DE1187009B - Schnecken-Strangpresse zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen oder aehnlichen Massen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B29f

Deutsche Kl.: 39 a4-3/00

1187009
A27057X/39a4
30. April 1957
11. Februar 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnecken-Strangpresse zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen oder ähnlichen Massen mit einer zum Zwecke des kontinuierlichen Förderns, Plastifizierens und Ausstoßens drehbaren Schnecke.

Beim Strangpressen wird der durch einen Einfülltrichter aufgegebene Kunststoff in der Regel in einem Zylinder durch Wärmezufuhr plastifiziert und mittels einer Schnecke durch eine Düse bzw. durch ein Spezial-Werkzeug in Form eines Schlauches oder eines Stranges mit beliebigem Profil kontinuierlich ins Freie extrudiert, wo entsprechend den jeweiligen Erfordernissen eine mehr oder weniger umfangreiche Nachbehandlung stattfindet.

Die Leistung der Schnecken-Strangpresse und die Qualität des erzeugten Masse-Stranges hängen stark von Zahl und Intensität der der Masse innerhalb des Zylinders aufgezwungenen Bewegungen ab. Die Intensität der bekannten Bewegungsrichtungen kann durch allgemein übliche Maßnahmen, wie z. B. durch Veränderung der Volumen-Kompression in den Schneckengängen, durch Veränderung des Spaltes zwischen Schnecke und Zylinderinnenwand, durch verschiedene Schneckenkopf-Ausbildungen usw., beeinflußt werden. Wenn auch durch diese Maßnahmen geringfügige Verbesserungen erreicht werden können, so ist es doch nicht möglich, eine optimale Plastifizierung bis zur völligen Homogenität der zu verarbeitenden Masse herbeizuführen. Das heißt also, daß über gewisse molekulare Eigenschaften der Masse hinaus keine befriedigende Qualität und keine befriedigenden Leistungen mehr erzielbar sind und daß bestimmte thermoplastische Kunststoffe nicht ausreichend über den gummielastischen Zustand hinaus in den plastischen bzw. viskosen Zustand gebracht werden können, in dem allein eine bestmögliche Verformung während des Verfahrensablaufes gewährleistet ist.

Bei der Herstellung von Rohren, Schläuchen oder beliebiger Profile beispielsweise aus nicht weichgemachtem oder auch weichgemachtem Polyvinylchlorid sind eine homogene Verdichtung, eine intensive Knetung und die Erzeugung hoher innerer Scherkräfte in der zu verarbeitenden Masse eine notwendige Voraussetzung, um ein qualitativ hochwertiges Endprodukt zu erhalten. Es wurden daher den Schnecken-Strangpressen bereits Walzwerke, Innenmischer, Plastifikatoren und ähnliche Vorrichtungen vorgeschaltet. Diese Vorrichtungen, sowie auch Schnecken-Strangpressen mit sehr langer Schnecke, beispielsweise einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Schnecke von 20 :1, sind Schnecken-Strangpresse zur Verarbeitung
von thermoplastischen Kunststoffen oder
ähnlichen Massen

Anmelder:

ANKERWERK Gebr. Goller,

Nürnberg, Rennweg 37

aber nicht in der Lage, alle Materialtypen einwandfrei zu fördern, plastifizieren und homogenisieren und der im Zylinder befindlichen Masse die erforderliche Wärme zuzuführen.

Die aus diesen Erkenntnissen sich ergebenden Forderungen erfüllt nun die erfindungsgemäß ausgebildete Schnecken-Strangpresse bei gleichzeitiger Vermeidung der vorerwähnten Nachteile. Es ist daher bei einer Schnecken-Strangpresse der eingangs beschriebenen Art eine der Schnecke unabhängig von deren Drehbewegung eine pulsierende Axialbewegung (Axialvibration) aufzwingende Antriebsvorrichtung vorgesehen, die so einstellbar ist, daß Frequenz und Amplitude dieser Axialbewegung den jeweiligen Gegebenheiten des Strangpreßbetriebes anpaßbar sind.

Es ist bereits eine Maschine zur Durchführung von Knet- und Mischprozessen in kontinuierlichem Arbeitsgang bekanntgeworden, die eine konische Preßschnecke aufweist und bei der sich das Gehäuse der Preßschnecke hin- und herverschieben läßt. Die axiale Hin- und Herbewegung des die konische Preßschnecke umgebenden kegelförmigen Gehäuses soll bei dieser bekannten Maschine dazu benutzt werden, durch laufende Veränderung des Spaltes zwischen Schneckensteg und Gehäuseinnenwand ein intermittierendes Zurückfließen des Kunststoffes in den vorhergehenden Gang und damit eine besondere Knet- und Mischwirkung zu erzielen.

Die Arbeitsweise dieser Maschine ist jedoch nicht mit derjenigen der erfindungsgemäßen Schnecken-Strangpresse vergleichbar, da mit der als Knet- und Mischvorrichtung ausgebildeten Maschine nicht beabsichtigt ist, pulsierende Axialbewegungen (Vibrationen) zum Zwecke der Erzeugung hoher innerer Scherkräfte innerhalb der zu verarbeitenden Masse zu erzeugen.

Weiter ist eine Misch- und Knetmaschine bekanntgeworden, in deren Schneckengehäuse eine Schnecke dreh- und axialverschiebbar gelagert ist. Während

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des Arbeitsablaufes wird nun der Drehbewegung der in axialer Richtung fördernden Schnecke eine hin- und hergehende Längsbewegung derart überlagert, daß die Ausnehmungen des in einzelne Flügel aufgeteilten Schneckensteges während des Umlaufes längs einer Schraubenlinie um die an der Innenwand des Schneckengehäuses angebrachten Knetzähne herumwandern. Durch diese eigenartige Bewegung soll die eingezogene Masse in zahlreiche und dauernd wechselnde Stränge aufgeteilt, durchgeknetet, gemischt und weiterbefördert werden.

Die Arbeitsweise dieser Misch- und Knetmaschine ist aber nicht mit der Arbeitsweise einer Schnecken-Strangpresse vergleichbar, da zunächst einmal die Rotation und die axiale Bewegung der Schnecke nicht den jeweiligen Gegebenheiten eines Strangpreßbetriebes angepaßt werden können und dadurch eine optimale Aufschmelzung des Kunststoffes zur Herstellung von Strängen bester Qualität nicht erreicht wird. Außerdem wird durch die konstruktive Ausführung der Misch- und Knetmaschine ein beliebiges Überlagern von Dreh- und Axialbewegungen dadurch unmöglich gemacht, daß die Ausnehmungen der Schneckenstege immer zu einem bestimmten Zeitpunkt die an der Innenwand befestigten Knetzähne passieren lassen müssen, d. h., daß die Geschwindigkeit der Schneckenrotation proportional der Geschwindigkeit der Schneckenaxialbewegung sein muß, was einen strengen Zwangszyklus zur Folge hat.

Eine andere bekannte Fördervorrichtung, die insbesondere KuQStstoff-Spritzgußmaschinen zum Vorwärmen, Dosieren, Pressen usw. vorgeschaltet ist, weist eine Schnecke auf, die eine von der Rotation unabhängige axiale Bewegungsmöglichkeit besitzt.

Diese Bewegungsmöglichkeit ist lediglich dazu vorgesehen, daß die Schnecke in einem Kanal (Zylinder) gegen ein verschlossenes Mundstück arbeiten kann, wobei sie sich in der Masse zurückschraubt und im Kanal vor dem Schneckenkopf eine Charge vorgewärmten Materials ansammelt. Nach Erreichen eines bestimmten Druckes oder Volumens soll die Schnecke dann die gesamte vor dem Schneckenkopf befindliche Menge ausstoßen. Diese Fördervorrichtung ist somit ebenfalls nicht mit der Schnecken-Strangpresse nach der Erfindung vergleichbar.

Bei der Durchführung der erfindungsgemäßen Axialvibration der Schnecke werden in jedem Falle ein guter Masseeinzug und ein kontinuierlicher Massetransport ermöglicht. Außerdem wird durch die Pulsation der Schnecke zusätzlich Energie in die zu verarbeitende Masse eingespeist, um durch diese auch auf kleinste Masseteilchen wirksamen Scherkräfte eine schnelle Temperaturerhöhung des Kunststoffes und innige Plastifiziereffekte zu erzeugen, die für eine einwandfreie, leichte und saubere Schmelzführung zur Erzielung von Strängen gleichmäßiger hoher Qualität unerläßlich sind.

Ein weiterer Vorteil wird mit der Erfindung dadurch erreicht, daß die in weiten Grenzen stufenlos einstellbaren Amplituden und Frequenzen eine feine Differenzierung und Dosierung der eingespeisten Scherwärme gestatten, um den besonderen physikalischen Eigenschaften der jeweils zu verarbeitenden Masse voll gerecht werden zu können. Durch diese von der Drehzahl unabhängigen pulsierenden Axialbewegungen werden über die Schnecke gleichzeitig allen Masseteilchen im Zylinder andere untereinander unterschiedliche Richtungen und Geschwindigkeiten aufgezwungen, deren Scherwirkungen höher sind, als dies mit bekannten Vorrichtungen erreicht werden konnte.

Mit der erfindungsgemäßen Schnecken-Strangpresse ist es möglich, hochmolekulare Massen, die bei Strangpressen bekannter Bauart nur noch bröselig, also in nicht brauchbarem Zustand aus der Düse traten, ohne Schwierigkeiten zu verarbeiten und Stränge in gut plastischem Zustand bei befriedigender Leistung zu erhalten. Andere Massen, die sich bisher als schwer verformbar einerseits und innerhalb der bekannten Verarbeitungsmaschinen als thermisch gefährdet andererseits erwiesen, konnten erheblich leichter verformt werden und waren thermisch wesentlich weniger gefährdet.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung durch

so ein Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Die Schnecke 1 wird durch den Motor 2 über das drehzahlveränderliche Getriebe 3 in Rotation versetzt und plastifiziert dadurch (beispielsweise unter Mithilfe der nicht näher dargestellten Zylinder-Außenheizung) die aus dem Einfülltrichter 4 nachfallende Kunststoff-Masse. Durch die ständige Rotation der im Plastifizierzylinder 5 befindlichen Schnecke 1 wird die plastische Masse über den Schneckenkopf 6 hinweg durch die Düse 7 oder ein anderes Spezial-Werkzeug gefördert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun der Drehbewegung der Schnecke 1 eine pulsierende Axialbewegung (Vibration) überlagert, die z. B. durch eine mechanische, pneumatische, hydraulische oder andersartige Antriebsvorrichtung herbeigeführt werden kann. In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein Druckzylinder 8 dargestellt, in dem durch wechselnde Beaufschlagung des Kolbens 9 die pulsierende Axialbewegung erzeugt wird. Die maximale Amplitude α ist dabei durch die größte Hubbewegung des Axialantriebes bestimmt und kann stufenlos bis auf Null eingestellt werden. Sinngemäß ist es auch möglich, die Frequenz der Axialbewegung stufenlos einzuregeln.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schnecken-Strangpresse zur Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen oder ähnlichen Massen mit einer zum Zweck des kontinuierlichen Förderns, Plastifizierens und Ausstoßens drehbaren Schnecke, gekennzeichnet durch eine der Schnecke unabhängig von deren Drehbewegung eine pulsierende Axialbewegung (Axialvibration) aufzwingende Antriebsvorrichtung, die so einstellbar ist, daß Frequenz und Amplitude dieser Axialbewegung den jeweiligen Gegebenheiten des Strangpreßbetriebes anpaßbar sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 944 727, 909 395,
   858 310, 1039 219;

   Patentschrift Nr. 6262 des Amtes für Erfindungsund Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands;
   schweizerische Patentschrift Nr. 247 704.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen