DE2535546C2

DE2535546C2 - Maschine zum Plastifizieren und Extrudieren von Kunststoffen

Info

Publication number: DE2535546C2
Application number: DE2535546A
Authority: DE
Inventors: Henry Rochdale Lancashire Ellwood
Original assignee: USM Corp
Current assignee: USM Corp
Priority date: 1974-08-17
Filing date: 1975-08-08
Publication date: 1984-06-14
Also published as: US4059206A; ES440656A1; IT1041835B; FR2281823B1; DD122052A5; JPS5812841B2; JPS5146356A; BR7505260A; DE2535546A1; CA1056120A; FR2281823A1; GB1514159A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Plastifizieren und Extrudieren von Kunststoffen mit einer in einem Gehäuse drehbaren, einseitig gelagerten Schnecke und einer am materialaustrittseitigen Ende des Gehäuses vorgesehenen ringförmigen, in ihrem peripheren Bereich mit Düsenbohrungen versehenen Lochplatte, deren zwischen den Düsenbohrungen liegender zentraler Bereich vom vorderen Ende der Schnecke abgedeckt ist.

Durch die US-PS 23 75 955 ist eine solche Maschine bekanntgeworden. Nun hat es sich hier jedoch gezeigt, daß am vorderen Ende der Extruderschnecke ein gewisser Staubereich gebildet wird in dem die Gefahr besteht, daß eintretendes Material überhitzt wird. In dem Bearbeitungsfall, in dem das Material ein einfacher Thermoplast ist, bewirkt die Überhitzung eine Zustands- und Eigenschaftsverschlechterung. Teile dieses verschlechterten Materials gelangen in den Kunststoffstrom, der zu den Bohrungen in der Lochplatte hinfließt und versperren diese und/oder bewirken, daß die erzeugten Kunststoffkörperchen von minderwertiger Qualität sind. Ist ein Bearbeitungsfall gegeben, bei dem der Kunststoff ein durch Wärme aushärtbares Material ist, das heißt ein Material, welches in seinem nicht ausgehärteten Zustand durch Zuführung einer kontrollierten Wärmemenge geschmolzen werden kann, welches aber auf die Zuführung von Wärme über diese gesteuerte Wärmemenge hinaus in einen festen Zustand gelangt, in welchem die Zuführung von Wärme das betreffende Material nicht mehr schmelzen kann, zeigt es sich, daß die Gefahr besteht, daß das ausgehärtete Material dazu neigt, am Ende der Schnecke sich in einem solchen Ausmaß anzusammeln, daß der Fluß des geschmolzenen Materials zu den Bohrungen der Formplatte stark eingeschränkt oder sogar überhaupt versperrt wird.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der während des N erarbeitungsvorganges ein Eindringen von Material zwischen das vordere Ende der Extruderschnecke und die Lochplatte zuverlässig verhindert

wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 aufgezeigten Maßnahmen in zuverlässiger Weise gelöst Durch die Verschiebbarkeit des Ringes wird eine den Eintritt von Kunststoff in den Bereich zwischen dem vorderen Ende der Schnecke und der Lochplatte verhindernde Dichtung gebildet, so daß eine negative Beeinflussung des Materials in diesem Bereich ausgeschaltet ist Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt

In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung durch ein Ausführungsbeispiel erläutert, das in der einzigen Figur der Zeichnung in einem Teilschnitt gezeigt ist

Die in der Zeichnung dargestellte Maschine zum Plastifizieren und Extrudieren von Kunststoffen umfaßt einen Plastifizierungsteil 10, einen Extruderkopf 12 und eine Schneidanordnung 14. Der Plastifizierungsteil 10 enthält einen Büchsenteil 16, in welchem eine zylindrische Extruderkammer 18 gebildet ist, die zu einem kegelstumpfförmigen vorderen Endteil 26 hinführt, der zu einer Lochplatte 30 nach außen hin erweitert verläuft, wobei die Lochplatte 30 eine über das vordere Ende der Extruderkammer verlaufende Wand bildet. In einem ringförmigen Bereich der Lochplatte 30 ist eine Vielzahl von Düsenbohrungen 40 angeordnet, die als Durchgangsbohrungen von der Extruderkammer 18 zu einer Aufnahme- bzw. Sammelkammer 200 führen. Der ringförmige Bereich der Lochplatte 30 grenzt an einen kreisförmigen mittleren Bereich 202 dieser Platte.

Die koaxial und drehbar in der Extruderkammer 18 vorgesehene Extruderschnecke 20 ist mit einem Schnekkengang 204 versehen. Ein vorderer Endteil der Schnekke weist einen zylindrischen Block 206 auf, der an der Schnecke mittels Schrauben 208 befestigt ist. Dieser Block 206 könnte anstelle eines gesondert befestigten Teiles jedoch auch aus dem Schneckenkörper herausgearbeitet sein. Die Vorderseite 210 des Blockes 206 verläuft in geringem Abstand parallel von der Rückseite der Lochplatte 30. In der Außenfläche des Blockes 206 sind drei parallel zur Rotationsachse der Schnecke 20 und in gleichen Abständen verlaufende Nuten 212 gebildet. (Die Zeichnung zeigt eine davon).

An bzw. auf dem Block 206 ist ein kegelförmiger Ring 214 angebracht, der eine axiale Gleitbewegung der Schnecke 20 ermöglicht. Der betreffende Ring weist ferner an seiner Vorderseite einen inneren ringförmigen Bereich 218 auf, der von der Rückseite der Lochplatte 30 in geringem Abstand angeordnet ist. Ferner besitzt der Ring 214 eine ringförmige äußere Bronzeseite 220, die im Betrieb an der Rückseite der Lochplatte 30 zur Anlage kommt. In dieser Anlagestellung stimmt die äußerste Kante der Vorderseite des Ringes 214 mit der ringförmigen Grenzlinie zwischen dem zentralen Bereich 202 der Lochplatte 30 und deren ringförmigem Teil überein, in welchem die Düsenbohrungen 40 angeordnet bzw. ausgebildet sind. Eine Außenfläche 222 läuft von der Außenkante der Bronzeseite 220 zu einer rückwärtigen Kante schräg zu, die auf den Ring 214 stößt. Der Ring ist mit Keilen 224 versehen, die in die Nuten 212 des Blockes 206 hineinragen, und zwar derart, daß sich der Ring 214 mit der Schnecke 20 dreht. Durch Anlage an den Rückseilen der Nuten 212 begrenzen die Keile außerdem die Rückwärtsbewegung des Ringes, so daß die rückseitige Kante desselben nicht über den Veibindungspunkt zwischen dem Block 206 und dem Hauptkörper der Schnecke 20 zurückbcwegt werden

kann. Die Außenfläche 222 des Ringes und der vordere Endteil 26 der Extruderkammer bilden einen ringförmigen Durchgang mit kleiner werdender Querschnittsfläche in Richtung zur Lochplatte 30 hin. Die Düsenbohrungen 40 sind innerhalb des ringförmiger·. Bereichs der Lochplatte 30 am Ende dieses Durchgangs angeordnet, wobei sie entweder konzentrisch oder versetzt angeordnet sein können.

Die Schneidanordnung 14 umfaßt ein rohrföniiiges Teil 64, welches in eine Ausnehmung 226 des zentralen Bereichs 2?2 der Lochplatte 30 eingreift und als Träger für diesen Bereich der Lochplatte wirkt Zur Belastungsverteilung ist eine Scheibe 66 angeordnet Das rohrförmige Teil 64 verläuft koaxial zu der Extruderschnecke 20. Wenn nun das Material über die Schnecke 20 durch die Düsenöffnungen 40 hindurchgetrieben wird, zeigt der Druck des Materials auf die Lochplatte 30 die Neigung, diese nach außen zu drücken. Die durch das rohrförmige Teil 64 ausgeübte Unterstützungskraft ist so gewählt daß im Betrieb die Lochplatte 30 nahezu flach ist.

Eine zur Drehung auf vorderen (nicht dargestellt) und hinteren Lagern 84 angeordnete Hülse 82 wird von dem rohrförmigen Teil 64 getragen. Die Achse, um die sich die Hülse 82 dreht, verläuft etwas versetzt parallel zur Rotationsachse der Extruderschnecke 20. Ein Motor treibt die Hülse 82 an. Die Schneideeinrichtung 102 umfaßt zwei Messeranordnungen, die an einem rückseitigen Endteil der Hülse 82 angeordnet sind. Die Schneidmesser 104 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Rotationsachse der Hülse 82 derart angeordnet, daß die Schneidkanten 106 der Messer 104 parallel liegen. Diese Schneidkanten sind durch Federbelastung in Kontakt mit der Vorderseite der Lochplatte 30 gebracht. In dem Hülsenteil sind (nicht gezeichnet) Durchlaßeinrichtungen vorgesehen, die Luft unter Druck und Umgebungstemperatur an Auslässe abgeben, die in dem Hülsenteil 82 vorgesehen sind und die Luft im Betriebszustand zu den Schneidkanten 106 leiten, um diese zu kühlen. Die Schneidmesser 104 bewegen sich auf einer ringförmigen Bahn. Die Versetzung der Achsen von Hülsenteil 82 und Schnecke 20 ist so gewählt, daß der ringförmige Bereich der Lochplatte 30 die Schneidkanten 106 an einer Vielzahl von Stellen schneidet, so daß diese nahezu gleichmäßig über ihre gesamte Länge getragen werden.

Der Ring 214 besteht vorzugsweise aus Stahl und ist mit einem aus Bronze bestehenden ringförmigen Lagerteil 220 versehen. Dieser Ring 214 kann jedoch auch beispielsweise aus Phenolharz gefertigt sein, wobei in diesem Fall für jeden Produktionsdurchlauf ein neuer Ring einzusetzen ist.

Im Betriebszustand der Maschine wird das zu extrudierende Material, wie z. B. ein Phenolharz, in bekannter Weise einem rückseitigen Endteil der Extruderkammer 18 zugeführt und die Schnecke 20 gedreht, um dadurch das extrudierbare Material längs der Extruderkammer 18 nach vorne und durch den ringförmigen Durchgang zwischen dem kegelförmigen Endteil 26 der Extruderkammer 18 und der Außenfläche 222 des Ringes 214 zu drücken. Der durch die Schneckendrehung erzeugte Druck treibt das extrudierbare Material durch die Düsenbohrungen 40 und wirkt außerdem auf die Außenfläche 222 des Ringes 214 in der Weise, daß dieser Ring auf dem Block 206 etwas nach vorne gedrückt wird. Die ringförmige Bronzeseite 220 der Vorderseite des Ringes 214 wird somit fest in Dichtungslage an der Rückseite eines äußeren Teiles des mittleren Bereichs 202 der Lochplatte 30 gedruckt. Auf diese Weise ist verhindert.

daß das extrudierbare Material in den Spalt zwischen der Vorderseite 210 des Blockes 206 und der Rückseite der Lochplatte 30 hindurchtritt bzw. eine Leckage auftritt Jegliche Änderungen in der relativen Stellung der Vorderseite 210 des Blockes 206 und der Rückseite der Lochplatte 30, d. h. Änderungen, die z. B. durch Temperatur- oder Druckänderungen des extrudierbaren Materials hervorgerufen werden, haben keinen nachteiligen Einfluß auf die Abdichtung, die durch den Ring 214 an der Rückseite der Lochplatte 30 gebildet ist, da nämlich der Ring 214 parallel zur Rotationsachse der Schnecke 20 gleiten kann, um derartige Differenzen auszugleichen. Sollte jemals Material zwischen dem Ring 214 und der Rückseite der Lochplatte 30 in den Bereich zwischen der Vorderseite 210 des Blockes 206 und der Rückseite der Lochplatte 30 eintreten, so wird dieses Material eingefangen und ruft keine Gefahr für das andere extrudierbare Material mehr hervor. Die Innenfläche des Ringes 214 sitzt hinreichend dicht auf dem Block 206, um das Eintreten irgendeiner nennenswerten Menge des extrudierbaren Materials in den Spalt zwischen dem Ring 214 und dem Block 206 zu verhindern. Jede geringe Menge des in diesen Spalt eintretenden Materials härtet schnell aus und wirkt als Dichtung. Wenn das extrudierbare Material durch die Düsenbohrungen 40 aufgrund des Druckes der Extruderschnecke 20 hindurchgepreßt wird, wird die Hülse 82 gedreht Dies bewirkt, daß die Schneideinrichtung 102 gedreht wird und dadurch das durch die Bohrungen 40 extrudierte Material abtrennt um Granulate bzw. Materialstückchen zu bilden, die in die Aufnahmekammer 200 abgegeben werden und die in einem Luftstrom bei Zimmertemperatur zu einer Kühlvorrichtung abgeführt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Maschine zum Plastifizieren und Extrudieren von Kunststoffen mit einer in einem Gehäuse drehbaren, einseitig gelagerten Schnecke und einer am materialaustrittseitigen Ende des Gehäuses vorgesehenen ringförmigen, in ihrem peripheren Bereich mit Düsenbohrungen versehenen Lochplatte, deren zwischen den Düsenbohrungen liegender zentraler Bereich vom vorderen Ende der Schnecke abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende der Schnecke (20) ein Ring (214) vorgesehen ist, der gegenüber dem zentralen Bereich der Lochplatte (30) verschiebbar und an diesen dichtend anlegbar ist

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (214) als Kegelstumpf ausgebildet ist, der mit seiner Grundfläche zu der Lochplatte (30) gewandt ist

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Ring (214) aus Metall mit einer an der Lochplatte (30) anliegenden Bronzeseite (220) besteht