WO2013013916A1 - Vorrichtung zum entgasen von thermoplastischem extrudat - Google Patents

Vorrichtung zum entgasen von thermoplastischem extrudat Download PDF

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WO2013013916A1
WO2013013916A1 PCT/EP2012/062359 EP2012062359W WO2013013916A1 WO 2013013916 A1 WO2013013916 A1 WO 2013013916A1 EP 2012062359 W EP2012062359 W EP 2012062359W WO 2013013916 A1 WO2013013916 A1 WO 2013013916A1
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screw
downstream chamber
transfer channel
extruder housing
mouth
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PCT/EP2012/062359
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Andreas Pechhacker
Johann Brandstätter
Christian Lovranich
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Starlinger & Co Gesellschaft M.B.H.
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a device for extruding thermoplastic
  • a plastic article having an extruder housing in which a screw driven by a drive device is rotatably mounted about its longitudinal axis, the screw having at least one sealing section which axially divides the extruder housing into an upstream chamber and a downstream chamber, with a transfer passage from the upstream chamber Downstream chamber leads and opens into it, wherein at least one gas discharge opening is provided, which is arranged in the downstream chamber.
  • thermoplastic material to be processed is in this case granulated, melted and then extruded, wherein an extruder housing, in which an extruder screw driven by a drive device is rotatably mounted about its longitudinal axis, is provided.
  • the extruder housing is provided with an example provided with a funnel feed opening for the plastic material to be plasticized and a spaced therefrom outlet opening for the plastic melt.
  • gases regularly occur in the plasticized plastic. These can be caused by impurities, gas deposits, moisture or thermal decomposition and are generally undesirable because they adversely affect the quality of the plastic.
  • the extruder housing is divided by a sealing portion into two areas, namely in an upstream chamber and a downstream chamber. Both are connected via a transfer channel.
  • a gas exhaust port for the escape of gases is provided in the downstream portion of the screw. In this way, gases can be removed from the plastic melt and a purer plastic product can be produced.
  • a disadvantage of the above-mentioned devices is the fact that too high back pressure at the extruder outlet (eg clogged filters) or when using sticky material a backwater of the extruded material up to and through the extruder outlet (eg clogged filters) or when using sticky material a backwater of the extruded material up to and through the extruder outlet (eg clogged filters) or when using sticky material a backwater of the extruded material up to and through the
  • the object of the present invention is therefore to reduce the degree of degassing of the melt with little design effort during the entire operation of the device, i. on the one hand over a longer period of time, on the other hand at a restart of the device to improve.
  • an apparatus for extruding thermoplastic material with an extruder housing in which a driven by a drive device screw is rotatably mounted about its longitudinal axis, wherein the screw has at least one sealing portion, the extruder housing axially into an upstream chamber and a downstream Chamber divides, wherein a transfer channel from the downstream chamber to the upstream chamber and opens into this, wherein at least one gas discharge opening is provided, which is arranged in the downstream chamber, which is characterized in that the gas discharge opening in
  • Crossover channel is arranged.
  • the invention is based on the recognition that the gas in the downstream chamber upstream flow to the gas exhaust port and directly over the
  • Gas outlet can escape.
  • the gas outlet opening is preferably directly in the
  • the screw has a screw thread, wherein the mouth of the transfer channel is arranged in the downstream chamber at least by a thread from the gas exhaust opening.
  • this measure minimizes the backflow (upstream) of plasticized plastic and thus further reduces the risk of clogging; on the other hand, the gas space present in the area of the gas outlet opening is plasticized against the flow of material
  • the sealing portion has a sealing thread, which is opposite to the screw thread to better seal the upstream chamber of the downstream chamber against material flows.
  • the sealing portion has at least one cylindrical portion with at least two annular
  • a perforated plate with a plurality of through-holes is arranged in the transfer channel.
  • the perforated plate, through which the melt is extruded, seen in a conveying direction of the melt is arranged at the downstream end of the transfer channel so that a surface of the perforated plate facing the screw in FIG.
  • the perforated plate has a concavely curved surface whose curvature with the inner curvature of the extruder housing and largely with the outer curvature of the Snail is compliant, so that a reduction of the material by the screw by means of positive locking is made possible.
  • the mouth of the transfer channel opens into the downstream chamber at an angle between 10 ° and 80 °, preferably between 30 ° and 60 °, relative to the longitudinal axis of the screw.
  • the worm has a first section, which - seen in the conveying direction of the worm - is subsequently formed on the sealing section, and a second section, which - viewed in the conveying direction of the worm - connects to the first section, wherein the Snail turns of the screw are cut deeper in the first section than in the second section. In this way, the desired pressure build-up can take place.
  • the screw in the downstream chamber has on its surface at least partially an adhesion-reducing coating. This not only minimizes the risk of blockage of the screw, but also provides protection against the corrosive effect of the flow of plasticized plastic material.
  • at least the region between the gas outlet opening and the mouth of the transfer channel is provided with an adhesion-reducing coating.
  • the invention can be realized in different ways.
  • the crossing channel at least partially on
  • the transfer channel is arranged in sections - in the axial direction - outside the storage area of the screw, preferably as a bypass.
  • the transfer channel can extend at least in sections inside the screw.
  • the transfer channel runs in the screw core and the mouths of the channel are ideally located on the surface of the screw core.
  • the mixing element comprises eg in an axial section of the worm a larger number of worm windings and optionally a steeper thread pitch.
  • Essential is a conveying effect of the mixing element in the direction of the extruder outlet.
  • Fig. 1 is a schematic view in longitudinal section of a preferred embodiment
  • Embodiment of a fiction designed according to the device for extruding thermoplastic material
  • FIG. 2 shows an enlarged detail of the embodiment of FIG. 1 in a slightly modified form
  • FIG. 3 shows an enlarged detail of the embodiment of FIG. 1 in a slightly modified form
  • Fig. 4 is a schematic longitudinal section view of another
  • FIG shows the fiction, designed according to device 1 in a schematic view in longitudinal section.
  • Feeding section 30 of the device 1 the plastic material K to be plasticized is fed to the worm 3.
  • the feed section 30 and the feed opening 31 are arranged on the left side of the device 1.
  • Plastic material is divided into two areas, namely an upstream chamber 8 and a downstream chamber 9.
  • a transfer channel 11 connects the upstream chamber 8 with the downstream chamber 9.
  • Plastified plastics material is conveyed through the screw 3 along the upstream chamber 8 to the opening 24 in FIG Encouraged extruder housing 2, then passed through the opening 24 in the transfer channel 11 and through the transfer channel 11 on the sealing portion 7, in the manner of a bypass.
  • the plasticized plastic material enters the downstream chamber 9 at the end of the transfer channel 11 and is further promoted there by the screw 3.
  • the sealing portion 7 has a sealing thread 7 ', which is the worm thread 4 of the screw 3 in opposite directions. Due to the opposing plastic material reaching at most in the sealing section 7 is again conveyed back into the upstream chamber 8.
  • the opposite sealing thread 7 ' has a smaller pitch than the extruder screw 3. Also, the core diameter y in the region of the sealing thread 7 'is greater than that
  • a gas exhaust port 16 is also provided. Gas exiting from the plasticized plastic can thus reach the gas discharge opening 16 in the downstream chamber 9, on the one hand by the clearance between the screw flights and on the other hand by the narrow gap between the outer edge of the screw flights 4 and the inner surface of the extruder housing 2.
  • An the gas exhaust opening 16 is negative pressure, which is generated for example by a (not shown) pumping device, and causes a gas flow to the gas exhaust port 16.
  • Gas exhaust port 16 readjusted, i.
  • the gas outlet opening 16 is located in front of the mouth 25 of the transfer channel 11 in the downstream chamber 9.
  • the screw 3 in the downstream chamber 9 conveys the plasticized plastic material entering via the transfer channel 11 to the outlet opening 29 from the extruder housing 2.
  • the mouth 25 of the transfer channel 11 into the downstream chamber 9 is arranged by a distance d, which has a length which corresponds to at least one thread 4 'of the screw 3, away from the gas discharge opening 16. Any plastic material flowing backward can not return to the gas discharge opening 16 in this way.
  • the mouth 25 of the transfer channel 11 is preferably at an angle other than 90 ° with respect to the longitudinal axis 5, e.g. between 10 ° and 80 °, preferably inclined from 30 ° to 60 °.
  • the inclination ⁇ 45 °.
  • Fig. 2 shows a section of Fig. 1 in the degassing stage 23, but with a deviation in the region of the mouth 25 of the transfer channel 11 in the
  • the surface of the plasticized plastic material is additionally increased, so that more gas can escape. This is also in the
  • FIG. 3 shows a further variant of the embodiment of FIG. 1.
  • the mouth 25 is formed analogous to FIG. 1 here.
  • the screw 3 is in the region of the mouth 25 designed as a mixing element 3 ', which in a axial portion of the screw to a larger number
  • the embodiment variant of the device shown in FIG. 4 differs from embodiment 1 of FIG. 1 mainly in that the transfer channel 11 'is not arranged on the extruder housing 2 and bypasses, but that the transfer channel 11' inside the screw 3 of FIG the upstream chamber 8 leads to the downstream chamber 9.
  • two openings 24, 24 'in the transfer channel 11' which runs along the longitudinal axis 5, to the two orifices 25 ", 25" in the
  • the orifices 25 ", 25" are also at a distance d, which has a length which corresponds to at least one thread 4 ', arranged away from the gas discharge opening 16.
  • the screw 3 in the downstream chamber 9 has a first portion 14, which, viewed in the conveying direction of the screw 3 connects to the sealing portion 7, and a second portion 15, which adjoins the first portion 14, wherein the screw turns of the screw 3 are cut deeper in the first portion 14 than in the second portion 15.
  • the second portion 15 is formed so that the incision in the conveying direction is steadily smaller.
  • the second section 15 includes a third section 17 with a constant incision depth.
  • the first portion 14 has a constant incision depth, which, however, is substantially deeper than that of the third portion 17th
  • the screw 3 may still have an adhesion reducing coating (e.g., chromium nitride, chromium, nickel), particularly in the downstream chamber 9.
  • an adhesion reducing coating e.g., chromium nitride, chromium, nickel
  • This coating is particularly advantageous in that thread of the screw 3, in which the mouth 25 ", 25" is provided. Of course, it can also extend to the exit opening 29.

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Abstract

Vorrichtung (1, 1') zum Extrudieren von thermoplastischem Kunststoffgut, mit einem Extrudergehäuse (2), in dem eine durch eine Antriebsvorrichtung angetriebene Schnecke (3) um ihre Längsachse (5) drehbar gelagert ist, wobei die Schnecke (3) zumindest einen Dichtabschnitt (7) aufweist, welcher das Extrudergehäuse axial in eine stromaufwärtige Kammer (8) und eine stromabwärtige Kammer (9) teilt, wobei ein Übertrittskanal (11, 11') von der stromaufwärtigen Kammer (8) zur stromabwärtigen Kammer (9) führt und in diese mündet, wobei zumindest eine Gasabzugsöffnung (16) vorgesehen ist, die in der stromabwärtigen Kammer (9) angeordnet ist, wobei die Gasabzugsöffnung (16) in Förderrichtung der Schnecke in der stromabwärtigen Kammer (9) vor der Mündung (25, 25', 25'') des Übertrittskanals (11, 11') angeordnet ist.

Description

VORRICHTUNG UM ENTGASEN VON THERMOPLASTISCHEM EXTRUDAT
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Extrudieren von thermoplastischem
Kunststoffgut mit einem Extrudergehäuse, in dem eine durch eine Antriebsvorrichtung angetriebene Schnecke um ihre Längsachse drehbar gelagert ist, wobei die Schnecke zumindest einen Dichtabschnitt aufweist, welcher das Extrudergehäuse axial in eine stromaufwärtige Kammer und eine stromabwärtige Kammer teilt, wobei ein Übertrittskanal von der stromaufwärtigen Kammer zur stromabwärtigen Kammer führt und in diese mündet, wobei zumindest eine Gasabzugsöffnung vorgesehen ist, die in der stromabwärtigen Kammer angeordnet ist.
Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus der WO 93/04841 AI bekannt. Das zu verarbeitende thermoplastische Kunststoffgut wird hierbei granuliert, aufgeschmolzen und dann extrudiert, wobei ein Extrudergehäuse, in dem eine durch eine Antriebsvorrichtung angetriebene Extruderschnecke um ihre Längsachse drehbar gelagert ist, vorgesehen ist. Das Extrudergehäuse ist mit einer beispielsweise mit einem Trichter versehenen Aufgabeöffnung für das zu plastifizierende Kunststoffgut und einer davon beabstandeten Austrittsöffnung für die Kunststoffsschmelze versehen. Beim Plastifizieren treten im plastifizierten Kunststoff regelmäßig Gase auf. Diese können durch Verunreinigungen, Gaseinlagerungen, Feuchtigkeit oder thermische Zersetzung entstehen und sind in der Regel unerwünscht, da sie die Qualität des Kunststoffs negativ beeinflussen. Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, ist bei der Vorrichtung gemäß WO 93/04841 AI vorgesehen, dass das Extrudergehäuse durch einen Dichtabschnitt in zwei Bereiche geteilt wird, nämlich in eine stromaufwärtige Kammer und eine stromabwärtige Kammer. Beide sind über einen Übertrittskanal miteinander verbunden. Eine Gasabzugsöffnung für das Entweichen von Gasen ist im stromabwärtigen Abschnitt der Schnecke vorgesehen. Auf diese Art können Gase aus der Kunststoffschmelze entfernt und ein reineres Kunststoffprodukt hergestellt werden.
In der DE 2 258 903 sind Gasabzugsöffnungen in der stromabwärtigen Kammer innerhalb der Schnecke vorgesehen. Auch bei der US 3,360,824 ist eine Gasabzugsöffnung vorgesehen, allerdings befindet sich diese im eigentlichen Übertrittskanal.
Nachteilig bei den oben genannten Vorrichtungen ist der Umstand, dass durch zu hohen Gegendruck am Extruderausgang (z.B. bei verstopften Filtern) oder bei Verwendung klebrigen Materials ein Rückstau des extrudierten Materials bis zu den und durch die
Gasabzugsöffnungen auftritt und das Material somit aus den Gasabzugsöffnungen
herausquillt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, den Entgasungsgrad der Schmelze bei geringem konstruktivem Aufwand während des gesamten Betriebs der Vorrichtung, d.h. einerseits über einen längeren Zeitraum, andererseits bei einer Wiederinbetriebnahme der Vorrichtung, zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Extrudieren von thermoplastischem Kunststoffgut mit einem Extrudergehäuse, in dem eine durch eine Antriebsvorrichtung angetriebene Schnecke um ihre Längsachse drehbar gelagert ist, wobei die Schnecke zumindest einen Dichtabschnitt aufweist, welcher das Extrudergehäuse axial in eine stromaufwärtige Kammer und eine stromabwärtige Kammer teilt, wobei ein Übertrittskanal von der stromabwärtigen Kammer zur stromaufwärtigen Kammer führt und in diese mündet, wobei zumindest eine Gasabzugsöffnung vorgesehen ist, die in der stromabwärtigen Kammer angeordnet ist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Gasabzugsöffnung in
Förderrichtung der Schnecke in der stromabwärtigen Kammer vor der Mündung des
Übertrittskanals angeordnet ist.
Durch diese Maßnahme wird der Materialstrom des plastifizierten Kunststoffs an der Gasabzugsöffnung vorbei geführt, sodass dieser nicht mehr zur Gasabzugsöffnung gelangen kann. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass das Gas in der stromabwärtigen Kammer stromaufwärts zur Gasabzugsöffnung strömen und direkt über die
Gasabzugsöffnung austreten kann. Die Gasabzugsöffnung ist bevorzugt direkt im
Extrudergehäuse untergebracht.
Optional kann vorgesehen sein, dass die Schnecke ein Schneckengewinde aufweist, wobei die Mündung des Übertrittskanals in die stromabwärtige Kammer wenigstens durch einen Gewindegang von der Gasabzugsöffnung entfernt angeordnet ist. Mit dieser Maßnahme wird einerseits die Rückströmung (stromaufwärts) an plastifiziertem Kunststoff minimiert und somit die Gefahr des Verstopfens noch weiter reduziert, andererseits wird der im Bereich der Gasabzugsöffnung vorhandene Gasraum gegen den Materialstrom aus plastifiziertem
Kunststoff abgedichtet. In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass der Dichtabschnitt ein Dichtgewinde aufweist, das dem Schneckengewinde gegenläufig ist, um die stromaufwärtige Kammer von der stromabwärtigen Kammer gegen Materialströme besser abzudichten.
Ergänzend dazu oder alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Dichtabschnitt wenigstens einen zylinderförmigen Abschnitt mit wenigstens zwei kreisringförmigen
Vorsprüngen aufweist, welche formschlüssig an der Innenseite des Extrudergehäuses anliegen. Diese Abdichtung nach Art von Kolbenringen trennt die beiden Kammern sauber voneinander ab. Zusätzlich verstärkt allenfalls im Dichtabschnitt
eingedrungenesKunststoffmaterial die Dichtwirkung.
In einer Ausführungs Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass im Übertrittskanal eine Lochplatte mit einer Vielzahl an Durchgangslöchern angeordnet ist. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Lochplatte, durch welche die Schmelze extrudiert wird, in einer Förderrichtung der Schmelze gesehen, am stromabwärtigen Ende des Übertrittkanals so angeordnet ist, dass eine der Schnecke zugewandte Oberfläche der Lochplatte im
Wesentlichen bündig mit einer Innenwandung des Extrudergehäuses abschließt.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass das durch die Lochplatte hindurch in die Kammer in Form von vielen einzelnen Strängen eintretende Material durch die Schneckenwindungen der Schnecke abgekämmt wird, bevor es sich zu größeren Klumpen zusammenballen kann, was eine Verringerung der Materialoberfläche nach sich zöge, wie sie beim Stand der Technik auftritt und dort der Grund für die verringerte Entgasungsleistung ist. Durch die Lochplatte wird jedoch eine Vielzahl einzelner Materialstränge in kurze Stücke abgekämmt, wobei die Scherflächen am Kunststoffmaterial die Oberfläche nochmals erhöhen, wodurch ein hoher Entgasung sgrad der Schmelze erreicht wird. Als zusätzlicher vorteilhafter Effekt werden die Stückchen an Kunststoffschmelze nach ihrer Entgasung sofort aus dem Bereich der
Entgasungsstufe abtransportiert, sodass keine erneute Verunreinigung mit bereits aus dem Material entwichenem, aber noch nicht aus der Entgasungszone abgezogenem Gas erfolgt.
Vorteilhafterweise weist die Lochplatte eine konkav gewölbte Oberfläche auf, deren Wölbung mit der Innenwölbung des Extrudergehäuses und weitgehend mit der Außenwölbung der Schnecke konform ist, sodass eine Abkämmung des Materials durch die Schnecke mittels Formschluss ermöglicht wird.
In einer Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die Mündung des Übertrittskanals in einem Winkel zwischen 10° und 80°, bevorzugt zwischen 30° und 60°, bezogen auf die Längsachse der Schnecke, in die stromabwärtige Kammer mündet.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Schnecke einen ersten Abschnitt aufweist, der - in Förderrichtung der Schnecke gesehen - an den Dichtabschnitt anschließend ausgebildet ist, und einen zweiten Abschnitt, der sich - in Förderrichtung der Schnecke gesehen - an den ersten Abschnitt anschließt, wobei die Schneckenwindungen der Schnecke in dem ersten Abschnitt tiefer eingeschnitten sind als in dem zweiten Abschnitt. Auf diese Art kann der gewünschte Druckaufbau erfolgen.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Schnecke in der stromabwärtigen Kammer an ihrer Oberfläche zumindest bereichsweise eine haftungsvermindernde Beschichtung aufweist. Dadurch wird nicht nur das Risiko der Verstopfung der Schnecke minimiert, sondern diese Beschichtung bietet auch einen Schutz gegen die korrosive Wirkung des Materialstroms aus plastifiziertem Kunststoff. Bevorzugt ist zumindest der Bereich zwischen Gasabzugsöffnung und der Mündung des Übertrittskanals mit einer haftungsvermindernden Beschichtung versehen.
Die Erfindung kann auf unterschiedliche Arten realisiert werden. In einer
Ausführungsvariante kann der Übertrittskanal wenigstens abschnittsweise am
Extrudergehäuse angeordnet sein. Eine Möglichkeit wäre dann die, dass der Übertrittskanal abschnittsweise - in axialer Richtung - außerhalb des Lagerbereichs der Schnecke, vorzugsweise als Bypass, angeordnet ist.
In einer anderen Ausführungsvariante kann der Übertrittskanal wenigstens abschnittsweise im Inneren der Schnecke verlaufen. Der Übertrittskanal verläuft dabei im Schneckenkern und die Mündungen des Kanals befinden sich idealerweise an der Oberfläche des Schneckenkerns.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Schnecke im Bereich des Eintritts in die
stromabwärtige Kammer aus dem Übertrittskanal für das Kunststoffgut als Mischorgan ausgeführt ist. Das Mischorgan umfasst z.B. in einem axialen Abschnitt der Schnecke eine größere Zahl an Schnecken Windungen und gegebenenfalls eine steilere Gewindesteigung. Wesentlich ist eine Förderwirkung des Mischorgans in Richtung zum Extruderausgang.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisierte im Längsschnitt dargestellte Ansicht eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels einer erfindungs gemäß ausgebildeten Vorrichtung zum Extrudieren von thermoplastischem Kunststoffgut,
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in leicht abgewandelter Form,
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in leicht abgewandelter Form, und
Fig. 4 eine schematisierte im Längsschnitt dargestellte Ansicht eines weiteren
bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungs gemäß ausgebildeten Vorrichtung zum Extrudieren von thermoplastischem Kunststoffgut.
Bei Vorrichtungen zum Extrudieren von thermoplastischem Kunststoffgut tritt häufig das Problem auf, dass einerseits im Kunststoff enthaltene Verunreinigungen entfernt werden sollen, andererseits aber auch bei der Plastifizierung in der Schmelze freiwerdende Gase, z.B. Wasserdampf, abgeführt werden müssen, welche z.B. dadurch entstehen, dass auf den Kunststoffabfällen aufgebrachte Druckfarben bei einer bestimmten Temperatur gasförmige Bestandteile abgeben oder sogar zur Gänze in den gasförmigen Zustand übergehen. Zur Abfuhr derartiger Gase ist nach dem Stand der Technik gewöhnlich eine Gasabzugsöffnung vorgesehen, durch welche die unerwünschten Gase abgezogen werden. Das gereinigte und entgaste Kunststoffmaterial wird sodann der weiteren Verarbeitung zugeführt.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß entsprechend ausgestalteten Vorrichtung 1 zum Extrudieren von thermoplastischem Kunststoff gut, beispielsweise zum Recyclingprozess von Kunststoffen, wird im Folgenden näher beschrieben, wobei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen wird, die die erfindungs gemäß ausgebildete Vorrichtung 1 in einer schematisierten Ansicht im Längsschnitt zeigt. Da die übrigen Figuren dieselben
Bezugszeichen verwenden, wird davon abgesehen, bei jeder Figur die einzelnen Bauteile erneut zu erläutern.
Die erfindungs gemäß ausgebildete Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 weist ein Extrudergehäuse 2 auf, in dem eine durch eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung angetriebene Schnecke 3 um ihre Längsachse 5 drehbar gelagert ist. Über eine Aufgabeöffnung 31 in einem
Beschickungsabschnitt 30 der Vorrichtung 1 wird das zu plastifizierende Kunststoffgut K der Schnecke 3 zugeführt. In der Darstellung gemäß Fig. 1 sind der Beschickungsabschnitt 30 und die Aufgabeöffnung 31 an der linken Seite der Vorrichtung 1 angeordnet. Die
Plastifizierung findet in einem an den Beschickungsabschnitt 30 anschließenden
Plastifizierungsabschnitt 22 der Vorrichtung 1 (dessen Ende am linken Rand der Fig. 1 erkennbar ist) durch eine Erhöhung des Druckes und der Temperatur des Kunststoffgutes statt. Die durch die Plastifizierung entstehende Schmelze tritt sodann in einen weiter unten näher beschriebenen Entgasung sab schnitt 23 ein. Im Entgasung sab schnitt 23 weist die Schnecke 3 einen Dichtabschnitt 7 auf, der den Raum für die Plastifizierung des
Kunststoffguts in zwei Bereiche teilt, nämlich in eine stromaufwärtige Kammer 8 und in eine stromabwärtige Kammer 9. Ein Übertrittskanal 11 verbindet die stromaufwärtige Kammer 8 mit der stromabwärtigen Kammer 9. Plastifiziertes Kunststoffgut wird durch die Schnecke 3 entlang der stromaufwärtigen Kammer 8 bis zur Öffnung 24 im Extrudergehäuse 2 gefördert, dann durch die Öffnung 24 in den Übertrittskanal 11 und durch den Übertrittskanal 11 am Dichtabschnitt 7 vorbeigeführt, nach Art eines Bypass. Über die Mündung 25 tritt das plastifizierte Kunststoffgut am Ende des Übertrittskanals 11 in die stromabwärtige Kammer 9 ein und wird dort von der Schnecke 3 weiter gefördert.
Der Dichtabschnitt 7 weist ein Dichtgewinde 7' auf, das dem Schneckengewinde 4 der Schnecke 3 gegenläufig ist. Durch die Gegenläufigkeit wird allenfalls in den Dichtabschnitt 7 gelangendes Kunststoffgut wieder zurück in die stromaufwärtige Kammer 8 gefördert. Das gegenläufige Dichtgewinde 7' weist eine geringere Steigung als die Extruderschnecke 3 auf. Auch ist der Kerndurchmesser y im Bereich des Dichtgewindes 7' größer als der
Kerndurchmesser x der Schnecke 3. Die Abdichtung der stromaufwärtigen Kammer gegen die stromabwärtige Kammer 9 wird durch diese beiden Maßnahmen verbessert. In der stromabwärtigen Kammer 9 ist außerdem eine Gasabzugsöffnung 16 vorgesehen. Gas, das aus dem plastifizierten Kunststoff austritt, kann so in der stromabwärtigen Kammer 9 zur Gasabzugsöffnung 16 gelangen, und zwar einerseits durch den Freiraum zwischen den Schneckenwindungen und andererseits durch den schmalen Zwischenraum zwischen der Außenkante der Schneckenwindungen 4 und der Innenfläche des Extrudergehäuses 2. An der Gasabzugsöffnung 16 liegt Unterdruck an, der beispielsweise durch eine (nicht dargestellte) Pumpvorrichtung erzeugt wird, und der eine Gasströmung zur Gasabzugsöffnung 16 bewirkt.
Erfindungsgemäß ist die Mündung 25 des Übertrittskanals 11 in Förderrichtung der
Gasabzugsöffnung 16 nachgestellt, d.h. die Gasabzugsöffnung 16 befindet sich vor der Mündung 25 des Übertrittskanals 11 in der stromabwärtigen Kammer 9. Die Schnecke 3 in der stromabwärtigen Kammer 9 fördert das über den Übertrittskanal 11 eintretende plastifizierte Kunststoffgut weiter zur Austrittsöffnung 29 aus dem Extrudergehäuse 2. Die Mündung 25 des Übertrittskanals 11 in die stromabwärtige Kammer 9 ist durch einen Abstand d, der eine Länge aufweist, die zumindest einem Gewindegang 4' der Schnecke 3 entspricht, von der Gasabzugsöffnung 16 entfernt angeordnet. Allfällig rückströmendes Kunststoffgut kann so nicht bis zur Gasabzugsöffnung 16 zurück gelangen. Die Mündung 25 des Übertrittskanals 11 ist bezogen auf die Längsachse 5 vorzugsweise in einem von 90° verschiedenen Winkel , z.B. zwischen 10° und 80°, bevorzugt von 30° bis 60° geneigt. Hier beträgt die Neigung α = 45°.
Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus der Fig. 1 im Bereich der Entgasungs stufe 23, allerdings mit einer Abweichung im Bereich der Mündung 25 des Übertrittskanals 11 in die
stromabwärtige Kammer 9. Anstelle eines einzelnen Mündungskanals in die stromabwärtige Kammer 9 ist eine Lochplatte 13 vorgesehen, die die Mündung 25 in zahlreiche
Mündungskanäle 25' unterteilt. Dadurch wird zusätzlich die Oberfläche des plastifizierten Kunststoffguts erhöht, sodass mehr Gas austreten kann. Dieses wird auch in der
stromabwärtigen Kammer 9 durch die Gasabzugsöffnung 16 abgesaugt.
Die Fig. 3 zeigt eine weitere Variante des Ausführungsbeispiels der Fig. 1. Anstelle der Lochplatte 13 gemäß Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist hier die Mündung 25 analog zu Fig. 1 ausgebildet. Allerdings ist die Schnecke 3 im Bereich der Mündung 25 als Mischorgan 3' ausgeführt, das in einem axialen Abschnitt der Schnecke eine größere Zahl an
Schneckenwindungen 4' ' aufweist als die Schnecke 3 in den übrigen Abschnitten Schneckenwindungen 4 besitzt, wobei die Schneckenwindungen 4" im Mischorgan 3' auch eine steilere Gewindesteigung aufweisen als die Schneckenwindungen 4. Wesentlich ist eine Förderwirkung des Mischorgans 3' in Richtung zum Extruderausgang. Durch das Mischorgan 3' wird derselbe Effekt wie mit der Lochplatte 13 erzielt.
Die Ausführungs Variante der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel 1 der Fig. 1 hauptsächlich darin, dass der Übertrittskanal 11 ' nicht am Extrudergehäuse 2 angeordnet ist und als Bypass vorbeiführt, sondern dass der Übertrittskanal 11 ' im Inneren der Schnecke 3 von der stromaufwärtigen Kammer 8 zur stromabwärtigen Kammer 9 führt. In diesem Fall führen zwei Öffnungen 24, 24' in den Übertrittskanal 11 ', der entlang der Längsachse 5 verläuft, bis zu den beiden Mündungen 25", 25" in der
stromabwärtigen Kammer 9. Die Mündungen 25", 25" sind ebenfalls im Abstand d, der eine Länge aufweist, die zumindest einem Gewindegang 4' entspricht, von der Gasabzugsöffnung 16 entfernt angeordnet.
In allen Ausführungsbeispielen weist die Schnecke 3 in der stromabwärtigen Kammer 9 einen ersten Abschnitt 14 auf, der in Förderrichtung der Schnecke 3 gesehen an den Dichtabschnitt 7 anschließt, und einen zweiten Abschnitt 15, der an den ersten Abschnitt 14 anschließt, wobei die Schneckenwindungen der Schnecke 3 im ersten Abschnitt 14 tiefer eingeschnitten sind als im zweiten Abschnitt 15. In den gezeigten Beispielen ist der zweite Abschnitt 15 so ausgebildet, dass der Einschnitt in Förderrichtung stetig kleiner wird. An diesen zweiten Abschnitt 15 schließt ein dritter Abschnitt 17 mit konstanter Einschnitttiefe an. Auch der erste Abschnitt 14 weist eine konstante Einschnitttiefe auf, die jedoch wesentlich tiefer ist als jene des dritten Abschnitts 17.
Schließlich kann die Schnecke 3 noch - insbesondere in der stromabwärtigen Kammer 9 - eine haftungsmindernde Beschichtung (z.B. aus Chromnitrid, Chrom, Nickel) aufweisen. Diese Beschichtung ist insbesondere in jenem Gewindegang der Schnecke 3, in dem die Mündung 25", 25" vorgesehen ist, vorteilhaft. Sie kann selbstverständlich aber auch bis zur Austrittsöffnung 29 reichen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1, ) zum Extrudieren von thermoplastischem Kunststoff gut, mit einem Extrudergehäuse (2), in dem eine durch eine Antriebs Vorrichtung angetriebene Schnecke (3) um ihre Längsachse (5) drehbar gelagert ist, wobei die Schnecke (3) zumindest einen Dichtabschnitt (7) aufweist, welcher das Extrudergehäuse (2) axial in eine stromaufwärtige Kammer (8) und eine stromabwärtige Kammer (9) teilt, wobei ein Übertrittskanal (11, 11 ') von der stromaufwärtigen Kammer (8) zur stromabwärtigen Kammer (9) führt und in diese mündet, wobei zumindest eine Gasabzugsöffnung (16) vorgesehen ist, die in der
stromabwärtigen Kammer (9) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Gasabzugsöffnung (16) in Förderrichtung der Schnecke (3) in der stromabwärtigen Kammer (9) vor der Mündung (25, 25' , 25") des Übertrittskanals (11, I V) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (3) ein Schneckengewinde (4) aufweist, wobei die Mündung (25, 25', 25") des Übertrittskanals (11, I V ) in die stromabwärtige Kammer (9) wenigstens durch einen Abstand (d), der eine Länge aufweist, die zumindest einem Gewindegang (4') entspricht, von der Gasabzugsöffnung (16) entfernt angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrittskanal (11) wenigstens abschnittsweise am Extrudergehäuse (2) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrittskanal (11) abschnittsweise in axialer Richtung (a) im oder außerhalb des Extrudergehäuses (2), vorzugsweise als Bypass, angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übertrittskanal (11 ') wenigstens abschnittsweise im Inneren der Schnecke (3) verläuft.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (7) ein Dichtgewinde (7') aufweist, das dem Schneckengewinde (4) gegenläufig ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtabschnitt (7) wenigstens einen zylinderförmigen Abschnitt mit wenigstens zwei kreisringförmigen Vorsprüngen aufweist, welche formschlüssig an der Innenseite des Extrudergehäuses (2) anliegen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Übertrittskanal (11) eine Lochplatte (13) mit einer Vielzahl an Mündungslöchern (25') angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochplatte (13) an der Einmündung des Übertrittkanals (11) in die stromabwärtige Kammer (9) so angeordnet ist, dass eine der Schnecke (3) zugewandte Oberfläche (13a) der Lochplatte (13) im
Wesentlichen bündig mit einer Innenwandung des Extrudergehäuses (2) abschließt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung (25, 25") des Übertrittskanals in einem Winkel zwischen 10° und 80°,
vorzugsweise zwischen 30° und 60°, bezogen auf die Längsachse (5) der Schnecke (3), in die stromabwärtige Kammer (9) mündet.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (3) einen ersten Abschnitt (14) aufweist, der - in Förderrichtung der Schnecke (3) gesehen - an Dichtabschnitt (7) anschließend ausgebildet ist, und einen zweiten Abschnitt (15), der sich - in Förderrichtung der Schnecke gesehen - an den ersten Abschnitt (14) anschließt, wobei die Schneckenwindungen der Schnecke (3) in dem ersten Abschnitt (14) tiefer eingeschnitten sind als in dem zweiten Abschnitt (15).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (3) in der stromabwärtigen Kammer (9) zumindest bereichs weise mit einer haftungsvermindernden Beschichtung versehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Bereich zwischen Gasabzugsöffnung (16) und der Mündung (25, 25") des Übertrittskanals (11) mit einer haftungsvermindernden Beschichtung versehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (3) im Bereich der Mündung (25) für das Kunststoffgut als Mischorgan (3') ausgeführt ist.
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