DE1779055B1

DE1779055B1 - Schneckenstrangpresse fuer hochviskose thermoplastische stoffe

Info

Publication number: DE1779055B1
Application number: DE19681779055
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Dr Hensen; Heinz Dipl-Ing Schippers
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1968-07-02
Filing date: 1968-07-02
Publication date: 1972-05-04
Also published as: NL6910033A; JPS5024993B1; CH484740A; BE734912A; ES369008A1; RO54952A; FR2012159A1; US3664795A; GB1270168A; AT315469B

Description

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Durchmischung einem gezielten Abbau etwaiger ort- fördergeschwindigkeit dem unterschiedlichen Ganglicher Überhitzung unterworfen wird. volumen angepaßt ist.

Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemäß für Schließlich ist es häufig nicht ausreichend, daß

eine Schneckenstrangpresse der eingangs beschrie- die Schmelze unter Vermeidung von Reibungswärme benen Art vorgeschlagen, daß die Ausstoßzone der 5 in der Ausstoßzone zum Düsenwerkzeug weiter-Schnecke aus zwei Abschnitten besteht, deren in For- geführt wird. Es ist daher vorteilhaft, daß der Gederrichtung zweiter Abschnitt eine gegenüber dem häusemantel im zweiten Abschnitt der Ausstoßzone ersten Abschnitt bis zum achtfachen vergrößerte mit ein- und ausschaltbaren Kühl- oder/und Heiz-Länge sowie eine wesentlich vergrößerte Gangtiefe einrichtungen ausgestattet ist.
aufweist. to Der besondere Vorteil der oben im einzelnen

Nach einer vorteilhaften Ausführung der Schnek- beschriebenen Maßnahmen im Aufbau einer Schnekkenstrangpresse ist es besonders günstig, den kenstrangpresse besteht im wesentlichen darin, daß Schneckenkanal in der Ausstoßzone in der Weise sich diese zur Verarbeitung sowohl niedrig- als auch auszubilden, daß die Gangtiefe im zweiten Abschnitt hochviskoser thermoplastischer Stoffe, insbesondere der Ausstoßzone gegenüber derjenigen im ersten 15 solcher Thermoplaste mit einer Viskosität bis zu Abschnitt eine doppelte bis fünffache Gangtiefe 35 000 Poise, verwenden läßt und eine gute Homoaufweist, genisierung erreicht wird. Dabei erfolgt das Homo-

Außerdem ist es gemäß einer weiteren Ausbildung genisieren und Fördern eines niedrigviskosen, d. h. der Erfindung vorteilhaft, daß die Schnecke im dünnflüssigen Stoffes bereits im Bereich der flachzweiten Abschnitt der Ausstoßzone zusätzlich ein 20 geschnittenen Schnecke und das Homogenisieren und vergrößertes Spiel gegenüber dem Gehäusemantel Fördern eines hochviskosen, d. h. zäheren Stoffes im aufweist. Es ist ferner vorteilhaft, daß der Schnecken- Bereich der tiefgeschnittenen Schnecke unmittelbar kern im zweiten Abschnitt der Ausstoßzone mit am Ende der Ausstoßzone.

kegeliger oder parabolischer Verjüngung zum In der Zeichnung sind mehrere Ausführungs-

Schneckenende hin ausgebildet ist. 25 beispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es

Durch diese Maßnahmen lassen sich die bekannten zeigt

Vorteile einer kurzen Schnecke mit denen einer Fig. 1 eine Schneckenstrangpresse, bei der im

tiefgeschnittenen Schnecke vorteilhaft vereinigen, da zweiten Abschnitt der Ausstoßzone die Schnecke eine derartig ausgebildete Schneckenstrangpresse bei gleicher Steigung des Schneckensteges einen nicht mehr in dem Maße viskositätsabhängig ist, wie 30 gegenüber dem ersten Abschnitt stufenartig reduziereine Kurzschneckenstrangpresse oder eine Schnek- ten Schneckenkerndurchmesser aufweist,
kenstrangpresse mit allein großer Gangtiefe. Darüber Fig. 2 das abgebrochene Ende einer Schnecken-

hinaus läßt sich durch diese Maßnahmen aber auch strangpresse mit dem zweiten Abschnitt der Ausstoßeine häufig noch erforderliche Nachhomogenisierung zone, wobei die Schnecke eine zunehmend sich oder Ausreifung etwaiger in der Schmelze vorhan- 35 ändernde Steigung des Schneckensteges bei gegendener Mischkomponenten erreichen. über dem ersten Abschnitt stufenartig reduziertem

Bei einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist Schneckenkerndurchmesser und erhöhtem Spiel zwibei gleichförmig hohlzylindrischem Gehäusemantel sehen den Stegen und dem Gehäusemantel aufweist, der Schneckenkern im zweiten Abschnitt der Aus- Fig. 3 die gleiche Anordnung wie in Fig. 2 mit

stoßzone stufenförmig abgesetzt. Bei einer anderen 40 sich zum Schneckenende hin zunehmend verjüngen-Ausbildung erweitert sich bei zylindrischem oder dem Schneckenkern,

sich verjüngendem Schneckenkern der Gehäuse- F i g. 4 eine ähnliche Anordnung wie in F i g. 2

mantel im zweiten Abschnitt der Ausstoßzone stufen- und 3 mit stufenartig erweitertem Gehäusemantel förmig, wobei der Schneckenstegdurchmesser dem und entsprechend vergrößertem Schneckensteg-Gehäuseinnendurchmesser angepaßt ist. In beiden 45 durchmesser.

Fällen erzielt man eine Vergrößerung des Schnecken- Fig. 1 stellt eine Schneckenstrangpresse üblicher

kanalvolumens, so daß die Scherbeanspruchung im Bauart mit der im Gehäusemantel 1 mit axialer thermoplastischen Stoff geringer wird. Bohrung umlaufenden Schnecke 2 dar. Der zu ver-

Andererseits verursacht die vergrößerte Gangtiefe arbeitende thermoplastische Stoff wird in bekannter auch eine stärkere Förderung, was zu Störungen 50 Weise durch den Einfüllstutzen 3 aufgegeben und führen kann. Für den Fall, daß man die Steigung von links nach rechts durch die Einzugszone A in des Schneckensteges beibehält, wird deshalb vor- die Kompressionszone B, von dieser in die Ausstoßgeschlagen, die Schneckenstege im zweiten Abschnitt zone C und zum hieran unmittelbar oder mittelbar der Ausstoßzone mit Durch- oder Unterbrechungen anschließenden, nicht dargestellten Düsenwerkzeug zu versehen, damit die gleichmäßige Gesamtförde- 55 gefördert. Die Ausstoßzone C besteht aus den beiden rung der Schneckenstrangpresse gewährleistet ist. Abschnitten Cl und C 2 von unterschiedlicher Durch diese Maßnahme wird gleichzeitig ein zusatz- Länge. Der Abschnitt C 2 kann dabei gegenüber dem liches Mischen der Schmelze erreicht. Dem gleichen Abschnitt Cl mehrfach, vorzugsweise auf das Dop-Zweck dient, daß der Schneckenkern zwischen den pelte, und unter bestimmten materialabhängigen Schneckenstegen der Ausstoßzone nockenartige Vor- 60 Voraussetzungen bis zum Achtfachen verlängert sein, sprünge trägt. Dabei besitzt die Schnecke 2 von über ihre Länge

Will man aber Umlenkungen bzw. partielle Rück- gleichbleibendem Außendurchmesser im Abschnitte 2 strömungen der Schmelze vermeiden, so ist es zwecks gegenüber dem Abschnitt C1 eine wenigstens dopgleichmäßiger Schmelzefördergeschwindigkeit vorteil- pelte bis fünffache Gangtiefe bei gleicher Ganghaft, daß die Schnecke über ihre Länge eine unter- 65 breite. Der Durchmesser des Schneckenkerns 4 ist schiedliche Steigung des Schneckensteges aufweist. hier also gegenüber dem im Abschnitt Cl stufenartig Es ist hierzu ferner zweckmäßig, daß die Steigung reduziert,
des Schneckensteges zwecks gleichmäßiger Schmelze- F i g. 2 zeigt das abgebrochene Ende der gleichen

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oder einer ähnlichen Schneckenstrangpresse mit dem die Schneckenstege mit Durch-oder Unterbrechungen

zweiten Abschnitt C 2 der Ausstoßzone. Die versehen und auf dem Schneckenkern können zwi-

Schnecke2 weist in diesem Abschnitt ein erhöhtes sehen den Schneckenstegen der Ausstoßzone bzw.

Spiel 5 zwischen dem Außenumfang der Schnecken- in deren zweitem Abschnitt nockenartige Vorsprünge

Stege 6 und der Innenwand des Gehäusemantels 1 5 oder sonstige Mischelemente angeordnet sein,

sowie eine sich zunehmend ändernde Steigung des Der in die Schneckenstrangpresse eingegebene

Schneckensteges auf. Es kann sich aber auch, wie thermoplastische Stoff wird in bekannter Weise

Fig. 3 zeigt, der Schneckenkern7 zum Schnecken- mittels der Schnecke eingezogen, aufgeschmolzen

ende, also nach rechts, in Form eines Kegels 7 oder und verdichtet und erfährt als Schmelze vor Eintritt

parabolisch zunehmend verjüngen. io in das Düsenwerkzeug im zweiten Abschnitt der

Fig. 4 schließlich stellt ebenfalls das Ende einer Ausstoßzone eine ständige gründliche Durch- bzw. Schneckenstrangpresse mit dem Abschnitt C 2 der Nachmischung bei einer Vergrößerung des Förder-Ausstoßzone dar. Hier ist bei über die Länge der volumens und gegebenenfalls einer Änderung der Schnecke gleichbleibendem Schneckenkern 4 die Verweilzeit unter Vermeidung einer etwaigen ört-Gangtiefe in diesem Abschnitt C 2 deutlich erkennbar 15 liehen Materialschädigung zäher Stoffe durch Frikvergrößert, indem der Außendurchmesser 8 der tionswärme. Die vorgeschlagene Lösung ist daher Schnecke 2 und auch die lichte Weite des Gehäuse- insbesondere für zähe Thermoplaste und solche mantels 1 der Schneckenstrangpresse in diesem Ab- Spinnfäden geeignet, die in einem zwar hohen, aber schnitt gegenüber dem Abschnitt Cl vergrößert sind. eng begrenzten Temperaturbereich verarbeitet wer-Mit 9 ist eine den Gehäusemantel 1 umschließende 20 den müssen, oder bei denen eine Nachhomogenisie-Kühloder/und Heizeinrichtung bezeichnet. rung oder Ausreifung etwaiger in der Schmelze vor-

Im zweiten Abschnitt der Ausstoßzone können handener Mischkomponenten erforderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche· ^e Erfindung bezieht sich auf eine Schnecken strangpresse für hochviskose thermoplastische Stoffe,

1. Schneckenstrangpresse für hoehviskose ther- deren von einem Gehäusemantel umgebene Schnecke moplastische Stoffe, deren von einem Gehäuse- eine Ausstoßzone und einen bis zum Schneckenende mantel umgebene Schnecke eine Ausstoßzone 5 reichenden Schneckengang aufweist.

und einen bis zum Schneckenende reichenden Bekanntlich wird bei der Verarbeitung von Ther-

Schneckengang aufweist, dadurch gekenn- moplasten hoher Schmelzeviskosität auf Schneckenzeichnet, daß die Ausstoßzone (C) der strangpressen üblicher Bauart infolge der inneren Schnecke (2) aus zwei Abschnitten-(Cl, C 2) be- Reibung durch das Scheren solcher hochviskoser steht, deren in Förderrichtung zweiter Abschnitt io Stoffe Wärme erzeugt, die so starke Temperaturüber-(C2) eine gegenüber dem ersten Abschnitt (Cl) höhungen verursachen kann, daß der Kunststoff in bis zum achtfachen vergrößerte Länge sowie eine seinem Molekulargefüge geschädigt wird und bei der wesentlich vergrößerte Gangtiefe aufweist. Weiterbehandlung auf Grund seines thermischen Ab-

2. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1, baus nicht mehr richtig zu handhaben ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Gangtiefe im 15 Erfahrungsgemäß läßt sich das Auftreten unzweiten Abschnitt (C2) der Ausstoßzone (C) ge- erwünschter Friktionswärme und eine hierauf begenüber der im ersten Abschnitt (Cl) eine dop- ruhende Temperaturüberhöhung vermindern, indem pelte bis fünffache Gangtiefe aufweist. man die Schneckenstrangpresse als solche verkürzt,

3. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1, wobei aber auch gleichzeitig das häufig erforderliche dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (2) im ao Durch- bzw. Nachmischen der Schmelze entfällt, zweiten Abschnitt (C 2) der Ausstoßzone (C) zu- Eine derartige Maßnahme setzt voraus, daß die zu sätzlich ein vergrößertes Spiel gegenüber dem verarbeitenden Stoffe stets eine Schmelzeviskosität Gehäusemantel (1) aufweist. konstanter Höhe aufweisen, für welche die Schnek-

4. Schneckenstrangpresse nach den An- kenstrangpresse gekürzt wurde. Ebenso kann man sprächen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 25 eine unzulässige Überhitzung verhindern, indem man der Schneckenkern (7) im zweiten Abschnitt (C 2) das Schneckengangvolumen vergrößert.

der Ausstoßzone (C) mit kegeliger oder parabo- So sind beispielsweise Versuchsreihen bekannt

lischer Verjüngung zum Schneckenende hin aus- (vgl. G. Schenkel, Kunststoff-Extrudertechnik, gebildet ist. 2. Auflage, München, 1963, S. 186 bis 188), auf

5. Schneckenstrangpresse nach den An- 3° Schneckenstrangpressen hoehviskose Thermoplaste sprächen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu verarbeiten, wobei der mechanisch-thermische bei gleichförmig hohrzylindrischem Gehäuseman- Energieumsatz unter Kontrolle gebracht werden tel der Schneckenkern (4) im zweiten Abschnitt sollte. Eine Verlängerung der Meteringzone bei einer (C 2) der Ausstoßzone stufenförmig abgesetzt ist. gleichzeitigen Verkürzung der Kompressionszone und

6. Schneckenstrangpresse nach den An- 35 einer sukzessiven Vergrößerung der konstanten sprächen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Gangtiefe der Meteringzone während der Versuchsbei zylindrischem oder sich verjüngendem reihe von einem Ausgangswert von 2,4 auf 2,8 mm Schneckenkern der Gehäusemantel im zweiten ergab, daß für Niederdruckpolyäthylen für Drehzah-Abschnitt (C 2) der Ausstoßzone (C) stufenförmig len bis 280 U/min die Massetemperatur unter einem erweitert ist, wobei der Schneckenstegdurchmes- 40 für den thermischen Abbau maßgebenden Grenzwert ser dem Gehäuseinnendurchmesser angepaßt ist. gehalten werden konnte.

7. Schneckenstrangpresse nach den An- Diesen Schnecken mit konstanter Gangtiefe in der sprächen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Meteringzone sind aber bei der Vergrößerung der die Schneckenstege (6) im zweiten Abschnitt (C 2) Gangtiefe bzw. der Vergrößerung des Schneckender Ausstoßzone (C) mit Durch- oder Unter- 45 gangvolumens enge Grenzen gesetzt, die durch den brechungen versehen sind. Widerstand des Düsenwerkzeuges und durch die er-

8. Schneckenstrangpresse nach den An- forderliche Homogenität, insbesondere beim Schmelzsprächen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß spinnen von Chemiefasern, bedingt sind.

der Schneckenkern (4; 7) zwischen den Schnek- Für das Spinnen synthetischer Fäden sowie für die

kenstegen (6) der Ausstoßzone (C) nockenartige 50 Herstellung von Folien ist man in zunehmendem Vorsprünge trägt. Maße bestrebt, Thermoplaste hoher Viskosität, so

9. Schneckenstrangpresse nach den An- z. B. bei Hoch- oder Niederdruckpolyäthylen, PoIysprüchenl bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß propylen, Polyamid einzusetzen, da diese im Hinblick die Schnecke (2) über ihre Länge eine unterschied- auf ihre Festigkeit, Dehnung und sonstigen Eigenliche Steigung des Schneckensteges (6) aufweist. 55 schäften gegenüber niedrigviskosen Kunststoffen

10. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 9, wesentliche Vorteile bieten, sich andererseits aber dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des · hierzu auf Schneckenstrangpressen z. B. wegen ihrer Schneckensteges (6) zwecks gleichmäßiger Temperaturempfindlichkeit und der Gefahr ihres Schmelzefördergeschwindigkeit dem unterschied- thermischen Abbaus nur schwer verarbeiten lassen, liehen Gangvolumen angepaßt ist. 60 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

11. Schneckenstrangpresse nach den An- derartige Schwierigkeiten von vornherein auszuschliesprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ßen, indem man eine Schneckenstrangpresse von der Gehäusemantel (1) im zweiten Abschnitt (C 2) sonst üblicher Bauart in der Weise ausbildet, daß die der Ausstoßzone (C) mit ein- und ausschaltbaren Schmelze nach Passieren der Meteringzone und vor Kühl- oder/und Heizeinrichtungen (9) ausgestat- 65 Eintritt in das Düsenwerkzeug der Strangpresse in tet ist. einer besonderen Vergleichmäßigungszone keine weitere Aufheizung, insbesondere durch Scherung und

___^__ Reibungswärme, erfährt und bei gleichzeitiger