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WO2007048759A1 - Einschneckenextruder - Google Patents

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WO2007048759A1
WO2007048759A1 PCT/EP2006/067622 EP2006067622W WO2007048759A1 WO 2007048759 A1 WO2007048759 A1 WO 2007048759A1 EP 2006067622 W EP2006067622 W EP 2006067622W WO 2007048759 A1 WO2007048759 A1 WO 2007048759A1
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plastic
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Kenneth Pitman
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Theysohn Extrusionstechnik GmbH
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    • B29K2105/16—Fillers

Definitions

  • the invention relates to a single-screw extruder according to the preamble of claim 1.
  • Extruder of the type mentioned are used for extrusion of plastic.
  • the plastic is plasticized in the extruder and pressed under pressure through the nozzle.
  • the aim of the invention is to propose an extruder of the type mentioned, which makes it possible to at least 30% filler material to mix the plastic material and - based on the size - has relatively high throughput.
  • the proposed measures ensures in a simple manner that the molten plastic filling material can be added in a relatively large amount. Because of the conical design a very high collection volume can be realized, whereby relatively much plastic can be drawn in a constant amount and then melted. In this case, due to the fact that in the region of the feed opening of the plastic is substantially unpressurized, the filler material can be easily in large quantities, e.g. in the amount of 30% of the plastic to be added. The filler in the discharge zone is intimately mixed with the already molten plastic.
  • the extruder has a conical housing 1, in which a substantially conical screw 2 rotates.
  • the screw 2 relative to the housing 1 in the direction of the arrow 3 is held displaceable and lockable.
  • the gap width between the outer edges of the flights 4 and the inner wall of the housing 1 can be adjusted, whereby the extent of the backflow opposite to the conveying direction of the goods between the individual flights 4 can be adjusted.
  • This backflow occurs because of the increasing pressure in the conveying direction in the region of a melting zone II and the discharge zone IV (because of the reduction of the gap 5 between the core 7 of the screw 2 and the inner wall of the housing 1) to which the material is exposed.
  • the core 7 of the screw 2 also has a conicity; Nevertheless, the volume between the core 4 and the inner wall of the housing 1 decreases towards the outlet nozzle 9.
  • the screw 2 has a catchment area I in the region of an intake opening 6 of the housing 1, in which the gap 5 between the core 7 and the inner wall of the housing 1 remains approximately constant. Due to the relatively high peripheral speed of the screw in this area, the plastic granules are efficiently drawn. In the subsequent melting zone II, the gap 5 continuously narrows between the core 7 and the inner wall of the housing 1, whereby the pressure between the individual screw flights 4 increases and the granules melt.
  • a substantially pressureless zone II is provided, at the beginning of the diameter of the core 7 of the screw 2 decreases rapidly.
  • a feed opening 8 of the housing 1 is arranged, via which a filler is introduced.
  • the surface of the core 7 of the screw 2 runs partly parallel to the inner wall of the housing 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

Einschneckenextruder mit konischer Schnecke (2), die dreh- und antreibbar in einem Gehäuse (1) gehalten ist, das im Bereich des größten Schneckendurchmessers eine Einzugsöffnung (6) für ein aufzuschmelzendes Material aufweist, wobei der Extruder eine an die Einzugsöffnung (6) anschließende Einzugszone (I), eine an diese anschließende Aufschmelzzone (II), in der sich das Schneckenvolumen vermindert, und eine Austragszone (IV), in der sich das Schneckenvolumen ebenfalls vermindert, aufweist, die an einer Auslassdüse endet. Um den Kunststoff mit einem relativ hohen Anteil an Füllstoffen versetzen zu können, ist vorgesehen, dass zwischen der Aufschmelzzone (II) und der Austragszone (IV) eine im Wesentlichen drucklose Zone (III) vorgesehen ist, in der eine Zuführöffnung (8) im Gehäuse (1) vorgesehen ist.

Description

Beschreibung
EINSCHNECKENEXTRUDER Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Einschneckenextruder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
[0002] Extruder der eingangs erwähnten Art werden zum Strangpressen von Kunststoff verwendet. Dabei wird der Kunststoff im Extruder plastifiziert und unter Druck durch die Düse ausgepresst.
[0003] Bei bekannten derartigen Extrudern schließt an die Plastifizierungszone unmittelbar die Austragungszone an, wobei der Druck des plastifizierten Kunststoffes im Übergangsbereich nicht absinkt.
[0004] Bei der Kunststoffherstellung sind heute die Preise nahezu ausschließlich durch die Kosten des Ausgangsmaterials bestimmt. Die Maschinenkosten stellen dabei nur einen sehr untergeordneten Teil der Gesamtkosten dar. Es gibt daher Bestrebungen, den relativ teuren Kunststoff mit möglichst billigem Füllmaterial zu strecken.
[0005] Bei herkömmlichen Einschneckenextrudern ist lediglich eine Einzugsöffnung vorgesehen, über die ein Gemisch aus Kunststoffgranulat und Füllstoff eingebracht werden kann. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass dem Kunststoffgranulat nur relativ wenig Füllstoff zugemischt werden kann. Bei zu viel Füllstoff ist die Durchmischung nicht mehr homogen. Dabei ergibt sich auch noch der Nachteil, dass der Füllstoff erheblich zur Abnutzung der Schnecke beiträgt und sich mit dem noch nicht aufgeschmolzenen Kunststoff nur schlecht vermischt. Dies gilt auch für konische Einschneckenextruder, d.h. für Einschneckenextruder, wo die Schneckenbohrung im Gehäuse konisch ausgeführt ist und natürlich auch die Einhüllende der Schnecke entsprechend konisch ist.
[0006] Aus Gründen eines sparsamen Einsatzes von Kunststoffgranulat wäre es jedoch wünschenswert, ca. 30% Füllmaterial dem Kunststoff zuzumischen.
[0007] Es sind daher auch schon Extruder bekannt geworden (siehe z.B. die US 4006209 A -.
), wo zwei Einzugsöffnungen vorgesehen sind. Der Kunststoff wird in der ersten Einzugsöffnung aufgegeben und in der Aufschmelzzone aufgeschmolzen. Nach der Aufschmelzzone ist eine im Wesentlichen drucklose Zone (III) vorgesehen, wo über die zweite Einzugsöffnung Füllstoff zugegeben wird. Hier wird der Füllstoff also in den bereits aufgeschmolzenen Kunststoff zugemischt, wodurch eine bessere Durchmischung erfolgt, was einen höheren Füllstoffanteil ermöglicht. Diese Extruder sind allerdings alle zylindrisch, d.h. bei ihnen ist die Schneckenbohrung im Gehäuse zylindrisch, ebenso wie die Einhüllende der Schnecke. Diese Extruder haben den Nachteil, dass nicht allzu viel Kunststoff eingezogen werden kann. Es gibt Versuche, den Einzugsbereich zu kühlen, um dadurch das Einzugsverhalten zu verändern und somit die menge an eingezogenem Kunststoff zu erhöhen. Dies ist jedoch mit zusätzlichem technischem Aufwand verbunden und nur begrenzt wirksam. Wenn aber nicht konstant viel Kunststoff eingezogen wird, sind höhere Füllstoffanteile wiederum problematisch.
Darstellung der Erfindung
[0008] Ziel der Erfindung ist es, einen Extruder der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der es ermöglicht, zumindest 30% Füllmaterial dem Kunststoffmaterial zumischen zu können und der - bezogen auf die Baugröße - relativ hohen Durchsatz hat.
[0009] Erfindungsgemäß wird dies bei einem Extruder der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.
[0010] Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird auf einfache Weise sichergestellt, dass dem aufgeschmolzenen Kunststoff Füllmaterial in relativ großer Menge zugesetzt werden kann. Denn durch die konische Ausbildung ist ein sehr hohes Einzugsvolumen realisierbar, wodurch relativ viel Kunststoff in konstanter Menge eingezogen und danach aufgeschmolzen werden kann. Dabei kann aufgrund des Umstandes, dass im Bereich der Zuführöffnung der Kunststoff im Wesentlichen drucklos ist, das Füllmaterial problemlos in großer Menge, z.B. im Ausmaß von 30% des Kunststoffs, zugesetzt werden. Dabei wird der Füllstoff in der Austragszone innig mit dem bereits aufgeschmolzenen Kunststoff vermischt.
[0011] Durch die Merkmale des Anspruchs 2 ergibt sich der Vorteil einer in konstruktiver Hinsicht sehr einfachen Lösung. Dabei ergibt sich durch die Verminderung des Kerndurchmessers nicht nur eine Verringerung des Drucks, sondern auch eine entsprechende Vergrößerung des Aufnahmevolumens der Schnecke im Bereich des verminderten Durchmessers des Kernes der Schnecke.
[0012] Um den Grad der Durchmischung des Kunststoff-Füllstoff-Gemisches möglichst hoch zu halten, ist es vorteilhaft, die Merkmale des Anspruchs 3 vorzusehen. Dadurch kann die Rückströmung des Materials über den Spalt zwischen den äußeren Kanten der Schneckengänge und der Innenwand des Gehäuses entgegen der Förderrichtung der Schnecke entsprechend eingestellt werden, wobei dieser Rückstrom wesentlich zur innigen Vermischung des Materials beiträgt. Der Schneckenspalt ist somit einstellbar und kann für jede Kombination Kunststoff/Füllstoff optimiert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0013] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch einen erfindungsgemäßen Extruder zeigt.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
[0014] Der Extruder weist ein konisches Gehäuse 1 auf, in dem eine im Wesentlichen konische Schnecke 2 umläuft. Dabei ist die Schnecke 2 gegenüber dem Gehäuse 1 in Richtung des Pfeils 3 verschiebbar und feststellbar gehalten. Durch die in axialer Richtung verschiebbare Halterung der Schnecke 2 kann die Spaltbreite zwischen den Außenkanten der Schneckengänge 4 und der Innenwand des Gehäuses 1 eingestellt werden, wodurch das Ausmaß der Rückströmung entgegen der Förderrichtung des Gutes zwischen den einzelnen Schneckengängen 4 eingestellt werden kann. Zu dieser Rückströmung kommt es aufgrund des im Bereich einer Aufschmelzzone II und der Austragszone IV (wegen der Verminderung des Spaltes 5 zwischen dem Kern 7 der Schnecke 2 und der Innenwand des Gehäuses 1) in Förderrichtung ansteigenden Druckes, dem das Material ausgesetzt ist.
[0015] Der Kern 7 der Schnecke 2 weist auch eine Konizität auf; dennoch verringert sich das Volumen zwischen dem Kern 4 und der Innenwand des Gehäuses 1 gegen die Austrittsdüse 9 zu.
[0016] Die Schnecke 2 weist einen Einzugsbereich I im Bereich einer Einzugsöffnung 6 des Gehäuses 1 auf, in dem der Spalt 5 zwischen dem Kern 7 und der Innenwand des Gehäuses 1 etwa konstant bleibt. Durch die relativ hohe Umfangsgeschwindigkeit der Schnecke in diesem Bereich wird das Kunststoffgranulat effizient eingezogen. In der anschließenden Aufschmelzzone II verengt sich fortlaufend der Spalt 5 zwischen dem Kern 7 und der Innenwand des Gehäuses 1, wodurch sich der Druck zwischen den einzelnen Schneckengängen 4 erhöht und das Granulat aufschmilzt.
[0017] Im Anschluss an die Aufschmelzzone II ist eine im Wesentlichen drucklose Zone II vorgesehen, zu deren Beginn der Durchmesser des Kerns 7 der Schnecke 2 rasch abnimmt. In dieser im Wesentlichen drucklosen Zone III ist eine Zuführöffnung 8 des Gehäuses 1 angeordnet, über die ein Füllstoff eingebracht wird. In diesem Bereich verläuft die Oberfläche des Kerns 7 der Schnecke 2 zum Teil parallel zur Innenwand des Gehäuses 1.
[0018] In der anschließenden Austragszone IV wird der aufgeschmolzene Kunststoff mit dem Füllstoff innig vermischt und der Druck des Gemisches aufgrund des sich verengenden Spaltes 5 zwischen dem Kern 7 und der Innenwand des Gehäuses 1 erhöht. Das aufgeschmolzenen Gemisch tritt über die Düse 9 aus.

Claims

Ansprüche
[0001] Einschneckenextruder mit einer Schnecke (2), die dreh- und antreibbar in einem
Gehäuse (1) gehalten ist, das eine Einzugsöffnung (6) für ein aufzuschmelzendes Material aufweist, wobei der Extruder eine an die Einzugsöffnung (6) anschließende Einzugszone (I), eine an diese anschließende Aufschmelzzone (II), in der sich das Schnecken volumen vermindert, und eine Austragszone (IV), in der sich das Schneckenvolumen ebenfalls vermindert, aufweist, die an einer Auslassdüse endet, wobei zwischen der Aufschmelzzone (II) und der Austragszone (IV) eine im Wesentlichen drucklose Zone (III) vorgesehen ist, in der eine Zuführöffnung (8) im Gehäuse (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass, dass die Schneckenbohrung im Gehäuse (1) sowie die Schnecke (2) konisch sind, wobei sich die Einzugsöffnung (6) im Bereich des größten Schneckendurchmessers befindet.
[0002] Einschneckenextruder gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im
Bereich der drucklosen Zone (III) der Kerndurchmesser der Schnecke (2) vermindert ist.
[0003] Einschneckenextruder gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (2) in axialer Richtung verschieb- und feststellbar gehalten ist.
PCT/EP2006/067622 2005-10-24 2006-10-20 Einschneckenextruder Ceased WO2007048759A1 (de)

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