DE2634024A1

DE2634024A1 - Schnecken-kunststoffextruder

Info

Publication number: DE2634024A1
Application number: DE19762634024
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Dr Ing Hensen; Paul Renk; Heinz Dipl Ing Schippers
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1976-07-29
Filing date: 1976-07-29
Publication date: 1978-02-02
Also published as: DE2634024B2

Description

Schnecken-Kunststoffextruder
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.
Die Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, einen Einschnecken-Kunststoffextruder zu schaffen, der eine höhere Ausstoßleistung aufweist, als die bisher bekannten Ausführungen und der trotzdem eine Verarbeitung von Polyamid und Polyester gestattet.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des ersten Anspruchs. Die darin angegebenen Einzelmerkmale sind bekannt. Durch die DT-PS 12 68 823 bzw. Schenkel, Kunststoff-Extrusionstechnik'1963'Seite 110 ist ein Extruder bekannt, der im Einzugsbereich Nuten aufweist. Dadurch soll die Aufgabe zu lösen sein, die Ausstoßleistung und damit den Wirkungsgrad der Schnecke zu erhöhen. Versuche haben gezeigt, daß das insbesondere beim Verarbeiten von Polyamid und Polyester nicht stimmt.
Es wurde vielmehr beobachtet, daß die Austragsleistung leicht zurückging. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß das verdichtete Granulat durch die Nuten zu einem Pfropfen verdichtet wird und auf der Schnecke schlecht gefördert werden kann, so daß die Förderung verschlechtert wird.
In der ClI-I>S 420 580 wird beschrieben, daß durch Leitelemente, die bis in die Schneckengänge hineinragen und ebenfalls in der Einzugszone angeordnet sind, ein Mitdrehen des Produktes verhindert und eine Austragserhöhung erreicht werden soll. Versuche der Anmelderin haben aber ergeben, daß im Vergleich zu einem Extruder ohne derartige Leitelemente keine wesentliche Änderung der Austragsleistung auftrat, Durch die Verwendung der beiden an sich bekannten Merkmale, die beide fiir sich betrachtet keine Austragsleistungssteigerung erbringen, erreichte die Anmelderin jedoch überraschender Weise eine wesentliche Austragssteigerung.
Aus Schenkel, Kunststoff-Extrudertechnik ist es weiter bekannt, zur Erhöhung der Förderleistung die Ganghöhe der Schnecke degressiv in Extrusionsrichtung auszugestalten.
Dadurch soll eine Erhöhung der Förderleistung erreicht werden. Die Praxis zeigt, daß die Leistungssteigerung gegenüber einer Schnecke mit konstanter Ganghöhe minimal ist.
Die Übertragung der beiden Merkmale aus der Erfindung auf diese Schnecke brachte hingegen eine erhebliche Leistungssteigerung.
Eine gewindeförmige Ausbildung der Nuten (Anspruch 3) trägt wesentlich zu deren Standzeitenerhöhung bei, da dadurch die von der Schnecke auf das Granulat ausgeübten Kräfte parallel zur Nutlängsausdehnung aufgebracht werden können.
Durch die Kühlung des Schneckenzylinders im Bereich der Nuten wird ein Verschmieren des Granulats verhindert. Durch die Abmaße der Nuten wird sichergestellt, daß auch harte Kunststoffe beispielsweise Polyamid und Polyester ohne Anfahrprobleme oder zu große Drehmomente bearbeitet werden können.
Um die Nuten dem jeweiligen Material anzupassen, wird weiterhin vorgeschlagen, in diese Nuten einstellbare Stahlleisten zu verwenden.
Die Anordnung der Stifte in einem geringen Abstand hinter den Nuten (Anspruch 6) bietet den Vorteil, daß das noch nicht aufgeschmolzene Granulat am Mitdrehen in den Schneckengängen wirkungsvoll gehindert wird.
Im folgenden soll nun die Erfindung anhand eines rein schematischen Ausführungsbeispieles und unter Bezugnahme auf reproduzierbare Versuchsergebnisse näher erläutert werden.
Die einzige Figur stellt einen Querschnitt durch einen Einschnecken-Kunststoffextruder mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung dar.
Die Schnecke 1 wird in dem Schneckenzylinder 2 durch die Motor- und Getriebeeinheit 3 gedreht. Im Bereich des Einfülltrichters i ist der Schneckenzylinder 2 genutet, wobei die Nuten 5 im gleichmäßigen Abstand von einander am Innen umfang des Schneckenzylinders 2 angeordnet sind.
In Extrusionsrichtung 6 sind in einem Abstand von den Nuten 5 die Leitelemente 7 in zwei Reihen auf dem Umfang der Schnecke 1 verteilt angeordnet. Die Leitelemente können dabei schaufel- oder schiffchenförmig ausgebildet sein. Sie sind im Schneckenzylinder 2 höhenverstellbar und drehbar angeordnet, wobei sie bis zum Schneckengrund hinab verstellt werden können.
Aus diesem Grunde weisen die entsprechenden Stellen der Schneckenstege 8 im Bereich der Leitelemente 7 Unterbrechungen 9 auf.
Anhand der nachfolgend aufgeführten Versuchsergebnisse soll die vorteilhafte Kombination der einzelnen Merkmale näher erläutert werden. Sämtliche Versuchsreihen wurden an zwei verschiedenen Extrudern durchgeführt. Der ersten Versuchsanordnung lagen folgende Grunddaten vor: Außen durchmesser der Schnecke: D = 90 mn Länge der Schnecke: 1 = 24 D Anordnung der Schnecke: liegend Steigung: t = 1 D (konstant) Drehzahl: n = 100 min 1 Material: PA 6, Ultramid (Wz),LV = 2,4 Schmelzedruck: p = 100 bar i 2% Schmelzetemperatur: t = 26sol t 10C Als erstes wurden Versuche gefahren, in denen keine weitere Ausbildung an der Schnecke und dem Schneckenzylinder vorgenommen worden sind, um einen Ausgangswert für die nachstehenden Verlgeiche zu erzielen. Der Extruder erbrachte eine tlengenleistung von 245 kg/Std. homogen aufgeschmolzenes Extrudat.
In der folgenden Versuchreihe wurden in den Schneckenzylinder adial Leitelemente im Einzugsbereich angeordnet, die bis zu dem Schneckengrund reichten. Es wurden zwei Reihen von je zwei auf dem Umfang der Schnecke verteilt angeordneten Leitelemente benutzt. Jedes Leitelement wies eine Breite von 25 mm auf. Die erste Reihe war in einem Abstand von 180 t vom Einfülltrichter - in Extrusionsrichtung betrachtet - entfernt angeordnet. Die zweite Reihe wurde in einem Abstand von 1 D hinter (In Extrusionsrichtung) der ersten angeordnet.
Die Schnecke erbrachte keine Mehrleistung gegenüber dem ersten Versuch, d.h. die Mengenleistung verharrte auf 245 kg/Std. homogen patapnchmoleenen Extrudates.
Als nächste Versuchsreihe wurde anstelle der Leitelemente Nuten im Einzugsbereich des Extruders verwendet. Die Nuten wiesen eine Gesamtlänge von 60 mm, eine Tiefe von 0,7 mm und eine Breite von 7 mm auf. Es waren 16 Stück auf dem Umfang des Schneckenzylinders verteilt angeordnet. Diese Nuten wurden mit dem Trichtergehäuse gekühlt. Auch hier entstand keine Mehrleistung, sondern die Mengenleistung war sogar leicht rückläufig und belief sich auf 240 kg/Std.
In der letzten Versuchsreihe wurden beide zuerst geschilderten Merkmale zusammen angewandt. Hierbei ergab sich eine Mengenleistungssteigerung auf 460 kg/Std.
Die gleichen Versuchsreihen wurden noch mit einem Extruder mit unterschiedlicher Steigerung durchgeführt. Der zweiten verwendeten Versuchsanordnung lagen folgende Grunddaten vor: Außendurchmesser der Schnecke: D = 90 mm Länge der Schnecke: L = 24 D Anordnung der Schnecke: liegend Steigerung: t = 1,5 bis o,8 D(in der Kompressionszone gleichmäßig abnehmend) Drehzahl: n = 120 min 1 Material: PA 6, Ultramid, LV = 2,4 Schmelzedruck: P = 100 bar f 2% Schmelzetemperatur: t = 2650C f 10c Auch hier wurden, wie im ersten Beispiel, zuerst Versuche gefahren, in denen keine weiteren Ausbildungen am Extruder vorgenoon worden sind, um einen Ausgangswert für die nachstehenden Vergleiche zu erzielen. Der Extruder erbrachte eine Mengenleistung von 288 kg/Std.
Der folgende Versuch wurde ebenfalls mit zwei Reihen von je zwei auf dem Umfang der verteilt angeordneten Leitelementen durchgeführt. Die Anordnung und Durchführung der Leiteleiente war die gleiche wie bei der ersten Schnecke. Bei diesem Versuch wurde ein Mengenleistungsrückgang auf 230 kg/Std. festgestellt.
Bei deu nächsten Versuch wurden Nuten im Einzugsbereich der Schnecke verwendet. Das Schneckengehäuse war das gleiche wie bei der ersten Schnecke. Hierbei ergab sich nahezu die gleiche Nengenleistung wie bei ungenutzte Schnecke gehäuse. Die Höhe der M@ng@nl@i@stung betrug 280 kg/Std.
In der abschließenden Versuchsreihe wurden wiederum beide zuerst getrennt angewendeten Merkmale gleichzeitig verwendet. Auch hierbei ergab sich eine Mengenleistungssteigerung auf 360 kg/Std.
Beide Versuch@anordnungen zeigen, daß nur durch die Kombination der erfindungsgemäßen Merkmale eine nennenswerte Mengenleistungssteigerung zu erzielen ist.
Wird ein anderes Material als das oben erwähnte verarbeitet, so können einige Änderungen hinsichtlich der Größe und Anordnung sowohl der Leitelemente als auch der Nuten erforderlich werden. Die Leitele@ente werden deshalb - wie schon erwähnt - höhenverstellbar und um ihre Achse drehbar angeordnet. Die Nutentiefe kann durch das Einbringen von durch außen einstellbarer Stahlleiste in die Nut verändert werden.

Claims

Patentansprüche 0 Schnecken-Kunststoffextruder, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, an sich bekannter Mittel zur Erhöhung der Förderleistung: a) in der Einzugszone sind im Extrudergehäuse Nuten angeordnet; b) in der Einzugszone sind radial in den Schneckenraum hineinragende Leitelemente - in Extrusionsrichtung - hinter den Nuten angeordnet.
2. Schnecken-Kunststoffextruder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das weitere Mittel: c) daß die Steigung der Schnecke degressiv ausgebildet ist.
3. Schnecken-Kunststoffextruder nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten gewindeförmig ausgebildet sind.
4. Schnecken-Kunststoffextruder nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckengehäuse im Bereich der Nuten kühlbar ist.
5. Schnecken-Kunststoffextruder nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten eine Länge 1 = 0,5 bis 1 D, eine Tiefe von t t 1 mm und eine Breite von b < 10 mm aufweisen.
6. Schnecken-Kunststpffextruder nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelemente in einem Abstand von s 1 D hinter den Nuten angeordnet sind.
7. Schnecken-Kunststoffextruder nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Reihen von je zwei Leitelementen auf dem Umfang des Schneckengehäuses verteilt angeordnet sind.
8. Schnecken-Kunststoffextruder nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitelemente beheizbar sind.
9. Schnecken-Kunststoffextruder nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Nuten von außen verstellbare Stahlleisten angeordnet sind.