark von einer Schnecke profitiert, deren Geometrie eine eher gedrungene Form aufweist, insbesondere eine kurze Baulänge. [69] Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe eine Einschnecken-Plastifiziermaschine zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren von Kunststoff, wobei die Einschnecken-Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Ein- schnecken-Plastifiziermaschine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, so dass sich im Betrieb unter Berücksichtigung einer Gangzahl der Schnecke ein durchgesetzter Massestrom m des Kunststoffs ergibt, wobei die wirksame Länge L von 200 mm bis 2.000 mm beträgt und wobei im Betrieb das Verhältnis zwischen dem Massestrom m und der wirksamen Länge L zwischen 0,25 kg/(h*mm) und 1,4 kg/(h*mm) beträgt, insbesondere mindestens 0,5 kg/(h*mm). [68] It can easily be seen that such a machine also benefits greatly from a screw whose geometry has a rather compact shape, in particular a short overall length. [69] According to a fourth aspect of the present invention, the stated object solves a single-screw plasticizing machine for conveying, melting and homogenizing plastic, the single-screw plasticizing machine having a screw with a screw diameter and an effective length, and wherein the screw-in Plasticizing machine is adapted to rotate the worm in operation by means of a controller with a peripheral speed, so that in operation, taking into account a number of flights of the worm an established mass flow m of the plastic results, the effective length L of 200 mm to 2000 mm and wherein in operation the ratio between the mass flow m and the effective length L is between 0.25 kg / (h * mm) and 1.4 kg / (h * mm), in particular at least 0.5 kg / (h * mm) ,
[70] Es sei ausdrücklich betont, dass sich eine so gestaltete Einschnecken-Plastifizier- maschine zusätzlich mit sämtlichen vorher beschriebenen Merkmalen auszeichnen kann. [70] It should be emphasized that a single-screw plasticising machine designed in this way can additionally be equipped with all the features described above.
[71] Außerdem sei ausdrücklich betont, dass auch die angegebenen Intervallgrenzen keine scharfen Grenzen sein müssen. Vielmehr seien auch leicht darüber hinaus bzw. darunter gehende Werte als im Rahmen der Erfindung liegend zu betrachten. [71] It should also be emphasized that even the specified interval limits do not have to be sharp. On the contrary, values slightly above or below are to be regarded as being within the scope of the invention.
[72] Begrifflich sei hinsichtlich des„Massestroms" erläutert, dass dieser derjenigen Größe entsprechen soll, welche bei der Berechnung und Auslegung üblicherweise mit dem Parameter rh bezeichnet wird. In der eingangs beschriebenen Entwicklung der im Stand der Technik verwendeten Extruder sind Konstruktionen mit Parameterverhältnissen vorgeschlagen worden, welche bei Auftrag des Durchsatzes auf der Ordinate und der wirksamen Länge des Extruders auf der Abszisse in einem kartesische Koordinatensystem im Wesentlichen eine Gerade ergeben. Diese Gerade läuft jedoch nicht durch den Null-Punkt des Koordinatensystems. Auch fordert sie bei einem angestrebten Durchsatz von beispielsweise ab 200 kg/h eine Extruderlänge von etwa 1.500 mm und aufwärts. Demgegenüber lassen sich mit dem hier vorgeschlagenen Wertebereich deutlich kürzere Extruder herstellen, beim selben erforderlichen Durchsatz von 200 kg/h, beispielsweise Extruder mit einer Länge von nur etwa 200 mm bis 800 mm, bei Durchmessern D von etwa 400 mm bzw. ungefähr 100 mm. [72] It is explained in terms of the "mass flow" that it should correspond to the variable which is usually designated by the parameter rh in the calculation and design .. Designs with parameter ratios are proposed in the development of the extruders used in the prior art described at the outset which, given the order of the ordinate throughput and the effective length of the extruder on the abscissa in a Cartesian coordinate system, will essentially give a straight line, but this straight line will not pass through the zero point of the coordinate system, nor does it require a desired throughput of For example, starting at 200 kg / h, an extruder length of about 1,500 mm and upwards can be achieved. On the other hand, significantly shorter extruders can be produced with the value range proposed here, at the same required throughput of 200 kg / h, for example Extruder with a length of only about 200 mm to 800 mm, with diameters D of about 400 mm and about 100 mm.
[73] Nach einem fünften Aspekt der hier vorgeschlagenen Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Verfahren zum Plastifizieren eines Ausgangsmaterials in Form von Kunst- stoff, insbesondere von Kunststoffgranulat mittels einer Einschnecken-Plastifizierma- schine wie vorstehend beschrieben, wobei die Steuerung die Schnecke bevorzugt mit einer Umfangsgeschwindigkeit von unter 1,5 m/s betreibt, insbesondere von unter 1,0 m/s. Es versteht sich, dass auch diese Intervallgrenze als nicht scharfe Grenze verstanden werden soll. [74] Je nach Polymer und Anwendungsfall arbeitet der Extruder in einem angestrebten Drehzahl- und Durchsatzbereich. Das Verhältnis von Maximaldurchsatz zu Minimaldurchsatz liegt üblicherweise zwischen 5: 1 und 20: 1. Oberhalb des Maximaldurchsatzes plant der weitsichtige Ingenieur eine Drehzahlreserve von üblicherweise etwa 10 % bis 20 % ein. Die in der Erfindung als Auslegungsbasis angegebene obere Umfangsge- schwindigkeitsgrenze bezieht sich insbesondere auf den angestrebten maximalen oberen Drehzahlbereich, wobei es auch grundsätzlich sinnvoll sein kann, scherempfindliche Polymere mit niedrigeren Umfangsgeschwindigkeiten zu verarbeiten. [73] According to a fifth aspect of the invention proposed here, the stated object solves a method for plasticizing a starting material in the form of plastic, in particular plastic granules, by means of a single-screw plasticizing machine as described above, wherein the control preferably uses the screw Circumferential speed of less than 1.5 m / s operates, in particular of less than 1.0 m / s. It goes without saying that this interval limit should also be understood as a non-sharp boundary. [74] Depending on the polymer and application, the extruder operates at a desired speed and throughput range. The ratio of maximum flow rate to minimum flow rate is usually between 5: 1 and 20: 1. Above the maximum flow rate, the farsighted engineer plans a speed reserve of typically about 10% to 20%. The upper circumferential speed limit specified in the invention as the design basis relates in particular to the desired maximum upper rpm range, and it may also be fundamentally sensible to process shear-sensitive polymers with lower circumferential speeds.
[75] Nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Set einer Baureihe, aufweisend zwei Einschnecken-Plastifiziermaschinen wie vorstehend beschrieben, wobei beide mit einer Abweichung von maximal 10 % dasselbe Verhältnis zwischen dem Massestrom m und der wirksamen Länge L aufweisen. [75] According to a sixth aspect of the present invention, the stated object solves a set of a series comprising two single-screw plasticizing machines as described above, wherein both have a maximum deviation of 10% the same ratio between the mass flow m and the effective length L.
[76] Zum eindeutigen Verständnis seien in [76] For clear understanding, see
Figur 1 in einem schematischen Längsschnitt ein Extruder mit einem Einfulltrichter und in Figur 2 in einem schematischen Längsschnitt an einer Schneckenspitze zwei alternativ einsetzbare, beispielhafte unterschiedliche Werkzeuge gezeigt. Figure 1 in a schematic longitudinal section of an extruder with a hopper and in Figure 2 in a schematic longitudinal section of a screw tip two alternatively usable, exemplary different tools shown.
[77] Die Schnecke in Figur 1 weist innerhalb ihrer wirksamen Länge L drei Zonen auf, mit zunächst einer Kanaltiefe hl, dann einem Übergangsbereich und schließlich mit einer Kanaltiefe h2, sowie mit einem Schneckendurchmesser D und einer Drehzahl n. Die Umfangsgeschwindigkeit errechnet sich zu dem Produkt aus D, n und π. The screw in Figure 1 has within its effective length L three zones, first with a channel depth hl, then a transition region and finally with a channel depth h2, and with a screw diameter D and a rotational speed n. The peripheral speed is calculated to the Product of D, n and π.
[78] Die Extrusionsrichtung verläuft von links nach rechts. [78] The extrusion direction runs from left to right.
[79] Im Moment favorisierte Parameterbereiche für eine gedrungene Schnecke der hier vorgestellten Erfindung liegen vor allem bei [79] Currently favored parameter ranges for a squat snail of the invention presented here are mainly at
Umfangsgeschwindigkeit 0,05 bis 1,0 m/s Peripheral speed 0.05 to 1.0 m / s
L/D 1 bis 8 L / D 1 to 8
h/D 1/20 bis 1/150 h / D 1/20 to 1/150
Gangzahl i 2 bis 20 und/oder  Number of gears i 2 to 20 and / or
Durchmesser D 150 bis 800.  Diameter D 150 to 800.
[80] Auf den ersten Blick gemäß dem bisherigen Entwicklungsstand beginnt der praktisch sinnvollste Schneckendurchmesserbereich bei etwa 300 mm oder weniger - wobei vor allem bei einem Extruder ohne Schmelzepumpe kleinere Werte auch sinnvoll erscheinen - und geht bis ca. 500 mm oder mehr. [80] At first glance, according to the current state of development, the practically most meaningful screw diameter range starts at about 300 mm or less - smaller values appear to make sense especially with an extruder without a melt pump - and goes up to approx. 500 mm or more.
[81] Letztendlich kann man durch geschickte Wahl des Schneckendurchmessers den heute bekannten Durchsatzbereich auf eine wirksame Schneckenlänge von unter 2.000 mm übertragen. [81] Finally, by skillfully choosing the screw diameter, it is possible to transfer the throughput range known today to an effective screw length of less than 2,000 mm.
[82] Die Schnecke 1 in Figur 2 verläuft in einem Zylinder 2. Sie weist entlang einer Extrusionsrichtung 3 zunächst einen zylindrischen Teil 4 und anschließend eine Schneckenspitze 5 auf. [83] Ein Gang 6 formt sich zwischen der Schnecke 1 und dem Zylinder 2 aus. Durch den Gang fördert die Schnecke 1 im Betrieb den aufgeschmolzenen plastifizierte Kunststoff in der Extrusionsrichtung 3. The screw 1 in Figure 2 extends in a cylinder 2. It has along an extrusion direction 3, first a cylindrical part 4 and then a screw tip 5 on. [83] A gear 6 is formed between the screw 1 and the cylinder 2. During operation, the screw 1 during operation conveys the molten plasticized plastic in the extrusion direction 3.
[84] Noch vor dem Beginn der Schneckenspitze 5 endet der Zylinder 2. An seine Stirn 7 ist ein Werkzeug angeschlossen, nämlich beispielsweise (in der oberen Hälfte der Figur 2 dargestellt) eine Verjüngung des Kanals 6 zu einer Ringspaltdüse 8, sodass im Betrieb der Maschine (nicht in Gänze dargestellt) ein Rohr 9 extrudiert wird; oder es sind beispielsweise (unten in Figur 2 dargestellt) ein Lochblech 10 zum Extrudieren einer Mehrzahl Schmelzestränge 1 1 (exemplarisch dargestellt) und ein darauf folgendes, an der im Betrieb rotierenden Schnecke 1 mitrotierend befestigtes Messer 12 zum Zerschneiden der Schmelzestränge 1 1 in Granulatkörner 13, 14 (exemplarisch beziffert) vorgesehen. [84] The cylinder 2 terminates even before the start of the screw tip 5. A tool is connected to its end 7, namely, for example (shown in the upper half of FIG. 2), a tapering of the channel 6 to form an annular gap nozzle 8, so that in operation Machine (not shown in full) a tube 9 is extruded; or there are, for example (shown below in Figure 2) a perforated plate 10 for extruding a plurality of melt strand 1 1 (shown by way of example) and a following, on the rotating in operation screw 1 mitrotierend fixed knife 12 for cutting the melt strands 1 1 in granules 13th , 14 (numbered as an example).
[85] Die Schnecke 1 ragt aus einem Druckbereich 15 stromaufwärts des Werkzeugs durch das Werkzeug hindurch in einen Bereich 16 mit Umgebungsdruck hinein. Das Werkzeug formt die Düse mit dem zylindrischen Teil der Schnecke 1 aus. Die Schneckenspitze 5 liegt vollständig im druckverminderten Bereich, und es ragt ein Teil der Querschnittsfläche der Schnecke 1 nach draußen. [85] The screw 1 protrudes from a pressure area 15 upstream of the tool through the tool into an area 16 with ambient pressure. The tool forms the nozzle with the cylindrical part of the screw 1. The screw tip 5 is completely in the pressure-reduced area, and it protrudes part of the cross-sectional area of the screw 1 to the outside.

Claims

Einschnecken-Plastifiziermaschine, vor allem Einschnecken-Extruder, geeignet und eingerichtet zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterial, vor allem eines thermoplastischen Polymers, wobei die Einschne- cken-Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifizierma- schine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, dadurch gekennzeichnet, dass Single-screw extruder, suitable and adapted for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a thermoplastic polymer, wherein the Einschnecken-plasticizing a screw having a screw diameter and an effective length, and wherein the Einschnecken -Plastifizier- machine is set to rotate the worm in operation by means of a controller with a peripheral speed, characterized in that
• der Schneckendurchmesser D mindestens 150 mm beträgt, insbesondere 200 mm bis 800 mm, und dass • The screw diameter D is at least 150 mm, in particular 200 mm to 800 mm, and that
• die wirksame Länge L zum Schneckendurchmesser D ein Verhältnis L/D von 1 bis 8 aufweist. • the effective length L to the screw diameter D has a ratio L / D of 1 to 8.
Einschnecken-Plastifiziermaschine, vor allem Einschnecken-Extruder, geeignet und eingerichtet zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, vor allem eines thermoplastischen Polymers, wobei die Einschne- cken-Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifizierma- schine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, dadurch gekennzeichnet, dass Single-screw extruder, suitable and arranged for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a thermoplastic polymer, wherein the single-screw plasticizing machine has a screw with a screw diameter and an effective length, and wherein the single screw -Plastifizier- machine is set to rotate the worm in operation by means of a controller with a peripheral speed, characterized in that
• der Schneckendurchmesser D mindestens 150 mm beträgt, insbesondere 200 mm bis 800 mm, und dass The screw diameter D is at least 150 mm, in particular 200 mm to 800 mm, and that
• die Steuerung dazu eingerichtet ist, die Schnecke mit einer Umfangsgeschwindigkeit von unter 1,5 m/s zu betreiben, bevorzugt von unter 1,0 m/s, besonders bevorzugt von zwischen 0,05 m s und 1 ,0 m/s. • The controller is adapted to operate the screw at a peripheral speed of less than 1.5 m / s, preferably less than 1.0 m / s, more preferably between 0.05 m s and 1, 0 m / s.
Einschnecken-Plastifiziermaschine, vor allem Einschnecken-Extruder, geeignet und eingerichtet zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, vor allem eines thermoplastischen Polymers, wobei die Einschne- cken-Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifizierma- schine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, dadurch gekennzeichnet, dass Single-screw extruder, suitable and arranged for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a thermoplastic polymer, wherein the single-screw plasticizing machine has a screw with a screw diameter and an effective length, and wherein the single screw -Plastifizier- machine is set to rotate the worm in operation by means of a controller with a peripheral speed, characterized in that
• die wirksame Länge L zum Schneckendurchmesser D ein Verhältnis L/D von 1 bis 8 aufweist und dass • the effective length L to the screw diameter D has a ratio L / D of 1 to 8 and that
• die Steuerung dazu eingerichtet ist, die Schnecke mit einer Umfangsgeschwindigkeit von unter 1,5 m/s zu betreiben, bevorzugt von unter 1,0 m/s, besonders bevorzugt von zwischen 0,05 m/s und 1,0 m/s. • The controller is adapted to operate the screw at a peripheral speed of less than 1.5 m / s, preferably below 1.0 m / s, more preferably between 0.05 m / s and 1.0 m / s ,
Einschnecken-Plastifiziermaschine nach zweien oder allen dreien der vorstehenden Ansprüche. Single-screw plasticizing machine according to two or all three of the preceding claims.
Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Maschinenrichtung jenseits der wirksamen Länge der Schnecke eine Schmelzepumpe vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, im Betrieb einen Druckaufbau zu erzeugen. Einschnecken-Plastifiziermaschine, vor allem Einschnecken-Extruder, geeignet und eingerichtet zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, vor allem eines thermoplastischen Polymers, wobei die Einschne- cken-Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifizierma- schine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, insbesondere Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der wirksamen Länge L der Schnecke und/oder im Bereich einer Schneckenspitze jenseits der wirksamen Länge L ein Druckminderer vorgesehen ist, durch welchen hindurch sich die Schnecke mit einem Teil ihrer axialen Länge in einen im Betrieb druckverminderten Bereich erstreckt, insbesondere in einen Bereich mit Umgebungsdruck im Betrieb. Single-screw plasticizing machine according to one of the preceding claims, characterized in that a melt pump is provided in the machine direction beyond the effective length of the screw, which is adapted to generate a pressure build-up during operation. Single-screw extruder, suitable and arranged for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a thermoplastic polymer, wherein the single-screw plasticizing machine has a screw with a screw diameter and an effective length, and wherein the single screw -Plastifizier- machine is set to rotate the screw in operation by means of a controller at a peripheral speed, in particular single-screw plasticizing machine according to one of the preceding claims, characterized in that in the range of the effective length L of the screw and / or in the region of a screw tip beyond the effective length L, a pressure reducer is provided, through which the screw extends with part of its axial length into a pressure-reduced region during operation, in particular into an area with ambient pressure during operation.
Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Maschinenrichtung jenseits eines Zylinders der Schnecke ein Extrusionswerkzeug angeschlossen ist. Single-screw plasticizing machine according to one of the preceding claims, characterized in that an extrusion tool is connected in the machine direction beyond a cylinder of the screw.
Einschnecken-Plastifiziermaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrusionswerkzeug eine Ringspaltdüse aufweist. Single-screw plasticizing machine according to claim 6 or 7, characterized in that the extrusion die has an annular gap nozzle.
Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrusionswerkzeug im Betrieb ein ringförmiges Extru- dat zu erzeugen eingerichtet ist, insbesondere ein Rohr. Einschnecken-Plastifiziermaschine, vor allem Einschnecken-Extruder, geeignet und eingerichtet zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, vor allem eines thermoplastischen Polymers, wobei die Einschne- cken-Plastifizierrnaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifizierma- schine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, msÄesönrfe 'e Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis Single-screw plasticizing machine according to one of claims 6 to 8, characterized in that the extrusion tool is set up in operation to produce an annular extrudate, in particular a tube. Single screw extruder, suitable and arranged for conveying, melting and homogenizing a starting material, in particular a thermoplastic polymer, wherein the single screw plasticizing machine has a screw with a screw diameter and an effective length, and wherein the single screw Plasticizer is set to rotate the worm in operation by means of a controller at a peripheral speed, mseselfe 'e single-screw plasticizing machine according to one of claims 1 to
dadurch gekennzeichnet, dass in Maschinenrichtung jenseits eines Zylinders der Schnecke ein Extrusionswerkzeug angeschlossen ist, wobei das Extrusionswerkzeug im Betrieb ein Granulat zu erzeugen eingerichtet ist und eine Lochscheibe zum Erzeugen eines Strangs sowie ein Messer zum Zerschneiden des Strangs aufweist, wobei bevorzugt das Messer mitdrehend an der Schnecke angeordnet ist, insbesondere an der Schneckenspitze, oder das Messer feststehend angeordnet ist, wobei die Lochscheibe an der Schnecke angeordnet sein kann. characterized in that in the machine direction beyond a cylinder of the screw, an extrusion tool is connected, wherein the extrusion tool in operation to produce granules is set up and a perforated disc for producing a strand and a knife for cutting the strand, wherein preferably the knife mitdrehend on the Snail is arranged, in particular at the screw tip, or the knife is arranged stationary, wherein the perforated disc can be arranged on the screw.
Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Länge L zwischen 200 mm und 2.400 mm beträgt. Single-screw plasticizing machine according to one of the preceding claims, characterized in that the effective length L is between 200 mm and 2,400 mm.
Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckendurchmesser D zur Kanaltiefe h ein Verhältnis D/h von 20 bis 150 aufweist. Single-screw plasticizing machine according to one of the preceding claims, characterized in that the screw diameter D to the channel depth h has a ratio D / h of 20 to 150.
Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke mehrgängig ist. Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke eine Modularverbindungseinrich- tung aufweist. Single-screw plastifying machine according to one of the preceding claims, characterized in that the screw is more continuous. Single-screw plasticizing machine according to one of the preceding claims, characterized in that the screw has a modular connecting device.
Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Schnecke umgebender Zylinder einen axial segmentierten Aufbau aufweist. Single-screw plasticizing machine according to one of the preceding claims, characterized in that a cylinder surrounding the screw has an axially segmented structure.
Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke ein Temperiermittel aufweist. Single-screw plasticizing machine according to one of the preceding claims, characterized in that the screw has a temperature control.
Einschnecken-Plastiflziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke eine Schneckenwelle mit einer Ausnehmung aufweist, welche ein Rückdrucklager aufweist oder aufzunehmen eingerichtet ist. Single-screw plastifying machine according to one of the preceding claims, characterized in that the screw has a worm shaft with a recess which has a back pressure bearing or is adapted to receive.
Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke eine Schneckenwelle aufweist, welche als Schneckendorn ausgeführt ist. Single-screw plasticizing machine according to one of the preceding claims, characterized in that the screw has a worm shaft, which is designed as a worm mandrel.
Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine eine Kunststoffspritzgussmaschine ist Single-screw plasticizing machine according to one of claims 1 to 18, characterized in that the machine is a plastic injection molding machine
Einschnecken-Plastifiziermaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zentralen Einspritzkolben aufweist. Single-screw plasticizing machine according to claim 19, characterized in that it comprises a central injection piston.
Einschnecken-Plastifiziermaschine, zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren von Ausgangsmaterial, vor allem Einschnecken-Extruder für ein thermoplastisches Polymer, wobei die Einschnecken-Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser D und einer wirksamen Länge L aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifiziermaschine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, sodass sich im Betrieb unter Berücksichtigung einer Gangzahl ein durchgesetzter Massestrom rh des Ausgangsmaterials ergibt, insbesondere Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Länge L von 200 mm bis 2.000 mm beträgt und dass im Betrieb das Verhältnis zwischen dem Massestrom rh und der wirksamen Länge L zwischen 0,25 kg/h/mm und 1,4 kg/h/mm beträgt, insbesondere mindestens 0,5 kg/h/mm. Single-screw plasticizing machine for conveying, melting and homogenizing starting material, especially single-screw extruder for a thermoplastic polymer, the single-screw plasticizing machine having a screw with a screw diameter D and an effective length L, and the single-screw plasticizing machine being arranged to rotate the worm in operation by means of a controller at a peripheral speed, so that in operation, taking into account a number of gears, an enforced mass flow rh of the starting material results, in particular single-screwing according to one of the preceding claims, characterized in that the effective length L of 200 mm to 2000 mm and that in operation the ratio between the mass flow rh and the effective length L is between 0.25 kg / h / mm and 1.4 kg / h / mm, in particular at least 0.5 kg / h / mm.
Verfahren zum Plastifizieren eines Ausgangsmaterials, vor allem eines thermoplastischen Polymers, mittels einer Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere in Gestalt eines Einschnecken- Extruders, wobei die Steuerung die Schnecke bevorzugt mit einer Umfangsgeschwindigkeit von unter 1,5 m/s betreibt, insbesondere von unter 1,0 m/s. Process for plasticising a starting material, in particular a thermoplastic polymer, by means of a single-screw plasticizing machine according to one of the preceding claims, in particular in the form of a single-screw extruder, the control preferably operating the screw at a peripheral speed of less than 1.5 m / s, in particular below 1.0 m / s.
Set einer Baureihe, aufweisend zwei Einschnecken-Plastifiziermaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei beide mit einer Abweichung von maximal 10 % dasselbe Verhältnis zwischen dem Massestrom rh und der wirksamen Länge L aufweisen. Set of a series, comprising two single-screw plasticizing machines according to one of claims 1 to 21, wherein both have the same ratio between the mass flow rh and the effective length L with a maximum deviation of 10%.
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