WO2021175357A1 - Extruder comprising at least one screw for processing a processing material - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an extruder with at least one mixing zone and in particular the design and arrangement of at least one mixing zone of at least one screw of the extruder for thermal and / or distributive mixing.
- Any processing material should be able to be processed in the extruder. At least one component of the processing material can be melted and is at least partially melted in the extruder and / or fed to the extruder at least partially in the melted state and is mostly at least partially in solid form after an optional molding, e.g. but not exclusively after an extrusion tool or in an injection molding tool and the corresponding cooling methods for the respective process.
- non-meltable materials e.g. wood, calcium carbonate, fibers, e.g. carbon fibers, soot, mineral substances or the like can also be part of the processing material.
- meltable constituents of the processing material are understood to mean those constituents which are usually at least partially melted in the extrusion process.
- the melting temperature of these meltable constituents is preferably below 450.degree. C., preferably below 400.degree. C., particularly preferably below 350.degree.
- At least part of the processing material is at least one thermoplastic polymer.
- the thermoplastic polymer is particularly preferably processed in the extruder at least together with additives and / or fillers.
- At least part of the processing material is preferably at least one foodstuff that can be melted.
- At least part of the processing material is a pharmaceutical active ingredient.
- a large part of the components of the processing material is often fed to the extruder as a solid.
- components of the processing material in the already molten, liquid and / or gaseous state can also be fed to the extruder.
- Some of the processing material can be discharged in the extruder upstream of the main discharge zone. It is also possible to supply solid and liquid materials that only become liquid or gaseous through further temperature supply, shear and / or pressure reduction, such as propellants.
- the processing material can be fed to the extruder at one or more points.
- meltable thermoplastic polymers or meltable food are in the Essentially, but not exclusively.
- the basis for determining the mean value is the weight and not the volume of the individual components.
- Components whose melting temperature are not taken into account are essentially, but not exclusively, glass components, such as glass fibers or glass spheres, as well as sand and other at least partially mineral fillers.
- extruders in which at least one screw rotates in a housing and a processing material is conveyed and / or plasticized and / or melted and / or cooled.
- the extruder with mixing zone is preferably used in a plasticizing unit in which the processing material is to be melted and / or the homogeneity of the processing material is to be improved.
- the extruder with mixing zone is used in a device for extruding fiber composite molded parts or fiber composite semifinished products, particularly preferably for extruding fiber composite plastic molded parts or fiber composite plastic semifinished products.
- the extruder with mixing zone is preferably used in a device for injection molding, e.g. a so-called injection molding machine or a so-called injection molding unit.
- the injection pressure can be generated via at least one displaceably mounted screw as well as via one or more pistons that are filled via at least one screw.
- the extruder with a mixing zone in a device for injection molding is preferred
- Fiber composite molded parts preferably fiber composite plastic molded parts used.
- the injection pressure can be generated via at least one displaceably mounted screw as well as via one or more pistons that are filled via at least one screw.
- the extruder with mixing zone is preferably used as a cooling extruder in which the temperature of the processing material that has already been heated and / or melted beforehand is to be reduced and / or the homogeneity of the processing material is to be improved.
- the cooling extruder is a special case in foam production. Here, a particularly high degree of homogeneity of the processing material is required.
- extruder with a mixing zone is as an extruder with at least one secondary discharge zone, for example to at least partially remove water or monomeric constituents from the processing material.
- extruders are known and proven. In plastics processing, for example, they are used to plasticize a processing material that is initially mostly granular or powdery, mostly plastic raw material, as well as to convey the melt produced and to build up pressure for it a subsequent tool, for example an extrusion tool. A similar structure can be found in the processing of meltable foods.
- screws in extruders have so-called mixing or shear parts in order to homogenize the processing material and to provide it as a mechanically and thermally homogeneous melt after it has been discharged from the extruder.
- the melt should mostly have a temperature that is as low as possible.
- the axial direction means the discharge direction along the extruder.
- the discharge direction of the extruder and thus the axial direction are preferably obtained from the mean value of the direction of all screw axes from the main feed zone to the main discharge zone.
- FIG. 1 in which an extruder with a screw is shown schematically and not to scale.
- the length of the zone 122 is the axial length of the zone 122 along the axial direction 110 according to the above explanations. The same usage also applies to the length of sections, areas, areas and parts.
- the zones 123 and 124 lie in the axial direction after or behind the zone 122.
- the zones 122 and 123 lie in the axial direction in front of the zone 124.
- the zone 123 lies in the axial direction directly after the zone 122 and directly in front of the zone 124.
- the the same usage also applies to items, sections, areas, areas and parts.
- the beginning of the zone 123 is on the dashed line 104 and thus at the end of the zone 122 and the end of the zone 123 on the dashed line 105 and thus at the beginning of the zone 124. This also means that the end of the zone 122 with the The beginning of the zone 123 coincides, that is to say it is present in the same axial position.
- the same usage applies to the beginning and the end of sections, areas, areas and parts.
- the screw in the extruder is built into a so-called cylinder in a so-called cylinder bore during operation.
- a bore with a bore diameter is made in the cylinder and this is generally referred to as a cylinder bore.
- a cylinder bore In the case of extruders with several screws, one often speaks of a cylinder bore, although the cross-section of the cylinder bore does not necessarily have to be round, but rather has a figure-of-eight shape, for example in the case of twin-screw extruders.
- the cylinder does not necessarily have to be round on the outside, but can also have an angular shape on the outside, for example.
- the round cylinder is usually the most cost-effective to manufacture and can usually also be most easily equipped with, for example, units for heating or cooling the outer surface.
- a single screw with a mixing function for preferred use in a single screw plasticizing extruder or cooling extruder is known from the applicant's patent specification DE10 2018006234 A1.
- Different variants of mixing zones are described which have height-limited gap-wall areas and / or height-limited flow areas for the homogenization of a processing material.
- the difficulty for a successful use of the single screw with mixing function lies in the specific design of the mixing zone and in particular in the optimization of the numerous parameters for operation, such as melt temperature, residence time and energy input. This optimization is particularly difficult if fillers, fibers or the like are added to the processing material or if optimal homogenization is required, for example for foam generation.
- US Pat. No. 6,672,753 B1 describes a screw which has a reorientation zone between a barrier zone and a shaft mixing / shearing part.
- the outer diameter of the respective webs (main web, barrier web, second web in the wave mixer / shear part) is described in relation to one another.
- Both the barrier web and the second web in the wave mixer / shear part have a narrow shear gap. Since the melt has to flow through the narrow gaps several times due to the structure described and the passage depth of the channels is sometimes low, there is sometimes an unfavorable pressure profile in the area of the shaft mixer / shear part. In addition, this can lead to an undesirable increase in the temperature of the processing material. Proposals for designs that lead to an improved conveyance of the processing material or to an improved pressure curve within the mixing part are not made.
- Wo 2006/022 839 A2 also describes a screw that has a reorientation zone between a barrier zone and a shaft mixing / shear part. Both the barrier web and the second web in the wave mixer / shear part have a narrow shear gap. Since the melt has to flow through the narrow gaps several times due to the structure described and the channel depths are sometimes low, there is sometimes an unfavorable pressure profile in the area of the shaft mixer / shear section. In addition, this can lead to an undesirable increase in the temperature of the processing material. Proposals for designs which lead to an improved conveyance of the processing material or to an improved pressure curve within the shearing / mixing part are not made.
- a shear / mixing zone is specified within the metering area, which has at least one web with a sealing area (main web) and one web with a flow area (barrier web).
- main web sealing area
- barrier web carrier web
- the mixing gap sections either have a web height of 0 or a web height which is approximately 0.13 mm less than the web height of the mixing wall sections which surround the mixing gap section. Since the melt has to flow through the narrow gaps several times due to the structure described and the passage depth of the channels is sometimes low, there is sometimes an unfavorable pressure profile in the area of the shaft mixer / shear part. In addition, this can lead to an undesirable increase in the temperature of the processing material. Proposals for designs that lead to an improved conveyance of the processing material or to an improved pressure curve within the shear / mixing zone are not made.
- US 2004/0126453 A1 describes a screw that has a barrier zone and a spiral shear part. At the beginning and at the end of the barrier zone are interchangeable Barriers are provided which are introduced into the solids channel in the axial direction. By means of these barriers, the pressure between the main feed zone and the end of the barrier zone should be adjustable. The web height of the barrier web is not described in detail.
- the barriers introduced have a disadvantageous effect on the conveying rate of the screw, since they inhibit the flow and thus the conveyance of the processing material. This leads to an undesirable increase in the temperature of the processing material.
- No. 4,171,196 A describes a screw in a cylinder which has at least one feed zone, a plasticizing zone and a mixing zone.
- the plasticizing zone is constructed like a barrier zone, the barrier web having the same web height as the main web.
- the barrier web has a large number of narrow openings which run from the screw base to the web head. The openings are deliberately narrow and high so that the entire melt comes into contact with the metal of the screw flight and assumes its temperature. Since the entire melt has to flow through the narrow gaps by means of a pressure flow due to the structure described, there is a high pressure consumption above the gap and an undesirable increase in the temperature of the processing material can also occur. Proposals for designs that lead to an improved conveyance of the processing material or to an improved pressure curve within the mixing part are not made.
- No. 5,178,458 A describes a mixing part with at least one screw flight.
- the basic diameter of the mixing part increases from the inlet to the outlet.
- the outside diameter of the mixing part decreases from the inlet to the outlet.
- the web has openings along the screw axis, the width of which increases linearly from entry to exit.
- This structure is intended to improve the homogeneity of the processing material.
- the channel which is present in the form of a helix between the webs, has a similar width to the webs themselves. This structure makes it difficult to convey the processing material.
- the backflow worsens the conveyance of the processing material due to the sometimes very large openings. Proposals for designs that lead to an improved conveyance of the processing material or to an improved pressure curve within the mixing part are not made.
- No. 3,941,535 A describes a combined mixing / shearing part which is intended to intensively shear and mix the processing material.
- the mixing gap areas start flat at the entry of the shear mixing part and then deepen evenly and progressively to the screw base at the exit.
- At the end of the mixing / shearing part there can be melt with a different shear history.
- the mixing gaps with low land heights lead to a reduction in the conveyance of the processing material.
- the mixing gaps with a large web height and thus a narrow gap lead to high shear input and thus to an increase in temperature of the processing material.
- Suggestions for statements leading to a Improved conveyance of the processing material or an improved pressure curve within the mixing / shearing part are not made.
- JP H05-228 920 A describes an extruder with two secondary discharge zones (ventilation openings). During and after the secondary discharge zone, the extruder should have a kneader zone with depressions or grooves both on the inner wall of the cylinder and on the screw in order to simultaneously improve the homogeneity of the processing material, improved self-cleaning and a high throughput by improving the conveying of the processing material guarantee.
- JP H05-228920 A explicitly provides for the possibility of closing the second secondary discharge zone with a plug indicates that the conveyance of the processing material in the area of the kneader zone is not being improved.
- DE 101 50627 A1 describes an extruder for removing low molecular weight constituents and achieving higher molecular sizes with an extruder screw which has a section on which several screw spindles roll.
- DE 102013 008201 A1 describes a method and a device for producing a foam body with several extruders, at least one extruder being equipped with an extruder screw device and several screw spindles distributed on the circumference of the extruder screw device.
- temperature differences between different radial positions in the cross section of the plastic melt are to be reduced.
- DE 102013008202 A1 also describes a method and a device for producing a foam body with several extruders, wherein at least one extruder can be equipped with an extruder screw device and several screw spindles that are distributed over the circumference of the extruder screw device.
- at least one extruder can be equipped with an extruder screw device and several screw spindles that are distributed over the circumference of the extruder screw device.
- temperature differences between different radial positions in the cross section of the plastic melt are to be reduced.
- the invention is based on the object of providing an improvement or an alternative to the prior art.
- the main task of the designs and arrangement of mixing zones proposed here is to improve the conveyance of the processing material, if possible in combination with an improved pressure profile within the mixing zones and along the extruder, with e.g. a pressure build-up, pressure neutrality or the lowest possible pressure loss within the mixing zones is to be achieved.
- the thermal and / or material homogeneity of processing materials is to be improved and, in particular, but not exclusively, components such as fibers and / or blowing agents and / or gases are to be mixed in in an improved manner.
- Another non-exclusive task is to improve the so-called degassing of processing materials. In this case, at least a part of at least one component is withdrawn from the processing material in a zone of the extruder, for example but not exclusively water and / or monomeric components.
- Zones are axial parts of the extruder and / or the screw and areas are parts of the zones and sections are parts of the areas.
- An “area” describes the length in the axial direction of zones, areas, sections, parts or components. For example, the area of a zone begins with the beginning of the zone in the axial direction and ends with the end of the zone in the axial direction.
- a “flight distance” at an axial position describes the minimum radial distance between a screw flight and the cylinder wall at the axial position.
- the worm clearance at an axial position corresponds to the flight distance from the worm flight which is smallest in the axial position. If there are several screw flights at an axial position distributed over the circumference with different flight spacing, the screw play at the axial position corresponds to the smallest flight spacing.
- the snail clearance can vary over the length of the snail.
- the screw play is determined by the highest elevation, e.g. a pin, a diamond, a ring or the like. If there is no elevation at an axial position, but only the screw base, there is also no screw play at the position.
- the screw play lies in the axial part of the extruder in which the processing material is at least partially in the form of a melt, usually but not exclusively between 0.05 mm and 0.3 mm, but can also be over 1 mm in mixed and / or sheared parts, for example .
- an extruder with a screw is used. This is often referred to as a single screw extruder.
- the screw diameter is usually also 70 mm.
- length information is usually given depending on the screw diameter.
- length information is usually given depending on the screw diameter.
- the length of a mixing section of 210 mm in a single-screw extruder which has a cylinder with a bore diameter of 70 mm is given as a length of 3 screw diameters.
- a “basic distance” at an axial position denotes the maximum radial distance between the screw base of a screw channel and the cylinder wall at the axial position.
- the screw flight height corresponds to the basic distance minus the flight distance.
- the basic distance is the maximum radial distance between the screw base and the cylinder wall at the axial position.
- Screw flights and screw channels generally run helically around the screw.
- the helix can have the same pitch at all axial positions, in other words it can run monotonically around the worm.
- the helix can also at least partially have different pitches at different axial positions, that is to say, in other words, it cannot run monotonically around the worm.
- the pitch of the helix is often referred to as the pitch.
- a screw channel is delimited on both sides by a screw flight. These screw flights are referred to as the surrounding screw flights.
- the thread depth of the worm channel at an axial position results from the basic distance at the axial position minus the flight distance worm backlash at the axial position.
- a screw flight is largely surrounded by two screw channels. These two screw channels, which are referred to as the surrounding screw channels, each have a basic distance. If the basic distances of the two surrounding screw channels are different at an axial position, the flight height of the screw flight is also different for both surrounding screw channels and results from the respective basic distance minus the flight distance.
- the screw flight ends at the axial position at which the gap has a depth which corresponds to the basic distance.
- the screw flight starts again at the axial position at which the gap ends or has a depth that is smaller than the basic distance. In other words: at the point where the depth of the gap corresponds to the basic distance of at least one surrounding screw channel, there is no screw flight.
- Many snails have a tunnel that runs around the snail as a snail channel. But it is also possible that several threads run around the screw core. In such cases, the worm is referred to as multi-thread.
- the number of flights indicates the number of screw flights and thus screw channels.
- the number of screw flights usually corresponds to the number of screw channels.
- a “sealing area” refers to an area of a screw flight which has a flight distance over an axial length of at least half the screw diameter that corresponds to the screw clearance, preferably over an axial length of at least the screw diameter, particularly preferably over an axial length of at least 1 , 5 times the screw diameter has a land spacing that corresponds to the screw clearance.
- the screw flight heights and the basic distances of the sealing area are each averaged separately for both surrounding screw channels.
- a “flow area” refers to an area of a screw flight which has a flight distance over an axial length of at least half the screw diameter that is greater than the screw clearance, preferably over an axial length of minimally the screw diameter, particularly preferably over an axial length of minimally 1.5 times the screw diameter has a land spacing that is greater than the screw clearance.
- the web spacing in the flow area is preferably significantly greater than the screw play, preferably at least twice as large as the screw play, particularly preferably at least 3 times as great as the screw play.
- Processing material can preferably flow over the screw flight in a flow region, particularly preferably processing material in a molten state.
- the screw flight height at an axial position corresponds to the basic distance of the surrounding screw channels at the axial position minus the flight distance at the axial position. If the basic distance from at least one of the surrounding screw channels and / or the flight distance varies along the flow area, the screw flight height and the basic distance of the flow area each result from the arithmetic mean.
- a "height-limited flow area" is present when a flow area is present on a screw flight which has a flight height of at least 30% of the basic distance at the point to both surrounding screw channels, preferably a flight height of at least 40%, particularly preferably a flight height of at least 45 % of the basic distance present at the point and the screw flight height to both surrounding screw channels of a maximum of 70% of the basic distance present at the point, preferably a screw flight height of a maximum of 60%, particularly preferably a screw flight height of a maximum of 55% of the basic distance present at the point having.
- a “narrow flow area” is present when a flow area is present on a screw flight which has a flight height of more than 70% of the basic distance at the point of at least one surrounding screw channel, preferably a flight height of at least 80%, particularly preferably a flight height of has a minimum of 85% of the basic distance present at the point.
- a narrow flow area thus differs from a height-limited flow area through the height of the screw flight and the resulting flight distance.
- a screw web with a narrow flow area is preferably a so-called barrier web, which is usually arranged in a barrier zone of an extruder between the inlet channel, also called the solids channel and the outlet channel, also called the melt channel, so that the processing material that is in the vicinity the cylinder wall is at least partially guided by the rotary movement of the screw from the inlet channel over the barrier web to the outlet channel.
- the web spacing in the flow area of a barrier web is usually between 0.4 mm and 1.5 mm.
- the small values are usually more in extruders with a small screw diameter and the larger values in extruders with a large screw diameter.
- a screw flight with a narrow flow area is preferably a so-called shear flight, which is usually used in a shear part of an extruder between the inlet channel and the outlet channel.
- the web spacing in the flow area of a shear web is usually between 0.4 mm and 1.5 mm.
- the small values are usually more in extruders with a small screw diameter and the larger values in extruders with a large screw diameter.
- a “mixing wall section” refers to a section of a screw flight which, over an axial length of less than half a screw diameter, has a screw flight height of more than 75% of the basic distance, preferably more than 85% of the basic distance, preferably more than the two surrounding screw channels than 90% of the basic distance.
- the worm flight particularly preferably has a flight spacing which corresponds to the screw play. Lies on one axial position If the screw flight has a sealing area, a mixed wall section is not present there at the same time. In other words, long sealing areas are not divided by short mixing wall sections.
- the axial length of a mixing wall section preferably corresponds to a maximum of one third of the screw diameter, particularly preferably a maximum of one quarter of the screw diameter.
- the screw flight height and the basic distance of the mixing wall section result from the arithmetic mean.
- the screw flight heights and the basic distances of the mixing wall section are each averaged separately for both surrounding screw channels.
- a “mixing gap section” refers to a section of a screw flight which has a screw flight height of a maximum of 75% of the basic distance over an axial length of less than half a screw diameter to the two surrounding screw channels. If there is a flow area at an axial position on a screw flight, a mixing gap section is not present there at the same time. In other words, long flow areas are not divided by short mixing gap sections.
- the axial length of a mixing gap section preferably corresponds to a maximum of one third of the screw diameter, particularly preferably a maximum of one quarter of the screw diameter.
- a section that has an axial length that is smaller than half the screw diameter preferably has an axial length that corresponds to a maximum of one third of the screw diameter, particularly preferably has an axial length that corresponds to a maximum of a quarter of the screw diameter and which is not a mixing wall section is a mixing gap section.
- the screw flight height and the basic distance of the mixing gap section result from the arithmetic mean.
- the screw flight heights and the basic distances of the mixing gap section are each averaged separately for both surrounding screw channels.
- a “gap wall area” refers to the area of a screw flight in which only alternating mixed gap sections and mixed wall sections are present. If there is a sealing area in front of the gap-wall area, the gap-wall area begins with the first mixed gap section. If there is a flow area in front of the gap-wall area, the gap-wall area begins with the first mixed wall section. If there is a sealing area after the gap-wall area, the gap-wall area ends with the last one Mixed gap section. If a screw flight begins with a mixed gap section or a mixed wall section, the gap-wall area also begins at this point. If a screw flight ends with a mixed gap section or a mixed wall section, the gap-wall area also ends at this point.
- a "height-limited gap-wall area” denotes the area of a screw flight on which a gap-wall area has at least two mixing gap sections, preferably at least 4, preferably at least 6, particularly preferably at least 8 mixing gap sections, with at least 50% of the mixing gap sections, preferably at least 70%, particularly preferably at least 90% of the mixing gap sections to the two surrounding screw channels have a screw flight height of at least 30% of the basic distance, preferably a minimum of 40%, particularly preferably to both surrounding screw channels have a screw flight height of at least 45% of the basic distance and to both surrounding screw channels have a screw flight height of a maximum of 70% of the basic distance, preferably of a maximum of 60%, particularly preferably a screw flight height of a maximum of 55% of the basic distance to both surrounding screw channels.
- At least 30% of the mixing wall sections preferably at least 50%, preferably at least 70%, particularly preferably at least 90% of the mixing wall sections are at a distance from the cylinder wall that corresponds to the screw play.
- a “mixing zone” denotes that part of a screw in which at least one gap-wall area is present on at least one at least partially helical, preferably largely helical, particularly preferably exclusively helical around the screw and / or on at least one at least partially helical , preferably largely helical, particularly preferably exclusively helical, screw web running around the screw at least one flow area is present.
- Flow areas and / or gap-wall areas can be present on the same screw flight or different screw flights.
- the axial part begins with the beginning of the gap-wall area and ends with the end of the gap-wall area, and lies in that axial part no flow area before and directly before and directly after the axial part if there is no gap-wall area and no flow area, the mixing zone begins in the axial direction with the beginning of the axial part and ends in the axial direction with the end of the axial part.
- the axial part begins with the beginning of the flow area and ends with the end of the flow area, and there is no gap in the axial part.
- Wall area in front of and directly in front of and directly after the axial part if there is no gap wall area and no flow area, the mixing zone begins in the axial direction with the beginning of the axial part and ends in the axial direction with the end of the axial part.
- the associated one begins Mixing zone with the beginning of the first area in the axial direction and ends with the end of the last area in the axial direction.
- the respective mixing zone begins and / or ends at the axial position at which on all of them the screw flights present in the axial position.
- mixing zone refers exclusively to the following versions: a) A "vortex mixing zone” refers to the mixing zone of a screw in which all existing screw flights only have gap-wall areas. b) A “flow mixing zone” refers to the mixing zone of a screw in which all existing screw flights only have flow areas. c) A “barrier mixing zone” refers to the mixing zone of a screw in which at least one screw flight has a flow area and at least one screw flight has a sealing area and no screw flight has a gap-wall area. d) A “vortex barrier mixing zone” refers to the mixing zone of a screw in which at least one screw flight has a gap-wall area and at least one screw flight has a sealing area and at least one screw flight has a flow area.
- a “vortex-tight mixing zone” refers to the mixing zone of a screw in which at least one screw flight has a gap-wall area and at least one screw flight has a sealing area and no screw flight has a flow area.
- a “vortex-flow mixing zone” refers to the mixing zone of a screw in which at least one screw flight has a gap-wall area and at least one screw flight has a flow area and no screw flight has a sealing area
- a “homogenization zone” is the axial zone of the extruder in which at least one screw of the extruder has any mixing zone and / or any mixing part according to the prior art and / or any desired shear part according to the present specification Has technology. No, one or more homogenization zones can be present in an extruder.
- a zone of the screw is regarded as a “barrier zone” if the zone has at least one screw flight with a narrow flow area and at least one screw flight with a sealing area.
- a barrier zone is exclusively also a homogenization zone or part of a homogenization zone if a) there is already another barrier zone in front of the barrier zone. In other words, if there are several barrier zones on one screw, the first barrier zone is exclusively considered a barrier zone and the others as barrier zones and homogenization zones.
- the barrier zone has a homogenization area.
- a “homogenization area” has at least an axial length of 20% of the axial length of the barrier zone and has at least one web with a gap-wall area and / or a web with a height-limited flow area.
- a screw that has exactly one barrier zone, the barrier zone not having a homogenization area additionally requires exactly two homogenization zones in order to have exactly two homogenization zones.
- the “main feed zone” is the axial zone of the extruder, in which usually most of the meltable or melted components of the processing material or all of the processing material is fed to the extruder.
- an opening such as a bore, is located in this zone in the screw cylinder.
- the shape of the opening in the axial direction defines the axial length of the main feed zone.
- a “secondary feed zone” is the axial zone of the extruder in which part of the processing material and / or additional materials, e.g. so-called additives or Fillers are fed to the extruder.
- an opening such as a bore, is located in this zone in the screw cylinder.
- the shape of the opening in the axial direction defines the axial length of the secondary feed zone. No, one or more secondary feed zones can be present in an extruder.
- the “main discharge zone” is the axial zone through which at least part of the processing material, preferably at least a large part, particularly preferably all of the processing material, is discharged for further processing, e.g. to a shaping extrusion tool or injection molding tool.
- the main discharge zone is usually at the end of the extruder, but in special cases it can also be an axial zone of the extruder in which there is still at least one screw. If the main discharge zone is at the end of the extruder, it begins directly after the end of the screw, which ends last in the axial direction, and it ends at the end of the extruder.
- the main discharge zone begins and ends with the end of the last screw. If the main discharge zone is in an axial part of the extruder in which there is still at least one screw, there is an opening in the screw cylinder for the purpose of discharge, e.g. a bore.
- the shape of the opening in the axial direction defines the axial length of the main discharge zone. There is exactly one main discharge zone in an extruder.
- a “secondary discharge zone” is the axial zone of the extruder in which at least one screw is still present and in which part of the processing material and / or at least part of at least one component of the processing material is discharged from the extruder.
- This can be solid, liquid, molten and / or gaseous parts of at least one component of the processing material.
- the shape of the opening in the axial direction defines the area of the secondary discharge zone. No, one or more secondary discharge zones can be present in an extruder.
- a “process zone” is the zone of a screw in which the screw usually comes into contact with the processing material in order to discharge it. If the screw has a return thread, a toothing or a screw shaft, these zones do not belong to the process zone of the screw, even if they come into contact with the processing material, unless it is expressly mentioned that these zones belong to the process zone.
- the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, at least one screw having at least two homogenization zones (HZ1 and HZ2), wherein the homogenization zone HZ1 is a mixing zone (MZ1) which has at least partially at least one height-limited gap-wall area on at least one screw flight and / or at least partially has at least one height-limited flow area on a screw flight and the homogenization zone HZ2 has at least the same number of screw flights as the homogenization zone HZ1, preferably has more screw flights, particularly preferably an integral multiple of the screw flights of the homogenization zone HZ1.
- MZ1 mixing zone
- HZ2 has at least the same number of screw flights as the homogenization zone HZ1
- the homogenization zone HZ1 preferably has more screw flights, particularly preferably an integral multiple of the screw flights of the homogenization zone HZ1.
- the homogenization zone HZ1 is preferably located in front of the homogenization zone HZ2.
- the mixing zone MZ1 is a vortex-tight mixing zone or a barrier mixing zone or a vortex mixing zone, with at least one screw flight with at least one height-limited gap-wall area (LWB1), the sum of the lengths of all mixing wall sections of the height-limited gap-wall area LWB1 along the screw flight is at least 1.2 times as large, preferably at least 1.5 times as large, particularly preferably at least 2 times as large as the sum of the lengths of all mixing gap sections of the gap Wall area LWB1 along the screw flight or a vortex barrier mixing zone.
- LWB1 height-limited gap-wall area
- the homogenization zone HZ2 is preferably a mixing zone (MZ2) which particularly preferably has at least partially at least one height-limited gap-wall area and / or at least one height-limited flow area on at least one screw flight.
- MZ2 mixing zone
- the mixing zone MZ2 is a vortex mixing zone or a vortex-tight mixing zone, preferably at least 50% of the screw flights of the vortex-tight mixing zone, preferably at least 70% of the screw flights, particularly preferably at least 90% of the screw flights to less than 50%, preferably less than 40%, particularly preferably less than 30% of their length have a sealing area.
- the design and arrangement of the homogenization zones according to the invention can achieve improved conveyance of the processing material and an improved pressure profile along the screw and, in addition, good homogenization can be achieved.
- parts of screws according to the prior art, consisting of customary metering zones and mixing parts can be economically replaced with regard to similar conveyance of the processing material and similar pressure build-up while at the same time improving the homogenization performance.
- the homogenization zone HZ1 is preferably located in front of the homogenization zone HZ2 and there is at least one continuous screw flight from the beginning of the homogenization zone HZ1 to the end of the homogenization zone HZ2.
- the Screw web at least one height-limited gap-wall area and a sealing area.
- the screw flight is particularly preferably already present before the start of the homogenization zone HZ1.
- the screw flight is also present after the end of the homogenization zone HZ2.
- the maximum basic distance in the homogenization zone HZ2 is smaller than the minimum basic distance in the homogenization zone HZ1.
- the homogenization zone HZ2 preferably has a maximum of 75%, particularly preferably a maximum of 50% of the minimum basic spacing of the homogenization zone HZ1.
- the homogenization zone HZ2 has a different pitch than the homogenization zone HZ1; the pitch of the homogenization zone HZ2 is preferably greater than the pitch of the homogenization zone HZ1. In an alternative embodiment, the pitch of the homogenization zone HZ2 is smaller than the pitch of the homogenization zone HZ1.
- the length of the homogenization zone HZ1 is greater than the length of the homogenization zone HZ2, preferably the homogenization zone HZ1 is at least 1.5 times as long as the homogenization zone HZ2, particularly preferably at least 2 times as long.
- the homogenization zone HZ2 is located in front of the homogenization zone HZ1 and from the beginning of the homogenization zone HZ2 to the end of the homogenization zone HZ1 there is at least one continuous screw flight.
- the screw flight particularly preferably has at least one height-limited gap-wall area and a sealing area.
- the screw flight is already present before the start of the homogenization zone HZ2.
- the screw flight is also present after the end of the homogenization zone HZ1.
- the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, at least one screw having at least one screw flight on which at least one height-limited gap-wall area is at least partially and has at least one screw flight, on which at least partially at least one height-limited flow area is present.
- the same number of screw flights are present in at least 60% of the length of the process zone of the screw, preferably in at least 80%, in particular preferably in at least 90%.
- the worm preferably has a number of flights of at least four.
- At least one axial part of the screw has more screw flights with a height-limited gap-wall area than screw flights with a height-limited flow area.
- At least one axial part of the screw has more screw flights with a height-limited flow area than screw flights with a height-limited gap-wall area. In an axial part of the screw there is preferably no screw flight with a height-limited gap-wall area.
- the area (GB1) comprises the areas of all mixing zones which have at least one height-limited gap-wall area and / or at least one height-limited flow area, with at least 50% of the area GB1 having the same number of flights at all axial positions, particularly preferably at least 75% of the area has the same number of turns at all axial positions, particularly preferably at least 90% of the area has the same number of turns at all axial positions.
- the screw preferably has at least one vortex-barrier mixing zone.
- the screw preferably has at least one barrier mixing zone.
- the screw preferably has at least one vortex mixing zone.
- the screw preferably has at least one vortex-sealing mixing zone.
- the screw preferably has at least one barrier mixing zone and at least one eddy-tight mixing zone.
- the screw preferably has at least one barrier mixing zone and at least one vortex mixing zone.
- the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, at least one screw flight having a height-limited gap-wall area and at least one screw flight a sealing area in at least one axial part (AT1) of the screw and in at least one other axial part (AT2) of the screw at least one screw flight has a height-limited gap-wall area and no screw flight has a sealing area.
- the axial parts AT1 and AT2 of the screw each have a length of at least 0.5 times the screw diameter, preferably a length of at least 1 times the screw diameter, particularly preferably a length of at least 1.5 times the screw diameter.
- the same number of screw flights are present in at least 60% of the sum of the lengths of all homogenization zones of the screw, preferably in at least 80%, particularly preferably in at least 90%.
- the worm preferably has a number of flights of at least four.
- the same number of screw flights are present in at least 60% of the sum of the lengths of all homogenization zones of the screw, which have at least one height-limited gap-wall area, preferably in at least 80%, particularly preferably in at least 90%.
- the worm preferably has a number of flights of at least four.
- the same number of screw flights are present in at least 60% of the length of the process zone of the screw, preferably in at least 80%, particularly preferably in at least 90%.
- the worm preferably has a number of flights of at least four.
- the axial parts AT1 and AT2 are preferably located directly one after the other.
- the axial parts AT1 and AT2 are in the same mixing zone. In an alternative embodiment, the axial parts AT1 and AT2 are in different mixing zones.
- the screw preferably has at least one vortex mixing zone.
- the screw preferably has at least one vortex-sealing mixing zone.
- the screw preferably has at least one vortex-tight mixing zone and at least one vortex mixing zone.
- the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, at least one screw having at least one mixing zone which has at least one screw flight which at least partially has at least one height-limited gap-wall area, wherein at least three, preferably at least four, particularly preferably at least five, mixing gap sections in the mixing zone have the same screw flight height and the same length along the respective screw flight.
- At least one screw flight is preferably present in a vortex-mixing zone or a vortex-tight mixing zone or a vortex-barrier mixing zone.
- the at least three, preferably at least four, particularly preferably at least five, mixing gap sections are preferably present on one screw flight, each separated by exactly one mixing wall section, with further mixing gap sections and mixing wall sections being able to be present on any further webs that may be present.
- At least two groups (MLA1, MLA2) of mixed gap sections are preferably present, each of which has at least three, preferably at least four, particularly preferably at least five mixed gap sections, the mixed gap sections of group MLA1 lying along exactly one helix which has exactly one pitch (S1) runs around the screw and the mixing gap sections of the group MLA2 lie along a helix that runs around the screw with exactly one pitch (S2), the pitch S2 being different from the pitch S1.
- the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, at least one screw having at least one mixing zone which has at least one screw flight which has at least two mixing gap sections with different lengths along the screw flight, which are located in at least one height-limited gap-wall area and / or has at least two mixing wall sections with different lengths along the screw flight, which are located in at least one height-limited gap-wall area.
- the screw flight is preferably in a vortex-mixing zone or vortex-tight mixing zone or vortex-barrier mixing zone.
- the at least two mixing wall sections are preferably present together in a mixing zone.
- the at least two mixing gap sections are preferably present together in a mixing zone.
- mixing wall sections are present in different mixing zones and / or the at least two mixing gap sections being present in different mixing zones.
- the differences in length preferably arise from the fact that at least two groups (MLA3, MLA4) of mixed gap sections are present, each of which has at least three, preferably at least four, particularly preferably at least five, mixed gap sections, the mixed gap sections of group MLA3 lying along a helix that has exactly one Pitch (S3) runs around the screw and the mixing gap sections of the group MLA4 lie along a helix that runs around the screw with exactly one pitch (S4), the pitch S4 being different from the pitch S3.
- the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, the screw having at least one mixing zone which has at least one screw flight, the at least partially at least one height-limited gap-wall area and / or at least partially has at least one height-limited flow area, with a higher number of flights in at least one axial part (AT4) of the mixing zone than in another axial part (AT3) of the mixing zone.
- AT4 axial part
- AT3 axial part
- An integral multiple of the number of turns of the axial part AT3 is preferably present in the axial part AT4.
- the axial part AT4 is preferably located after, particularly preferably directly after the axial part AT3.
- the axial part AT3 is preferably located after, particularly preferably directly after the axial part AT4.
- the axial part AT3 preferably has at least partially a different basic distance than the axial part AT4.
- the axial part AT3 preferably has at least partially a different pitch than the axial part AT4.
- the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, the screw having at least one mixing zone with at least one screw channel, the screw channel at least partially on at least one side having a screw flight with at least one height-limited gap Wall area and / or at least one height-limited flow area, the quotient of the maximum base distance over the maximum width of the screw channel in the area of the mixing zone over an axial length of at least 0.5 times the screw diameter, preferably at least 1 times the screw diameter , particularly preferably over an axial length of at least 1.5 times the screw diameter at each axial position is a maximum of 1.4, preferably a maximum of 1.2, particularly preferably a maximum of 1.1 and is a minimum of 0.1, preferably a minimum of 0.25, particularly preferably a minimum of 0.3.
- the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, the extruder having at least one secondary feed zone and the screw having at least one screw flight which at least partially has at least one height-limited gap-wall area and / or at least partially has at least one height-limited flow area, at least part of the height-limited gap-wall area and / or at least part of the height-limited flow area lying after the secondary feed zone.
- At least part of at least one vortex-tight mixing zone is preferably present after the secondary feed zone.
- At least part of at least one barrier mixing zone is preferably located downstream of the secondary feed zone.
- At least part of at least one vortex mixing zone is preferably present after the secondary feed zone.
- At least part of at least one vortex barrier mixing zone is preferably located downstream of the secondary feed zone. Particularly preferably, there is at least one vortex mixing zone after a vortex-tight mixing zone and / or after a barrier mixing zone.
- a component of the processing material is preferably at least one type of fiber, particularly preferably glass fibers and / or carbon fibers.
- At least some of the fibers are preferably fed to the extruder via the secondary feed zone.
- At least some of the fibers are heated before they enter the cylinder in the secondary feed zone through an opening. At least some of the fibers are preferably heated to at least 70% of the weight-averaged melting temperature of the processing material, preferably to at least 80%, particularly preferably to at least 90%.
- the unit for temperature is ° C. In other words: If the weight-average melting temperature of the processing material is 200 ° C, then 80% of this melting temperature is 160 ° C.
- the extruder is part of an injection molding device and the extruder introduces the processing material in a time-discrete manner into at least two pistons, which each feed the processing material to at least one injection molding tool in a time-discrete manner.
- the speed of at least one screw of the extruder remains constant.
- constant means that the speed remains constant within the framework of a regulation, i.e. is still considered constant if the speed fluctuates by a maximum of 1-2% of the mean value due to possible control deviations.
- the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, wherein the extruder has at least one secondary feed zone and at least part of at least one homogenization zone is located between the end of the first secondary feed zone and the beginning of the main discharge zone, wherein the areas of all parts of all Homogenization zones that lie between the end of the first secondary feed zone and the start of the main discharge zone are combined in group (HAR1), the sum (AL1) of the axial lengths of the areas in group HAR1 being greater than 50% of the axial length (AL2) of the area from the end of the first secondary feed zone to the start of the main discharge zone, preferably greater than 65%, particularly preferably greater than 80% of the axial length AL2.
- the regions of the group HAR1 can, but do not have to be, adjacent. In other words, between individual areas of homogenization zones of group HAR1, parts of the extruder can also be present in which there is no homogenization zone on any screw.
- At least one mixing zone is preferably present in at least one area of a homogenization zone of group HAR1, which has at least partially at least one height-limited gap-wall area and / or at least one height-limited flow area on at least one screw flight.
- a component of the processing material is preferably at least one type of fiber, particularly preferably glass fibers and / or carbon fibers.
- At least some of the fibers are preferably fed to the extruder via the secondary feed zone.
- a sealing area is preferably at least partially present on at least one screw flight, particularly preferably on precisely one screw flight, of the areas of group HAR1.
- the sum of the axial lengths on which a sealing area is present in the areas of group HAR1 on at least one screw flight, particularly preferably on exactly one screw flight, is at least 50%, particularly preferably at least 60%, particularly preferably at least 70% of the axial length AL1.
- At least part of the screw is preferably multi-threaded and there is at least one sealing area on several screw flights in the areas of group HAR1, parts of the sealing areas on several screw flights not having to be in the same axial position, but being able to be.
- the sealing areas that are present on different screw flights can overlap axially, but do not have to.
- the sum of the axial lengths on which at least one gap-wall area, particularly preferably at least one height-limited gap-wall area, is present in the areas of group HAR1 on at least one screw flight is preferred, at least 50%, particularly preferably at least 60%, particularly preferably at least 70%, particularly preferably at least 80% of the axial length AL1.
- the sum of the axial lengths on those in the areas of group HAR1 on at least one screw flight is preferably at least one flow area, particularly preferred at least one height-limited flow area is present, at least 50%, particularly preferably at least 60%, particularly preferably at least 70% of the axial length AL1.
- the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, the extruder having at least one secondary discharge zone and the screw having at least one mixing zone which has at least one screw flight which at least partially has at least one height-limited gap Wall area and / or at least partially has at least one height-limited flow area, the area of at least one mixing zone at least partially superimposed on the area of the secondary discharge zone.
- At least one mixing zone is preferably a vortex-tight mixing zone.
- At least one mixing zone is preferably a barrier mixing zone.
- At least one mixing zone is preferably a vortex mixing zone.
- the screw is preferably at least partially multi-threaded within at least one mixing zone.
- the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, the screw particularly preferably dissolving in at least one axial position, preferably on an axial part of the screw with an axial length of at least 1 screw diameter an axial part of the screw with an axial length of at least 2 screw diameters has at least one screw flight (S6) which has a height-limited gap-wall area or a height-limited flow area and at least one further screw flight (S7) which has a narrow flow area and preferably has at least one screw flight (S5) which has a sealing area .
- S6 screw flight
- S7 further screw flight
- the screw flights S6, S7 and S5 are distributed together in at least one axial position on the circumference of the screw.
- the screw flights S6, S7 and S5 are present together on an axial part of the screw with an axial length of at least 1 screw diameter distributed around the circumference of the screw, particularly preferably on an axial part of the screw with an axial length of at least 2 screw diameters.
- the axial position or the axial part lies in a mixing zone, the mixing zone being at least partially superimposed with a barrier zone and the mixing zone beginning with the beginning of the barrier web of the barrier zone or before the beginning of the barrier web of the barrier zone.
- At least part of the screw flight S7 is preferably at least partly the barrier flight of the barrier zone.
- At least part of the screw flight S6 preferably lies at least partially in the outlet channel of the barrier zone.
- At least part of the screw flight S6 preferably lies at least partially in the inlet channel of the barrier zone.
- At least part of the screw flight S5 is preferably at least partly the so-called main flight of the barrier zone.
- At least 50% of the axial length of the mixing zone, at all axial positions of the screw flights S6, has the same pitch as the screw flight S5, particularly preferably at least 75% of the axial length of the mixing zone, especially preferably over at least 90% of the axial length of the mixing zone.
- the barrier zone there is preferably at least one height-limited gap-wall area and / or a height-limited flow area on the screw flight S5, particularly preferably the axial length of the height-limited gap-wall area and / or the height-limited flow area is at least 2 screw diameters.
- the mixing zone preferably ends in the axial direction only after the end of the barrier zone. In an alternative embodiment, the mixing zone ends with the end of the barrier web of the barrier zone or after the end of the barrier web of the barrier zone.
- the screw flight S5 has at least one mixed gap section after the sealing area, preferably at least one gap-wall area, particularly preferably at least one height-limited gap-wall area.
- the screw flight S5 has at least one mixed gap section in front of the sealing area, preferably at least one gap-wall area, particularly preferably at least one height-limited gap-wall area.
- the screw flight S7 preferably has a different pitch at the axial position and / or the axial parts than the screw flight S5, particularly preferably the direction of rotation of the screw flight S7 around the screw is opposite to the direction of rotation of the screw flight S5 around the screw.
- the mixing zone is preferably a vortex-tight mixing zone.
- the mixing zone is preferably a barrier mixing zone.
- the mixing zone is preferably a vortex barrier mixing zone.
- At least one screw is preferably multi-threaded at least in part of the area of at least one mixing zone.
- the extruder is preferably part of an injection molding device.
- all screw flights in all axial positions have the same pitch over at least 50% of the axial length of the mixing zone, particularly preferably over at least 75% of the axial length of the mixing zone, particularly preferably at least 90% the axial length of the mixing zone.
- the processing material is preferably fed to the extruder in the main feed zone, at least for the most part, in melt form under pressure.
- the cylinder wall temperature is at least 25% of the length of the second half of the extruder viewed in the axial direction below the melting temperature of the processing material, preferably at least 50% of the length of the second half of the extruder, particularly preferably at least 75%.
- at least one axial part (AT2) in at least one mixing zone has an integral multiple of screw flights of at least one other axial part (AT1).
- the axial part AT2 is preferably located after the axial part AT1 in the axial direction.
- the axial part AT1 lies in the axial direction after the axial part AT2.
- the sum of the lengths of all homogenization zones lying on a screw is a minimum of 50% of the length of the process zone of the screw, preferably a minimum of 60%, preferably a minimum of 70%, particularly preferably a minimum of 80% of the length of the process zone of the screw.
- the area of at least one mixing zone preferably overlaps at least partially with the area of a secondary discharge zone.
- the mixing zone preferably has at least one web with at least one height-limited gap-wall area and / or at least one web with at least one height-limited flow area.
- the mixing zone preferably begins before the secondary discharge zone.
- the entire area of at least one secondary discharge zone is preferably superimposed with at least part of the area of a mixing zone.
- the mixing zone preferably has at least one web with at least one height-limited gap-wall area and / or at least one web with at least one height-limited flow area.
- the area of at least one mixing zone preferably overlaps at least partially with the area of a secondary feed zone.
- the mixing zone preferably has at least one web with at least one height-limited gap-wall area and / or at least one web with at least one height-limited flow area.
- the length of the mixing zone after the secondary feed zone is preferably at least 2 screw diameters, particularly preferably at least 3 screw diameters.
- the mixing zone preferably begins before the secondary feed zone.
- At least one screw channel at least partially to the screw flight with a height-limited gap-wall area and / or a height-limited flow area has a radius that is greater than 30% of the basic distance in each case at the axial position in the screw channel, preferably greater than 35 %, particularly preferably greater than 40% and smaller than 70%, preferably smaller than 65% and particularly preferably smaller than 60% of the basic distance present at the axial position in the screw channel.
- At least one screw channel at least partially towards the screw flight with a height-limited gap wall area and / or a height-limited flow area has a radius that is smaller than 1.5 times the screw flight height the mixing gap sections, particularly preferably smaller than 1.2 times the screw flight height of the mixing gap sections and greater than 0.6 times the screw flight height of the mixing gap sections, particularly preferably greater than 0.8 times the screw flight height of the mixing gap sections.
- At least one mixing zone has at least one axial position at which a mixing gap section or a flow area is present on all screw flights present in the axial position, particularly preferably only one mixing gap section is present on all screw flights present in the axial position.
- a large part of the mixed gap sections, particularly preferably all mixed gap sections lie in at least one height-limited gap-wall area.
- the axial position is preferably at least partially in the area of a secondary feed zone.
- the extruder preferably has exactly one screw.
- the extruder has at least two screws. It is particularly preferred that at least two screw axes, particularly preferably all of the screw axes, lie parallel to one another.
- the basic screw GS1 preferably has at least one screw flight which at least partially has at least one gap-wall area and / or one flow area.
- FIG. 1 shows, schematically and not to scale, an extruder with a screw.
- FIG. 2 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 1.
- 3 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 2.
- 4 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 3.
- FIG 5 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspects 4 and 5.
- FIG. 6 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 6.
- FIG. 7 shows, schematically and not to scale, part of an extruder with a screw according to aspects 8 and 9.
- FIG. 8 shows, schematically and not to scale, part of an extruder with a screw according to aspects 8 and 9.
- FIG. 10 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 11.
- FIG. 11 likewise shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 11.
- FIG. 13 shows, schematically and not to scale, a cross section of a screw and a cylinder.
- FIG. 14 shows, schematically and not to scale, a cross section of a screw.
- the exact screw flight height of the height-limited areas can hardly be seen in the figures.
- the screw flight heights in the height-limited areas correspond to 50% of the basic distance between the two surrounding screw channels unless this is expressly stated in the respective context or it is obvious or technically imperative for a person skilled in the art that another value is present there.
- FIG. 1 shows, schematically and not to scale, an extruder with a screw.
- the discharge direction of the extruder and thus the axial direction 110 result from the direction of the screw axis from the main feed zone to the main discharge zone.
- the direction of rotation of the worm 111 is downward on the front of the figure.
- a screw with a barrier zone 122 is shown.
- the dashed line 103 indicates the beginning of the barrier zone 122 and the dashed line 104 indicates the end of the barrier zone 122.
- a metering zone 123 is present directly after the barrier zone 122.
- the dashed line 104 marks the beginning of the metering zone 123 and the dashed line 105 marks the end of the metering zone 123.
- the dashed line 105 marks the beginning of the mixing zone 124 and the dashed line 106 marks the end of the mixing zone 124.
- the dashed line 106 marks the end of the extruder and the axial beginning and the axial end of the main discharge zone of the extruder.
- the dashed line 101 marks the beginning and the dashed line 102 the end of the main feed zone 121 in the axial direction.
- the length of the zone 122 is the axial length extension of the zone 122 along the axial direction 110.
- the zones 123 and 124 lie in the axial direction after or behind the zone 122.
- the zones 122 and 123 lie in the axial direction in front of the zone 124.
- the zone 123 lies in the axial direction directly after the zone 122 and directly in front of the zone 124.
- the homogenization zone 221 is present as a vortex mixing zone with height-limited gap-wall areas between the dashed lines 201 and 202.
- the metering zone 222 is the metering zone 222, which only has screw flights with sealing areas.
- the homogenization zone 223 is a vortex mixing zone with height-limited gap-wall areas and knows twice that many screw flights such as the homogenization zone 221.
- the screw flight 231 is present from the beginning of the homogenization zone 221 to the end of the homogenization zone 223, the screw flight ending on the rear side of the illustration like all screw flights of the homogenization zone 223 at the dashed line 204.
- FIG. 3 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 2.
- the discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by the arrow 310.
- the arrow 311 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure.
- a vortex-barrier mixing zone 321 is present between the dashed lines 301 and 303.
- the screw flights 332 and 334 have height-limited flow areas and the screw flights 331 and 333 have sealing areas.
- the screw flights 332 and 334 after the flow areas and on the screw flights 331 and 333 after the sealing areas there are height-limited gap-wall areas up to the dashed line 303.
- the screw has a constant number of 4 flights in the vortex barrier mixing zone.
- Fig. 4 shows schematically and not to scale a part of a screw of an extruder according to aspect 3.
- the discharge direction of the extruder and thus the axial direction is with the Marked by arrow 410.
- the arrow 411 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure.
- a sealing area has.
- a height-limited gap-wall area follows directly after the sealing area on the screw flight 431.
- the eddy-sealing mixing zone 421 thus has no sealing area in the axial part 423.
- the screw in the eddy-sealing mixing zone 421 has a constant number of flights of four.
- FIG. 5 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspects 4 and 5.
- the discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by arrow 510.
- the arrow 511 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure.
- the vortex mixing zone 521 is present between the dashed lines 501 and 502. All existing gap-wall areas are height-limited gap-wall areas.
- the spirals 531 and 532 are not components or components of the screw or the extruder, but only serve to illustrate the position of the respective mixing gap sections.
- the helix 531 has a constant gradient S5 over its entire course and the helix 532 has a constant gradient S6 over its entire course, the gradient S6 being greater than the gradient S5.
- All mixing gap sections that lie in the course of the spiral 531, such as the mixing gap section 534, have the same length along the respective screw flight and the same screw flight height.
- All mixing gap sections that lie in the course of the spiral 532, such as the mixing gap section 536, have the same length along the respective screw flight and the same screw flight height.
- All flight flights such as flight 537, have both mixing gap sections that lie along turning ice 531 (such as mixing gap section 534) and mixing gap sections that lie along turning ice 532 (such as mixing gap section 536).
- the length of the mixing gap section 534 along the screw flight 537 is smaller than the length of the mixing gap section 536 along the screw flight 537.
- All screw flights such as the screw flight 537, have both mixing wall sections that lie between two mixing gap sections that lie along the turning ice 531 (such as, for example, mixing wall section 533), as well as mixing wall sections that lie between two mixing gap sections that are along the turning ice 532 (such as mixing wall section 535).
- the length of the mixing wall section 533 along the screw flight 537 is smaller than the length of the mixing wall section 535 along the screw flight 537.
- 6 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 6.
- the discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by the arrow 610.
- the arrow 611 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure.
- the vortex mixing zone 621 is present between the dashed lines 601 and 603. All existing gap-wall areas are height-limited gap-wall areas.
- the vortex mixing zone 621 has a number of turns of 4 between the dashed lines 601 and 602 in the axial part 622 and a number of 8 turns between the dashed lines 602 and 603 in the axial part 623.
- the axial part 623 lies directly after the axial part 622.
- the extruder has a secondary feed zone 725.
- the secondary feed zone 725 begins with the beginning of the opening 732 in the cylinder wall 731 at the dashed line 702 and ends with the end of the opening 732 in the cylinder wall 731 at the dashed line 703.
- the screw has the vortex between the dashed lines 701 and 704. Sealed mixing zone 721, which completely overlies the secondary feed zone 725 and is partially present before and after the secondary feed zone 725.
- All existing gap-wall areas are height-limited gap-wall areas.
- the screw has the vortex mixing zone 723 between the dashed lines 705 and 706, which lies completely after the secondary feed zone 725 and also after the vortex-sealing mixing zone 721. All existing gap-wall areas are height-limited gap-wall areas.
- the metering zone 722 is located between the eddy-tight mixing zone 721 and the vortex mixing zone 723. After the vortex mixing zone 723, there is a screw tip in the zone 724. The axial end of the screw and the extruder is indicated by the dashed line 707. The dashed line 707 therefore simultaneously identifies the beginning and the end of the main discharge zone 726 in the axial direction.
- the axial length of the area of the eddy-sealing mixing zone 721 which is present after the end of the secondary feed zone 725, i.e. the axial length between the dashed line 703 and the dashed line 704, is approximately 35% of the axial length of the area, that is present between the end of the secondary feed zone 725 and the beginning of the main discharge zone 726, that is to say the axial length between the dashed line 703 and the dashed line 707.
- the axial length of the area of the vortex mixing zone 723 that is present after the end of the secondary feed zone 725, that is, the axial length between the dashed line 705 and the dashed line 706 is approximately 45% of the axial length of the area between the end of the secondary feed zone 725 and the start of the main discharge zone 726.
- the sum of the two lengths results in approximately 80% of the axial length of the area which is present between the end of the secondary feed zone 725 and the start of the main discharge zone 726.
- both the vortex-sealing mixing zone 721 and the vortex mixing zone 723 have screw flights with height-limited gap-wall areas.
- the extruder has a secondary feed zone 823.
- the secondary feed zone 823.
- the axial length of the area of the eddy-sealing mixing zone 821 which is present between the end of the secondary feed zone 823 and the start of the main discharge zone 824, is more than 90% of the axial length of the area between the end of the secondary feed zone 823 and the beginning of the main play area
- the area in which a homogenization zone is present between the end of the secondary feed zone 823 and the start of the main discharge zone 824 is delimited by the dashed lines 803 and 805.
- a sealing area is present on the screw flight 833 up to the dashed line 804.
- the axial length from the dashed line 803 to the dashed line 804 corresponds to more than 60% of the axial length from the dashed line 803 to the dashed line 805
- the extruder has a secondary discharge zone 923.
- the secondary discharge zone 923 begins with the beginning of the opening 932 in the cylinder wall 931 at the dashed line 902 and ends with the end of the opening 932 in the cylinder wall 931 at the dashed line 903.
- the screw has the vortex between the dashed lines 901 and 904 Dense mixing zone 921 which completely overlies the secondary feed zone 923 and is partially present before and after the secondary feed zone 923. All existing gap-wall areas are height-limited gap-wall areas.
- FIG. 10 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 11.
- the discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by the arrow 1010.
- the arrow 1011 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure.
- the screw has the barrier zone 1021, which is delimited in the axial direction by the dashed lines 1001 and 1003.
- the dashed line 1001 identifies the beginning of the outlet channel and the dashed line 1003 the end of the inlet channel.
- the screw has the screw flight 1031, which has a sealing area up to the dashed line 1004 and from the dashed line 1004 with the beginning of the mixed gap section 1034 has a height-limited gap-wall area.
- the screw flight 1031 is the main flight of the barrier zone 1021 from the dashed line 1001 to the dashed line 1003.
- the screw has the screw flight 1032, which has a narrow flow area.
- the screw web 1032 is the barrier web of the barrier zone 1021 from the dashed line 1001 to the dashed line 1003.
- the screw has the screw flight 1033, which has a height-limited gap-wall area.
- the screw flight 1033 begins at the dashed line 1002 and is up to the broken line 1003 in the outlet channel 1035 of the barrier zone 1021 and ends at the dashed line 1005.
- the screw flight 1033 has the same gradient as the screw flight 1031 at each axial position.
- the vortex-barrier mixing zone 1022 is present from the dashed line 1000 to the dashed line 1005. It should be expressly noted here that the barrier zone 1021 begins with the beginning of the outlet channel at the dashed line 1001 and the screw flight 1032 with the narrow flow area begins at the dashed line 1000.
- the vortex-barrier mixing zone 1022 has both the screw flight 1031 with a sealing area and the screw flight 1033 with a height-limited gap-wall area, as well as the screw flight 1032 a narrow flow area.
- the axial length between the dashed lines 1002 and 1003 is more than 2.5 screw diameters in the embodiment shown.
- screw flight 1033 there are further screw flights with height-limited gap-wall areas in the outlet channel of the barrier zone 1021. Through all the screw flights with height-limited gap-wall areas in the outlet channel, the homogeneity of the processing material is significantly improved.
- FIG. 11 likewise shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 11.
- the discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by the arrow 1110.
- the arrow 1111 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure.
- the screw has the eddy-barrier mixing zone 1121, which is delimited in the axial direction by the dashed lines 1101 and 1105.
- the screw has the screw flight 1132, which has a sealing area from the dashed line 1102 to the dashed line 1105. From the dashed line 1101 to the dashed line 1102, the screw flight 1132 has a height-limited gap-wall area which ends with the end of the mixed gap section 1133. From the dashed line 1105 to the dashed line 1106, the screw flight 1132 has a height-limited gap-wall area that begins with the beginning of the
- Mix gap section 1134 begins.
- the screw flight 1132 runs with a right-directed slope around the screw. To the right, the screw has a total of 8 screw flights. All the screw flights except for the screw flight 1132 each have exclusively a height-limited gap-wall area between the dashed lines 1101 and 1106.
- the screw has the screw flight 1131, which has a narrow flow area.
- the screw flight 1131 begins at the dashed line 1103 and ends at the dashed line 1104.
- the screw flight 1131 runs with a left-hand slope around the screw. The longer the screw flight 1131 is made and the more frequently it crosses the screw flight 1132, the more often the processing material has to flow over it and is sheared in the process, which leads to dissipative mixing.
- the screw flight 1131 begins at the screw flight 1132, crosses it once (on the back of the drawing and therefore not shown) and finally ends at the screw flight 1132. This means that the processing material has to flow over the screw flight 1131 twice.
- the eddy-barrier mixing zone 1121 in the embodiment shown has both the screw flight 1132 with a sealing area, as well as 7 screw flights with a height-limited gap-wall area, as well as the screw flight 1131 with a narrow flow area.
- the axial length between the dashed lines 1103 and 1104 is more than 2.3 screw diameters in the embodiment shown.
- FIGS. 12, 13 and 14 serve to clarify various terms and are explained together below. The association of the reference symbols with the numbers of the figures results from the first two digits of the reference symbols.
- the screw 1236 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder.
- the discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by the arrow 1210.
- the arrow 1211 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure.
- the screw 1236 has a vortex-barrier mixing zone which is delimited in the axial direction by the dashed lines 1201 and 1203.
- the screw 1236 is located in the cylinder 1235.
- FIG. 13 shows schematically and not to scale the cross section of the screw 1236 and the cylinder 1235 on the dashed line 1202.
- the arrow 1311 indicates the direction of rotation of the screw.
- the axial direction 1310 goes into the image plane.
- FIG. 14 shows schematically and not to scale the cross section of the screw 1236 on the dashed line 1202.
- the arrow 1411 indicates the direction of rotation of the screw.
- the axial direction 1410 goes into the image plane. This figure is intended to clarify the association of the lines with the screw and cylinder in FIG.
- the screw flight 1231 has a sealing area continuously from the dashed line 1201 to the dashed line 1203.
- the screw flight 1232 has a height-limited gap-wall area continuously from the dashed line 1201 to the dashed line 1203.
- the screw flight 1233 has a height-limited flow area continuously from the dashed line 1201 to the dashed line 1203.
- the screw flight 1234 has a narrow flow area continuously from the dashed line 1201 to the dashed line 1203.
- the arrow 1312 indicates the basic distance of the screw channel between the screw flight 1231 and the screw flight 1234 at the axial position which is indicated by the dashed line 1202.
- all screw channels have the same basic spacing at the axial position, which is indicated by the dashed line 1202. This is indicated by the dashed circle 1301.
- all screw channels have the same basic spacing over the entire length of the vortex-barrier mixing zone.
- All screw flights have a radius on both sides of the screw base of the screw channels which corresponds to 50% of the basic distance between the screw channels. Such a radius is fundamentally useful for improved flow and vortex formation in the mixing zones according to the invention, but was not shown in the previous figures for reasons of clarity.
- the arrow 1313 identifies the flight distance of the screw flight 1231, which has a sealing area.
- the worm clearance corresponds to this web spacing, since this Web spacing is the smallest existing web spacing of all webs at the respective axial position.
- the arrow 1314 indicates the flight distance of the screw flight 1234, which has a narrow flow area.
- the flight distance corresponds to 10% of the basic distance and thus the screw flight height corresponds to 90% of the basic distance.
- the arrow 1315 indicates the flight distance of the screw flight 1233, which has a height-limited flow area.
- the flight distance corresponds to 55% of the basic distance and thus the screw flight height corresponds to 45% of the basic distance.
- the arrow 1316 indicates the web spacing of a mixing wall section of the screw web 1232, which has a height-limited gap-wall area.
- the flight distance corresponds to 10% of the basic distance and thus the screw flight height corresponds to 90% of the basic distance.
- the mixing wall section thus also has the screw play as the web spacing.
- the arrow 1317 indicates the web spacing of a mixing gap section of the screw flight 1232, which has a height-limited gap-wall area.
- the flight distance corresponds to 55% of the basic distance and thus the screw flight height corresponds to 45% of the basic distance.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Abstract
Disclosed is an extruder comprising at least one screw for processing a processing material, wherein at least one screw has at least two homogenization zones HZ1 (221) and HZ2 (223), wherein a vertically limited gap-wall region designates the flight land region in which a gap-wall region has at least two mixing gap portions, wherein at least 50% of the mixing gap portions have a flight land height, relative to the two surrounding screw channels, of at least 30% and at most 70% of the distance at the root, wherein a vertically limited flow region designates the flight land region in which a flow region has a flight land height, relative to the two surrounding screw channels, of at least 30% and at most 70% of the distance at the root in said location, wherein homogenization zone HZ1 (221) is a mixing zone which has at least one vertically limited gap-wall region on at least part of at least one flight land (231) and/or has at least one vertically limited flow region on at least part of a flight land, and homogenization zone HZ2 (223) has at least as many flight lands as homogenization zone HZ1 (221), wherein homogenization zone HZ1 (221) lies in front of homogenization zone HZ2 (223).
Description
EXTRUDER MIT MINDESTENS EINER SCHNECKE ZUR VERARBEITUNG EINES VERARBEITUNGSMATERIALS EXTRUDER WITH AT LEAST ONE SCREW FOR PROCESSING ONE PROCESSING MATERIAL
Die Erfindung betrifft einen Extruder mit mindestens einer Mischzone und dabei insbesondere die Ausführung und Anordnung mindestens einer Mischzone mindestens einer Schnecke des Extruders zum thermischen und/oder distributiven Mischen. The invention relates to an extruder with at least one mixing zone and in particular the design and arrangement of at least one mixing zone of at least one screw of the extruder for thermal and / or distributive mixing.
In dem Extruder soll ein beliebiges Verarbeitungsmaterial verarbeitet werden können. Mindestens ein Bestandteil des Verarbeitungsmaterials ist dabei aufschmelzbar und wird im Extruder mindestens teilweise aufgeschmolzen und/oder dem Extruder mindestens teilweise im aufgeschmolzenen Zustand zugeführt und liegt zumeist mindestens teilweise nach einer optionalen Ausformung feststoffförmig vor z.B. aber nicht ausschließlich nach einem Extrusionswerkzeug oder in einem Spritzgießwerkzeug und den jeweiligen Prozess entsprechenden Kühlmethoden. Neben diesen aufschmelzbaren Bestandteilen können nicht aufschmelzbare Materialien, z.B. Holz, Kalziumcarbonat, Fasern, z.B. Kohlenstofffasern, Ruß, mineralische Substanzen oder ähnliches ebenfalls Bestandteile des Verarbeitungsmaterials sein. Andere Bestandteile können auch Materialien sein, die erst bei sehr hohen Temperaturen aufschmelzen, wie z.B. Sand, Glaskugeln oder ähnliches, Glashohlkörper, Fasern, z.B. Glasfasern oder ähnliches. Diese Bestandteile sind, wie beschrieben, zwar ebenfalls aufschmelzbar, bleiben im Extruder aber üblicher Weise aufgrund ihrer hohen Aufschmelztemperatur im festen Zustand. Im Rahmen der hier vorliegenden Schrift sind mit aufschmelzbaren Bestandteilen des Verarbeitungsmaterials die Bestandteile gemeint, die im Extrusionsprozess üblicher Weise mindestens teilweise aufgeschmolzen werden. Bevorzugt liegt die Aufschmelztemperatur dieser aufschmelzbaren Bestandteile unter 450°C, bevorzugt unter 400°C, besonders bevorzugt unter 350°C. Any processing material should be able to be processed in the extruder. At least one component of the processing material can be melted and is at least partially melted in the extruder and / or fed to the extruder at least partially in the melted state and is mostly at least partially in solid form after an optional molding, e.g. but not exclusively after an extrusion tool or in an injection molding tool and the corresponding cooling methods for the respective process. In addition to these meltable components, non-meltable materials, e.g. wood, calcium carbonate, fibers, e.g. carbon fibers, soot, mineral substances or the like can also be part of the processing material. Other components can also be materials that only melt at very high temperatures, such as sand, glass spheres or the like, hollow glass bodies, fibers, e.g. glass fibers or the like. As described, these constituents can also be melted, but usually remain in the solid state in the extruder due to their high melting temperature. In the context of the present document, meltable constituents of the processing material are understood to mean those constituents which are usually at least partially melted in the extrusion process. The melting temperature of these meltable constituents is preferably below 450.degree. C., preferably below 400.degree. C., particularly preferably below 350.degree.
Bevorzugt ist mindestens ein Teil des Verarbeitungsmaterials mindestens ein thermoplastisches Polymer. Besonders bevorzugt wird das thermoplastische Polymer mindestens zusammen mit Additiven und/oder Füllstoffen im Extruder verarbeitet. Preferably at least part of the processing material is at least one thermoplastic polymer. The thermoplastic polymer is particularly preferably processed in the extruder at least together with additives and / or fillers.
Bevorzugt ist mindestens ein Teil des Verarbeitungsmaterials mindestens ein aufschmelzbares Lebensmittel. At least part of the processing material is preferably at least one foodstuff that can be melted.
Bevorzugt ist mindestens ein Teil des Verarbeitungsmaterials ein pharmazeutischer Wirkstoff.Preferably at least part of the processing material is a pharmaceutical active ingredient.
Häufig wird ein Großteil der Bestandteile des Verarbeitungsmaterials dem Extruder als Feststoff zugeführt. Daneben oder stattdessen können dem Extruder aber auch Bestandteile des Verarbeitungsmaterials im bereits schmelzeförmigem, flüssigem und/oder gasförmigem Zustand zugeführt werden. Ein Teil des Verarbeitungsmaterials kann im Extruder vor der Hauptaustragungszone abgeführt werden. Auch ist die Zuführung von festen und flüssigen Materialien möglich, die erst durch eine weitere Temperaturzuführung, Scherung und/oder Druckreduzierung flüssig oder gasförmig werden, wie z.B. Treibmittel. Das Verarbeitungsmaterial kann dem Extruder an einer oder mehreren Stellen zugeführt werden.A large part of the components of the processing material is often fed to the extruder as a solid. In addition to or instead of this, components of the processing material in the already molten, liquid and / or gaseous state can also be fed to the extruder. Some of the processing material can be discharged in the extruder upstream of the main discharge zone. It is also possible to supply solid and liquid materials that only become liquid or gaseous through further temperature supply, shear and / or pressure reduction, such as propellants. The processing material can be fed to the extruder at one or more points.
Bei der gemittelten Aufschmelztemperatur des Verarbeitungsmaterials werden nur die Aufschmelztemperaturen der Bestandteile des Verarbeitungsmaterials berücksichtigt, deren Aufschmelztemperatur unterhalb von 450°C, bevorzugt unterhalb von 400°C, besonders bevorzugt unterhalb von 350°C liegen. Bei diesen Bestandteilen handelt es sich im
Wesentlichen, aber nicht ausschließlich um aufschmelzbare thermoplastische Polymere oder aufschmelzbare Lebensmittel. Die Basis für die Ermittlung des Mittelwertes ist dabei das Gewicht und nicht das Volumen der einzelnen Bestandteile. Bestandteile, deren Aufschmelztemperatur nicht berücksichtigt werden, sind im Wesentlichen, aber nicht ausschließlich Glasbestandteil, wie z.B. Glasfasern oder Glaskugeln, sowie Sand und weitere mindestens teilweise mineralische Füllstoffe. In the case of the averaged melting temperature of the processing material, only those melting temperatures of the constituents of the processing material whose melting temperature are below 450 ° C., preferably below 400 ° C., particularly preferably below 350 ° C., are taken into account. These components are in the Essentially, but not exclusively, meltable thermoplastic polymers or meltable food. The basis for determining the mean value is the weight and not the volume of the individual components. Components whose melting temperature are not taken into account are essentially, but not exclusively, glass components, such as glass fibers or glass spheres, as well as sand and other at least partially mineral fillers.
Als Extruder werden im Rahmen der hier vorliegenden Schrift alle Vorrichtungen bezeichnet, in denen sich mindestens eine Schnecke in einem Gehäuse dreht und dabei ein Verarbeitungsmaterial gefördert und/oder plastifiziert und/oder aufgeschmolzen und/oder abgekühlt wird. In the context of the present document, all devices are referred to as extruders in which at least one screw rotates in a housing and a processing material is conveyed and / or plasticized and / or melted and / or cooled.
Bevorzugt wird der Extruder mit Mischzone in einem Plastifizieraggregat eingesetzt, in dem das Verarbeitungsmaterial aufgeschmolzen und/oder die Homogenität des Verarbeitungsmaterials verbessert werden soll. The extruder with mixing zone is preferably used in a plasticizing unit in which the processing material is to be melted and / or the homogeneity of the processing material is to be improved.
Bevorzugter wird der Extruder mit Mischzone in einer Vorrichtung zum Extrudieren von Faserverbundformteilen oder Faserverbundhalbzeugen eingesetzt, besonders bevorzugt zum Extrudieren von Faserverbundkunststoffformteilen oder Faserverbundkunststoffhalbzeugen.More preferably, the extruder with mixing zone is used in a device for extruding fiber composite molded parts or fiber composite semifinished products, particularly preferably for extruding fiber composite plastic molded parts or fiber composite plastic semifinished products.
Bevorzugt wird der Extruder mit Mischzone in einer Vorrichtung zum Spritzgießen eingesetzt, z.B. einer sogenannten Spritzgießmaschine oder einem sogenannten Spritzgießaggregat.The extruder with mixing zone is preferably used in a device for injection molding, e.g. a so-called injection molding machine or a so-called injection molding unit.
Dabei kann der Spritzdruck sowohl über mindestens eine verschiebbar gelagerte Schnecke erzeugt werden, als auch über einen oder mehrere Kolben, die über mindestens eine Schnecke gefüllt werden. The injection pressure can be generated via at least one displaceably mounted screw as well as via one or more pistons that are filled via at least one screw.
' Bevorzugt wird der Extruder mit Mischzone in einer Vorrichtung zum Spritzgießen vonThe extruder with a mixing zone in a device for injection molding is preferred
Faserverbundformteilen, bevorzugt Faserverbundkunststoffformteilen eingesetzt. Dabei kann der Spritzdruck sowohl über mindestens eine verschiebbar gelagerte Schnecke erzeugt werden, als auch über einen oder mehrere Kolben, die über mindestens eine Schnecke gefüllt werden. Fiber composite molded parts, preferably fiber composite plastic molded parts used. The injection pressure can be generated via at least one displaceably mounted screw as well as via one or more pistons that are filled via at least one screw.
Bevorzugt wird der Extruder mit Mischzone als Kühlextruder eingesetzt, in dem die Temperatur des bereits vorab erwärmten und/oder aufgeschmolzenen Verarbeitungsmaterials reduziert werden soll und/oder die Homogenität des Verarbeitungsmaterials verbessert werden soll. Ein Sonderfall stellt dabei der Kühlextruder in der Schaumherstellung dar. Hier ist eine besonders hohe Homogenität des Verarbeitungsmaterials erforderlich. The extruder with mixing zone is preferably used as a cooling extruder in which the temperature of the processing material that has already been heated and / or melted beforehand is to be reduced and / or the homogeneity of the processing material is to be improved. The cooling extruder is a special case in foam production. Here, a particularly high degree of homogeneity of the processing material is required.
Ein weiterer bevorzugter Einsatz des Extruders mit Mischzone ist als Extruder mit mindestens einer Nebenabführungszone, um z.B. Wasser oder monomere Bestandteile aus dem Verarbeitungsmaterial mindestens teilweise zu entfernen. Another preferred use of the extruder with a mixing zone is as an extruder with at least one secondary discharge zone, for example to at least partially remove water or monomeric constituents from the processing material.
Extruder sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt und bewährt. Sie dienen beispielsweise in der Kunststoffverarbeitung der Plastifizierung eines zunächst meistens granulat- oder pulverförmig vorliegenden Verarbeitungsmaterials, zumeist Kunststoffrohmaterials, sowie der Förderung der erzeugten Schmelze und dem Druckaufbau für
ein nachfolgendes Werkzeug, zum Beispiel ein Extrusionswerkzeug. Einen ähnlichen Aufbau findet man bei der Verarbeitung von aufschmelzbaren Lebensmitteln. A wide variety of extruders are known and proven. In plastics processing, for example, they are used to plasticize a processing material that is initially mostly granular or powdery, mostly plastic raw material, as well as to convey the melt produced and to build up pressure for it a subsequent tool, for example an extrusion tool. A similar structure can be found in the processing of meltable foods.
Immer häufiger weisen Schnecken in Extrudern sogenannte Misch- oder Scherteile auf, um das Verarbeitungsmaterial zu homogenisieren und nach dem Austrag aus dem Extruder als eine mechanisch und thermisch möglichst homogene Schmelze bereitzustellen. Des Weiteren soll die Schmelze zumeist eine möglichst niedrige Temperatur aufweisen. Diese Eigenschaften sollen über ein möglichst breites Spektrum von Verarbeitungsmaterialien erreicht werden. More and more often, screws in extruders have so-called mixing or shear parts in order to homogenize the processing material and to provide it as a mechanically and thermally homogeneous melt after it has been discharged from the extruder. Furthermore, the melt should mostly have a temperature that is as low as possible. These properties should be achieved over the broadest possible spectrum of processing materials.
Im Rahmen der hier vorliegenden Schrift wird häufig auf eine axiale Richtung Bezug genommen. Mit der axialen Richtung ist die Austragsrichtung entlang des Extruders gemeint.In the context of the present document, reference is often made to an axial direction. The axial direction means the discharge direction along the extruder.
Am häufigsten werden Extruder mit einer Schnecke verwendet, da diese am wirtschaftlichsten hergestellt werden können und einfach zu betreiben sind. Bei Extrudern mit einer Schnecke ergibt sich die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung aus der Richtung der Schneckenachse von der Hauptzuführungszone zur Hauptaustragungszone. Die axiale Richtung ist beispielhaft für einen Extruder mit einer Schnecke in Figur 1 mit dem Pfeil 110 gekennzeichnet. Most often, single screw extruders are used because they are the most economical to manufacture and easy to operate. In the case of extruders with a screw, the discharge direction of the extruder and thus the axial direction result from the direction of the screw axis from the main feed zone to the main discharge zone. The axial direction is indicated by the arrow 110 in FIG. 1 by way of example for an extruder with a screw.
Liegen in einem Extruder mehrere Schnecken vor, liegen alle Schneckenachsen zumeist parallel zueinander. In diesem Fall ergibt sich die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung aus einer Richtung einer beliebigen Schneckenachse von der Hauptzuführungszone zur Hauptaustragungszone. If there are several screws in an extruder, all screw axes are mostly parallel to one another. In this case, the discharge direction of the extruder and thus the axial direction result from a direction of any screw axis from the main feed zone to the main discharge zone.
In seltenen Fällen, z.B. bei konischen Doppelschneckenextrudern, liegen in einem Extruder mehrere Schnecken vor und mindestens zwei Schneckenachsen liegen nicht parallel zueinander. Bevorzugt ergibt sich in diesem Fall die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung aus dem Mittelwert der Richtung aller Schneckenachsen von der Hauptzuführungszone zur Hauptaustragungszone. In rare cases, e.g. with conical twin screw extruders, there are several screws in one extruder and at least two screw axes are not parallel to each other. In this case, the discharge direction of the extruder and thus the axial direction are preferably obtained from the mean value of the direction of all screw axes from the main feed zone to the main discharge zone.
Wird auf eine Länge, eine Lage, einen Anfang oder ein Ende von Positionen, Abschnitten, Bereichen, Zonen, Gebieten oder Teilen in der hier vorliegenden Schrift Bezug genommen, ist damit die Länge, die Lage, der Anfang oder das Ende von Positionen, Abschnitten, Bereichen, Zonen, Gebieten oder Teilen in axialer Richtung zu verstehen, sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort ein anderer Bezug gemeint ist. If reference is made to a length, a position, a beginning or an end of positions, sections, areas, zones, areas or parts in the present document, this is the length, the position, the beginning or the end of positions, sections To understand areas, zones, areas or parts in the axial direction, unless it is expressly apparent from the respective context or it is obvious or technically imperative for the person skilled in the art that a different reference is meant there.
Für die folgenden Beschreibungen wird auf die Figur 1 verwiesen, in der schematisch und nicht maßstäblich ein Extruder mit einer Schnecke dargestellt ist. For the following descriptions, reference is made to FIG. 1, in which an extruder with a screw is shown schematically and not to scale.
Die Länge z.B. der Zone 122 ist entsprechend den obigen Ausführungen die axiale Längenausprägung der Zone 122 entlang der axialen Richtung 110. Der gleiche Sprachgebrauch gilt auch für die Länge von Abschnitten, Bereichen, Gebieten und Teilen.The length of the zone 122, for example, is the axial length of the zone 122 along the axial direction 110 according to the above explanations. The same usage also applies to the length of sections, areas, areas and parts.
Die Zonen 123 und 124 liegen in axialer Richtung nach oder hinter der Zone 122. Die Zonen 122 und 123 liegen in axialer Richtung vor der Zone 124. Die Zone 123 liegt in axialer Richtung direkt nach der Zone 122 und direkt vor der Zone 124. Der gleiche Sprachgebrauch gilt auch für Positionen, Abschnitte, Bereiche, Gebiete und Teile.
Der Anfang der Zone 123 liegt an der gestrichelten Linie 104 und damit an dem Ende der Zone 122 und das Ende der Zone 123 an der gestrichelten Linie 105 und damit am Anfang der Zone 124. Dies bedeutet auch, dass das Ende der Zone 122 mit dem Anfang der Zone 123 zusammenfällt, also an der gleichen axialen Position vorliegt. Der gleiche Sprachgebrauch gilt auch für den Anfang und das Ende von Abschnitten, Bereichen, Gebieten und Teilen. The zones 123 and 124 lie in the axial direction after or behind the zone 122. The zones 122 and 123 lie in the axial direction in front of the zone 124. The zone 123 lies in the axial direction directly after the zone 122 and directly in front of the zone 124. The the same usage also applies to items, sections, areas, areas and parts. The beginning of the zone 123 is on the dashed line 104 and thus at the end of the zone 122 and the end of the zone 123 on the dashed line 105 and thus at the beginning of the zone 124. This also means that the end of the zone 122 with the The beginning of the zone 123 coincides, that is to say it is present in the same axial position. The same usage applies to the beginning and the end of sections, areas, areas and parts.
Die Schnecke im Extruder ist während des Betriebs in einem sogenannten Zylinder in einer sogenannten Zylinderbohrung verbaut. Wenn im Folgenden auf eine Zylinderwand oder Zylinderwandung verwiesen wird, ist damit die Innenwand dieses Zylinders gemeint, die während des Betriebs der Schnecke üblicher Weise mit dem Verarbeitungsmaterial in Kontakt kommt bzw. kommen kann, also mit anderen Worten, die Wandung der Zylinderbohrung. The screw in the extruder is built into a so-called cylinder in a so-called cylinder bore during operation. When reference is made in the following to a cylinder wall or cylinder wall, this means the inner wall of this cylinder which normally comes or can come into contact with the processing material during operation of the screw, in other words the wall of the cylinder bore.
Bei Einschneckenextrudern ist, wie bereits vorab beschrieben, im Zylinder eine Bohrung mit einem Bohrungsdurchmesser eingebracht und man spricht dabei im Allgemeinen von einer Zylinderbohrung. Bei Extrudern mit mehreren Schnecken spricht man häufig ebenfalls von einer Zylinderbohrung, obwohl der Querschnitt der Zylinderbohrung nicht zwingend rund sein muss, sondern z.B. bei Doppelschneckenextrudern eher eine Acht-Form aufweist. Auch muss der Zylinder außen nicht zwingend rund sein, sondern kann auch außen z.B. eine eckige Form aufweisen. Der runde Zylinder ist aber zumeist am kostengünstigsten herstellbar und kann auch zumeist am leichtesten mit z.B. Aggregaten zum Heizen oder Kühlen der äußeren Oberfläche ausgestattet werden. Wenn im Rahmen der hier vorliegenden Schrift ein Zylinder bzw. ein Extrusionszylinder beschrieben wird, sind damit auch alle Formen gemeint, die das Gehäuse des Extruders aufweisen kann, um die mindestens eine Schnecke des Extruders aufzunehmen. Wenn im Rahmen der hier vorliegenden Schrift eine Zylinderbohrung beschrieben wird, sind damit auch alle Formen gemeint, die das Gehäuse auf der Innenseite aufweisen kann, um die mindestens eine Schnecke des Extruders aufzunehmen. In single-screw extruders, as already described above, a bore with a bore diameter is made in the cylinder and this is generally referred to as a cylinder bore. In the case of extruders with several screws, one often speaks of a cylinder bore, although the cross-section of the cylinder bore does not necessarily have to be round, but rather has a figure-of-eight shape, for example in the case of twin-screw extruders. The cylinder does not necessarily have to be round on the outside, but can also have an angular shape on the outside, for example. However, the round cylinder is usually the most cost-effective to manufacture and can usually also be most easily equipped with, for example, units for heating or cooling the outer surface. When a cylinder or an extrusion cylinder is described in the context of the present document, this also means all shapes that the housing of the extruder can have in order to accommodate the at least one screw of the extruder. When a cylinder bore is described in the context of the present document, this also means all shapes that the housing can have on the inside in order to accommodate the at least one screw of the extruder.
Eine Vielzahl von unterschiedlich ausgestalteten Extrudern mit Mischzone findet sich im Stand der Technik. A large number of differently designed extruders with mixing zones can be found in the prior art.
Eine Einschnecke mit Mischfunktion zum bevorzugten Einsatz in einem Einschnecken- Plastifizierextruder oder Kühlextruder ist durch die Patentschrift der Anmelderin DE10 2018006234 A1 bekannt. Es werden verschiedene Varianten von Mischzonen beschrieben, die höhenbegrenzte Lücke-Wand-Bereiche und/oder höhenbegrenzte Strömungsbereiche für die Homogenisierung eines Verarbeitungsmaterials aufweisen. Die Schwierigkeit für einen erfolgreichen Einsatz der Einschnecke mit Mischfunktion liegt in der konkreten Ausführung der Mischzone und insbesondere in der Optimierung der zahlreichen Parameter zum Betrieb, wie z.B. Massetemperatur, Verweilzeit und Energieeintrag. Diese Optimierung ist insbesondere dann schwierig, wenn dem Verarbeitungsmaterial Füllstoffe, Fasern oder ähnliches beigefügt sind oder eine optimale Homogenisierung, z.B. für die Schaumerzeugung erforderlich ist. Außerdem erweist sich die Optimierung dann als schwierig, wenn optimale Druckverläufe entlang des Extruders oder ein hoher Druckaufbau oder eine verbesserte Förderung des Verarbeitungsmaterials erforderlich sind. Auf eine Optimierung des Druckverlaufes oder eine verbesserte Förderung innerhalb der Schnecke wird in der DE10 2018 006234 A1 jedoch nicht eingegangen. Mit anderen Worten macht die Druckschrift
keine näheren Angaben zu hilfreichen geometrischen Ausführungen der Mischzone, die über die höhenbegrenzten Bereiche und die damit verbundene verbesserte Wirbelbildung hinausgehen. A single screw with a mixing function for preferred use in a single screw plasticizing extruder or cooling extruder is known from the applicant's patent specification DE10 2018006234 A1. Different variants of mixing zones are described which have height-limited gap-wall areas and / or height-limited flow areas for the homogenization of a processing material. The difficulty for a successful use of the single screw with mixing function lies in the specific design of the mixing zone and in particular in the optimization of the numerous parameters for operation, such as melt temperature, residence time and energy input. This optimization is particularly difficult if fillers, fibers or the like are added to the processing material or if optimal homogenization is required, for example for foam generation. In addition, optimization proves to be difficult when optimal pressure profiles along the extruder or a high pressure build-up or improved conveyance of the processing material are required. However, DE10 2018 006234 A1 does not deal with an optimization of the pressure curve or an improved conveyance within the screw. In other words, the script does no further details on helpful geometric designs of the mixing zone that go beyond the height-limited areas and the associated improved vortex formation.
Die US 6672 753 B1 beschreibt eine Schnecke, die zwischen einer Barrierezone und einem Wellenmisch-/Scherteil eine Reorientierungszone aufweist. In den Ansprüchen wird insbesondere der Außendurchmesser der jeweiligen Stege (Hauptsteg, Barrieresteg, zweiter Steg im Wellenmisch-/Scherteil) zueinander beschrieben. Sowohl der Barrieresteg, als auch der zweite Steg im Wellenmisch-/Scherteil weisen einen engen Scherspalt auf. Da die Schmelze aufgrund des beschriebenen Aufbaus mehrfach durch die engen Spalte fließen muss und die Gangtiefe der Kanäle teilweise niedrig sind, liegt teilweise ein ungünstiger Druckverlauf im Bereich des Wellenmisch-/Scherteils vor. Außerdem kann es dabei zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung des Verarbeitungsmaterials kommen. Vorschläge zu Ausführungen, die zu einer verbesserten Förderung des Verarbeitungsmaterials oder zu einem verbesserten Druckverlauf innerhalb des Mischteils führen, werden nicht gemacht. US Pat. No. 6,672,753 B1 describes a screw which has a reorientation zone between a barrier zone and a shaft mixing / shearing part. In the claims, in particular, the outer diameter of the respective webs (main web, barrier web, second web in the wave mixer / shear part) is described in relation to one another. Both the barrier web and the second web in the wave mixer / shear part have a narrow shear gap. Since the melt has to flow through the narrow gaps several times due to the structure described and the passage depth of the channels is sometimes low, there is sometimes an unfavorable pressure profile in the area of the shaft mixer / shear part. In addition, this can lead to an undesirable increase in the temperature of the processing material. Proposals for designs that lead to an improved conveyance of the processing material or to an improved pressure curve within the mixing part are not made.
Die Wo 2006/ 022 839 A2 beschreibt ebenfalls eine Schnecke, die zwischen einer Barrierezone und einem Wellenmisch-/Scherteil eine Reorientierungszone aufweist. Sowohl der Barrieresteg, als auch der zweite Steg im Wellenmisch-/Scherteil weisen einen engen Scherspalt auf. Da die Schmelze aufgrund des beschriebenen Aufbaus mehrfach durch die engen Spalte fließen muss und die Gangtiefe der Kanäle teilweise niedrig sind, liegt teilweise ein ungünstiger Druckverlauf im Bereich des Wellenmisch-/Scherteils vor. Außerdem kann es dabei zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung des Verarbeitungsmaterials kommen. Vorschläge zu Ausführungen, die zu einer verbesserten Förderung des Verarbeitungsmaterials oder zu einem verbesserten Druckverlauf innerhalb des Scher-/Mischteils führen, werden nicht gemacht. Wo 2006/022 839 A2 also describes a screw that has a reorientation zone between a barrier zone and a shaft mixing / shear part. Both the barrier web and the second web in the wave mixer / shear part have a narrow shear gap. Since the melt has to flow through the narrow gaps several times due to the structure described and the channel depths are sometimes low, there is sometimes an unfavorable pressure profile in the area of the shaft mixer / shear section. In addition, this can lead to an undesirable increase in the temperature of the processing material. Proposals for designs which lead to an improved conveyance of the processing material or to an improved pressure curve within the shearing / mixing part are not made.
Die US 2004 / 0 141 406 A1 beschreibt ebenfalls eine Schnecke, die zwischen einer Barrierezone und einem Wellenmisch-/Scherteil eine erfindungsgemäße Reorientierungszone aufweist. In den Ansprüchen wir diese Reorientierungszone nur noch untergeordnet erwähnt.US 2004/0141406 A1 likewise describes a screw which has a reorientation zone according to the invention between a barrier zone and a shaft mixing / shearing part. In the claims, this reorientation zone is only mentioned in a subordinate manner.
Es wird vielmehr eine Scher-/Mischzone innerhalb des Meteringbereichs aufgeführt, die mindestens einen Steg mit Dichtbereich (Hauptsteg) und einen Steg mit Strömungsbereich (Barrieresteg) aufweist. Zusätzlich liegen im Hauptsteg und/oder Barrieresteg Mischlückenbereiche vor. Dieser Aufbau soll zu einem gründlicheren Mischen führen. Die Mischlückenabschnitte weisen entweder eine Steghöhe von 0 auf oder eine Steghöhe, die um ungefähr 0,13 mm geringer ist, als die Steghöhe der Mischwandabschnitte, die den Mischlückenabschnitt umgeben. Da die Schmelze aufgrund des beschriebenen Aufbaus mehrfach durch die engen Spalte fließen muss und die Gangtiefe der Kanäle teilweise niedrig sind, liegt teilweise ein ungünstiger Druckverlauf im Bereich des Wellenmisch-/Scherteils vor. Außerdem kann es dabei zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung des Verarbeitungsmaterials kommen. Vorschläge zu Ausführungen, die zu einer verbesserten Förderung des Verarbeitungsmaterials oder zu einem verbesserten Druckverlauf innerhalb der Scher-/Mischzone führen, werden nicht gemacht. Rather, a shear / mixing zone is specified within the metering area, which has at least one web with a sealing area (main web) and one web with a flow area (barrier web). In addition, there are mixed gap areas in the main web and / or barrier web. This build-up is intended to result in more thorough mixing. The mixing gap sections either have a web height of 0 or a web height which is approximately 0.13 mm less than the web height of the mixing wall sections which surround the mixing gap section. Since the melt has to flow through the narrow gaps several times due to the structure described and the passage depth of the channels is sometimes low, there is sometimes an unfavorable pressure profile in the area of the shaft mixer / shear part. In addition, this can lead to an undesirable increase in the temperature of the processing material. Proposals for designs that lead to an improved conveyance of the processing material or to an improved pressure curve within the shear / mixing zone are not made.
Die US 2004 / 0 126453 A1 beschreibt eine Schnecke, die eine Barrierezone und ein Wendelscherteil aufweist. Am Anfang und am Ende der Barrierezone werden austauschbare
Barrieren vorgesehen, die in axialer Richtung in den Feststoffkanal eingebracht sind. Durch diese Barrieren soll der Druck zwischen der Hauptzuführungszone und dem Ende der Barrierezone einstellbar sein. Die Steghöhe des Barrieresteges ist nicht näher beschrieben.US 2004/0126453 A1 describes a screw that has a barrier zone and a spiral shear part. At the beginning and at the end of the barrier zone are interchangeable Barriers are provided which are introduced into the solids channel in the axial direction. By means of these barriers, the pressure between the main feed zone and the end of the barrier zone should be adjustable. The web height of the barrier web is not described in detail.
Eine Beschreibung des Wendelscherteils wird in der US 2004 / 0 126453 A1 nicht gemacht.A description of the spiral shear part is not made in US 2004/0126453 A1.
Die eingebrachten Barrieren wirken sich nachteilig auf die Förderrate der Schnecke aus, da sie die Strömung und damit die Förderung des Verarbeitungsmaterials hemmen. Dies führt zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung des Verarbeitungsmaterials. The barriers introduced have a disadvantageous effect on the conveying rate of the screw, since they inhibit the flow and thus the conveyance of the processing material. This leads to an undesirable increase in the temperature of the processing material.
Die US 4 171 196 A beschreibt eine Schnecke in einem Zylinder, die mindestens eine Einzugszone, eine Plastifzierzone und eine Mischzone aufweist. Dabei ist die Plastifizierzone wie eine Barrierezone aufgebaut, wobei der Barrieresteg die gleiche Steghöhe wie der Hauptsteg aufweist. Erfindungsgemäß weist der Barrieresteg eine Vielzahl von schmalen Durchbrüchen auf, die vom Schneckengrund bis zum Stegkopf verlaufen. Die Durchbrüche sind dabei bewusst schmal und hoch gewählt, damit die gesamte Schmelze mit dem Metall des Schneckensteges in Verbindung kommt und dessen Temperatur annimmt. Da die gesamte Schmelze aufgrund des beschriebenen Aufbaus mittels einer Druckströmung durch die engen Spalte fließen muss, liegt über dem Spalt ein hoher Druckverbrauch vor und es kann dabei zusätzlich zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung des Verarbeitungsmaterials kommen. Vorschläge zu Ausführungen, die zu einer verbesserten Förderung des Verarbeitungsmaterials oder zu einem verbesserten Druckverlauf innerhalb des Mischteils führen, werden nicht gemacht. No. 4,171,196 A describes a screw in a cylinder which has at least one feed zone, a plasticizing zone and a mixing zone. The plasticizing zone is constructed like a barrier zone, the barrier web having the same web height as the main web. According to the invention, the barrier web has a large number of narrow openings which run from the screw base to the web head. The openings are deliberately narrow and high so that the entire melt comes into contact with the metal of the screw flight and assumes its temperature. Since the entire melt has to flow through the narrow gaps by means of a pressure flow due to the structure described, there is a high pressure consumption above the gap and an undesirable increase in the temperature of the processing material can also occur. Proposals for designs that lead to an improved conveyance of the processing material or to an improved pressure curve within the mixing part are not made.
Die US 5 178458 A beschreibt ein Mischteil mit mindestens einem Schneckensteg. Der Grunddurchmesser des Mischteils nimmt vom Eintritt zum Austritt zu. Der Außendurchmesser des Mischteils nimmt vom Eintritt zum Austritt ab. Der Steg weißt entlang der Schneckenachse Durchbrüche auf, deren Breite linear vom Eintritt zum Austritt zunehmen. Dieser Aufbau soll die Homogenität des Verarbeitungsmaterials verbessern. In den Darstellungen weist der Kanal, der wendelförmig zwischen den Stegen vorliegt, eine ähnliche Breite wie die Stege selbst auf. Dieser Aufbau führt dazu, dass das Verarbeitungsmaterial schlecht gefördert werden kann. Außerdem verschlechtert der Rückfluss durch die teilweise sehr großen Durchbrüche die Förderung des Verarbeitungsmaterials. Vorschläge zu Ausführungen, die zu einer verbesserten Förderung des Verarbeitungsmaterials oder zu einem verbesserten Druckverlauf innerhalb des Mischteils führen, werden nicht gemacht. No. 5,178,458 A describes a mixing part with at least one screw flight. The basic diameter of the mixing part increases from the inlet to the outlet. The outside diameter of the mixing part decreases from the inlet to the outlet. The web has openings along the screw axis, the width of which increases linearly from entry to exit. This structure is intended to improve the homogeneity of the processing material. In the illustrations, the channel, which is present in the form of a helix between the webs, has a similar width to the webs themselves. This structure makes it difficult to convey the processing material. In addition, the backflow worsens the conveyance of the processing material due to the sometimes very large openings. Proposals for designs that lead to an improved conveyance of the processing material or to an improved pressure curve within the mixing part are not made.
Die US 3 941 535 A beschreibt ein kombiniertes Misch-/Scherteil, das das Verarbeitungsmaterial intensiv scheren und mischen soll. Dabei sollen im Schneckensteg Mischlückenbereiche vorliegen. Die Mischlückenbereiche starten hierbei flach am Eintritt des Schermischteils und vertiefen sich dann gleichmäßig progressiv bis zum Schneckengrund am Austritt. Am Ende des Misch-/Scherteils kann dadurch Schmelze mit unterschiedlicher Schervergangenheit vorliegen. Die Mischlücken mit niedrigen Steghöhen führen zu einer Verringerung der Förderung des Verarbeitungsmaterials. Die Mischlücken mit großer Steghöhe und damit engem Spalt führt zu einem hohen Schereintrag und damit zu einer Temperaturerhöhung des Verarbeitungsmaterials. Vorschläge zu Ausführungen, die zu einer
verbesserten Förderung des Verarbeitungsmaterials oder zu einem verbesserten Druckverlauf innerhalb des Misch-/Scherteils führen, werden nicht gemacht. No. 3,941,535 A describes a combined mixing / shearing part which is intended to intensively shear and mix the processing material. There should be mixed gap areas in the screw flight. The mixing gap areas start flat at the entry of the shear mixing part and then deepen evenly and progressively to the screw base at the exit. At the end of the mixing / shearing part, there can be melt with a different shear history. The mixing gaps with low land heights lead to a reduction in the conveyance of the processing material. The mixing gaps with a large web height and thus a narrow gap lead to high shear input and thus to an increase in temperature of the processing material. Suggestions for statements leading to a Improved conveyance of the processing material or an improved pressure curve within the mixing / shearing part are not made.
Die JP H05-228 920 A beschreibt einen Extruder mit zwei Nebenaustragszonen (Entlüftungsöffnungen). Der Extruder soll während und nach der Nebenaustragszone eine Kneterzone mit Vertiefungen oder Nuten sowohl auf der Innenwandung des Zylinders, als auch auf der Schnecke aufweisen, um gleichzeitig eine verbesserte Homogenität des Verarbeitungsmaterials, eine verbesserte Selbstreinigung und einen hohen Durchsatz durch Verbesserung der Förderung des Verarbeitungsmaterials zu gewährleisten. Die engen Spalte, die sich im Bereich der Kneterzone ergeben, die während des Betriebs sowohl am Zylinder, als auch auf der Schnecke keine Nuten oder Vertiefungen aufweisen, führen zu erheblichen Temperatursteigerungen des Verarbeitungsmaterials. Ob eine Verbesserung der Förderung des Verarbeitungsmaterials durch die Kneterzone erreicht werden kann, ist unklar. Der Umstand, dass die JP H05-228920 A aber explizit die Möglichkeit vorsieht, die zweite Nebenaustragszone durch einen Stopfen zu verschließen, deutet darauf hin, dass die Förderung des Verarbeitungsmaterials im Bereich der Kneterzone gerade nicht verbessert wird.JP H05-228 920 A describes an extruder with two secondary discharge zones (ventilation openings). During and after the secondary discharge zone, the extruder should have a kneader zone with depressions or grooves both on the inner wall of the cylinder and on the screw in order to simultaneously improve the homogeneity of the processing material, improved self-cleaning and a high throughput by improving the conveying of the processing material guarantee. The narrow gaps that arise in the area of the kneader zone, which during operation have no grooves or depressions either on the cylinder or on the screw, lead to considerable increases in the temperature of the processing material. It is unclear whether an improvement in the conveyance of the processing material through the kneading zone can be achieved. The fact that JP H05-228920 A explicitly provides for the possibility of closing the second secondary discharge zone with a plug indicates that the conveyance of the processing material in the area of the kneader zone is not being improved.
Die DE 101 50627 A1 beschreibt einen Extruder zum Entzug von niedermolekularen Bestandteilen und Erreichen höherer Molekülgrößen mit einer Extruderschnecke, die einen Abschnitt aufweist, auf dem sich mehrere Schneckenspindeln abwälzen. DE 101 50627 A1 describes an extruder for removing low molecular weight constituents and achieving higher molecular sizes with an extruder screw which has a section on which several screw spindles roll.
Die DE 102013 008201 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumkörpers mit mehreren Extrudern, wobei mindestens ein Extruder mit einer Extruderschneckenvorrichtung und mehreren Schneckenspindeln, die auf dem Umfang der Extruderschneckenvorrichtung verteilt sind, ausgestattet ist. Auch hierbei sollen Temperaturunterschiede zwischen unterschiedlichen Radialpositionen im Querschnitt der Kunststoffschmelze verringert werden. DE 102013 008201 A1 describes a method and a device for producing a foam body with several extruders, at least one extruder being equipped with an extruder screw device and several screw spindles distributed on the circumference of the extruder screw device. Here too, temperature differences between different radial positions in the cross section of the plastic melt are to be reduced.
Auch die DE 102013008202 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumkörpers mit mehreren Extrudern, wobei mindestens ein Extruder mit einer Extruderschneckenvorrichtung und mehreren Schneckenspindeln, die auf dem Umfang der Extruderschneckenvorrichtung verteilt sind, ausgestattet sein kann. Auch hierbei sollen Temperaturunterschiede zwischen unterschiedlichen Radialpositionen im Querschnitt der Kunststoffschmelze verringert werden. DE 102013008202 A1 also describes a method and a device for producing a foam body with several extruders, wherein at least one extruder can be equipped with an extruder screw device and several screw spindles that are distributed over the circumference of the extruder screw device. Here too, temperature differences between different radial positions in the cross section of the plastic melt are to be reduced.
Sowohl in der DE 101 50627 A1, also auch in der DE 10 2013 008 201 A1 und der DE 102013 008 202 A1 werden ausschließlich Schneckenspindeln beschrieben und gezeigt, die, wie bei Schneckenspindeln üblich, durchgehend umlaufende Schneckenstege aufweisen. Hierdurch tritt nur eine geringe Menge an Verarbeitungsmaterial aus einer Schneckenspindel aus und in die nächste Schneckenspindel ein. Eine radiale Durchmischung ist dadurch zwar gewährleistet. Eine Mischung über das gesamte Verarbeitungsmaterial in Umfangsrichtung wird dadurch erschwert. Auch auf eine Kombination einer verbesserten Förderung mit einer optimalen Umfangsmischung wird in den Schriften nicht eingegangen. In DE 101 50627 A1, also in DE 10 2013 008 201 A1 and DE 102013 008 202 A1, only screw spindles are described and shown which, as is usual with screw spindles, have continuously circumferential screw flights. As a result, only a small amount of processing material escapes from one worm spindle and into the next worm spindle. A radial mixing is thereby guaranteed. Mixing over the entire processing material in the circumferential direction is made more difficult. The documents also do not deal with a combination of improved funding with an optimal mix of volumes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen.
Dabei liegt die Hauptaufgabe bei den hier vorgeschlagenen Ausführungen und Anordnung von Mischzonen in einer verbesserten Förderung des Verarbeitungsmaterials nach Möglichkeit in Kombination mit einem verbesserten Druckverlauf innerhalb der Mischzonen und entlang des Extruders, wobei hierz.B. ein Druckaufbau, eine Druckneutralität oder möglichst niedriger Druckverlust innerhalb der Mischzonen erreicht werden soll. Außerdem soll die thermische und/oder stoffliche Homogenität von Verarbeitungsmaterialien verbessert werden und dabei insbesondere aber nicht ausschließlich Bestandteile wie Fasern und/oder Treibmittel und/oder Gase verbessert eingemischt werden. Eine weitere nicht ausschließliche Aufgabe liegt in der Verbesserung der sogenannten Entgasung von Verarbeitungsmaterialien. Dabei wird dem Verarbeitungsmaterial mindestens ein Teil mindestens eines Bestandteils in einer Zone des Extruders entzogen, z.B. aber nicht ausschließlich Wasser und/oder monomere Bestandteile.The invention is based on the object of providing an improvement or an alternative to the prior art. The main task of the designs and arrangement of mixing zones proposed here is to improve the conveyance of the processing material, if possible in combination with an improved pressure profile within the mixing zones and along the extruder, with e.g. a pressure build-up, pressure neutrality or the lowest possible pressure loss within the mixing zones is to be achieved. In addition, the thermal and / or material homogeneity of processing materials is to be improved and, in particular, but not exclusively, components such as fibers and / or blowing agents and / or gases are to be mixed in in an improved manner. Another non-exclusive task is to improve the so-called degassing of processing materials. In this case, at least a part of at least one component is withdrawn from the processing material in a zone of the extruder, for example but not exclusively water and / or monomeric components.
Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Schrift unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein“, „zwei“ usw. im Regelfall als „mindestens“- Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei ...“ usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein ...“, „genau zwei ...“ usw. gemeint sein können. First of all, it should be expressly pointed out that in the context of the present document, indefinite articles and numerical indications such as "one", "two" etc. should as a rule be understood as "at least" indications, i.e. as "at least one ...", "At least two ..." etc., unless it is explicitly stated in the respective context or it is obvious or technically imperative for a person skilled in the art that only "exactly one ...", "exactly two ..." etc. can be meant.
Im Folgenden werden mehrere Zonen des Extruders sowie Zonen, Bereiche und Abschnitte der Schnecke oder des Schneckensteges beschrieben. Dabei sind Zonen axiale Teile des Extruders und/oder der Schnecke und Bereiche Teile der Zonen und Abschnitte Teile der Bereiche. Several zones of the extruder as well as zones, areas and sections of the screw or the screw flight are described below. Zones are axial parts of the extruder and / or the screw and areas are parts of the zones and sections are parts of the areas.
Ein „Gebiet“ bezeichnet die Längenausprägung in axialer Richtung von Zonen, Bereichen, Abschnitten, Teilen oder Komponenten. Dabei beginnt das Gebiet z.B. einer Zone mit dem Anfang der Zone in axialer Richtung und endet mit dem Ende der Zone in axialer Richtung.An “area” describes the length in the axial direction of zones, areas, sections, parts or components. For example, the area of a zone begins with the beginning of the zone in the axial direction and ends with the end of the zone in the axial direction.
Ein „Stegabstand“ an einer axialen Position bezeichnet den minimalen radialen Abstand eines Schneckensteges zur Zylinderwandung an der axialen Position. A “flight distance” at an axial position describes the minimum radial distance between a screw flight and the cylinder wall at the axial position.
Das Schneckenspiel an einer axialen Position entspricht dem Stegabstand von dem Schneckensteg der an der axialen Position am kleinsten ist. Liegen also an einer axialen Position mehrere Schneckenstege auf dem Umfang verteilt mit unterschiedlichem Stegabstand vor, entspricht das Schneckenspiel an der axialen Position dem kleinsten Stegabstand. Das Schneckenspiel kann über die Länge der Schnecke variieren. The worm clearance at an axial position corresponds to the flight distance from the worm flight which is smallest in the axial position. If there are several screw flights at an axial position distributed over the circumference with different flight spacing, the screw play at the axial position corresponds to the smallest flight spacing. The snail clearance can vary over the length of the snail.
Es gibt auch axiale Positionen auf der Schnecke, an denen kein Steg vorliegt. Üblicherweise wird an diesen Positionen das Schneckenspiel über die höchste Erhebung, z.B. einen Pin, eine Raute, einen Ring oder ähnliches bestimmt. Liegt an einer axialen Position keine Erhebung, sondern nur der Schneckengrund vor, liegt an der Position auch kein Schneckenspiel vor.There are also axial positions on the worm where there is no land. Usually, at these positions, the screw play is determined by the highest elevation, e.g. a pin, a diamond, a ring or the like. If there is no elevation at an axial position, but only the screw base, there is also no screw play at the position.
Das Schneckenspiel liegt in dem axialen Teil des Extruders, in dem das Verarbeitungsmaterial mindestens teilweise als Schmelze vorliegt, üblicherweise aber nicht ausschließlich zwischen 0,05 mm und 0,3 mm, kann aber z.B. in Misch- und/oder Scherteilen auch über 1 mm betragen.
Am häufigsten wird ein Extruder mit einer Schnecke eingesetzt. Diesen bezeichnet man häufig als Einschneckenextruder. Bei Einschneckenextrudern mit einem Zylinder mit einem Bohrungsdurchmesser von z.B. 70 mm abzüglich oder zuzüglich von Fertigungstoleranzmaßen und einer Schnecke mit einem Schneckenspiel zur Zylinderwandung ist im Sprachgebrauch der Schneckendurchmesser üblicherweise ebenfalls 70 mm. The screw play lies in the axial part of the extruder in which the processing material is at least partially in the form of a melt, usually but not exclusively between 0.05 mm and 0.3 mm, but can also be over 1 mm in mixed and / or sheared parts, for example . Most often, an extruder with a screw is used. This is often referred to as a single screw extruder. In the case of single-screw extruders with a cylinder with a bore diameter of, for example, 70 mm minus or plus manufacturing tolerances and a screw with a screw clearance to the cylinder wall, the screw diameter is usually also 70 mm.
Üblicherweise werden diverse Angaben, zum Beispiel Längenangaben häufig in Abhängigkeit vom Schneckendurchmesser angegeben. So wird zum Beispiel die Länge eines Mischteils von 210 mm bei einem Einschneckenextruder, der einen Zylinder mit einem Bohrungsdurchmesser von 70 mm aufweist als eine Länge von 3 Schneckendurchmessern angegeben. Various information, for example length information, is usually given depending on the screw diameter. For example, the length of a mixing section of 210 mm in a single-screw extruder which has a cylinder with a bore diameter of 70 mm is given as a length of 3 screw diameters.
Ein „Grundabstand“ an einer axialen Position bezeichnet den maximalen radialen Abstand des Schneckengrundes eines Schneckenkanals zur Zylinderwandung an der axialen Position. Dabei entspricht die Schneckensteghöhe dem Grundabstand abzüglich dem Stegabstand. A “basic distance” at an axial position denotes the maximum radial distance between the screw base of a screw channel and the cylinder wall at the axial position. The screw flight height corresponds to the basic distance minus the flight distance.
Liegt kein Schneckensteg und kein Schneckenkanal an der axialen Position vor, ist der Grundabstand der maximale radiale Abstand des Schneckengrundes zur Zylinderwand an der axialen Position. If there is no screw flight and no screw channel at the axial position, the basic distance is the maximum radial distance between the screw base and the cylinder wall at the axial position.
Schneckenstege und Schneckenkanäle verlaufen im Allgemeinen wendelförmig um die Schnecke herum. Dabei kann die Wendel an allen axialen Positionen die gleiche Steigung aufweisen, also mit anderen Worten monoton um die Schnecke herum verlaufen. Die Wendel kann aber auch mindestens teilweise an verschiedenen axialen Positionen verschiedene Steigungen aufweisen, also mit anderen Worten nicht monoton um die Schnecke herum verlaufen. Häufig wird die Steigung der Wendel auch als Gangsteigung bezeichnet. Screw flights and screw channels generally run helically around the screw. The helix can have the same pitch at all axial positions, in other words it can run monotonically around the worm. However, the helix can also at least partially have different pitches at different axial positions, that is to say, in other words, it cannot run monotonically around the worm. The pitch of the helix is often referred to as the pitch.
Ein Schneckenkanal ist auf beiden Seiten durch einen Schneckensteg begrenzt. Diese Schneckenstege werden als umgebende Schneckenstege bezeichnet. Die Gangtiefe des Schneckenkanals an einer axialen Position ergibt sich aus dem Grundabstand an der axialen Position abzüglich des StegabstandsSchneckenspiels an der axialen Position. A screw channel is delimited on both sides by a screw flight. These screw flights are referred to as the surrounding screw flights. The thread depth of the worm channel at an axial position results from the basic distance at the axial position minus the flight distance worm backlash at the axial position.
Ein Schneckensteg ist größtenteils von zwei Schneckenkanälen umgeben. Diese beiden Schneckenkanäle, die als umgebende Schneckenkanäle bezeichnet werden, weisen jeweils einen Grundabstand auf. Sind die Grundabstände der beiden umgebenden Schneckenkanäle an einer axialen Position unterschiedlich, ist die Steghöhe des Schneckensteges für beide umgebenden Schneckenkanäle ebenfalls unterschiedlich und ergibt sich aus dem jeweiligen Grundabstand abzüglich des Stegabstandes. A screw flight is largely surrounded by two screw channels. These two screw channels, which are referred to as the surrounding screw channels, each have a basic distance. If the basic distances of the two surrounding screw channels are different at an axial position, the flight height of the screw flight is also different for both surrounding screw channels and results from the respective basic distance minus the flight distance.
Liegt in einem Schneckensteg eine Lücke vor, die mindestens teilweise eine Tiefe hat, die dem Grundabstand von einem umgebenden Schneckenkanal entspricht, endet der Schneckensteg an der axialen Position, an der die Lücke eine Tiefe hat, die dem Grundabstand entspricht. An der axialen Position, an der die Lücke endet oder eine Tiefe hat, die kleiner ist als der Grundabstand beginnt der Schneckensteg wieder. Mit anderen Worten: An der Stelle, wo die Tiefe der Lücke dem Grundabstand mindestens eines umgebenden Schneckenkanals entspricht, liegt kein Schneckensteg vor.
Viele Schnecken weisen einen Gang auf, der als Schneckenkanal um die Schnecke herum läuft. Es ist aber auch möglich, dass mehrere Gänge den Schneckenkern umlaufen. Die Schnecke wird in solchen Fällen als mehrgängig bezeichnet. Dabei gibt die Gangzahl die Anzahl der Schneckengänge und damit Schneckenkanäle an. Üblicher Weise entspricht die Anzahl der Schneckenstege der Anzahl der Schneckenkanäle. If there is a gap in a screw flight which at least partially has a depth which corresponds to the basic distance from a surrounding screw channel, the screw flight ends at the axial position at which the gap has a depth which corresponds to the basic distance. The screw flight starts again at the axial position at which the gap ends or has a depth that is smaller than the basic distance. In other words: at the point where the depth of the gap corresponds to the basic distance of at least one surrounding screw channel, there is no screw flight. Many snails have a tunnel that runs around the snail as a snail channel. But it is also possible that several threads run around the screw core. In such cases, the worm is referred to as multi-thread. The number of flights indicates the number of screw flights and thus screw channels. The number of screw flights usually corresponds to the number of screw channels.
Ein „Dichtbereich“ bezeichnet einen Bereich von einem Schneckensteg, der auf einer axialen Länge von minimal dem halben Schneckendurchmesser einen Stegabstand aufweist, der dem Schneckenspiel entspricht, bevorzugt auf einer axialen Länge von minimal dem Schneckendurchmesser, besonders bevorzugt auf einer axialen Länge von minimal dem 1,5- fachen des Schneckendurchmessers einen Stegabstand aufweist, der dem Schneckenspiel entspricht. A “sealing area” refers to an area of a screw flight which has a flight distance over an axial length of at least half the screw diameter that corresponds to the screw clearance, preferably over an axial length of at least the screw diameter, particularly preferably over an axial length of at least 1 , 5 times the screw diameter has a land spacing that corresponds to the screw clearance.
Mit „dem Schneckenspiel entspricht“ ist gemeint, dass der Stegabstand auch im Rahmen von üblichen Fertigungstoleranzen vom Schneckenspiel abweichen kann. “Corresponds to the worm clearance” means that the web spacing can deviate from the worm clearance within the framework of the usual manufacturing tolerances.
Ist die Steghöhe entlang des Schneckensteges unterschiedlich, ergibt sich die Schneckensteghöhe des Dichtbereiches aus dem arithmetischen Mittel. If the flight height along the screw flight is different, the screw flight height of the sealing area results from the arithmetic mean.
Sind die Grundabstände der beiden umgebenden Schneckenkanäle an mindesten einer axialen Position unterschiedlich, werden die Schneckensteghöhen und die Grundabstände des Dichtbereiches für beide umgebenden Schneckenkanäle jeweils separat gemittelt. If the basic distances between the two surrounding screw channels are different in at least one axial position, the screw flight heights and the basic distances of the sealing area are each averaged separately for both surrounding screw channels.
Ein „Strömungsbereich“ bezeichnet einen Bereich von einem Schneckensteg der auf einer axialen Länge von minimal dem halben Schneckendurchmesser einen Stegabstand aufweist, der größer ist als das Schneckenspiel, bevorzugt auf einer axialen Länge von minimal dem Schneckendurchmesser, besonders bevorzugt auf einer axialen Länge von minimal dem 1,5- fachen des Schneckendurchmessers einen Stegabstand aufweist, der größer ist als das Schneckenspiel. A “flow area” refers to an area of a screw flight which has a flight distance over an axial length of at least half the screw diameter that is greater than the screw clearance, preferably over an axial length of minimally the screw diameter, particularly preferably over an axial length of minimally 1.5 times the screw diameter has a land spacing that is greater than the screw clearance.
Bevorzugt ist der Stegabstand im Strömungsbereich deutlich größer als das Schneckenspiel, bevorzugt mindestens 2-mal so groß wie das Schneckenspiel, besonders bevorzugt mindestens 3-mal so groß wie das Schneckenspiel. The web spacing in the flow area is preferably significantly greater than the screw play, preferably at least twice as large as the screw play, particularly preferably at least 3 times as great as the screw play.
Bevorzugt kann über den Schneckensteg in einem Strömungsbereich Verarbeitungsmaterial strömen, besonders bevorzugt Verarbeitungsmaterial in schmelzeförmigem Zustand. Processing material can preferably flow over the screw flight in a flow region, particularly preferably processing material in a molten state.
Im Strömungsbereich entspricht die Schneckensteghöhe an einer axialen Position dem Grundabstand der umgebenden Schneckenkanäle an der axialen Position abzüglich des Stegabstandes an der axialen Position. Variiert entlang des Strömungsbereichs der Grundabstand von mindestens einem der umgebenden Schneckenkanäle und/oder der Stegabstand, ergeben sich die Schneckensteghöhe und der Grundabstand des Strömungsbereichs jeweils aus dem arithmetischen Mittel. In the flow area, the screw flight height at an axial position corresponds to the basic distance of the surrounding screw channels at the axial position minus the flight distance at the axial position. If the basic distance from at least one of the surrounding screw channels and / or the flight distance varies along the flow area, the screw flight height and the basic distance of the flow area each result from the arithmetic mean.
Sind die Grundabstände der beiden umgebenden Schneckenkanäle an mindesten einer axialen Position unterschiedlich, werden die Schneckensteghöhen und die Grundabstände des Strömungsbereiches für beide umgebenden Schneckenkanäle jeweils separat gemittelt.
Ein „höhenbegrenzter Strömungsbereich“ liegt vor, wenn auf einem Schneckensteg ein Strömungsbereich vorliegt, der zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist, bevorzugt eine Schneckensteghöhe von minimal 40%, besonders bevorzugt eine Schneckensteghöhe von minimal 45% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist und der zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von maximal 70% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist, bevorzugt eine Schneckensteghöhe von maximal 60%, besonders bevorzugt eine Schneckensteghöhe von maximal 55% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist. If the basic distances between the two surrounding screw channels are different in at least one axial position, the screw flight heights and the basic distances of the flow area are averaged separately for both surrounding screw channels. A "height-limited flow area" is present when a flow area is present on a screw flight which has a flight height of at least 30% of the basic distance at the point to both surrounding screw channels, preferably a flight height of at least 40%, particularly preferably a flight height of at least 45 % of the basic distance present at the point and the screw flight height to both surrounding screw channels of a maximum of 70% of the basic distance present at the point, preferably a screw flight height of a maximum of 60%, particularly preferably a screw flight height of a maximum of 55% of the basic distance present at the point having.
Ein „enger Strömungsbereich“ liegt vor, wenn auf einem Schneckensteg ein Strömungsbereich vorliegt, der zu mindestens einem umgebenden Schneckenkanal eine Schneckensteghöhe von mehr als 70% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist, bevorzugt eine Schneckensteghöhe von minimal 80%, besonders bevorzugt eine Schneckensteghöhe von minimal 85% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist. A "narrow flow area" is present when a flow area is present on a screw flight which has a flight height of more than 70% of the basic distance at the point of at least one surrounding screw channel, preferably a flight height of at least 80%, particularly preferably a flight height of has a minimum of 85% of the basic distance present at the point.
Damit unterscheidet sich ein enger Strömungsbereich von einem höhenbegrenzten Strömungsbereich durch die Schneckensteghöhe und den daraus resultierenden Stegabstand.A narrow flow area thus differs from a height-limited flow area through the height of the screw flight and the resulting flight distance.
Bevorzugt handelt es sich bei einem Schneckensteg mit engem Strömungsbereich um einen sogenannten Barrieresteg, der in einer Barrierezone eines Extruders zwischen dem Einlaufkanal, auch Feststoffkanal genannt und dem Auslaufkanal, auch Schmelzekanal genannt, üblicherweise so angeordnet ist, dass das Verarbeitungsmaterial, das sich in der Nähe der Zylinderwand befindet mindestens teilweise durch die Drehbewegung der Schnecke vom Einlaufkanal über den Barrieresteg zum Auslaufkanal geführt wird. Üblicherweise liegt der Stegabstand im Strömungsbereich eines Barrieresteges zwischen 0,4 mm bis 1,5 mm. Dabei liegen die kleinen Werte üblicherweise eher in Extrudern mit kleinem Schneckendurchmesser und die größeren Werte in Extrudern mit großem Schneckendurchmesser vor. Des Weiteren befindet sich in einer Barrierezone mindestens ein Hauptsteg. A screw web with a narrow flow area is preferably a so-called barrier web, which is usually arranged in a barrier zone of an extruder between the inlet channel, also called the solids channel and the outlet channel, also called the melt channel, so that the processing material that is in the vicinity the cylinder wall is at least partially guided by the rotary movement of the screw from the inlet channel over the barrier web to the outlet channel. The web spacing in the flow area of a barrier web is usually between 0.4 mm and 1.5 mm. The small values are usually more in extruders with a small screw diameter and the larger values in extruders with a large screw diameter. There is also at least one main walkway in a barrier zone.
Bevorzugt handelt es sich bei einem Schneckensteg mit engem Strömungsbereich um einen sogenannten Schersteg, der in einem Scherteil eines Extruders zwischen dem Einlaufkanal und dem Auslaufkanal, üblicherweise eingesetzt wird. Üblicherweise liegt der Stegabstand im Strömungsbereich eines Schersteges zwischen 0,4 mm bis 1 ,5 mm. Dabei liegen die kleinen Werte üblicherweise eher in Extrudern mit kleinem Schneckendurchmesser und die größeren Werte in Extrudern mit großem Schneckendurchmesser vor. A screw flight with a narrow flow area is preferably a so-called shear flight, which is usually used in a shear part of an extruder between the inlet channel and the outlet channel. The web spacing in the flow area of a shear web is usually between 0.4 mm and 1.5 mm. The small values are usually more in extruders with a small screw diameter and the larger values in extruders with a large screw diameter.
Ein „Mischwandabschnitt“ bezeichnet einen Abschnitt von einem Schneckensteg, der auf einer axialen Länge von kleiner als einem halben Schneckendurchmesser zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von mehr als 75% des Grundabstandes aufweist, bevorzugt von mehr als 85% des Grundabstandes aufweist, bevorzugt von mehr als 90% des Grundabstandes aufweist. Besonders bevorzugt weist der Schneckensteg einen Stegabstand auf, der dem Schneckenspiel entspricht. Liegt an einer axialen Position auf einem
Schneckensteg ein Dichtbereich vor, liegt dort nicht gleichzeitig ein Mischwandabschnitt vor. Mit anderen Worten werden lange Dichtbereiche nicht durch kurze Mischwandabschnitte unterteilt.A "mixing wall section" refers to a section of a screw flight which, over an axial length of less than half a screw diameter, has a screw flight height of more than 75% of the basic distance, preferably more than 85% of the basic distance, preferably more than the two surrounding screw channels than 90% of the basic distance. The worm flight particularly preferably has a flight spacing which corresponds to the screw play. Lies on one axial position If the screw flight has a sealing area, a mixed wall section is not present there at the same time. In other words, long sealing areas are not divided by short mixing wall sections.
Bevorzugt entspricht die axiale Länge eines Mischwandabschnitts maximal einem Drittel des Schneckendurchmessers, besonders bevorzugt maximal einem Viertel des Schneckendurchmessers. The axial length of a mixing wall section preferably corresponds to a maximum of one third of the screw diameter, particularly preferably a maximum of one quarter of the screw diameter.
Variiert entlang des Mischwandabschnitts der Grundabstand von mindestens einem der umgebenden Schneckenkanäle und/oder der Stegabstand, ergeben sich die Schneckensteghöhe und der Grundabstand des Mischwandabschnitts jeweils aus dem arithmetischen Mittel. If the basic distance from at least one of the surrounding screw channels and / or the flight distance varies along the mixing wall section, the screw flight height and the basic distance of the mixing wall section result from the arithmetic mean.
Sind die Grundabstände der beiden umgebenden Schneckenkanäle an mindesten einer axialen Position unterschiedlich, werden die Schneckensteghöhen und die Grundabstände des Mischwandabschnitts für beide umgebenden Schneckenkanäle jeweils separat gemittelt. If the basic distances between the two surrounding screw channels are different in at least one axial position, the screw flight heights and the basic distances of the mixing wall section are each averaged separately for both surrounding screw channels.
Ein „Mischlückenabschnitt“ bezeichnet einen Abschnitt von einem Schneckensteg, der auf einer axialen Länge von kleiner als einem halben Schneckendurchmesser zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von maximal 75% des Grundabstandes aufweist. Liegt an einer axialen Position auf einem Schneckensteg ein Strömungsbereich vor, liegt dort nicht gleichzeitig ein Mischlückenabschnitt vor. Mit anderen Worten werden lange Strömungsbereiche nicht durch kurze Mischlückenabschnitte unterteilt. A "mixing gap section" refers to a section of a screw flight which has a screw flight height of a maximum of 75% of the basic distance over an axial length of less than half a screw diameter to the two surrounding screw channels. If there is a flow area at an axial position on a screw flight, a mixing gap section is not present there at the same time. In other words, long flow areas are not divided by short mixing gap sections.
Bevorzugt entspricht die axiale Länge eines Mischlückenabschnitts maximal einem Drittel des Schneckendurchmessers, besonders bevorzugt maximal einem Viertel des Schneckendurchmessers. The axial length of a mixing gap section preferably corresponds to a maximum of one third of the screw diameter, particularly preferably a maximum of one quarter of the screw diameter.
In einer bevorzugten Ausführung ist ein Abschnitt der eine axiale Länge aufweist, die kleiner ist als der halbe Schneckendurchmesser, bevorzugt eine axiale Länge aufweist, die maximal einem Drittel des Schneckendurchmessers entspricht, besonders bevorzugt eine axiale Länge aufweist, die maximal einem Viertel des Schneckendurchmessers entspricht und der kein Mischwandabschnitt ist, ein Mischlückenabschnitt. In a preferred embodiment, a section that has an axial length that is smaller than half the screw diameter, preferably has an axial length that corresponds to a maximum of one third of the screw diameter, particularly preferably has an axial length that corresponds to a maximum of a quarter of the screw diameter and which is not a mixing wall section is a mixing gap section.
Variiert entlang des Mischlückenabschnitts der Grundabstand von mindestens einem der umgebenden Schneckenkanäle und/oder der Stegabstand, ergeben sich die Schneckensteghöhe und der Grundabstand des Mischlückenabschnitts jeweils aus dem arithmetischen Mittel. If the basic distance from at least one of the surrounding screw channels and / or the flight distance varies along the mixing gap section, the screw flight height and the basic distance of the mixing gap section result from the arithmetic mean.
Sind die Grundabstände der beiden umgebenden Schneckenkanäle an mindesten einer axialen Position unterschiedlich, werden die Schneckensteghöhen und die Grundabstände des Mischlückenabschnitts für beide umgebenden Schneckenkanäle jeweils separat gemittelt.If the basic distances between the two surrounding screw channels are different in at least one axial position, the screw flight heights and the basic distances of the mixing gap section are each averaged separately for both surrounding screw channels.
Ein „Lücke-Wand-Bereich“ bezeichnet den Bereich von einem Schneckensteg, in dem ausschließlich sich abwechselnde Mischlückenabschnitte und Mischwandabschnitte vorliegen. Liegt vor dem Lücke-Wand-Bereich ein Dichtbereich vor, beginnt der Lücke-Wand-Bereich mit dem ersten Mischlückenabschnitt. Liegt vor dem Lücke-Wand-Bereich ein Strömungsbereich vor, beginnt der Lücke-Wand-Bereich mit dem ersten Mischwandabschnitt. Liegt nach dem Lücke-Wand-Bereich ein Dichtbereich vor, endet der Lücke-Wand-Bereich mit dem letzten
Mischlückenabschnitt. Beginnt ein Schneckensteg mit einem Mischlückenabschnitt oder einem Mischwandabschnitt, beginnt an dieser Stelle auch der Lücke-Wand-Bereich. Endet ein Schneckensteg mit einem Mischlückenabschnitt oder einem Mischwandabschnitt, endet an dieser Stelle auch der Lücke-Wand-Bereich. A “gap wall area” refers to the area of a screw flight in which only alternating mixed gap sections and mixed wall sections are present. If there is a sealing area in front of the gap-wall area, the gap-wall area begins with the first mixed gap section. If there is a flow area in front of the gap-wall area, the gap-wall area begins with the first mixed wall section. If there is a sealing area after the gap-wall area, the gap-wall area ends with the last one Mixed gap section. If a screw flight begins with a mixed gap section or a mixed wall section, the gap-wall area also begins at this point. If a screw flight ends with a mixed gap section or a mixed wall section, the gap-wall area also ends at this point.
Ein „höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich“ bezeichnet den Bereich von einem Schneckensteg auf dem ein Lücke-Wand-Bereich mindestens zwei Mischlückenabschnitte aufweist, bevorzugt mindestens 4, bevorzugt mindestens 6, besonders bevorzugt mindestens 8 Mischlückenabschnitte aufweist, wobei mindestens 50% der Mischlückenabschnitte, bevorzugt mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 90% der Mischlückenabschnitte zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% des Grundabstandes aufweisen, bevorzugt von minimal 40%, besonders bevorzugt zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 45% des Grundabstandes aufweisen und zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von maximal 70% des Grundabstandes aufweisen, bevorzugt von maximal 60%, besonders bevorzugt zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von maximal 55% des Grundabstandes aufweisen. A "height-limited gap-wall area" denotes the area of a screw flight on which a gap-wall area has at least two mixing gap sections, preferably at least 4, preferably at least 6, particularly preferably at least 8 mixing gap sections, with at least 50% of the mixing gap sections, preferably at least 70%, particularly preferably at least 90% of the mixing gap sections to the two surrounding screw channels have a screw flight height of at least 30% of the basic distance, preferably a minimum of 40%, particularly preferably to both surrounding screw channels have a screw flight height of at least 45% of the basic distance and to both surrounding screw channels have a screw flight height of a maximum of 70% of the basic distance, preferably of a maximum of 60%, particularly preferably a screw flight height of a maximum of 55% of the basic distance to both surrounding screw channels.
In einer bevorzugten Ausführung weisen mindestens 30% der Mischwandabschnitte, bevorzugt mindestens 50%, bevorzugt mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 90% der Mischwandabschnitte einen Abstand zur Zylinderwandung auf, der dem Schneckenspiel entspricht. In a preferred embodiment, at least 30% of the mixing wall sections, preferably at least 50%, preferably at least 70%, particularly preferably at least 90% of the mixing wall sections are at a distance from the cylinder wall that corresponds to the screw play.
Eine “Mischzone“ bezeichnet den Teil einer Schnecke, in dem auf mindestens einem mindestens teilweise wendelförmig, bevorzugt größtenteils wendelförmig, besonders bevorzugt ausschließlich wendelförmig um die Schnecke herum verlaufenden Schneckensteg mindestens ein Lücke-Wand-Bereich vorliegt und/oder auf mindestens einem mindestens teilweise wendelförmig, bevorzugt größtenteils wendelförmig, besonders bevorzugt ausschließlich wendelförmig um die Schnecke herum verlaufenden Schneckensteg mindestens ein Strömungsbereich vorliegt. A “mixing zone” denotes that part of a screw in which at least one gap-wall area is present on at least one at least partially helical, preferably largely helical, particularly preferably exclusively helical around the screw and / or on at least one at least partially helical , preferably largely helical, particularly preferably exclusively helical, screw web running around the screw at least one flow area is present.
Dabei können Strömungsbereiche und/oder Lücke-Wand Bereiche auf demselben Schneckensteg oder verschiedenen Schneckenstegen vorliegen. Flow areas and / or gap-wall areas can be present on the same screw flight or different screw flights.
Liegt in einem axialen Teil der Schnecke nur auf genau einem Schneckensteg ein Lücke-Wand- Bereich vor, wobei der axiale Teil mit dem Anfang des Lücke-Wand-Bereichs beginnt und mit dem Ende des Lücke-Wand-Bereichs endet, und liegt in dem axialen Teil kein Strömungsbereich vor und direkt vor und direkt nach dem axialen Teil liegt kein Lücke-Wand- Bereich und kein Strömungsbereich vor, beginnt die Mischzone in axialer Richtung mit dem Anfang des axialen Teils und endet in axialer Richtung mit dem Ende des axialen Teils. If in an axial part of the screw there is a gap-wall area on exactly one screw flight, the axial part begins with the beginning of the gap-wall area and ends with the end of the gap-wall area, and lies in that axial part no flow area before and directly before and directly after the axial part if there is no gap-wall area and no flow area, the mixing zone begins in the axial direction with the beginning of the axial part and ends in the axial direction with the end of the axial part.
Liegt in einem axialen Teil der Schnecke nur auf genau einem Schneckensteg ein Strömungsbereich vor, wobei der axiale Teil mit dem Anfang des Strömungsbereichs beginnt und mit dem Ende des Strömungsbereichs endet, und liegt in dem axialen Teil kein Lücke-
Wand-Bereich vor und direkt vor und direkt nach dem axialen Teil liegt kein Lücke-Wand- Bereich und kein Strömungsbereich vor, beginnt die Mischzone in axialer Richtung mit dem Anfang des axialen Teils und endet in axialer Richtung mit dem Ende des axialen Teils. If in an axial part of the screw there is a flow area on exactly one screw flight, the axial part begins with the beginning of the flow area and ends with the end of the flow area, and there is no gap in the axial part. Wall area in front of and directly in front of and directly after the axial part, if there is no gap wall area and no flow area, the mixing zone begins in the axial direction with the beginning of the axial part and ends in the axial direction with the end of the axial part.
Liegen in einem axialen Teil der Schnecke nur auf genau einem Schneckensteg mehrere Lücke-Wand-Bereiche oder mehrere Strömungsbereiche vor, zwischen denen auf dem Schneckensteg jeweils Dichtbereiche vorliegen, gibt es in dem axialen Teil der Schnecke entsprechend mehrere Mischzonen. If in an axial part of the screw there are several gap-wall areas or several flow areas on exactly one screw flight, between which there are sealing areas on the screw flight, there are correspondingly several mixing zones in the axial part of the screw.
Liegen in einem axialen Teil der Schnecke nur auf einem Schneckensteg Strömungsbereiche und Lücke-Wand-Bereiche vor, zwischen denen Dichtbereiche vorliegen, gibt es in dem axialen Teil der Schnecke entsprechend mehrere Mischzonen. If there are flow areas and gap-wall areas between which there are sealing areas in an axial part of the screw only on one screw flight, there are correspondingly several mixing zones in the axial part of the screw.
Liegen in einem axialen Teil der Schnecke nur auf einem Schneckensteg Strömungsbereiche und Lücke-Wand-Bereiche vor, die direkt nacheinander liegen, gehören diese Bereiche zur gleichen Mischzone und die Mischzone beginnt mit dem Anfang des in axialer Richtung ersten Bereichs und endet mit dem Ende des in axialer Richtung letzten Bereichs. If, in an axial part of the screw, there are flow areas and gap-wall areas that are directly one after the other on only one screw flight, these areas belong to the same mixing zone and the mixing zone begins with the beginning of the first area in the axial direction and ends with the end of the last area in the axial direction.
Liegen in einem axialen Teil der Schnecke mehrere Schneckenstege vor, die mindestens einen Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens einen Strömungsbereich aufweisen und die Bereiche liegen in axialer Richtung direkt nacheinander oder überlagern sich diese Bereiche von unterschiedlichen Schneckenstegen in axialer Richtung, beginnt die dazugehörige Mischzone mit dem Anfang des in axialer Richtung ersten Bereichs und endet mit dem Ende des in axialer Richtung letzten Bereichs. If there are several screw flights in an axial part of the screw, which have at least one gap-wall area and / or at least one flow area and the areas lie directly one after the other in the axial direction or if these areas of different screw flights overlap in the axial direction, the associated one begins Mixing zone with the beginning of the first area in the axial direction and ends with the end of the last area in the axial direction.
Liegen in einem axialen Teil der Schnecke mehrere Schneckenstege vor, die Lücke-Wand- Bereiche und/oder Strömungsbereiche aufweisen und es gibt axiale Positionen in denen Dichtbereiche vorliegen, beginnt und/oder endet die jeweilige Mischzone an der axialen Position, an der auf allen an der axialen Position vorliegenden Schneckenstegen Dichtbereiche vorliegen. If there are several screw flights in an axial part of the screw which have gap-wall areas and / or flow areas and there are axial positions in which there are sealing areas, the respective mixing zone begins and / or ends at the axial position at which on all of them the screw flights present in the axial position.
Der Oberbegriff Mischzone bezieht sich ausschließlich auf folgende Ausführungen: a) Eine „Wirbel-Mischzone“ bezeichnet die Mischzone einer Schnecke, in der alle vorhandenen Schneckenstege ausschließlich Lücke-Wand-Bereiche aufweisen. b) Eine „Strömungs-Mischzone“ bezeichnet die Mischzone einer Schnecke, in der alle vorhandenen Schneckenstege ausschließlich Strömungsbereiche aufweisen. c) Eine „Barriere-Mischzone“ bezeichnet die Mischzone einer Schnecke, in der mindestens ein Schneckensteg einen Strömungsbereich aufweist und mindestens ein Schneckensteg einen Dichtbereich aufweist und kein Schneckensteg einen Lücke-Wand-Bereiche aufweist. d) Eine „Wirbel-Barriere-Mischzone“ bezeichnet die Mischzone einer Schnecke, in der mindestens ein Schneckensteg einen Lücke-Wand-Bereich aufweist und mindestens ein Schneckensteg einen Dichtbereich aufweist und mindestens ein Schneckensteg einen Strömungsbereich aufweist.
e) Eine „Wirbel-Dicht-Mischzone“ bezeichnet die Mischzone einer Schnecke, in der mindestens ein Schneckensteg einen Lücke-Wand-Bereich aufweist und mindestens ein Schneckensteg einen Dichtbereich aufweist und kein Schneckensteg einen Strömungsbereich aufweist. f) Eine „Wirbel-Strömungs-Mischzone“ bezeichnet die Mischzone einer Schnecke, in der mindestens ein Schneckensteg einen Lücke-Wand-Bereich aufweist und mindestens ein Schneckensteg einen Strömungsbereich aufweist und kein Schneckensteg einen Dichtbereich aufweist The generic term mixing zone refers exclusively to the following versions: a) A "vortex mixing zone" refers to the mixing zone of a screw in which all existing screw flights only have gap-wall areas. b) A "flow mixing zone" refers to the mixing zone of a screw in which all existing screw flights only have flow areas. c) A “barrier mixing zone” refers to the mixing zone of a screw in which at least one screw flight has a flow area and at least one screw flight has a sealing area and no screw flight has a gap-wall area. d) A “vortex barrier mixing zone” refers to the mixing zone of a screw in which at least one screw flight has a gap-wall area and at least one screw flight has a sealing area and at least one screw flight has a flow area. e) A “vortex-tight mixing zone” refers to the mixing zone of a screw in which at least one screw flight has a gap-wall area and at least one screw flight has a sealing area and no screw flight has a flow area. f) A “vortex-flow mixing zone” refers to the mixing zone of a screw in which at least one screw flight has a gap-wall area and at least one screw flight has a flow area and no screw flight has a sealing area
Eine „Homogenisierungszone“ ist die axiale Zone des Extruders, in der mindestens eine Schnecke des Extruders eine beliebige, im Rahmen der hier vorliegenden Schrift beschriebene Mischzone und/oder ein beliebiges Mischteil nach dem Stand der Technik und/oder ein beliebiges Scherteil nach dem Stand der Technik aufweist. In einem Extruder können keine, eine oder mehrere Homogenisierungszone(n) vorliegen. A “homogenization zone” is the axial zone of the extruder in which at least one screw of the extruder has any mixing zone and / or any mixing part according to the prior art and / or any desired shear part according to the present specification Has technology. No, one or more homogenization zones can be present in an extruder.
Im Stand der Technik wird üblicher weise zwischen Barrierezonen und Homogenisierungszonen unterschieden. Der Übergang von Barrariezone und Homogenisierungszone kann jedoch fließend oder unklar sein und bedarf einer Definition. Im Rahmen der hier vorliegenden Schrift gilt eine Zone der Schnecke als „Barrierezone“, wenn die Zone mindestens einen Schneckensteg mit einem engen Strömungsbereich und mindestens einen Schneckensteg mit einem Dichtbereich aufweist. Ausschließlich ist eine Barrierezone zusätzlich auch eine Homogenisierungszone oder Bestandteil einer Homogenisierungszone, wenn a) vor der Barrierezone bereits eine weitere Barrierezone vorliegt. Mit anderen Worten liegen mehrere Barrierezonen auf einer Schnecke vor, gilt die erste Barrierezone ausschließlich als Barrierezone und die weiteren als Barrierezonen und Homogenisierungszonen. b) die Barrierezone einen Homogenisierungsbereich aufweist. Ein „Homogenisierungsbereich“ hat mindestens eine axiale Länge von 20% der axialen Länge der Barrierezone und weist mindestens einen Steg mit einem Lücke-Wand-Bereich und/oder einen Steg mit einem höhenbegrenzten Strömungsbereich auf. In the prior art, a distinction is usually made between barrier zones and homogenization zones. However, the transition from the barricade zone and the homogenization zone can be fluid or unclear and needs to be defined. In the context of the present document, a zone of the screw is regarded as a “barrier zone” if the zone has at least one screw flight with a narrow flow area and at least one screw flight with a sealing area. A barrier zone is exclusively also a homogenization zone or part of a homogenization zone if a) there is already another barrier zone in front of the barrier zone. In other words, if there are several barrier zones on one screw, the first barrier zone is exclusively considered a barrier zone and the others as barrier zones and homogenization zones. b) the barrier zone has a homogenization area. A “homogenization area” has at least an axial length of 20% of the axial length of the barrier zone and has at least one web with a gap-wall area and / or a web with a height-limited flow area.
So benötigt zum Beispiel eine Schnecke die genau eine Barrierezone aufweist, wobei die Barrierezone keinen Homogenisierungsbereich aufweist, zusätzlich genau zwei Homogenisierungszonen, um genau zwei Homogenisierungszonen aufzuweisen. For example, a screw that has exactly one barrier zone, the barrier zone not having a homogenization area, additionally requires exactly two homogenization zones in order to have exactly two homogenization zones.
Die „Hauptzuführungszone“ ist die axiale Zone des Extruders, in der üblicherweise der größte Teil der aufschmelzbaren oder aufgeschmolzenen Bestandteile des Verarbeitungsmaterials oder das gesamte Verarbeitungsmaterial dem Extruder zugeführt wird. Zu diesem Zweck befindet sich in dieser Zone im Schneckenzylinder eine Öffnung, wie z.B. eine Bohrung. Die Ausprägung der Öffnung in axialer Richtung definiert die axiale Länge der Hauptzuführungszone. In einem Extruder liegt genau eine Hauptzuführungszone vor. The “main feed zone” is the axial zone of the extruder, in which usually most of the meltable or melted components of the processing material or all of the processing material is fed to the extruder. For this purpose, an opening, such as a bore, is located in this zone in the screw cylinder. The shape of the opening in the axial direction defines the axial length of the main feed zone. There is exactly one main feed zone in an extruder.
Eine „Nebenzuführungszone“ ist die axiale Zone des Extruders, in der ein Teil des Verarbeitungsmaterials und/oder zusätzliche Materialien, z.B. sogenannte Additive oder
Füllstoffe dem Extruder zugeführt werden. Zu diesem Zweck befindet sich in dieser Zone im Schneckenzylinder eine Öffnung, wie z.B. eine Bohrung. Die Ausprägung der Öffnung in axialer Richtung definiert die axiale Länge der Nebenzuführungszone. In einem Extruder kann keine, eine oder mehrere Nebenzuführungszone(n) vorliegen. A “secondary feed zone” is the axial zone of the extruder in which part of the processing material and / or additional materials, e.g. so-called additives or Fillers are fed to the extruder. For this purpose, an opening, such as a bore, is located in this zone in the screw cylinder. The shape of the opening in the axial direction defines the axial length of the secondary feed zone. No, one or more secondary feed zones can be present in an extruder.
Die „Hauptaustragungszone“ ist die axiale Zone, durch die mindestens ein Teil des Verarbeitungsmaterials, bevorzugt mindestens ein Großteil, besonders bevorzugt das gesamte Verarbeitungsmaterial zur Weiterverarbeitung, z.B. zu einem formgebenden Extrusionswerkzeug oder Spritzgießwerkzeug ausgetragen wird. Die Hauptaustragungszone liegt zumeist am Ende des Extruders, kann in Sonderfällen aber auch eine axiale Zone des Extruders sein, in der noch mindestens eine Schnecke vorliegt. Liegt die Hauptaustragungszone am Ende des Extruders, beginnt sie direkt nach dem Ende der Schnecke, die als letztes in axialer Richtung endet und sie endet am Ende des Extruders. Liegt im Extruder mindestens eine Schnecke vor, die am Ende teilweise in einer dem Extruder folgenden Komponente liegt, wie z.B. einem Siebwechsler, so beginnt und endet die Hauptaustragungszone mit dem Ende der letzten Schnecke. Liegt die Hauptaustragungszone in einem axialen Teil des Extruders, in dem noch mindestens eine Schnecke vorliegt, befindet sich dort zum Zweck der Austragung im Schneckenzylinder eine Öffnung, wie z.B. eine Bohrung.The “main discharge zone” is the axial zone through which at least part of the processing material, preferably at least a large part, particularly preferably all of the processing material, is discharged for further processing, e.g. to a shaping extrusion tool or injection molding tool. The main discharge zone is usually at the end of the extruder, but in special cases it can also be an axial zone of the extruder in which there is still at least one screw. If the main discharge zone is at the end of the extruder, it begins directly after the end of the screw, which ends last in the axial direction, and it ends at the end of the extruder. If there is at least one screw in the extruder, which at the end is partly located in a component following the extruder, such as a screen changer, the main discharge zone begins and ends with the end of the last screw. If the main discharge zone is in an axial part of the extruder in which there is still at least one screw, there is an opening in the screw cylinder for the purpose of discharge, e.g. a bore.
Die Ausprägung der Öffnung in axialer Richtung definiert die axiale Länge der Hauptaustragungszone. In einem Extruder liegt genau eine Hauptaustragungszone vor. The shape of the opening in the axial direction defines the axial length of the main discharge zone. There is exactly one main discharge zone in an extruder.
Eine „Nebenaustragungszone“ ist die axiale Zone des Extruders in der noch mindestens eine Schnecke vorliegt und in der aus dem Extruder ein Teil des Verarbeitungsmaterials und/oder mindestens ein Teil mindestens eines Bestandteils des Verarbeitungsmaterials ausgetragen wird. Dabei kann es sich um feste, flüssige, schmelzeförmige und/oder gasförmige Teile mindestens eines Bestandteils des Verarbeitungsmaterials handeln. Zu diesem Zweck befindet sich in dieser Zone im Zylinder eine Öffnung, wie z.B. eine Bohrung. Die Ausprägung der Öffnung in axialer Richtung definiert das Gebiet der Nebenaustragungszone. In einem Extruder können keine, eine oder mehrere Nebenaustragungszone(n) vorliegen. A “secondary discharge zone” is the axial zone of the extruder in which at least one screw is still present and in which part of the processing material and / or at least part of at least one component of the processing material is discharged from the extruder. This can be solid, liquid, molten and / or gaseous parts of at least one component of the processing material. For this purpose there is an opening in this zone in the cylinder, such as a bore. The shape of the opening in the axial direction defines the area of the secondary discharge zone. No, one or more secondary discharge zones can be present in an extruder.
Eine „Verfahrenszone“ ist die Zone einer Schnecke, in der die Schnecke üblicherweise für den Austrag des Verarbeitungsmaterials mit diesem in Kontakt kommt. Weist die Schnecke ein Rückfördergewinde, eine Verzahnung oder einen Schneckenschaft auf, so gehören diese Zonen nicht zur Verfahrenszone der Schnecke, selbst wenn diese mit dem Verarbeitungsmaterial in Kontakt kommen, außer es wird ausdrücklich erwähnt, dass diese Zonen zur Verfahrenszone dazugehören. A “process zone” is the zone of a screw in which the screw usually comes into contact with the processing material in order to discharge it. If the screw has a return thread, a toothing or a screw shaft, these zones do not belong to the process zone of the screw, even if they come into contact with the processing material, unless it is expressly mentioned that these zones belong to the process zone.
Allen folgenden Aspekten liegt dieselbe erfinderische Idee zugrunde, die vorab beschriebenen Mischzonen in vorteilhaften Ausführungen einzusetzen, um die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen. All of the following aspects are based on the same inventive idea of using the mixing zones described above in advantageous embodiments in order to achieve the task described above.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei mindestens eine Schnecke mindestens zwei Homogenisierungszonen (HZ1 und HZ2) aufweist,
wobei die Homogenisierungszone HZ1 eine Mischzone (MZ1) ist, die auf mindestens einem Schneckensteg mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich aufweist und/oder auf einem Schneckensteg mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist und die Homogenisierungszone HZ2 mindestens gleich viele Schneckenstege aufweist wie die Homogenisierungszone HZ1 , bevorzugt mehr Schneckenstege aufweist, besonders bevorzugt ein ganzzahlig Vielfaches an Schneckenstegen der Homogenisierungszone HZ1 aufweist.According to a first aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, at least one screw having at least two homogenization zones (HZ1 and HZ2), wherein the homogenization zone HZ1 is a mixing zone (MZ1) which has at least partially at least one height-limited gap-wall area on at least one screw flight and / or at least partially has at least one height-limited flow area on a screw flight and the homogenization zone HZ2 has at least the same number of screw flights as the homogenization zone HZ1, preferably has more screw flights, particularly preferably an integral multiple of the screw flights of the homogenization zone HZ1.
Bevorzugt liegt die Homogenisierungszone HZ1 vor der Homogenisierungszone HZ2. The homogenization zone HZ1 is preferably located in front of the homogenization zone HZ2.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Mischzone MZ1 eine Wirbel-Dicht-Mischzone oder eine Barriere-Mischzone oder eine Wirbel-Mischzone, mit mindestens einem Schneckensteg mit mindestens einem höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich (LWB1), wobei die Summe der Längen aller Mischwandabschnitte des höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereiches LWB1 entlang des Schneckensteges mindestens 1,2-mal so groß ist, bevorzugt mindestens 1,5-mal so groß ist, besonders bevorzugt mindestens 2-mal so groß ist wie die Summe der Längen aller Mischlückenabschnitte des Lücke-Wand-Bereiches LWB1 entlang des Schneckensteges oder eine Wirbel-Barriere-Mischzone. In an advantageous embodiment, the mixing zone MZ1 is a vortex-tight mixing zone or a barrier mixing zone or a vortex mixing zone, with at least one screw flight with at least one height-limited gap-wall area (LWB1), the sum of the lengths of all mixing wall sections of the height-limited gap-wall area LWB1 along the screw flight is at least 1.2 times as large, preferably at least 1.5 times as large, particularly preferably at least 2 times as large as the sum of the lengths of all mixing gap sections of the gap Wall area LWB1 along the screw flight or a vortex barrier mixing zone.
Bevorzugt ist die Homogenisierungszone HZ2 eine Mischzone (MZ2) die besonders bevorzugt auf mindestens einem Schneckensteg mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist. The homogenization zone HZ2 is preferably a mixing zone (MZ2) which particularly preferably has at least partially at least one height-limited gap-wall area and / or at least one height-limited flow area on at least one screw flight.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Mischzone MZ2 eine Wirbel-Mischzone oder eine Wirbel-Dicht-Mischzone, wobei bevorzugt mindestens 50% der Schneckenstege der Wirbel-Dicht-Mischzone, bevorzugt mindestens 70% der Schneckenstege, besonders bevorzugt mindestens 90% der Schneckenstege auf weniger als 50%, bevorzugt auf weniger als 40%, besonders bevorzugt auf weniger als 30% ihrer Länge einen Dichtbereich aufweisen. In an advantageous embodiment, the mixing zone MZ2 is a vortex mixing zone or a vortex-tight mixing zone, preferably at least 50% of the screw flights of the vortex-tight mixing zone, preferably at least 70% of the screw flights, particularly preferably at least 90% of the screw flights to less than 50%, preferably less than 40%, particularly preferably less than 30% of their length have a sealing area.
Durch die erfindungsgemäße Ausführung und Anordnung der Homogenisierungszonen kann eine verbesserte Förderung des Verarbeitungsmaterials und ein verbesserter Druckverlauf entlang der Schnecke erzielt und zusätzlich eine gute Homogenisierung erreicht werden. Es können insbesondere aber nicht ausschließlich Teile von Schnecken nach dem Stand der Technik, bestehend aus üblichen Meteringzonen und Mischteilen in Bezug auf ähnliche Förderung des Verarbeitungsmaterials und ähnlichem Druckaufbau bei gleichzeitiger Verbesserung der Homogenisierungsleistung wirtschaftlich ersetzt werden. The design and arrangement of the homogenization zones according to the invention can achieve improved conveyance of the processing material and an improved pressure profile along the screw and, in addition, good homogenization can be achieved. In particular, but not exclusively, parts of screws according to the prior art, consisting of customary metering zones and mixing parts, can be economically replaced with regard to similar conveyance of the processing material and similar pressure build-up while at the same time improving the homogenization performance.
Bevorzugt liegt die Homogenisierungszone HZ1 vor der Homogenisierungszone HZ2 und vom Anfang der Homogenisierungszone HZ1 liegt bis zum Ende der Homogenisierungszone HZ2 mindestens ein durchgehender Schneckensteg vor. Besonders bevorzugt weist der
Schneckensteg mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und einen Dichtbereich auf. Besonders bevorzugt liegt der Schneckensteg bereits vor dem Anfang der Homogenisierungszone HZ1 vor. Besonders bevorzugt liegt der Schneckensteg auch nach dem Ende der Homogenisierungszone HZ2 vor. The homogenization zone HZ1 is preferably located in front of the homogenization zone HZ2 and there is at least one continuous screw flight from the beginning of the homogenization zone HZ1 to the end of the homogenization zone HZ2. Particularly preferably, the Screw web at least one height-limited gap-wall area and a sealing area. The screw flight is particularly preferably already present before the start of the homogenization zone HZ1. Particularly preferably, the screw flight is also present after the end of the homogenization zone HZ2.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der maximale Grundabstand in der Homogenisierungszone HZ2 kleiner als der minimale Grundabstand der Homogenisierungszone HZ1. Bevorzugt weist die Homogenisierungszone HZ2 maximal 75%, besonders bevorzugt maximal 50% des minimalen Grundabstandes der Homogenisierungszone HZ1 auf. In an advantageous embodiment, the maximum basic distance in the homogenization zone HZ2 is smaller than the minimum basic distance in the homogenization zone HZ1. The homogenization zone HZ2 preferably has a maximum of 75%, particularly preferably a maximum of 50% of the minimum basic spacing of the homogenization zone HZ1.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Homogenisierungszone HZ2 eine andere Gangsteigung auf als Homogenisierungszone HZ1, bevorzugt ist die Gangsteigung der Homogenisierungszone HZ2 größer als die Gangsteigung der Homogenisierungszone HZ1. In einer alternativen Ausführungsform ist die Gangsteigung der Homogenisierungszone HZ2 kleiner als die Gangsteigung der Homogenisierungszone HZ1. In an advantageous embodiment, the homogenization zone HZ2 has a different pitch than the homogenization zone HZ1; the pitch of the homogenization zone HZ2 is preferably greater than the pitch of the homogenization zone HZ1. In an alternative embodiment, the pitch of the homogenization zone HZ2 is smaller than the pitch of the homogenization zone HZ1.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Länge der Homogenisierungszone HZ1 größer, als die Länge der Homogenisierungszone HZ2, bevorzugt ist die Homogenisierungszone HZ1 minimal 1,5-mal so lang wie die Homogenisierungszone HZ2, besonders bevorzugt minimal 2- mal so lang. In an advantageous embodiment, the length of the homogenization zone HZ1 is greater than the length of the homogenization zone HZ2, preferably the homogenization zone HZ1 is at least 1.5 times as long as the homogenization zone HZ2, particularly preferably at least 2 times as long.
In einer alternativen Ausführungsform liegt die Homogenisierungszone HZ2 vor der Homogenisierungszone HZ1 und vom Anfang der Homogenisierungszone HZ2 liegt bis zum Ende der Homogenisierungszone HZ1 mindestens ein durchgehender Schneckensteg vor. Besonders bevorzugt weist der Schneckensteg mindestens einen höhenbegrenzten Lücke- Wand-Bereich und einen Dichtbereich auf. Besonders bevorzugt liegt der Schneckensteg bereits vor dem Anfang der Homogenisierungszone HZ2 vor. Besonders bevorzugt liegt der Schneckensteg auch nach dem Ende der Homogenisierungszone HZ1 vor. In an alternative embodiment, the homogenization zone HZ2 is located in front of the homogenization zone HZ1 and from the beginning of the homogenization zone HZ2 to the end of the homogenization zone HZ1 there is at least one continuous screw flight. The screw flight particularly preferably has at least one height-limited gap-wall area and a sealing area. Particularly preferably, the screw flight is already present before the start of the homogenization zone HZ2. Particularly preferably, the screw flight is also present after the end of the homogenization zone HZ1.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei mindestens eine Schnecke mindestens einen Schneckensteg aufweist, auf dem mindestens teilweise mindestens ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich vorliegt und mindestens einen Schneckensteg aufweist, auf dem mindestens teilweise mindestens ein höhenbegrenzter Strömungsbereich vorliegt. According to a second aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, at least one screw having at least one screw flight on which at least one height-limited gap-wall area is at least partially and has at least one screw flight, on which at least partially at least one height-limited flow area is present.
Bevorzugt liegt mindestens ein höhenbegrenzter Strömungsbereich nach mindestens einem höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich vor. There is preferably at least one height-limited flow area after at least one height-limited gap-wall area.
Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass diese Art der Ausführung zu einem verbesserten Druckverlauf entlang der Schnecke und gleichzeigt zu einer verbesserten Homogenität des Verarbeitungsmaterials führt. Tests on several prototypes have shown that this type of design leads to an improved pressure profile along the screw and, at the same time, to an improved homogeneity of the processing material.
In einer vorteilhaften Ausführungsform liegen in mindestens 60% der Länge der Verfahrenszone der Schnecke gleich viele Schneckenstege vor, bevorzugt in mindestens 80%, besonders
bevorzugt in mindestens 90%. Bevorzugt weist die Schnecke eine Gangzahl von mindestens 4 auf. In an advantageous embodiment, the same number of screw flights are present in at least 60% of the length of the process zone of the screw, preferably in at least 80%, in particular preferably in at least 90%. The worm preferably has a number of flights of at least four.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist mindestens ein axialer Teil der Schnecke mehr Schneckenstege mit höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich auf als Schneckenstege mit höhenbegrenzten Strömungsbereich. Bevorzugt liegt in einem axialen Teil der Schnecke kein Schneckensteg mit höhenbegrenztem Strömungsbereich vor. In an advantageous embodiment, at least one axial part of the screw has more screw flights with a height-limited gap-wall area than screw flights with a height-limited flow area. Preferably, there is no screw flight with a height-limited flow area in an axial part of the screw.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist mindestens ein axialer Teil der Schnecke mehr Schneckenstege mit höhenbegrenzten Strömungsbereich auf als Schneckenstege mit höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich. Bevorzugt liegt in einem axialen Teil der Schnecke kein Schneckensteg mit höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich vor. In an advantageous embodiment, at least one axial part of the screw has more screw flights with a height-limited flow area than screw flights with a height-limited gap-wall area. In an axial part of the screw there is preferably no screw flight with a height-limited gap-wall area.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Gebiet (GB1) die Gebiete aller Mischzonen, die mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweisen, wobei mindestens 50% des Gebietes GB1 an jeweils allen axialen Positionen die gleiche Gangzahl aufweist, besonders bevorzugt mindestens 75% des Gebietes an jeweils allen axialen Positionen die gleiche Gangzahl aufweist, besonders bevorzugt mindestens 90% des Gebietes an jeweils allen axialen Positionen die gleiche Gangzahl aufweist. In an advantageous embodiment, the area (GB1) comprises the areas of all mixing zones which have at least one height-limited gap-wall area and / or at least one height-limited flow area, with at least 50% of the area GB1 having the same number of flights at all axial positions, particularly preferably at least 75% of the area has the same number of turns at all axial positions, particularly preferably at least 90% of the area has the same number of turns at all axial positions.
Bevorzugt weist die Schnecke mindestens eine Wirbel-Barriere-Mischzone auf. The screw preferably has at least one vortex-barrier mixing zone.
Bevorzugt weist die Schnecke mindestens eine Barriere-Mischzone auf. The screw preferably has at least one barrier mixing zone.
Bevorzugt weist die Schnecke mindestens eine Wirbel-Mischzone auf. The screw preferably has at least one vortex mixing zone.
Bevorzugt weist die Schnecke mindestens eine Wirbel-Dicht-Mischzone auf. The screw preferably has at least one vortex-sealing mixing zone.
Bevorzugt weist die Schnecke mindestens eine Barriere-Mischzone und mindestens eine Wirbel-Dicht-Mischzone auf. The screw preferably has at least one barrier mixing zone and at least one eddy-tight mixing zone.
Bevorzugt weist die Schnecke mindestens eine Barriere-Mischzone und mindestens eine Wirbel-Mischzone auf. The screw preferably has at least one barrier mixing zone and at least one vortex mixing zone.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspektes mit dem Gegenstand des ersten Aspektes der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen. It should be expressly pointed out that the subject matter of the second aspect can advantageously be combined with the subject matter of the first aspect of the invention, either individually or cumulatively in any combination, provided that the subject matter of the aspects is not technically excluded for the person skilled in the art.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei in mindestens einem axialen Teil (AT1) der Schnecke mindestens ein Schneckensteg einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich aufweist und mindestens ein Schneckensteg einen Dichtbereich aufweist und in mindestens einem anderen axialen Teil (AT2) der Schnecke mindestens ein Schneckensteg einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich aufweist und kein Schneckensteg einen Dichtbereich aufweist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die axialen Teile AT1 und AT2 der Schnecke jeweils mindestens eine Länge von 0,5-Mal dem Schneckendurchmesser auf, bevorzugt eine Länge von mindestens 1-Mal dem Schneckendurchmesser auf, besonders bevorzugt eine Länge von mindestens 1,5-Mal dem Schneckendurchmesser auf. According to a third aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, at least one screw flight having a height-limited gap-wall area and at least one screw flight a sealing area in at least one axial part (AT1) of the screw and in at least one other axial part (AT2) of the screw at least one screw flight has a height-limited gap-wall area and no screw flight has a sealing area. In an advantageous embodiment, the axial parts AT1 and AT2 of the screw each have a length of at least 0.5 times the screw diameter, preferably a length of at least 1 times the screw diameter, particularly preferably a length of at least 1.5 times the screw diameter.
Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass diese Art der Ausführung zu einem verbesserten Druckverlauf entlang der Schnecke und gleichzeigt zu einer verbesserten Homogenität des Verarbeitungsmaterials führt. Dabei erhöhen die axialen Teile mit Dichtbereich die Förderwirkung bei gleichzeitiger Verbesserung der Homogenität innerhalb der Schneckenkanäle und die axialen Teile ohne Dichtbereich erhöhen die Homogenität in Umfangsrichtung. Tests on several prototypes have shown that this type of design leads to an improved pressure profile along the screw and, at the same time, to an improved homogeneity of the processing material. The axial parts with a sealing area increase the conveying effect while at the same time improving the homogeneity within the screw channels and the axial parts without a sealing area increase the homogeneity in the circumferential direction.
In einer vorteilhaften Ausführungsform liegen in mindestens 60% der Summe der Längen aller Homogenisierungszonen der Schnecke gleich viele Schneckenstege vor, bevorzugt in mindestens 80%, besonders bevorzugt in mindestens 90%. Bevorzugt weist die Schnecke eine Gangzahl von mindestens 4 auf. In an advantageous embodiment, the same number of screw flights are present in at least 60% of the sum of the lengths of all homogenization zones of the screw, preferably in at least 80%, particularly preferably in at least 90%. The worm preferably has a number of flights of at least four.
In einer vorteilhaften Ausführungsform liegen in mindestens 60% der Summe der Längen aller Homogenisierungszonen der Schnecke, die mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand- Bereich aufweisen, gleich viele Schneckenstege vor, bevorzugt in mindestens 80%, besonders bevorzugt in mindestens 90%. Bevorzugt weist die Schnecke eine Gangzahl von mindestens 4 auf. In an advantageous embodiment, the same number of screw flights are present in at least 60% of the sum of the lengths of all homogenization zones of the screw, which have at least one height-limited gap-wall area, preferably in at least 80%, particularly preferably in at least 90%. The worm preferably has a number of flights of at least four.
In einer vorteilhaften Ausführungsform liegen in mindestens 60% der Länge der Verfahrenszone der Schnecke gleich viele Schneckenstege vor, bevorzugt in mindestens 80%, besonders bevorzugt in mindestens 90%. Bevorzugt weist die Schnecke eine Gangzahl von mindestens 4 auf. In an advantageous embodiment, the same number of screw flights are present in at least 60% of the length of the process zone of the screw, preferably in at least 80%, particularly preferably in at least 90%. The worm preferably has a number of flights of at least four.
Bevorzugt liegen die axialen Teile AT1 und AT2 direkt nacheinander vor. The axial parts AT1 and AT2 are preferably located directly one after the other.
In einer alternativen Ausführungsform liegt zwischen den axialen Teilen AT1 und AT2 mindestens ein Gebiet vor, in dem alle Schneckenstege ausschließlich Dichtbereiche aufweisen. In an alternative embodiment, there is at least one area between the axial parts AT1 and AT2 in which all the screw flights exclusively have sealing areas.
In einer vorteilhaften Ausführungsform liegen die axialen Teile AT1 und AT2 in derselben Mischzone vor. In einer alternativen Ausführungsform liegen die axialen Teile AT1 und AT2 in verschiedenen Mischzonen vor. In an advantageous embodiment, the axial parts AT1 and AT2 are in the same mixing zone. In an alternative embodiment, the axial parts AT1 and AT2 are in different mixing zones.
Bevorzugt weist die Schnecke mindestens eine Wirbel-Mischzone auf. The screw preferably has at least one vortex mixing zone.
Bevorzugt weist die Schnecke mindestens eine Wirbel-Dicht-Mischzone auf. The screw preferably has at least one vortex-sealing mixing zone.
Bevorzugt weist die Schnecke mindestens eine Wirbel-Dicht-Mischzone und mindestens eine Wirbel-Mischzone auf. The screw preferably has at least one vortex-tight mixing zone and at least one vortex mixing zone.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des dritten Aspektes mit dem Gegenstand des ersten Aspektes der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln
oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen. It should be expressly pointed out that the subject matter of the third aspect can advantageously be combined with the subject matter of the first aspect of the invention, specifically individually or cumulatively in any combination, provided that subjects of the aspects are not technically excluded for the person skilled in the art.
Nach einem vierten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei mindestens eine Schnecke mindestens eine Mischzone aufweist, die mindestens einen Schneckensteg aufweist der mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Lücke- Wand-Bereich aufweist, wobei mindestens drei, bevorzugt mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens fünf Mischlückenabschnitte in der Mischzone die gleiche Schneckensteghöhe und die gleiche Länge entlang des jeweiligen Schneckensteges aufweisen.According to a fourth aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, at least one screw having at least one mixing zone which has at least one screw flight which at least partially has at least one height-limited gap-wall area, wherein at least three, preferably at least four, particularly preferably at least five, mixing gap sections in the mixing zone have the same screw flight height and the same length along the respective screw flight.
Mit „gleiche Länge“ und „gleiche Schneckensteghöhe“ ist gemeint, dass die Längen und Höhen jeweils im Rahmen von üblichen Fertigungstoleranzen gleich sind. With "same length" and "same screw flight height" it is meant that the lengths and heights are the same within the scope of the usual manufacturing tolerances.
Bevorzugt liegt mindestens ein Schneckensteg in einer Wirbel-Mischzone oder einer Wirbel- Dicht-Mischzone oder einer Wirbel-Barriere-Mischzone vor. At least one screw flight is preferably present in a vortex-mixing zone or a vortex-tight mixing zone or a vortex-barrier mixing zone.
In einer vorteilhaften Ausführungsform liegen mindestens drei, bevorzugt mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens fünf Mischlückenabschnitte entlang genau einer Wendel vor, die mit genau einer Steigung um die Schnecke herumläuft. In an advantageous embodiment, there are at least three, preferably at least four, particularly preferably at least five, mixing gap sections along precisely one helix which runs around the screw with precisely one pitch.
Auf diese Weise können die Lücke-Wand-Bereiche wirtschaftlicher hergestellt werden. In this way, the gap-wall areas can be produced more economically.
Bevorzugt liegen die mindestens drei, bevorzugt mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens fünf Mischlückenabschnitte auf einem Schneckensteg vor, jeweils getrennt durch genau einen Mischwandabschnitt, wobei auf eventuell vorhandenen weiteren Stegen weitere Mischlückenabschnitte und Mischwandabschnitte vorliegen können. The at least three, preferably at least four, particularly preferably at least five, mixing gap sections are preferably present on one screw flight, each separated by exactly one mixing wall section, with further mixing gap sections and mixing wall sections being able to be present on any further webs that may be present.
Bevorzugt liegen mindestens zwei Gruppen (MLA1, MLA2) von Mischlückenabschnitten vor, die jeweils mindestens drei, bevorzugt mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens fünf Mischlückenabschnitte aufweisen, wobei die Mischlückenabschnitte der Gruppe MLA1 entlang genau einer Wendel liegen, die mit genau einer Steigung (S1) um die Schnecke herumläuft und die Mischlückenabschnitte der Gruppe MLA2 entlang einer Wendel liegen, die mit genau einer Steigung (S2) um die Schnecke herumläuft, wobei die Steigung S2 von der Steigung S1 verschieden ist. At least two groups (MLA1, MLA2) of mixed gap sections are preferably present, each of which has at least three, preferably at least four, particularly preferably at least five mixed gap sections, the mixed gap sections of group MLA1 lying along exactly one helix which has exactly one pitch (S1) runs around the screw and the mixing gap sections of the group MLA2 lie along a helix that runs around the screw with exactly one pitch (S2), the pitch S2 being different from the pitch S1.
Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass auf diese Weise das Verhältnis aus Wirbelbildung und Umfangsmischung eingestellt werden kann, und damit diese Art der Ausführung zu einer verbesserten Förderung des Verarbeitungsmaterials und einem verbesserten Druckverlauf entlang der Schnecke bei gleichzeigt verbesserter Homogenität des Verarbeitungsmaterials führt, wobei eine äußerst wirtschaftliche Herstellung dieser Ausführung weiterhin möglich ist. Tests on several prototypes have shown that the relationship between vortex formation and circumferential mixing can be adjusted in this way, and thus this type of design leads to improved conveyance of the processing material and an improved pressure profile along the screw while at the same time improving the homogeneity of the processing material extremely economical production of this design is still possible.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des vierten Aspektes mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen.
Nach einem fünften Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei mindestens eine Schnecke mindestens eine Mischzone aufweist, die mindestens einen Schneckensteg aufweist der mindestens zwei Mischlückenabschnitte mit unterschiedlichen Längen entlang des Schneckensteges aufweist, die sich in mindestens einem höhenbegrenzten Lücke-Wand- Bereich befinden und/oder mindestens zwei Mischwandabschnitte mit unterschiedlichen Längen entlang des Schneckensteges aufweist, die sich in mindestens einem höhenbegrenzten Lücke-Wand- Bereich befinden. It should be expressly pointed out that the subject matter of the fourth aspect can advantageously be combined with the subject matter of the above aspects of the invention, specifically individually or cumulatively in any desired combination, provided that subjects of the aspects are not technically excluded for the person skilled in the art. According to a fifth aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, at least one screw having at least one mixing zone which has at least one screw flight which has at least two mixing gap sections with different lengths along the screw flight, which are located in at least one height-limited gap-wall area and / or has at least two mixing wall sections with different lengths along the screw flight, which are located in at least one height-limited gap-wall area.
Dabei bleiben die Längenunterschiede entlang des Schneckensteges von Mischlückenabschnitten und Mischwandabschnitten, die sich direkt am Anfang oder am Ende des jeweiligen Lücke-Wand-Bereichs befinden unberücksichtigt. The differences in length along the screw flight of mixed gap sections and mixed wall sections that are located directly at the beginning or at the end of the respective gap-wall area are not taken into account.
Bevorzugt liegt der Schneckensteg in einer Wirbel-Mischzone oder Wirbel-Dicht-Mischzone oder Wirbel-Barriere-Mischzone vor. The screw flight is preferably in a vortex-mixing zone or vortex-tight mixing zone or vortex-barrier mixing zone.
Bevorzugt liegen die mindestens zwei Mischwandabschnitte gemeinsam in einer Mischzone vor. The at least two mixing wall sections are preferably present together in a mixing zone.
Bevorzugt liegen die mindestens zwei Mischlückenabschnitte gemeinsam in einer Mischzone vor. The at least two mixing gap sections are preferably present together in a mixing zone.
Bevorzugt liegen mehrere Mischzonen vor, wobei die mindestens zwei Mischwandabschnitte in unterschiedlichen Mischzonen vorliegen und/oder die mindestens zwei Mischlückenabschnitte in unterschiedlichen Mischzonen vorliegen. There are preferably several mixing zones, the at least two mixing wall sections being present in different mixing zones and / or the at least two mixing gap sections being present in different mixing zones.
Bevorzugt entstehen die Längenunterschiede dadurch, dass mindestens zwei Gruppen (MLA3, MLA4) von Mischlückenabschnitten vorliegen, die jeweils mindestens drei, bevorzugt mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens fünf Mischlückenabschnitte aufweisen, wobei die Mischlückenabschnitte der Gruppe MLA3 entlang einer Wendel liegen, die mit genau einer Steigung (S3) um die Schnecke herumläuft und die Mischlückenabschnitte der Gruppe MLA4 entlang einer Wendel liegen, die mit genau einer Steigung (S4) um die Schnecke herumläuft, wobei die Steigung S4 von der Steigung S3 verschieden ist. Durch die Steigungen, die verschieden sind, ergeben sich, sofern die Länge der Mischlückenabschnitte konstant bleibt, Mischwandabschnitte mit unterschiedlichen Längen entlang des jeweils zugehörigen Schneckensteges. The differences in length preferably arise from the fact that at least two groups (MLA3, MLA4) of mixed gap sections are present, each of which has at least three, preferably at least four, particularly preferably at least five, mixed gap sections, the mixed gap sections of group MLA3 lying along a helix that has exactly one Pitch (S3) runs around the screw and the mixing gap sections of the group MLA4 lie along a helix that runs around the screw with exactly one pitch (S4), the pitch S4 being different from the pitch S3. The gradients, which are different, result, provided the length of the mixing gap sections remains constant, mixing wall sections with different lengths along the respective associated screw flight.
Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass diese Art der Ausführung zu einer verbesserten Förderung des Verarbeitungsmaterials und einem verbesserten Druckverlauf entlang der Schnecke und gleichzeitig zu einer verbesserten Homogenität des Verarbeitungsmaterials führt, wobei eine äußerst wirtschaftliche Herstellung dieser Ausführung möglich ist. Tests on several prototypes have shown that this type of design leads to improved conveyance of the processing material and an improved pressure profile along the screw and, at the same time, to improved homogeneity of the processing material, with this design being extremely economical to manufacture.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des fünften Aspektes mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar
einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen. It should be expressly pointed out that the subject matter of the fifth aspect can advantageously be combined with the subject matter of the above aspects of the invention, namely individually or cumulatively in any combination, provided that the subjects of the aspects are not technically excluded for the person skilled in the art.
Nach einem sechsten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei die Schnecke mindestens eine Mischzone aufweist, die mindestens einen Schneckensteg aufweist, der mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist, wobei in mindestens einem axialen Teil (AT4) der Mischzone eine höhere Gangzahl vorliegt, als in einem anderen axialen Teil (AT3) der Mischzone. According to a sixth aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, the screw having at least one mixing zone which has at least one screw flight, the at least partially at least one height-limited gap-wall area and / or at least partially has at least one height-limited flow area, with a higher number of flights in at least one axial part (AT4) of the mixing zone than in another axial part (AT3) of the mixing zone.
Bevorzugt liegt im axialen Teil AT4 ein ganzzahliges Vielfaches der Gangzahl vom axialen Teil AT3 vor. An integral multiple of the number of turns of the axial part AT3 is preferably present in the axial part AT4.
Bevorzugt liegt der axiale Teil AT4 nach, besonders bevorzugt direkt nach dem axialen Teil AT3. The axial part AT4 is preferably located after, particularly preferably directly after the axial part AT3.
Bevorzugt liegt der axiale Teil AT3 nach, besonders bevorzugt direkt nach dem axialen Teil AT4. The axial part AT3 is preferably located after, particularly preferably directly after the axial part AT4.
Bevorzugt weist der axialen Teil AT3 mindestens teilweise einen anderen Grundabstand auf, als der axiale Teil AT4. The axial part AT3 preferably has at least partially a different basic distance than the axial part AT4.
Bevorzugt weist der axiale Teil AT3 mindestens teilweise eine andere Gangsteigung auf, als der axiale Teil AT4. The axial part AT3 preferably has at least partially a different pitch than the axial part AT4.
Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass diese Art der Ausführung zu einer verbesserten Einstellung des Verhältnisses aus Förderung und Homogenität des Verarbeitungsmaterials führt. Tests on several prototypes have shown that this type of execution leads to an improved setting of the relationship between conveyance and homogeneity of the processing material.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des sechsten Aspektes mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen. It should be expressly pointed out that the subject matter of the sixth aspect can advantageously be combined with the subject matter of the above aspects of the invention, either individually or cumulatively in any combination, provided that the subject matter of the aspects is not technically excluded for the person skilled in the art.
Nach einem siebten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei die Schnecke mindestens eine Mischzone mit mindestens einem Schneckenkanal aufweist, wobei der Schneckenkanal mindestens teilweise auf mindestens einer Seite einen Schneckensteg mit mindestens einem höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens einem höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist, wobei der Quotient aus dem maximalen Grundabstand über der maximalen Breite des Schneckenkanals im Gebiet der Mischzone über eine axiale Länge von mindestens 0,5 Mal dem Schneckendurchmesser, bevorzugt von mindestens 1 Mal dem Schneckendurchmesser, besonders bevorzugt auf einer axialen Länge von mindestens 1,5 Mal dem Schneckendurchmesser an jeder axialen Position maximal 1,4 beträgt, bevorzugt maximal 1,2 beträgt, besonders bevorzugt maximal 1,1 beträgt
und minimal 0,1 beträgt, bevorzugt minimal 0,25 beträgt, besonders bevorzugt minimal 0,3 beträgt. According to a seventh aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, the screw having at least one mixing zone with at least one screw channel, the screw channel at least partially on at least one side having a screw flight with at least one height-limited gap Wall area and / or at least one height-limited flow area, the quotient of the maximum base distance over the maximum width of the screw channel in the area of the mixing zone over an axial length of at least 0.5 times the screw diameter, preferably at least 1 times the screw diameter , particularly preferably over an axial length of at least 1.5 times the screw diameter at each axial position is a maximum of 1.4, preferably a maximum of 1.2, particularly preferably a maximum of 1.1 and is a minimum of 0.1, preferably a minimum of 0.25, particularly preferably a minimum of 0.3.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen mindestens 50%, bevorzugt mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 90% der Schneckenkanäle der Mischzone mindestens teilweise auf einer Seite, bevorzugt mindestens teilweise auf beiden Seiten einen Schneckensteg mit mindestens einem höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens einem höhenbegrenzten Strömungsbereich auf, wobei der Quotient aus dem maximalen Grundabstand über der maximalen Breite des jeweiligen Schneckenkanals im Gebiet der Mischzone über eine axiale Länge von mindestens 0,5 Mal dem Schneckendurchmesser, bevorzugt von mindestens 1 Mal dem Schneckendurchmesser, besonders bevorzugt auf einer axialen Länge von mindestens 1,5 Mal dem Schneckendurchmesser an jeder axialen Position maximal 1,4 beträgt, bevorzugt maximal 1,2 beträgt, besonders bevorzugt maximal 1,1 beträgt und minimal 0,1 beträgt, bevorzugt minimal 0,25 beträgt, besonders bevorzugt minimal 0,3 beträgt. In an advantageous embodiment, at least 50%, preferably at least 70%, particularly preferably at least 90% of the screw channels of the mixing zone at least partially on one side, preferably at least partially on both sides, have a screw flight with at least one height-limited gap-wall area and / or at least a height-limited flow area, the quotient of the maximum basic distance over the maximum width of the respective screw channel in the area of the mixing zone over an axial length of at least 0.5 times the screw diameter, preferably at least 1 times the screw diameter, particularly preferably over an axial length of at least 1.5 times the screw diameter at each axial position is a maximum of 1.4, preferably a maximum of 1.2, particularly preferably a maximum of 1.1 and a minimum of 0.1, preferably a minimum of 0.25, particularly preferably a minimum of 0 , 3 is.
Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass durch diese Art der Ausführung die Wirbelbildung gesteigert wird und es zu einer verbesserten Förderung des Verarbeitungsmaterials und einem verbesserten Druckverlauf entlang der Schnecke und gleichzeigt zu einer verbesserten Homogenität des Verarbeitungsmaterials kommt. Tests on several prototypes have shown that this type of design increases the formation of eddies and leads to an improved conveyance of the processing material and an improved pressure profile along the screw and, at the same time, an improved homogeneity of the processing material.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des siebten Aspektes mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen. It should be expressly pointed out that the subject matter of the seventh aspect can advantageously be combined with the subject matter of the above aspects of the invention, specifically individually or cumulatively in any combination, provided that subjects of the aspects are not technically excluded for the person skilled in the art.
Nach einem achten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei der Extruder mindestens eine Nebenzuführungszone aufweist und die Schnecke mindesten einen Schneckensteg aufweist, der mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Lücke- Wand-Bereich und/oder mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist, wobei mindestens ein Teil des höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereiches und/oder mindestens ein Teil des höhenbegrenzten Strömungsbereiches nach der Nebenzuführungszone liegt.According to an eighth aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, the extruder having at least one secondary feed zone and the screw having at least one screw flight which at least partially has at least one height-limited gap-wall area and / or at least partially has at least one height-limited flow area, at least part of the height-limited gap-wall area and / or at least part of the height-limited flow area lying after the secondary feed zone.
Bevorzugt liegt mindestens ein Teil mindestens einer Wirbel-Dicht-Mischzone nach der Nebenzuführungszone vor. At least part of at least one vortex-tight mixing zone is preferably present after the secondary feed zone.
Bevorzugt liegt mindestens ein Teil mindestens einer Barriere-Mischzone nach der Nebenzuführungszone vor. At least part of at least one barrier mixing zone is preferably located downstream of the secondary feed zone.
Bevorzugt liegt mindestens ein Teil mindestens einer Wirbel-Mischzone nach der Nebenzuführungszone vor. At least part of at least one vortex mixing zone is preferably present after the secondary feed zone.
Bevorzugt liegt mindestens ein Teil mindestens einer Wirbel-Barriere-Mischzone nach der Nebenzuführungszone vor.
Besonders bevorzugt liegt nach einer Wirbel-Dicht-Mischzone und/oder nach einer Barriere- Mischzone mindestens eine Wirbel-Mischzone vor. At least part of at least one vortex barrier mixing zone is preferably located downstream of the secondary feed zone. Particularly preferably, there is at least one vortex mixing zone after a vortex-tight mixing zone and / or after a barrier mixing zone.
Bevorzugt ist ein Bestandteil des Verarbeitungsmaterials mindestens eine Faserart, besonders bevorzugt Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern. A component of the processing material is preferably at least one type of fiber, particularly preferably glass fibers and / or carbon fibers.
Bevorzugt wird mindestens ein Teil der Fasern über die Nebenzuführungszone dem Extruder zugeführt. At least some of the fibers are preferably fed to the extruder via the secondary feed zone.
Bevorzugt wird mindestens ein Teil der Fasern, bevorzugt mindestens 60% der Fasern, besonders bevorzugt mindestens 80% der Fasern erwärmt, bevor sie in der Nebenzuführungszone durch eine Öffnung in den Zylinder eintreten. Bevorzugt wird mindestens ein Teil der Fasern auf mindestens 70% der gewichtsgemittelten Aufschmelztemperatur des Verarbeitungsmaterials erwärmt, bevorzugt auf mindestens 80%, besonders bevorzugt auf mindestens 90%. Preferably at least some of the fibers, preferably at least 60% of the fibers, particularly preferably at least 80% of the fibers, are heated before they enter the cylinder in the secondary feed zone through an opening. At least some of the fibers are preferably heated to at least 70% of the weight-averaged melting temperature of the processing material, preferably to at least 80%, particularly preferably to at least 90%.
Als Einheit für die Temperatur gilt °C. Mit anderen Worten: Beträgt die gewichtsgemittelte Aufschmelztemperatur des Verarbeitungsmaterials 200°C, so beträgt 80% dieser Aufschmelztemperatur 160°C. The unit for temperature is ° C. In other words: If the weight-average melting temperature of the processing material is 200 ° C, then 80% of this melting temperature is 160 ° C.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Extruder Bestandteil einer Spritzgießvorrichtung und der Extruder führt das Verarbeitungsmaterial zeitdiskret in mindestens zwei Kolben ein, die jeweils das Verarbeitungsmaterial zeitdiskret mindestens einem Spritzgießwerkzeug zuführen. Während mindestens zwei Kolbenfüllzyklen, bevorzugt während mindestens 4 Kolbenzyklen, besonders bevorzugt während mindestens 10 Kolbenzyklen, in denen jeweils alle vorhandenen Kolben zeitdiskret gefüllt werden, bleibt die Drehzahl mindestens einer Schnecke des Extruders konstant. Mit konstant ist dabei gemeint, dass die Drehzahl im Rahmen einer Regelung konstant bleibt, also auch noch als konstant gilt, wenn wegen eventueller Regelabweichungen die Drehzahl um maximal 1-2% des Mittelwertes schwankt. In an advantageous embodiment, the extruder is part of an injection molding device and the extruder introduces the processing material in a time-discrete manner into at least two pistons, which each feed the processing material to at least one injection molding tool in a time-discrete manner. During at least two piston filling cycles, preferably for at least 4 piston cycles, particularly preferably for at least 10 piston cycles, in which all pistons present are filled in a time-discrete manner, the speed of at least one screw of the extruder remains constant. In this context, constant means that the speed remains constant within the framework of a regulation, i.e. is still considered constant if the speed fluctuates by a maximum of 1-2% of the mean value due to possible control deviations.
Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass diese Art der Ausführung zu einer verbesserten Förderung des Verarbeitungsmaterials und einem verbesserten Druckverlauf entlang der Schnecke und gleichzeitig zu einer verbesserten Homogenität des Verarbeitungsmaterials und der durch die Nebenzuführungszone zugeführten Bestandteile führt. Tests on several prototypes have shown that this type of design leads to an improved conveyance of the processing material and an improved pressure distribution along the screw and, at the same time, to an improved homogeneity of the processing material and the components supplied through the secondary supply zone.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des achten Aspektes mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen. It should be expressly pointed out that the subject matter of the eighth aspect can advantageously be combined with the subject matter of the above aspects of the invention, either individually or cumulatively in any combination, provided that subjects of the aspects are not technically excluded for the person skilled in the art.
Nach einem neunten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei der Extruder mindestens eine Nebenzuführungszone aufweist und zwischen dem Ende der ersten Nebenzuführungszone und dem Anfang der Hauptaustragungszone mindestens ein Teil mindestens einer Homogenisierungszone liegt, wobei die Gebiete aller Teile aller
Homogenisierungszonen, die zwischen dem Ende der ersten Nebenzuführungszone und dem Anfang der Hauptaustragungszone liegen, in der Gruppe (HAR1) zusammengefasst sind, wobei die Summe (AL1) der axialen Längen der Gebiete der Gruppe HAR1 größer ist als 50% der axialen Länge (AL2) des Gebietes vom Ende der ersten Nebenzuführungszone bis zum Anfang der Hauptaustragungszone, bevorzugt größer ist als 65%, besonders bevorzugt größer ist als 80% der axialen Länge AL2. According to a ninth aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, wherein the extruder has at least one secondary feed zone and at least part of at least one homogenization zone is located between the end of the first secondary feed zone and the beginning of the main discharge zone, wherein the areas of all parts of all Homogenization zones that lie between the end of the first secondary feed zone and the start of the main discharge zone are combined in group (HAR1), the sum (AL1) of the axial lengths of the areas in group HAR1 being greater than 50% of the axial length (AL2) of the area from the end of the first secondary feed zone to the start of the main discharge zone, preferably greater than 65%, particularly preferably greater than 80% of the axial length AL2.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Gebiete der Gruppe HAR1 in axialer Richtung betrachtet benachbart sein können, aber nicht müssen. Mit anderen Worten können zwischen einzelnen Gebieten von Homogenisierungszonen der Gruppe HAR1 auch Teile des Extruders vorliegen, in denen auf keiner Schnecke eine Homogenisierungszone vorhanden ist. It should be expressly pointed out that the regions of the group HAR1, viewed in the axial direction, can, but do not have to be, adjacent. In other words, between individual areas of homogenization zones of group HAR1, parts of the extruder can also be present in which there is no homogenization zone on any screw.
Bevorzugt liegt in mindestens einem Gebiet einer Homogenisierungszone der Gruppe HAR1 mindestens eine Mischzone vor, die auf mindestens einem Schneckensteg mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist. At least one mixing zone is preferably present in at least one area of a homogenization zone of group HAR1, which has at least partially at least one height-limited gap-wall area and / or at least one height-limited flow area on at least one screw flight.
Bevorzugt ist ein Bestandteil des Verarbeitungsmaterials mindestens eine Faserart, besonders bevorzugt Glasfasern und/oder Kohlenstofffasern. A component of the processing material is preferably at least one type of fiber, particularly preferably glass fibers and / or carbon fibers.
Bevorzugt wird mindestens ein Teil der Fasern über die Nebenzuführungszone dem Extruder zugeführt. At least some of the fibers are preferably fed to the extruder via the secondary feed zone.
Bevorzugt liegt auf mindestens einem Schneckensteg, besonders bevorzugt auf genau einem Schneckensteg, der Gebiete der Gruppe HAR1 mindestens teilweise ein Dichtbereich vor.A sealing area is preferably at least partially present on at least one screw flight, particularly preferably on precisely one screw flight, of the areas of group HAR1.
Bevorzugt ist die Summe der axialen Längen auf denen in den Gebieten der Gruppe HAR1 auf mindestens einem Schneckensteg, besonders bevorzugt auf genau einem Schneckensteg ein Dichtbereich vorliegt, mindestens 50%, besonders bevorzugt mindestens 60%, besonders bevorzugt mindestens 70% der axialen Länge AL1. Dabei kann ein Dichtbereich vorliegen oder es können in axialer Richtung mehrere Dichtbereiche vorliegen, die von anderen Bereichen unterbrochen sind. The sum of the axial lengths on which a sealing area is present in the areas of group HAR1 on at least one screw flight, particularly preferably on exactly one screw flight, is at least 50%, particularly preferably at least 60%, particularly preferably at least 70% of the axial length AL1. There can be one sealing area or there can be several sealing areas in the axial direction that are interrupted by other areas.
Bevorzugt ist mindestens ein Teil der Schnecke mehrgängig und es liegt in den Gebieten der Gruppe HAR1 auf mehreren Schneckenstegen mindestens ein Dichtbereich vor, wobei Teile der Dichtbereiche auf mehreren Schneckenstegen nicht an der gleichen axialen Position vorliegen müssen, aber können. Mit anderen Worten können sich die Dichtbereiche, die auf unterschiedlichen Schneckenstegen vorliegen, axial überschneiden, müssen es aber nicht.At least part of the screw is preferably multi-threaded and there is at least one sealing area on several screw flights in the areas of group HAR1, parts of the sealing areas on several screw flights not having to be in the same axial position, but being able to be. In other words, the sealing areas that are present on different screw flights can overlap axially, but do not have to.
Bevorzugt ist die Summe der axialen Längen auf denen in den Gebieten der Gruppe HAR1 auf mindestens einem Schneckensteg mindestens ein Lücke-Wand-Bereich, besonders bevorzugt mindestens ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich vorliegt, mindestens 50%, besonders bevorzugt mindestens 60%, besonders bevorzugt mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 80% der axialen Länge AL1. The sum of the axial lengths on which at least one gap-wall area, particularly preferably at least one height-limited gap-wall area, is present in the areas of group HAR1 on at least one screw flight is preferred, at least 50%, particularly preferably at least 60%, particularly preferably at least 70%, particularly preferably at least 80% of the axial length AL1.
Bevorzugt ist die Summe der axialen Längen auf denen in den Gebieten der Gruppe HAR1 auf mindestens einem Schneckensteg mindestens ein Strömungsbereich, besonders bevorzugt
mindestens ein höhenbegrenzter Strömungsbereich vorliegt, mindestens 50%, besonders bevorzugt mindestens 60%, besonders bevorzugt mindestens 70% der axialen Länge AL1.The sum of the axial lengths on those in the areas of group HAR1 on at least one screw flight is preferably at least one flow area, particularly preferred at least one height-limited flow area is present, at least 50%, particularly preferably at least 60%, particularly preferably at least 70% of the axial length AL1.
Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass diese Art der Ausführung zu einer verbesserten Förderung des Verarbeitungsmaterials und einem verbesserten Druckverlauf entlang der Schnecke und gleichzeigt zu einer verbesserten Homogenität des Verarbeitungsmaterials und der durch die Nebenzuführungszone zugeführten Bestandteile führt. Tests on several prototypes have shown that this type of design leads to improved conveyance of the processing material and an improved pressure profile along the screw and, at the same time, to improved homogeneity of the processing material and the constituents supplied through the secondary supply zone.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des neunten Aspektes mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen. It should be expressly pointed out that the subject matter of the ninth aspect can advantageously be combined with the subject matter of the above aspects of the invention, either individually or cumulatively in any combination, provided that the subject matter of the aspects is not technically excluded for the person skilled in the art.
Nach einem zehnten Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei der Extruder mindestens eine Nebenabführungszone aufweist und die Schnecke mindestens eine Mischzone aufweist, die mindesten einen Schneckensteg aufweist, der mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist, wobei sich das Gebiet mindestens einer Mischzone mindestens teilweise mit dem Gebiet der Nebenabführungszone überlagert. According to a tenth aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, the extruder having at least one secondary discharge zone and the screw having at least one mixing zone which has at least one screw flight which at least partially has at least one height-limited gap Wall area and / or at least partially has at least one height-limited flow area, the area of at least one mixing zone at least partially superimposed on the area of the secondary discharge zone.
Bevorzugt ist mindestens eine Mischzone eine Wirbel-Dicht-Mischzone. At least one mixing zone is preferably a vortex-tight mixing zone.
Bevorzugt ist mindestens eine Mischzone eine Barriere-Mischzone. At least one mixing zone is preferably a barrier mixing zone.
Bevorzugt ist mindestens eine Mischzone eine Wirbel-Mischzone. At least one mixing zone is preferably a vortex mixing zone.
Bevorzugt ist die Schnecke innerhalb mindestens einer Mischzone mindestens teilweise mehrgängig. The screw is preferably at least partially multi-threaded within at least one mixing zone.
Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass durch diese Art der Ausführung eine bessere Abführung von Abführungsprodukten erreicht wird und zu einer verbesserten Förderung und Homogenisierung des Verarbeitungsmaterials entlang der Schnecke führt.Tests on several prototypes have shown that this type of design achieves better removal of discharge products and leads to improved conveyance and homogenization of the processing material along the screw.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zehnten Aspektes mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen. It should be expressly pointed out that the subject matter of the tenth aspect can advantageously be combined with the subject matter of the above aspects of the invention, specifically individually or cumulatively in any combination, provided that the subject matter of the aspects is not technically excluded for the person skilled in the art.
Nach einem elften Aspekt der Erfindung löst die oben genannte Aufgabe ein Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei die Schnecke an mindestens einer axialen Position, bevorzugt auf einem axialen Teil der Schnecke mit einer axialen Länge von mindestens 1 Schneckendurchmesser, besonders bevorzugt auf einem axialen Teil der Schnecke mit einer axialen Länge von mindestens 2 Schneckendurchmessern
mindestens einen Schneckensteg (S6) aufweist, der einen höhenbegrenzten Lücke-Wand- Bereich oder einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist und mindestens einen weiteren Schneckensteg (S7) aufweist, der einen engen Strömungsbereich aufweist und bevorzugt mindestens einen Schneckensteg (S5) aufweist, der einen Dichtbereich aufweist.According to an eleventh aspect of the invention, the above-mentioned object is achieved by an extruder with at least one screw for processing a processing material, the screw particularly preferably dissolving in at least one axial position, preferably on an axial part of the screw with an axial length of at least 1 screw diameter an axial part of the screw with an axial length of at least 2 screw diameters has at least one screw flight (S6) which has a height-limited gap-wall area or a height-limited flow area and at least one further screw flight (S7) which has a narrow flow area and preferably has at least one screw flight (S5) which has a sealing area .
Mit anderen Worten liegen die Schneckenstege S6, S7 und S5 gemeinsam an mindestens einer axialen Position auf dem Umfang der Schnecke verteilt vor. Bevorzugt liegen die Schneckenstege S6, S7 und S5 gemeinsam auf einem axialen Teil der Schnecke mit einer axialen Länge von mindestens 1 Schneckendurchmesser auf dem Umfang der Schnecke verteilt vor, besonders bevorzugt auf einem axialen Teil der Schnecke mit einer axialen Länge von mindestens 2 Schneckendurchmessern. In other words, the screw flights S6, S7 and S5 are distributed together in at least one axial position on the circumference of the screw. Preferably, the screw flights S6, S7 and S5 are present together on an axial part of the screw with an axial length of at least 1 screw diameter distributed around the circumference of the screw, particularly preferably on an axial part of the screw with an axial length of at least 2 screw diameters.
Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass diese Ausführung zu einem besseren Druckverlauf entlang der Schnecke und einer besseren Homogenität des Verarbeitungsmaterials führt und gleichzeitig eine kürzere und damit wirtschaftlichere Bauform ermöglicht. Tests on several prototypes have shown that this design leads to a better pressure curve along the screw and a better homogeneity of the processing material and at the same time enables a shorter and thus more economical design.
In einer bevorzugten Ausführung liegt die axiale Position oder der axiale Teil in einer Mischzone, wobei sich die Mischzone mindestens teilweise mit einer Barrierezone überlagert und die Mischzone mit dem Anfang des Barrieresteges der Barrierezone beginnt oder vor dem Anfang des Barrieresteges der Barrierezone beginnt. In a preferred embodiment, the axial position or the axial part lies in a mixing zone, the mixing zone being at least partially superimposed with a barrier zone and the mixing zone beginning with the beginning of the barrier web of the barrier zone or before the beginning of the barrier web of the barrier zone.
Bevorzugt ist mindestens ein Teil des Schneckenstegs S7 mindestens teilweise der Barrieresteg der Barrierezone. At least part of the screw flight S7 is preferably at least partly the barrier flight of the barrier zone.
Bevorzugt liegt mindestens ein Teil des Schneckenstegs S6 mindestens teilweise im Auslaufkanal der Barrierezone. At least part of the screw flight S6 preferably lies at least partially in the outlet channel of the barrier zone.
Bevorzugt liegt mindestens ein Teil des Schneckenstegs S6 mindestens teilweise im Einlaufkanal der Barrierezone. At least part of the screw flight S6 preferably lies at least partially in the inlet channel of the barrier zone.
Bevorzugt ist mindestens ein Teil des Schneckenstegs S5 mindestens teilweise der sogenannte Hauptsteg der Barrierezone. At least part of the screw flight S5 is preferably at least partly the so-called main flight of the barrier zone.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist in einem mehrgängigen Teil der Mischzone auf mindestens 50% der axialen Länge der Mischzone an allen axialen Positionen der Schneckenstege S6 die gleiche Steigung auf, wie der Schneckensteg S5, besonders bevorzugt auf mindestens 75% der axialen Länge der Mischzone, besonders bevorzugt auf mindestens 90% der axialen Länge der Mischzone. In an advantageous embodiment, in a multi-thread part of the mixing zone, at least 50% of the axial length of the mixing zone, at all axial positions of the screw flights S6, has the same pitch as the screw flight S5, particularly preferably at least 75% of the axial length of the mixing zone, especially preferably over at least 90% of the axial length of the mixing zone.
Bevorzugt liegt nach dem Ende der Barrierezone auf dem Schneckensteg S5 mindestens ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich und/oder ein höhenbegrenzter Strömungsbereich vor, besonders bevorzugt beträgt die axiale Länge des höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereichs und/oder des höhenbegrenzten Strömungsbereichs mindestens 2 Schneckendurchmesser.After the end of the barrier zone there is preferably at least one height-limited gap-wall area and / or a height-limited flow area on the screw flight S5, particularly preferably the axial length of the height-limited gap-wall area and / or the height-limited flow area is at least 2 screw diameters.
Bevorzugt endet die Mischzone in axialer Richtung erst nach dem Ende der Barrierezone.
In einer alternativen Ausführungsform endet die Mischzone mit dem Ende des Barrieresteges der Barrierezone oder nach dem Ende des Barrieresteges der Barrierezone. The mixing zone preferably ends in the axial direction only after the end of the barrier zone. In an alternative embodiment, the mixing zone ends with the end of the barrier web of the barrier zone or after the end of the barrier web of the barrier zone.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Schneckensteg S5 nach dem Dichtbereich mindestens einen Mischlückenabschnitt auf, bevorzugt mindestens einen Lücke-Wand-Bereich, besonders bevorzugt mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich. In an advantageous embodiment, the screw flight S5 has at least one mixed gap section after the sealing area, preferably at least one gap-wall area, particularly preferably at least one height-limited gap-wall area.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Schneckensteg S5 vor dem Dichtbereich mindestens einen Mischlückenabschnitt auf, bevorzugt mindestens einen Lücke-Wand-Bereich, besonders bevorzugt mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich. In an advantageous embodiment, the screw flight S5 has at least one mixed gap section in front of the sealing area, preferably at least one gap-wall area, particularly preferably at least one height-limited gap-wall area.
Bevorzugt weist der Schneckensteg S7 an der axialen Position und/oder den axialen Teilen eine andere Steigung auf, als der Schneckensteg S5, besonders bevorzugt ist die Drehrichtung des Schneckensteges S7 um die Schnecke entgegengesetzt zur Drehrichtung des Schneckensteges S5 um die Schnecke. The screw flight S7 preferably has a different pitch at the axial position and / or the axial parts than the screw flight S5, particularly preferably the direction of rotation of the screw flight S7 around the screw is opposite to the direction of rotation of the screw flight S5 around the screw.
Bevorzugt ist die Mischzone eine Wirbel-Dicht-Mischzone. The mixing zone is preferably a vortex-tight mixing zone.
Bevorzugt ist die Mischzone eine Barriere-Mischzone. The mixing zone is preferably a barrier mixing zone.
Bevorzugt ist die Mischzone eine Wirbel-Barriere-Mischzone. The mixing zone is preferably a vortex barrier mixing zone.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des elften Aspektes mit dem Gegenstand der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ, sofern sich Gegenstände der Aspekte für den Fachmann technisch nicht ausschließen. It should be expressly pointed out that the subject matter of the eleventh aspect can advantageously be combined with the subject matter of the above aspects of the invention, either individually or in any combination, provided that the subject matter of the aspects is not technically excluded for the person skilled in the art.
Die folgenden Ausführungen können einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ mit einem oder mehreren der vorherstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombiniert werden, sofern sich Gegenstände der Aspekte und/oder Ausführungen für den Fachmann technisch nicht ausschließen. The following statements can be combined advantageously individually or in any combination cumulatively with one or more of the preceding aspects of the invention, provided that subjects of the aspects and / or statements are not technically excluded for the person skilled in the art.
Bevorzugt ist mindestens eine Schnecke mindestens in einem Teil des Gebietes mindestens einer Mischzone mehrgängig. At least one screw is preferably multi-threaded at least in part of the area of at least one mixing zone.
Bevorzugt ist der Extruder Bestandteil einer Spritzgießvorrichtung. The extruder is preferably part of an injection molding device.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen in einem mehrgängigen Teil einer Mischzone auf mindestens 50% der axialen Länge der Mischzone alle Schneckenstege an jeweils allen axialen Positionen die gleiche Steigung auf, besonders bevorzugt auf mindestens 75% der axialen Länge der Mischzone, besonders bevorzugt auf mindestens 90% der axialen Länge der Mischzone. In an advantageous embodiment, in a multi-flight part of a mixing zone, all screw flights in all axial positions have the same pitch over at least 50% of the axial length of the mixing zone, particularly preferably over at least 75% of the axial length of the mixing zone, particularly preferably at least 90% the axial length of the mixing zone.
Bevorzugt wird dem Extruder in der Hauptzuführungszone das Verarbeitungsmaterial mindestens größtenteils schmelzeförmig unter Druck zugeführt. The processing material is preferably fed to the extruder in the main feed zone, at least for the most part, in melt form under pressure.
In einer vorteilhaften Ausführungsform liegt die Zylinderwandtemperatur in mindestens 25% der Länge der in axialer Richtung betrachtet zweiten Hälfte des Extruders unter der Aufschmelztemperatur des Verarbeitungsmaterials, bevorzugt in mindestens 50% der Länge der zweiten Hälfte des Extruders, besonders bevorzugt in mindestens 75%.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist in mindestens einer Mischzone mindestens ein axialer Teil (AT2) ein ganzzahliges Vielfaches an Schneckenstegen von mindestens einem anderen axialen Teil (AT1) auf. Bevorzugt liegt der axiale Teil AT2 in axialer Richtung nach dem axialen Teil AT1. Alternativ liegt der axiale Teil AT1 in axialer Richtung nach dem axialen Teil AT2. In an advantageous embodiment, the cylinder wall temperature is at least 25% of the length of the second half of the extruder viewed in the axial direction below the melting temperature of the processing material, preferably at least 50% of the length of the second half of the extruder, particularly preferably at least 75%. In an advantageous embodiment, at least one axial part (AT2) in at least one mixing zone has an integral multiple of screw flights of at least one other axial part (AT1). The axial part AT2 is preferably located after the axial part AT1 in the axial direction. Alternatively, the axial part AT1 lies in the axial direction after the axial part AT2.
In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Summe der Längen aller Homogenisierungszonen, die auf einer Schnecke liegen, minimal 50% der Länge der Verfahrenszone der Schnecke, bevorzugt minimal 60%, bevorzugt minimal 70%, besonders bevorzugt minimal 80% der Länge der Verfahrenszone der Schnecke. In an advantageous embodiment, the sum of the lengths of all homogenization zones lying on a screw is a minimum of 50% of the length of the process zone of the screw, preferably a minimum of 60%, preferably a minimum of 70%, particularly preferably a minimum of 80% of the length of the process zone of the screw.
Bevorzugt überlagert sich das Gebiet mindestens einer Mischzone mindestens teilweise mit dem Gebiet einer Nebenaustragungszone. Bevorzugt weist die Mischzone mindestens einen Steg mit mindestens einem höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens einen Steg mit mindestens einem höhenbegrenzten Strömungsbereich auf. Bevorzugt beginnt die Mischzone vor der Nebenaustragungszone. The area of at least one mixing zone preferably overlaps at least partially with the area of a secondary discharge zone. The mixing zone preferably has at least one web with at least one height-limited gap-wall area and / or at least one web with at least one height-limited flow area. The mixing zone preferably begins before the secondary discharge zone.
Bevorzugt überlagert sich das ganze Gebiet mindestens einer Nebenaustragungszone mit mindestens einem Teil des Gebietes einer Mischzone. Bevorzugt weist die Mischzone mindestens einen Steg mit mindestens einem höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens einen Steg mit mindestens einem höhenbegrenzten Strömungsbereich auf. Vorteilhaft kann durch diese erfinderische Ausführung durch die verbesserte Homogenisierung mit anschließendem Druckaufbau die Leistung z.B. einer Entgasungszone verbessert werden.The entire area of at least one secondary discharge zone is preferably superimposed with at least part of the area of a mixing zone. The mixing zone preferably has at least one web with at least one height-limited gap-wall area and / or at least one web with at least one height-limited flow area. This inventive embodiment can advantageously improve the performance of a degassing zone, for example, through the improved homogenization with subsequent pressure build-up.
Bevorzugt überlagert sich das Gebiet mindestens einer Mischzone mindestens teilweise mit dem Gebiet einer Nebenzuführungszone. Bevorzugt weist die Mischzone mindestens einen Steg mit mindestens einem höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens einen Steg mit mindestens einem höhenbegrenzten Strömungsbereich auf. Bevorzugt beträgt die Länge der Mischzone nach der Nebenzuführungszone mindestens 2 Schneckendurchmesser, besonders bevorzugt mindestens 3 Schneckendurchmesser. Bevorzugt beginnt die Mischzone vor der Nebenzuführungszone. Bevorzugt gibt es mindestens eine axiale Position im Gebiet der Nebenzuführungszone, an der auf allen Schneckenstegen kein Dichtbereich und kein Mischwandabschnitt vorliegt. Besonders bevorzugt liegt im Gebiet der Nebenzuführungszone auf allen Schneckenstegen kein Dichtbereich und kein Mischwandabschnitt vor. The area of at least one mixing zone preferably overlaps at least partially with the area of a secondary feed zone. The mixing zone preferably has at least one web with at least one height-limited gap-wall area and / or at least one web with at least one height-limited flow area. The length of the mixing zone after the secondary feed zone is preferably at least 2 screw diameters, particularly preferably at least 3 screw diameters. The mixing zone preferably begins before the secondary feed zone. There is preferably at least one axial position in the area of the secondary feed zone at which there is no sealing area and no mixing wall section on any of the screw flights. Particularly preferably, there is no sealing area and no mixing wall section on all screw flights in the area of the secondary feed zone.
Bevorzugt weist mindestens ein Schneckenkanal mindestens teilweise zum Schneckensteg mit einem höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder einem höhenbegrenzten Strömungsbereich einen Radius auf, der größer ist als 30% des jeweils an der axialen Position in dem Schneckenkanal vorliegenden Grundabstands, bevorzugt größer ist als 35%, besonders bevorzugt größer ist als 40% und kleiner ist als 70%, bevorzugt kleiner ist als 65% und besonders bevorzugt kleiner ist als 60% des jeweils an der axialen Position in dem Schneckenkanal vorliegenden Grundabstands. Preferably, at least one screw channel at least partially to the screw flight with a height-limited gap-wall area and / or a height-limited flow area has a radius that is greater than 30% of the basic distance in each case at the axial position in the screw channel, preferably greater than 35 %, particularly preferably greater than 40% and smaller than 70%, preferably smaller than 65% and particularly preferably smaller than 60% of the basic distance present at the axial position in the screw channel.
Bevorzugt weist mindestens ein Schneckenkanal mindestens teilweise zum Schneckensteg mit einem höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder einem höhenbegrenzten Strömungsbereich einen Radius auf, der kleiner ist als das 1,5 fache der Schneckensteghöhe
der Mischlückenabschnitte, besonders bevorzugt kleiner ist als das 1,2 fache der Schneckensteghöhe der Mischlückenabschnitte und größer ist als das 0,6 fache der Schneckensteghöhe der Mischlückenabschnitte, besonders bevorzugt größer ist als das 0,8 fache der Schneckensteghöhe der Mischlückenabschnitte. Preferably, at least one screw channel at least partially towards the screw flight with a height-limited gap wall area and / or a height-limited flow area has a radius that is smaller than 1.5 times the screw flight height the mixing gap sections, particularly preferably smaller than 1.2 times the screw flight height of the mixing gap sections and greater than 0.6 times the screw flight height of the mixing gap sections, particularly preferably greater than 0.8 times the screw flight height of the mixing gap sections.
Bevorzugt weist mindestens eine Mischzone mindestens eine axiale Position auf, an der auf allen an der axialen Position vorhandenen Schneckenstegen jeweils ein Mischlückenabschnitt oder ein Strömungsbereich vorliegen, besonders bevorzugt auf allen an der axialen Position vorhandenen Schneckenstegen jeweils ausschließlich ein Mischlückenabschnitt vorliegt. Bevorzugt liegt ein Großteil der Mischlückenabschnitte, besonders bevorzugt alle Mischlückenabschnitte in mindestens einem höhenbegrenzten Lücke- Wand-Bereich. Bevorzugt liegt die axiale Position mindestens teilweise im Gebiet einer Nebenzuführungszone. Preferably, at least one mixing zone has at least one axial position at which a mixing gap section or a flow area is present on all screw flights present in the axial position, particularly preferably only one mixing gap section is present on all screw flights present in the axial position. Preferably, a large part of the mixed gap sections, particularly preferably all mixed gap sections, lie in at least one height-limited gap-wall area. The axial position is preferably at least partially in the area of a secondary feed zone.
Bevorzugt weist der Extruder genau eine Schnecke auf. The extruder preferably has exactly one screw.
In einer alternativen Ausführungsform weist der Extruder mindestens zwei Schnecken auf. Besonders bevorzugt liegen mindestens zwei Schneckenachsen, besonders bevorzugt alle Schneckenachsen parallel zueinander. In an alternative embodiment, the extruder has at least two screws. It is particularly preferred that at least two screw axes, particularly preferably all of the screw axes, lie parallel to one another.
Bevorzugt liegen mindestens zwei Schnecken mit unterschiedlicher Länge und/oder unterschiedlichem Schneckendurchmesser vor. There are preferably at least two screws with different lengths and / or different screw diameters.
Bevorzugt liegen eine Grundschnecke (GS1) und mehrere zusätzliche Schnecken (ZS1) vor, die umfänglich um die Grundschnecke GS1 verteilt sind, wobei mindestens ein Teil der zusätzlichen Schnecken ZS1 mindestens einen Schneckensteg aufweist, der mindestens teilweise mindestens einen Lücke-Wand-Bereich und/oder einen Strömungsbereich aufweist. Besonders bevorzugt weißt die Grundschnecke GS1 mindestens einen Schneckensteg auf, der mindestens teilweise mindestens einen Lücke-Wand-Bereich und/oder einen Strömungsbereich aufweist. There are preferably a basic screw (GS1) and several additional screws (ZS1), which are distributed circumferentially around the basic screw GS1, with at least some of the additional screws ZS1 having at least one screw flight which at least partially has at least one gap-wall area and / or has a flow region. The basic screw GS1 particularly preferably has at least one screw flight which at least partially has at least one gap-wall area and / or one flow area.
Versuche an mehreren Prototypen haben gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Ausführung der zusätzlichen Schnecken ZS1 und/oder der Grundschnecke GS1 eine deutlich bessere Mischwirkung in Umfangsrichtung vorliegt, also eine Übergabe von Verarbeitungsmaterial von einer zusätzlichen Schnecke ZS1 in Richtung einer anderen zusätzlichen Schnecke ZS1 und/oder zur Grundschnecke GS1 besser gegeben ist und so eine bessere Homogenität des Verarbeitungsmaterials bei gleichzeitiger optimaler Förderung des Verarbeitungsmaterials erreicht wird. Tests on several prototypes have shown that the inventive design of the additional screws ZS1 and / or the base screw GS1 has a significantly better mixing effect in the circumferential direction, i.e. a transfer of processing material from an additional screw ZS1 in the direction of another additional screw ZS1 and / or to the basic screw GS1 is better and so a better homogeneity of the processing material is achieved with simultaneous optimal conveyance of the processing material.
Die Erfindung soll im Folgenden anhand diverser Figuren erläutert werden. The invention is to be explained in the following on the basis of various figures.
Fig. 1 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Extruder mit einer Schnecke. 1 shows, schematically and not to scale, an extruder with a screw.
Fig. 2 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders nach Aspekt 1. FIG. 2 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 1.
Fig. 3 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders nach Aspekt 2.
Fig. 4 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders nach Aspekt 3. 3 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 2. 4 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 3.
Fig. 5 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders nach den Aspekten 4 und 5. 5 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspects 4 and 5.
Fig. 6 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders nach Aspekt 6. 6 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 6.
Fig. 7 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil eines Extruders mit einer Schnecke nach den Aspekten 8 und 9. 7 shows, schematically and not to scale, part of an extruder with a screw according to aspects 8 and 9.
Fig. 8 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil eines Extruders mit einer Schnecke nach den Aspekten 8 und 9. 8 shows, schematically and not to scale, part of an extruder with a screw according to aspects 8 and 9.
Fig. 9 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil eines Extruders mit einer Schnecke nach Aspekten 10. 9 shows, schematically and not to scale, part of an extruder with a screw according to aspects 10.
Fig. 10 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders nach Aspekt 11. FIG. 10 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 11.
Fig. 11 zeigt ebenfalls schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders nach Aspekt 11. 11 likewise shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 11.
Die Fig. 12 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders.12 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder.
Die Fig. 13 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Querschnitt einer Schnecke und eines Zylinders. 13 shows, schematically and not to scale, a cross section of a screw and a cylinder.
Die Fig. 14 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Querschnitt einer Schnecke. 14 shows, schematically and not to scale, a cross section of a screw.
Wird in der Beschreibung der Figuren angegeben, dass etwas nach unten oder nach oben läuft, ist dies immer in Bezug auf die Ausrichtung der Figur gemeint. Die Ausrichtung der Figur ergibt sich aus der Ausrichtung des Textes, bzw. der Bezugszeichen. If it is stated in the description of the figures that something runs downwards or upwards, this is always meant in relation to the orientation of the figure. The alignment of the figure results from the alignment of the text or the reference symbols.
Die genaue Schneckensteghöhe der höhenbegrenzten Bereiche lässt sich in den Figuren schlecht erkennen. Die Schneckensteghöhen in den höhenbegrenzten Bereichen entsprechen 50% des Grundabstandes der beiden umgebenden Schneckenkanälen sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort ein anderer Wert vorliegt. The exact screw flight height of the height-limited areas can hardly be seen in the figures. The screw flight heights in the height-limited areas correspond to 50% of the basic distance between the two surrounding screw channels unless this is expressly stated in the respective context or it is obvious or technically imperative for a person skilled in the art that another value is present there.
Fig. 1 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Extruder mit einer Schnecke. Die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung 110 ergibt sich aus der Richtung der Schneckenachse von der Hauptzuführungszone zur Hauptaustragungszone. Die Drehrichtung der Schnecke 111 verläuft auf der Vorderseite der Figur nach unten. Im vorliegenden Fall ist eine Schnecke mit Barrierezone 122 dargestellt. Die gestrichelte Linie 103 kennzeichnet den Anfang der Barrierezone 122 und die gestrichelte Line 104 kennzeichnet das Ende der Barrierezone 122. Direkt nach der Barrierezone 122 liegt eine Meteringzone 123 vor. Die gestrichelte Line 104 kennzeichnet den Anfang der Meteringzone 123 und die gestrichelte Line 105 kennzeichnet das Ende der Meteringzone 123. Direkt nach der Meteringzone 123 liegt
eine Mischzone 124 vor. Die gestrichelte Line 105 kennzeichnet den Anfang der Mischzone 124 und die gestrichelte Line 106 kennzeichnet das Ende der Mischzone 124. Zusätzlich kennzeichnet die gestrichelte Line 106 das Ende des Extruders und den axialen Anfang und das axiale Ende der Hauptaustragungszone des Extruders. Die gestrichelte Linie 101 kennzeichnet den Anfang und die gestrichelte Linie 102 das Ende der Hauptzuführungszone 121 in axialer Richtung. 1 shows, schematically and not to scale, an extruder with a screw. The discharge direction of the extruder and thus the axial direction 110 result from the direction of the screw axis from the main feed zone to the main discharge zone. The direction of rotation of the worm 111 is downward on the front of the figure. In the present case, a screw with a barrier zone 122 is shown. The dashed line 103 indicates the beginning of the barrier zone 122 and the dashed line 104 indicates the end of the barrier zone 122. A metering zone 123 is present directly after the barrier zone 122. The dashed line 104 marks the beginning of the metering zone 123 and the dashed line 105 marks the end of the metering zone 123. Directly after the metering zone 123 is located a mixing zone 124 before. The dashed line 105 marks the beginning of the mixing zone 124 and the dashed line 106 marks the end of the mixing zone 124. In addition, the dashed line 106 marks the end of the extruder and the axial beginning and the axial end of the main discharge zone of the extruder. The dashed line 101 marks the beginning and the dashed line 102 the end of the main feed zone 121 in the axial direction.
Die Länge z.B. der Zone 122 ist die axiale Längenausprägung der Zone 122 entlang der axialen Richtung 110. The length of the zone 122, for example, is the axial length extension of the zone 122 along the axial direction 110.
Die Zonen 123 und 124 liegen in axialer Richtung nach oder hinter der Zone 122. Die Zonen 122 und 123 liegen in axialer Richtung vor der Zone 124. Die Zone 123 liegt in axialer Richtung direkt nach der Zone 122 und direkt vor der Zone 124. The zones 123 and 124 lie in the axial direction after or behind the zone 122. The zones 122 and 123 lie in the axial direction in front of the zone 124. The zone 123 lies in the axial direction directly after the zone 122 and directly in front of the zone 124.
Fig. 2 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders nach Aspekt 1. Die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung ist mit dem Pfeil 210 gekennzeichnet. Der Pfeil 211 kennzeichnet die Drehrichtung der Schnecke. Diese verläuft auf der Vorderseite der Figur nach unten. In der dargestellten Ausführung liegt die Homogenisierungszone 221 als Wirbel-Mischzone mit höhenbegrenzten Lücke-Wand- Bereichen zwischen den gestrichelten Linien 201 und 202 vor. Direkt nach der Homogenisierungszone 221 liegt zwischen den gestrichelten Linien 202 und 203 die Meteringzone 222 vor, die ausschließlich Schneckenstege mit Dichtbereichen aufweist. Direkt nach der Meteringzone 222 liegt zwischen den gestrichelten Linien 203 und 204 die zweite Homogenisierungszone 223, die mehr Schneckenstege aufweist als die Homogenisierungszone 221. In der dargestellten Ausführung ist die Homogenisierungszone 223 eine Wirbel-Mischzone mit höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereichen und weißt doppelt so viele Schneckenstege wie die Homogenisierungszone 221 auf. Außerdem liegt vom Anfang der Homogenisierungszone 221 bis zum Ende der Homogenisierungszone 223 der Schneckensteg 231 vor, wobei der Schneckensteg am Ende auf der Rückseite der Darstellung wie alle Schneckenstege der Homogenisierungszone 223 an der gestrichelten Line 204 endet. 2 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 1. The discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by the arrow 210. The arrow 211 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure. In the embodiment shown, the homogenization zone 221 is present as a vortex mixing zone with height-limited gap-wall areas between the dashed lines 201 and 202. Immediately after the homogenization zone 221, between the dashed lines 202 and 203, there is the metering zone 222, which only has screw flights with sealing areas. Directly after the metering zone 222, between the dashed lines 203 and 204, there is the second homogenization zone 223, which has more screw flights than the homogenization zone 221. In the embodiment shown, the homogenization zone 223 is a vortex mixing zone with height-limited gap-wall areas and knows twice that many screw flights such as the homogenization zone 221. In addition, the screw flight 231 is present from the beginning of the homogenization zone 221 to the end of the homogenization zone 223, the screw flight ending on the rear side of the illustration like all screw flights of the homogenization zone 223 at the dashed line 204.
Fig. 3 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders nach Aspekt 2. Die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung ist mit dem Pfeil 310 gekennzeichnet. Der Pfeil 311 kennzeichnet die Drehrichtung der Schnecke. Diese verläuft auf der Vorderseite der Figur nach unten. In der dargestellten Ausführung liegt zwischen den gestrichelten Linien 301 und 303 eine Wirbel-Barriere-Mischzone 321 vor. Dabei weisen zwischen den gestrichelten Linien 301 und 302 die Schneckenstege 332 und 334 höhenbegrenzte Strömungsbereiche und die Schneckenstege 331 und 333 Dichtbereiche auf. Außerdem liegen auf den Schneckenstegen 332 und 334 nach den Strömungsbereichen und auf den Schneckenstegen 331 und 333 nach den Dichtbereichen bis zur gestrichelten Linie 303 höhenbegrenzte Lücke-Wand-Bereiche vor. In der dargestellten Ausführung weist die Schnecke in der Wirbel-Barriere-Mischzone eine konstante Gangzahl von 4 auf. 3 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 2. The discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by the arrow 310. The arrow 311 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure. In the embodiment shown, a vortex-barrier mixing zone 321 is present between the dashed lines 301 and 303. Here, between the dashed lines 301 and 302, the screw flights 332 and 334 have height-limited flow areas and the screw flights 331 and 333 have sealing areas. In addition, on the screw flights 332 and 334 after the flow areas and on the screw flights 331 and 333 after the sealing areas there are height-limited gap-wall areas up to the dashed line 303. In the embodiment shown, the screw has a constant number of 4 flights in the vortex barrier mixing zone.
Fig. 4 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders nach Aspekt 3. Die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung ist mit dem
Pfeil 410 gekennzeichnet. Der Pfeil 411 kennzeichnet die Drehrichtung der Schnecke. Diese verläuft auf der Vorderseite der Figur nach unten. In der dargestellten Ausführung liegt zwischen den gestrichelten Linien 401 und 403 eine Wirbel-Dicht-Mischzone 421 vor. Dabei weist zwischen den gestrichelten Linien 401 und 402 im axialen Teil 422 der Schneckenstege 431 einen Dichtbereich auf. Im axialen Teil 423, zwischen den gestrichelten Linien 402 und 403, folgt direkt nach dem Dichtbereich auf dem Schneckensteg 431 ein höhenbegrenzter Lücke- Wand-Bereich. Auf allen anderen Schneckenstegen liegen zwischen den gestrichelten Linien 401 und 403 jeweils ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich vor. Somit weist die Wirbel- Dicht-Mischzone 421 im axialen Teil 423 keinen Dichtbereich auf. In der dargestellten Ausführung weist die Schnecke in der Wirbel-Dicht-Mischzone 421 eine konstante Gangzahl von 4 auf. Fig. 4 shows schematically and not to scale a part of a screw of an extruder according to aspect 3. The discharge direction of the extruder and thus the axial direction is with the Marked by arrow 410. The arrow 411 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure. In the embodiment shown, there is a vortex-tight mixing zone 421 between the dashed lines 401 and 403. Here, between the dashed lines 401 and 402 in the axial part 422 of the screw flights 431, a sealing area has. In the axial part 423, between the dashed lines 402 and 403, a height-limited gap-wall area follows directly after the sealing area on the screw flight 431. On all other screw flights there is a height-limited gap-wall area between the dashed lines 401 and 403. The eddy-sealing mixing zone 421 thus has no sealing area in the axial part 423. In the embodiment shown, the screw in the eddy-sealing mixing zone 421 has a constant number of flights of four.
Fig. 5 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders nach den Aspekten 4 und 5. Die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung ist mit dem Pfeil 510 gekennzeichnet. Der Pfeil 511 kennzeichnet die Drehrichtung der Schnecke. Diese verläuft auf der Vorderseite der Figur nach unten. In der dargestellten Ausführung liegt zwischen den gestrichelten Linien 501 und 502 die Wirbel-Mischzone 521 vor. Alle vorliegenden Lücke-Wand-Bereiche sind dabei höhenbegrenzte Lücke-Wand-Bereiche. Die Wendeln 531 und 532 sind keine Bauteile oder Bestandteile der Schnecke, bzw. des Extruders sondern dienen nur zur Veranschaulichung der Lage der jeweiligen Mischlückenabschnitte. In der dargestellten Ausführung weist die Wendel 531 über ihren gesamten Verlauf eine konstante Steigung S5 auf und die Wendel 532 weist über ihren gesamten Verlauf eine konstante Steigung S6 auf, wobei die Steigung S6 größer ist als die Steigung S5. 5 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspects 4 and 5. The discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by arrow 510. The arrow 511 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure. In the embodiment shown, the vortex mixing zone 521 is present between the dashed lines 501 and 502. All existing gap-wall areas are height-limited gap-wall areas. The spirals 531 and 532 are not components or components of the screw or the extruder, but only serve to illustrate the position of the respective mixing gap sections. In the embodiment shown, the helix 531 has a constant gradient S5 over its entire course and the helix 532 has a constant gradient S6 over its entire course, the gradient S6 being greater than the gradient S5.
Alle Mischlückenabschnitte, die im Verlauf der Wendel 531 liegen, wie z.B. der Mischlückenabschnitt 534, weisen die gleiche Länge entlang des jeweiligen Schneckensteges und die gleiche Schneckensteghöhe auf. All mixing gap sections that lie in the course of the spiral 531, such as the mixing gap section 534, have the same length along the respective screw flight and the same screw flight height.
Alle Mischlückenabschnitte, die im Verlauf der Wendel 532 liegen wie z.B. der Mischlückenabschnitt 536, weisen die gleiche Länge entlang des jeweiligen Schneckensteges und die gleiche Schneckensteghöhe auf. All mixing gap sections that lie in the course of the spiral 532, such as the mixing gap section 536, have the same length along the respective screw flight and the same screw flight height.
Alle Schneckenstege, wie z.B. der Schneckensteg 537, weisen sowohl Mischlückenabschnitte, die entlang des Wendeis 531 liegen (wie z.B. Mischlückenabschnitt 534) auf, als auch Mischlückenabschnitte, die entlang des Wendeis 532 liegen (wie z.B. Mischlückenabschnitt 536). Die Länge des Mischlückenabschnitts 534 entlang des Schneckensteges 537 ist kleiner, als die Länge des Mischlückenabschnitts 536 entlang des Schneckensteges 537. All flight flights, such as flight 537, have both mixing gap sections that lie along turning ice 531 (such as mixing gap section 534) and mixing gap sections that lie along turning ice 532 (such as mixing gap section 536). The length of the mixing gap section 534 along the screw flight 537 is smaller than the length of the mixing gap section 536 along the screw flight 537.
Alle Schneckenstege, wie z.B. der Schneckensteg 537, weisen sowohl Mischwandabschnitte, die zwischen zwei Mischlückenabschnitten liegen, die entlang des Wendeis 531 liegen (wie z.B. Mischwandabschnitt 533) auf, als auch Mischwandabschnitte, die zwischen zwei Mischlückenabschnitten liegen, die entlang des Wendeis 532 liegen (wie z.B. Mischwandabschnitt 535). Die Länge des Mischwandabschnitts 533 entlang des Schneckensteges 537 ist kleiner, als die Länge des Mischwandabschnitts 535 entlang des Schneckensteges 537.
Fig. 6 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders nach Aspekt 6. Die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung ist mit dem Pfeil 610 gekennzeichnet. Der Pfeil 611 kennzeichnet die Drehrichtung der Schnecke. Diese verläuft auf der Vorderseite der Figur nach unten. In der dargestellten Ausführung liegt zwischen den gestrichelten Linien 601 und 603 die Wirbel-Mischzone 621 vor. Alle vorliegenden Lücke-Wand-Bereiche sind dabei höhenbegrenzte Lücke-Wand-Bereiche. Dabei weist die Wirbel-Mischzone 621 zwischen den gestrichelten Linien 601 und 602 im axialen Teil 622 eine Gangzahl von 4 auf und zwischen den gestrichelten Linien 602 und 603 im axialen Teil 623 eine Gangzahl von 8 auf. Der axiale teil 623 liegt direkt nach dem axialen Teil 622. All screw flights, such as the screw flight 537, have both mixing wall sections that lie between two mixing gap sections that lie along the turning ice 531 (such as, for example, mixing wall section 533), as well as mixing wall sections that lie between two mixing gap sections that are along the turning ice 532 ( such as mixing wall section 535). The length of the mixing wall section 533 along the screw flight 537 is smaller than the length of the mixing wall section 535 along the screw flight 537. 6 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 6. The discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by the arrow 610. The arrow 611 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure. In the embodiment shown, the vortex mixing zone 621 is present between the dashed lines 601 and 603. All existing gap-wall areas are height-limited gap-wall areas. The vortex mixing zone 621 has a number of turns of 4 between the dashed lines 601 and 602 in the axial part 622 and a number of 8 turns between the dashed lines 602 and 603 in the axial part 623. The axial part 623 lies directly after the axial part 622.
Fig. 7 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil eines Extruders mit einer Schnecke nach den Aspekten 8 und 9. Die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung ist mit dem Pfeil 710 gekennzeichnet. Der Pfeil 711 kennzeichnet die Drehrichtung der Schnecke. Diese verläuft auf der Vorderseite der Figur nach unten. In der dargestellten Ausführung weist der Extruder eine Nebenzuführungszone 725 auf. Die Nebenzuführungszone 725 beginnt mit dem Anfang der Öffnung 732 in der Zylinderwand 731 an der gestrichelten Linie 702 und endet mit dem Ende der Öffnung 732 in der Zylinderwand 731 an der gestrichelten Linie 703. Die Schnecke weist zwischen den gestrichelten Linien 701 und 704 die Wirbel-Dicht- Mischzone 721 auf, die die Nebenzuführungszone 725 komplett überlagert und teilweise vor und nach der Nebenzuführungszone 725 vorliegt. Alle vorliegenden Lücke-Wand-Bereiche sind dabei höhenbegrenzte Lücke-Wand-Bereiche. Die Schnecke weist zwischen den gestrichelten Linien 705 und 706 die Wirbel-Mischzone 723 auf, die komplett nach der Nebenzuführungszone 725 liegt und auch nach der Wirbel-Dicht-Mischzone 721 liegt. Alle vorliegenden Lücke-Wand- Bereiche sind dabei höhenbegrenzte Lücke-Wand-Bereiche. 7 shows, schematically and not to scale, part of an extruder with a screw according to aspects 8 and 9. The discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by arrow 710. The arrow 711 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure. In the embodiment shown, the extruder has a secondary feed zone 725. The secondary feed zone 725 begins with the beginning of the opening 732 in the cylinder wall 731 at the dashed line 702 and ends with the end of the opening 732 in the cylinder wall 731 at the dashed line 703. The screw has the vortex between the dashed lines 701 and 704. Sealed mixing zone 721, which completely overlies the secondary feed zone 725 and is partially present before and after the secondary feed zone 725. All existing gap-wall areas are height-limited gap-wall areas. The screw has the vortex mixing zone 723 between the dashed lines 705 and 706, which lies completely after the secondary feed zone 725 and also after the vortex-sealing mixing zone 721. All existing gap-wall areas are height-limited gap-wall areas.
Zwischen der Wirbel-Dicht-Mischzone 721 und der Wirbel-Mischzone 723 liegt die Meteringzone 722. Nach der Wirbel-Mischzone 723 liegt in der Zone 724 eine Schneckenspitze vor. Das axiale Ende der Schnecke und des Extruders ist mit der gestrichelten Linie 707 gekennzeichnet. Die gestrichelte Linie 707 kennzeichnet daher gleichzeitig den Anfang und das Ende der Hauptaustragungszone 726 in axialer Richtung. The metering zone 722 is located between the eddy-tight mixing zone 721 and the vortex mixing zone 723. After the vortex mixing zone 723, there is a screw tip in the zone 724. The axial end of the screw and the extruder is indicated by the dashed line 707. The dashed line 707 therefore simultaneously identifies the beginning and the end of the main discharge zone 726 in the axial direction.
In der dargestellten Ausführung beträgt die axiale Länge des Gebietes der Wirbel-Dicht- Mischzone 721 , das nach dem Ende der Nebenzuführungszone 725 vorliegt, also die axiale Länge zwischen der gestrichelten Linie 703 und der gestrichelten Linie 704 ungefähr 35% der axialen Länge des Gebietes, das zwischen dem Ende der Nebenzuführungszone 725 und dem Anfang der Hauptaustragungszone 726 vorliegt, also der axialen Länge zwischen der gestrichelten Linie 703 und der gestrichelten Linie 707. Die axiale Länge des Gebietes der Wirbel-Mischzone 723, das nach dem Ende der Nebenzuführungszone 725 vorliegt, also die axiale Länge zwischen der gestrichelten Linie 705 und der gestrichelten Linie 706 beträgt ungefähr 45% der axialen Länge des Gebietes, das zwischen dem Ende der Nebenzuführungszone 725 und dem Anfang der Hauptaustragungszone 726 vorliegt. Die Summe der beiden Längen ergibt ungefähr 80% der axialen Länge des Gebietes, das zwischen dem Ende der Nebenzuführungszone 725 und dem Anfang der Hauptaustragungszone 726 vorliegt.
In der dargestellten Ausführung weisen sowohl die Wirbel-Dicht-Mischzone 721 , als auch die Wirbel-Mischzone 723 Schneckenstege mit höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereichen auf.In the embodiment shown, the axial length of the area of the eddy-sealing mixing zone 721 which is present after the end of the secondary feed zone 725, i.e. the axial length between the dashed line 703 and the dashed line 704, is approximately 35% of the axial length of the area, that is present between the end of the secondary feed zone 725 and the beginning of the main discharge zone 726, that is to say the axial length between the dashed line 703 and the dashed line 707. The axial length of the area of the vortex mixing zone 723 that is present after the end of the secondary feed zone 725, that is, the axial length between the dashed line 705 and the dashed line 706 is approximately 45% of the axial length of the area between the end of the secondary feed zone 725 and the start of the main discharge zone 726. The sum of the two lengths results in approximately 80% of the axial length of the area which is present between the end of the secondary feed zone 725 and the start of the main discharge zone 726. In the embodiment shown, both the vortex-sealing mixing zone 721 and the vortex mixing zone 723 have screw flights with height-limited gap-wall areas.
Auf 100% der axialen Länge der Teile der Wirbel-Dicht-Mischzone 721 und der Wirbel- Mischzone 723, die zwischen dem Anfang der Nebenzuführungszone 725 und dem Ende der Hauptaustragungszone 726 vorliegen, liegt auf mindestens einem Schneckensteg ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich vor. On 100% of the axial length of the parts of the eddy-sealing-mixing zone 721 and the vortex-mixing zone 723, which are present between the beginning of the secondary feed zone 725 and the end of the main discharge zone 726, there is a height-limited gap-wall area on at least one screw flight .
Fig. 8 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil eines Extruders mit einer Schnecke nach den Aspekten 8 und 9. Die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung ist mit dem Pfeil 810 gekennzeichnet. Der Pfeil 811 kennzeichnet die Drehrichtung der Schnecke. Diese verläuft auf der Vorderseite der Figur nach unten. In der dargestellten Ausführung weist der Extruder eine Nebenzuführungszone 823 auf. Die Nebenzuführungszone8 shows, schematically and not to scale, part of an extruder with a screw according to aspects 8 and 9. The discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by arrow 810. The arrow 811 indicates the direction of rotation of the worm. This runs down the front of the figure. In the embodiment shown, the extruder has a secondary feed zone 823. The secondary feed zone
823 beginnt mit dem Anfang der Öffnung 832 in der Zylinderwand 831 an der gestrichelten Linie 802 und endet mit dem Ende der Öffnung 832 in der Zylinderwand 831 an der gestrichelten Linie 803. Die Schnecke weist zwischen den gestrichelten Linien 801 und 805 die Wirbel-Dicht- Mischzone 821 auf, die die Nebenzuführungszone 823 komplett überlagert und teilweise vor und nach der Nebenzuführungszone 823 vorliegt. Alle vorliegenden Lücke-Wand-Bereiche sind dabei höhenbegrenzte Lücke-Wand-Bereiche. 823 begins with the beginning of the opening 832 in the cylinder wall 831 at the dashed line 802 and ends with the end of the opening 832 in the cylinder wall 831 at the dashed line 803. The screw has the vortex sealing between the dashed lines 801 and 805. Mixing zone 821, which completely overlies the secondary feed zone 823 and is partially present before and after the secondary feed zone 823. All existing gap-wall areas are height-limited gap-wall areas.
Nach der Wirbel-Dicht-Mischzone 821 liegt in der Zone 822 eine Schneckenspitze vor. Das axiale Ende der Schnecke und des Extruders ist mit der gestrichelten Linie 806 gekennzeichnet. Die gestrichelte Linie 806 kennzeichnet daher gleichzeitig den Anfang und das Ende der Hauptaustragungszone 824 in axialer Richtung. After the eddy-tight mixing zone 821, there is a screw tip in zone 822. The axial end of the screw and extruder is indicated by dashed line 806. The dashed line 806 therefore simultaneously identifies the beginning and the end of the main discharge zone 824 in the axial direction.
In der dargestellten Ausführung beträgt die axiale Länge des Gebietes der Wirbel-Dicht- Mischzone 821 , das zwischen dem Ende der Nebenzuführungszone 823 und dem Anfang der Hauptaustragungszone 824 vorliegt, mehr als 90% der axialen Länge des Gebietes, das zwischen Ende der Nebenzuführungszone 823 und dem Anfang der HauptaustragungszoneIn the embodiment shown, the axial length of the area of the eddy-sealing mixing zone 821, which is present between the end of the secondary feed zone 823 and the start of the main discharge zone 824, is more than 90% of the axial length of the area between the end of the secondary feed zone 823 and the beginning of the main play area
824 vorliegt. 824 exists.
Das Gebiet, in dem zwischen dem Ende der Nebenzuführungszone 823 und dem Anfang der Hauptaustragungszone 824 eine Homogenisierungszone vorliegt, ist durch die gestrichelten Linien 803 und 805 begrenzt. Bis zur gestrichelten Linie 804 liegt auf dem Schneckensteg 833 ein Dichtbereich vor. Die axiale Länge von der gestrichelten Linie 803 bis zur gestrichelten Linie 804 entspricht mehr als 60% der axialen Länge von der gestrichelten Linie 803 bis zur gestrichelten Linie 805 The area in which a homogenization zone is present between the end of the secondary feed zone 823 and the start of the main discharge zone 824 is delimited by the dashed lines 803 and 805. A sealing area is present on the screw flight 833 up to the dashed line 804. The axial length from the dashed line 803 to the dashed line 804 corresponds to more than 60% of the axial length from the dashed line 803 to the dashed line 805
Fig. 9 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil eines Extruders mit einer Schnecke nach Aspekten 10. Die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung ist mit dem Pfeil 910 gekennzeichnet. Der Pfeil 911 kennzeichnet die Drehrichtung der Schnecke. Diese verläuft auf der Vorderseite der Figur nach unten. In der dargestellten Ausführung weist der Extruder eine Nebenaustragungszone 923 auf. Die Nebenaustragungszone 923 beginnt mit dem Anfang der Öffnung 932 in der Zylinderwand 931 an der gestrichelten Linie 902 und endet mit dem Ende der Öffnung 932 in der Zylinderwand 931 an der gestrichelten Linie 903. Die Schnecke weist zwischen den gestrichelten Linien 901 und 904 die Wirbel-Dicht-Mischzone 921
auf, die die Nebenzuführungszone 923 komplett überlagert und teilweise vor und nach der Nebenzuführungszone 923 vorliegt. Alle vorliegenden Lücke-Wand-Bereiche sind dabei höhenbegrenzte Lücke-Wand-Bereiche. 9 shows, schematically and not to scale, part of an extruder with a screw according to aspects 10. The discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by the arrow 910. The arrow 911 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure. In the embodiment shown, the extruder has a secondary discharge zone 923. The secondary discharge zone 923 begins with the beginning of the opening 932 in the cylinder wall 931 at the dashed line 902 and ends with the end of the opening 932 in the cylinder wall 931 at the dashed line 903. The screw has the vortex between the dashed lines 901 and 904 Dense mixing zone 921 which completely overlies the secondary feed zone 923 and is partially present before and after the secondary feed zone 923. All existing gap-wall areas are height-limited gap-wall areas.
Nach der Wirbel-Dicht-Mischzone 921 liegt in der Zone 922 eine Schneckenspitze vor. Das axiale Ende der Schnecke und des Extruders ist mit der gestrichelten Linie 905 gekennzeichnet. Die gestrichelte Linie 905 kennzeichnet daher gleichzeitig den Anfang und das Ende der Hauptaustragungszone 924 in axialer Richtung. After the eddy-tight mixing zone 921, there is a screw tip in zone 922. The axial end of the screw and extruder is indicated by dashed line 905. The dashed line 905 therefore simultaneously identifies the beginning and the end of the main discharge zone 924 in the axial direction.
Fig. 10 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders nach Aspekt 11. Die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung ist mit dem Pfeil 1010 gekennzeichnet. Der Pfeil 1011 kennzeichnet die Drehrichtung der Schnecke. Diese verläuft auf der Vorderseite der Figur nach unten. In der dargestellten Ausführung weist die Schnecke die Barrierezone 1021 auf, die durch die gestrichelten Linien 1001 und 1003 in axialer Richtung begrenzt ist. Dabei kennzeichnet die gestrichelte Linie 1001 den Anfang des Auslaufkanals und die gestrichelte Linie 1003 das Ende des Einlaufkanals. FIG. 10 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 11. The discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by the arrow 1010. The arrow 1011 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure. In the embodiment shown, the screw has the barrier zone 1021, which is delimited in the axial direction by the dashed lines 1001 and 1003. The dashed line 1001 identifies the beginning of the outlet channel and the dashed line 1003 the end of the inlet channel.
Die Schnecke weist den Schneckensteg 1031 auf, der bis zur gestrichelten Linie 1004 einen Dichtbereich aufweist und ab der gestrichelten Linie 1004 mit dem Beginn des Mischlückenabschnitts 1034 einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich aufweist. Beim Schneckensteg 1031 handelt es sich von der gestrichelten Linie 1001 bis zur gestrichelten Linie 1003 um den Hauptsteg der Barrierezone 1021. The screw has the screw flight 1031, which has a sealing area up to the dashed line 1004 and from the dashed line 1004 with the beginning of the mixed gap section 1034 has a height-limited gap-wall area. The screw flight 1031 is the main flight of the barrier zone 1021 from the dashed line 1001 to the dashed line 1003.
Die Schnecke weist den Schneckensteg 1032 auf, der einen engen Strömungsbereich aufweist. Beim Schneckensteg 1032 handelt es sich von der gestrichelten Linie 1001 bis zur gestrichelten Linie 1003 um den Barrieresteg der Barrierezone 1021. The screw has the screw flight 1032, which has a narrow flow area. The screw web 1032 is the barrier web of the barrier zone 1021 from the dashed line 1001 to the dashed line 1003.
Die Schnecke weist den Schneckensteg 1033 auf, der einen höhenbegrenzten Lücke-Wand- Bereich aufweist. Der Schneckensteg 1033 beginnt an der gestrichelten Linie 1002 und liegt bis zur gestrichelten Linie 1003 im Auslaufkanal 1035 der Barrierezone 1021 und endet an der gestrichelten Linie 1005. Der Schneckensteg 1033 weist dabei an jeder axialen Position jeweils die gleiche Steigung wie der Schneckensteg 1031 auf. The screw has the screw flight 1033, which has a height-limited gap-wall area. The screw flight 1033 begins at the dashed line 1002 and is up to the broken line 1003 in the outlet channel 1035 of the barrier zone 1021 and ends at the dashed line 1005. The screw flight 1033 has the same gradient as the screw flight 1031 at each axial position.
Von der gestrichelten Linie 1000 bis zur gestrichelten Linie 1005 liegt die Wirbel-Barriere- Mischzone 1022 vor. Hierbei sei ausdrücklich angemerkt, dass die Barrierezone 1021 mit dem Anfang des Auslaufkanals an der gestrichelten Linie 1001 beginnt und der Schneckensteg 1032 mit dem engen Strömungsbereich an der gestrichelten Linie 1000 beginnt. The vortex-barrier mixing zone 1022 is present from the dashed line 1000 to the dashed line 1005. It should be expressly noted here that the barrier zone 1021 begins with the beginning of the outlet channel at the dashed line 1001 and the screw flight 1032 with the narrow flow area begins at the dashed line 1000.
Von der gestrichelten Linie 1002 bis zur gestrichelten Linie 1003 weist in der dargestellten Ausführung die Wirbel-Barriere-Mischzone 1022 sowohl den Schneckensteg 1031 mit einem Dichtbereich auf, als auch den Schneckensteg 1033 mit einen höhenbegrenzten Lücke-Wand- Bereich, sowie den Schneckensteg 1032 mit einem engen Strömungsbereich. Die axiale Länge zwischen den gestrichelten Linien 1002 und 1003 beträgt in der dargestellten Ausführung mehr als 2,5 Schneckendurchmesser. From the dashed line 1002 to the dashed line 1003, the vortex-barrier mixing zone 1022 has both the screw flight 1031 with a sealing area and the screw flight 1033 with a height-limited gap-wall area, as well as the screw flight 1032 a narrow flow area. The axial length between the dashed lines 1002 and 1003 is more than 2.5 screw diameters in the embodiment shown.
Neben dem Schneckensteg 1033 liegen noch weitere Schneckenstege mit höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereichen im Auslaufkanal der Barrierezone 1021 vor. Durch alle Schneckenstege
mit höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereichen im Auslaufkanal wird die Homogenität des Verarbeitungsmaterials deutlich verbessert. In addition to the screw flight 1033, there are further screw flights with height-limited gap-wall areas in the outlet channel of the barrier zone 1021. Through all the screw flights with height-limited gap-wall areas in the outlet channel, the homogeneity of the processing material is significantly improved.
Fig. 11 zeigt ebenfalls schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders nach Aspekt 11. Die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung ist mit dem Pfeil 1110 gekennzeichnet. Der Pfeil 1111 kennzeichnet die Drehrichtung der Schnecke. Diese verläuft auf der Vorderseite der Figur nach unten. In der dargestellten Ausführung weist die Schnecke die Wirbel-Barriere-Mischzone 1121 auf, die durch die gestrichelten Linien 1101 und 1105 in axialer Richtung begrenzt ist. 11 likewise shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder according to aspect 11. The discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by the arrow 1110. The arrow 1111 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure. In the embodiment shown, the screw has the eddy-barrier mixing zone 1121, which is delimited in the axial direction by the dashed lines 1101 and 1105.
Die Schnecke weist den Schneckensteg 1132 auf, der von der gestrichelten Linie 1102 bis zur gestrichelten Linie 1105 einen Dichtbereich aufweist. Von der gestrichelten Linie 1101 bis zur gestrichelten Linie 1102 weist der Schneckensteg 1132 einen höhenbegrenzten Lücke-Wand- Bereich auf, der mit dem Ende des Mischlückenabschnitts 1133 endet. Von der gestrichelten Linie 1105 bis zur gestrichelten Linie 1106 weist der Schneckensteg 1132 einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich auf, der mit dem Anfang desThe screw has the screw flight 1132, which has a sealing area from the dashed line 1102 to the dashed line 1105. From the dashed line 1101 to the dashed line 1102, the screw flight 1132 has a height-limited gap-wall area which ends with the end of the mixed gap section 1133. From the dashed line 1105 to the dashed line 1106, the screw flight 1132 has a height-limited gap-wall area that begins with the beginning of the
Mischlückenabschnitts 1134 beginnt. Der Schneckensteg 1132 läuft mit einer rechtsgerichteten Steigung um die Schnecke. Rechtsgerichtet weist die Schnecke insgesamt 8 Schneckenstege auf. Alle Schneckenstege bis auf den Schneckensteg 1132 weisen zwischen den gestrichelten Linien 1101 und 1106 ausschließlich jeweils einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich auf.Mix gap section 1134 begins. The screw flight 1132 runs with a right-directed slope around the screw. To the right, the screw has a total of 8 screw flights. All the screw flights except for the screw flight 1132 each have exclusively a height-limited gap-wall area between the dashed lines 1101 and 1106.
Die Schnecke weist den Schneckensteg 1131 auf, der einen engen Strömungsbereich aufweist. Der Schneckensteg 1131 beginnt an der gestrichelten Linie 1103 und endet an der gestrichelten Linie 1104. Der Schneckensteg 1131 läuft mit einer linksgerichteten Steigung um die Schnecke. Je länger der Schneckensteg 1131 ausgeführt wird und je häufiger er den Schneckensteg 1132 kreuzt, umso häufiger muss das Verarbeitungsmaterial über ihn strömen und wird dabei geschert, was zu einem disipativen Mischen führt. In der dargestellten Ausführung beginnt der Schneckensteg 1131 am Schneckensteg 1132, kreuzt ihn einmal (auf der Rückseite der Zeichnung und daher nicht dargestellt) und endet schließlich am Schneckensteg 1132. Dies führt dazu, dass das Verarbeitungsmaterial den Schneckensteg 1131 zweimal überströmen muss. The screw has the screw flight 1131, which has a narrow flow area. The screw flight 1131 begins at the dashed line 1103 and ends at the dashed line 1104. The screw flight 1131 runs with a left-hand slope around the screw. The longer the screw flight 1131 is made and the more frequently it crosses the screw flight 1132, the more often the processing material has to flow over it and is sheared in the process, which leads to dissipative mixing. In the embodiment shown, the screw flight 1131 begins at the screw flight 1132, crosses it once (on the back of the drawing and therefore not shown) and finally ends at the screw flight 1132. This means that the processing material has to flow over the screw flight 1131 twice.
Von der gestrichelten Linie 1103 bis zur gestrichelten Linie 1104 weist die Wirbel-Barriere- Mischzone 1121 in der dargestellten Ausführung sowohl den Schneckensteg 1132 mit einem Dichtbereich auf, als auch 7 Schneckenstege mit einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich, sowie den Schneckensteg 1131 mit einem engen Strömungsbereich. Die axiale Länge zwischen den gestrichelten Linie 1103 und 1104 beträgt in der dargestellten Ausführung mehr als 2,3 Schneckendurchmesser. From the dashed line 1103 to the dashed line 1104, the eddy-barrier mixing zone 1121 in the embodiment shown has both the screw flight 1132 with a sealing area, as well as 7 screw flights with a height-limited gap-wall area, as well as the screw flight 1131 with a narrow flow area. The axial length between the dashed lines 1103 and 1104 is more than 2.3 screw diameters in the embodiment shown.
Durch die Integration des Überströmens in eine Mischzone kann die Schnecke zum einen eine kürzere und damit wirtschaftlichere Bauform aufweisen. Zum anderen wird das Verarbeitungsmaterial vor und nach dem Überströmen direkt distributiv gemischt, was die Homogenität des Verarbeitungsmaterials deutlich verbessern kann.
Die Fig. 12, 13 und 14 dienen der Verdeutlichung diverser Begriffe und werden im Folgenden gemeinsam erläutert. Die Zugehörigkeit der Bezugszeichen zu den Nummern der Figuren ergibt sich dabei jeweils aus den ersten zwei Ziffern der Bezugszeichen. By integrating the overflow in a mixing zone, the screw can on the one hand have a shorter and thus more economical design. On the other hand, the processing material is mixed directly distributively before and after the overflow, which can significantly improve the homogeneity of the processing material. FIGS. 12, 13 and 14 serve to clarify various terms and are explained together below. The association of the reference symbols with the numbers of the figures results from the first two digits of the reference symbols.
Die Fig. 12 zeigt schematisch und nicht maßstäblich einen Teil einer Schnecke eines Extruders. Die Austragsrichtung des Extruders und damit die axiale Richtung ist mit dem Pfeil 1210 gekennzeichnet. Der Pfeil 1211 kennzeichnet die Drehrichtung der Schnecke. Diese verläuft auf der Vorderseite der Figur nach unten. In der dargestellten Ausführung weist die Schnecke 1236 eine Wirbel-Barriere-Mischzone auf, die durch die gestrichelten Linien 1201 und 1203 in axialer Richtung begrenzt ist. Die Schnecke 1236 befindet sich im Zylinder 1235. 12 shows, schematically and not to scale, part of a screw of an extruder. The discharge direction of the extruder and thus the axial direction is indicated by the arrow 1210. The arrow 1211 indicates the direction of rotation of the screw. This runs down the front of the figure. In the embodiment shown, the screw 1236 has a vortex-barrier mixing zone which is delimited in the axial direction by the dashed lines 1201 and 1203. The screw 1236 is located in the cylinder 1235.
Die Fig. 13 zeigt schematisch und nicht maßstäblich den Querschnitt der Schnecke 1236 und des Zylinders 1235 an der gestrichelten Linie 1202. Der Pfeil 1311 kennzeichnet die Drehrichtung der Schnecke. Die axiale Richtung 1310 geht in die Bildebene hinein. 13 shows schematically and not to scale the cross section of the screw 1236 and the cylinder 1235 on the dashed line 1202. The arrow 1311 indicates the direction of rotation of the screw. The axial direction 1310 goes into the image plane.
Die Fig. 14 zeigt schematisch und nicht maßstäblich den Querschnitt der Schnecke 1236 an der gestrichelten Linie 1202. Der Pfeil 1411 kennzeichnet die Drehrichtung der Schnecke. Die axiale Richtung 1410 geht in die Bildebene hinein. Diese Figur soll die Zugehörigkeit der Linien zu Schnecke und Zylinder der Figur 13 verdeutlichen. 14 shows schematically and not to scale the cross section of the screw 1236 on the dashed line 1202. The arrow 1411 indicates the direction of rotation of the screw. The axial direction 1410 goes into the image plane. This figure is intended to clarify the association of the lines with the screw and cylinder in FIG.
Der Schneckensteg 1231 weist durchgehend von der gestrichelten Linie 1201 bis zur gestrichelten Linie 1203 einen Dichtbereich auf. The screw flight 1231 has a sealing area continuously from the dashed line 1201 to the dashed line 1203.
Der Schneckensteg 1232 weist durchgehend von der gestrichelten Linie 1201 bis zur gestrichelten Linie 1203 einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich auf. The screw flight 1232 has a height-limited gap-wall area continuously from the dashed line 1201 to the dashed line 1203.
Der Schneckensteg 1233 weist durchgehend von der gestrichelten Linie 1201 bis zur gestrichelten Linie 1203 einen höhenbegrenzten Strömungsbereich auf. The screw flight 1233 has a height-limited flow area continuously from the dashed line 1201 to the dashed line 1203.
Der Schneckensteg 1234 weist durchgehend von der gestrichelten Linie 1201 bis zur gestrichelten Linie 1203 einen engen Strömungsbereich auf. The screw flight 1234 has a narrow flow area continuously from the dashed line 1201 to the dashed line 1203.
Der Pfeil 1312 kennzeichnet den Grundabstand des Schneckenkanals zwischen dem Schneckensteg 1231 und dem Schneckensteg 1234 an der axialen Position, die durch die gestrichelte Linie 1202 gekennzeichnet ist. In der dargestellten Ausführung weisen alle Schneckenkanäle den gleichen Grundabstand an der axialen Position auf, die durch die gestrichelte Linie 1202 gekennzeichnet ist. Dies wird durch den gestrichelten Kreis 1301 gekennzeichnet. In der dargestellten Ausführung weisen alle Schneckenkanäle den gleichen Grundabstand über die gesamte Länge der Wirbel-Barriere-Mischzone auf. The arrow 1312 indicates the basic distance of the screw channel between the screw flight 1231 and the screw flight 1234 at the axial position which is indicated by the dashed line 1202. In the embodiment shown, all screw channels have the same basic spacing at the axial position, which is indicated by the dashed line 1202. This is indicated by the dashed circle 1301. In the embodiment shown, all screw channels have the same basic spacing over the entire length of the vortex-barrier mixing zone.
Alle Schneckenstege weisen auf beiden Seiten zum Schneckengrund der Schneckenkanäle einen Radius auf, der 50% des Grundabstandes der Schneckenkanäle entspricht. Ein solcher Radius ist grundsätzlich für ein verbessertes Fließen und eine Wirbelbildung in den erfindungsgemäßen Mischzonen sinnvoll, wurde aber aufgrund der Übersichtlichkeit in den vorherigen Figuren nicht dargestellt. All screw flights have a radius on both sides of the screw base of the screw channels which corresponds to 50% of the basic distance between the screw channels. Such a radius is fundamentally useful for improved flow and vortex formation in the mixing zones according to the invention, but was not shown in the previous figures for reasons of clarity.
Der Pfeil 1313 kennzeichnet den Stegabstand des Schneckensteges 1231, der einen Dichtbereich aufweist. Das Schneckenspiel entspricht diesem Stegabstand, da dieser
Stegabstand der kleinste vorhandene Stegabstand aller Stege an der jeweiligen axialen Position ist. The arrow 1313 identifies the flight distance of the screw flight 1231, which has a sealing area. The worm clearance corresponds to this web spacing, since this Web spacing is the smallest existing web spacing of all webs at the respective axial position.
Der Pfeil 1314 kennzeichnet den Stegabstand des Schneckensteges 1234, der einen engen Strömungsbereich aufweist. In der dargestellten Ausführung entspricht der Stegabstand 10% des Grundabstandes und damit entspricht die Schneckensteghöhe 90% des Grundabstandes.The arrow 1314 indicates the flight distance of the screw flight 1234, which has a narrow flow area. In the embodiment shown, the flight distance corresponds to 10% of the basic distance and thus the screw flight height corresponds to 90% of the basic distance.
Der Pfeil 1315 kennzeichnet den Stegabstand des Schneckensteges 1233, der einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist. In der dargestellten Ausführung entspricht der Stegabstand 55% des Grundabstandes und damit entspricht die Schneckensteghöhe 45% des Grundabstandes. The arrow 1315 indicates the flight distance of the screw flight 1233, which has a height-limited flow area. In the embodiment shown, the flight distance corresponds to 55% of the basic distance and thus the screw flight height corresponds to 45% of the basic distance.
Der Pfeil 1316 kennzeichnet den Stegabstand eines Mischwandabschnitts des Schneckensteges 1232, der einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich aufweist. In der dargestellten Ausführung entspricht der Stegabstand 10% des Grundabstandes und damit entspricht die Schneckensteghöhe 90% des Grundabstandes. Damit weist der Mischwandabschnitt als Stegabstand ebenfalls das Schneckenspiel auf. The arrow 1316 indicates the web spacing of a mixing wall section of the screw web 1232, which has a height-limited gap-wall area. In the embodiment shown, the flight distance corresponds to 10% of the basic distance and thus the screw flight height corresponds to 90% of the basic distance. The mixing wall section thus also has the screw play as the web spacing.
Der Pfeil 1317 kennzeichnet den Stegabstand eines Mischlückenabschnitts des Schneckensteges 1232, der einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich aufweist. In der dargestellten Ausführung entspricht der Stegabstand 55% des Grundabstandes und damit entspricht die Schneckensteghöhe 45% des Grundabstandes. The arrow 1317 indicates the web spacing of a mixing gap section of the screw flight 1232, which has a height-limited gap-wall area. In the embodiment shown, the flight distance corresponds to 55% of the basic distance and thus the screw flight height corresponds to 45% of the basic distance.
Liste der verwendeten Bezugszeichen List of the reference symbols used
101 Gestrichelte Linie (Trennlinie) 101 dashed line (dividing line)
102 Gestrichelte Linie (Trennlinie) 102 dashed line (dividing line)
103 Gestrichelte Linie (Trennlinie) 103 Dashed line (dividing line)
104 Gestrichelte Linie (Trennlinie) 104 dashed line (dividing line)
105 Gestrichelte Linie (Trennlinie) 105 dashed line (dividing line)
106 Gestrichelte Linie (Trennlinie) 106 dashed line (dividing line)
110 Axiale Richtung 110 Axial direction
111 Drehrichtung der Schnecke 111 Direction of rotation of the screw
121 Hauptzuführungszone 121 Main feed zone
122 Barrierezone 122 barrier zone
123 Meteringzone 123 metering zone
124 Mischzone 124 mixing zone
201 Gestrichelte Linie (Trennlinie) 201 dashed line (dividing line)
202 Gestrichelte Linie (Trennlinie) 202 dashed line (dividing line)
203 Gestrichelte Linie (Trennlinie) 203 dashed line (dividing line)
204 Gestrichelte Linie (Trennlinie) 204 dashed line (dividing line)
210 Axiale Richtung 210 Axial direction
211 Drehrichtung der Schnecke 211 Direction of rotation of the screw
221 Homogenisierungszone 221 homogenization zone
222 Meteringzone 222 metering zone
223 Homogenisierungszone
Schneckensteg Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Axiale Richtung Drehrichtung der Schnecke Wirbel-Barriere-Mischzone Schneckensteg Schneckensteg Schneckensteg Schneckensteg Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Axiale Richtung Drehrichtung der Schnecke Wirbel-Dicht-Mischzone Axialer Teil Axialer Teil Schneckensteg Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Axiale Richtung Drehrichtung der Schnecke Wirbel-Mischzone Wendel Wendel Mischwandabschnitt Mischlückenabschnitt Mischwandabschnitt Mischlückenabschnitt Schneckensteg Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Axiale Richtung Drehrichtung der Schnecke Wirbel-Mischzone Axialer Teil Axialer Teil Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie)
Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Axiale Richtung Drehrichtung der Schnecke Wirbel-Dicht-Mischzone Meteringzone Wirbel-Mischzone Zone223 homogenization zone Screw flight Dashed line (dividing line) Dashed line (dividing line) Dashed line (dividing line) Axial direction of rotation of the screw Vortex barrier mixing zone Screw flight of screw flight Screw flight of screw flight Dashed line (separation line) Dashed line (separation line) Dashed line (separation line) Axial direction of rotation direction of the screw Eddy-tight mixing zone Axial part Axial part Screw flight Dashed line (dividing line) Dashed line (dividing line) Axial direction of rotation of the screw Vortex mixing zone Helix Helix Mixing wall section Mixing gap section Mixing wall section Mixing gap section Screw flight Dashed line (separating line) Dashed line (separating line) Dashed line (separating line) Axial direction Direction of rotation of the screw Vortex mixing zone Axial part Axial part Dashed line (dividing line) Dashed line (dividing line) Dashed line (dividing line) Dashed line (dividing line) Dashed line (dividing line) Dashed line (dividing line) Dashed line (dividing line) Axial direction Rotation direction of the screw Eddy-sealing-mixing zone Metering zone Eddy-mixing zone Zone
NebenzuführungszoneSecondary feed zone
Zylinderwand Cylinder wall
Öffnung opening
Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Gestrichelte Linie (Trennlinie) Axiale Richtung Drehrichtung der Schnecke Wirbel-Dicht-Mischzone ZoneDashed line (dividing line) Dashed line (dividing line) Dashed line (dividing line) Dashed line (dividing line) Dashed line (dividing line) Dashed line (dividing line) Axial direction Rotation direction of the screw Vortex-sealing-mixing zone zone
NebenzuführungszoneSecondary feed zone
HauptaustragungszoneMain staging area
Zylinderwand Cylinder wall
Öffnung opening
SchneckenstegScrew flight
Gestrichelte Linie (Trennlinie)Dashed line (dividing line)
Gestrichelte Linie (Trennlinie)Dashed line (dividing line)
Gestrichelte Linie (Trennlinie)Dashed line (dividing line)
Gestrichelte Linie (Trennlinie)Dashed line (dividing line)
Gestrichelte Linie (Trennlinie)Dashed line (dividing line)
Axiale RichtungAxial direction
Drehrichtung der SchneckeDirection of rotation of the screw
Wirbel-Dicht-MischzoneEddy-tight mixing zone
ZoneZone
NebenzuführungszoneSecondary feed zone
HauptaustragungszoneMain staging area
Zylinderwand Cylinder wall
Öffnung
933 Schneckensteg opening 933 screw flight
1000 Gestrichelte Linie (Trennlinie)1000 dashed line (dividing line)
1001 Gestrichelte Linie (Trennlinie)1001 dashed line (dividing line)
1002 Gestrichelte Linie (Trennlinie)1002 dashed line (dividing line)
1003 Gestrichelte Linie (Trennlinie)1003 dashed line (dividing line)
1004 Gestrichelte Linie (T rennlinie)1004 Dashed line (dividing line)
1005 Gestrichelte Linie (Trennlinie)1005 dashed line (dividing line)
1010 Axiale Richtung 1010 Axial direction
1011 Drehrichtung der Schnecke1011 Direction of rotation of the screw
1021 Barrierezone 1021 barrier zone
1022 Wirbel-Barriere-Mischzone1022 vortex barrier mixing zone
1031 Schneckensteg 1031 screw flight
1032 Schneckensteg 1032 screw flight
1033 Schneckensteg 1033 screw flight
1034 Schneckensteg 1034 screw flight
1101 Gestrichelte Linie (T rennlinie)1101 dashed line (dividing line)
1102 Gestrichelte Linie (T rennlinie)1102 dashed line (dividing line)
1103 Gestrichelte Linie (Trennlinie)1103 dashed line (dividing line)
1104 Gestrichelte Linie (Trennlinie)1104 dashed line (dividing line)
1105 Gestrichelte Linie (T rennlinie)1105 dashed line (dividing line)
1106 Gestrichelte Linie (Trennlinie)1106 dashed line (dividing line)
1110 Axiale Richtung 1110 Axial direction
1111 Drehrichtung der Schnecke1111 Direction of rotation of the screw
1121 Barrierezone 1121 barrier zone
1122 Wirbel-Barriere-Mischzone1122 vortex barrier mixing zone
1131 Schneckensteg 1131 screw flight
1132 Schneckensteg 1132 screw flight
1133 Mischlückenabschnitt 1133 mixed gap section
1134 Mischlückenabschnitt 1134 mixed gap section
1201 Gestrichelte Linie (Trennlinie)1201 dashed line (dividing line)
1202 Gestrichelte Linie (Trennlinie)1202 dashed line (dividing line)
1203 Gestrichelte Linie (Trennlinie)1203 dashed line (dividing line)
1210 Axiale Richtung 1210 Axial direction
1211 Drehrichtung der Schnecke1211 Direction of rotation of the screw
1221 Wirbel-Dicht-Mischzone1221 vortex-tight mixing zone
1222 Meteringzone 1222 metering zone
1223 Wirbel-Mischzone 1223 Vortex mixing zone
1224 Zone 1224 zone
1225 Nebenzuführungszone1225 secondary feed zone
1231 Schneckensteg 1231 screw flight
1232 Schneckensteg 1232 screw flight
1233 Schneckensteg
1234 Schneckensteg 1233 screw flight 1234 screw flight
1235 Zylinderwand 1235 cylinder wall
1236 Schnecke 1236 snail
1301 Gestrichelter Kreis (Kennzeichen für Schneckengrund)1301 Dashed circle (symbol for screw bottom)
1310 Axiale Richtung 1310 Axial direction
1311 Drehrichtung der Schnecke 1311 Direction of rotation of the worm
1312 Pfeil (Kennzeichen für Grundabstand) 1312 arrow (indicator for basic distance)
1313 Pfeil (Kennzeichen für Stegabstand) 1313 arrow (indicator for web spacing)
1314 Pfeil (Kennzeichen für Stegabstand) 1314 arrow (indicator for web spacing)
1315 Pfeil (Kennzeichen für Stegabstand) 1315 arrow (indicator for web spacing)
1316 Pfeil (Kennzeichen für Stegabstand) 1316 arrow (indicator for web spacing)
1317 Pfeil (Kennzeichen für Stegabstand) 1317 arrow (indicator for web spacing)
1410 Axiale Richtung 1410 Axial direction
1411 Drehrichtung der Schnecke
1411 Direction of rotation of the worm
Claims
Patentansprüche Claims
1 ) Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei mindestens eine Schnecke mindestens zwei Homogenisierungszonen (HZ1 (221) und HZ2 (223)) aufweist, wobei ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Lücke-Wand-Bereich mindestens zwei Mischlückenabschnitte aufweist, wobei mindestens 50% der Mischlückenabschnitte zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des Grundabstandes aufweisen, wobei ein höhenbegrenzter Strömungsbereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Strömungsbereich zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Homogenisierungszone HZ1 (221) eine Mischzone ist, die auf mindestens einem Schneckensteg (231) mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Lücke- Wand-Bereich aufweist und/oder auf einem Schneckensteg mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist und die Homogenisierungszone HZ2 (223) mindestens gleich viele Schneckenstege aufweist, wie die Homogenisierungszone HZ1 (221), bevorzugt mehr Schneckenstege aufweist, besonders bevorzugt ein ganzzahlig Vielfaches an Schneckenstegen der Homogenisierungszone HZ1 (221) aufweist, wobei die Homogenisierungszone HZ1 (221) vor der Homogenisierungszone HZ2 (223) liegt. 1) Extruder with at least one screw for processing a processing material, with at least one screw having at least two homogenization zones (HZ1 (221) and HZ2 (223)), with a height-limited gap-wall area denoting the area of a screw flight on which a The gap-wall area has at least two mixing gap sections, with at least 50% of the mixing gap sections having a screw flight height of at least 30% and a maximum of 70% of the basic distance to the two surrounding screw channels, with a height-limited flow area denoting the area from a screw flight to which a flow area ends both surrounding screw channels has a screw flight height of at least 30% and a maximum of 70% of the basic distance present at the point, characterized in that the homogenization zone HZ1 (221) is a mixing zone which on at least one screw flight (231) at least partially has at least one height-limited gap- Wall -Area and / or has at least partially at least one height-limited flow area on a screw flight and the homogenization zone HZ2 (223) has at least the same number of screw flights as the homogenization zone HZ1 (221), preferably has more screw flights, particularly preferably an integral multiple of the screw flights Has homogenization zone HZ1 (221), the homogenization zone HZ1 (221) lying in front of the homogenization zone HZ2 (223).
2) Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Lücke-Wand-Bereich mindestens zwei Mischlückenabschnitte aufweist, wobei mindestens 50% der Mischlückenabschnitte zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des Grundabstandes aufweisen, wobei ein höhenbegrenzter Strömungsbereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Strömungsbereich zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schnecke
mindestens einen Schneckensteg (333) aufweist, auf dem mindestens teilweise mindestens ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich vorliegt und mindestens einen Schneckensteg (332) aufweist, auf dem mindestens teilweise mindestens ein höhen begrenzter Strömungsbereich vorliegt, wobei bevorzugt mindestens ein höhenbegrenzter Strömungsbereich nach mindestens einem höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich liegt. 2) Extruder with at least one screw for processing a processing material, a height-limited gap-wall area denoting the area of a screw flight on which a gap-wall area has at least two mixing gap sections, with at least 50% of the mixing gap sections leading to both surrounding screw channels have a screw flight height of a minimum of 30% and a maximum of 70% of the basic distance, with a height-limited flow area denoting the area of a screw flight on which a flow area to both surrounding screw channels has a screw flight height of a minimum of 30% and a maximum of 70% of the basic distance present at the point , characterized in that at least one screw has at least one screw flight (333) on which there is at least partially at least one height-limited gap-wall area and at least one screw flight (332) on which there is at least one height-limited flow area, preferably at least one height-limited flow area after at least one height-limited gap-wall area.
3) Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Lücke-Wand-Bereich mindestens zwei Mischlückenabschnitte aufweist, wobei mindestens 50% der Mischlückenabschnitte zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des Grundabstandes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem axialen Teil (422) der Schnecke mindestens ein Schneckensteg einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich aufweist und mindestens ein Schneckensteg (431) einen Dichtbereich aufweist und in mindestens einem anderen axialen Teil (423) der Schnecke mindestens ein Schneckensteg (431) einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich aufweist und kein Schneckensteg einen Dichtbereich aufweist. 3) Extruder with at least one screw for processing a processing material, with a height-limited gap-wall area denoting the area of a screw flight on which a gap-wall area has at least two mixing gap sections, with at least 50% of the mixing gap sections leading to both surrounding screw channels have a screw flight height of at least 30% and a maximum of 70% of the basic distance, characterized in that at least one screw flight has a height-limited gap-wall area in at least one axial part (422) of the screw and at least one screw flight (431) has a sealing area and in at least one other axial part (423) of the screw at least one screw flight (431) has a height-limited gap-wall area and no screw flight has a sealing area.
4) Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei mindestens eine Schnecke mindestens eine Mischzone (521) aufweist, die mindestens einen Schneckensteg (537) aufweist, der mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich aufweist, wobei ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Lücke-Wand-Bereich mindestens zwei Mischlückenabschnitte aufweist, wobei mindestens 50% der Mischlückenabschnitte zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des Grundabstandes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei, bevorzugt mindestens vier, besonders bevorzugt mindestens fünf Mischlückenabschnitte (534) in der Mischzone die gleiche Schneckensteghöhe und die gleiche Länge entlang des jeweiligen Schneckensteges aufweisen. 4) Extruder with at least one screw for processing a processing material, at least one screw having at least one mixing zone (521) which has at least one screw flight (537) which at least partially has at least one height-limited gap-wall area, one height-limited gap -Wall area denotes the area of a screw flight on which a gap-wall area has at least two mixing gap sections, with at least 50% of the mixing gap sections having a screw flight height of a minimum of 30% and a maximum of 70% of the basic distance to the two surrounding screw channels, characterized that at least three, preferably at least four, particularly preferably at least five mixing gap sections (534) in the mixing zone have the same screw flight height and the same length along the respective screw flight.
5) Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei mindestens eine Schnecke mindestens eine Mischzone (521) aufweist, die mindestens einen Schneckensteg (537) aufweist, wobei ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich den Bereich von einem Schneckensteg
bezeichnet, auf dem ein Lücke-Wand-Bereich mindestens zwei Mischlückenabschnitte aufweist, wobei mindestens 50% der Mischlückenabschnitte zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des Grundabstandes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckensteg mindestens zwei Mischlückenabschnitte (534, 536) mit unterschiedlichen Längen entlang des Schneckensteges aufweist, die sich in mindestens einem höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich befinden und/oder mindestens zwei Mischwandabschnitte (533, 535) mit unterschiedlichen Längen entlang des Schneckensteges aufweist, die sich in mindestens einem höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich befinden, wobei die Längenunterschiede entlang des Schneckensteges von Mischlückenabschnitten und Mischwandabschnitten, die sich direkt am Anfang oder am Ende des jeweiligen Lücke- Wand-Bereichs befinden, unberücksichtigt bleiben. 5) Extruder with at least one screw for processing a processing material, at least one screw having at least one mixing zone (521) which has at least one screw flight (537), a height-limited gap-wall area being the area of a screw flight on which a gap-wall area has at least two mixing gap sections, with at least 50% of the mixing gap sections having a screw flight height of at least 30% and a maximum of 70% of the basic distance to the two surrounding screw channels, characterized in that the screw flight has at least two mixing gap sections (534 , 536) with different lengths along the screw flight, which are located in at least one height-limited gap-wall area and / or at least two mixed wall sections (533, 535) with different lengths along the screw flight, which are in at least one height-limited gap Wall area are located, whereby the differences in length along the screw flight of mixed gap sections and mixed wall sections that are located directly at the beginning or at the end of the respective gap-wall area are not taken into account.
6) Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei die Schnecke mindestens eine Mischzone (621) aufweist, die mindestens einen Schneckensteg aufweist, der mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist, wobei ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Lücke-Wand-Bereich mindestens zwei Mischlückenabschnitte aufweist, wobei mindestens 50% der Mischlückenabschnitte zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des Grundabstandes aufweisen, wobei ein höhenbegrenzter Strömungsbereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Strömungsbereich zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem axialen Teil (623) der Mischzone eine höhere Gangzahl vorliegt, als in einem anderen axialen Teil622) der Mischzone, wobei bevorzugt im axialen Teil (623) ein ganzzahliges Vielfaches der Gangzahl vom axialen Teil (622) vorliegt. 6) Extruder with at least one screw for processing a processing material, the screw having at least one mixing zone (621) which has at least one screw flight which at least partially has at least one height-limited gap-wall area and / or at least partially at least one height-limited flow area , a height-limited gap-wall area denotes the area of a screw flight on which a gap-wall area has at least two mixing gap sections, with at least 50% of the mixing gap sections having a screw flight height of at least 30% and a maximum of 70% of the two surrounding screw channels A height-limited flow area denotes the area of a screw flight on which a flow area to both surrounding screw channels has a screw flight height of a minimum of 30% and a maximum of 70% of the base distance present at the point, characterized in that s there is a higher number of flights in at least one axial part (623) of the mixing zone than in another axial part 622) of the mixing zone, with an integral multiple of the number of flights of the axial part (622) preferably being present in the axial part (623).
7) Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei die Schnecke mindestens eine Mischzone mit mindestens einem Schneckenkanal aufweist, wobei der Schneckenkanal mindestens teilweise auf mindestens einer Seite einen Schneckensteg mit mindestens einem höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens einem höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist,
wobei ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Lücke-Wand-Bereich mindestens zwei Mischlückenabschnitte aufweist, wobei mindestens 50% der Mischlückenabschnitte zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des Grundabstandes aufweisen, wobei ein höhenbegrenzter Strömungsbereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Strömungsbereich zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Quotient aus dem maximalen Grundabstand über der maximalen Breite des Schneckenkanals im Gebiet der Mischzone über eine axiale Länge von mindestens 0,5 Mal dem Schneckendurchmesser an jeder axialen Position maximal 1 ,4 beträgt und minimal 0,1 beträgt. 7) Extruder with at least one screw for processing a processing material, the screw having at least one mixing zone with at least one screw channel, the screw channel at least partially on at least one side having a screw flight with at least one height-limited gap-wall area and / or at least one height-limited area Has flow range, A height-limited gap-wall area denotes the area of a screw flight on which a gap-wall area has at least two mixing gap sections, with at least 50% of the mixing gap sections having a screw flight height of a minimum of 30% and a maximum of 70% of the basic distance to the two surrounding screw channels a height-limited flow area denotes the area of a screw flight on which a flow area to both surrounding screw channels has a screw flight height of a minimum of 30% and a maximum of 70% of the basic distance present at the point, characterized in that the quotient of the maximum basic distance over the maximum width of the screw channel in the area of the mixing zone over an axial length of at least 0.5 times the screw diameter at each axial position is a maximum of 1.4 and a minimum of 0.1.
8) Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei der Extruder mindestens eine Nebenzuführungszone (725) aufweist und die Schnecke mindesten einen Schneckensteg aufweist, der mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist, wobei ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Lücke-Wand-Bereich mindestens zwei Mischlückenabschnitte aufweist, wobei mindestens 50% der Mischlückenabschnitte zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des Grundabstandes aufweisen, wobei ein höhenbegrenzter Strömungsbereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Strömungsbereich zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil des höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereiches und/oder mindestens ein Teil des höhenbegrenzten Strömungsbereiches nach der Nebenzuführungszone (725) liegt. 8) Extruder with at least one screw for processing a processing material, the extruder having at least one secondary feed zone (725) and the screw having at least one screw flight which at least partially has at least one height-limited gap-wall area and / or at least partially at least one height-limited flow area a height-limited gap-wall area denotes the area of a screw flight on which a gap-wall area has at least two mixing gap sections, with at least 50% of the mixing gap sections having a screw flight height of a minimum of 30% and a maximum of 70% to the two surrounding screw channels of the base distance, with a height-limited flow area denoting the area of a screw flight on which a flow area to both surrounding screw channels has a screw flight height of at least 30% and a maximum of 70% of the base distance present at the point, dadurc h characterized in that at least a part of the height-limited gap-wall area and / or at least a part of the height-limited flow area lies after the secondary feed zone (725).
9) Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei der Extruder mindestens eine Nebenzuführungszone (823) aufweist und zwischen dem Ende der ersten Nebenzuführungszone (823) und dem Anfang der Hauptaustragungszone (824) mindestens ein Teil mindestens einer Homogenisierungszone (821) liegt, wobei die Gebiete aller Teile aller Homogenisierungszonen (821), die zwischen dem Ende der ersten Nebenzuführungszone (823) und dem Anfang der Hauptaustragungszone (824) liegen in der Gruppe (HAR1) zusammengefasst sind,
wobei ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Lücke-Wand-Bereich mindestens zwei Mischlückenabschnitte aufweist, wobei mindestens 50% der Mischlückenabschnitte zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des Grundabstandes aufweisen, wobei ein höhenbegrenzter Strömungsbereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Strömungsbereich zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe (AL1) der axialen Längen der Gebiete der Gruppe HAR1 , größer ist als 50% der axialen Länge (AL2) des Gebietes vom Ende der ersten Nebenzuführungszone (823) bis zum Anfang der Hauptaustragungszone (824), bevorzugt größer ist als 65%, besonders bevorzugt größer ist als 80% der axialen Länge AL2, wobei in mindestens einem Gebiet einer Homogenisierungszone (821) der Gruppe HAR1 mindestens eine Mischzone vorliegt, die auf mindestens einem Schneckensteg mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand-Bereich und/oder mindestens einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist. 9) Extruder with at least one screw for processing a processing material, the extruder having at least one secondary feed zone (823) and at least part of at least one homogenization zone (821) between the end of the first secondary feed zone (823) and the beginning of the main discharge zone (824) , the areas of all parts of all homogenization zones (821) which lie between the end of the first secondary feed zone (823) and the start of the main discharge zone (824) are combined in the group (HAR1), A height-limited gap-wall area denotes the area of a screw flight on which a gap-wall area has at least two mixing gap sections, with at least 50% of the mixing gap sections having a screw flight height of a minimum of 30% and a maximum of 70% of the basic distance to the two surrounding screw channels have, with a height-limited flow area denoting the area of a screw flight on which a flow area to both surrounding screw channels has a screw flight height of at least 30% and a maximum of 70% of the basic distance present at the point, characterized in that the sum (AL1) of the axial Lengths of the areas of group HAR1, is greater than 50% of the axial length (AL2) of the area from the end of the first secondary feed zone (823) to the start of the main discharge zone (824), preferably greater than 65%, particularly preferably greater than 80 % of the axial length AL2, with a homogenization in at least one area zone (821) of group HAR1 has at least one mixing zone which has at least partially at least one height-limited gap-wall area and / or at least one height-limited flow area on at least one screw flight.
10) Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials, wobei der Extruder mindestens eine Nebenabführungszone (923) aufweist und die Schnecke mindestens eine Mischzone (921) aufweist, die mindesten einen Schneckensteg aufweist, der mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Lücke-Wand- Bereich und/oder mindestens teilweise mindestens einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist, wobei ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Lücke-Wand-Bereich mindestens zwei Mischlückenabschnitte aufweist, wobei mindestens 50% der Mischlückenabschnitte zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des Grundabstandes aufweisen, wobei ein höhenbegrenzter Strömungsbereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Strömungsbereich zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Gebiet mindestens einer Mischzone (921) mindestens teilweise mit dem Gebiet der Nebenabführungszone (923) überlagert. 10) Extruder with at least one screw for processing a processing material, the extruder having at least one secondary discharge zone (923) and the screw having at least one mixing zone (921) which has at least one screw flight, which at least partially has at least one height-limited gap-wall area and / or at least partially has at least one height-limited flow area, a height-limited gap-wall area denoting the area of a screw flight on which a gap-wall area has at least two mixing gap sections, with at least 50% of the mixing gap sections having one to both surrounding screw channels Have a screw flight height of a minimum of 30% and a maximum of 70% of the basic distance, with a height-limited flow area denoting the area of a screw flight on which a flow area to both surrounding screw channels has a screw flight height of a minimum of 30% and a maximum of 70% of that at the Ste All the basic spacing present, characterized in that the area of at least one mixing zone (921) is at least partially superimposed on the area of the secondary discharge zone (923).
11 ) Extruder mit mindestens einer Schnecke zur Verarbeitung eines Verarbeitungsmaterials,
wobei ein höhenbegrenzter Lücke-Wand-Bereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Lücke-Wand-Bereich mindestens zwei Mischlückenabschnitte aufweist, wobei mindestens 50% der Mischlückenabschnitte zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des Grundabstandes aufweisen, wobei ein höhenbegrenzter Strömungsbereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf dem ein Strömungsbereich zu beiden umgebenden Schneckenkanälen eine Schneckensteghöhe von minimal 30% und maximal 70% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist, wobei ein enger Strömungsbereich den Bereich von einem Schneckensteg bezeichnet, auf Dem ein Strömungsbereich zu mindestens einem umgebenden Schneckenkanal eine Schneckensteghöhe von mehr als 70% des an der Stelle vorliegenden Grundabstandes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke an mindestens einer axialen Position, bevorzugt auf einem axialen Teil der Schnecke mit einer axialen Länge von mindestens einem Schneckendurchmesser, besonders bevorzugt auf einem axialen Teil der Schnecke mit einer axialen Länge von mindestens zwei Schneckendurchmessern mindestens einen Schneckensteg (1033) aufweist, der einen höhenbegrenzten Lücke- Wand-Bereich oder einen höhenbegrenzten Strömungsbereich aufweist und mindestens einen weiteren Schneckensteg (1032) aufweist, der einen engen Strömungsbereich aufweist und bevorzugt mindestens einen Schneckensteg (1031) aufweist, der einen Dichtbereich aufweist.
11) Extruder with at least one screw for processing a processing material, A height-limited gap-wall area denotes the area of a screw flight on which a gap-wall area has at least two mixing gap sections, with at least 50% of the mixing gap sections having a screw flight height of a minimum of 30% and a maximum of 70% of the basic distance to the two surrounding screw channels a height-limited flow area denotes the area of a screw flight, on which a flow area to both surrounding screw channels has a screw flight height of at least 30% and a maximum of 70% of the basic distance present at the point, with a narrow flow area denoting the area of a screw flight, on which a flow area to at least one surrounding screw channel has a screw flight height of more than 70% of the basic distance present at the point, characterized in that the screw is in at least one axial position, preferably on an axial part of the screw with an a axial length of at least one screw diameter, particularly preferably on an axial part of the screw with an axial length of at least two screw diameters, has at least one screw flight (1033) which has a height-limited gap-wall area or a height-limited flow area and at least one further screw flight ( 1032) which has a narrow flow area and preferably has at least one screw flight (1031) which has a sealing area.
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