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DE2924317C2 - Zweistufige Strangpreßvorrichtung für thermoplastische Formmassen, insbesondere für pulverförmige Kunststoffe - Google Patents

Zweistufige Strangpreßvorrichtung für thermoplastische Formmassen, insbesondere für pulverförmige Kunststoffe

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Publication number
DE2924317C2
DE2924317C2 DE2924317A DE2924317A DE2924317C2 DE 2924317 C2 DE2924317 C2 DE 2924317C2 DE 2924317 A DE2924317 A DE 2924317A DE 2924317 A DE2924317 A DE 2924317A DE 2924317 C2 DE2924317 C2 DE 2924317C2
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DE
Germany
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extrusion
vertical
stage
extrusion device
stages
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DE2924317A
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Dietmar Ing.(Grad.) 3000 Hannover Anders
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KraussMaffei Extrusion GmbH
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Hermann Berstorff Maschinenbau GmbH
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Description

Die Erfindung betrifft eine zweistufige Strangpreßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine derartige Vorrichtung ist bekannt.
Es ist auch eine zweistufige Strangpreßvorrichtung für pulverförmige plastische Stoffe bekannt (DE-AS 54 896), die aus einem vertikal angeordneten Schnekkenförderer und einem horizontal angeordneten m> Schneckenförderer besteht. Diese beiden Schneckenförderer stehen in Arbeitsrichtung aufeinanderfolgend in Verbindung. Die Verbindung der Arbeitsbereiche der versetzt zueinander angeordneten Schneckenförderer liegt in ihrem Kreuzungsbereich, in dem sie sich tangie- tr, ren.
Dem vertikalen Schneckenförderer wird die pulverförmige Formmasse aufgegeben. Durch die sich in der Gehäusebohrung des vertikalen Schneckenförderers drehende Förderschnecke wird sie abwärts bewegt. Dabei wird die Formmasse unter Druck- und Heizeinwirkung vorpIastifizierL Am Ende des Arbeitsbereiches wird die vorplastifizierte Formmasse durch einen Verbindungsdurchgang in den horizontalen Schneckenförderer übergeben. Die Förderschnecke des horizontalen Schneckenförderers ist zur Verdichtung und zum Strangpressen der plastifizierten Formmasse· ausgebildet.
Um unterschiedliche Arbeitsbedingungen für verschiedenartige Formmassen zu realisieren, weist die vertikale Förderschnecke an ihrem Ende eine konische Schulter auf, welche mit einem ebenfalls konischen Teil des Schneckenfördergehäuses zusammenwirkt. Dadurch entsteht eine Drosselstelle, über die der Übertritt der Formmasse von der ersten Verarbeitungsstufe zur zweiten geregelt werden kann.
Dieser bekannten Strangpreßvorrichtung wird aus vollem Einfülltrichter die Formmasse zugeführt, so daß diese Strangpreßvorrichtung mit gefüllten Schneckengängen arbeitet. Das bedeutet, daß durch die gefüllten Schneckengänge ständig eine Höchstscherenergieeinleitung erfolgt. Um nun eine unzulässige Erwärmung der Masseschmelze zu vermeiden, ist es notwendig, die maximal mögliche Schneckendrehzahl nicht auszunutzen, sondern die Schneckendrehzahl auf relativ niedrige Werte zu beschränken. Es ist mit dieser bekannten Strangpreßvorrichtung also nicht möglich, die heute geforderten hohen Durchsatzleistungen bei ausreichender Plastifizierung und Homogenisierung des Endproduktes zu erbringen. Besonders Formmassen mit schwer dispergierbaren Zuschlägen, wie Farbpigmenten, ergaben Endprodukte von nicht ausreichender Qualität.
Durch die DE-AS 20 43 833 sind Knetscheiben in einem Einschneckenextruder bekannt. Mit Knetscheiben kann keine Ausstoßerhöhung bewirkt werden, selbst bei höchster Schneckendrehzahl nicht, weil sie keine Eigenförderwirkung besitzen.
Die DE-AS 21 45 095 offenbart bei einem Doppelschneckenextruder Dreispitzknetscheiben sowie einen Scitencxtruder. Es wird nicht offenbart, wie dieser Extruder im Detail ausgebildet sein soll.
Aus der DE-OS 22 35 784 ist ein sogenanntes »Stiftzylinderteil« bekannt, welches eine gute Misch- und Homogenisierwirkung und einen hohen Durchsatz ermöglicht. Stiftzylinder entwickeln einen großen Durchsatz, so daß es zu einer großen Einleitung von Scherenergie in das Material kommt, wodurch die Materialtemperatur innerhalb kürzester Zeit ansteigt und Zersetzungserscheinungen nicht ausgeschlossen werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strangpreßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit der Endprodukte ausreichend guter Qualität bei einer hohen Durchsatzleistung erzielt werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 zugeführten Merkmale gelöst.
Die Anordnung der Kneischeiben ergib! freie Mischriiunie, in denen unter Zusammenwirken mit den Zylinderstiften eine größere Durchmischung und ein Einbringen von größerer Scherenergie auch bei teilgefülltcn Gängen möglich ist. Die zu verarbeitende Formmasse wird ständig aufgerissen und umgeschichtet. Selbst schwer dispergierbare Farbpigmente werden sicher /erteilt und in die thermoplastische Formmasse gleichmäßig eingemischt. Da es mil der erfindungsgemäßen
Ausbildung der vertikalen Strangpreßstufe möglich ist, auch bei teügefüllten Gängen Scherenergie in die zu verarbeitende Formmasse einzubringen, kann die Strangpreßvorrichtung mit sehr hohen Drehzahlen und damit mit hohen Durchsatzieistungen gefahren werden. Knetscheiben sind von dem Einsatz in Doppelschnekkenextrudern her bekannt. Die Funktion von Knetseheiben besteht darin, daß die Formmasse in einen Keil eingezogen wird. Die durch den Scherspall strömende Formmasse wird einer Scherwirkung unterworfen. Da die Knetscheiben eine endliche Breite haben, fließt Schmelze beiderseits der Knetscheibe in axialer Richtung ab. Mehrere Knetscheiben werden stets mit Winkelversatz zueinander axial hintereinander angeordnet, so daß beiderseits jeder Knetscheibe Masseschinelze in benachbarte Kanäle abfließen, kann. Das ergibt eine ausgezeichnete Mischwirkung von Kanal zu Kanal. Je nach Anordnung der versetzten Knetscheiben ergibt sich durch die jeweilige Verdrehung der Knetscheiben eine positive oder negative axiale Förderwirkung.
Die vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäß angeordneten Zylinderstifte besteht darin, daß die vorkoin· primierte Formmasse an einem Mitdrehen mit dem PIastifizierorgan gehindert wird, so daß der Scher- und Fördereffekt der Knetscheiben bzw. Fördcrschneckenteile wirksam werden kann.
Die obere Lagerung des vertikalen Plastifizierorgans ermöglicht hohe Drehzahlen des Plastifizierorganes. Ein Anlaufen an die Zylinderinnenwand kann dadurch vermieden und der Verschleiß verringert werden. Zusätzlich kann der obere Lagerzapfen des Plastifizierorganes als Aufnahme von Rührteilen oder Vorverdichtungsteilen im Einfülltrichter benutzt werden.
Die verstellbare Ausbildung der Zylinderstifte gemäß Anspruch 2 ermöglicht ein Verändern des Abstandes von Zylinderstiftenden zu dem Umfang des dem jeweiligen Zylinderstift gegenüberliegenden schneckenfreien Ringbundes oder der jeweiligen kreisförmigen Scheibe zwischen den Knetscheiben. Entsprechend den jeweiligen Materialeigenschaften der zu verarbeitenden Formmasse werden die Zylinderstifte mit größcrem oder kleinerem Abstand angestellt.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Strangpreßvorrichlung gemäß den Merkmalen im Kennzeichen des Unteranspruches 3 erleichtert die Übergabe der plastifizieren Formmasie und verhindert ein Durchdringen von Masseteilchen in Richtung der unteren Axialdrucklagerung.
Die im Kennzeichen des Unteranspruchs 4 offenbarte drehbare Zylinderhülse ermöglicht das Steuern des Massedrucks und damit der Masseverweilzcit, der Scherintensität und der Massetemperatur. Die Durchlaßöffnung der Zylinderhülse wird mit dem Verbindungsdurchgang im Kreuzungsbereich der beiden Strangpreßstufen mehr oder weniger in Deckung gebracht und somit der Druck in der vertikalen Strangpreßstufe beeinflußt. Der Durchlaßquerschnitt für die in die horizontale Strangpreßstufe eintretende Formmasse wird somit verändert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird in dem Kennzeichen des Anspruchs 5 aufgezeigt. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung kann die den Arbeitsdruck in der ersten Strangprcßsiufe steuernde Zylinderhülse gleichzeitig als Anfahrventil benutzt werden. Im Anfahrzustand der Strangpreßvorrichtung wird der Durchlaß der Zylinderhülse mit dem Nebenauslaß im Kreuzungsbereti.h in Deckung gebracht. Die Beförderte Formmasse tritt aus dem Nebenauslaß ins Freie. Wenn die austretende Formmasse ausreichend plastifiziert ist, wird die Zylinderhülsc gedreht und der Durchlaß der Zylinderhülse mit dem Verbindungsdurchgang der beiden Strangpreßstufen in Deckung ge- bracht. Am Ausgang der Strangpreßvorrichtung tritt nun gleich vollständig plastifizierte Formmasse aus, die den nachgcschalteten Verarbeitungseinrichtungen zugeführt werden kann.
Durch die Erfindung wird es möglich, pulverförmige oder granulatartige Formmassen, insbesondere Kunststoffe, in getrennten Verfahrensschritten mit hohen Durchsätzen zu verarbeiten. In der ersten mit hohen Drehzahlen laufenden vertikalen Strangpreßstufe wird der Rohstoff zugeführt, komprimiert, gefördert, durch
is Scherenergieeinleitung aufgeschmolzen und homogenisiert. In der horizontalen Strangpreßstufe wird die Formmasse temperiert, fertig homogenisiert und ausgepreßt.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachstehend näher erläutert. Auf nicht zum Verständnis der Erfindung notwendige Einrichtungen wurde der besseren Obersicht halber ve; ziehtet.
Fig. 1 zeigt eine zweistufige Strangpreßvorrichtung mit einer vertikalen Strangpreßstufe und einer horizonlalen Strangpreßstufe in schematischer Darstellung.
Fig.2 z~igt einen Schnitt durch die Strangpreßvorrichtung gemäß Linie 11-11 in Fi g. 1.
Fig.3 zeigt einen Schnitt durch die Strangpreßvorrichtung gemäß Linielll-lll in Fig. 1.
Die Strangpreßvorrichtung weist als erste Verarbeitungsstufe eine vertikal angeordnete Strangpreßstufe 4 auf. Senkrecht zu der vertikalen Strangpreßstufe 4 und versetzt dazu ist eine horizontale Strangpreßstufe 5 angeordnet. Die beiden Strangpreßstufen tangieren sich in
\5 ihrem Kreuzungsbereich 6.
Die vertikale Strangpreßstufe 4 ist auf einem Gehäuse 7 stehend angeordnet, in dem der Motor und das Getriebe zum Antrieb des drehbaren Plasiifizierorgans 8 wie auch dessen Lagerung untergebracht sind, öie horizontale Strangpreßstufe 5 wird über eine Stütze 9 von einer Gehäuscgrundplatte 10 getragen und an ihrem dem Ausstoßende 11 gegenüberliegenden Ende von einer Antriebseinheit 12 angetrieben.
Die vertikale Strangpreßstufe 4 weist an ihrem oberen Ende einen Einfülltrichter 13 für die pulverförcnige Formmasse auf. Die pulverförmige Formmasse wird über eine Dosierschnecke 20 aus einem Vorratsbunker 30 dem Einfülltrichter 13 dosiert aufgegeben.
Das in der Gehäusebohrung 14 der Strangpreßstufe 4
so drehbare Plastifizierorgan 8 weist Förderschneckenteile 15 bis 19 auf. zwischen denen ovale, ellipsenförmige oder dreieekförmige Knetscheiben 21 angeordnet sind. Die Knetscheiben 21 sind gegeneinander verdreht angeordnet, um einen Transport der Formmasse in Förderrichtung oder in Gegenförderrichtung zu erzeugen. Durch den Gehäusezylinder 22 der vertikalen Strangpreßstufe 4 dringen Zylinderstifte 23, die in bundförmigc Ausnehmungen 24 der Schneckenstege eingreifen oder Kreisscheiben O entsprechender Durchmesser ge-
bo genüberstehen. Die Kreisscheiben 40 sind zwischen zwei Knetscheiben 21 angeordnet. Die von den Knetscheiben 21 axial verdrängte Formmasse kann sich so an den Zylindcrstiflen abstützen und wird dadurch am Mitroticren mit dem Plaslifizicrorgan 8 gehindert.
b5 Am oberen Ende weist das vertikale Plastifizierorgan 8 einen sich durch den Einfülltrichter 13 erstreckenden zentrischen Lagerzapfen 41 auf. Dieser Lagerzapfen 41 wird in einem Radiallager 42 geführt, das in einem Ge-
häusedeckel 43 des Einfülltrichters 13 angeordnet ist.
Am unteren Ende weist das Plastifizicrorgan 8 ein feingängiges Rückfördergewinde 25 auf, an dem sich der Antriebsschaft 26 anschließt. Der Gehäusezylinder 22 ist auf einem Gehäuseblock 27 aufgesetzt, der den un- r, tcren Teil des Plastifizierorganes 8 umgibt. Die mit der Gehäusebohrung 14 fluchtende Bohrung 28 des Gchäuseblocks 27 ist vergrößert und enthält eine drehbar eingepaßte Zylinderhülse 29. deren Innendurchmesser mit dem Innendurchmesser des Gehäusezylinders 22 über- κι einstimmt.
Die Zylinderhülse 29 weist an ihrem aus dem Gehäuseblock 27 austretenden Ende einen angeschweißten Ringansatz 31 auf. der einen Hebelarm 32 oder einen Verstellantrieb zum Verdrehen der Zylinderhülsc 29 r. aufweist.
Die Zylinderhülse 29 ist durchbrochen und somit mit einer Durchlaßöffnung 33 versehen. Über diese Durchlaßöffnung 33 kann die von der vertikalen Strangpreßstufe 4 vorplastifizierte Formmasse über einen Verbindungsdurchgang 34 in die horizontale Strangpreßsiufe 5 eintreten. In der Zylinderbohrung 35 der horizontalen Strangpreßstufe 5 ist eine Förderschnecke 36 drehbar angeordnet. Im Kreiiziingsbereich der beiden Strangpreßstufen 4 und 5 weist das Gehäuse der horizontalen Strangpreßstufe 5 eine Entgasungsöffnung 37 auf. die entweder mit der Atmosphäre oder mit einer Vakuumpumpe in Verbindung steht.
Am Ausstoßende 11 der horizontalen Strangpreßstufe 5 ist ein Extrudermundstück 38 angeflanscht. jo
Entgegengesetzt zum Verbindungsdurchgang 34 im Kreuzungsbereich der beiden Strangpreßstufen 4 und 5 ist ein Nebenauslaß 39 ins Freie angeordnet. Wie aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, wird der Nebenauslaß 39 in der gezeichneten Darstellung von der Zylinderhülse r> 29 abgedeckt. Der Verbindungsdurchgang 34 wird von der Durchlaßöffnung 33 der Zylinderhülsc 29 zum größten Teil freigegeben.
Die Wirkungsweise der vorstehend geschilderten Strangpreßvorrichtung ist wie folgt:
Die zu verarbeitende Kunststoffmasse wird als Pulver. Mahlgut oder Granulat in den F.infülltrichier 13 aufgegeben. Über das erste Förderschncckentei! 15 des Plastifizierorgans 8 wird die Formmasse eingezogen und den nachfolgenden Scher- und Misehtcilen. u. zw. 4r> den Förderschneckenteilen 16 bis 19. den Knetscheiben 21 und den Zylinderstiften 23 zugeführt. Die Knetscheiben 21 bilden mit der Zylinderwand abwechselnd keilförmig verengende Räume mit engen Scherspalten und Entspannungsräume für die Formmasse. Die in die Ge- v> häusebohrung 14 hineinragenden Zylinderstifte 23 reißen Materialteilchen und Materialinseln auf und sorgen für eine Verwirbelung und weitere gute Vermischung der Formmasse sowie der gegebenenfalls beigefügten Zuschläge. Das letzte Schneckenförderteil 19 baut einen Förderdruck auf. der die nun bereits plastifi/ierte Formmasse in die horizontale Strangpreßstufe 5 drückt. Im Übergangsbereich der Durchlaßöffnung 33 fördern die Knetscheiben 21 in Gegenrichtung.
In der horizontalen Strangpreßstufe 5 wird die Form- wi masse entgast und in Richtung des Ausstoßendes 11 weiterbefördert. Dabei wird eine weitere Homogenisierung und Temperaiurvergleichniäßigung der Formmasse erreicht. Die Formmasse wird unter Druck aus dem Exirudermundstück 38 ausgepreßt. <> >
Bc/ugszeichenliste
4 = vertikale Strangpreßstufe
5 = horizontale Strangpreßstufe
6 = Krcuzungsbcrcich
7 = Gehäuse
8 = Plastifizierorgan
9 = Stütze
10 = Gehäusegrundplatte
11 = Ausstoßende
12 = Antriebseinheit
13 = F.infülltrichier
14 = Gehäusebohrung
15 = Fördcrschncekenteil
16 = l'örderschncckcntcil
17 = l'örderschneckenieil
18 = Förderschneckenteil
19 = Förderschneckenteil
20 = Dosierschnecke
21 = Knetscheiben
22 = Cichäusczyünder
23 = Zylinderstifte
24 = bundförmigc Ausnehmungen
25 = Rückfördergewinde
26 = Antriebsschaft
27 = Gchäuseblock
28 = Bohrung
29 -■ Zylinderhülsc
30 = Vorratsbunker
31 = Ringansatz
32 = Hebelarm
33 = Durchlaßöffnung
34 = Verbindungsdurchgang
35 = Zylinderbohrung
36 = Förderschnecke
37 = F.ntgasungsöffnung
38 = Kxtrudcrmundstück
39 = Nebenauslaß
40 = Kreisscheiben
41 = Lagerzapfen
42 = Radiallager
43 = Gehäusedeckel
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Zweistufige Strangpreßvorrichtung für thermoplastische Formmassen, insbesondere pulverförmige Kunststoffe, mit zwei senkrecht zueinander angeordneten, getrennt antreibbaren Strangpreßstufen, bei der die erste Strangpreßstufe vertikal und die zweite Strangpreßstufe horizontal angeordnet sind, wobei sich die Arbeitsbereiche der beiden Strangpreßstafen, die versetzt zueinander angeordnet sind, in ihrem Kreuzungsbereich tangieren und einen Verbindungsdurchgang aufweisen, mit auf dem vertikalen Plastifizierorgan angeordneten Knetscheiben und durch den vertikalen Zylinder dringenden ,; Zylinderstiften, dadurchgekennzeichnet,
daß die Knetscheiben (21) auf dem drehbaren Plastifizierorgan (8) der vertikalen Strangpreßstufe (4) zwischen Förderschneckenteilen (16—19) versetzt zueinander angeordnet sind, daß die'£y!inderstifte (23) im Arbeitsbereich der vertikalen Strangpreßstufe (4) angeordnet sind und in die Gehäusebohrung (14) hineinragen, und
daß das vertikale Plastifizierorgan (8) mit seinem oberen Ende (Lagerzapfen 41) drehbar gelagert ist.
2. Zweistufige Strangpreßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Gehäusebohrung (14) des vertikalen Gahäusezylinders (22) hineinragenden Zyliiiderstiflc (23) verstellbar sind. jo
3. Stra.'.gpreßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vertikale Plastifizierorgan (8? im Kreuzungsbereich (6) der Strangpreßstufen (4 und 5) Kneischeiben (21) aufweist, die in Gegenförderrichtung zueinander versetzt angeordnet sind.
4. Strangpreßvorrichtung nach Anspruch I, mit einer verstellbaren Drosseleinrichtung vor dem Verbindungsdurchgang im Kreuzungsbereich der beiden Strangpreßstufen, dadurch gekennzeichnet, daß das vertikale Plastifizierorgan (8) im Kreuzungsbereich (6) der beiden Strangpreßstufen (4 und 5) von einer drehbaren, eine Durchlaßöffnung (33) aufweisenden Zylinderhülse (29) umgeben ist.
5. Strangpreßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnung (33) der Zylinderhülse (29) mit einem ins Freie führenden Nebenauslaß (39) der vertikalen Strangpreßstufe (4)
in Deckung bringbar ist.
50
DE2924317A 1979-06-15 1979-06-15 Zweistufige Strangpreßvorrichtung für thermoplastische Formmassen, insbesondere für pulverförmige Kunststoffe Expired DE2924317C2 (de)

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DE2924317A DE2924317C2 (de) 1979-06-15 1979-06-15 Zweistufige Strangpreßvorrichtung für thermoplastische Formmassen, insbesondere für pulverförmige Kunststoffe
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