DE2350674A1

DE2350674A1 - Extrudierschraube fuer thermoplasten oder elastomere

Info

Publication number: DE2350674A1
Application number: DE19732350674
Authority: DE
Inventors: Anton Portmann
Original assignee: Maillefer SA
Current assignee: Maillefer SA
Priority date: 1972-10-09
Filing date: 1973-10-09
Publication date: 1974-04-18
Also published as: GB1450087A; FR2201969A1; CH558714A; FR2201969B1

Description

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Maillefer S. A., ■ 1020 Renens (Kanton Wa'adt, Schweiz) rue Neuve 19

"Extrudierschraube für Thermoplasten oder Elastomere"

Erfindungsgegenstand ist eine Extrudierschraube für Thermoplasten oder Elastomere, die auf ihrer gesamten Länge ein Rückstaugewinde aufweist, das dazu bestimmt ist, mit dem Zylinder" der Extrudierschraube zusammen zu wirken, um die zu extrudierende Materie zur Talseite hin zu verschieben, und die unterteilt ist in eine Beschickungszone, eine Plastifizierungszone, eine Dekompressionszone und eine Pumpzone, wobei die Plastifizierungszone bestimmt wird durch das Vorhandensein eines Durchlaufgewindes, welches zwischen den Windungen des Rückstaugewindes eine Eingangs- und eine Ausgangskehle bildet, wobei diese Kehlen so angeordnet sind, dass sich das zu extrudierende Material progressiv oberhalb des Durchlaufgewindes und durch die Plastifizierungszone hindurch von der Eingängskehle zur Ausgangskehle bewegt.

Schrauben dieser Art mit einer Plastifizierungszone wie im Schweizerischen Patent Nr. 363 149 beschrieben, sind bekannt und werden seit mehreren Jahren regelmässig verwendet. Sie weisen den Vorteil auf, dass mit Sicherheit am talseitigen Ende der Extrudiermas chine ein homogenes Produkt erhalten wird, dessen sämtliche Teile die gleiche Temperatur haben und den gleichen Grad der Plastifizierung aufweisen. Es wurde in der Tat festgestellt, dass das Durchlaufgewinde, das sich auf die gesamte Länge der Plastifizierungs-

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zone erstreckt, das völlig flüssige Material von dem noch teilweise festen trennt und die Plastifizierung des letzteren aktiviert.

Jedoch hängt die Qualität des am Ende der Maschine extrudierten Produktes nicht nur von einer guten Homogenisierung des Materials,, sondern auch von einer so vollständig wie möglich ablaufenden Beseitigung der Gase ab, die in dem Rohmaterial enthalten sind oder mit ihm in die Beschickungszone eingegeben werden. Die Entfernung dieser Gase ist dann besonders schwierig, wenn als Rohmaterial nicht Granulat, sondern Pulver verwendet wird; jedoch stellt sich auch bei der Verwendung von Granulat das Problem der Entgasung.

Es wurde bereits vorgeschlagen, Gasableitungsrohre durch den Zylinder der Extrudiermaschine an den Dekompressionsbereich anzubringen. Die Schraube weist eine Durchmess er einschnürung im bergseitigen Teil der Pumpzone auf und die Ableitrohre sind im Zyftider an diesem Teil mit reduziertem Durchmesser angebracht. Diese Anordnung führt jedoch nicht zu einer so vollständigen Entgasung wie sie wünschenswert wäre.

Erfindungsaufgabe ist also die Schaffung einer Extrudierschraube vom obenerwähnten Typ, die besser als bisher den Erfordernissen der Praxis gerecht wird, insbesondere insofern als sie ein vollständigeres Entgasen des extrudierten Produktes, insbesondere in dem Fall ermöglicht, wenn das Rohmaterial ein Pulver ist.

Dementsprechend ist die erfindungsgemässe Schraube dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangskehle einen Durchlauf quer schnitt höchstens gleich dem Gesamtdurchlassquerschnitt am Eingang der Plastifizierungszone aufweist und dadurch, dass das Profil der Ausgangskehle so ist, dass der gesamte Durchlassquerschnitt, ganz gleich an welchem Punkt der genannten Plastifizierungszone, grosser ist als am Eingang dieser Zone.

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Weitere erfindüngswesentliche Merkmale und Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigen:

Die einzige Figur eine Längsschnittansicht eines Teils eines Extrudierzylinders mit dem entsprechenden Teil der Schraube.

Der Zylinder 1 weist eine zylindrische Innenfläche auf seiner gesamten Länge auf. Der Durchmesser ist dem Aussendurchmesser des Schraubengewindes 2 mit konstantem Schritt der Schraube 3 angepasst, d.h. es besteht ein relativ geringes Spiel zwischen dem Gewinde'2 und dem Zylinder 1. Die Schraube 3 wird in Rotation (durch nicht dargestellte Mittel) in der Weise angetrieben, dass das Plastikmaterial von links nach rechts in der Zeichnung gestaut wird. Um den Zylinder 1 herum sind (nicht dargestellte) Halsmittel angeordnet, welche in der Lage sind, das von der Schraube transportierte Material progressiv auf seine Schmelztemperatur zu bringen. Das genannte Material wird in den Zylinder durch einen an dessen linkem Ende liegenden Trichter eingebracht. Es hat dann die Form eines Pulvers oder Granulats. Ana rechten Ende der Extrudiermaschiene wird das Material unter Druck durch die Schraube in einem völlig geschmolzenen Zustand und mit der für die Extrudiervorgänge gewünschten Temperatur ausgestossen.

Die Schraube 3 ist in vier Zonen unterteilt: die Beschickungszone 4, die Plastifizierungszone 5, die Dekompression zone 6 und die Pumpzone 14. Die Plastifizierungszone wird definiert durch das Vorhändensein des Durchlaufgewindes 7,dessen Schritt hier grosser ist als der des Rückstaugewindes 2, während der Aussendurchmesser etwas kleiner ist, so dass zwischen der Innenfläche des Zylinders 1 und seiner Spitze ein grösseres Spiel verbleibt als dasjenige, das zwischen dem Gewinde 2 und dem Zylinder 1 besteht. Je-

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doch könnten bei einer Variante die Spiele zwischen den Gewinden 2 und 7 und dem Zylinder auch die gleichen sein. Das Durchlaufgewinde 7 ist mit dem Ruckstaugewin.de an den beiden tal- und bergseitigen Enden der Zone 5 in der Weise verbunden, dass zwischen den Windungen des Gewindes 2 eine schraubenförmige, talseitige Auskehlung 8 gebildet wird, deren Querschnitt progressiv abnimmt und eine schraubenförmige Auskehlung an der Bergseite 9 mit progressiv ansteigendem Querschnitt. Die talseitige Auskehlung 9 kann als Eingangsauskehlung bezeichnet werden, denn sie folgt direkt auf die Beschickungszone 4 und das zu extrudierende Material gelangt dort ohne Behinderung aus der Beschickungszone kommend hinein. Die bergseitige Zone kann Aus gangs auskehlung sein, da sie im Gegensatz zur vorgenannten direkt mit. der Dekompressionszone an dem talseitigen Ende der Plastifizierungs zone angeschlossen ist, jedoch von der Beschickungszone vollständig durch das Durchlaufgewinde 7 getrennt ist. Wie in den Zeichnungen zu sehen, ist die Tiefe der Auskehlung 8 die gleiche wie die der durch das Gewinde 2 am talseitigen Ende der Beschickungszone abgegrenzte Auskehlung, während die Tiefe der Auskehlung 9 grosser ist. Der gesamte Durchlass querschnitt in der Plastifizierungs ζ one steigert sich also progressiv ab einem Wert, der praktisch gleich dem ist, der am talseitigen Ende der Versorgungszone gegeben ist bis zu einem Wert, der demjenigen am bergseitigen Ende der Dekompressionszone entspricht, wo der Kern der Schraube den gleichen Durchmesser hat wie am Boden der Auskehlung 9. Am talseitigen Ende der Dekompressionszone weist der Kern der Schraube einen kegelstumpfförmigen Teil 10 in der Weise auf, dass an diesem Punkt der Durchlassquerschnitt des Plastikmaterials eine Reduzierung erfährt.

Die Schraube 3 weist nach ihrer Achse eine Leitung 11 auf, die an ihrer Bergseite mündet und an der Talseite geschlossen ist, wobei dieser Kanal mit der Aussenfläche der Schraube durch Ablasskanäle 12 verbunden ist, die radial in der Plastifizierungszone gebohrt sind. Wie in der Zeichnung zu sehen, münden diese Kanäle in die Auskehlung 9 mit steigendem Querschnitt, und

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zwar direkt oberhalb des Durchlaufgewindes. Auf der anderen Seite im De-'kompressionsbereich, d.h. in dem Teil in dem der Kern der Schraube den gleichen Durchmesser hat wie in der ansteigenden Auskehlung 9, wurde eine Ablassleitung 13 vorgesehen, die im Zylinder 1 angebracht ist. Der Kanal und die Leitung 13 sind mit Rohrleitungen verbünden, die in die Aussenluft münden. Gegebenenfalls könnten diese Rohrleitungen mit Absaugeinrichtungen verbunden werden.

Die Leitungen 11, 12 und 13 und die besondere Anordnung der Auskehlung 9 sichern die Entgasung. Es ist in der Tat bekannt, dass das von der Schraube rückgestaute Material im Laufe der Verschiebung nach rechts eine Kompression erfährt, sobald es in die Auskehlung 8 gelangt ist, so dass es dahin tendiert, oberhalb des Durchlassgewindes über das Spiel zwischen diesem Gewinde und dem Zylinder zurückgestaut zu werden, um in die Auskehlung 9 zu gelangen. Es sind also die flüssigsten Teile des gemischten Materials in der Schraube, die über dieses Gewinde laufen. Nun weisen diese flüssigsten Teile nicht nur das bereits flüssig gemachte Plastikmaterial auf, das durch Aufheizen flüssig gemacht wurde, sondern auch die eingeschlossenen Gase. Das Material läuft zwischen dem Durchlaufgewinde und dem Zylinder in der Form eines dünnen Films durch und es wurde festgestellt, dass dieser Zustand des Materials die Entgasung erleichterte. Da die Auskehlung 9 tiefer ist als die Auskehlung 8, erfährt das über das Gewinde zurückgestaute Material eine Dekompression, nachdem in dieser Auskehlung mehr Volumen zur Verfügung steht. Da flüssiges Material die Tendenz hat, sich talseitig des Gewindes 2 anzusammeln, und zwar unter der Einwirkung der Reibung gegen die Zylinderwand, entsteht bergseitig des Durchlass gewin des 7 eine vom Gas belegte Zone, weshalb das Gas über die Kanäle 12 und den Sammler 11 entweichen kann. Die Leitung 13 gestattet es, dass das Ablassen des Gases vervollständigt wird, das sich in der Plastifizierungs- und in der Dekompressionszone freigesetzt hat. In der Tat erhält das vollständig plastifizierte Ma-

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terial beim Durchlaufen durch den kegelstumpfförmigen Teil 10 der Schraube eine Kompression, die das noch vorhandene Gas bergseitig verschiebt und dessen Ableitung durch die Leitung 13 begünstigt.

Gegebenenfalls und bei anderen Ausführungsformen könnten die Leitungen 12 und der Sammler 11 weggelassen werden, wobei dann das Ablassen der Gase lediglich durch Leitungen erfolgt, die im Zylinder entsprechend der Dekompressionszone angeordnet sind. Auf der anderen Seite könnte die in der Zeichnung dargestellte Schraube 3 auch bei einer Extrudiermas chine verwendet werden, deren Zylinder keinen Ablasskanal aufweist, wobei die Gesamtheit der eingeschlossenen Gase durch den Sammler 11 abgelassen wird.

Die vorbeschriebene Schraube könnte auch in anderen Formen mit den gleichen Vorteilen geschaffen werden. Statt einer Tiefendifferenz zwischen der Auskehlung mit ansteigendem Querschnitt und der Auskehlung mit abnehmenden Querschnitt könnte auch vorgesehen werden, dem Rückstaugewinde in der Plastifizierungszone einen progressiv ansteigenden Schritt.zu geben. Diese Massnahme würde auch eine progressive Steigerung der gesamten Durchlauffläche für das Plastikmaterial bewirken und die Entgasung im Fortgang der Plastifizierung durch Dekompression des plastifizierten Materials ermöglichen. In der gleichen Weise könnte auch der Durchmesser der Gewinde und des Kerns der Schraube in der Plastifizierungszone geändert werden, wobei Schritt und Tiefe der Auskehlungen konstant gehalten werden. Die Reduzierung des Schnittes der Auskehlung im Dekompressionsbereich könnte dann beispielsweise durch eine Änderung des Gewindes ch ritt es erzielt werden.

Im Falle der Schraube mit zylindrischer Gesamtform, wie in der Zeichnung dargestellt, könnte natürlich der Gewindeschritt des Durchlaufgewindes auch kleiner sein als der des Rückstaugewindes bzw. gleich. Auf der anderen Seite wurde festgestellt, dass es nicht unerlässlich war, eine Differenz zwischen den Spielen der Rückstau- bzw. Durchlaufgewinde zu haben. Auch wenn diese

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Spiele gleich sind, wird der gewünschte Effekt erzielt.

Patentansprüche:

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Claims

29.978 9350674 • Patent a η s ρ r ü c h e :

1. j Schraube für Extrudiermas chine von thermoplastischen oder

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elastomeren Materialien, die auf ihrer gesamten Länge.ein Rückstaugewinde aufweist, das dazu bestimmt ist, mit dem Zylinder der Extrudierm as chine zusammen zu wirken, um das zu extrudierende Material talseitig zu verschieben und die unterteilt ist in eine Beschickungszone, eine Plastifizierungszone, eine Dekompressionszone und eine Pumpzone, wobei die Plastifizierungszone bestimmt wird durch das Vorhandensein eines Durchlauf ge winde s, das zwischen den Windungen des Rückstaugewindes eine Eingangs- und eine Ausgangs auskehlung bildet, wobei diese Auskehlungen in der Weise angeordnet sind, dass das zu extrudierende Material progressiv von der Eingangsauskehlung zur Ausgangs auskehlung oberhalb des Durchlauf ge windes gelangt und dabei die Plastifizierungszone durchläuft, dadurch gekenn ze ichn e t , dass die Eingangs auskehlung einen Durchlaufquerschnitt höchstens gleich dem Gesamtdurchlaufquerschnitt am Eingang der Plastifizierungszone aufweist, und dadurch, dass das Profil der Aus gang saus kehlung so ist, dass der gesamte Durchlaufquerschnitt, ganz gleich an welchem Punkt der genannten Plastifizierungszone grosser ist als am Eingang der genannten Zone.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchlauf gewin de einen anderen Schritt hat als das Rückstaugewinde und dadurch, dass die Eingangs- und die Aus gangs auskehlungen jeweils einen abnehmenden bzw. zunehmenden Querschnitt aufweisen.

3. ' Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Durchlaufquerschnitt in der Plastifizierungszone progressiv von der Bergseite zur Talseite der genannten Zone hin zunimmt.

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4. Schraube nach Anspruch 2, deren Rückstaugewinde den gleichen Aussendurchmesser auf seiner gesamten Länge aufweist und auch einen konstanten Schritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kehle mit abnehmenden Querschnitt die gleiche Tiefe hat wie diejenige, die vom Rückstaugewinde in der Beschickungszone gebildet wird, während die Auskehlung mit ansteigendem Querschnitt eine grössere Tiefe aufweist.

5. Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in der· Plastifizierungs zone der Aussendurchmesser der Gewinde variabel ist.

6. Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt mindestens einer der" beiden Gewinde sich längs der Plastifizierungs zone ändert.

7. Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie Gasablasskanäle aufweist, die radial in ihrem Kern gebohrt sind und mit einem Kollektor verbunden sind, der entsprechend der Achse des Kerns gebohrt ist.

8. Schraube nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablasskanäle in die genannte Auskehlung mit steigendem Querschnitt münden.

9. ' " Schraube nach Anspruch-8, dadurch gekenrizeichnet, dass die *' Ablasskanäle direkt oberhalb des Dürchlaufgewindes münden. ' ''■.." .-

10. Schraube nach.Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialsammler am bergseitigen Ende der Schraube offen ist.

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