DE1958419A1

DE1958419A1 - Verfahren zum Erschmelzen von Kunststoffpartikeln und Extrudiervorrichtung zu seiner Durchfuehrung

Info

Publication number: DE1958419A1
Application number: DE19691958419
Authority: DE
Inventors: Barr Robert A
Original assignee: Midland Ross Corp
Current assignee: Midland Ross Corp
Priority date: 1969-02-14
Filing date: 1969-11-21
Publication date: 1970-09-03
Also published as: GB1279663A

Description

Dr. O. Losr-siiback

Ulr.l.-lvg. Srrsckc

Db!.-ing. Losssnbeck

4: Bids«!-! Hesta-der Sirage 17

MDULED-RCSS CORPORATION, 55 Public Square, Cleveland,

4411: OHIO, USA

Verfahren zum Erschmelzen von Kunstst offpartikeln und lixtrudiervorrichtung zu seiner Durchführung

Die vorliegende Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Erschmelzen von festen Kunststoffpsrtikeln und ferner eine Extrudiervorrichtung zur Durchführung dieses Schmelzverfahrens.

Die Umwandlung festen thermoplastischen Materiales in einen zufriedenstellend strömfähigen oder geschmolzenen Zustand ohr.e überhitzung oder chemische Degradation bei der Vorbereitung zur Bildung extrudierter Gegenstände ist im Stand der Technik nur unvollkommen entwickelt und führt nicht zu befriedigenden Ergebnissen. Die vorliegende Erfindung basiert auf völlig neuen Erkenntnissen der Umwandlung fester: thermoplastischen Materiales in einen strömungsfähi- i gen Zustand. Diese neuen Erkenntnisse beziehen sich beispielsweise auf die Art und Weise, in der festes Material durch Gleitkontakt mit einer erhitzten Fläche geschmolzen werden kenn. Die neuen Erkenntnisse lassen sich besonders bei einem schraubenförmigen Extruder verwenden, bei dem die Innenfläche des Schraubengehäüses eine erhitzte Fläche bilden kann, relativ zu der eine gleitende Bewegung des schmelzbaren Materiales gegeben, ist. Ein Teil der neuen Erkenntnisse besteht darin, daß lediglich ein sehr dünner Film des geschmolzenen Materiales, beispielsweise eine !■'ilmdicke von 0,25 bis 0,-8 mm zugelassen werden sollte,

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um ein Maximum an Wärmeübertragung vöb der statischen Stützfläche des Bettes für das feste Material, also "beispielsweise von der G-ehäuseinnenwand des Srfaruderscliraubengehäuses zu erzielen, und "um Schubkräfte zwischen des Krterisl und der Fläche auf einer GrößenoräumEg zu halten, die eine ausreichende Eiiergieabsorptioa hervomüLft,. um das Schmelzen und eine schnelle Entfernung des geschmolzenen Materiales von dieser Zwischenfläche zu. bewirken. Es nat sich ferner als vorteilhaft herausgestellt;, das Bett für das feste Material im wesentlichen in seiner !form intakt zu belassen, also ohne wesentliche Durchbrechungen und Unterbrechungen, "tmd zwar über der ganzen ScleielzvorgaBg hinweg. Dies gilt; insbesondere für die der statischen Stützfläche gegenüberliegende ΈΙρehe des Bettes des Fest-r material es. Solche Durchbrechungen und IMterbreebuiigeii kommen bei den normalen Extrudern jedoch vor, bei denen keine angemessene Möglichkeit zur Trennung des gesctuLolzenen Kateriales von dem festen MaterIeI besteht.

Es hat sich herausgestellt, daß das Schwelle-¹ des I^|leststoffmateriales besonders dann unbefriedigend, verläuft, wenn sich in dem Extruder ein Betriebszustand einstellt, bei dem Brocken des Festmateriales ir den bereits greschmolzerien Teil des Material es suspendiert sind. Aufgrund des kreisförmigen Strömungsweges, der noririälei^eise in ei ti era solchen Extruder quer durch den Schrr.utoesnkannl verläuft, bewegen sich die Feststoffbrocken zum /iemfcriiK des LaneIes, wo sie dem Schmelzen stärker widerstehen können.' Dieser Zustand führt oft zu einer Abgabe von ungleichmäßig geschmolzenem Material durch den Extruder, das sowohl-" in Bezug auf die Temperatur ungleichförmig ist. und kleine ■- ■ ■. ■■ Partikel von urgeschmolzenem Material enthralt. Hierdurch ergeben sich sowohl für die Form wie die Qualität des mit· dem Extruder erzeugten Produktes unbefriedigende Ergebnisse.

Der Erfindung .liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren.und eine Vorrichtung- der eingangs genannten Art zu schaffen,

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die ein wirksameres und gleichmäßigeres Erschmelzen des terhmoplastischen Materiales in Vorbereitung der Extrusion dieses Materiales ermöglichen.

Srfindursgsgemäß ist demzufolge eine Extrudiervorrichtung in Form einer Extrudi er s ehr a.ube vorgesehen, die einen Kern und ein darauf befindliches Gewinde aufweist, die zusammen einen Scbmelzabschnitt bilden und die so geformt sind, daß sie einen ersten und einen zweiten Kanal definieren, die sich zusammen durch diesen Schmelzbereich erstrecken, wobei der genannte erste Kanal sich progressiv im Querschnitt in diesem Schmelzbereich auf einen unbedeutenden Wert ver- Λ ringert, und zwar im wesentlichen durch eine Abnahme seiner Tiefe in radialer Eichtung der Schraube gemessen, während sich der genannte zweite Kanal im wesentlichen auf der vollen Länge des Schmelzbereiches erstreckt und progressiv im Querschnitt von einer unbedeutenden Größe bis auf eine Größe anwächst, die ausreicht, alles geschmolzene Material aufzunehmen, das von der Schmlezung des festen Materiales stammt, das in den erstgenannten Kanal eintritt und diesen füllt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, eine geringere Leistung aufzuwenden und reduzierte Temperaturen des Schmelzmateriales zu erhalten, das ja von dem Feststoffmaterial getrennt wird. Es ergeben sich nämlich besonders ge- g rinp;e Leistungen zur Überwindung von Scherkräften bei der Förderung des . abgetrennten geschmolzenen Materiales in dem Schmelzkanal, der eben ausschließlich das geschmolzene Material zn dem Abgabeende des Extruders befördert.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können zusammengefaßt als dadurch gekennzeichnet werden, daß ein beständiger Strom des anfänglich partikelförmigen Materiales längs einer Ufcgbahn. getrieben wird, wobei ein Teil der Außenfläche auf im wesentlichen der ganzen Länge des Stromes in Kontakt in:i I eil.er feststehenden Fläche gehalten wird, die

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in Wärmeaustausch mit dem Material steht. Vorzugsweise wird dabei die Umwandlung, des festen Materiales in ein geschmolze- nes Material durch-einen schraubenförmigen Extruder bewirkt. Bei seinem Durchgang durch die Behandlungszone wird das Material zunächst durch einen Einförderabschnitt geleitet, in dem die Hegbahn nach und nach verengt xcird, um das partikelförmige Material zusammenzudrücken. Dann gelangt das Material in einen Schmelzabschilitt, der durch zwei Wege oder Kanäle gekennzeichnet ist, von denen einer das partikelförmige Material aus der Einförderzone aufnimmt-Und sich im Querschnitt in Richtung auf das Abgabeende zu durch Verringerung seiner Tiefe beinahe auf den Wert 0 verringert, während in der Schmelzzone sich der zweite Kanal zusammen mit dem ersten Kanal in einer flüssigkeitsaufnahmefähigen Lage durch diesen Schmelzabschnitt erstreckt und nach und nach im Querschnitt größer wird, vorzugsweise durch Vergrößerung seiner Tiefe, uns zwar in Übereinstimmung mit dem Meß des Schmelzens des Materiales in der ersten Wegbahn. Der Übergang des geschmolzenen Materirlei von der ersten Vegbahn zu der zweiten Wegbahn geschieht durch Abstreifen des geschmolzenen Materiales von dem kompaktierte.u partikelförmigen Material mittels der Relativbewegung der die beiden genannten Wegbalmen definierenden Konstruktionsel-emerte mit der statischen Stützfläche. Die beiden Vegbahnen sind dabei in. der Weise getrennt, daß ein Übergang von Feststoffmaterial aus der erste? Wegbahn in die zweite Wegbahn mit Sicherheit vermied en ist, jedoch ein freies Überfließen des geschmolzenen Matericles möglich ist.

Die zweite Wegbahn mündet in einen End- oder Dosierkanal, von dem aus da<s vollständig geschmolzene Material in gleichförmiger V/eise ausgegeben werden kann.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine gebrochene Bei lenmsicht der Förderschraube eines Extruders ^₁ oma*? der Erfindung,

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Fig. 2 bis ^¹O Teilschnittdarstellungen von Schraubenabschnitten, die.in Fig. 1 mit entsprechenden römischer. Ziffern gekennzeichnet sind, wobei jeweils der angrenzende Teil des Schraub er.) gehäuses mit dargestellt ist.

Die Zeichnung zeigt einen schraubenförmigen. Extruder als Beispiel für eine Vorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Einzelheiten in der Konstruktion des Extrudergehäuse^ und des Schraubenantriebes sird nicht dargestellt oder beschrieben, da es sich insoweit um übliche, dein Fachmann geläufige Ausgestaltungen handelt urd diese Teile nicht Gegenstand der Erfindung sind ausgenom- " ne' insoweit, als das Extrudergehäuse ein eng benachbart zu dem Gewinde der Schraube 5 liegendes Gehäuse bildet. Die ir. ihrer Längsrichtung gesehenen Abschnitte der Schraube sind izi den Fig. P bis 10 besonders dargestellt und die dargestellter: Abschnitte sind ir Fig. 1 durch die Klammern II-II, Ϊ.ΙΪ-ΙΙΙ usv/. gekennzeichnet. Uie aus Fig. 1. ersichtlich, ist die Länge der Gehraube in einen Einförderabschnitt A, eir.er- Lchir:elzabßcrirjitt B, einen ubergangsabschnitt C und einen Zumessur -gsebecur-itt D unterteilt, wobei diese Beneni-.ur.'f der Reih er· folge der Vorgänge in Richtung des Materialflusses durch' der. Extruder entspricht. Die Innenwand der Genäuser-: liegt in enger, konzentrischer Lage ζυ der Hinterkan- ( te 6 dos Gov.d'.des 7, und zwar über die ganze Lärge des Extruders gesehen. Der Kern 8 der Schraube hat über eine Länge, die mehreren Gängen des Gewindes 7 ^zur Bildung eines Kanales 10b entspricht, einen gleichmäßigen Durchmesser., Der Kanal 10b bildet dabei einen Materialeinlaß in den Extruder. Am Abßabeende des Einförderabschnittes A wird das Gewinde 7 breiter, v/ie mit Bezugsziffer 9 in Fig. 1 angedeutet und wie sich aun eir-em Vergleich der Fig. 2 und -» ergibt. Das Gewirde bildet dann einen verengten Kanalabschnitt 10a zum Kompaktieren der pelle Li Bier ten oder partikel t'örmigen thermoplc'jstischoi: Fiat er.L al en. Fig. 1 zeigt eine Schraube, die mit (/ii(,n\ Goy;i.ndf: versehe/, ist, dessen Grundauf «bau übnr.die

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ganze Länge gesehen entsprechend einer gleichförmigen-Gewindesteigung ausgelegt ist. Die gleichmäßige Gewindesteigung über die Länge der Schraube ist dabei längs der Hinterkante 6 aller Gewindegänge verwirklicht.

Hie aus Fig. 1 ersichtlich, bildet der Schmelsabschnitt B den größeren Teil der Länge des des Material vorbewegeriden Extrudermechanismusses. Der Schmelzabschnitt weist zunächst den Teil der Schraube auf, der einen das Festmeterial tragenden ersten Kanal ^O "bildet, in den der Kanal ''Ob des Einförderabschnittes A einmündet. Ferner weist der Schmelzabschnitt einen die erschmolzene Flüssigkeit aufnehmenden zweiten Kanal 11 auf, der von dem Kanal 10 durch einen zweiten Gewindezug oder gewindeähnlichen Damm i? abgetrennt ist. Das Grundgewinde 7 kann dabei als in zwei sich zusammen über die Schraube erstreckende Teilabschnitte zerlegt vorgestellt werden, die den zweiten Kanal Λ^Λ bilden, wobei die Vorderkante -¹" des Dammes 12 die Vorderkante des Grundgewir.des ist und in einem im wesentlichen gleichüiäßigrei¹. Abstard von der Hinterkante 6 liegt. Blickt man in Fig. " von links nach rechts, d. h. in Richtung des fiaterialflusses, dann beginnt der Kanal 11 bei Bezugsziffer 14 als geringfügige Reduktion des vollen Gewindedurchmessers, vie er mit Bezugsziffer '^!5 angezeigt ist. Da der zweite Gewilidegang bzw. Damn) 12 niedriger, also einen geringeren Durchmesser aufweisend ausgebildet ist als der hintere mit dem vollen Gewindedurchmesser gesehene Gewindegangteil 16, ist der Anfang des Dammes 12 erst ab der mit der Bezugsziffer 17 gekennzeichneten Stelle entsprechend der schrittweisen Vertiefung des Kanales 11 erkenntlich. An dem Punkt 17 haben der Damm 12 und der Kanal 11 etwa den gleichen Radius. Nach diesem Punkt ist der Außendurchmesser des Dammes 12 konstant und der Radius der Bodenfläche dos Kanales 1'' vermindert sich nach und nach zu einem Minimalradius am Ende der, Schmelzabschnibtes B. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, verschwindet der Damm 12 an dem Punkt '8, an dem seine Außenfläche in fluchtende Lage zu der Bodenfläche des Kanales 10 gelangt. Der Kanal 10 wird enger, da sein

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Radius-nacii und nach anwächst, bis die Bodenfläche des Kanales 10 in fluchtende Lage zu der Hinterkante 6 des Gewindeabschnittes 16 in der Nähe der Endlinie 19 des Kansles 10 gelangt. Der in Längsrichtung gesehen entsprechende Teil des Kanales 11 hat auf der Schraube 5. sin diesem Punkt seine maximale Tiefe bzw. seinen minimalen Radius erreicht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Materialbehandlungszone des die Schraube umgebenden Gehäuses etwa 20 : "i-, wobei der Gehäuseinnexidurchmesser 114," mm beträgt. Der Außen- und Ka:;imaldurchmesser des Gewindes 6 längs seiner Hinterkante beträgt dabei 114,05 mm· Der Außendurchmesser des zweiten λ Gei.vir-degsnges oder Dammes 12 beträgt etwa 112,5 mm. Die Breite des die festen Partikel führenden Kanales 10 kann über seine ganze Länge bei etwa 57,2 mm liegen und die des Gewindeteilstückes 16 im Bereich des größten Durchmessers bei 11,1 mm. Der Damm 12 hat eine Breite in der Größenordnung von 4,2:; bis 6,;.<5 nun. Der die Schmelze führ ende Kanal 11 hat eine Breite in der Größenordnung von 25,4 bis

1,8 mm. Der Kanal des Einförderabschnittes A einer derartigen Schraube hat eine Tiefe von etwa 17 mm, die sich bis in den die Feststoffpartikel tragenden Kanal 10 fortsetzt und hier bis zur Tiefe 0 etwa am Punkt 19 des Kanales 10 abnimmt. Der die Schmelze führende Kanal 11 andererseits hat bei einer solchen Schraube eine Vergrößerung der Tiefe von dem Wert 0 ( am Punkt 14 bis zu einer Tiefe von 25,4 mm nahe des Punktes 19 des die !feststoffe führenden Kanales 10.

Das Problem der Verbindung des Schmelzabschnittes B mit dem Zubemessungsabschnitt D besteht lediglich darin, den tief eingeschnittenen, die Schmelze tragenden Kanal so rückzuformen, daß er mit dem flacheren Kanal 11b des Zubemessungsabschnittes D in Verbindung tritt. Dies bedeutet, daß des Abgabeende des Ksna 1 es ^ΛΛ während einer oder zweier Umdrehungen um die Achse der Schraube flacher und breiter werden muß, um mit dem Querschnitt des Kennies dnnn übereinzustimmen, wie fus Fig. 10 ersichtlich. Fip;. 9 illustriert oine 1-indiplebene längs die-

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ses Übergangsabschnittes C und'zeigt im Vergleich mit Fig. 8, die die Kanäle' 10 und "¹I nahe des Abgabe end es des Schmelz-, abschnittes B zeigt, die beträchtliche Reduktion der Tiefe und das Anwachsen der Breite in einem Übergangskanalabschnitt -"¹Iε. im Teilübergang zu dem Kanal i'-b des ZiibemessungsEbschnittes D. Fig. 8 zeigt, daß der Kanal ^O eine solche Flachheit erreicht hat, daß der Radius seiner Bodenfläche über den Radius des Dcrimes 12 hinausgeht und letzterer demit verschwunden ist.

Im Betrieb der Vorrichtung wird stückiges thermoplastisches Material wie beispielsweise Polyvenylchlorid-Fellets in der Einförderabschnitt A des Extruders gemäß Fig. 1 und Teilrisicht Fig. 2 eingebracht und ohne eine Schmelzung, wie in Fig. 2 dargestellt, in eine verengte Kanalzone- 10a nach Fig. "- gefördert, wobei diese Verengung durch eine Verbreiterung des Gewindes 7 längs der Zone 9 erfolgt. Der verengte Kanal kompaktiert das Feststoffmaterial und ruft einen Druck hervor, der das Material gegen die Innenfläche 21 des Ertrudergehäuses 22 drückt. Die Wandung des Gehäuses für die Schnecke 5 wird auf übliche Weise, beispielsweise elektrisch oder durch Heizleitungen in der Wandung erhitzt.· In den meisten Fällen wird das stückige Material 2' in der Kar.^f!lzo:ne 10a längs der Gehäuseinnenfläche, d. h. der Berührungsfläche zwischen. Gehäuse und Materirl erreichen. Sind die Betriebsdaten des Extruders bezüglich Erhitzung, Einstellung der Einförderung und Geschwindigkeit der Schraubenrotation o.rd- ' nungsgeiffäß eingestellt, ist ein ausreichendes Sch.ma.zen des Materiales erfolgt, We¹In dns stückige Materiel in dem "Kanal . 10 die in Fig. 4 dargestellte Zone erreicht, um eine gewisse Trennung von geschmolzenem Material, nachfolgend Flüssigkeit gerannt, zu ermöglichen und diese Flüssigkeit ii- dem sehr flachen Arfangshereich des hc.nales ^ΛΛ zu sammeln. Der Kanal 11 wird nach und nach tiefer, während er im wesentlichen seine ursprüngliche Breite, wie sie zwischen dem Damm '2 und dem Gewindeteilbereich 16 definiert ist, beibehält. Wie bereits ausgeführt, wird die en-der Berührungsfläche des zu schmelzenden bzw. schon geschmolzenen hateriales gebildete Flüssigkeit in einfacher Weise in den ]\nnal 11 überführt, weil der D'unm 1Γ :m der Gehminei nne^v'wrrd" einen größere¹¹. Ab-

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ste-.id net als das den vollen Radius aufweisende Gewindetellstück 16.

Ξ"ε ist jedoch bei der Durchführung des erfiiidungsgemäßen Verfahrens wichtig, das ungeschmolzene Material 2 !■ im wesentlichen über die garze Länge.des Eanales 1O intakt zu ή: lter:, vO'bei eine Reduktion der Masse nur durch das Schmelzen geschieht und die Schmelze en der Berührungsfläche abgeführt wird. Es ist daher wichtig, den Kanal ^O über seine cerze Länge auf etwa der gleichen Breite zu halten. Die i'ig. 5,o,7 U'-,d ■?- illustrieren, daß der Kanal 10 bei gleichförmiger Breite r_ech und nach in der Tiefe abnimmt, während der die !flüssigkeit aufnehmende Kanal 11 tiefer wird. \

"•.enr das Material den in i'ig. 8 dargestellten Abschnitt erreeicht, ist d&s vollständige Schmelzen vollendet und das Material ist dann, für das Extrudieren bereit. Der Extruder hot wie üblich einen in Fig. 10 und am rechten Ende der Pig. "■ dargestellter. Zurnessungssbschnitt D, ,um einen Rückdruck üt^r-r die gar ze Länge des Extruders zu erzeugen, der eine gleichförmige Abgabe gewährleistet und ferner Lücken oder LuI t einsah lü β nc* auf der ganzen Lär-ge des Extruders verhindert und mit dem schließlich am Ende des Vorganges erfolgende Mischvorgänge oder sonstige Bearbeitungen ermöglicht v/erden.

Der vorstehend näher beschriebene Extruder gewährleistet eine ordnungsgemäße Trennung des geschmolzenen Materiales von dem " ungeschmolzenen Material und, sls Ei'gebnis dieser Trennung, schafft einen besonders wirksarren I'-ontakt des ungeschinolzerifm Kofcerifjles mit ,der Gehäuseinnenv/and, um eine besonders wirksame Wärmeübertragung von dem Gehäuse auf das ungeschmolzene Material zu erreichen und ferner um eine Hitzeerzeugung zu echo ffen und aufrechtzuerhalten, die aus hohen Scherkräften resultiert, wie sie für Bedingungen charakteristisch sind, bei denen einen Festkörper über eine Fläche getrieben wird, gegen die er mit beträchtlichem Druck angedrückt ist.

Bis zum einem gewissen Maß übt ein solcher Druck eine Quetschwirkunpr auf daa geschmolzene Material aus, die den Reibwiederunterstützt, durch den das geschmolzene Material von

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der Berührungsfläche zwischen dem Gehäuse und dem in dem ersten- Kanal 10 des Schmelzabschnittes B befindlichen Materiales fortbewegt wird. Zur Aufnahme dieses fortgeführten geschmolzenen Materiales ist der zweite Kanal 11 vorgesehen, in dem das geschmolzene Material teils durch, den Druck bzw. das Druckgefälle, teils durch Reibantrieb über den die Feststoffe zurückhaltenden Damm 12 hin fortgelangt.

Die geschilderte Anordnung bewirkt, daß das zwischen der Gehäuseinnenwand und dem festen Material verblaJbende geschmolzene Material zu einem Film extremer Dünne reduziert wird, was den Wärmeübergang von dem Gehäuse zu dem festen Material beträchtlich fördert und was zur Erzeugung von Hitze durch Scherkräfte führt, die in der Berührungszone zwischen dem festen Material und der inneren "Gehäuseflache entstehen. Das geschmolzene Material wird bei dieser Anordnung von den festen Materialien getrennt und deis av/eiten Kanal 11 gesammelt, indem die Scherkräfte relativ niedrig sind und die Hitzeerzeugung sehr viel geringer ist als in dem ersten Kanal 10. Bei einem derartigen Extruder ist somit die Verwendung vor Wärmeenergie zum Schmelzen und Mischen des stückigen, festen thermoplastischer: Materiales ohi.e eir^e übermäßige Wärmeerzeugung und ohne Überhitzung des geschmolzenen Materiales in einer sehr viel wirksameren und wirtschaftlicheren V/eise möglich, als das bisher der Fall war.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Es ist ersichtlich, dal· der Einförderungsabschnitt A und der Zumessungsabschnitt D, die mit dem Schmelzabschuitt B zusammenwirken, um dessen Funktion au ermöglicher, einen üblichen Aufbau haben. Im Rahmen der Erfindung ist es schließlich möglich, in dem Einförderungsabschnitt A das Kontaktieren des υngeschmolzenen Stückmateriales dadurch au erreichen, daß ein Kanal gleicher Breite wie der das feste Material tragende Kanal 10 der Schinelzzone B vorgesehen ist, der jedoch in Ford err ich tutig ge'sehen eine abnehmende Tiefe hat, mit aufeinanderfolgenden !''örderzügen, die durch weit

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Gereindestiicke etwa entsprechend. Eig. 9 "voneinander getrennt sind. Es versteht sich,. daS andere vorrich- tungsgmäßige Ausgestaltungen für die Zui'iihur des festen Materiales.-iaxLd sin» Aufnehmen des ge schmolz eilen Materiales zum und vom Sehmelzelbsclmitt möglich sind, wo"bei dann das gevmnschte Erschmelzen in einem VorrichtuTigsteil geschieht, dessen SchmelzaTbscluiitt im Prinzip wie "vorstellend geschildert ausgebildet ist.

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Claims

P a t e η t a r. s t> r ü c h e

1.) Verfahren zum Schmelzen vom festem, stückigem thermoplastischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß ein stetiger Materialstrom durch eine Wegbahr, transportiert wird, wobei ein Teil der Außenfläche auf der ganzer Länge des Stromes in Kontakt mit einer den Strömungskanal definierenden Fläche gebracht wird, wobei diese Fläche beheizt wird und in Relativbewegung zu dem Material steht und während der Entlangbewegurg des Material es lörgs der V-egbahr die Wegbahn verengt und des partikelförmige !Material drrit kompsktiert wird, dann das Material in eir.e Schrnelzzoiie gebracht wird, in der zwei Uegbahnen vorhanden; sind und i:_ einer dieser Kegbahnen das kompaktierte Materiel geschriolzen wird und progressiv die Tiefe dieser '/.'■ gbahx relativ zur vorgenannter die Wegbahn definierenden Oberfläche reduziert wird, um das ungeschmolzene Material in korrpaktierter Körperform zu erhalten und dabei des an der Berühriu:-rsiläcre zxfischerj der vorg en ernten Fläche uvi dem Material erschr.:ol:rere Material von dieser Vegbahi¹ in die zweite Wegbahr, abrjeetrei *';; wird, iudem benachbarte T: ile beider Wcgbabren v/echselweisc die entsprechenden Flächenbereiche durchqueren, \vobei die Tiefe der erstgenannten Vegbahn reduziert und deren Länge so eingestellt wird, da!-> das feste Material in den flüssige.:·¹ Zustand überführt wird, während das Fassungsvermögen der anderen Wegbnhj< in einem solchen Maße vergrößert wird, da ."■ alles geschmolzene- Material abgeführt werden kann,

2. Verfahren rinch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material "be:i sei: er Bewegung längs der Vegbahr rui-'pchsi durch einen Ei pt örderabschnitt bev/egt wi.rd, an desscv L'nde sich die Veg'bfhi· verengt und das noch partike] förmipre Mrierial kompakti.ort v^!ird, dann das Material in einen Schmelz abschnitt gebracht wird, der die zwei '.'ogbahncn aufweist, \O:

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deren ei-::e mit eier !-^Tegbahn 3es Einförderabschnittes in leitender Verbiedung zur Aufnahme des Materiales steht.

^:. "Verfahren nach Anspruch ^, dadurch gekennzeichnet, daß der stetige Materialstrom, durch eine zylindrisch ausgestaltete Zone längs eines im wesentlichen spiralförmigen Weges getrieber· wird, wobei ein Teil der Außenfläche auf ira wesentlicher", der ganze--- Länge des Stromes in Berührung mit einer die Zo ^r e umschließenden zylindrischen Fläche gehalten wird, welche Fläche erhitzt wird, wobei sich das Material relativ zu dieser !''lache bewegt und das Material längs dieser VegbsLr von einer Schraube zunächst durch einen Einförderabschnitt bewegt wird, das Material am Ende dieses Abschnittes durch Yere-rr;u^r£^v der l-.'^gbahn in noch stückigem Zustand kompaktiert " wird, de^jr. des Material in einen Schmelzabschnitt gefördert wird und in dem Schmelzabschnitt der Schraube zwei Wegbahnen vorgesehen werden, von denen einer in leitender Verbindung mit der --.'egbahri in dem Einförderabschnitt steht und das Material in dieser Yeghahn weiterhin kompaktiert und geschmolzen wird, dir.dem allmählich diese Wegbahn in der Tiefe bezüglich der gesonnten zylindrischen Fläche reduziert wird, so daß das ur.geschmolzene Material in einem im wesentlichen kohärenten Körper zusammengehalten wird, das bereits geschmolzene Material vorj der Brührungszone der genannten zylindrischen Fläche mit dem partikelförmigem Material von einer Wegbahn in die -?ndore Wegb&hn ε-bgestreift wird, indem die Relativ- ( bewegung der Schraube zu der zylindrischen Fläche dazu benutzt wird, einen Durchgang benachbarter Teilbereiche der beider· Vegbohnen wechselweise über die entsprechenden Bereiche der zylindrischen Fläche zu führen, wobei durch Reduzieren der Tiefe der einen Wegbahn in dem Schmelzabschnitt zu eir. er unbedeutenden Größe und durch Einstellung der Länge dieser Wegbohn die vollständige Umwandlung des Materiales vom faster, zum flüssigen Zustand bewirkt wird, während dos Aui'r.iihrnevermögen der anderen Wegbahn in Übereinstimmung mit der Bilduf.g von geschmolzenem Material vergrößert wird und so alles geschmolzene Materiel in einen vorbestimmten'Abschnitt

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dieser Wegbahn geführt wird, durch den das geschmolzene Material aus der zylindrischen Zone abgegeben wird.

4·. Verrichtung zur Durchführung des Verfahrens iij-ch einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Extruderschraube (5) Hiit ihrem Gewinde (7,^2,"O) un ihrem Kern einen ersten Kanal ("¹O) und einen zweiten Kanal (11) definiert, die sich zusammen durch einen Schmelzabschnitt (B) erstrecken, wobei der erste Kanal (C) innerhalb des Schmelzabschnittes(B) durch abnehmende in Radialrichtung der Schraube gemessene Tiefe progressiv im Querschnitt bis zu einem unbedeutenden ¥ert abnimmt, während der zweite, sich über die gesamte Länge des Schmelzabschnittes (B) erstreckende Kanal (11) in- Querschnitt von einem unbedeutenden Vert auf eine solche Größe simiinmt, daS alles geschmolzene Material, das vom Schmelzen des Fe stmatenales in dem ersten Kanal (10) stammt, darin aufgenommen werden, kann.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubengewinde (7?12,16) eine hintere Kaute (6) und eine vordere Kante (I" ) aufweist, wobei eine dieser Kanten über die ganze Länge des Schmelzabschnittes (B) entsprechend einer gleichmäßigen Gewindesteigung verläuft.

6. Vorrichtung nach den. Ansprüchen ¹Y und 5'₃ dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubengewinde (7,12,16) und der Schrc.ubenkern einen Einf.'örderabschnitt (A), einen Schmelsabschnitt (B) und einen Zumessungsabschnitt (D) bilden, wobei das Gewinde (7) und der Schraubenkern derart geformt sind, daß durch den Ein förderabschnitt (A) hindurch ein Kr.nnl (10b) und durch den Zumessungsabschnitt (D) hindurch ein weiterer Kanal (11b) gebildet ist und der Kanal ('¹Ob) in. den ersten Kanal (10) des Schmelzabschnittes"^B) führt, während der zweite Kanal (I'') des ßchmelzrbschnittes UO ir* den Kanal (11b) des ZumessungsabschnLttes (D) einmündet.

7- Vorrichtung nach Anspruch 5₅ dadurch gekeimselehnet, daß die entsprechend einer gleichmäßigen Gewindesteigung verlaufende Kante die Hinterkante (b) ist und das den vollen Durch-

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messer aufweisende Gewindeteilstück in der Nähe des Überganges des Einförderebschnittes (A) in dem Schmelzabschnitt (E) sich nech und nach über einen kurzen Längsbereich der Schraube in Förderrichtung gesehen erweitert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kanal (10) und der zweite Kanal (.1 ) des Schmelzebschrittes (B) im Querschnitt gesehen gerade Seitenwände und einen ebenen Boden haben und die Tiefen dieser Kanäle, in Rr.dialrichtuiig der Schraube gemessen, auf den Zumessungsabschnitt (D) hin jeweils abnehmen und zunehmen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kanal (10) und der zweite Kanal (11) über den ä

Schmelzebschnitt (B) hinweg voneinander durch einen gewindeertigen Dsmm (12) getrennt sind, der in vorgegebener Relativ-Isge zu der Gewindehinterksnte (6) verläuft.

10„ Vorrichtung räch Anspruch 9₅ dadurch gekennzeichnet, di-:3 der · swindeä'.riiche Damn (^2) über den Schmelzabschnitt (E) hinweg in gleichem Abstand und parallel zu der Gewindehinterkonte (6) verläuft.

11« Vorrichtung räch Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, ■ άε<1 der erste Kena! (^¹O) durch die Verbreiterung des Gevjindeteilstückes verengt ist und nach dieser Verengung von dem Gewirde iuf im wesentlichen konstanter Breite geholten wird und nach und nach an Tiefe abnimmt, bis er im ( wesertlichen eb&n zu dem AuRenmantel des Geviirdes nahe des Abgabeer.'des des ocbiaelzabschiiittes (B) ist.

12. Vori-T chtunp; nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kenal (10) und der zweite Earol (11) im Querschnitt gesehen gerade LciteriwfjV.de υ;ιά Bodenilachen ha'bci:, die pc>r?:llel zur Achse dor rJchi'-^ube (y) lie^e.¹, ui'.'d din Tief on des ersten und zweiter· Yciiriles flO,^^; jev/eiln gleichzeitig abnehmen uird e.J:- v;'^Jchserⁱ, so βηί', jeweils diest beide; koiabinierten Quersciu'it- i,(; der boidon i.-'-äle, mier zur j^r.^irecluuignrichtung des Gcv/irrJes pjem^rryciif, βπΓ'-υί' ;-i"b{?:ent.i msi I ci'id, dio kombinier len

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Volumen des geschmolzener» ur_ä ungesehmolzener Hateri-les, das diese kombinierten Querschnitte der Kanäle durchläuft, eufzunehmen.

"<]:. Vorrichtung nech Anspruch 6, ds durch gekennzeichnet, daß zwischen den Echmelzabschnitt (B) der Schraube (5) und dem ZuniessungS8.bschr.itt (D) ein ibergaiigsfbschnitt (C) vorgesehen ist, in den. das Gewinde und der Kern der Schraube zu einem Übergang zwischen dein zweiter Kanal ^11) und dem Kanal (lib) geformt sind, wobei der zweite Ιίεηε.1 ί^ΑΛ) nach und nach in der Breite euf die Breite des Krnrles ("¹^b) zunimmt und in der Tiefe auf die Tiefe des Kp^Ples (1'"b) abnimmt.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der ^rsprüclie 4-bis 6, dadurch gekerrzeich.net, daß die Breite des erster. Kanal es ("¹O) und des zweiten E'anales ("'"") des Schrelzabschnittes (B) ir: wesentlichen konstant gehalten ist.

00 9 8 36/1779

BAD OBiGlNAL

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