DD271876A1

DD271876A1 - METHOD AND DEVICE FOR INTENSIFYING THE EXTRUSION PROCESS IN EXTRUDER, IN PARTICULAR IN THE PROCESSING OF VOLUMINOESE SCHUETTGUETERN

Info

Publication number: DD271876A1
Application number: DD88315787A
Authority: DD
Inventors: Fritz Endler
Original assignee: Karl Marx Stadt Maschf
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1988-05-16
Publication date: 1989-09-20

Abstract

Die Erfindung dient zur Intensivierung des Aufschmelzprozesses polymerer Materialien, insbesondere voluminoeser Thermoplastabfaelle auf Extrudern. Das Ziel und die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit geringem Aufwand hoehere Durchsatzleistungen bei guter Qualitaet des Produktes zu erreichen, indem optimale Waermeuebergangsbedingungen in der Plastizierzone des Extruders geschaffen werden. Die erfindungsgemaesse Loesung sieht vor, in die Zwischen- und Hohlraeume des unaufgeschmolzenen Verarbeitungsschuettgutes, das sich im Bereich der Feststoffzone nach dem Einzugsabschnitt bzw. am Beginn der Plastizierzone des Extruders befindet, aufgeschmolzenes Plastmaterial einzuspeisen, wodurch bessere Waermeuebergangsbedingungen, guenstigere Moeglichkeit der Energiedissipation und damit eine schnellere Plastizierung gesichert werden. Das bereits plastizierte Material kann sowohl stromabwaerts aus demselben Extruder als auch von einem separaten Beistellextruder genommen werden. In diesem Fall kann die Schmelze mit Zusatzkomponenten versehen werden. Fig. 1The invention serves to intensify the melting process of polymeric materials, in particular voluminoeser thermoplastic waste on extruders. The aim and the object of the invention is to achieve higher throughput rates with good quality of the product with little effort, by creating optimum heat transfer conditions in the plasticizing zone of the extruder. The solution according to the invention provides molten plastic material to be fed into the intermediate spaces and cavities of the unmelted processing material, which is located in the area of the solids zone after the intake section or at the beginning of the plasticizing zone of the extruder, resulting in better heat transfer conditions, better possibility of energy dissipation and thus a better heat transfer be secured faster plasticization. The already plasticized material can be taken downstream from the same extruder as well as from a separate extruder. In this case, the melt can be provided with additional components. Fig. 1

Description

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, mit geringem Aufwand den Aufschmelzprozeß in Extrudern zu intensivieren, um einerseits höhere Durchsatzleistungen bei gleichbleibender Qualität (oder höhere Qualität) bei gleichem Durchsatz zu erzielen, vor allem bei Schüttgütern mit lockerem Aufbau, wie Thermoplastabfälle o. ä. Materialien, und andererseits die für die Realisierung des Piastizierprozesses erforderliche Extruderabschnittslänge zu reduzieren, um damit die Materialökonomie zu verbessern.The aim of the invention is to intensify the melting process in extruders with little effort, on the one hand to achieve higher throughputs with constant quality (or higher quality) at the same throughput, especially in bulk solids with loose structure, such as thermoplastic waste o. Ä. Materials On the other hand, to reduce the extruder section length required for the realization of the plastication process in order to improve the material economy.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, solche Verhältnisse im aufzuschmelzenden Schüttgut zu schaffen, daß optimale Wärmeübergangs- bzw. -leitungsbadingungen sowie Wärmegenerierungsmöglichkeiten bestehen und damit eine intensive Plastizierung gewährleistet werden kann.The object of the invention is to create such conditions in the bulk material to be melted that optimum heat transfer or conduction bathing conditions as well as heat generation possibilities exist and thus an intensive plastication can be ensured.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine gewisse Menge bereits plastizierten Materials im Bereich der Feststoffzone nach dem Einzugsabschnitt bzw. des Plastizierzonenbeginns des Extruders dem dort vorhandenen, noch lockeren Schüttgut zugeführt also „intrudiert" wird. Die Zuführung erfolgt kontinuieilich unter einem für die sichere Verteilung im genannten Schüttgut erforderlichen Druck.According to the invention, this object is achieved in that a certain amount of already plasticized material in the area of the solids zone after the intake section or the plasticizing zone beginning of the extruder is supplied to the still loose bulk material present there, ie "intruded." The supply takes place continuously under one for the safe Distribution in said bulk material required pressure.

Das plastizierta Material kann dabai von eben demselben Extruder stromabwärts abgezweigt und als „Rückstrom" genutzt werden; es kann jedoch auch von eirwn „Fremdplastizieraggregat", z. B. einem „Beistellextruder", wie sie allgemein bekannt sind zur „Seiteneinspeisung" von Zusatzstoffen und Thermoplasten beim Compoundierverfahren, erzeugt und in die aufzuschmelzende Schüttgutmasse gefördert werden. In letzterem Fall kann dazu auch die Schmelze eines anderen Verarbeitungsgutes eingesetzt und/oder zusätzliche eigenschaftsmodifizierende Komponenten zugeführt werden, wie z. B. Farbstoffe, Füllstoffe, Stabilisatoren u.a.m. in Form von Masterbatchs o.a.The plasticized material may then be branched downstream from the same extruder and used as a "backflow", but it may also be used by a "foreign plasticizing aggregate", e.g. As a "side extruder", as they are well known for "side feed" of additives and thermoplastics in the compounding process, produced and promoted in the bulk material to be melted. In the latter case, it is also possible to use the melt of another material to be processed and / or to supply additional property-modifying components, such as, for example, As dyes, fillers, stabilizers u.a.m. in the form of masterbatches or similar

Eine Kombination beider Verfahrensvarianten ist ebenfalls möglich, d.h. sowohl „Rückstromschmelze" als auch „Fremdschmelze" können in den Feststoff-/Plastizierbeginnbereich eingespeist werden. Die Menge der zugeführten Schmelze ist variabel einstellbar und richtet sich nach dem konkret zu plastizierenden Verarbeitungsrjut sowie nach den jeweiligen Betriebsverhältnissen. Die relative Menge, bezogen auf das eingesetzte „Hauptverarbeitu/igsgut", ist gering und beträgt etwa 2... 10%.A combination of both process variants is also possible, i. both "return melt" and "external melt" can be fed into the solids / plasticizer start area. The amount of melt supplied is variably adjustable and depends on the concrete plastic to be plasticized and the respective operating conditions. The relative amount, based on the "Hauptverarbeitu / igsgut" used, is low and is about 2 ... 10%.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Intensivierung des Aufschmelzprozesses besteht aus einem an sich bekannten Piastizierextruder mit einer oder mehreren Öffnungen im Bereich der Feststoffzone nach dem Einzugsabschnitt bzw. des Plastizierzonenbeginns, einer Auslaßöffnung im Bereich der Schmelze, einem die Öffnungen verbindenden und beheizten Rückstromrohrleitungssystem, in dem zweckmäßigerweise ein separat angetriebenes Druckerzeugungs-/Förderaggregat zwischengeschaltet ist. Nach einer anderen Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der besagte Piastizierextruder mit einem Beistellplastizieraggregat gekoppelt, das'plastiziertes Material in eine öffnung des Bereiches der Feststoffzone bzw. des Plastizierzonenbeginns einspeist. Möglich ist verfahrensgemäß auch eine Kombination beider Vorrichtungen, d. h. der Extruder besitzt sowohl eine Auslaßöffnung, eine Rückstrom-Förderleitung, als auch ein Beistellplastizieraggregat, die beide mit einer entsprechenden Einlaßöffnung des Extruders verbunden sind.The inventive device for intensifying the reflow process consists of a known Piastizierextruder with one or more openings in the solid zone after the intake section or the Plastizierzonenbeginns, an outlet in the melt, a connecting the openings and heated return flow piping, in the expediently a separately driven pressure generating / delivery unit is interposed. According to another variant of the device according to the invention, said plastifying extruder is coupled to a plasticizing aggregate which feeds plasticized material into an opening of the area of the solid zone or plasticising zone beginning. It is possible according to the method and a combination of both devices, d. H. the extruder has both an outlet port, a backflow delivery line, and an auxiliary plasticizing unit, both of which are connected to a corresponding inlet port of the extruder.

Die zugeführ'.e Schmelze füllt die zwischen den einzelnen Partikeln, Fasern, Schnitzeln oder Granulat, bestehenden Hohlräume, verbessert Mamit die Wärmeleitverhältnisse, bringt selbst Wärmeenergie in die zu plastizierende Hauptmasse mit ein und ermöglicht durch die über die Schmelzeschichten wirksam werdenden Scherströmungen die Wärmeenergiedissipation. All diese Wirkungen führen in ihrer Gesamtheit zur Intensivierung des Aufschmelzprozesses und verbessern darüber hinaus die Bedingungen für die Masseentgasung.The supplied melt fills the cavities existing between the individual particles, fibers, chips or granules, improves the heat conduction conditions, introduces heat energy into the main mass to be plasticized and enables the dissipation of heat energy due to the shear flows acting on the melt layers. All of these effects, taken as a whole, increase the refining process and, moreover, improve the conditions for mass degassing.

Beim Zuführen funktionsspexifischer Zusatzkomponenten, z. B. in Form von Masterbatch ο. ä. in den genannten Einspeisebereich des Extruders kommt es vorteilhafterweise zu einer guten Dispergierwirkung, da hier günstige Viskositätsbedingungen vorliegen, und damit hohe Schubspannungen, wie sie für eine intensive Dispergierung erforderlich sind, realisiert werden können.When feeding funktionsspexifischer additional components, eg. In the form of masterbatch o. Ä. In the feed region of the extruder mentioned advantageously results in a good dispersing effect, since favorable viscosity conditions are present, and thus high shear stresses, as required for an intensive dispersion, can be realized.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt:The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing shows:

Fig. 1: die Vorrichtung zur Intensivierung des Aufschmelzprozesses mit Schmelzrücklauf in den Feststoff·/1: the device for intensifying the melting process with melt reflux into the solid · /

Plastizierbeginnbereich des Extruders Fig. 2: die Vorrichtung zur Intensivierung des Aufschmelzprozesses mit separater Schmelzeführung über einen Beistellextruder.Plastizierbeginnbereich the extruder Fig. 2: the device for intensifying the reflow process with separate melt guide via a Beistellextruder.

In Fig. 1 ist die Vorrichtung zur Intensivierung des Aufschmelzprozesses mit Rücklauf „eigener" Schmelze aus dem schmelzöfördernden, stromabwärts gelegenen Extruderabschnitt in den Feststoff-/Plastizierbeginnbereich des Extruders dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einem gleichsinnig rotierenden, kämmenden Doppelschneckenextruder 1, der Einfüllöffnung 2, den Entgasungsöffnungen 3 und 4, der Schmelzeauslaßöffnung 5, der Schmelzerückstromleitung 6, der Zahnradpumpe 7, der Schmelzezuführleitung 8, dem Druckmeßgerät 12 und der Schmelzezuführöffnung 9 im Bereich 10 der Feststoffzone nach dem Einzugsabschnitt bzw. des Plastizierzonenbeginns. Aus dem Bereich 11 weitestgehend homogener Schmelze, Schmelzezone 11, wird eine gewisse Menge Schmelze 16 abgezapft und in die lockere Schüttung 1Ö des nicht oder nur zum geringen Teil plastizierten Verarbeitungsgutes geleitet. Dadurch werden die Zwischenräume im Schüttgut ausgefüllt u. d es treten die beschriebenen vorteilhaften Wirkungen des vorbesserten Wärmeübergangs, der größeren Wärmedissipation und der besseren Homogenisierung evtl. zugeführterZussUkorr.ponenten ein.1 shows the device for intensifying the reflow process with return of "own" melt from the melt-conveying, downstream extruder section into the solids / plasticizer start region of the extruder. the degassing openings 3 and 4, the melt outlet 5, the melt recycle line 6, the gear pump 7, the melt supply 8, the pressure 12 and the Schmelzezuführöffnung 9 in the region 10 of the solids zone after the intake section or the Plastizierzonenbeginns. Melting zone 11, a certain amount of melt 16 is tapped and passed into the loose bed 1Ö of not or only partially plasticized processed material The effects of the improved heat transfer, the greater heat dissipation and the better homogenization of possibly supplied Zuzuorr.Ponenten a.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung mit Piastizierextruder 1, der im Bereich der Feststoffzone 10 nach dem Einzugsabschnitt bzw. des Plastizierzonenbeginns die Zuführöffnung 9 für die Schmelze aufweist, die von dem Beistellplastizieraggregat 13 bereitgestellt wird. Letzteres besitzt die Aufgabeöffnung 14undanderKopplungsstel!ezum Piastizierextruder 1 die Druckmeßvorrichtung 12. Auf diese Wüise gelangt Schmelze in die besagten Hohlräume des lockeren Schüttgutes 15 ebenso wie im Beispiel gemäß Fig. 1; zusätzlich wird die Möglichkeit geschaffen, f unktionsbeein.'lussende Zusatzkomponenten in das Matrix-Polymere einzuarbeiten. Das somit erzeugte Compound wird über die Öffnung 8 entgast, dann weiter homogenisiert, bei der Öffnung 4 erneut entgast und schließlich aus einem, in der Zeichnung nicht dargostellton Extrusionswerkzeug gepreßt.FIG. 2 shows the device with the plasticizing extruder 1, which, in the area of the solid zone 10 after the intake section or the beginning of the plasticizing zone, has the feed opening 9 for the melt, which is provided by the auxiliary plasticizing unit 13. The latter has the feed opening 14undanderKopplungsstel! Ez to Piastizierextruder 1, the pressure measuring device 12. In this Wüise melt enters the said cavities of the loose bulk material 15 as well as in the example of FIG. 1; In addition, the possibility is created of incorporating additional constituent components into the matrix polymer. The compound thus produced is degassed through the opening 8, then further homogenized, again degassed at the opening 4 and finally pressed from a, not dargostellton in the drawing extrusion die.

Claims

1. A method for intensifying the reflow process in extruders, in particular in the processing of bulky bulk materials, characterized in that an unaufgeschrpolzenen or only to a small extent melted loose bulk material in the extruder in the solid zone after the intake section or before the beginning of the plasticizing already melted plasticized material is supplied under pressure, wherein the already plasticized material is diverted from the same extruder from the melt area and fed as reflux in the unmelted bulk material, or already plasticized material from the same or another pol, meren substance, optionally with property modifying Supplements provided by a Beistellplastizieraggregat and fed to the unmelted bulk material.

2. An apparatus for intensifying the melting process in extruders, in particular in the processing of bulky bulk materials, gekonnzeichnet characterized in that arranged on a on the plasticizing extruder (1) in the region of a solid zone (10) after the intake section or before the start of the plasticizing inlet port (9) a melt supply line (8) is connected, wherein the melt supply line (8) via a pressure increasing device (7) and a recoverable return flow line (6) with a in the melt region (11) of the Platizierextruders (D) outlet (5) is connected or wherein the melt supply (8 ) is connected to an auxiliary plasticizing unit (13).

For this 2 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to a method and an apparatus for Inten: vation of the melting process of plasticizable masses in single and multi-screw extruders, especially in the processing of bulk solids, such. B. fasrigor, carving o. Ä. Thermoplastabfälle.

Characteristic of the known technical solutions

For the rapid melting of relatively loose fillings of workable articles to be processed, such as, for example, granular, chopped or fibrous thermoplastics in extruders, neberi technological measures such as temperature control, back pressure, screw rotation speed, etc., are used for the process or system design in the solid and plastification section . all constructive optimization manipulations made. These are aimed favorable conditions of Wä ^r meüberganges of the heated boundaries of the mass channel for. As cylinder, screw flights and ground, on the material to be processed and within the last, ι to realize. For this purpose, the creation of an intimate contact between the individual integrated into the heat transfer or management system elements is the crucial prerequisite. For this purpose, the material-carrying volumes are degressive trained to compact the processed material and to achieve an intensive contact with the heated surf areas. Classical measures here include the use of core-progressive, gradient-degressive screws, conical cylinders, etc. Furthermore, the enlargement of the surfaces of the heated system elements is also a possibility of Intensivie.ung the heat transfer to the processed material, such as multi-speed screws, conical screws and / or cylinders. Finally, the increase in the conveying speed in the solid area relative to the Masseges hwir, d 'gkeit in the melt-promoting zones also serves to compress the processed material and thus to create favorable heat transfer conditions. This can be achieved by increased worm and cylinder diameter, optimized pitch ratios, grooved Zylinderinne.iwandungon for more favorable friction conditions or aucl. by a drive-technical separation of the two subsystems "solid conveying / plasticizing" and "melt transport" and a corresponding material speed control done. Despite all these technical measures known per se, it is not possible in practice to compact the material beds in such a way that optimum heat transfer conditions, in particular heat conduction, are achieved. There remain cavities between the material particles back, which in voluminous · bulk materials, such as thermoplastic waste, z. B. fibrous man-made chemical waste, foil shreds, are particularly pronounced. It should be noted that in the. described customary classical systems of the design of solid / plasticizing zone Abschriitten optimal conditions are given only under certain conditions, thus there is no flexible adaptation at different operating points.

Another important reason for the relatively low melting rate in the known Extrusionssystemun and processes is that an important source of energy for the Piastizierprozeß-the üissipationsenorgie - as converted mechanical (drive) energy can only insufficiently effect. Only ar. Due to the formation of thin melted areas, the hot boundary surfaces cause a shear flow and thus the generation of the dissipation energy accelerating the plastification process. Over the entire depth of the solid bed wirkon but only the processes of heat conduction with the above-described cavities ... caused discontinuities in the Wärmeleitprozessen. Another negative effect of insufficiently melted mass layers is the unstable degassing in the respective extruder sections, which inevitably results in a reduction of the throughput rate.