DE1729301A1 - Mehrstufiger Extruder - Google Patents

Description

DiPL.-iNO. LUDEWIG · dipl-phys. BUSE · mwuppertal-iaimin

513 Kennwort: "Extruder"

NRM Corporation Akron/Ohio kkJoB (V.St.T.A.) Mehrstufiger Extruder

Die vorliegende Erfindung besieht sioh auf einen mehrstufigen Extruder, dessen 2ylindergehäuse eine EinfUllöffnung für ein aus Kunststoffmaterial oder dergl. bestehenden Werkstoff be^- sitzt, dessen Fördersohnecke im Zylindergehäuse ζüb Transport des Werkstoffes durch den Zylinder dient und den Werkstoff auf seinem Transportweg plastifiziert.

Ein leitender Gedanke bei der Entwicklung von Extrudern besteht darin, ein Gerät zu erhalten, das eine vollständig plastifizierte und homogene Schmelze bei einer im wesentlichen gleichbleibenden Durchflussmenge liefert.

Befriedigende Ergebnisse haben sioh bei Extrudern mit einer Arbeitsstufe ergeben bei denen die Förderschnecke mit eines ZufUhrabschnitt und einem Zumessabsohnitt an den beiden Enden und einem mittleren Übergangsabschnitt versehen ist, der zwei zusammengelegte Gängen verschiedener Steigung besitzt, zwischen denen eine Verengung liegt, die den einen Wendelkanal mit dem anderen verbindet? (USA-Patentschrift 3 271 0I9). Daeit wird ein wachsender HUckdruck und eine intensive Bearbeitung des Workstoffes, ein« Erwärmung und Volumenverkleine rung

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des Werkstoffs wie auch ein verringerter gleichförmiger Durchfluss von verfeinertes Werkstoff von einem Kanal zu de« anderen erhalten. Aber für bestimmte Wirkstoffe, wie z.B. bei Polyäthylen geringer Dichte.ist eine beachtliche Temperaturabweichung des ausgestossenen lutes festzustellen und folglich eine ungenügende Mischung zu bemerken, Insbesondere bei hohem Durchflussmengen.

Durch die vorliegende Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Extruder mit einer Förderschnecke zu entwickeln» der ein vollständig homogenes Ausstossgut bei einer gleichförmigeren Temperatur liefert, als dies mit den bekannten, zur Zeit zur Verfügung stehenden Extrudern zu erbalten ist.

Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, dass man einen zweistufigen Extruder vorsieht, dessen Förderschnecke In der ersten Arbeitsstufe aus einem Obergangeabschnitt besteht, einen unmittelbar davor angeordneten Zumeseabsohnltt zur Lieferung halbflUsslgen Werkstoffes zu deleseo)Ubergangsabschnltt aufweist, wobei die Förderschnecke in diesem Übergangsabschnitt einen Wendelgang besitzt, der einen ersten sehraubenlinlenförrai-en Kanal zum Vorschub des Werkstoffe· aus dem Zumessabschnitt in den Ubergan.sabschni tt bildet sowie einen weiteren Wend,elgan-; ; beeit/.r., der einen zweiten^ schraubenlinieufönnigen Kanal neben diesem ersten Kanal erzeugt und dor gegenüber den ersten Wendelung ulimählich divergierend verläuft, womit der erste schruuben-

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linienförmige Kanal eine fortschreitende abnehmende Weite und der zweite sehraubenlinienförmige Kanal eine fortschreitende zunehmende Veite aufweist, und verengte Verbindungsgängefzwischen diesen beiden Kanälen zur Erzeugng eines Druckaufbaus in dem ersten sehraubenlinienförmlgen Kanal vorgesehen sind, die eine Strömung von verfeinertem Werkstoff aus diesem ersten Kanal in den zweiten Kanal erzeugen, und das nach dieser ersten Arbeitsstufe der Förderschnecke eine zweite Arbeitsstufe zum weiteren Transport des von der ersten Arbeitsstufe zugeführten Werkstoffes vorgesehen ist.

Der Übergangsabschnitt in der ersten Arbeitsstufe ist vorzugs-

vor den

weise nahe am Ende dieser Arbeitsstufe angeordnet -%Hwl· unmittelbar vorangehend ein Zumessabschnitt und ein Verdichtungsabschnitt liegt, um den Werkstoff zumindest teilweise zu verflüssigen, bevor er durch den Übergangsabschnitt geleitet wird.

Es empfehlt sich aber auch in der zweiten -"rbeitsstufe des Extruders nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung einen weiteren Uburgangsabsclini tt dieser Art anzuordnen, der ebenfalls ein Paar von ineinandergeführten Wendel gangen mit verschiedenen Ganghöhen besitzt und zwischen den dadurch erzeugten Kanälen ein verengter Verbindungsgang vorgesehen ist.

Vorteilhaft ist te auch unmittelbar i -n Anschluss an den Übergan-sabschnitt d« r ersten Arbeitsstufe eine Entlüftungsöffnung im Extruder vorzusehen, der es der Feuchtigkeit und den

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fluchtigen Gasen gestattet aus der dünnen Lage des geschmolzenen und verfeinerten Gutes zu entweichen, wenn dieses aus des einen Kanal In den anderen Kanal des übergaqpabschnittes Übergeht.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sieb aus der nachfolgenden Beschreibung. In der Beschreibung und den Zeichnungen sind nur Ausfiibrungsbeisplele der Erfindung dargestellt ™ und diese nicht darauf beschränkt. Und zwar zeigen:

Fig.*eine Seitenansicht einer vorzugsweisen Ausführung des

Extruders nach der Erfindung, bei der Teile des Zylindergehäuses weggebrochen gezeichnet sind, um die Gestalt der Förderschnecke zu verdeutlichen,

Fig.2*«i die Seltenansicht von Teilen der Förderschnecke von Flg. l in vergrößerten MaBstab,

Fig.3 einen teilweisen Radialschnitt durch die ineinander gefc fügten Wendelgange in Übergangsabschnltt der ersten Arbeitestufe längs der Schnittlinie 3-3 von Flg. 2,

Fig.4eine abgewandelte AusfUhrungsfora der Förderschnecke nach der Erfindung, 4i*>die in Vergrösserung die Seitenanäoht eines Teiles der Förderschnecke In der zweiten Arbeltestufe darstellt,

Flg.feinen teilweisen Radialschnitt, ähnlich desjenigen von Flg. 3» jedoch durch die ineinandergefügten Wendelgänge des Ubergangsabschnittes in der zweiten Arbeitsstufe der abgewandelten Förderschnecke von Fig. k längs der Schnittline 5-5.

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Die Fig· 1 zeigt eine bevorzugte Ausführung eines Extruders 1 nach der Erfindung. Dieser besteht aus einem Zylindermantel 2, der eine Lingsbohrung 3 zur Aufnahme einer Förderschnecke k aufweist. An einem Ende des Zylinders 2 ist eine Einfüllöffnung 5 vorgesehen, in die als zu behandelnder Werkstoff Kunststoff in festem Zustand eingefüllt wird, wie in Form von Schrot, Körnern, Spänen oder dergl. Dieser Werkstoff wird mittels der Förderschnecke k gegen^las Auslassende 6 des Gehäuses weitergeschoben, wenn die Schnecke durch einen geeigneten, nicht näher dargestellten Antrieb in Umdrehung versetzt wird. Der Werkstoff strömt am Auslassende 6 durch die übliche Lochplatte 7 und das Strangpressprofil B.

Die dargestellte Förderschnecke k besitzt zwei Arbeitestufen, nämlich eine erste Arbeitsstufe lo, in der der feste, aus Kunststoff bestehende Werkstoff, der durch die EinfUliöffnung 5 zugeführt wird, im wesentlichen vollständig zerkleinert und vermischt wird, und eine zweite Arbeitsstufe 11, in die der Werkstoff aus der ersten ».rbeitsstufe lo eingefttrt wird, um weiterbin geringfügig verfeinert und gemischt zu werden, um aber vor allen Dingen gekühlt und mit gleichförmiger Geschwindigkeit durch die Platte 7 und das Strungpreaapofll 8 hlndurohgepumpt. zu werden.

I« Anschluss an die Kinfüllöffnung 5 in der ersten Arbeitsstufe io ist ein Zufüiirabschnjtt 12 vorgesehen, der einen Gewindegang mit ^lciohbleibender Steigung und konstanter Kanaletie/o besitzt.

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Unmittelbar stromabwärts von diese« ersten Kompressionsabschrtitt 15 befindet stob ein erster Zumessabscbnitt 18, der eine weitere Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 um ein Teilstück I9 des Schneckenkernes 17 mit gleichbleibendem kerndurcbeesser besitzt. Der vom ersten Verdichtungsabschnitt I5 kommende Werkstoff wird hler weiterhin bearbeitet und unter Druok im halbflUssigen Zu» stand am einen sich daran anschliessenden Übergangsabschnitt 2o abgegeben. Wie vielleicht am kosten aus Flg. 2 zu erkennen ist, besteht dieser Übergangsabschnitt 2o aus zwei Ineinandergefügten Wend&gängen 21, 22 mit unterschiedlichen Ganghöhen, die auf einem Teilstüok 23 des Schneckenkernes 17 von allmählich abnehmendem Kerndurchmesser angebracht sind. Der eine Wendelgang 21 ist die Fortsetzung des Wendelverlaufs I3 !■ Zumeseabschnltt, während dessen der andere Wendelgang 22 in den ersten Wendelgang 21 im Anschluss an den ersten Zumessabsobnitt 18 einverleibt ist. Dieser zweite Wendelgang 22 entfernt sich von dem ersten 21 allmählich infolge der unterschiedlichen Ganghöhen· Hinsichtlich des schraubenlinienförmig gewundenen Kanals 25,, der durch den Wendegang 21 gebildet ist, der eine Fortsetzung des ersten Zumesskanals 26 bildet, ergibt slob damit eine allmähliche Abnahme der axialen Kanalweite bis auf Null. Hinsiohtlich des schraubenlinienförmig gewundenen Kanals 27 zwischen den beiden ineinanderlaufenden Wendelgängen 21 und 22 wirkt sich die« in einer allmähliches. Zunahme der axialen Kanalweite aus, und swar vom Werte Null beginnend am ersten Zumessabschnitt 18 zu einem Maximalwert am finde des übergangsabschnittes 2o.

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Darüberhinaus Ut zwischen den beiden^swMndelten Kanälen 25,27 eine Verengung 28 vorgesehen, die, wie Flg. 3 zeigt, ala tin Zwischenraum 29 zwischen der ä'usseren Usfangsflache der Wendel 22 und der Innenwandung der Längebohrung 3 anagebildet aain kann. Venn folglich der Werkstoff entlang dee Yendelkanals 25 aua des eraten Kanal 26 dea Zusessabsohnittes 18 rorgeaohoben wird, wird der Werkstoff beachtlich zusaaaeagedrttekt, bearbeitet und erhitzt, bia er genügend rerfelaert ist, tut duroh dia Verengung 28 aas de»Kanal 25 in den Kanal 27 überzugehen.

Die zweite Arbeitestufe 11 des Extruder· I₁ die eina hoaogene Schmelze aua der «traten Arbeitaatttfe Io erhält, kann in üblicher Weise gestaltet aein. Sie besteht la Fig. i aus ein·« Förderabschnitt 35, der als Fortsetzung Aas Yendelverlanfea 13 ·«* einen Teilstüek 36 dea Schneokeakermaa 17 aitt gleichförmiges Kerndurohsesser angebracht 1st, der aber waasantlloh geringer ala der Kurndurchseaaer des angrenzenden Kernstückes 23 ·■ Ende der eraten Stufe to auagebildet iat. Dasilt wird dar Werkstoff aus der ersten Arbeltaatufe in diese· Absohnitt aiit eine« Bück« druck von nahezu lull aufgenommen. DIa zweite Stuf· 11 besteht ferner aua eines zweiten Verdiehtungaabacaaltt 38, dar eine weitere Fortsetzung des Wendelgangos I3 auf eine»·nach hintan verjüngten Teilstüek 39 des Schneckenkernes I7 tr&ft.und aohllaaalich aus eines z* jiten Zuniessabschnitt ho , der ebenfalls dia

φ
Fortsetzung des Wandelganges I3 auf eines Teilstück %i der Förderschnecke 17 von gleichförmig«: η Kerndurchnesaer aufweist_# Während der Werkstoff die erste Arbeitsstufe Io des Extruders

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verlässt, besitzt er bereits die gewünschte SchmelzkonfiAenz. Die zweite Arbeitsstüfe 11 wird vornehmlich dazu verwendet, den Werkstoff zu kühlen und den Werkstoff (der noch elnWenig zusätzlich bearbeitet wird) durch die Lochplatte 7 und das Strangprempofll 8 mit einer gleichförmigen Durchfluasgesohwindigkeit hindurchzupiuapen.

Wie In dem Ausführungsbeispiel von Fig. k gezeigt 1st, kann der zweite Verdichtungsabschnitt 3d* einen zusätzlichen Wendelgang 45 enthalten, der eine grössere Steigung als der Wendelgang 13* besitzt, womit ein zweiter Übergangsabscbnltt entsteht, der allmählich voneiander divergierende Wendelgänge 13* 45 aufweist. Diese Wendelgänge laufen Ineinander im Anschluss an den zweiten Förderabschnitt 35* und entfernen sieb aufgrund ihrer unterschiedlichen Ganghöhe allmählich vonetander. Damit nimmt der Wendelkanal 47, der durch den Wendelgang 13* gebildet wird und eine Fortsetzung des Kanales 48 Im zweiten Förderabechnitt 35* bildet, in seiner axialen Kanalweite fortlaufend ab, während der Wendelkanal 49 swisohen den Wendelgängen 13», 45 stetig zunimmt. Dieser Wendelkanal 49 nimmt ausgebend vom aalten FOrderabsohmltt 35* von dem Werte KuIl bis zu einem Maximalwert am Ende dieses zweiten Übergangsabschnittes 38* zu. Dia Oeataltung dieser beiden Wendelkanale 48, 49 iat ähnlich derjenigen der Wendelkanäle 25, 27 in dem Obergangaabachnitt 2o der «raten Arbeitsstufe. _φ . ■

Ebenso wie in der ersten Arbeitsstufe la dortigen übergangaab-

sohnltt 2o ist auch hler eine Verengung 5o awlsoheη den beiden

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Wendelkanälen 47»49 vorhanden, wie insbesondere aus Flg. 5 zu erkennen ist. Auch in dieser zweiten Arbeitsstufe 38* 1st diese Verengung als eine Lücke zwischen der äusseren Uafangsflache des zusätzlichen Yendelganges 45 und der Innenwandung der Bohrung 3 gestaltet. Der aus der ersten Arbeitsstufe Io koaaende Werkstoff wird weiter bearbeitet, erhitzt und verfeinert, während er durch die Verengung 5o aus des Kanal 47 in den Kanal 49 herübergedrückt wird. I» übrigen ist die Gestaltung des Extruders 1* in der Ausfuhr ungs form von Fig. 4 in wesentlichen gleich derjenigen von Fig. 1 bis 3 ausgebildet, weshalb auch die gleichen Bezugszeichen zur Kennzeichnung gleicher Bauteile verwendet sind, aber zur Unterscheidung hiervon alt eine« Strich (·) versehen sind.

Es wurden Verauohe ausgeführt alt eines wassergekühlten Extruder ■it eine» L: D-Verhältnis von 14: 1, dessen Durohaesser in der ersten Arbeitsstufe etwa 9 ca (3 i/2 Zoll) beträgt und vor dessen Übergangsabschnitt 2o ein Verdichtungsabsohnitt 15 und ein Zuaessabschnitt 1Θ geaäss Fig. 1 und 2 vorgesohaltet war. Zur Strangpressung wurden Werkstoffe, wie Polyäthylen gsrlngor Dlohte, elastomere» Polyvlnyl-Chlorld und Polystyrol("Dow" 475), verwendet bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit dor Furdersehneoke von 5o,75 und ioo Uadrehungen pro Minute. Ib Jede« dieser Fülle ■■ war das stranggepresste Gut van einer sehr glolohftfmlgen Konsistenz. Die Teaperaturabweichungen betrugen selbst bei Durohlassaengen bis zu 136,2 kg. (3oo lbs) pro Stunde weniger als 1 C. Ia Gegensatz hierzu «Urde eine gleichwertige Fttrdersohneoke ohne den Ubergangsabsehnltt 2o ein aarktfählgos Produkt nur alt olner

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Durobloooaongo bis zu 68,1 kg (15· lbo) pro Stunde herstellen ktfnnen. Abgesehen tob dieser weoentllob geringeren Abgabegesobwindlgkelt ergaben eieh ia doa otauggepreoeten Cat extreae Teaperaturabweicbungen, die alt otoigernder Dureblaoogeeebwlndlgkelt sehr oohnell noob weiter zaaahaen.

Zusätzliche Versnobe warden znr Peototellung der Misobungs-Cborokteriotik in Abhängigkeit tob «or üadrebungsgeschwindigkelt der Pördersobnecke anhand von Polyäthylen geringer Diente durchgeführt, und zwar etaaal für oiaon Extruder alt jeweils öle eine Arbeitsotufο die zweite Arboltootufe 11 τοη Pig. I and danach die zweite Arbeitsstufe 11·.v«a PIg. %· Daraufhin wurden diese beiden Stufen 11 und It' zu einea zweistufigen Extruder voreinigt, dessen L: D-Yerhältnie 2%:1 beträgt, wobei die zweite Stufe 11 al· erste Arbelteetafe aad die zweite Stufe 11· alo zweite Stufe verwendet wardoa. lot «oa Einzelteet la Bereich der UBdrebuagsgeoohwlaoligkoltea tob 5e_t75 bis too Uadrebungen pro Minute »lad woaoatliehe Toaperatarabweiobungen la doa atranggepraeoten OaI b#t «ar Ilaselatafe 11· nnd aoob grttoeere naperaturobvoloaaajaa la dar StvaaUtafa 11 teetgeaftellt worden. OoagogoaMbor war«· a|«r aar «la· gerlag^fttglge toaaoratarabwelobUOg voB 2,1 Ora«*«el»la· (* era« P) bei doa Mozlaolwort Yoa leo Otadreboagea ar· maato toatgo«tollt_t wena'«looo Stufen wie Torotohend erwaHat werde, vorolalgt wurden. Dl··· Irgebal·«· weisen deutllob oaf die aodoataag ämm_t Sobaelzeno deo Verkotoffeo bin, bevor or duroh doa Obergoagooboo>nltt von der Art 38» geaäoo flg. % hindurohgeleitet wird.

.. 10··2·/1Ιδβ " ^M

Bel einem Extruder ait einem Übergangsabschnitt 38» und einem typischen Zumessabscbnitt der ersten Arbeitsetufe 11 let eine beträchtlich höhere Temperaturabweicbung In dem herausgegebenen Werkstoff festgestellt worden als bei der Förderschnecke k nach dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3, die ein Qe misch von im Wesentlichen gleichbleibender Temperatur liefert. Diese Verbesserten Ergebnisse an der Förderschnecke 4 werden auf die besindero Lage des Übergangaabschnittes 2o In der ersten Arbeitsstufe Io zurückgeführt, wo die Temperatur des Werkstoffes verhältnismässig niedrig ist, intern unmittelbar vor diesen Übergangsabschnict 2o der VerdlchtURssabsehnitt 15 und der Zu-r messabschnitt 16 angeordnet sind. Damit wird ein ausreichender Druck entwickelt und eine ausreichende ScbmelzkonziatenM. des Werkstoffes zum )urchfHessen des übergangaabsohnittes 2o erhalten, ohne das * die Aufnahmefähigkeit des Extruders eingeschränkt wird.

Obwohl bereits eingezeichnete Ergebnisse bei einem Extruder 1 erhalten worden iiad, bei dem eine Ubliohe «weite Arbeltestufe in verbindung ml; ler ersten Ai ;&*iteetufe 1« verwendet wurde, um den Werkstoff ta lit.on, us*, wie bereits erwÄhnt aus der ersten Stufe Io η; ;»βρ«η·η, zeigten '« soobe, dass nooh eise bessere Durchmlt ϊί iu& bei β am F sru^er In der Ajssbldlung nach Flg. h erbalten r ~ύ, ..1,4!-,.^iUi *· und 38» jeweils in der ersten set > λ η £*r ..-*l .sr. / . >tsetuf« angeordnet sind.

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BAO ORiGlNAL

Es gibt eine grosse Anzahl verschiedener Ausgestaltungsmöglichkeiten von Extrudern, die nach bekannten Formeln unter Ausnutzung der Prinzipien der vorlegenden Erfindung entwickelt werden können· Das oben erwähnte ausgezeichnete Gemisch von gleichbleibender Temperatur wurde von einem Extruder von 9cm (3 1/2 Zoll) mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 24: 1 erhalten, dessen Förderschnecke 4 die folgenden Dimensionen aufwies:

^RSTE AliBEITSSTUFE lo
Zuführabsohnitt 12

Schneckenkerijl7 mit gleichförmigem Durchmesser«, einer Länge von 45,7,2 cm (18 Zoll) «it einen Wendelgang 13 von einer Ganghöhe Bit 8,89 cn (3 */² Zoll) und 1,27cm Kanaltiefe (1/2 Zoll)

Verdichtungeabschnitt 15

Ein nach rückwärts hin verjüngter Sohneckenkern 17 von 22,22 cn Länge (8 3/4 Zoll), womit die Kanaltiefe von 1,27 ob (1/2 Zoll) auf o,51 ob (o,2 Zoll) abnimmt, die al· Fortsetzung des Ye ndelverlaufe· 13 gebildet ist*

ZuBBessabschnitt 18

Gleichbleibender Schneckenkerndurclmesser von 35,56 οι (14 ZolljLHnge, mit einer Kanaltiefe von o,51 ei (o,2 Zoll), die al· Fortsetzung des Vendelverlaufe· 13 gebildet ist.

Übergangsabschnitt 2o

Der Schneckenkern verjüngt sich über eine Länge von 29,21 CB ^₉ ¹/!^/^g^orait die als Fortsetzung de·

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Wendelganges 13 entstehende Kanaltlefe von o,5* cm (o,2 Zoll) auf o,76 cn (03 Zoll) anwäohst, wobei der dazwischenliegende Wendelgang 22 einen Zwischenraum 29 um etwa o,o51 ca (o,o2 Zoll) grosser ausbildet, als der normale Abstand der Wendel 13 von o,ol3 oe (o,oo5 Zoll) beträgt.wobei die vorangehende Stirnfläche des Wendelganges eine Neigung von 3o Grad aufweist und eine gerundete Kante 61 im Anschluss daran besitzt.

ZWEITE ARBEiTSSTUFE J.1

Zweiter Zuführabschnitt 35

Gleichförmiger Schneckenkerndurohmesser alt 23,^2 cm (^/32 Zoll) Länge und 1,91 en (3/* Zoll) Kanaltlefe, die durch Fortsetzung des Wendelverlaufes 13 erhalten

Zweiter Verdichtungsabschnitt 3ß. Ein sich nach hinten verjüngendes TeilstUck des Schneckenkerue-s von 26,67 oe (lo, l/2 Zoll} Lunge mit einer Kanaltiefe von etwa 1,91 «■ (3/4 0*U)*bls zu 0,51 ca (o,2 Zell,)der Jareh Fortsetzung A*· Mtitlganges I3 gebildet 1st.

Zweiter Zumassabschnltt *o

Schneokenkern alt gleichförmige· Dureha«aaer von Ίο,öl cm (15 3/f Zoll) Länge alt einer Kanaltlefe ren o,5lc> (o,2 Zoll), die duroh Fortsetzung de· Wendel» ganges 13 erzeugt 1st.

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Die auf 3o Grad geneigte vorangehende Stirnfläche 60 und deren gerundete Kante 61 in des eingefügten zusätzlichen Vendelgang unterstützt den Vorgang der Oberführung des Werkstoffes von de· Kanal 25 in den Kanal 27. Di· In Ströaungsriebtuag verlaufende Verjüngung des Sobneokenkernes la TeCatüok 23 dea Übergangsabschnittes 2o sohliesst die Ausbildung eines nach rückwärts gerichteten Druckes la Kanal 27 stromabwärts gegenüber dem grösseren Vendelgang 21 aus, woait die Kapazität des Extruders sich verringern könnte.

Obwohl vorstehend der Iwisohenraua 29 an der zusätzlichen Wendel 22 ait 0,051 oai (0,0$ Zoll) grtfsser als das normale enge Spiel am Vendelgang 21 angegeben ist, ändert sich dieser Wert in Abhängigkeit von der Art des stranggepressten Werkstoffes und den Maßen des Extruders. Zum Beispiel für einen Extruder von 8,89 cm (3 1/2 Zoll) beträgt bei der Verwendung von pulverisiertem Polyvenyloblorid der Zwischenraum vorzugsweise o,o25 cm (ο,οΐο Zoll) mehr als das normale Spiel von o,ol3 em (o,oo5 Zoll) Demgegenüber 1st bei einem Kxtruder mit 11, %3 om (k 1/2 Zeil) bei Verwendung von Polyäthylen ein Zwischenraum to· 0,06h em (o,o25 Zoll) grtfseer als das normale Spiel an der Vendel von o,ol5cm (0,006 Zoll) ausgebildet.e«4« ete. Befriedigende Ergebnisse erhält man aber auch aohon bei einem Zwischenraum, der zwischen den Wertem von 0,038 cm (o,ol5 Zoll) and o,llcm (o,o4o Zoll) liegt. *

Daa Ausführungsbelsplel nach Flg. k einer Ftfrdersobneeke 4· kamm eine erste Arbeltsstafe von de mir t erhalten, «le ale vorstehend

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bei der ersten Ausführungsform erläutert worden ist, aber die zweite Stufe 11* kann dabei folgendermaßen dimensioniert sein:

Zweiter Zuführabschnitt 35^f

Schneckenkern mit gleichbleibendem Durchmesser von 25,64 cm (Io 3/32 Zoll) Länge mit einer Kanaltlefe von 1,27 cm (1/2 Zoll), die durch Fortsetzung der Wendel

IV gebildet ist. Zweiter Übergangsabschnitt 38*

Ein nach rückwärts zu verjüngter Schneckenkern von 38,1 cm (15 Zoll) Länge mit einer Kanaltiefe, die von 1,27 cm (1/2 Zoll) bis etwa o,64 cm (i/4 Zoll) abnimmt und durch Fortsetzung der Wendelbahn 13 gebildet 1st; einer dazwischen liegenden Wendel 45 mit einer Ganghöhe von 12,54 cm (4 7/16 Zoll) und einem Iwischenraum 51 um etwi den Wert von o,o76 cm (o,o3 Zoll) grosser als das normale'Spiel der Wendel von o,ol3 cm (o,oo5 Zoll).

Zweite:' Zumessabsohnltt 4o'

Schnee renkern mit gleichförmigen Durchmesser und einer Länge /on 26,^7 cm (Io 1/2 Zoll) und einer Kanaltiefe von o,64 cm (1/4 Zoll),die als Fortsetzung der Wendelbahn 15* ausgebildet ist.

Hinzuzufügen ist noch, da#e die Ablaesöffnung 62 In der Wandung des Zylindergehäisos ' vorzugsweise im Bereich des zweiten Zufiihrabschnittes 55 angeordnet wird. u>, gegenüber der Atmosphäre

If 3

oder einem Unterdrück im wesentlichen kein Druck herrscht, wenn die dünne Lage des verfeinerten Materials von dem einen Kanal 25 durch die Verengung 28 in den anderen Kanal 27 gedrückt worden ist. Das Aussetzen des Werkstoffes eines an der öffnung 62 herrschendem Unterdruck oder Atmosphärischen Normaldruck dient der Entfernung von Feuchtigkeit oder flüchtigen Gasen, die die Oberfläche des stranggepressten Werkstoffes beschädigen könnten.

Obwohl erschöpfende Versuche noch nicht durchgeführt worden sind, ist aus den vorstehenden Ergebnissen bereits zu entnehmen, d.ass Extruder nach der Lehre der vorliegenden Erfindung gestaltet werden können, in dem ergänzend auf bekannte Knostruktionsformeln zurückgegriffen wird. Bis jetzt sind jedenfalls Beschrankungen hinsichtlich der Anwendung von gewissen Werkstoffen noch nicht festgestellt worden. Um die Auswurfgeschwindigkeit pro Umdrehung der Förderschnecke zu verbessern, also die Grosse Kilogramm/Stunde/Umdrebung pro Minute zu erhöben, wäKre eine tiefere Bauart möglich, während eine Verbesserung der Qualität hinsichtlich der Temperatur erfolgt und die Umdrehungsgeschwindigkeit bei einem Minimalwert erfolgt.

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-¹C

Claims (12)

1. Kennwort: "Mehrstufiger Extruder"

   Patentansprüche :

   .^Mehrstufiger Extruder, dessen Zylindergehäuse eine Einftillöffnung für ein aus Kunststoff oder dergleichen bestehenden Werkstoff besitzt und dessen is Zylindergehäuse angeordnete Förderschnecke zum Transport des Werkstoffes durch den Zylinder dient und den Werkstoff auf seine« Transportweg plastifiziert, dadu rch gekennzeichnet, dass die Förderschnecke eine erste Arbeitsstufe aufweist, bestehend aus einen Ubergangsabsohnitt, einem unmittelbar davor angeordneten Zumessabschnitt zur Zulieferung halbflüssigen Werkstoffe zui Ubergangsebsohnitt, webe! die Förderschnecke in diesem Übergangsabschnitt elften Vendelgang besitzt, der einen ersten schraubenlinienförmigen Kanal zum Vorschub des Werkstoffes aus dem Zumessabsohnltt in den Übergangsabschnitt bildet, SQxwie einen weiteren Yendelgang besitzt, der einen zweiten schraubenllnienfürmigen Kanal neben diesem ersten Kanal erzeugt und der gegenüber den ersten Wendelgang allmählioh divergierend verläuft, womit der erste schraubenlinlenförraige Kanal eine fortschreitende abnehmende Weite und der zweite schraubenlinlenfüraige Kanal ein« fortschreitende zunehmende Weite aufweist, und verengte Verbindungsgange zwischen diesen beiden Kanälen zur BTrzaugung eines Druokaufbaus in den ersten>#obraubenlinienfureigen Kanal und einer Strömung von verfeinertem Werkstoff au* dleae«

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   ORIGINAL INSPECTED

   ersten Kanal in den zweiten Kanal vorgesehen sind, und dass die Fürderschnecke stronabwttrts zu der ersten Arbeltestufe eine zweite Arbeitsstufe zur Veiterförderung des von der ersten ArbeltSBtufe zugefUhrten Werkstoffes aufweist.
2. 2. Extruder nach Anspruch 1, dadurob gekennzeichnet, dass der in der ersten Arbeitsstufe befindliche übergangsabsobnltt

   βλ am stromabwärts liegenden Ende dieser ersten Arbeltestufe angeordnet ist.
3. 3. Extruder nach Anspruch 1, gekennzeichnet duroh einen weiteren Zufübrabsohnitt und einen Verdichtungsabsohnitt in der ersten Arbeitsstufe, die stromaufwärts von de« Zuaesssbschnltt zur Durchleitung des Werkstoffes durch den Zuaessabsehnitt angeordnet sind.
4. 4. Extruder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die * Transportschnecke «inen eingängigen Vendelverlauf aufweist, der stob Über die ganse Länge des in der ersten Arbeitsstjife angeordneten Zuführ-, Verdlobtungs-., und Znaessabeohnitt^erstreckt und der erste Vendelgang dee la der ereten Arbeitestufe befindlichen Überg*ngsabsobnlttes eine Verlängerung dieses Wendelverlaufee darstellt.
5. 5· Extruder nach Anspruob i, dadurch gekennzeichnet, das· die verengten Vorblndungsgttnge swlsohen dea ersten und deai swelten sohraubenllnlenfttrsilgen Kanal la Übergangsabsobnltt der ersten Arbeltestufe ^durf||l¹ _| ^ai^B| ftrtjejjenriesj swlsoben der Zylinder- ^#

   . · ■ ■-■-■■■ - 3 - -^

   7J

   inneiifrandung des Gehäuses und dem Gewindekaram des zweiten Wendelganges gebildet sind.
6. 6. Lxtruder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen der Zylinderinnenwandung und der Gewinclekuppe des zweiten Wendel ganzes eine \reite zwischen o,33 min (o_toi5 Zoll) und ι, o2 ram (o,o*io Zoll) besitzt.
7. 7. Extruder nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass der erste sowie zweite schraubenlihienförmige Kanal eine allmählich wachsende radiale Tiefe aufweist beginnend am Ende des übergangsabschnittes der ersten Arbeitsstufe zur Beseitigung eines Rückdruckes in dem zweiten sehraubenlinienförmigen Kanal.
8. 8. Extruder nach \nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ärbeitsjtufe in Richtung des Werkstofftransportes gesehen aufeinander (olgende Zuführ-, Verdichtungs-, und Zumessabschnitte besetzt zur Kühlung und zum Abströmen von aus der ersten Arbeitsstufe erhaltenen verfeinerten Material.
9. 9. Extruder nach Ißspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderschnecke in dem Zuführabschnitt dieser zweiten Arbeitestufe einen Wenrielverlauf zur Bildung eines schraubenlinienförmigen Ka na: ι besitzt, (¹^ ssen radiale Tiefe wesentlich grosser als di3 radiale^iefe des zweiten Schraubenlinienförraigen Kana]i im Übergangsabschnitt der ersten Arbeitsstufe ausgebildet it , womit im Zuführabschnitt der zweiten Arbeitsstufe ein la * »eentlicher iruoklose* Znstand herrscht, und

   103828/1556 _Ä4rs .

   und im Zumessabschnitt der zweiten Ar.beitsstufe Öffnungen zur Entlüftung des verfeinerten Werkstoffes vorgesehen sind, während dieser aus dem ersten Kanal in den zweiten Kanal des Übergangsabschnittes in der ersten Arbeitsstufe durch die verengten Verbindungegange hindurchgedruckt wird.
10. 10. extruder nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Arbeitsstufe einen zweiten Übergangsabschnitt besitzt, der ähnlich denjenigen der ersten Arbeitestufe ausgebildet ist, um eine weitere Verfeinerung des Werkstoffes bein Durchgang durch diese zweite Arbeltsstufe zu erhalten.
11. 11. Extruder nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Kanäle in dem Übergangsabschnitt der zweiten Arbeitsstufe von dessen Anfang bis zu dessen Ende eine fortschreitende abnehmende radiale Tiefe aufweisttti
12. 12. Mehrstufiger Extruder bestehend aus einem Zylinder mit einer Einfüllöffnung für plastischen Werkstoff oder dergl., eine im Zylinder drehbare Förderschnecke, die durch Umdrehung den Werkstoff durch den Zylinder hindurchschiebt und den Werkstoff während seines Transportweges plastifiziert,, d a d u r cn gekennzeichnet, dass die Förderschnecke eine erste Arbeitsstufe aufweist, die in Richtung des Vorschubes des Materials aufeinanderfolgend einen Zufuhr-, Verdichtungen, Zummess- und Übergangsabschnitt besitzt, wobei die Förderschnecke einen ersten Pendelgang besitzt, der eich Über die volle Länge der ersten Arbeitestufe erstreckt und der einen

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    ersten schraubenlinienförmig verlaufenden Kanal zum Vorschub des Werkstoffes erzeugt, und in ihrem Übergangsabsehnitt einen zweiten pendelgang besitzt, der einen zweiten schraubenlinienförraigen Kanal neben dem ersten Kanal in diesem Abschnitt bildet, wobei der erste schraubenlinienförmig gewundene Kanal in diesem Überg n.^sabsßhnitt fortlaufend in seiner axialen Veite abnimmt, wahrend der zweite kanal demgegenüber fortschreitend in seiner axialen Veite zunimmt, zwischen den ersten und zweiten Kanal in diesem Übergangsabschnitt eine Verengung zum üruckaufbau im ersten Kanal dieses Abschnittes und zur Strömung von verfeinertem Material aus dem ersten Kanal in den zweiten Kanal vorgesehen ist, und die Förderschnecke stromabwärts von ihrer ersten Arbeitestufe eine zweite Arbeitsstufe .ufweist, in der sich der erste Wendelgang und damit der erste schraubenlinienförmig gewundene Kanal ebenfalls über die ganze Läng; dieser zweiten Arbeitsstufe verläuft, durch

    aus
    die der ersten Arbeitsstufe kommende Werkstoff fortgeleitet

    wird,

    13· Extruder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des zunehmenden bzw. abnehmenden zweiten bzw. ersten schraubenlinienförmig gewundenen Kanals in dem Übergansab-

    t der erste Wendelgang gegenüber dem zweiten Wendelgang e unterschiedliche Steigung besitzt.

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