DE1729325A1

DE1729325A1 - Einrichtung zum Strangpressen von Kunststoffen

Info

Publication number: DE1729325A1
Application number: DE19671729325
Authority: DE
Inventors: Kanji Otani
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1966-01-11
Filing date: 1967-01-11
Publication date: 1972-03-02
Also published as: US3467743A; GB1149780A; FR1507711A

Description

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Sumitomo Electric Indus'tries, Ltd., 15» 5-chome, Kitahama,

Higashi-ku, Osaka, City /Japan , Λ

Einrichtung zum Strangpressen von Kunststoffen

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Einrichtung zum Strangpressen von Kunststoffen; die Verbesserung zeigt sich vor allem in einer Produktionserhöhung. Zur Zeit wird besonderer Wert auf Einrichtungen zum Strangpressen von Kunststoffen, insbesondere von PVC gelegt, die folgenden Anforderungen genügen: '

(1) Keine Blasen oder Lunker in den Strangpreßerzeugnissen, herrührend von eingeschlossener Luft, Feuchtigkeit oder flüchtigen Gasen,

(2) leichteres Herstellen einer homogenen Mischung,

(3) Arbeiten mit hohen Schneckendrehzahlen·

Die Erfüllung dieser Voraussetzungen ist für die Herstellung brauchbarer Strangpreßteile und für einen höheren Ausstoß von Bedeutung.

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Zur Erfüllung der Bedingung (1) sind verschiedene Arten Extruder mit Entlüftung entwickelt worden, bei denen im Bereich der Schnecke flüchtige und sonstige gasförmige Bestandteile aus der Schmelze entfernt werden. Derartige Extruder lassen sich jedoch nur mit Schwierigkeiten für FVC und ähnliche Materialien verwenden, das leicht überhitzt wird, weil dort die* Erhitzung des «x-

trudierten Materials stattfindet. '

• ⁽

Zur Erfüllung der Bedingung (2), einer vollständigen Homogenisierung und Plastifizierung, ist es erforderlich, durch Erhöhen des Verhältnisses von Schneckenlänge zu Schneckendurchmesser daf Material ausreichend lange im Bereich der Schnecke verweilen sea lassen. Eine Schnecke mit großem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis wird jedoch teuer in der Herstellung, und die gesamte Einrichtung wird dadurch außerdem groß und sehr kostspielig und hat Blue hohe Energieaufnahme.

I '

Zur Erfüllung der zur Produktionserhöhung zu beachtenden. Bedingung (3) würde eine Erhöhung der Schneckendrehzahl bessere Mischung und überhaupt ein höherwertiges Erzeugnis zur Folge haben, denn die höhere Drehzahl hat höhere Schergeschwindigkeit zur Folge. Ferner nimmt der Ausstoß an Strangpreßerzeugnissen ungefähr proportional der Drehzahl der Schnecke zu, so daß sich bei gleichbleibendem Schneckendurchuesser bei einem Extruder auf diese Weise ein erhöhter Ausstoß erzielen läßt« Wenn jedoch die Schnecke mit hoher Drehzahl läuft, können örtliche Überhitsungen wegen der außerordentlich hohen Scherge«chwindlgkeit »wischen Schneck und Zylinderwand auftreten« SI· Tateaoht, daft ββ schwierig let,

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diesen Teil der Anlage ausreichend zu kühlen, stellt ein erhebliches Hindernis auf dem Wege zum Strangpressen mit hohen Drehzahlen dar. Vor allem bei PVC und ähnlichen Werkstoffen, die bei Überhitzung zerstört werden können, ist es nicht möglich, die Drehzahl, die zum Beispiel für 4 1/2*-Extruder derzeit bei 80 U/min liegt, zu erhöhen. .

Mit dem erfindungsgemäßen Extruder ist es möglich, den Herstellungsvorgang zu beschleunigen, ohne daß dabei die Qualität" des Erzeugnisses beeinträchtigt wird. Dieser Extruder ist dadurch M gekennzeichnet, daß eine Schnecke in einer.ersten Herstellungsstufe mit einer Aufgabevorrichtung versehen ist, daß eine Schnecke in einer zweiten Herstellungsstufe mit einem Extrudier-Querspritzkopf versehen ist, und daß die beiden Schnecken derart quer zusammengestellt sind, daß die Auslaßöffnung der ersten Stufe unmittel-

bar mit der Beschickungszone (nicht der Druckzone) der zweiten Stufe verbunden ist.

In den Zeichnungen ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine besonders geeignete Ausbildung der Einrichtung dargestellt. |

In Fig.1 gibt 1 die Anlagen der ersten Herstellungsstufe an und 2 die der:.zweiten Stufe; die Längsachsen der beiden Anlagen stehen senkrecht aufeinander. An der ersten Herstellungsstufe ist eine Aufnahmevorrichtung für den zu verarbeitenden Werkstoff, nämlich eine Aufgabevorrichtung 3 vorgesehen, die von einem ersten Motor über ein erstes Getriebe 9 in Bewegung gesetzt wird. Die zweite Herstellungsstufe 2 steht in Querrichtung derart gegenüber der

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Anlage 1, daß deren Auslaßöffnung 11 unmittelbar an die' Beschikkungszone der Schnecke in der zweiten Stufe angeschlossen ist; die zweite Stufe weist an ihrem Auslaß ende eine übliche Düse oder einen Querspritzkopf 4 auf. An dem dem Querspritzkopf 4 entgegengesetzten Ende der Schnecke der zweiten Stufe ist eine Entlüftungsmöglichkeit 5 vorgesehen. Die Schnecke 2 der zweiten Stufe wird von einem zweiten Motor 7 über ein zweites Getriebe 1o angetrieben. Mit 8 ist in Fig.1 eine synchronisierend wirkende Steuerung bezeichnet, die die Drehzahlen der beiden Motoren aufeinander abstimmte

Die Einrichtung nach Fig.1 arbeitet folgendermaßen: Das zu extrudierende Material wird der Schnecke 1 In der -ersten Herstellungsstufe über die Aufgabevorrichtung 3 zugeführt. Die Schnecke in der ersten Herstellungsstufe hat größeren Durchmesser und rotiert langsamer, und zwar nicht schneller als 100 U/min, als die Schnecke in der zweiten Stufe. Das eingefüllte Ausgangsmaterial wird von einer Heizvorrichtung erhitzt. Das Material kann ausreichend lange in der Heizvorrichtung verweilen, so daß die^ Erhitzung bis zur Plastifizierung fortschreiten kann. T ann wird das Material durch die Auslaßöffnung 11 hindurch in die Beschickungszone der Schnecke 2 in der zweiten Herstellungsstufe geleitet.

Wenn sich der schmelzflüssige Materialstrom aus der ersten Stufe in die zweite Stufe bewegt, geraten Luft, Feuchtigkeit, flüchtige Anteile usw., die in dem Material enthalten sind, am Auslaß ende der ersten Stufe plötzlich unter geringeren Druck und bilden

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Blasen, die durch eine an die Entlüftung 5 angeschlossene Vakuumpumpe weggeführt werden. Gleichzeitig wird die plastifizi^rte Masse von der,Schnecke 2 in Richtung auf die Düse oder den Querspritzkopf 4 geleitet und kann nicht zu der Entlüftung 5 gelangen. . " ·

Die Schnecke 2 in der zweiten Herstellungsstufe hat einen gerin- gexen Durchmesser als die Schnecke 1 der ersten Stufe. Damit ein der von der ersten Stufe herangeförderten Materialmenge angepaßter Extrudiervorgang ablaufen kann, muß die Schnecke 2 mit ^ höherer Drahzahl umlaufen als die Schnecke 1. Demzufolge wird das zu extrudierende Material einer höheren Schergeschwindigkeit ausgesetzt und wird besser durchmischt. In der zweiten Herstellungsstufe herrscht von Anfang an hohe Temperatur. Wenn die zweite* Stuf e mit hoher Drehzahl läuft, muß sie aber adiabatisch betrieben oder sogar gekühlt werden, um eine Überhitzung infolge der hohen Schergeschwindigkeit zu vermeiden. Erste und zweite Herstellungsstufe sind voneinander baulich getrennt und können durch eine zwischengeschaltete Wärmeisolation leicht thermisch voneinander isoliert werden. Die Temperaturen dieser beiden Stufen lassen sich daher leicht regeln.

Eine Synchronisiereinrichtung hält ein konstantes Drehzahlverhältnis zwischen den beiden Antriebsmotoren aufrecht. Natürlich können die beiden Schnecken auch von einem Motor über geeignete Übersetzungen angetrieben werden.

Gemäß Fig.2 läßt sich die mit einer Schnecke ausgeführte erste Herstellungsstufe (Fig.1) auch mit zwei parallelliegenden Schnecken (1a,1b) betreiben.

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Nachstehend wird zum Vergleich zwischen· den Eigenschaften des erfindungsgemäßen Extruders und denen der bekannten Einschneckenextruder eine Tabelle wiedergegeben.

	Extruder nach	Bekannte	200^-Ext ruder
	der Erfindung		2oo
	90^-Extruder	Einschneckenextruder	3110
Schneckendurch messer (mm)	erste 200 zweite 90	115-Extruder	40...60
Schneckenlänge (mm)	erste 600 zweite 800	115
Drehzahl (U/min)	erste 30...80	2286
50... 80

Ausstoß Ckg/m)

Länge der Maschine (mm)

Gewicht der Maschine (kg)

Antriebsmotor (kW)

250...350 . 1800

3800

erster 22 zweiter 50

160...200	350... 500
3780	5295
	S
5100	13 125
75	150

Der beschriebene Extruder gemäß der Erfindung weist die folgenden Vorteile auf:

(1) Er hat eine verbesserte Mischwirkung.

Bei den bekannten Einschneckenextrudern war es schwierig, gute Mischung zu erzielen, ohne gleichzeitig das Verhältnis von

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Schneckenlänge zu Schneckendurchmesser zunehmen zu lassen. Bei dem erfindungsgemäßen Extruder verbleibt das Material ausreichend lange in der ersten Stufe, und darüber hinaus bewirkt die hohe Drehzahl der Schnecke in der zweiten Stufe eine vollständige Vermischung.

(2) Er macht ein Extrudieren mit hoher Geschwindigkeit möglich.

Da die Temperatur des Ausgangsmaterials schon in der ersten Herstellungsstufe ausreichend weit ansteigt, braucht in der zweiten M Stufe nur noch durch hohe Schergeschwindigkeit für das abschließende Mischen gesorgt zu werden. Daher kann die Schnecke in der zweiten Stufe mit hoher Drehzahl laufen, um Extrudieren mit hoher Geschwindigkeit zu erreichen.

Außerdem braucht die zweite Schnecke nicht lang gewählt zu werden, denn die Verweilzeit in der ersten Stufe ist ausreichend lang, so daß die Masse dieser zweiten Stufe gering ist und daher nur geringe Wärmeträgheit aufweist, wodurch die Temperaturregelung vereinfacht und die Kühlung in befriedigender Weise erreicht wird. * Damit läßt sich ein hoher Ausstoß ohne Gefahr der Überhitzung erreichen.

(3) Die Herstellungskosten der Anlage sind nicht hoch.

Da die Schnecke kurz ist, verringern sich die Herstellungskosten erheblich. Deswegen und weil für die höheren Drehzahlen ein einfacheres Übersetzungsgetriebe ausreicht, bedeutet das Hinzufügen einer ersten Herstellungsstufe keinerlei Erhöhung der Gesamtanlagekosten.

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(4) Sonstige Vorteile:

Wie sich, aus der Tabelle ergibt, arbeitet die Schnecke in der zweiten Herstellungsstufe mit hoher Drehzahl, so daß größere
Mengen extrudiert werden als bei einem Extruder herkömmlicher Bauweise, gleiche Durchmesser vorausgesetzt. Der Ausstoß ist ungefähr gleich dem eines Extruders herkömmlicher Bauweise, der einen Durchmesser besitzt, der dem der ersten Extruderstufe
nach der Erfindung entspricht.

Pat ent ansprüche:

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Claims

Patentansprüche

Einrichtung zum Strangpressen von Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schnecke (1) in einer ersten Ilerstellungsstufe mit einer Aufgabevorrichtung (3) versehen ist, daß eine Schnecke (2) in einer zweiten Herstellungsstufe mit einer Strangpreßform (4) versehen ist, und daß die beiden Schnecken derart quer zusammengestellt sind, daß die Auslaßöffnung der ersten Stufe unmittelbar mit der Beschickungszone der zweiten Stufe verbunden ist.
2. Einrichtung zum Strangpressen von Kunststoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (I) der ersten Herstellungsstufe einen größeren Durchmesser besitzt und mit geringerer Drehzahl betrieben wird als die Schnecke (2) der zweiten Herstellungsstufe.
3. Einrichtung zum Strangpressen von Kunststoffen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (I) der ersten Herstellungsstufe von einem ersten Motor (6) und die Schnecke (2) der zweiten Herstellungsstufe von einem zweiten Llotor (7) angetrieben wird, und daß die Drehzahlen der Motoren (6,7) durch eine Synchronisierungseinrichtung (8) steuerbar sind.
4. Einrichtung zum Strangpressen von Kunststoffen nach ώLneni der Ansprüche 1 bis 3_t dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Herstellungsstufe zwei zueinander parallel liegende Eichnecken (1a,Ib) vorgesehen sind.

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ί ·

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