DE2237190C3 - Schneckenextruder für polymere Stoffe - Google Patents

Description

Aus der US-PS 25 95 455 ist bereits ein Schneckenextruder der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 be «chriebenen Art bekannt. Bei diesem Schneckentxtruder wird der zu verarbeitende polymere Stoff zur Erzeugung eines dünnen geschlossenen Films durch 4en Spalt hindurchgepreßt, wodurch im Stoff enthalte-Me Flüssigkeiten und Gase intensiv entfernt werden können. Die Breite des Spalts ist in Abhängigkeit von 41er Plastizität des zu verarbeitenden polymeren Stoffes ♦instellbar, und zwar durch axiale Verschiebung der Schnecke.

Der bekannte Schneckenextruder hat infolge der durch die Vergrößerung des Schneckendurchmessers (Entstandenen Vergrößerung des aus dem Spalt in die Vakuumzone austretenden Films des zu verarbeitenden polymeren Stoffes eine verhältnismäßig hohe Leistungsfähigkeit. Für die unter Vakuum erfolgende Verarbeitung polymerer Stoffe ist jedoch die Leistungsfähigkeit des bekannten Schneckenextruders unzureichend, da die Umlaufgeschwindigkeit der Schnecke begrenzt und der beim Durchtritt des Stoffes durch den Spalt entstehende Strömungswiderstand groß ist. Der Strömungswiderstand ist nämlich von der Länge des Spaltes abhängig.

Die durch die Vergrößerung des Schneckendurch-Inessers bedingte Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit der Schnecke hat eine Steigerung der Zufuhrgeschwindigkeit des polymeren Stoffes zum Spalt zur Folge. Bei dem beträchtlichen Strömungswiderstand des Spaltes des Schneckenextruders hat der zu verarbeitende polymere Stoff nicht ausreichend Zeit, durch den Spalt hindurchgepreßt zu werden. Er häuft sich daher vor dem Spalt an. Die durch die Reibung des Stoffes an der Schnecke und am Gehäuse hervorgerufene Temperatursteigerung führt zur Zersetzung und zum Anbrennen des Stoffes. Bei Stillsetzen der Maschine bleibt der polymere Stoff im Spalt zurück, wird unter Finwirkune der Temperatur anvulkanisiert und deshalb _7U1 Weiterverarbeitung unbrauchbar. Zum Entfernen des polymeren Stoffes muß der Schneckenextruder ause^:nandergenommen werden, was mit einem großen materiellen Aufwand verbunden ist

- Die axiale Verschiebbarkeit der Schnecke zur Ver-

stellune der Spaltbreite kompliziert das Befestigungselement der Schneckenwelle im Drucklager.

Aus der DT-AS Π 45 787 ist ferner ein Schneckenextruder mit einem Gehäuse bekannt, in dessen

• o Eintragsöffnung der zu verarbeitende polymere Stoff eingetragen und in dessen Vakuumzone Feuchugkeit und Gafc aus der. zu verarbeitenden Stoff entfernt werden Im Innern des Gehäuses befindet sich eine Schnecke mit über deren gesamte Länge konstantem

_IS Durchmesser. Vor der Vakuumzone ist die Schnecke mit einem zylindrischen Abschn.tt versehen, der die cch-ckensteigung überdeckt. Das Gehäuse ist mn einer Ringnut veränderlicher Tiefe versenen, me mil dem zylindrischen Abschnitt der Schnecke einen Spalt

bildet. Durch der, Spalt wird der zu verarbeitende polymere Stoff Iiindurchgepreßt, so daß ein dünner geschlossener Film in Form eines Schlauches entsteht. Hierdurch werden Feuchtigkeit und Gase aus dem zu verarbeitenden Stoff wirksam entfernt. Die Spaltbreite

« ist in Abhängigkeit vom zu verarbeitenden Stoff einstellbar, und zwar durch axiale Verschiebung der Schnecke.

Der bekannte Schneckenextruder hat infolge der geringen Umlaufgeschwindigkeit der Schnecke eine nied-

,o nee Leistungsfähigkeit. Bei Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit der Schnecke nimmt die Geschwindigkeit des zu verarbeitenden Stoffes in Richtung zum Spalt zu Wegen des hohen Strömungswiderstandes im Spalt häuft sich der Stoff vor dem Spalt an und zersetzt

,5 sich und brennt infolge der von der Reibung des Stoffes an der Schnecke und dem Gehäuse herrührenden Temperatursteigerung an.

Wird die Maschine stillgesetzt, so bleibt der polymere Stoff im Spalt zurück, wird unter der Temperatur-

einwirkung anvulkanisiert und deshalb für die Weiterverarbeitung unbrauchbar. Um den Stoff zu entfernen, muß der Schneckenextruder demontiert werden.

Durch die axiale Verschiebbarkeit der Schnecke muß

"' das Befestigungselement der Schnecke im Drucklager kompliziert aufgebaut werden.

Aus der DT-AS 10 99 996 ist weiterhin en Schneckenextruder bekannt, dessen Schnecke in

Förderrichtung kurz vor der Vakuumzone eine zylindrische Einschnürung aufweist, in deren Hohe am Gehäuse eine Hülse angebracht ist. Auch bei diesem Schneckenextruder ist die Schnecke zur Einstellung der Spaltbreite in Axialrichtung verschiebbar. Die Gestalt

des Spaltes bietet die gleichen Schwierigkeiten wie bei den zuvor beschriebenen bekannten Schneckenextrudern. .

Aus der DT-AS 11 89 704 ist schließlich ein Schneckenextruder bekannt, in dessen Gehäuse im Be-

reich der Eintragsöffnung eine hülsenförmige Schnecke vorgesehen ist. In der hülsenförmigen Schnecke lauft eine weitere Innenschnecke, deren Durchmesser im Bereich der Vakuumzone etwa gleich dem Innendurchmesser des Gehäuses bzw. gleich dem Außendurch-

messer der ersten Schnecke ist. Vor der Vakuumzone ist die hülsenförmige Schnecke bis zur Gehäuseinnenwand aufgeweitet. In dem aufgeweiteten Abschnitt sind eine Anzahl von Düsen vorgesehen, durch die der poly-

mere Stoff hindurchgequetscht wird. Der polymere Stoff wird also nicht wie bei den zuvor beschriebenen bekannten Schnsckenextriidem zu ein^m cr^Minr^hförmigen Film, sondern zu einzelnen Strengen ausgedünnt. Dabei ist der Durchtrittsquerschnitt für den polymeren Stoff unveränderbar, so daß eine Anpassung an dessen Plastizität nicht möglich ist. Beim Siiils.'tzei des Schneckenextruder in den Düsen verbleibendes Material wird ebenso wie bei den anderen bekannten Schneckenextrudern anvulkanisiert und damit unbrauchbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneckenextruder zu schaffen, bei dem durch Verminderung des Strcmungswiderstandes im Spalt die Umlaufgeschwindigkeit der Schnecke erhöht und so die Leistung erheblich gesteigert werden kann, ohne daß der polymere Stoff durch erhöhte Temperaiuren beeinträchtigt werden könnte.

Diese Aufgabe wird erfindung;gemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst.

Der erfindungsgemäße Schneckenextruder für polymere Stoffe hat im Vergleich zu den vorstehend beschriebenen Schneckenextrudern eine hohe Leistungsfähigkeit, da der zwischen der die Schnecke und deren Erweiierungsstelle vom Grunddurchmesser zum vergrößerten Durchmesser umfassenden Rohrmuffe der Hülse gebildete Spalt einen geringen Strömungswiderstand hat.

Infolgedessen wird der polymere Stoff bei Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit der Schnecke durch den Spalt hindurchgepreßt und nicht angehäuft. Bei Stillsetzungen des Schneckenextruders bleibt im Spalt kein polymerer Stoff zurück.

Vorzugsweise ist die Hülse längsaxial verschiebbar. Zur Verschiebung der Hülse ist vorzugsweise an deren Schaft ein Schraubengewinde angeordnet, das mit einer Mutter zusammenwirkt, die ihrerseits von einem Zahnrad in Drehung versetzbar ist.

Durch die Einstellung des Durchgangsquerschnittes des Spaltes bei Änderung der Plastizität des zu verarbeitenden polymeren Stoffes durch axiale Verschiebung der Hülse wird das Befestigungselement der Schneckenwelle im Drucklager bedeutend vercii.facht.

Ein praktisch ausgeführter erfindiingsgeinäßer Schneckenextruder zur Verarbeitung polymerer Stoffe, z. B. von Gummimischungen mit einer Plastizität von 0,15 und darüber, hat bei einer Leistungsaufnahme des elektrischen Antriebs von 12 bis 14 kW und bei einem Schneckendurchmesser von 63 mm eine Leistungs fähigkeit von 60 bis 80 kg/h.

An Hand des in der Zeichnung dargestellten Atisführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt den schematischen Längsschnitt eines Schneckenextruders für polymere Stoffe.

Der Schneckenextruder enthält ein Gehäuse 1 mit einer Eintragsöffnung 2, einer Vakuumzone 3 und einer Austragsöffnung, die an d"n nicht dargestellten Profilierkopf angrenzt.

Im Inneren des Gehäuses 1 befindet sich eine umlaufende Schnecke 4, deren Kern- und Schneckendurch-

messer gegenüber ihrem Grunddurchmesser vergrößert ist.

Innerhalb des Gehäuses 1 ist eine Hülse 5 mit einei sphärischen Rohrmuffe 6 angeordnet. Die Muffe umfaßt einen Abschnitt 7 der Schnecke 4 an der Erweiterungsstelle vom kleineren zum größeren Durchmesser.

Die Rohrmuffe 6 bildet zusammen mit der Oberfläche des Abschnittes 7 einen einstellbaren Ringspalt 8 als Durchlaß für den zu verarbeitenden polymeren Stoff und zur Erzeugung eines dünnen Films, wobei Flüssigkeit und gasförmige Stoffe aus demselben in der Vakuumzone 3 intensiver zu entfernen sind.

Der Ringspalt 8 ist mit einem in Bewegungsrichtung des Stoffes abnehmenden Durchgangsquerschnitt ausgeführt, der am Eingang gleich dem Kanalquerschnitt der Schnecke 4 und am Ausgang in die Vakuumzone 3 minimal ist und mit Rücksicht auf die maximal zu entfernende Feuchtigkeit und der gasförmigen Stoffe ie nach dem zu verarbeitenden Stoff eingestellt wird.

Zur Einstellung des Ringspakes 8 bei der Verarbeitung verschiedener polymerer Stoffe kann sich die Hülse 5 mit der Rohrmuffe 6 im Gehäuse 1 längs der Achse der Schnecke 4 axial verschieben. Dazu weist der Schaft 9 der Hülse 5 ein Schraubengewinde 10 auf. das mit einer Mutter 11 zusammenwirkt, die von einem Zahnrad 12 in Drehung versetzt wird.

Zur Intensivierung der Entfernung der Feuchtigkeit und der gasförmigen Stoffe aus dem Film in der Vakuumzone 3 weisen die Stirnflächen 13 der Windungen der Schnecke 4 messerartige Zuspitzungen auf, die icn schlauchförmigen Film in Streifen teilen.

Der Schneckenextruder arbeite! folgendermaßen.

Zur Verarbeitung des polymeren Stoffes wird dieser in Form eines Bandes oder Granulats in die Eintri.tsöffnung 2 eingegeben. Mittels der Windungen der umlaufenden Schnecke 4 wird der von der Eintrittsöffnung 2 kommende Stoff mitgenommen und ins Innere des Gehäuses f gefördert, wo es erwärmt, plastifiziert, homogenisiert, verdichtet und durch den Ringspult 8 hindurchgepreßt wird, wobei sich ein dünner Film in Form eines Schlauches bildet, der in die Vakuumzone 3 verschoben wird. In der Vakuumzone 3 wird der Film durch die Stirnflächen 13 der Windungen der Schnecke 4 in Streifen geteilt, die durch die Schnecke 4 erfaßt und durch die Vakuumzonc 3 bewegt werden, wo aus ihnen mit Hilfe von (aus der Zeichnung nieht ersichtlichen) Vakuumpumpen Feuchtigkeit und gasförmige Stoffe abgesaugt werden, wobei die dem Vakuum ausgesetzte Folie durch die Schnecke 4 in den nicht dargestellten Profilierkopf geschoben wird, der an die (aus den Figuren nicht ersichtliche) Austragsöffnung angrenzt und aus dem der Stoff mit der vorgegebenen Querschnittsform austritt.

Zur Einsiellung des erforderlichen Spiels des Ringspaltes 8 bei einem Wechsel des zu verarbeitenden Stoffes ist es notwendig, nvt Hilfe des Zahnrades 12 die Mutter 11 zu drehen, die, indem sie mit dem Schratibengewinue 10 am Schaft 9 zusammenwirkt, die Hülse 5 mit der Rohrmuffe 6 verschiebt und die Größe des Ringspaltes 8 verändert.

Hierzu 1 Blau Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   1 Schneckenextruder für polymere Stoffe, dessen in einem Gehäuse drehbar angeordnete Schnecke in einer Vakuumzone gegenüber ihrem stromautwärts gelegenen Durchmesser einen größeren Schnecken- und Kerndurchmesser aufweist, mit einem Ringspalt an der Erweiterungsstelle des Kerndurchmessers, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (4) von einer Hülse i5) mit einer Rohrmuffe (6) umschlossen ist und daß die Rohrmuffe (6) mii der Erweiterungsstelle zwischen dem kleineren und derr· größeren Durchmesser der Schnecke (4) einen verstellbaren Ringspait (8) bildet, dessen Durchgangsquerschnitt in Förderrichtung abnimmt.
2. 2 Schneckenextruder nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (5) längsaxial verschiebbar ist.
3. 3. Schneckenextruder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung der Hülse (5) am Schaft (9) derselben ein Schraubengewinde (10) ausgeführt ist. das mit einer Mutter (11) zusammenwirkt, die von einem Zahnrad (12) in Drehung versetzbar ist.