DE10130759A1 - Plastifiziersystem, Mischsystem für Flüssigkeiten und Verfahren zur Verarbeitung von Kunststoffmaterial mit einem Einschnecken-Plastifiziersystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mischsystem für Flüssigkeiten, vorzugsweise Kunststoff-Schmelzen, und ein Plastifiziersystem mit einem solchen Mischsystem. Das Mischsystem umfaßt ein Barriere-Scherteil (65) oder ein Maddock-Scherteil (65'), welches drehbar in einem Zylinder (11) des Plastifiziersystems gehalten ist. Das Mischsystem kennzeichnet sich dadurch aus, daß der Zylinder (11) an einer Innenwand (50) zumindest eine in Längsrichtung verlaufende Nut (52) aufweist (Fig. 1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Plastifiziersystem mit einer Schnecke, vorzugsweise einer Barriereschnecke, und einem Zylinder, in dem die Schnecke drehbar gehalten ist und der zu­ mindest einen Aufschmelzzonen-Längsabschnitt und einen Homoge­ nisierzonen-Längsabschnitt aufweist, wobei sich im Homogeni­ sierzonen-Längsabschnitt an die Schnecke ein Barriere-Scherteil oder ein Maddock-Scherteil anschließt. Die Erfindung betrifft auch ein Mischsystem für Flüssigkeiten, vorzugsweise Kunst­ stoffschmelzen, mit einem Barriere-Scherteil oder einem Mad­ dock-Scherteil, welches drehbar in einem Zylinder gehalten ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verarbeitung von Kunststoffmaterial mit einem Einschnecken-Plastifizier­ system, vorzugsweise einem Einschnecken-Extruder oder einer Schneckenkolben-Spritzgießmaschine, das eine in einem Zylinder drehbar gehaltene Schnecke, vorzugsweise eine Barriereschnecke, und ein sich daran anschließendes Barriere-Scherteil oder ein Maddock-Scherteil aufweist, wobei das Plastifiziersystem einen Aufschmelzzonen-Längsabschnitt und einen Homogenisierzonen- Längsabschnitt aufweist und das Scherteil einen ersten und ei­ nen zweiten Kanal aufweist.

Plastifiziersysteme der vorgenannten Art, insbesondere Ein­ schnecken-Extruder, sind beispielsweise in "Der Einschnecken- Extruder, Grundlagen und Systemoptimierung" VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf 1997 beschrieben. Aufgrund der zunehmenden Lei­ stungsfähigkeit von Einschnecken-Extrudern wird es erforder­ lich, sogenannte Misch- und/oder Scherteile in Extruderschnec­ ken zu integrieren. Diese Misch- und/oder Scherteile (nachfolgend kurz Mischelemente genannt) schließen sich an die Aufschmelzzone- bzw. Plastifizierzone an und sorgen für eine Homogenisierung der zugeführten Schmelze. Aufgrund der hohen Leistung aktueller Einschnecken-Extruder kann diese Homogeni­ sierung nämlich nicht mehr von der Extruderschnecke alleine ge­ leistet werden.

Plastifiziersysteme, insbesondere Einschnecken-Plastifizier­ systeme werden auch bei sogenannten Schneckenkolben-Spritzgieß­ maschinen eingesetzt, wobei die Probleme des Plastifizierens und Mischens im wesentlichen dieselben sind. Im Unterschied zum kontinuierlich betriebenen Einschnecken-Extruder wird bei Schneckenkolben-Spritzgießmaschinen mit rotierender Schnecke das Polymer plastifiziert, wobei die Schnecke entgegen der För­ derrichtung axial verschoben wird. Anschließend wird bei meist stillstehender Schnecke durch schnelle Axialverschiebung der als Kolben wirkenden Schnecke die erzeugte Schmelze in ein ge­ schlossenes Spritzgießwerkzeug eingespritzt. Dieser Zyklus wird laufend wiederholt, wobei parallel zum Abkühlen des Spritzguß­ teils bereits die nächste Plastifizierphase ablaufen kann. Der Einfachheit halber wird jedoch nachfolgend nur noch auf den Einschnecken-Extruder Bezug genommen.

Einschnecken-Extruder werden auch bei der Aufbereitung von be­ reits flüssigen Polymerschmelzen eingesetzt. Hierbei müssen der Schmelze unterschiedliche Zuschlagstoffe (Additive) zugesetzt und homogen vermischt werden, wobei die Zuschlagstoffe die Ei­ genschaften des Polymers in gewünschter Weise verbessern.

Unterschiedliche Einschnecken-Mischsysteme und deren Funktions­ weisen sind beispielsweise in der oben genannten Veröffentli­ chung auf den Seiten 279 bis 307 offenbart. Als Misch- oder Scherteile werden heutzutage beispielsweise Barriere- Mischelemente eingesetzt, die die Schmelze in Zylindern mit glatten Innenflächen mischen. Das Barriere-Mischelement ist nach dem gleichen Prinzip wie die sog. Barriereschnecke aufge­ baut, so daß zumindest zwei Kanäle gebildet werden, wobei einer der beiden zu einem Ende hin (Einlaufkanal) und der andere zum anderen Ende hin offen (Auslaufkanal) sind. Weitere Mischsyste­ me, die kein Barriere-Mischelement nutzen und bei denen der um­ gebende Zylinder eine profilierte Innenfläche aufweist, sind beispielsweise der "Transfermix" der Firma Tröster zum Plasti­ fizieren und Mischen von Kautschuk und anderen hoch zähen Schmelzen, der "3-D-Mischer" der Firma Barmag zum Mischen von Polymerschmelzen, der "Cavity-Transfer-Mixer" (CDM) der Firma Rapra zum Mischen von Polymerschmelzen oder der "Staromix" der Firma Reifehäuser zum Mischen von Polymerschmelzen.

Ein Nachteil der vorgenannten Mischsysteme besteht mit Ausnahme des Systems Transfermix darin, daß sie keine Eigenförderung leisten. Dadurch besitzen sie kein Druckaufbauvermögen, d. h. hohe Druckverluste bei hohen Durchsätzen und/oder bei der Ver­ arbeitung hochzäher Schmelzen sind die Folge. Ferner sind die Herstellungskosten dieser Mischelemente relativ hoch.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, das Plastifiziersystem der vorgenannten Art und das Mischsystem der vorgenannten Art so weiterzubilden, daß eine Durchsatzerhö­ hung, eine Verringerung der Schmelzetemperatur, eine Verbesse­ rung des Druckaufbauvermögens sowie eine Verbesserung der Ver­ arbeitbarkeit wandgleitender Schmelzen erzielbar ist, wobei die Herstellungskosten niedrig zu halten sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei dem Pla­ stifiziersystem der vorgenannten Art dadurch gelöst, daß der Zylinder an seiner Innenwand im Bereich des Homogenisierzonen- Längsabschnitts zumindest eine in Längsrichtung verlaufende Nut aufweist.

Mit anderen Worten wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Kombination eines Barriere-Scherteils und eines Zylinders ge­ löst, der in der Mischzone bzw. in der Homogenisierzone Nuten in der Zylinderinnenwand aufweist.

Durch die Nuten in der Zylinderinnenfläche wird die im Einlauf­ kanal des Barriere-Scherteils eintretende Schmelze quasi zeit­ weise festgehalten, dadurch zusätzlich in kleine Portionen auf­ geteilt, anschließend wieder aus den Nuten ausgespült und schließlich mit der übrigen Schmelze im Auslaufkanal des Bar­ riere-Scherteils vermischt. Durch diese zusätzliche Aufteilung des Schmelzestroms wird der Mischvorgang in Barriere-Scher­ teilen erheblich verbessert.

Darüber hinaus werden zum Wandgleiten neigende Schmelzen durch das lokale "Verhaken" der Schmelze in der Nut des Zylinders so­ wohl besser axial gefördert, was eine Verbesserung des Druck­ aufbauvermögens mit sich bringt, als auch in Umfangsrichtung durch zusätzliche Aufteilungen wesentlich besser gemischt.

Schließlich ist der Herstellungsaufwand für die in der Zylin­ derinnenfläche verlaufenden Nuten aufgrund des Einsatzes von bekannten Verfahren gering, so daß sich die Herstellungskosten gegenüber bisherigen Zylinderherstellungskosten nur unwesent­ lich erhöhen.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich die Nut wendelförmig. Vorzugsweise sind mehrere in Umfangsrich­ tung beabstandet zueinander liegende Nuten vorgesehen. Beson­ ders bevorzugt variiert die Breite und/oder die Tiefe der Nut(en) in Längsrichtung.

Diese Maßnahmen haben sich in der Praxis im Hinblick auf die Durchmischungsleistung des Scherteils als besonders vorteilhaft herausgestellt. Darüber hinaus wird die Selbstreinigung verbes­ sert.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Schnecke als Barriereschnecke ausgebildet und weist der Zylin­ der an seiner Innenwand im Bereich des Aufschmelzzonen- Längsabschnitts zumindest eine Nut auf, die sich parallel zur Längsachse oder wendelförmig erstreckt. Vorzugsweise geht die Nut im Aufschmelzzonen-Längsabschnitt übergangslos in die Nut im Homogenisierzonen-Längsabschnitt über.

Die Kombination einer Barriereschnecke und genutetem Zylinder im Aufschmelzzonen-Längsabschnitt mit einem Barriere-Scherteil und genutetem Zylinder bringt bei einem Einschnecken-Plastifi­ ziersystem außerordentlich gute Ergebnisse im Hinblick auf den Gesamtdurchsatz. So kann der Durchsatz im Aufschmelzzonen- Längsabschnitt deutlich erhöht werden, ohne daß sich eine Ver­ schlechterung der Homogenisierung der Schmelze einstellt.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Zylinder einstückig ausgebildet.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Herstellungskosten ge­ senkt werden können. Werden die Nuten im Aufschmelzzonen-Längs­ abschnitt und im Homogenisierzonen-Längsabschnitt ineinander übergehend ausgebildet, können die Herstellungskosten weiter gesenkt werden.

Bei dem Plastifiziersystem kann es sich um einen Einschnecken- Extruder zur Aufbereitung von Polymerschmelzen, einen Ein­ schnecken-Extruder zum Plastifizieren von Polymeren oder eine Schneckenkolben-Spritzgießmaschine handeln. An dieser Stelle sei jedoch angemerkt, daß diese Aufzählung nicht abschließend und vollständig ist. Selbstverständlich können auch andere Sy­ steme von der Erfindung profitieren, die festes Material auf­ schmelzen, oder eine solche Schmelze verarbeiten.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei dem Misch­ system der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Zy­ linder an einer Innenwand zumindest eine in Längsrichtung ver­ laufende Nut aufweist.

Die Funktionsweise und die Vorteile eines solchen Mischsystems wurden bereits zuvor in Zusammenhang mit dem Plastifiziersystem erläutert, so daß auf eine nochmalige Darstellung verzichtet werden kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Verarbeitung von Kunststoffmaterial, insbesondere zum Extrudieren von Kunststoffmaterial gelöst, das von dem vor­ genannten erfindungsgemäßen Mischsystem bzw. Plastifiziersystem ausgeführt wird. Insbesondere wird der Schmelzestrom im Bereich des Homogenisierzonen-Längsabschnitts durch eine im Zylinder vorgesehene Nut in Teilströme aufgeteilt.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu den oben genannten Vor­ teilen, so daß auf deren nochmalige Angabe verzichtet werden kann.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ein­ schnecken-Plastifizier-Extruders;

Fig. 2a und 2b zwei unterschiedliche Scherteil-Typen, nämlich ein Barriere-Scherteil (Fig. 2a) und ein Mad­ dock-Scherteil (Fig. 2b);

Fig. 3a eine schematische Querschnittsdarstellung des Extruders im Bereich des Aufschmelzzonen- und des Homogenisierzonen-Längsabschnitts, und

Fig. 3b eine schematische Darstellung eines Ausschnitts der Zylinderinnenwandung.

In Fig. 1 ist ein Einschnecken-Plastifizier-Extruder zum Extru­ dieren eines Kunststoffmaterials mit dem Bezugszeichen 10 ge­ kennzeichnet. Der Einschnecken-Plastifizier-Extruder 10 (im folgenden der Einfachheit halber nur noch als Extruder bezeich­ net) umfaßt einen röhrenförmigen Zylinder 11, der sich in der vorliegenden Ausführungsform aus rohrförmigen Zylinder- Baueinheiten 12, 14 und 16 zusammensetzt. Die Verbindung der beiden Baueinheiten 14 und 16 erfolgt über einen Flansch 17, während die beiden Zylinder-Baueinheiten 12 und 14 einstückig ausgebildet sind. Selbstverständlich ist es auch denkbar, diese beiden Zylinder-Baueinheiten 12, 14 zweiteilig auszubilden und ebenfalls über einen Flansch 17 miteinander zu verbinden.

Der Zylinder 11 gliedert sich in mehrere funktionale Längsab­ schnitte, nämlich eine Füllzone 21, an die sich stromabwärts gesehen eine Einzugszone 22, eine Aufschmelzzone 23, eine Homo­ genisierzone 24 und schließlich eine Ausformzone 25 anschlie­ ßen. In Fig. 1 bildet die Füllzone 21 das rechte Ende und die Ausformzone 25 das linke Ende des Zylinders 11.

Innerhalb des Zylinders 11 ist koaxial zu diesem eine Schnec­ ke 30 drehbar gelagert, wobei der Übersichtlichkeit wegen weder der Schneckenantrieb noch die Schneckenlagerung dargestellt sind. Die Figur läßt jedoch erkennen, daß die Schnecke 30 im Bereich der Aufschmelzzone 23 als sog. Barriereschnecke 40 aus­ gebildet ist. Die Barriereschnecke 40 zeichnet sich dadurch aus, daß sie neben einem Hauptsteg 44 zusätzlich einen sog. Barrieresteg 46 aufweist. Der Hauptsteg 44 bildet mit dem stromabwärts folgenden Barrieresteg 46 einen Schmelzekanal 48 und mit dem stromaufwärts folgenden Barrieresteg 46 einen Fest­ stoffkanal 49. Die Figur läßt noch erkennen, daß die Breite des Feststoffkanals 49 zum stromabwärtigen Ende der Barriereschnec­ ke 40 abnimmt, während die des Schmelzekanals 48 zunimmt. Die besondere Funktionsweise der Barriereschnecke 40 beruht insbe­ sondere darauf, daß der Spalt zwischen der Zylinderinnenwand und dem Hauptsteg 44 geringer ist als der Spalt zwischen der Barriereschnecke 40 und der Zylinderinnenwand. Dies ist beson­ ders gut in Fig. 3a zu erkennen, in der eine Barriereschnecke mit zwei Kanalpaaren im Querschnitt dargestellt ist. Deutlich zu erkennen sind in dieser Fig. 3a die beiden diametral gegen­ überliegenden Hauptstege 44 und die beiden ebenfalls diametral gegenüberliegenden Barrierestege 46. In Fig. 3a ist der Spalt zwischen dem Hauptsteg 44 und einer Innenwand 50 des Zylin­ ders 11 mit δ_S und der Spalt zwischen dem Barrieresteg 46 und der Innenwand 50 mit δ_Ü gekennzeichnet. Bei Barriereschnecken ist dabei δ_S immer kleiner als δ_Ü. Wie bereits erwähnt, wird in Drehrichtung gesehen zwischen einem Barrieresteg 46 und einem Hauptsteg 44 der Feststoffkanal 49 und zwischen einem Haupt­ steg 44 und einem nachfolgenden Barrieresteg 46 der Schmelzeka­ nal 48 ausgebildet. Bei der hier gezeigten zweikanaligen Aus­ führungsform sind zwei solcher Feststoffkanäle 49 und zwei Schmelzekanäle 48 vorgesehen. Im Hinblick auf die Funktionswei­ se einer solchen Barriereschnecke wird auf die bereits zuvor genannte Veröffentlichung "Der Einschnecken-Extruder - Grundla­ gen und Systemoptimierung -", Seiten 71 bis 115 verwiesen, wo­ bei der entsprechende Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezug­ nahme mit in die Beschreibung aufgenommen wird.

Die Schnecke 30 selbst erstreckt sich ausgehend vom Schnecken­ schaft und von der Füllzone 21 bis zum Ende der Homogenisierzo­ ne 24. In der Baueinheit 12 des Zylinders 11 ist im Bereich der Einfüllzone 21 eine Öffnung 27 vorgesehen, die eine Verbindung von außen in den Innenraum des Zylinders 11 ermöglicht. Zur Er­ leichterung der Zuführung von Ausgangsmaterial ist auf der Öff­ nung 27 ein Trichter 28 angebracht.

Fig. 1 läßt ferner erkennen, daß die Baueinheit 12 an der In­ nenwand des Zylinders 11 Nuten aufweist, wobei zwei dieser Nu­ ten in Fig. 1 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 33 gekenn­ zeichnet sind. Üblicherweise sind eine Vielzahl von axial ver­ laufenden, in Umfangsrichtung gleichmäßig zueinander beabstan­ deten Nuten 33 vorgesehen. Die Tiefe der Nuten 33 ist im Be­ reich der Einfüllzone 21 maximal und nimmt im allgemeinen gleichmäßig in Förderrichtung ab. Am Ende der Einzugszone 22 ist die Nuttiefe minimal.

Der Zylinder 11 ist im Bereich der Einzugszone 22 von ringför­ migen oder wendelförmigen Kühlkanälen 35 umgeben, wobei der Übersichtlichkeit wegen weder der Kühlmittel-Eingang noch der Kühlmittel-Ausgang in der Figur dargestellt sind. Im einfach­ sten Fall kann die Kühlung durch freie Konvektion der umgeben­ den Luft erfolgen.

Die rohrförmige Zylinder-Baueinheit 14 ist von schematisch dar­ gestellten Heizelementen 38 umgeben, wobei die Heizelemente 38 sich über die gesamte Länge dieser Baueinheit erstrecken, so daß sowohl die Aufschmelzzone 23 als auch die Homogenisierzo­ ne 24 über derartige Heizelemente 38 erwärmbar sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind mehrere Heizelemente 38 in Längsrichtung hintereinander angeordnet. Ein weiteres Heizele­ ment 38 umgibt auch die dritte Baueinheit 16 im Bereich der Ausformzone 25. Die Heizelemente können auch mit Kühlelementen versehen sein, um bei höheren Schneckendrehzahlen ggf. entste­ hende überschüssige Friktionswärme abzuführen.

Die Fig. 1 läßt weiter erkennen, daß die Schnecke 30 im Bereich der Homogenisierzone 24 ein Misch- und Scherelement 60 auf­ weist. Dieses Misch- und Scherelement 60 gliedert sich im vor­ liegenden Ausführungsbeispiel in zwei Scherteile 62, 64 und ein Mischteil 66, die auf der Schnecke 30 in Längsrichtung hinter­ einander angeordnet sind. Bei den beiden Scherteilen 62, 64 handelt es sich um sog. Barriere-Scherteile 65, während das Mischteil 66 als Rautenmischteil 67 ausgelegt ist.

Beide Barriere-Scherteile 65 sind ähnlich aufgebaut und umfas­ sen wie die zuvor bereits beschriebene Barriereschnecke 40 ei­ nen Hauptsteg 71 und einen stromabwärts folgenden Barriere­ steg 73, die deutlich in Fig. 2a dargestellt sind. Der Haupt­ steg 71 bildet mit dem stromaufwärts liegenden Barrieresteg 73 einen Einlaufkanal 75 und mit dem stromabwärts liegenden Bar­ rieresteg 73 einen Auslaufkanal 77. Der Einlaufkanal 75 ist zum stromaufwärts liegenden Ende des Misch- und Scherelements 60 offen, während der Auslaufkanal 77 zum gegenüberliegenden Ende hin offen ist. Die beiden anderen jeweiligen Enden der Kanäle sind jedoch geschlossen.

Wie bei der Barriereschnecke 40 ist auch bei dem Barriere- Scherteil der Spalt (δ_Ü) zwischen Barrieresteg 73 und Zylinder­ innenwand größer als derjenige (δ_S) zwischen Hauptsteg 71 und Zylinderinnenwand.

Die allgemeine Funktionsweise eines solchen Barriere-Scher­ teils 65 als auch des Rautenmischteils 67 sind in der oben ge­ nannten Veröffentlichung "Der Einschnecken-Extruder" beispiels­ weise auf den Seiten 125 bis 131 beschrieben. Zur Vereinfachung wird der Offenbarungsgehalt dieses Abschnitts durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung mit aufgenommen.

Neben dem bereits beschriebenen Barriere-Scherteil kann alter­ nativ auch ein Scherteil des "Maddock"-Typs verwendet werden, das in Fig. 2b mit dem Bezugszeichen 65' gekennzeichnet ist. Dieser Typ von Scherteil arbeitet in ähnlicher Weise wie das Barriere-Scherteil (auch als Maillefer-Scherteil bezeichnet), wobei die Stege jedoch nicht wendelförmig, sondern in Längs­ richtung parallel zur Längsachse verlaufen. Eine entsprechende Offenbarung der Funktionsweise findet sich in der oben genann­ ten Veröffentlichung.

Erfindungsgemäß sind nun in der Innenwand 50 des Zylinders 11 im Bereich der Homogenisierzone 24 Nuten 52 ausgebildet. Bei dem in Fig. 3a vorliegenden Ausführungsbeispiel sind insgesamt acht Nuten 52 vorgesehen, die sich in axialer Richtung erstrec­ ken und in Umfangsrichtung des Zylinders gleichmäßig zueinander beabstandet sind. Ferner weisen die Nuten im gezeigten Beispiel einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Andere Querschnittsfor­ men sind jedoch auch möglich. Besonders vorteilhaft ist es je­ doch, die Nuten 52 so auszubilden, daß keine scharfen Kanten oder Ecken vorhanden sind. Rein beispielhaft ist in Fig. 3a ei­ ne einzelne Nut 52' mit abgerundeten Kanten dargestellt. Selbstverständlich ist es auch denkbar und vorteilhaft, statt mehrerer axialer Nuten 52 eine oder mehrere wendelförmige Nuten 52', wie in Fig. 3b schematisch dargestellt, vorzusehen.

Die Nuten 52 weisen eine Breite auf, die etwa im gleichen Grö­ ßenbereich liegen kann wie die Breite der Haupt- und Barriere­ stege 44, 71 bzw. 46, 73. Die Tiefe der Nuten 52 muß abhängig vom Anwendungsfall gewählt werden, wobei darauf zu achten ist, daß in der Aufschmelzzone die Tiefe nicht zu groß ausfällt, da ansonsten eine Verschlechterung der Funktion zu erwarten ist. Sowohl die Nuttiefe als auch die Nutbreite können in Längsrich­ tung des Zylinders 11 variieren, wobei die Nuttiefe vorzugswei­ se im stromabwärtigen Endbereich der Aufschmelzzone 23 gering wird.

Die Nuten 52 in der Homogenisierzone 24 sind flach ausgebildet und erstrecken sich bis zum stromabwärtigen Ende des Barriere- Scherteils 64 mit im wesentlichen gleicher Nuttiefe. Die Nut­ tiefe verringert sich dort in stromabwärtiger Richtung dann je­ doch bis Null. Im Bereich des Mischteils 66 können auch noch Nuten vorhanden sein. Die Funktionsweise des Barriere-Scher­ teils 65 in Kombination mit den Nuten 52 soll nachfolgend kurz erläutert werden:
Die in der Aufschmelzzone 23 erzeugte Schmelze wird in die Ho­ mogenisierzone gefördert. Dort gelangt sie in den Einlaufka­ nal 75 des Barriere-Scherteils 65. Durch die Nuten 52 in der Zylinderinnenwand 50 wird diese Schmelze quasi zeitweise fest­ gehalten und dadurch zusätzlich in kleine Portionen aufgeteilt. Anschließend werden diese kleinen Portionen wieder aus den Nu­ ten 52 ausgespült und schließlich mit der übrigen Schmelze, die durch den Spalt zwischen Barrieresteg und Innenwand in den Aus­ laufkanal gepreßt wurde, im Auslaufkanal des Barriere-Scher­ teils vermischt.

Diese zusätzliche Aufteilung des Schmelzestroms führt zu einer erheblichen Verbesserung des Mischvorgangs in der Homogenisier­ zone 24.

Der Erfinder hat nun festgestellt, daß sich überraschenderweise keine Ablagerungen in den Nuten 52 bilden (sofern die Nuttiefe nicht zu groß gewählt wird). Solche Ablagerungen würden anson­ sten die Qualität der Homogenisierung deutlich verschlechtern.

Durch das lokale "Verhaken" der Schmelze in den Nuten 52 des Zylinders 11 in der Homogenisierzone 24 werden zum Wandgleiten neigende Schmelzen besser axial gefördert mit dem Ergebnis ei­ ner Verbesserung des Druckaufbauvermögens. Ferner werden solche Schmelzen auch in Umfangsrichtung durch zusätzliche Aufteilun­ gen wesentlich besser gemischt. Durch die Verbesserung der axialen Förderung der Schmelze läßt sich überdies eine Absen­ kung des Druckniveaus erzielen.

Eine genauere allgemeine Beschreibung der Funktion eines Bar­ riere-Scherteils und eines Rautenmischteils ohne Nuten 52 fin­ det sich in der bereits erwähnten Veröffentlichung "Der Ein­ schnecken-Extruder - Grundlagen und Systemoptimierung -", bei­ spielsweise auf Seiten 125 bis 131, so daß darauf verwiesen werden kann.

Nach alledem zeigt sich, daß die Kombination eines Barriere- Scherteils 65 mit Nuten 52 in der Zylinderinnenwand in der Ho­ mogenisierzone 24 eine deutliche Leistungssteigerung des Extru­ ders ermöglicht, da durch die deutlich bessere Mischleistung in der Homogenisierzone der Durchsatz erhöht werden kann.

Am Ende sei nochmals darauf hingewiesen, daß das erfindungsge­ mäße Mischsystem (Scherteil mit Zylindernut) nicht nur in dem gezeigten Einschnecken-Plastifizier-Extruder eingesetzt werden kann, sondern auch in anderen Plastifiziersystemen, beispiels­ weise auch bei Spritzgießmaschinen.

Claims (13)

1. Plastifiziersystem mit einer Schnecke (30, 40) und einem Zylinder (11), in dem die Schnecke (40) drehbar gehalten ist und der zumindest einen Aufschmelzzonen-Längsabschnitt (23) und einen Homogenisierzonen-Längsabschnitt (24) auf­ weist, wobei sich im Homogenisierzonen-Längsabschnitt (24) an die Schnecke (40) ein Barriere-Scherteil (65) oder Mad­ dock-Scherteil (65') anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (11) an seiner Innenwand (50) im Bereich des Homogenisierzonen-Längsabschnitts (24) zumindest eine in Längsrichtung verlaufende Nut (52) aufweist.

2. Plastifiziersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Nut (52) wendelförmig erstreckt.

3. Plastifiziersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere in Umfangsrichtung beabstandet zu­ einander liegende Nuten (52) vorgesehen sind.

4. Plastifiziersystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite und/oder die Tiefe der Nut(en) (52) in Längsrichtung variiert.

5. Plastifiziersystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke als Barrie­ reschnecke ausgebildet ist, und der Zylinder (11) an sei­ ner Innenwand (50) im Bereich des Aufschmelzzonen- Längsabschnitts (23) zumindest eine Nut (52) aufweist, die sich parallel zur Längsachse oder wendelförmig erstreckt.

6. Plastifiziersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nut (52) im Aufschmelzzonen-Längsabschnitt (23) übergangslos in die Nut (52) im Homogenisierzonen- Längsabschnitt (24) übergeht.

7. Plastifiziersystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (11) ein­ stückig ausgebildet ist.

8. Plastifiziersystem nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Einschnecken- Extruder zur Aufbereitung von Polymerschmelzen, ein Ein­ schnecken-Extruder zum Plastifizieren von Polymeren oder eine Schneckenkolben-Spritzgießmaschine ist.

9. Mischsystem für Flüssigkeiten, vorzugsweise Kunststoff- Schmelzen, mit einem Barriere-Scherteil (65) oder einem Maddock-Scherteil (65'), welches drehbar in einem Zylinder (11) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylin­ der (11) an einer Innenwand (50) zumindest eine in Längs­ richtung verlaufende Nut (52) aufweist.

10. Mischsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nut (52) wendelförmig erstreckt.

11. Mischsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere in Umfangsrichtung beabstandet zueinander liegende Nuten (52) vorgesehen sind.

12. Mischsystem nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Breite und/oder die Tiefe der Nut(en) (52) in Längsrichtung variiert.

13. Verfahren zur Verarbeitung von Kunststoffmaterial mit ei­ nem Einschnecken-Plastifiziersystem, vorzugsweise einem Einschnecken-Extruder oder einer Schneckenkolben- Spritzgießmaschine, das eine in einem Zylinder drehbar ge­ haltene Schnecke, vorzugsweise eine Barriereschnecke, und ein sich daran anschließendes Barriere-Scherteil oder ein Maddock-Scherteil aufweist, wobei das Plastifiziersystem einen Aufschmelzzonen-Längsabschnitt und einen Homogeni­ sierzonen-Längsabschnitt aufweist und das Scherteil einen ersten und einen zweiten Kanal aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Bereich des Homogenisierzonen-Längs­ abschnitt der Schmelzestrom durch zumindest eine im Zylin­ der vorgesehene Nut in Teilströme aufgeteilt wird.