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DE20003297U1 - Device for plasticizing plastic material - Google Patents

Device for plasticizing plastic material

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DE20003297U1
DE20003297U1 DE20003297U DE20003297U DE20003297U1 DE 20003297 U1 DE20003297 U1 DE 20003297U1 DE 20003297 U DE20003297 U DE 20003297U DE 20003297 U DE20003297 U DE 20003297U DE 20003297 U1 DE20003297 U1 DE 20003297U1
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Description

Vorrichtung zum Plastifizieren von KunststoffmaterialDevice for plasticizing plastic material

Für die Herstellung von Kunststoffschmelze, vorzugsweise fur die Extrusion von Endlosprofilen, werden mitunter Planetwalzenextruder eingesetzt. Bei diesen sind mehrere Planetspindeln zwischen einem Walzenzylinder und einer Hauptspindel angeordnet. Beim Antrieb der Hauptspindel wälzen die in Walzenzylinder, Planetspindeln und Hauptspindel eingearbeiteten Verzahnungen aufeinander ab, so daß das zu plastifizierende Kunststoffmaterial einer intensiven Knetwirkung unterworfen wird. Die so hergestellte Kunststoffschmelze hat eine hohe Güte.Planetary roller extruders are sometimes used to produce plastic melts, preferably for the extrusion of endless profiles. In these, several planetary spindles are arranged between a roller cylinder and a main spindle. When the main spindle is driven, the gears incorporated in the roller cylinder, planetary spindles and main spindle roll against each other, so that the plastic material to be plasticized is subjected to an intensive kneading effect. The plastic melt produced in this way is of high quality.

Materialien, die sich schwer homogenisieren lassen und dabei noch empfindlich auf erhöhte Temperaturen reagieren, sind nur mit entsprechenden Einschränkungen zu fahren. In der Regel muß die Verfahrenseinheit so temperiert werden, daß die zulässige Massetemperatur nicht überschritten wird. Aus dem Zusammenspiel von mechanischem Energieeintrag und externer Temperaturfühmng ergibt sich erfahrungsgemäß ein Betriebspunkt mit ausreichender Homogenität und befriedigender Massetemperatur, jedoch nur bei eingeschränktem Mengendurchsatz.Materials that are difficult to homogenize and are sensitive to elevated temperatures can only be processed with appropriate restrictions. As a rule, the processing unit must be tempered so that the permissible melt temperature is not exceeded. Experience has shown that the interaction of mechanical energy input and external temperature control results in an operating point with sufficient homogeneity and a satisfactory melt temperature, but only with a limited throughput.

Eine Lösung, den Massedurchsatz zu erhöhen, ist die parallele Anordnung von mindestens zwei Planetwalzenextrudern, die eine gemeinsame Austragsstufe speisen, wie die DE 297 10 235 lehrt.One solution to increase the mass throughput is the parallel arrangement of at least two planetary roller extruders that feed a common discharge stage, as taught in DE 297 10 235 .

Ein weiterer Lösungsansatz ist der modulare Aufbau von einzelnen Verfahrenseinheiten, wie dies bereits die DE 25 21 774 vorschlägt. Hier wird vorgeschlagen, einen Einschneekenfüllextruder mit einem nachgeschalteten Planetwalzenextruder, dem wiederum eine Einschnekkenstrangpresse nachgeschaltet ist, zu kombinieren.Another solution approach is the modular construction of individual process units, as already proposed in DE 25 21 774. Here it is proposed to combine a single-screw filling extruder with a downstream planetary roller extruder, which in turn is followed by a single-screw extrusion press.

Das Zusammensetzen eines Planetwalzenextruders aus mehreren Abschnitten mit einer Zentralspindel, ist bereits aus der DE 44 33 487 berkannt. Die dadurch vergrößerte Kontaktlänge erlaubt eine Temperatur-The assembly of a planetary roller extruder from several sections with a central spindle is already known from DE 44 33 487. The resulting increased contact length allows a temperature

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führung, die in den ersten Abschnitten ausreichend Energie zum Plastifizieren und Homogenisieren zuführt, die dann in den Folgeabschnitten wieder abgeführt werden kann. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß die Hauptspindel nur mit einer Temperierzone betrieben wird und daher ein Temperaturprofil nur in dem äußeren Walzenzylinder realisiert wird. Daher ist die Temperatur der Hauptspindel entweder für den Plastifizierbereich oder für den Wärmeabfuhrbereich ungeeignet. Ein weiteres Problem dieses Lösungsansatzes stellt die unterschiedliche Längenänderung zwischen Hauptspindel und Walzenzylinder dar. Zur Verhinderung der Kollision zwischen Hauptspindel und messerbestücktem Anlaufring müssen die Toleranzen erweitert werden, was den Schnitt verschlechtert und Materialablagerungen an der Hauptspindelspitze begünstigt.guide, which supplies sufficient energy for plasticizing and homogenizing in the first sections, which can then be dissipated again in the following sections. The disadvantage of this process is that the main spindle is only operated with one tempering zone and therefore a temperature profile is only realized in the outer roller cylinder. Therefore, the temperature of the main spindle is unsuitable for either the plasticizing area or the heat dissipation area. Another problem with this solution approach is the different length changes between the main spindle and the roller cylinder. To prevent collision between the main spindle and the knife-equipped thrust ring, the tolerances must be expanded, which worsens the cut and promotes material deposits on the main spindle tip.

Eine oftmals notwendige Entgasung gestaltet sich bei dieser Lösung ebenfalls schwierig. Systembedingt kann nur dort entgast werden, wo keine Formmasse unter Druck die Entgasungsöffnung verstopfen würde. Sowohl Die DE 25 21 774 als auch die DE 195 18 255 schlägt hierzu vor, die Entgasung an einer Trennstelle der Zylinder vorzunehmen. Ein weiteres Problem ist es, daß die Entgasungsstelle im Zylinder der Maschine liegt und nicht eingesehen werden kann. Eine optimale Entasung kann nur bei der richtigen Konsistenz und Homogenität der Masse erfolgen, was in der Regel optisch beurteilt wird. Der geschlossene Zylinder erlaubt diese optische Beurteilung nicht, frühestens nach dem das Material die Maschine verlassen hat, kann eine erste Einschätzung getroffen werden.Degassing, which is often necessary, is also difficult with this solution. Due to the system, degassing is only possible where no molding compound under pressure would block the degassing opening. Both DE 25 21 774 and DE 195 18 255 suggest that degassing should be carried out at a point where the cylinders are separated. Another problem is that the degassing point is in the cylinder of the machine and cannot be seen. Optimum degassing can only be achieved when the mass has the right consistency and homogeneity, which is usually assessed visually. The closed cylinder does not allow this visual assessment; an initial assessment can only be made after the material has left the machine at the earliest.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die positiven Aspekte der bekannten Ausführungformen mit einer verbesserten Temperierung bei gleichzeitig guter Entgasung ermöglicht wird.The present invention is therefore based on the object of designing a device of the type mentioned at the outset in such a way that the positive aspects of the known embodiments are made possible with improved temperature control and at the same time good degassing.

Versuche mit zwei hintereinandergeschalteteten Planetwalzenextrudern, die kaskadenförmig angeordnet waren, führten zu dem überraschendenTests with two planetary roller extruders connected in series and arranged in a cascade led to the surprising

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Ergebnis, daß eine deutliche Leistungssteigerung bei reduzierter Massetemperatur möglich ist, wobei das Minimum der Massetemperatur bei einem Füllgrad zwischen 50% und 100% des zweiten Planetwalzenextruders liegt.Result that a significant increase in performance is possible at reduced melt temperature, whereby the minimum melt temperature is at a filling level between 50% and 100% of the second planetary roller extruder.

Hierdurch ergibt sich die L ö s u &eegr; g der Aufgabe dadurch, daß einem ersten Planetwalzenextruder (1) mindestens ein zweiter Planetwalzenetruder (2) nachgeschaltet ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Planetwalzenextruder eine Übergabeteil (3) angeordnet ist. Im Übergabeteil (3) wird das Material vom ersten Planetwalzenextruder (1) an den zweiten Planetwalzenextruder (2) übergeben. Dies kann einfach durch die Schwerkraft erfolgen oder aber auch durch Druck, das Material wird dann sozusagen in den zweiten Planetwalzenextruder (2) gepreßt. Im Übergabeteil (3) kann eine Entgasung erfolgen, die beispielsweise zusätzlich durch ein anliegendes Vakuum unterstützt wird.The solution to the problem is achieved by having at least one second planetary roller extruder (2) downstream of a first planetary roller extruder (1), with a transfer part (3) being arranged between the first and second planetary roller extruders. In the transfer part (3), the material is transferred from the first planetary roller extruder (1) to the second planetary roller extruder (2). This can be done simply by gravity or by pressure, and the material is then pressed into the second planetary roller extruder (2). Degassing can take place in the transfer part (3), which can be additionally supported by an applied vacuum, for example.

Vorteilhafterweise sind die Planetwalzenextruder (1, 2) kaskadenförmig angeordnet. Die Planetwalzenextruder (1,2) können ein oder mehrstufig sein und sind fortbildungsgemäß mit Mitteln (4) zum Temperieren ausgeführt. Sinnvollerweise wird dabei der erste Planetwalzenextruder (1) durch die Mittel (4) erwärmt und der zweite Planetwalzenextruder (2) durch die Mittel (4) gekühlt.The planetary roller extruders (1, 2) are advantageously arranged in a cascade. The planetary roller extruders (1, 2) can be single-stage or multi-stage and are designed with means (4) for tempering. It is sensible for the first planetary roller extruder (1) to be heated by the means (4) and the second planetary roller extruder (2) to be cooled by the means (4).

Durch diese Ausführung kann das Material im ersten Planetwalzenextruder (1) optimal plastifiziert, dispergiert und homogenisiert werden. Die Temperatur wird auf die materiellen Anforderungen abgestellt, eine erhöhte Massetemperatur begünstigt ein Entgasen im nachgeschalteten Übergabeteil (3), das zur Untestützung der Entgasung bevorzugt mit Mitteln zur Erzeugung eines Vakuums in Verbindung steht. Eine thermische Schädigung des Materials tritt nicht auf, da das Material im zweiten Planetwalzenextruder (2) gekühlt wird, wobei die Temperatur, unabhängig von der Temperatur im erstem Planetwalzenextruder, gesteuert und/oder geregelt wird.This design allows the material to be optimally plasticized, dispersed and homogenized in the first planetary roller extruder (1). The temperature is adjusted to the material requirements; an increased mass temperature promotes degassing in the downstream transfer section (3), which is preferably connected to means for generating a vacuum to support degassing. Thermal damage to the material does not occur because the material is cooled in the second planetary roller extruder (2), with the temperature being controlled and/or regulated independently of the temperature in the first planetary roller extruder.

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Die Baugröße des ersten Planetwalzenextruders (1) kann sich zur Baugröße des zweiten Planetwalzenextruders (2) unterscheiden, wodurch der Materialdurchsatz wiederum positiv beeinflußt wird. Jeder der Planetwalzenextruder (1,2) ist mit einem eigenen Antriebsmittel (5) ausgestattet, so daß der erste Planetwalzenextruder (1) mit einer Drehzahl betrieben werden kann, die sich zur Drehzahl des zweiten Planetwalzenextmders (2) unterscheidet. Die Verweilzeit des Materials in jedem der Planetwalzenextruder kann somit beeinflußt werden.The size of the first planetary roller extruder (1) can differ from the size of the second planetary roller extruder (2), which in turn has a positive effect on the material throughput. Each of the planetary roller extruders (1, 2) is equipped with its own drive means (5), so that the first planetary roller extruder (1) can be operated at a speed that differs from the speed of the second planetary roller extruder (2). The residence time of the material in each of the planetary roller extruders can thus be influenced.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt.The drawing shows a schematic embodiment of the invention.

Die Figur zeigt eine Plastifiziereinrichtung mit einem Planetwalzenextruder 1, der über ein Stopfwerk und ein Füllteil mit zu plastifizierendes Kunststoffmaterial gespeist wird. In bekannter Weise wird das Material in den ersten Planetwalzenextruder 1 gefördert, in dem das Material plastifiziert sowie dispergiert und homogenisiert wird. Die erforderliche optimale Temperatur wird durch die Mittel 4 zum Temperieren eingestellt, die Temperatur kann gesteuert und/oder geregelt werden. Im nachgeschalteten Übergabeteil 3 erfolgt eine mögliche Entgasung des Materials, vorzugsweise ist dann das Übergabeteil 3 mit einer nicht dargestellten Absaugung zum Erzeugen eines Vakuums verbunden. Demzufolge ist dann auch das Übergabeteil 3 luftdicht abgeschlossen. Das Material fällt in dem als Fallschacht ausgebildeten Übergabeteil 3 direkt in den zweiten Planetwalzenextruder 2, der durch die Mittel 4 zum Temperieren gekühlt wird.The figure shows a plasticizing device with a planetary roller extruder 1, which is fed with plastic material to be plasticized via a stuffing system and a filling part. In a known manner, the material is conveyed into the first planetary roller extruder 1, in which the material is plasticized, dispersed and homogenized. The required optimal temperature is set by the means 4 for tempering, the temperature can be controlled and/or regulated. In the downstream transfer part 3, the material can be degassed if necessary, the transfer part 3 is then preferably connected to a suction device (not shown) for generating a vacuum. Consequently, the transfer part 3 is then also hermetically sealed. The material falls in the transfer part 3, which is designed as a chute, directly into the second planetary roller extruder 2, which is cooled by the means 4 for tempering.

Beide Planetwalzenextruder 1, 2 werden über getrennte Antriebsmittel 5 betrieben, so daß unterschiedliche Drehzahlen gefahren werden können.Both planetary roller extruders 1, 2 are operated via separate drive means 5 so that different speeds can be achieved.

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Die mit der Erfindung aufgezeigte Lösung ermöglicht die Plastifizierung von Kunststoffmaterial bei guter Entgasung und bestmöglicher Beeinflussung der Massetemperatur.The solution presented by the invention enables the plasticization of plastic material with good degassing and the best possible influence on the mass temperature.

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Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

1 erster Planetwalzenextruder1 first planetary roller extruder

2 zweiter Planetwalzenextruder2 second planetary roller extruder

3 Übergabeteil3 Transfer part

4 Mittel zum Temperieren4 Tempering agents

5 Antriebsmittel5 Propulsion systems

: : E G 034 DE: : E G 034 EN

Claims (9)

1. Vorrichtung (1) zum Plastifizieren von Kunststoffmaterial, bestehend aus mindestens zwei Planetwalzenextrudern, dadurch gekennzeichnet, daß einem ersten Planetwalzenextruder (1) mindestens ein zweiter Planetwalzenetruder (2) nachgeschaltet ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Planetwalzenextruder ein Übergabeiteil (3) angeordnet ist. 1. Device ( 1 ) for plasticizing plastic material, consisting of at least two planetary roller extruders, characterized in that a first planetary roller extruder ( 1 ) is followed by at least one second planetary roller extruder ( 2 ), a transfer part ( 3 ) being arranged between the first and the second planetary roller extruder. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetwalzenextruder (1, 2) kaskadenförmig angeordnet sind. 2. Device according to claim 1, characterized in that the planetary roller extruders ( 1 , 2 ) are arranged in a cascade. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetwalzenextruder (1, 2) ein- oder mehrstufig sind. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the planetary roller extruders ( 1 , 2 ) are single-stage or multi-stage. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetwalzenextruder (1, 2) mit Mittel (4) zum Temperieren ausgeführt sind. 4. Device according to claim 3, characterized in that the planetary roller extruders ( 1 , 2 ) are designed with means ( 4 ) for tempering. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Planetwalzenextruder (1) durch die Mittel (4) erwärmt wird. 5. Device according to claim 4, characterized in that the first planetary roller extruder ( 1 ) is heated by the means ( 4 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Planetwalzenextruder (2) durch die Mittel (4) gekühlt wird. 6. Device according to claim 4, characterized in that the second planetary roller extruder ( 2 ) is cooled by the means ( 4 ). 7. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergabeteil (3) mit Mittel zur Erzeugung eines Vakuums in Verbindung steht. 7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the transfer part ( 3 ) is connected to means for generating a vacuum. 8. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Baugröße des ersten Planetwalzenextruders (1) zur Baugröße des zweiten Planetwalzenextruders (2) unterscheidet. 8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the size of the first planetary roller extruder ( 1 ) differs from the size of the second planetary roller extruder ( 2 ). 9. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Planetwalzenextruder (1, 2) mit einem Antriebsmittel (5) ausgestattet ist, so daß der erste Planetwalzenextruder (1) mit einer Drehzahl betrieben werden kann, die sich zur Drehzahl des zweiten Planetwalzenextruders (2) unterscheidet. 9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that each of the planetary roller extruders ( 1 , 2 ) is equipped with a drive means ( 5 ) so that the first planetary roller extruder ( 1 ) can be operated at a speed which differs from the speed of the second planetary roller extruder ( 2 ).
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