DE1175868B - Kombinierte Schneckenstrangpresse und Trockner fuer Kunststoffe - Google Patents
Kombinierte Schneckenstrangpresse und Trockner fuer KunststoffeInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. Kl.: B 29 f
Deutsche Kl.: 39 a4-3/02
Nummer: 1175 868
Aktenzeichen: P 22037 X / 39 a4
Anmeldetag: 13. Januar 1959
Auslegetag: 13. August 1964
Die Erfindung bezieht sich auf eine kombinierte Schneckenstrangpresse und Trockner mit einer
Schneckenmischzone, durch die der zu verarbeitende Kunststoff geführt wird und die einen beweglichen
Druckstempel aufweist, der die Misch- oder Knetzone wenigstens teilweise derart überdeckt, daß der
freie Raum in dieser Misch- oder Knetzone verändert werden kann und so der Druck auf das
Beschickungsgut zu- oder abnimmt.
Es ist in der Fachwelt bekannt, Kunststoffe, die flüchtige Bestandteile enthalten, in Vorrichtungen zu
verarbeiten, die sowohl als Strangpresse als auch als Trockner wirken. Dazu sind Vorrichtungen bekannt,
die mit einer Schnecken-Misch-Zone arbeiten, durch die das Kunststoff-Beschickungsgut geführt wird
und die mit einem beweglichen Druckstempel versehen sind, der dazu dient, den freien Raum in der
Mischzone zu verändern, und die dazu verwendet werden, Kunststoffe strangzupressen und flüchtige
Stoffe freizusetzen.
Bei der Verarbeitung von Kunststoffen ist die Temperaturregelung von außerordentlicher Bedeutung.
Wenn während des Mischens und des Strangpressens die Temperatur in der Strangpresse zu hoch
ansteigt, kann der Kunststoff verbrennen oder in seiner Qualität auf andere Weise gemindert werden.
Wenn die Temperatur andererseits zu stark absinkt, erfolgt eine ungenügende Plastifizierung und der
Auspreßvorgang verläuft unbefriedigend. Wenn der Kunststoff flüchtige Stoffe enthält, kann die Menge
dieser Stoffe dabei nicht auf den noch zulässigen Anteil herabgesetzt werden.
Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine kombinierte Schneckenstrangpresse und
Trockner zu schaffen, bei der eine genaue selbsttätige Temperaturregelung möglich ist. Dies wird
gemäß der Erfindung durch eine Temperaturmeßvorrichtung zur kontinuierlichen Bestimmung der
Temperatur des Kunststoffes an ausgewählten Stellen längs des Weges desselben erreicht, die mit einem
Betätigungsmechanismus oder Servoantrieb verbunden ist, der automatisch auf den Druckstempel einwirkt
und diesen bewegen kann, um den freien Raum in der Misch- oder Knetzone in Abhängigkeit von
vorbestimmten Temperaturveränderungen zu verändern.
Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird die Temperatur des Beschickungsgutes in der Mischoder
Knetzone kontinuierlich bestimmt und der freie Raum durch Einstellen des beweglichen Druckstempeis
verändert, damit zur Vermeidung von Überhitzungen oder Unterkühlungen der Arbeits-Kombinierte
Schneckenstrangpresse und
Trockner für Kunststoffe
Trockner für Kunststoffe
Anmelder:
Phillips Petroleum Company,
Bartlesville, OkIa-^V.-St. A.)
Vertreter:
Dr. F. Zumstein,
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann
und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,
Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4
Als Erfinder benannt:
John Matthew FoIz, Bartlesville, OkIa. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. Januar 1958
(711004)
ablauf im wesentlichen konstant aufrechterhalten werden kann, während zur gleichen Zeit die gewünschte
Menge an flüchtigen Stoffen entweicht. Bei den bekannten Einrichtungen ist diese Problemstellung
weder erkannt noch gelöst.
Die Betätigungseinrichtung für den Druckstempel besteht vorzugsweise aus einem gesteuerten Membranventil,
dessen Ventilschaft an diesem Druckstempel befestigt ist, wobei die Temperaturmeßvorrichtung
aus einem Thermoelement besteht, das sich in dem Weg des Gutes zwischen Stempel und
Schnecke befindet und das über einen Temperaturregler auf das Membranventil einwirkt. Es kann auch
die Betätigungseinrichtung für den Druckstempel aus einem von einem Motor angetriebenen und mit
Druckstempel verbundenen Getriebe bestehen, wobei ein Thermoelement auf dem Weg des Gutes zwischen
diesem Stempel und der Schnecke angeordnet ist, das über einen Temperaturregler auf,dieses
Getriebe zur Inbetriebsetzung oder Außerbetriebnahme desselben einwirkt.
Das Thermoelement ist vorzugsweise in der Bahn des aus der Gegend des Druckstempels abströmenden
Gutes angeordnet. An Stelle einer Schnecke können auch zwei parallele und in gegenläufigem
Sinn umlaufende Schnecken in einem Gehäuse angeordnet sein, und jede einzelne dieser Schnecken
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kann einen Abschnitt mit gegenläufigem Windungs- wobei das Material unter Druck durchgearbeitet
sinn in der Nähe des Druckstempels aufweisen. wird. Das zu verarbeitende Material wird also durch
Die Erfindung wird im folgenden an einem Aus- und durch gemischt und zum Strangpressen und zur
führungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher er- Abgabe der flüchtigen Stoffe vorbereitet. Verschie-
läutert. In der Zeichnung zeigt 5 dene Grade der Durcharbeitung und der Erwärmung
Fig. 1 einen Vertikalschnitt einer typischen Aus- können durch eine entsprechende Bemessung der
führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Länge der gegenläufigen Schraubengänge sowie
wobei der Schnitt längs der Linie 1-1 der Fig. 2 durch eine Einrichtung zum Ablassen des Materials
genommen ist, aus der Gegend der gegenläufigen Gewindegänge
Fig. 2 die gleiche Vorrichtung im Grundriß io 31, 32 erzielt werden. Das austretende Material kann
längs der Linie 2-2 der F i g. 1 und dem Atmosphärendruck oder einem Teilvakuum
F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der ausgesetzt oder durch ein inertes Gas geschützt
Fig. 1. werden.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung Die Steuerung dieser verschiedenen Wirkungen
enthält ein Doppelgehäuse 16, 17, das vorzugsweise 15 wird durch eine Änderung der Länge der Stempelaus
verschweißten Blechen besteht und mit Aus- fläche 35 und durch eine Begrenzung des Materials
Meldungen 18,19 versehen ist, die bei 20 (F i g. 3) auf den Raum der gegenläufigen Windungen erzusammentreffen
und einen Schlitz zwischen den reicht, wobei die Größe des Rückdrucks und die ent-Gehäuseteilen
offen lassen. Gegensinnige Förder- standene Wärme der Länge der Stempelfläche proschnecken
22, 23 sind in dem Doppelgehäuse 16, 17 20 portional sind.
untergebracht und so angeschlossen, daß sie gegen- Hierzu ist die öffnung 36 des Gehäuses 16, 17 mit
läufig rotieren, so daß sie sich an ihrem Umfang einem Druckstempel 37 ausgestattet, der eine herausin
der Mitte nach unten bewegen (F i g. 3). nehmbare Auskleidung 38 hat, die durch den Halte-Um
das Gehäuse 16, 17 sind Mantel 25, 26 für block 39 gehalten wird. Die unteren Flächen von
Heiz- oder Kühlflüssigkeiten angeordnet, wobei diese 25 Stempel und Auskleidung sind so geformt, daß sie
Mantel in Abschnitte unterteilt sind, damit die Tem- zwischen die Umfangsteile der Gewindegänge 31, 32
peraturen aufeinanderfolgender Abschnitte des (F i g. 3) passen. Der Druckstempel 37 ist in eine
Schneckengehäuses leichter unabhängig eingestellt Kammer 44 eingeschlossen, die bei 45 angeflanscht
werden können. ist. Die Kammer 44 ist durch die Deckelplatte 62 Ein Beschickungstrichter 27 hat eine untere öff- 30 abgedichtet, an der das gesteuerte Membranventil
nung28, durch die Material nach unten in das Be- 60 befestigt ist, dessen Schaft durch die Deckelschickungsende
der ersten Abschnitte 29, 30 der platte 62 führt und am oberen Teil des Druck-Förderschnecken
22, 23 abgegeben wird. Diese Ge- deckeis befestigt ist. Die obere Kammer des Ventils
windegänge sind rechts- bzw. linksgängig und im 60 ist über eine Leitung 64 mit einem üblichen
allgemeinen schraubenförmig, wobei die Steigung 35 Temperaturregler 68 verbunden. Die Temperatur
fortlaufend abnimmt, so daß sie zunehmend einen wird vorzugsweise mit einem Thermoelement gestärkeren Druck entwickeln können. messen, das in der Nähe des Auslasses des Druck-Ein
Rückdruck wird durch gegenläufige, d. h. stempeis 37 in einer der Auskleidungen 18, 19 einnach
rückwärts fördernde Gewindegänge in den gebaut ist. Um einen Bruch zu vermeiden, ist dieses
Schneckenabschnitten 31, 32 erzeugt, in die das Ma- 40 Thermoelement vorzugsweise so in die Auskleidung
terial durch die nach vorwärts liefernden Gewinde- eingebettet, daß es mit deren Innenfläche abschließt,
gänge 29, 30 geführt wird. Die parallelen, praktisch Temperaturänderungen werden als elektrische Imnebeneinander
angeordneten Schnecken 22, 23 füh- pulse über 70 auf den Temperaturregler 68 überren
so das Material nach vorn und treiben es in die tragen, durch den wiederum das Membranventil 60
gegenläufigen Gewindegänge 31, 32, durch die die 45 vermittels Druckluft gesteuert wird, wodurch der
Förderbewegung des Materials verzögert wird. Die Druckstempel 37 in vertikaler Richtung bewegt wird,
eiste Auswirkung dieser Verzögerung besteht in so daß der freie Raum zwischen dem Druckstempel
einem Auspressen der Flüssigkeiten, falls welche 37 und den Gewindegängen 31, 32 vergrößert oder
vorhanden sind, die aus den Gebieten hohen Drucks verkleinert und so die Temperatur des Materials
über das Gebiet der gegenläufigen Gewindegänge 50 eingestellt wird, das an dem Druckstempel vorbeizu
dem Gebiet geringeren Drucks, bei der Dar- geführt wird. Das aus der Gegend des Druckstellung
der Fig. 1 nach rechts strömen, wobei ein stempeis kommende heiße Material wird durch die
freier Raum für diese Rückströmung vorgesehen nach vorwärts arbeitenden Gewindegänge 46, 47 der
ist. Die Flüssigkeiten werden rings um die Schnecken- Schnecken 22, 23 langsam vorgeschoben, durch die
stöpsel 33 abgezogen, die an den Schnecken 22, 23 55 das Material geknetet wird, wobei ständig neue
an den Gehäuseeingängen vorgesehen sind, wobei Oberflächen zur Abgabe flüchtiger Stoffe freigesetzt
ein Spielraum zwischen diesen Stöpseln und den werden. Das Material wird dann zu den HilfsAuskleidungen
des Gehäuses vorgesehen ist. Die gewindegängen 48 und den Hauptaustraggewinde-Gase
treten durch den Entlüftungsstutzen 61 aus. gangen 49 gefördert, die im Auslaßteil des Gehäuses
Durch die Arbeit der nach vorwärts arbeitenden 60 16, 17 laufen. Diese Austragsgewindegänge haben
Gewindeabschnitte 29, 30, durch die das Material eine größere Steigung, und das Gehäuse 16 endet
zu den und durch die gegenläufigen Gewinde- vor der Stirnwand 50, so daß das Material von den
abschnitte 31, 32 gepreßt wird, wird in dem Material Hilfswindungen 48 nach der Seite zu den Hauptselbst
Friktionswärme erzeugt, die durch die innere austragsgewindegängen 49 verschoben wird, die das
Reibung in dem Material hervorgerufen wird. Der 65 Material über das Sieb 51 zu der Strangpreßmatrize
auf das Material ausgeübte Rückdruck und die durch 52 fördern. Das durch die Matrize strömende Mainnere
Reibung erzeugte Wärme wirken gleichzeitig terial kann auf einen gewünschten Querschnitt, z. B.
auf das Material während seiner Förderung ein, in die Form eines flachen Bandes gebracht werden.
Der Abschnitt des Gehäuses, in dem die Entlüftung 61 angeordnet ist, kann erweitert werden,
so daß das Material zur Abgabe flüchtiger Stoffe länger darin verweilt, wobei dieser Abschnitt unter
beliebigem, z. B. atmosphärischem Druck oder unter einem Teilvakuum stehen kann.
Dadurch, daß das Material durch die gegenläufigen Gewindegänge 31, 32 getrieben wird, wird
es intensiv gepreßt und gemischt, und es entsteht gleichzeitig Wärme in den einzelnen Teilchen. Diese
Wärme kann zur Abscheidung restlicher flüchtiger Bestandteile aus dem Behandlungsgut ausgenutzt
werden. So kann z. B. aus feuchten Materialien, z. B. aus einem Copolymeren des Äthylens und eines
höheren Olefins ein größerer Teil der Feuchtigkeit in der ersten Stufe durch Rückfluß von den ersten
Gewindegängen 29, 30 abgezogen werden, während die restliche Feuchtigkeit durch den Entlüftungsstutzen 61 infolge der Wärme verdampft, die durch
innere Reibung in den vorhergehenden Stufen entwickelt wurde.
Die Bearbeitung des Materials und der Temperaturanstieg werden durch die wirksame Länge
der Stempelfläche 35 und durch den freien Raum zwischen dem Druckstempel 37 und den gegenläufigen
Windungen 31, 32 reguliert.
Eine Teilregulierung der Temperatur des Gehäuses in den verschiedenen Stufen kann durch eine
Unterteilung des Mantels 25 in Abschnitte erreicht werden. So können z. B. die Abschnitte 53, 54, 55,
56, 57 und 58 unabhängig voneinander betrieben werden, damit man die besten Ergebnisse erhält,
indem die Temperaturen in diesen Abschnitten entweder über oder unter der Temperatur des Beschickungsmaterials
gehalten werden.
Das Verfahren kann auf sehr verschiedene Stoffe, sowohl zum Mischen oder Plastifizieren, als auch
zur Extraktion von Flüssigkeiten angewendet werden. So können z. B. thermoplastische Materialien, wie
feste Polymere von Olefinen oder Copolymere von Olefinen behandelt werden. Es können auch warmhärtbare Materialien verarbeitet werden, wobei
durch die genaue Temperaturkontrolle, die man gemäß der Erfindung erhält, eine vollständige Homogenisierung
der Zusammensetzung erhalten wird und die in den gegenläufigen Windungen gebildete
Wärme zur Einleitung einer teilweisen chemischen Reaktion verwendet werden kann, durch die eine
Verzögerung der Warmhärtung, eine Konditionierung des Materials für das Auspressen und eine
anschließende Vervollständigung der Warmhärtung bewirkt werden kann.
Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Behandlung von Materialien, in denen Gase und
größere Mengen von flüchtigen Stoffen eingeschlossen sind. So kann bei der Herstellung von Olefin-Copolymeren,
z. B. des Copolymeren von Äthylen und Propylen, die Fällung des Polymeren aus der abströmenden
Reaktionsmasse durch Wasserzusatz erfolgen. Das gebildete Präzipitat wird als Aufschlämmung
in Wasser in die erfindungsgemäße Vorrichtung gegeben. Wegen der Eigenschaften der
gebildeten Feststoffteilchen, die verschiedene Größen und Formen haben, schwankt die Menge des Polymeren
und des Wassers, die von Fördergewinde- "5 gangen 29,30 aufgenommen wird, innerhalb sehr
weiter Grenzen. Die im Hochdruck-Mischabschnitt gebildete Wärme schwankt daher ebenfall sehr
stark. Ein Maß für die Temperaturregulierung in diesem Abschnitt kann durch eine Messung der
Manteltemperatur im Abschnitt 55 erhalten werden. Die Temperatur in diesem Abschnitt spricht jedoch
viel stärker auf den freien Raum in der Öffnung zwischen dem Druckstempel 37 und den gegenläufigen
Windungen 31, 32 an und eine wirklich genaue Temperaturregulierung kann durch eine
Einstellung dieses freien Raumes erreicht werden.
Außer auf die erwähnten Kunststoffmaterialien ist die Erfindung auch auf die Behandlung von synthetischem
Kautschuk anwendbar und auf Harze und Kunststoffe im allgemeinen. Das Beschickungsmaterial kann als Mischung von Feststoffen in einer
Aufschlämmung oder in irgendeiner anderen üblichen Form eingeführt werden. Im allgemeinen kann die
Vorrichtung für die Behandlung von Materialien angewendet werden, wenn durch ein gemeinsames
Erwärmen, Pressen und Bearbeiten unter kontrollierten Bedingungen eine durchgreifende Plastifizierungswirkung,
zusammen mit einer Entwässerung und Entgasung, bei scharfer Temperaturkontrolle
erreicht werden soll.
Obwohl die in der Zeichnung dargestellte Temperaturregulierungseinrichtung
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht, so können auch andere Einrichtungen verwendet werden, durch
die die Temperatur gesteuert werden kann. So kann z. B. an Stelle des gesteuerten Membranventils 60
ein Getriebe verwendet werden. Es können auch andere Temperaturregler verwendet werden, und
das Thermoelement kann ebenfalls durch eine andere Temperaturmeßeinrichtung ersetzt werden.
Claims (5)
1. Kombinierte Schneckenstrangpresse und Trockner mit einer Schnecken-Mischzone, durch
die der zu verarbeitende Kunststoff geführt wird und die einen beweglichen Druckstempel aufweist,
der die Misch- oder Knetzone wenigstens teilweise derart überdeckt, daß der freie Raum in dieser
Misch- oder Knetzone verändert werden kann und so der Druck auf das Beschickungsgut zu-
oder abnimmt, gekennzeichnet durch eine Temperaturmeßvorrichtung zur kontinuierlichen
Bestimmung der Temperatur des Kunststoffes an ausgewählten Stellen längs des Weges
desselben und einen Betätigungsmechanismus oder Servoantrieb, der mit dieser Temperaturmeßvorrichtung
verbunden ist und automatisch auf den Druckstempel einwirken und diesen bewegen kann, um den freien Raum in dieser Mischoder
Knetzone in Abhängigkeit von vorbestimmten Temperaturänderungen zu verändern.
2. Kombinierte Schneckenstrangpresse und Trockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungseinrichtung für den Druckstempel aus einem gesteuerten Membranventil
besteht, dessen Ventilschaft an diesem Druckstempel befestigt ist, und daß die Temperaturmeßvorrichtung
aus einem Thermoelement besteht, das sich in dem Weg des Gutes zwischen Stempel und Schnecke befindet und das über
einen Temperaturregler auf das Membranventil einwirkt.
3. Kombinierte Schneckenstrangpresse und Trockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungseinrichtung für den
Druckstempel aus einem von einem Motor angetriebenen und mit dem Druckstempel verbundenen
Getriebe besteht, und daß ein Thermoelement auf dem Weg des Gutes zwischen diesem
Stempel und der Schnecke angeordnet ist, das über einen Temperaturregler auf dieses Getriebe
zur Inbetriebsetzung oder Außerbetriebnahme desselben einwirkt.
4. Kombinierte Schneckenstrangpresse und Trockner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge- »ο
kennzeichnet, daß das Thermoelement in der Bahn des aus der Gegend des Druckstempels
abströmenden Gutes angeordnet ist.
5. Kombinierte Schneckenstrangpresse und Trockner nach einem oder mehreren Ansprüchen 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einer Schnecke auch zwei parallele und in gegenläufigem
Sinn umlaufende Schnecken in einem Gehäuse angeordnet sind und jede einzelne dieser
Schnecken einen Abschnitt mit gegenläufigem Windungssinn in der Nähe des Druckstempels
aufweist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 615 199.
USA.-Patentschrift Nr. 2 615 199.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
409 640/395 8.64 0 Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Citations (1)
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1959
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- 1959-01-13 DE DEP22037A patent/DE1175868B/de active Pending
- 1959-01-15 FR FR784120A patent/FR1225691A/fr not_active Expired
Patent Citations (1)
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Also Published As
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