DE19848537A1 - Extruder mit nachgeschaltetem Kühler - Google Patents
Extruder mit nachgeschaltetem KühlerInfo
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Abstract
Nach der Erfindung werden mehrere Wärmetauscher einem Extruder nachgeschaltet.
Description
Die Erfindung betrifft einen Extruder mit nachgeschaltetem Schmelzekühler, insbesondere
zum Extrudieren schmelzverflüssigter Kunststoffe und deren Mischungen.
Kunststoffe werden als Rohstoff üblicherweise in Granulatform oder ein ähnliches Schüttgut
gehandelt. Um das Granulat bzw. die Schüttgutform in eine bestimmte Produktform zu
bringen, bedarf es einer Verarbeitung. Das gilt um so mehr, als zeitgemäße
Kunststoffprodukte nicht mehr aus reinen Kunststoffen sondern aus Kunststoffmischungen
bestehen. Eine besonders vorteilhafte Umformung läßt sich unter hervorragender Verteilung
der Zumischungsteile im Kunststoff in einem Extruder bewirken.
Beim Extrudieren entstehen zumeist strangförmige Produkte. Z. B. wird ein Schmelzestrang in
einen Kalanderspalt aufgegeben, um Folie zu erzeugen. Oder es wird mit Hilfe geeigneter
Extrusionsdüsen sofort ein Folienschlauch erzeugt, der mit Luft aufgeblasen und gekühlt
wird, um im gekühlten Zustand aufgeschnitten und als Folienbahn aufgewickelt zu werden.
Oder es wird mit Hilfe geeigneter Düsen ein nach Abkühlung stabiles Profil extrudiert, das
aus Gründen begrenzter Transport- und Lagermöglichkeiten in geeigneten Stücken abgelängt
wird.
Die beschriebenen Produkte können auch geschäumt werden. Beim Schäumen wird der
Schmelze ein Treibmittel zugesetzt. Die gängigen Kunststoffschaumprodukte sind Platten und
Schaumstoffbahnen.
Die angesprochenen Anwendungen haben nur beispielhaften Charakter.
Extruder sind in verschiedener Form bekannt, z. B. als Einschneckenextruder,
Zweischneckenextruder oder Planetwalzenextruder. Alle Extruder haben bestimmte
Arbeitsbereiche/Zonen gemeinsam.
In der Einzugzone wird die Einsatzmischung aus einem Aufgabebehälter abgezogen und
mittels einer oder mehrerer Schnecken in Extrusionsrichtung gefördert. Dabei findet eine
Verdichtung und in der Plastifizierungszone eine Aufschmelzung des Kunststoffes statt. In
dem aufgeschmolzenen Kunststoff können die Zumischungsanteile ideal verteilt, d. h.
dispergiert werden. Deshalb trägt diese Zone die Bezeichnung Dispierungszone. Dabei erfährt
die Schmelze mit den Zumischungsanteilen im Extruder eine Misch-, Knet- und
Scherbewegung, die in Abhängigkeit von der jeweiligen Bauart mehr oder weniger intensiv
ist.
Mit der Dispergierung geht zugleich eine Homogenisierung einher. Deshalb wird an dieser
Stelle auch von einer Homogenisierungszone gesprochen.
Der Kunststoff ist im schmelzflüssigen Zustand relativ zäh. Das gilt um so mehr, je näher sich
die Kunststofftemperatur am Schmelzpunkt befindet. Das gilt auch in besonderem Umfang
für die Herstellung von Kunststoffschaum, weil das der Schmelze zugeführte Treibmittel im
Extruder mit der Schmelze fein vermischt bzw. in der Schmelze fein verteilt werden soll. Das
Aufschäumen darf erst beim Austritt aus dem Extrusionswerkzeug/Düse stattfinden. In dem
Extruder wird das Aufschäumen durch entsprechenden Druck verhindert. Der Druck ist ein
Vielfaches des für die Verarbeitung ungeschäumter Kunststoffe erforderlichen Druckes. Der
Druck erhöht die Schmelzezähigkeit ganz wesentlich.
Alle Misch-, Knet- und Schervorgänge erfordern eine von der Schmelzezähigkeit abhängige
Energie. Die zugeführte Energie setzt sich in der Schmelze in Wärme um. Am Anfang,
nämlich beim Aufschmelzen des Kunststoffes, ist die Erwärmung erwünscht. Nach Erreichen
einer bestimmten Schmelzetemperatur ist jede weitere Erwärmung unerwünscht, weil die
bekannten Kunststoff bei Überschreiten dieser Temperatur Qualitätseinbußen erfahren und
sich die weitere Verarbeitung zunehmend erschwert.
Zur notwendiger Einhaltung bestimmter Schmelzetemperaturen ist am Extruder eine
Schmelzekühlung erforderlich. Die Kühlstrecke trägt zumeist die Bezeichnung Kühlzone.
Nach der Kühlung wird häufig noch eine Behandlung/Vergleichmäßigung der Schmelze
vorgenommen. Die der Kühlzone nachgeschaltete Behandlungszone wird als Austragzone
bezeichnet.
Zum Teil besteht ein fließender Übergang zwischen den einzelnen Zonen. Zum Teil sind die
Zonen so reduziert, daß sie keinen selbständigen Charakter mehr haben.
Über der ganzen Extruderlänge muß eine gezielte Temperaturführung erfolgen. Dem kommt
entgegen, daß zeitgemäße Extrudergehäuse aus einzelnen Schüssen bestehen. Die
Extrudergehäuse sind mit einer Buchse versehen, in der die bewegten Extruderteile,
Schnecken und Spindeln, laufen. Zwischen der Buchse und dem Extrudergehäuse wird ein
Heiz/Kühlmittel geführt. Mit dem Heiz/Kühlmittel wird die gewünschte Temperaturführung
bewirkt.
Die Temperaturführung entscheidet häufig über die Qualität des Produktes. Die Erfindung hat
sich die Aufgabe gestellt, die Temperaturführung zu verbessern und dadurch die Extrusion
insbesondere von Kunststoffschaum zu erleichtern. Zwar ist nach einem älteren Vorschlag
vorgesehen, hinter einem Extruder einen Kühler vorzusehen. Das hat sich jedoch nicht
bewährt, so daß dieser Kühler wieder außer Betrieb genommen worden ist.
Nach der Erfindung sind hinter dem Extruder und vor der Extrusionsdüse mehrere
Wärmetauscher parallel nebeneinander geschaltet. Dazu verzweigt sich die Schmelzeleitung
zu den Wärmetauschern. In Strömungsrichtung wird die Schmelze hinter den
Wärmetauschern wieder zusammengeführt. Vorzugsweise verläßt die Erfindung dabei den am
Extruder vorgeprägten Weg einer Kühlung im Extruder unter Nutzung der im Extruder
verursachten intensiven Schmelzebewegung. Die von Schnecken und Spindeln im Extruder
verursachte Schmelzebewegung läßt an sich erwarten, daß die Kühlung im Extruder vor dem
Schmelzeaustrag einen besonders hohen Wirkungsgrad hat. Überraschenderweise ist der
Wirkungsgrad der Kühlung in den nachgeordneten Statik-Kühlern viel einfacher. Ein
Statikkühler ist ein Kühler ohne bewegte Teile im Schmelzestrom. Das schließt allerdings
Einbauten nicht aus, die den Statikkühler zugleich zu einem Mischer machen.
Mit der erfindungsgemäßen Kühlung kann ohne weiteres ein Temperaturabfall von
mindestens 20 Grad Celsius, besser 30 bis 50 Grad Celsius erzeugt und mit einer
optimierten Schmelzetemperatur in die Extrusionsdüse gegangen werden.
Der Druck kann mit Hilfe einer den Wärmetauschern nachgeschalteten Schmelzepumpe auf
jedes gewünschte Niveau gebracht werden bzw. auf jedem gewünschten Niveau gehalten
werden.
Vorteilhaft kann es auch sein, den Wärmetauschern einen Filter vorzuordnen. Das Filter kann
durch einen bekannten Siebeinsatz gebildet werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt:
In der Zeichnung ist eine Tandemanlage mit einem Extruder 2 in einer Draufsicht dargestellt. Der Extruder ist als Einschneckenextruder ausgebildet. Am Ende des Extruders 2 ist ein Filter 6 mit einem Sieb vorgesehen. Das Sieb kann zum Filterwechsel in der Richtung 7 zur Seite hin gezogen werden.
In der Zeichnung ist eine Tandemanlage mit einem Extruder 2 in einer Draufsicht dargestellt. Der Extruder ist als Einschneckenextruder ausgebildet. Am Ende des Extruders 2 ist ein Filter 6 mit einem Sieb vorgesehen. Das Sieb kann zum Filterwechsel in der Richtung 7 zur Seite hin gezogen werden.
An den Filter 6 sind zwei Schmelzeleitungen angeschlossen, die sich zu Wärmetauscher 3 und
4 verzweigen. Die aus den Wärmetauscher 3 und 4 austretende Schmelze wird zu einer
Schmelzepumpe 8 zusammengeführt. Die Schmelzepumpe speist die Extrusionsdüse.
Im Betriebsfall wird nicht dargestelltes Polystyrol als Granulat zusammen mit üblichen
Zuschlägen zur Herstellung eines Polystyrolschaumes in den Extruder aufgegeben. Die
Einsatzmischung wird mit der Schnecke des Extruders in Extrusionsrichtung geschoben und
verdichtet. Nach Aufbauen eines ausreichenden Druckes und ausreichender Erwärmung
schmilzt der Kunststoff auf. Die Kunststoffschmelze wird durch das Filter hindurchgedrückt
und tritt anschließend in die Wärmetauscher 3 und 4. Dort findet eine Abkühlung um im
Ausführungsbeispiel 40 Grad Celsius statt, so daß die Schmelze mit einer optimierten
Temperatur in die Extrusionsdüse eintritt. Zugleich gewährleistet die Schmelzepumpe 8 einen
optimalen Eingangsdruck.
Die Wärmetauscher 3 und 4 sind baugleich und rohrförmig, doppelwandig ausgebildet, so daß
ein Hohlmantel besteht. Durch die Wärmetauscher strömen Schmelze und Kühlmittel im
Gegenstrom, getrennt durch eine Wärmetauscherwand. Dabei strömt die Schmelze durch die
Rohrmitte, während das Kühlmittel durch den Hohlmantel strömt. In den Schmelzestrom
ragen Einbauten. Die Einbauten werden durch Leitbleche gebildet, die eine Verwirbelung der
Schmelze bewirken und dadurch die Kühlwirkung erhöhen. Das Kühlmittel ist Wasser und
dem Kühlkreis entnommen.
Claims (8)
1. Extruder, insbesondere zur Herstellung von Kunststoffschaum, der in eine Extrusionsdüse
wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Extruder (2) und der Extrusionsdüse
mehrere Wärmetauscher (3, 4) vorgesehen sind.
2. Extruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (3, 4) als
Statikkühler ausgebildet ist.
3. Extruder nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Parallelschaltung mit
mehreren Wärmetauschern (3, 4).
4. Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine den
Wärmetauschern (3, 4) nachgeschaltete Schmelzepumpe vor der Extrusionsdüse.
5. Extruder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Filter vor den
Wärmetauschern (3, 4).
6. Extruder nach einem der Ansprüche 2 bis S. gekennzeichnet durch einen rohrförmigen
Kühler mit einem Hohlmantel, wobei die Schmelze durch die Rohrmitte und das
Kühlmittel durch den Hohlmantel strömt.
7. Extruder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzeströmung der
Kühlmittelströmung entgegengerichtet ist.
8. Extruder nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Leitschaufeln in den
Schmelzestrom ragen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19848537A DE19848537A1 (de) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | Extruder mit nachgeschaltetem Kühler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19848537A DE19848537A1 (de) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | Extruder mit nachgeschaltetem Kühler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19848537A1 true DE19848537A1 (de) | 2000-04-27 |
Family
ID=7885197
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19848537A Withdrawn DE19848537A1 (de) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | Extruder mit nachgeschaltetem Kühler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19848537A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1306190A2 (de) * | 2001-10-27 | 2003-05-02 | SMS-Folientechnik GmbH & Co. KG | Extrusionsanlage und Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffprodukten, wobei der Extrusionsanlage mindestens zwei Kühlaggregate / Kühlextruder parallel nachgeschaltet sind |
EP1306191A2 (de) * | 2001-10-27 | 2003-05-02 | SMS-Folientechnik GmbH & Co. KG | Extrusionsanlage und Verfahren zur Erzeugung eines Schaumerzeugnisses |
EP2629039A1 (de) | 2012-02-17 | 2013-08-21 | Armacell Enterprise GmbH | Dehnströmungswärmetauscher für Polymerschmelzen |
-
1998
- 1998-10-21 DE DE19848537A patent/DE19848537A1/de not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1306190A2 (de) * | 2001-10-27 | 2003-05-02 | SMS-Folientechnik GmbH & Co. KG | Extrusionsanlage und Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffprodukten, wobei der Extrusionsanlage mindestens zwei Kühlaggregate / Kühlextruder parallel nachgeschaltet sind |
EP1306191A2 (de) * | 2001-10-27 | 2003-05-02 | SMS-Folientechnik GmbH & Co. KG | Extrusionsanlage und Verfahren zur Erzeugung eines Schaumerzeugnisses |
DE10152379C1 (de) * | 2001-10-27 | 2003-06-05 | Sms Folientechnik Gmbh & Co Kg | Extrusionsanlage |
DE10152378C1 (de) * | 2001-10-27 | 2003-06-05 | Sms Folientechnik Gmbh & Co Kg | Extrusionsanlage |
EP1306190A3 (de) * | 2001-10-27 | 2005-01-26 | SMS-Folientechnik GmbH & Co. KG | Extrusionsanlage und Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffprodukten, wobei der Extrusionsanlage mindestens zwei Kühlaggregate / Kühlextruder parallel nachgeschaltet sind |
EP1306191A3 (de) * | 2001-10-27 | 2005-01-26 | SMS-Folientechnik GmbH & Co. KG | Extrusionsanlage und Verfahren zur Erzeugung eines Schaumerzeugnisses |
EP2629039A1 (de) | 2012-02-17 | 2013-08-21 | Armacell Enterprise GmbH | Dehnströmungswärmetauscher für Polymerschmelzen |
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