DE19638243A1

DE19638243A1 - Process for producing a plastic, in particular with additives, and extruder for carrying out the process

Info

Publication number: DE19638243A1
Application number: DE19638243A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Gleich; Engelbert Heinz
Original assignee: KANNEGIESSER KMH KUNSTSTOFFTEC
Current assignee: CA Lawton Co
Priority date: 1996-09-16
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 1998-03-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines insbesondere mit Zusätzen versehenen Kunststoffs gemäß dem, Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 6 und einen Extruder zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The invention relates to a method for producing a especially plastic with additives according to the Preamble of claim 1 and 6 and an extruder for Implementation of the method according to the preamble of the claim 10th

Kunststoffe wie zum Beispiel Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere werden zur Verbesserung ihrer Eigenschaften vielfach mit Zusätzen versehen. Insbesondere werden Kunststoffe ver stärkt durch Fasern wie Glasfasern Kohlefasern, Aramitfasern, Naturfasern und Kunststoffasern. Derartige Fasern werden entweder als Endlosfasern, geschnittene Fasern oder Matten stücken den Kunststoffen zugesetzt. Plastics such as thermoplastics, thermosets and Elastomers are widely used to improve their properties with additives. In particular, plastics are used strengthens carbon fibers, aramite fibers through fibers such as glass fibers, Natural fibers and plastic fibers. Such fibers are either as continuous fibers, cut fibers or mats pieces added to the plastics.

Es sind verschiedene Möglichkeiten der Herstellung von Kunst stoffen mit Zusätzen bekannt. Die Erfindung bezieht sich auf eine dieser bekannten Möglichkeiten, mit der der Kunststoff während der Plastifizierung im Extruder mit Zusätzen versehen wird. Die bekannten Verfahren dieser Art zur Durchführung dieser Verfahren dienender Extruder haben verschiedene Nachteile. Zum einen mangelt es an der Homogenität und Imprägnierung der Kunststoffe bzw. Zusätze. Zum anderen werden zugesetzte Fasern gebrochen, wodurch eine unzureichende Verstärkung des Kunststoffs erreichbar ist.There are different ways of making art known substances with additives. The invention relates to one of these known ways with which the plastic Add additives during plastication in the extruder becomes. The known methods of this type for implementation extruders serving this method have several Disadvantage. On the one hand there is a lack of homogeneity and Impregnation of the plastics or additives. On the other hand added fibers broken, causing an inadequate Reinforcement of the plastic is achievable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines verstärkten Kunststoffs und einen ent sprechenden Extruder zu schaffen, womit zum einen homogene Kunststoffe mit Zusätzen herstellbar sind und zum anderen kein nennenswerter Bruch der zur Verstärkung dienenden Fasern eintritt.The invention has for its object a method for Production of a reinforced plastic and an ent to create speaking extruders, which on the one hand is homogeneous Plastics can be manufactured with additives and, secondly, none significant break in the fibers used for reinforcement entry.

Ein Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 1 auf. Demnach wird der Kunststoff zum Dispergieren und/oder zur Zufuhr von Zusätzen bereichsweise an der Plastifizierschnecke vorbeigeführt. Dadurch wird die Möglich keit geschaffen, außerhalb bzw. neben der Plastifizierschnecke den Kunststoff und/oder die Zusätze gezielt und intensiv zu behandeln und miteinander in Verbindung zu bringen (zu imprägnieren).A procedure for solving this problem shows the measures of Claim 1 on. Accordingly, the plastic becomes dispersed and / or for the supply of additives in some areas on the Plasticizing screw passed by. This makes the possible created, outside or next to the plasticizing screw the plastic and / or the additives specifically and intensively treat and relate to each other (to impregnate).

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Vorbeiführen des Kunststoffs an der Plastifizierschnecke eine Nebenschnecke verwendet. Die vorzugsweise separate Neben schnecke hat den Vorteil, daß sie abweichend von der Plastifizierschnecke ausgebildet sein kann und sich dadurch besser den Erfordernissen anpassen läßt als die Plastifizier schnecke.According to a development of the method according to the invention to guide the plastic past the plasticizing screw used a secondary screw. The preferably separate subsidiary snail has the advantage that it differs from the Plasticizing screw can be formed and thereby can be better adapted to the requirements than the plasticizer slug.

Beim bevorzugten Verfahren ist vorgesehen, im Bereich der Nebenschnecke zur Verstärkung dienende Fasern, insbesondere endlose Faserstränge, dem Kunststoff zuzuführen. Hierbei bietet die Nebenschnecke die Möglichkeit, Endlosfasern so einzuziehen und in der geschmolzenen Kunststoffmasse einzuarbeiten, daß sie einerseits eine maximal mögliche Länge aufweisen und anderer seits intensiv imprägniert werden.The preferred method provides for Auxiliary screw for reinforcing fibers, in particular endless fiber strands to feed the plastic. Here offers the secondary worm has the possibility to feed endless fibers in this way and to incorporate in the molten plastic mass that they on the one hand have a maximum possible length and on the other are intensively impregnated.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, der Neben schnecke eine drucklose Zone zuzuordnen, in der Fasern, insbesondere Endlosfasern, in die aufgeschmolzene Kunststoff masse eingebracht werden. Vor allem Endlosfasern können dadurch die Nebenschnecke umschlingen und so in die aufgeschmolzene Kunststoffmasse eingebracht werden. Vorzugsweise erstreckt sich die drucklose Zone bis hin zur Plastifizierschnecke, wodurch eine schonende Übergabe der Endlosstränge von der Nebenschnecke an die Plastifizierschnecke gewährleistet ist.It has proven to be particularly advantageous, the secondary assign a non-pressurized zone in which fibers, especially continuous fibers, in the melted plastic mass are introduced. Especially continuous fibers can be loop around the secondary snail and so into the melted Plastic mass are introduced. Preferably extends the unpressurized zone up to the plasticizing screw, whereby a gentle transfer of the endless strands from the secondary screw to the plasticizing screw is guaranteed.

Ein weiteres Verfahren zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 6 auf. Dadurch, daß dem Kunststoff im Bereich der Plastifizierungs schnecke Zusätze wie beispielsweise Fasern oder Rovings kontinuierlich, insbesondere endlos, zugeführt werden, kommt es zu einer wirksamen Verbindung der Verstärkungen mit dem Kunststoff. Vor allem aber wird verhindert, daß die Zusätze so sehr zerbrechen, daß im Kunststoff nur noch kurze Stückchen übrig bleiben.Another method for solving the problem of the invention lying task has the measures of claim 6. The fact that the plastic in the field of plasticization snail additives such as fibers or rovings continuously, especially endlessly, it comes for an effective connection of the reinforcements with the Plastic. Above all, however, the additives are prevented from doing so very break that only short pieces in the plastic left over.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, die Zusätze dem mindestens teilweise plastifizierten Kunststoff im Bereich einer drucklosen Zone der Plastifizierschnecke zuzu führen. Dadurch ist zum einen möglich, die Plastifizierschnecke mit einer nach außen offenen Öffnung zur endlosen Zufuhr der Fasern oder Rovings zu versehen. Zum anderen wird eine besonders gute und wirkungsvolle Imprägnierung der Fasern oder, Rovings auf ihre gesamte Länge erreicht.According to a development of the method, the Additions to the at least partially plasticized plastic in the Area of a depressurized zone of the plasticizing screw to lead. On the one hand, this makes it possible to use the plasticizing screw with an opening open to the outside for endless feeding of the To provide fibers or rovings. On the other hand, one particularly good and effective impregnation of the fibers or, Rovings reached to their full length.

In Weiterbildung aller Verfahren, und zwar insbesondere nach dem Anspruch 1 und dem Anspruch 6, kann vorgesehen sein, daß die endlos zugeführten Fasern bzw. Rovings bei der Zufuhr zur Plastifizierschnecke geschnitten werden in Rovings bzw. Fasern endlicher Länge. Dies kann im einfachsten Falle geschehen an der Innenkante der sich im Gehäuse befindlichen Zuführung für die endlosen Fasern bzw. Rovings zur Schnecke. Dazu werden die Rovings an dieser Innenkante der Zuführöffnung im Gehäuse immer dann geschnitten, wenn eine Schneckenwendel der Schnecke unter der Zuführöffnung entlangwandert. Die endlosen Fasern bzw. Rovings werden dadurch gezielt abgeschert. Die Länge der Fasern bzw. Rovings ergibt sich aus der Schneckengeometrie, insbesondere die Steigung der Schneckenwendel der Plastifizier schnecke bzw. Nebenschnecke.In further training of all procedures, in particular after the Claim 1 and claim 6, it can be provided that the endlessly fed fibers or rovings when feeding to Plasticizing screws are cut in rovings or fibers finite length. In the simplest case this can happen the inside edge of the feed for the endless fibers or rovings to the snail. To do this, the Rovings always on this inner edge of the feed opening in the housing then cut when a helix of the snail under migrates along the feed opening. The endless fibers or This deliberately shears off rovings. The length of the fibers or rovings results from the screw geometry, especially the slope of the plasticizer screw spiral snail or minor snail.

Ein Extruder zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe weist die Merkmale des Anspruchs 10 auf. Durch die Nebenschnecke in Verbindung mit Mitteln zum Überleiten des Kunststoffs von der Plastifizierschnecke zur Nebenschnecke und zurück (mit Zusätzen) wird eine Art Nebenstrecke für den Kunst stoff geschaffen, die es ermöglicht, den Kunststoff gezielt zu behandeln, unter den geforderten Voraussetzungen mit Zusätzen zu versehen und die Zusätze in der erforderlichen Weise in den Kunststoff einzuarbeiten, insbesondere zu imprägnieren, zu dispergieren und/oder zu mischen.An extruder for solving the basis of the invention Task has the features of claim 10. Through the Secondary screw in connection with means for transferring the Plastic from the plasticizing screw to the secondary screw and back (with additions) becomes a kind of branch for art created material that allows the plastic to be targeted treat, under the required conditions with additives to provide and the additives in the required manner in the Incorporate plastic, especially impregnate, too disperse and / or mix.

Die vorzugsweise parallel zur Plastifizierschnecke verlaufende Nebenschnecke verfügt über ein eigenes Nebenschneckengehäuse, das mit dem Plastifiziergehäuse bereichsweise in Verbindung steht. Somit hat jede Schnecke ein eigenes Gehäuse, das die Nebenschnecke von der Plastifizierschnecke trennt. Beide Schnecken stellen dadurch baulich selbständige Einheiten dar, die bei Bedarf für sich repariert werden können.The one that runs preferably parallel to the plasticizing screw Secondary screw has its own secondary screw housing, in some areas in connection with the plasticizing housing stands. Thus, each screw has its own housing, which the Separates the secondary screw from the plasticizing screw. Both This means that snails are structurally independent units, that can be repaired for yourself if necessary.

Die Mittel zum Überleiten des Kunststoffs bzw. mit Zusätzen versehenen Kunststoffs von der Plastifizierschnecke zur Neben schnecke bzw. umgekehrt sind bei einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung als Übergangsöffnungen ausge bildet. Die Übergangsöffnungen sind zweckmäßigerweise in der Gehäusewandung des Plastifiziergehäuses und des Neben schneckengehäuses angeordnet, und zwar so, daß durch zueinander gerichtete Ausschnitte in den Wandungen beider Gehäuse der Kunststoff (gegebenenfalls mit den Zusätzen) zur Nebenschnecke und anschließend von dieser zurück zur Plastifizierschnecke. gelangen kann.The means for transferring the plastic or with additives provided plastic from the plasticizing screw to the secondary snail or vice versa are in a preferred Further development of the device as transition openings forms. The transition openings are expediently in the Housing wall of the plasticizing housing and the secondary arranged snail housing, so that through each other directed cutouts in the walls of both housings Plastic (if necessary with the additives) to the secondary screw and then from this back to the plasticizing screw. can reach.

Bei einer Ausgestaltung des Extruders kann das Nebenschnecken gehäuse eine Öffnung zur Zufuhr von Fasern, insbesondere Endlosfasern, zur Nebenschnecke aufweisen. Dadurch ist eine gezielte Zufuhr der Fasern, insbesondere Endlosfasern zum Extruder gewährleistet, und zwar dort, wodurch eine ent sprechende Gestaltung der Nebenschnecke die Voraussetzung für eine zerstörungsfreie Zufuhr der Fasern zum Kunststoff und eine intensive Imprägnierung der bietet.In an embodiment of the extruder, the secondary screw can housing an opening for feeding fibers, in particular Continuous fibers, have to the side worm. This is one targeted feeding of the fibers, in particular continuous fibers to the Extruder guaranteed, namely there, which ent speaking design of the secondary snail the prerequisite for a non-destructive supply of the fibers to the plastic and a intensive impregnation that offers.

Es ist alternativ denkbar, die Nebenschnecke mit einer Dispergierschnecke zu versehen. Diese dient dazu, Kunststoff mischungen zu dispergieren, wobei die Nebenschnecke diesen Vorgang begünstigt, weil das Dispergieren sich im Bereich der Nebenschnecke effektiver durchführen läßt als im Bereich der Plastifizierschnecke.Alternatively, it is conceivable to use a secondary screw To provide a dispersing screw. This serves to plastic to disperse mixtures, the minor screw this Process favors because the dispersion is in the range of Secondary screw can be carried out more effectively than in the area of Plasticizing screw.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele erfindungs gemäßer Extruder und Verfahren zur Herstellung von Kunststoff unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:In the following preferred embodiments are fiction appropriate extruder and process for the production of plastic explained in more detail with reference to the drawing. In the Show drawing:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt eines ersten Aus führungsbeispiels eines Extruders, Fig. 1 shows a schematic longitudinal section of a first example of a guide from the extruder,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Extruders in einem Längsschnitt analog zur Fig. 1, und Fig. 2 shows a second embodiment of an extruder in a longitudinal section analogous to Fig. 1, and

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Extruders in einem Längsschnitt analog zu den fig. 1 und 2. Fig. 3 shows a third embodiment of an extruder in a longitudinal section analogous to the figures. 1 and 2.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen schematisch einen Teil eines Extruders. Die gezeigten Extruder dienen zum Aufschmelzen von Kunststoffen unterschiedlicher Art, insbesondere Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere. Gleichzeitig dient der Extruder dazu, Kunst stoffe mit einem oder mehreren Zusätzen zu versehen oder Kunststoffe in irgendeiner Weise beim Aufschmelzen zu behandeln, beispielsweise zu dispergieren. Die aufgeschmolzenen und mit Zusätzen versehen bzw. behandelten Kunststoffe werden von Extruder unter Druck aus einem verschließbaren Mundstück ausgetragen. Figs. 1 to 3 show schematically a part of an extruder. The extruders shown are used to melt plastics of various types, in particular thermoplastics, thermosets and elastomers. At the same time, the extruder serves to provide plastics with one or more additives or to treat plastics in any way during melting, for example to disperse them. The melted and treated with additives or treated plastics are extruded under pressure from a sealable mouthpiece.

In der Fig. 1 ist schematisch ein Teil eines Extruders 10 dargestellt, der dazu dient, Kunststoff aufzuschmelzen und mit Zusätzen in Form von zur Verstärkung des Kunststoffs dienenden Fasern zu versehen. Es geht dabei sowohl um Endlosfasern als auch um geschnittene Fasern oder auch Matten- bzw. Gewebestücke und Holzmehl oder dergleichen.In FIG. 1, a part of an extruder 10 is shown schematically, which serves to melt plastic and be provided with additives in the form of serving for reinforcement of the plastic fibers. It is all about continuous fibers as well as cut fibers or pieces of mat or fabric and wood flour or the like.

Der Extruder 10 verfügt über eine Plastifizierschnecke 11, die durch einen schematisch dargestellten Motor 12 drehbar in einem Plastifiziergehäuse 13 gelagert ist. Die Plastifizierschnecke 11 ist im Außenumfang mit einer Schneckenwendel 14 versehen, deren Steigung derart ausgebildet ist, daß zusammen mit einer entsprechenden Antriebsdrehrichtung des Motors 12 der Kunststoff einschließlich später zugesetzter Fasern in Extrusionsrichtung 15 (das ist in der Fig. 1 von rechts nach links) zum verschließbaren Mundstück 16 transportierbar ist. Der noch unplastifizierte Kunststoff wird beispielsweise in Form von Granulat dem Eingang der Plastifizierschnecke 11, nämlich dem dem verschließbaren Mundstück 16 gegenüberliegenden Ende der Plastifizierschnecke 11, zugeführt, und zwar im gezeigten Ausführungsbeispiel über einen Trichter 17.The extruder 10 has a plasticizing screw 11 which is rotatably mounted in a plasticizing housing 13 by a schematically illustrated motor 12 . The plasticizing screw 11 is provided on the outer circumference with a screw helix 14 , the pitch of which is designed such that, together with a corresponding drive direction of rotation of the motor 12, the plastic including fibers added later in the extrusion direction 15 (this is from right to left in FIG. 1) closable mouthpiece 16 is transportable. The plastic, which has not yet been plasticized, is fed, for example in the form of granules, to the entrance of the plasticizing screw 11 , namely the end of the plasticizing screw 11 opposite the closable mouthpiece 16 , in the exemplary embodiment shown via a funnel 17 .

Erfindungsgemäß ist der Plastifizierschnecke 11 eine Neben schnecke 18 zugeordnet. Die Nebenschnecke 18 ist in einem separaten Nebenschneckengehäuse 19 angeordnet. Das Neben schneckengehäuse 19 und das Plastifiziergehäuse 13 sind miteinander verbunden, und zwar derart, daß sie in ihren zueinander gerichteten Wandungen zusammenliegen. Dadurch ver laufen die Längsmittelachsen der Plastifizierschnecke 11 und der Nebenschnecke 18 mit Abstand parallel zueinander. In der Länge ist die Nebenschnecke 18 kürzer ausgebildet als die Plastifizierschnecke 11, verfügt nämlich über etwa die halbe Länge. Angeordnet ist die kürzere Nebenschnecke 18 etwa im mittleren Bereich der längeren Plastifizierschnecke 11. Die Nebenschnecke 18 verfügt im gezeigten Ausführungsbeispiel über einen eigenen separaten Antrieb, nämlich einen ebenfalls nur schematisch dargestellten Motor 20.According to the plasticizing screw 11 an auxiliary screw 18 is assigned. The secondary screw 18 is arranged in a separate secondary screw housing 19 . The auxiliary screw housing 19 and the plasticizing housing 13 are connected to one another, in such a way that they lie together in their mutually facing walls. As a result, the longitudinal central axes of the plasticizing screw 11 and the secondary screw 18 run parallel to one another at a distance. The length of the secondary screw 18 is shorter than that of the plasticizing screw 11 , namely it is approximately half the length. The shorter secondary screw 18 is arranged approximately in the central region of the longer plasticizing screw 11 . In the exemplary embodiment shown, the secondary worm 18 has its own separate drive, namely a motor 20 which is also only shown schematically.

Die Nebenschnecke 18 ist mit der Plastifizierschnecke 11 verbunden durch Mittel zum Einleiten des Kunststoffs von der Plastifizierschnecke 11 zur Nebenschnecke 18 und zum Ableiten des mit fasern verstärkten Kunststoffs von der Nebenschnecke 18 zur Plastifizierschnecke 11. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesen Mitteln um zwei in Extrusions richtung 15 mit Abstand aufeinanderfolgende Übergangsöffnungen 21 und 22. Die Übergangsöffnungen 21 und 22 sind gebildet durch entsprechende Durchbrüche in den benachbarten Wandungen des Plastifiziergehäuses 13 einerseits und des Nebenschnecken gehäuses 19 andererseits.The secondary screw 18 is connected to the plasticizing screw 11 by means for introducing the plastic from the plasticizing screw 11 to the secondary screw 18 and for discharging the fiber-reinforced plastic from the secondary screw 18 to the plasticizing screw 11 . In the exemplary embodiment shown, these means are two transition openings 21 and 22 which follow one another in the extrusion direction 15 at a distance. The transition openings 21 and 22 are formed by corresponding openings in the adjacent walls of the plasticizing housing 13 on the one hand and the auxiliary screw housing 19 on the other.

Die Plastifizierschnecke 11 ist erfindungsgemäß mit einer Sperrzone 23 versehen, die sich zwischen den beiden Übergangs öffnungen 21 und 22 befindet. Gebildet ist die Sperrzone 23 durch eine besondere Geometrie der Schneckenwendel 14 der Plastifizierschnecke 11. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Sperrzone 23 gebildet durch eine gegenläufige Steigung der Schneckenwendel 14. Erreicht wird durch die Sperrzone 23, daß der plastifizierte Kunststoff von der Plastifizierschnecke 11 über die in Extrusionsrichtung 15 erste Übergangsöffnung 21 zur Nebenschnecke 18 geleitet wird, weil im Bereich der Sperrzone 23 die Plastifizierschnecke 11 keinen Durchgang des plastifizierten Kunststoffs entlang der Plastifizierschnecke 11 in Extrusionsrichtung 15 zuläßt.The plasticizing screw 11 is provided according to the invention with a blocking zone 23 which is located between the two transition openings 21 and 22 . The blocking zone 23 is formed by a special geometry of the screw helix 14 of the plasticizing screw 11 . In the exemplary embodiment shown, the blocking zone 23 is formed by an opposite slope of the screw helix 14 . What is achieved by the blocking zone 23 is that the plasticized plastic is guided from the plasticizing screw 11 via the first transition opening 21 in the direction of extrusion 15 to the secondary screw 18 , because in the area of the blocking zone 23 the plasticizing screw 11 does not allow the plasticized plastic to pass along the plasticizing screw 11 in the extrusion direction 15 allows.

Bei der Plastifizierschnecke 11 ist vorzugsweise die Schnecken geometrie vor der ersten Übergangsöffnung 21 identisch mit der Schneckengeometrie hinter der zweiten Übergangsöffnung 22. Dem entsprechend weisen die Schneckenwendel 14 der Plastifizier schnecke 11 vor und hinter der Übergangsöffnung 21 etwa gleiche Steigungen auf. Es ist aber auch denkbar, die Plastifizier schnecke 11 mit einer von der Schneckengeometrie vor der Übergangsöffnung 21 abweichenden Schneckengeometrie hinter der Übergangsöffnung 22 zu versehen. In the case of the plasticizing screw 11 , the screw geometry in front of the first transition opening 21 is preferably identical to the screw geometry behind the second transition opening 22 . Accordingly, the screw spiral 14 of the plasticizing screw 11 in front of and behind the transition opening 21 has approximately the same gradients. However, it is also conceivable to provide the plasticizing screw 11 with a screw geometry that differs from the screw geometry in front of the transition opening 21 behind the transition opening 22 .

Die Nebenschnecke 18 verfügt über gegenläufige Schneckenwendel. Ein in Extrusionsrichtung 15 erster Bereich der Nebenschnecke 18 verfügt über eine Schneckenwendel 24, die in Extrusions richtung 15 verläuft. Eine darauf folgende, zum verschließbaren Mundstück 16 weisende zweite Schneckenwendel 25 verfügt über einen entgegengesetzten Verlauf, ist nämlich zur Förderung gegen die Extrusionsrichtung 15 ausgebildet. Die gegensinnige Steigung aufweisenden Schneckenwendel 24 und 25 treffen etwa im Bereich der in Extrusionsrichtung 15 vornliegenden, also zum verschließbaren Mundstück 16 weisenden, Übergangsöffnung 22 aufeinander. Im gezeigten Ausführungsbeispiel treffen die Schneckenwendel 24 und 25 der Nebenschnecke 18 am hinteren Ende der Übergangsöffnung 22 aufeinander. Die Schneckengeometrie der in Extrusionsrichtung 15 ersten Schneckenwendel 24 ist derart ausgebildet, daß vor dem Auftreffen der Schneckenwendel 24 auf die entgegengesetzt gerichtete Schneckenwendel 25 ein druckloser Bereich 26 entsteht. Dieser drucklose Bereich 26 beginnt hinter der in Extrusionsrichtung 15 ersten Übergangsöffnung 21 und endet vor der Stelle des Zusammen treffens der unterschiedlich gerichteten Schneckenwendel 24 und 25. Der drucklose Bereich 26 kann darüber hinaus sich auch über den Bereich der in Extrusionsrichtung 15 zweiten Über gangsöffnung 22 erstrecken. Gegebenenfalls kann der drucklose Bereich 26 sogar noch über ein kurzes Stück des in Extrusionsrichtung auf die Sperrzone 23 folgenden Abschnitts der Plastifizierschnecke 11 sich erstrecken.The secondary screw 18 has counter-rotating screw helix. A first region of the secondary screw 18 in the direction of extrusion 15 has a screw helix 24 which extends in the direction of extrusion 15 . A subsequent second screw helix 25 , which faces the closable mouthpiece 16 , has an opposite course, namely is designed to convey against the extrusion direction 15 . The spiral helix 24 and 25 having the opposite slope meet approximately in the region of the transition opening 22 lying forward in the extrusion direction 15 , that is to say toward the closable mouthpiece 16 . In the exemplary embodiment shown, the helical coils 24 and 25 of the secondary worm 18 meet at the rear end of the transition opening 22 . The screw geometry of the first screw helix 24 in the extrusion direction 15 is designed such that a pressure-free region 26 is created before the screw helix 24 strikes the oppositely directed screw helix 25 . This unpressurized area 26 begins behind the first transition opening 21 in the direction of extrusion 15 and ends before the point where the differently directed screw spirals 24 and 25 meet. The unpressurized area 26 can also extend over the area of the second transition opening 22 in the direction of extrusion 15 . Optionally, the unpressurized area 26 can even extend over a short distance of the section of the plasticizing screw 11 following the blocking zone 23 in the extrusion direction.

Erfindungsgemäß verfügt das Nebenschneckengehäuse 19 über eine nach außen weisende Zuführöffnung 29, die in den drucklosen Bereich 26 mündet und dazu dient, Endlosfasern, beispielsweise ein Roving 27, ununterbrochen dem aufgeschmolzenen Kunststoff zuzuführen. Das Roving 27 wird von einer Roving-Rolle 28 kontinuierlich abgezogen und durch die Zuführöffnung 29 im Nebenschneckengehäuse 19 der Nebenschnecke 18 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wendeln zugeführt. Dabei wird das endlose Roving 27 in den aufgeschmolzenen Kunststoff eingearbeitet und imprägniert. According to the invention, the secondary screw housing 19 has an outward-pointing feed opening 29 which opens into the unpressurized region 26 and serves to continuously feed continuous fibers, for example a roving 27 , to the melted plastic. The roving 27 is continuously drawn off from a roving roll 28 and is fed through the feed opening 29 in the secondary screw housing 19 to the secondary screw 18 between two successive coils. The endless roving 27 is incorporated into the melted plastic and impregnated.

Der Extruder 10 der Fig. 1 weist darüber hinaus einen Vorrats behälter 30 zur Zufuhr geschnittener Fasern oder anderer Zusätze, wie beispielsweise geschnittene Matten- oder Gewebe stücke bzw. Holzmehl, auf. Dieser Vorratsbehälter 30 ist wiederum der Nebenschnecke 18 zugeordnet, und zwar so, daß das Material vom Vorratsbehälter 30 durch das Nebenschneckengehäuse 19 hindurch zur gegen die Extrusionsrichtung 15 fördernden Schneckenwendel 25 gelangt. Dadurch werden die geschnittenen Fasern oder andere Zusätze aus dem Vorratsbehälter 30 zum Material in der in Extrusionsrichtung 15 fördernden Schnecken wendel 24 der Nebenschnecke 18 transportiert und hier mit dem mit Endlosfasern versehenen plastifizierten Kunststoff vereint und vermischt. Dieses Materialgemisch gelangt über die zweite Übergangsöffnung 22 zum hinter der Sperrzone 23 liegenden Abschnitt der Plastifizierschnecke 11, in der das Material weitertransportiert wird zum verschließbaren Mundstück 16.The extruder 10 of FIG. 1 also has a storage container 30 for the supply of cut fibers or other additives, such as cut mat or tissue pieces or wood flour. This storage container 30 is in turn assigned to the secondary screw 18 in such a way that the material from the storage container 30 passes through the secondary screw housing 19 to the screw helix 25 , which conveys the direction of extrusion 15 . Characterized the cut fibers or other additives from the reservoir 30 to be transported to the material in the conveying direction 15 in extrusion screw flight 24 of the screw 18 side and combines this with the continuous fibers provided with plasticized plastic material and mixed. This material mixture passes via the second transition opening 22 to the section of the plasticizing screw 11 which is located behind the blocking zone 23 and in which the material is transported further to the closable mouthpiece 16 .

Das Plastifizieren des Kunststoffs und das Temperieren des Kunststoffs einschließlich der zugeführten Fasern oder der gleichen erfolgt durch schematisch dargestellte Temperierzonen 31 an der Außenseite des Plastifiziergehäuses 13 und des Neben schneckengehäuses 19.The plasticizing and the tempering of the plastic including the supplied fibers or the like is carried out by schematically illustrated tempering zones 31 on the outside of the plasticizing housing 13 and the auxiliary screw housing 19th

Das erfindungsgemäße Verfahren läuft beim Extruder 10 wie folgt ab:
Der Kunststoff, bei dem es sich auch bereits um ein Gemisch handeln kann, wird über den Trichter 17 der Plastifizier schnecke 11 zugeführt. Diese fördert den Kunststoff in Extrusionsrichtung 15 bis zur Sperrzone 23. Dabei wird der Kunststoff an Temperierzonen 31 vorbeigeführt, die dazu führen, daß er bis zum Erreichen der Sperrzone 23 plastifiziert ist. Vor der Sperrzone 23 wird dann der Kunststoff umgeleitet, indem er durch die erste Übergangsöffnung 21 zur Nebenschnecke 18 gelangt.The process according to the invention takes place in the extruder 10 as follows:
The plastic, which can already be a mixture, is fed via the funnel 17 to the plasticizing screw 11 . This conveys the plastic in the extrusion direction 15 to the blocking zone 23 . The plastic is guided past tempering zones 31 , which lead to it being plasticized until the blocking zone 23 is reached. The plastic is then diverted in front of the blocking zone 23 by passing through the first transition opening 21 to the secondary screw 18 .

Die Nebenschnecke 18 transportiert den ihr zugeförderten plastifizierten Kunststoff im Bereich des Schneckenwendels 24 in Extrusionsrichtung 15. Dabei erreicht der plastifizierte Kunststoff den drucklosen Bereich 26. Hier werden endlose Fasern, insbesondere das Roving 27, von der Roving-Rolle 28 endlos abgezogen und durch die Zuführöffnung 29 im Nebenschneckengehäuse 19 kontinuierlich der Nebenschnecke 18 zugeführt. Dabei wird das Roving 27 in den plastifizierten Kunststoff eingearbeitet, insbesondere imprägniert.The secondary screw 18 transports the plasticized plastic supplied to it in the area of the screw spiral 24 in the extrusion direction 15 . The plasticized plastic reaches the unpressurized area 26 . Here, endless fibers, in particular the roving 27 is withdrawn from the roving endless roller 28 and continuously through the supply port 29 in the auxiliary auger housing 19 of the secondary auger 18 supplied. The roving 27 is worked into the plasticized plastic, in particular impregnated.

Weitere Zusätze, beispielsweise geschnittene Fasern, werden dem zum verschließbaren Mundstück 16 weisenden Ende der Neben schnecke 18 aus dem Vorratsbehälter 30 zugeführt. Durch den sich im Bereich des Vorratsbehälter 30 befindenden Endbereich der Nebenschnecke 18 mit einer gegenläufige Schneckenwendel 25. werden die geschnittenen Fasern entgegen der Extrusionsrichtung 15 zum plastifizierten und mit dem Roving versehenen Kunststoff geleitet und hiermit vermischt. Das entstehende Gemisch gelangt über die zweite Übergangsöffnung 22 aus dem Bereich der Neben schnecke 18 wieder in den Bereich der Plastifizierschnecke 11, und zwar hinter der Sperrzone 23, also zum dem verschließbaren Mundstück 16 zugewandten zweiten Abschnitt der Plastifizier schnecke 11. Dieser zweite Abschnitt der Plastifizierschnecke 11 transportiert dann den geschmolzenen und mit imprägnierten Fasern und gegebenenfalls anderen Zusätzen versehenen Kuststoff zum verschließbaren Mundstück 16 des Extruders 10, wo bedarfs weise unter Druck der plastifizierte und verstärkte Kunststoff ausgetragen wird.Other additives, for example cut fibers, are fed to the closable mouthpiece 16 end of the secondary screw 18 from the reservoir 30 . Through the end region of the secondary screw 18 located in the area of the storage container 30 with an opposing screw spiral 25 . the cut fibers are directed against the extrusion direction 15 to the plasticized and provided with the roving plastic and mixed therewith. The resulting mixture passes through the second transition opening 22 from the area of the secondary screw 18 back into the area of the plasticizing screw 11 , specifically behind the blocking zone 23 , that is to say to the closable mouthpiece 16 facing the second section of the plasticizing screw 11 . This second section of the plasticizing screw 11 then transports the melted and provided with impregnated fibers and possibly other additives to the sealable mouthpiece 16 of the extruder 10 , where the plasticized and reinforced plastic is discharged as required under pressure.

Die Fig. 2 zeigt einen Extruder 32, der dem Extruder 10 im wesentlichen gleicht. Es werden deshalb für gleiche Gegenstände gleiche Bezugsziffern verwendet. FIG. 2 shows an extruder 32, the extruder 10 is similar to the substantially. The same reference numerals are therefore used for the same objects.

Der Extruder 32 unterscheidet sich vom Extruder 10 dadurch, daß im Bereich der Nebenschnecke 18 nur ein Vorratsbehälter 30 zur Zufuhr geschnittener Fasern, Holzmehl, Gewebestücke oder anderer Zuschläge dient. Mit dem Extruder 32 ist im Bereich der Nebenschnecke 18 geschmolzenem Kunststoff oder einem geschmolzenen Kunststoffgemisch der entsprechende kurzfaserige Zuschlagsstoff zuführbar, wobei der geschmolzene Kunststoff mit dem Zuschlagsstoff durch entgegengesetzt fördernde Schnecken wendel 24 und 25 im Bereich der Übergangsöffnung 22 zur Plastifizierschnecke 12 zusammengeführt und vermischt bzw. imprägniert wird. Dazu kann das der Schneckenwendel 25 zugewandete Ende der Schneckenwendel 24 wiederum einen druck losen Bereich 26 aufweisen. Jedoch kann beim Extruder 32 wegen der fehlenden Zuführöffnung 29 (Fig. 1) für ein endloses Roving 27 der drucklose Bereich 26 entfallen.The extruder 32 differs from the extruder 10 in that, in the area of the secondary screw 18, only one storage container 30 is used to supply cut fibers, wood flour, pieces of fabric or other additives. With the extruder 32 , the corresponding short-fiber aggregate can be fed in the area of the secondary screw 18 of molten plastic or a molten plastic mixture, the molten plastic being merged and mixed with the additive by oppositely conveying screws 24 and 25 in the area of the transition opening 22 to the plasticizing screw 12 or is impregnated. For this purpose, the end of the screw spiral 24 facing the screw spiral 25 can in turn have a pressure-free region 26 . However, in the extruder 32, because of the missing feed opening 29 ( FIG. 1) for an endless roving 27, the unpressurized area 26 can be omitted.

Die Fig. 3 zeigt einen Extruder 33, der auch zum Plastifizieren unverstärkter Kunststoffe geeignet sein kann. Der Extruder 33 entspricht in einem grundsätzlichen Aufbau dem Extruder 10. Deshalb werden auch hier für gleiche Teile gleiche Bezugs ziffern verwendet. Fig. 3 shows an extruder 33 which unreinforced also for plasticizing plastics may be suitable. The basic structure of the extruder 33 corresponds to that of the extruder 10 . Therefore, the same reference numerals are used here for the same parts.

Im Gegensatz zum Extruder 10 der fig. 1 verfügt der Extruder 33 im Bereich der Nebenschnecke 18 über keine Zuführmöglichkeit für irgendwelche Zusätze zum Kunststoff. Vielmehr dient die Nebenschnecke 18 dazu, den Kunststoff bzw. ein Kunststoff gemisch zu dispergieren. Zu diesem Zweck weist die Neben schnecke 18 eine Dispergierzone 34 auf. Die Dispergierzone 34 erstreckt sich im wesentlichen zwischen den Übergangsöffnungen 21 und 22. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ragt die Dispergierzone 34 etwas in den Bereich der ersten Übergangs öffnung 21 hinein. Die Dispergierzone 34 ist so ausgebildet, wie es bereits bei Plastifizierschnecken 11 bekannt ist.In contrast to the extruder 10 of the fig. 1, the extruder 33 in the area of the secondary screw 18 has no possibility of feeding any additives to the plastic. Rather, the secondary screw 18 serves to disperse the plastic or a plastic mixture. For this purpose, the secondary screw 18 has a dispersion zone 34 . The dispersion zone 34 extends essentially between the transition openings 21 and 22 . In the exemplary embodiment shown, the dispersion zone 34 protrudes somewhat into the region of the first transition opening 21 . The dispersion zone 34 is designed in the manner known from plasticizing screws 11 .

Abweichend von den vorstehend geschilderten Ausführungs beispielen ist es möglich, die Nebenschnecke wie auch die Plastifizierschnecke als Doppelschnecke auszubilden, die gleich- oder gegenläufig sein kann. Darüber hinaus ist es denkbar, die Nebenschnecke mit einer anderen Drehzahl anzutreiben als die Plastifizierschnecke. Des weiteren ist es denkbar, die Plastifizierschnecke und/oder die Nebenschnecke abweichend von den Darstellungen in der Fig. 3 axialbewegelich auszubilden. Schließlich kann es vorteilhalft sein, die Neben schnecke und/oder die Plastifizierschnecke mit Mitteln zum Aufschließen bzw. Aufreißen von Matten- oder Gewebestücken bzw. Faserstücken versehen. Dadurch wird die Imprägnierfähigkeit dieser Verstärkungsmaterialien verbessert.Deviating from the above-described embodiment examples, it is possible to design the secondary screw as well as the plasticizing screw as a double screw, which can be the same or opposite. In addition, it is conceivable to drive the secondary screw at a different speed than the plasticizing screw. Furthermore, it is conceivable to design the plasticizing screw and / or the secondary screw differently from the representations in FIG. 3 in an axially movable manner. Finally, it can be advantageous to provide the secondary screw and / or the plasticizing screw with means for opening or tearing open mat or fabric pieces or fiber pieces. This improves the impregnation ability of these reinforcing materials.

BezugszeichenlisteReference list

10 Extruder
11 Plastifizierschnecke
12 Motor
13 Plastifiziergehäuse
14 Schneckenwendel
15 Extrusionsrichtung
16 verschließbares Mundstück
17 Trichter
18 Nebenschnecke
19 Nebenschneckengehäuse
20 Motor
21 Übergangsöffnung
22 Übergangsöffnung
23 Sperrzone
24 Schneckenwendel
25 Schneckenwendel
26 druckloser Bereich
27 Roving
28 Roving-Rolle
29 Zuführöffnung
30 Vorratsbehälter
31 Temperierzone
32 Extruder
33 Extruder
34 Dispergierzone 10 extruders
11 plasticizing screw
12 engine
13 plasticizing housing
14 helix
15 direction of extrusion
16 closable mouthpiece
17 funnels
18 secondary screw
19 secondary screw housing
20 engine
21 transition opening
22 transition opening
23 exclusion zone
24 helix
25 helix
26 depressurized area
27 roving
28 roving roll
29 feed opening
30 storage containers
31 temperature zone
32 extruders
33 extruders
34 dispersion zone

Claims

1. A process for the production of a plastic, in particular with additives such as fibers, the plastic being plasticized by an extruder, characterized in that the plastic for dispersing and / or feeding additives in some areas on a plasticizing screw ( 11 ) of the extruder ( 10 , 32 , 33 ) is passed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the plastic is plasticized in the region of the plasticizing screw ( 11 ) and passed to a secondary screw ( 18 ), the dispersion taking place in the area of the secondary screw ( 18 ) and / or serving to reinforce the plastic Additives are added.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at least the plastic at a part of the plasticizing screw ( 11 ) passed through the secondary screw ( 18 ) and is additionally treated in the area of the secondary screw ( 18 ).

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that in an unpressurized area ( 26 ) at least the secondary screw ( 18 ) serving for reinforcing fibers, in particular endless fiber strands (rovings 27), are supplied.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fibers are incorporated into the plastic substantially in the unpressurized area ( 26 ), in particular an impregnation of the fibers.

6. Process for the preparation of an additive, in particular in Form of fibers, having plastic, the plastic plasticized by a plasticizing screw of an extruder is characterized in that the plastic in the area of Plasticizing screw at least one additive continuously is fed.

7. The method according to claim 6, characterized in that preferably partially in the area of the plasticizing screw plasticized plastic at least one additive in the form of endless fiber strands, especially rovings, continuously is fed.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the or each additive, in particular endless fiber strands and / or rovings, which preferably plasticized plastic in an unpressurized area of the Plasticizing screw fed and especially incorporated and / or impregnated.

9. The method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that when fed to the plasticizer snail and / or minor snail the endless strands, especially fiber strands and / or rovings, into finite strands get cut.

10. Extruder for melting plastics, with at least one plasticizing screw ( 11 ) arranged in a heatable plasticizing housing ( 13 ), characterized by at least one secondary screw ( 18 ) and means for transferring at least the plastic from the plasticizing screw ( 11 ) to the secondary screw ( 18 ) and vice versa.

11. Extruder according to claim 10, characterized in that the plasticizing screw ( 11 ) and the secondary screw ( 18 ) run parallel to one another at a distance.

12. Extruder according to claim 10 or 11, characterized in that the secondary screw ( 18 ) is arranged in its own secondary screw housing ( 19 ) which is connected to the plasticizing housing ( 13 ).

13. Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that the means for transferring the plastic from the plasticizing screw ( 11 ) to the secondary screw ( 18 ) and vice versa as preferably two successively spaced transition openings ( 21 , 22 ) between the plasticizing screw ( 11 ) and the secondary screw ( 18 ) in the plasticizing housing ( 13 ) and in the secondary screw housing ( 19 ) are formed.

14. Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that the plasticizing screw ( 11 ) has a blocking zone ( 23 ) which is arranged between the spaced successive transition openings ( 21 , 22 ).

15. Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that the blocking zone ( 23 ) is formed by an opposing screw spiral of the plasticizing screw ( 11 ).

16. Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary screw ( 18 ) has at least one feed for additives, in particular fibers or the like.

17. Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that the feed is designed as an outwardly open feed opening ( 29 ) for fiber strands (rovings 27) in the secondary screw housing ( 19 ).

18. Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that a feed is designed as an opening for the supply of short, in particular cut, fibers serving in the screw housing ( 19 ).

19. Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that a pressure-free area ( 26 ) is arranged in the area of at least one feed to the secondary screw ( 18 ).

20. Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that the unpressurized area ( 26 ) is designed such that no plastic can emerge through the outwardly open feed opening ( 29 ) in the secondary screw housing ( 19 ) and / or the plastic and the fiber can flow through the transition opening ( 22 ) to the plasticizing screw ( 11 ).

21. Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure-free region ( 26 ) is formed by a specially designed geometry of the secondary screw ( 18 ).

22. Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary screw ( 18 ) has a treatment zone, in particular a dispersion zone ( 34 ).

23. Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that the dispersion zone ( 34 ) is arranged between the successive transition openings ( 21 , 22 ) between the plasticizing screw ( 11 ) and the secondary screw ( 18 ).

24. Extruder according to one of the preceding claims, characterized in that a section of the secondary screw ( 18 ) following the dispersion zone ( 34 ) in the direction of extrusion ( 15 ) has an opposing screw helix.