DE1958419A1 - Verfahren zum Erschmelzen von Kunststoffpartikeln und Extrudiervorrichtung zu seiner Durchfuehrung - Google Patents
Verfahren zum Erschmelzen von Kunststoffpartikeln und Extrudiervorrichtung zu seiner DurchfuehrungInfo
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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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_ 5 - ■■■-■
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 ΛΛ 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 nnev'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
ütr-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 (1)
- P a t e η t a r. s t> r ü c h e1.) 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:009836/1779BAD OTiGlNALderen 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;ur£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'Abschnitt009836/1779dieser 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-009836/1779 BAD ORIGINAlmesser 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 äSchmelzebschnitt (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 len009836/1779BAD195841g - 46 -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 ίΑΛ) 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 36/1779BAD OBiGlNALLeerseite
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Cited By (1)
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EP0007752A1 (de) * | 1978-07-17 | 1980-02-06 | Monsanto Company | Extruder für Kunststoffe und Verfahren zum Strangpressen |
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