DE4019145A1

DE4019145A1 - Extruderschnecke und verfahren zum extrudieren von waermeempfindlichen, thermoplastischen materialien

Info

Publication number: DE4019145A1
Application number: DE4019145A
Authority: DE
Inventors: Borge Hestehave; Kjeld Hestehave
Original assignee: Bomatic Inc
Current assignee: Bomatic Inc
Priority date: 1989-06-16
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1990-12-20
Also published as: US4994223A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Extruderschnecke der Dosierbauart, mittels welcher Material nur durch eine Auf gabezone, eine konische Übergangszone und eine Dosierzone fortschreitend bewegt wird.

Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit dem Extrudie ren von wärmeempfindlichen Kunststoffmaterialien und starren Kunststoffmaterialien auf eine solche Weise, daß man bei niederen Temperaturen höhere Ausstoßraten erhält.

Wie beispielsweise aus US-PS 42 43 629 bekannt ist, ist Polyvinylchlorid (PVC) oberhalb 100°C (212°F) äußerst wär meempfindlich. Ein Extrudieren ist nur möglich, wenn Sta bilisierungsmittel und Weichmacher zugegeben werden, die die Qualität des Erzeugnisses nachteilig beeinflussen kön nen. Ferner können trotz der Verwendung von Stabilisie rungsmittel und Weichmachern örtlich Überhitzungen auftre ten.

Ein Überhitzen bewirkt eine thermische Zersetzung des PVC durch Abspaltung von Chlorwasserstoffsäure sowie eine Farb veränderung und schließlich eine Verkohlung. Ferner kann die so qualitativ schlechte Masse an der Oberfläche des Metalls des Extruders hängenbleiben. Insgesamt gesehen ergibt sich hieraus, daß der Extruder außer Betrieb genom men und zerlegt werden muß. Selbst wenn die Schnecke noch nicht beschädigt ist, müssen alle Teile derselben und der Extruder selbst sorgfältig gereinigt werden. Nach dem Reinigen und/oder Reparieren muß dann der Extruder wieder zusammengesetzt werden. Diese insgesamt erforderliche Vor gehensweise führt zu einem beträchtlichen Zeitverlust und eine Herabsetzung der Produktionskapazität sowie eine Zu nahme der direkt oder indirekt hiermit verbundenen Kosten. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, ist in der US-PS 42 43 629 eine komplizierte Extruderschneckenkonstruktion angegeben, welche sieben unterschiedliche Zonen hat und bei der Bremsfließringe vorgesehen sind, durch welche Öff nungen gehen.

Weitere in Verbindung mit dem Extrudieren von thermo plastischen Materialien, wie Polyethylen und PVC, auftreten den Schwierigkeiten befassen sich damit, daß man in star kem Maße eine thermische Gleichmäßigkeit und einen gleich bleibenden Vermischungsgrad erzielen möchte. In der US-PS 37 62 693 ist ein "geschlitzter Ring" vorgesehen, der an einer Extruderschnecke dadurch ausgebildet wird, daß eine kreisförmige Anordnung aus 36 Mischstiften vorgesehen ist, die von dem Kerndurchmesser der Schnecke über den gesamten Umfang hinweg verteilt in radialer Richtung vorspringen. Bei einer solchen Auslegung ist die Höhe der Stifte gerin ger als die Tiefe des Schneckenganges, und der Schnecken gang ist unterbrochen, um zu ermöglichen, daß der Ring aus Stiften eine durchgehende Erstreckung hat. Es ist je doch angegeben, daß eine solche Auslegungsform mit ver schiedenen Nachteilen dadurch behaftet ist, daß ein unter brochener Schneckengang vorhanden ist, und zwar insbeson dere dann, wenn als Extrudat PVC verarbeitet werden soll.

Zur Überwindung dieser zuvor genannten Schwierigkeiten wird in der US-PS 37 62 693 eine Schneckenauslegung für eine Schnecke der Verdichtungsverminderungsbauart vorge schlagen (diese hat aufeinanderfolgend Aufgabe-Verdich tungs-Entlastungs- und Dosierzonen). Der spiralförmig verlaufende Schneckengang ist hierbei ununterbrochen, und die Anordnung der Mischstifte ist anstelle hierfür an der Stelle unterbrochen, an der der Schneckengang die nunmehr die nur im wesentlichen ringförmig angeordnete Gruppe aus 32 Stiften schneidet, welche gleichmäßig über einen Bo genwinkel von etwa 310° im Abstand verteilt angeordnet sind. Vier derartige Anordnungen aus Stiften werden in der Do sierzone der angegebenen Schnecke der Verdichtungsverminde rungsbauart eingesetzt, wobei eine in der Nähe des jewei ligen Endes der Dosierzone und zwei zusätzliche Anordnungen in gleichmäßigem Abstand zwischen diesen vorgesehen sind. Ferner ist angegeben, daß sich die Anzahl der Stifte, ihre Lage, ihr Durchmesser und ihr Abstand entsprechend einem jeweiligen Anwendungszweck des Extruders in Abhängigkeit von der Schmelztemperatur, der Form der zu extrudierenden Kunststoffgestalt, der Materialsorte, dem Durchmesser der Schnecke usw. ändern kann.

Dieses Konzept mit durchgehendem Schneckengang und unterbro chener Anordnung aus Mischstiften wurde in die praktische An wendung umgesetzt.Beispielsweise wurde eine solche Auslegung bei der Dosierzone bei Dosierschnecken mit einem Durchmes ser von 80 mm verwendet, welche von der Firma Battenfeld- Fischer Blasformtechnik GmbH in Westdeutschland hergestellt werden und bei Extrusionsschnecken mit einem Durchmesser von 90 mm, welche von der Firma Beckum Maschinenfabriken GmbH in Westdeutschland hergestellt werden. Eine Schnecke mit 90 mm, welche von der Firma Beckum hergestellt ist, be nutzt beispielsweise 24 Stifte mit einem Abstand von Durch messer zu Durchmesser von 10°. Ferner wurde versucht, eine intensivere Vermischung zu erreichen, wozu beispielsweise die Extruderschnecke der Verdichtungsverminderungsbauart dient, die in der US-PS 43 67 190 angegeben ist. Hierbei ist eine Mischeinrichtung aus drei oder vier beabstande ten Mischelementen vorgesehen, die jeweils zwei oder drei in engem Abstand liegende Ringe aus Stiften aufwei sen. Die Stifte jeder Reihe sind versetzt zu jenen des benachbarten Rings angeordnet, so daß man einen gewunde nen Weg für das durch die Mischeinrichtung gehende Poly mer erhält.

Es ist jedoch noch zu erwähnen, daß es eine zahlreiche Art von unterschiedlichen Extruderschnecken zusätzlich zu den beschriebenen Schnecken der Dosierbauart und der Verdichtungsverminderungsbauart gibt. Auch ist noch zu er wähnen, daß sich die Einzelheiten im Hinblick auf die Längen der verschiedenen Zonen, der Schneckengangtie fen, des Kompressionsverhältnisses, usw. nicht unabhängig voneinander betrachtet werden können, da diese sich je weils wechselseitig aufeinander auswirken, so daß man äußerst unterschiedliche Ergebnisse bei zahlreichen unter schiedlichen Kombinationen miteinander erhält. Auch ist eine Abhängigkeit von Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften gegeben, und es haben auch die Typen und die Größen der Schnecken jeweils auf das Arbeitsergebnis einen entsprechenden Einfluß. Trotz der zuvor angegebenen Ein zelheiten wurde bisher nach dem Kenntnisstand der Erfinder bis heute nicht erzielt, daß ein Extruder mit einem einzi gen Schneckengang der Dosierbauart, welcher eine Anfangs aufgabezone hat, in der der Schneckengang eine konstante Tiefe hat, welcher eine distale Dosierzone, in der der Schneckengang eine konstante Tiefe hat, die kleiner als jene der Aufgabezone ist, und eine Übergangs(Kompressions) zone hat, welche die Aufgabezone mit der Dosierzone verbin det, und in der die Tiefe des Schneckenganges allmählich von der Aufgabezone zu der Dosierzone abnimmt, wirklich effektiv temperaturempfindliche thermoplastische Materia lien extrudieren kann, wobei insbesondere Schnecken in Be tracht kommen, die ein L/D-Verhältnis von Gesamtlänge der Zonen zu Außendurchmesser der Schnecke haben, das in einem Bereich von 20-30:1 liegt, und wobei die Schnecke insbe sondere zur Anwendung bei starrem PVC oder Polyethylen ge eignet ist.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen zielt die Erfindung hauptsächlich darauf ab, eine Extruderschnecke und ein Verfahren zum Extrudieren bereitzustellen, welche ermöglichen, daß temperaturempfindliche, thermoplastische Materialien mit hohen Ausstoßraten extrudiert werden kön nen, ohne daß sich nachteilige Wärmeauswirkungen, wie ein Verbrennen, einstellen.

Ferner soll nach der Erfindung die Auslegung derart ge troffen werden, daß man eine sorgfältigere Vermischung der thermoplastischen Materialien, wie starres PVC und Poly ethylen erhält.

Insbesondere soll nach der Erfindung eine Extruderschnecke der Dosierbauart mit einer einzigen Flanke bereitgestellt werden, bei der die entsprechenden Längen der Aufgabe- Übergangs- und Dosierzonen in einem ausgewogenen Verhält nis zu dem Kompressionsverhältnis stehen, um die Abgabe leistung zu erhöhen und zugleich die Schwierigkeit hin sichtlich des Verbrennens des Extrudats in der Übergangs zone zu überwinden, welche bei heutzutage im Einsatz be findlichen Extrudern und deren Schnecken festgestellt wur den.

Auch soll nach der Erfindung eine Extruderschnecke bereit gestellt werden, die eine Stiftanordnung in der Dosier zone hat, welche eine gleichmäßige Vermischung der star ren, temperaturempfindlichen Materialien ohne eine Beein trächtigung der Abgabeleistung sicherstellt.

Nach der Erfindung wird hierzu eine Extruderschnecke der Dosierbauart mit einer einzigen Flanke bereitge stellt, welche eine Anfangsaufgabezone, in der der Schnec kengang eine konstante Tiefe hat, welche eine distale Do sierzone, in der der Schneckengang eine konstante Tiefe hat, die kleiner als die Tiefe des Schneckenganges in der Aufgabezone ist, und eine Übergangszone hat, welche die Aufgabezone mit der Dosierzone verbindet, und in der die Tiefe des Schneckenganges allmählich von jener der Aufga bezone zu jener in der Dosierzone abnimmt. Insbesondere bei einer Schnecke mit einem Verhältnis von Länge zu Durch messer in einem Bereich von 20-30 : 1 und einem Kompres sionsverhältnis (dargestellt durch die Differenz zwischen den Flankentiefen der Aufgabezone und der Dosierzone) von 2 : 1 wird die Länge der Aufgabezone bei etwa 27-33% der Gesamtmenge der Aufgabe-Übergangs- und Dosierzonen vor gegeben, wobei die Länge der Übergangs- und Dosierzonen je weils 23-25% und 45-48% der Gesamtlänge beträgt, und wo bei die Steigung und die Ganghöhe des Schneckenganges über die gesamte Länge des 8chneckenganges hinweg gesehen kon stant sind.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von be vorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die bei gefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Extruderschnecke gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung, und

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht zur Verdeutlichung einer Dosierzonenstift reihe bei der Schnecke nach Fig. 1.

Die dargestellte Extruderschnecke 1 ist derart beschaffen und ausgelegt, daß sie für Extruder bestimmt ist, wel che derart ausgelegt sind, daß sie zur Anwendung bei Spritz- und Blasformmaschinen geeignet sind, wobei es sich um die Modelle 121, 151 und BA der Serienmaschinen handeln kann, die von der Firma Beckum Maschinenfabriken GmbH hergestellt werden und die Modelle 104, 106 und VK Serienmaschinen han deln kann, die von der Firma Battenfeld-Fischer Blasform technik GmbH hergestellt werden, bei denen Extruderschnecken mit einem Durchmesser von 80 und 90 mm eingesetzt werden. Die Extruderschnecke nach der Erfindung kann jedoch auch bei Extrudern anderer Typen eingesetzt werden, bei welchen Schnecken vorhanden sind, die ein Verhältnis einer Gesamt länge L zu Flankenaußendurchmesser D in einem Bereich von 20-30 : 1 haben, und die einen Durchmesser in einem Bereich von 50-130 mm (etwa 2-5 inches) haben. Ferner ist es für eine übliche Extruderschnecke der Dosierbauart mit einer einzigen Flanke üblich, daß die Schnecke 1 einen Schnecken gang 3 hat, der sich von einem Lagerabschnitt M (an der die Schnecke mit dem Antriebsmotor des Extruders zusammenarbeitet) zu einem distalen Ende 5 verläuft, an dem ein Düsenelement, welches unterschiedliche Auslegungsformen haben kann, ange bracht ist. Ferner ist ein innerer Kühlkanal 7 vorgesehen, durch den Kühlluft entlang der Längserstreckung der Schnecke 1 geht. Zusätzlich ist es für eine Dosierschnecke charak teristisch, daß das Anfangsteil des Schneckenganges 3 eine Aufgabezone ist, bei der der Schneckengang eine konstante Tiefe d_f hat, daß eine distale Dosierzone vorgesehen ist, in der der Schneckengang eine konstante Tiefe d_m hat, die klei ner als die Tiefe d_f der Aufgabezone ist, und daß eine Über gangszone vorgesehen ist, welche die Aufgabe- und Dosierzonen verbindet, und in der die Tiefe des Schneckenganges progres siv von der Tiefe d_f der Aufgabezone zu der Tiefe d_m der Do sierzone abnimmt. Der Zusammenhang zwischen der Tiefe des Schneckenganges 3 der Aufgabe- und Dosierzonen wird übli cherweise mit dem "Kompressionsverhältnis" ausgedrückt.

Die nachstehende Tabelle stellt die Eigenschaften von fünf unterschiedlichen Schnecken gegenüber, wobei die mit A und B bezeichneten nach der Erfindung ausgelegt sind und jene, die mit C, D und E bezeichnet sind, Extruderschnecken üblicher Bauart sind.

Alle die vorstehend genannten Schnecken werden von innen mittels Luft gekühlt und laufen mit 45/l min bei starrem PVC als Extrudat. Während des Laufs der üblichen Schnecken C, D und E wurden Temperaturen in der Größenordnung von 193°C-199°C (380-390°F) bei einer Abgabeleistung von etwa 99,66 kg/h (220 pounds per hour) bei Schnecken mit einem Durchmesser von 80 mm und von etwa 131,37 kg/h (290 pounds per hour) bei einer Schnecke mit einem Durch messer von 90 mm gemessen. In jedem Fall mußte die Her stellung aufgrund des Brennens von PVC unterbrochen werden (welches etwa bei 188°C (370°F)) auftritt. Bei den Schnecken A und B hingegen wurden Temperaturen längs der Schnecke ge messen, die etwa 159°C (310°F) nicht überschritten, und es wurde eine Abgabeleistung bei 45/l min von etwa 226,5 kg/h (etwa 500 pounds per hour) bei einer Schnecke A mit 90 mm und eine Abgabeleistung von 154,02 kg/h (340 pounds per hour) bei einer Schnecke B mit einem Durchmesser von 80 mm gemessen. Ferner trat das Brennen des PVC, das in den Über gangszonen bei den üblichen Schnecken auftrat, nicht auf, so daß der Betrieb mit umlaufender Schnecke bei den beiden Schnecken A und B ohne Unterbrechung weitergeführt werden konnte.

Wie in der Beschreibungseinleitung angegeben ist, kann man die einzelnen Charakteristika einer Extruderschnecke nicht isoliert voneinander betrachten, sondern sie stehen jeweils in wechselseitigem engem Verhältnis und sind nicht unabhän gig voneinander zu sehen. Diese Tatsache ergibt sich aus der vorstehend genannten Tabelle, aus der sich folgendes ent nehmen läßt. Zum einen zeigt die Erfindung, daß eine Schnec kentiefe von d_f für den Schneckengang 3 etwa 15 mm bei ei ner 90 mm Schnecke und 14 mm bei einer 80 mm Schnecke sich belaufen sollte, daß ein Kompressionsverhältnis d_f : d_m zwi schen den Tiefen des Schneckenganges 3 in den Aufgabe- und Dosierzonen etwa 2,0 betragen sollte. Jedoch sind diese Ei genheiten für sich gesehen nicht ausreichend, wie sich dies aus der Tatsache ergibt, daß die Schnecke C zu unzufrieden stellenden Ergebnissen trotz der Tatsache führte, daß ein niedrigeres Kompressionsverhältnis verwirklicht wurde, und daß man bei den Schnecken D und E nicht zufriedenstel lende Ergebnisse trotz der Tatsache erhält, daß man das gleiche oder größere Kompressionsverhältnisse verwirklichte. Dies ergibt sich insbesondere deutlich, wenn man die Tat sache berücksichtigt, daß die Tiefe d_f der Schnecke D geringer als jene der entsprechenden erfindungsgemäßen Schnecke B und der Schnecke E war. Die Schnecke C hatte hin gegen eine Tiefe d_f innerhalb eines Bereiches von 0,25 mm von jener bei der erfindungsgemäßen Schnecke A. In diesem Zusammenhang ist es auch von Bedeutung, daß das Verhältnis der Schneckenlänge L zu Schneckengangdurchmesser D bei den Schnecken A und C und bei den Schnecken B, D und E jeweils gleich war. In ähnlicher Weise zeigt die Tabelle, daß die einzelnen Zonen größer oder kleiner gewählt werden können, ohne daß man zufriedenstellende Ergebnisse sicher gewährleisten kann.

Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß man in zweckmäßiger Weise wärmeempfindliche Kunststoffe, wie PVC, in vorteilhafter Weise ohne Brennschwierigkeiten extrudieren kann, wenn man eine Schnecke der Dosierbauart mit einem einzigen Schneckengang bereitgestellt, die eine Steigung und Ganghöhe hat, die über die gesamte Länge der Schnecke hinweg kon stant ist, und ein L/D-Verhältnis in einem Bereich von 20-30 : 1 hat, bei welcher ein Kompressionsverhältnis d_f : d_m von etwa 2 : 1 vorhanden ist, und wobei die Länge der Aufgabezone sich auf 27-33% der Gesamtlänge L beläuft, die Länge der Übergangszone sich auf 23-25% der Gesamtlänge L beläuft und die Länge der Dosierzone sich auf 45-48% der Gesamtlänge L beläuft. Insbesondere sollte vorzugsweise das L/D-Verhältnis zwischen 24-26 : 1 liegen, und der Außendurchmesser sollte zwischen 50,8 bis 101,6 mm (2-4 inches) liegen. Insbeson dere hat man überraschende Ergebnisse bei den Schnecken A und B erzielt, bei denender konstante Schneckengang "quadratisch" war (d.h. bei der die Steigung zwischen benachbarten Win dungen des Schneckengangs gleich dem Durchmesser D war) und die ei nen Schneckengang bzw. eine Erstreckung hatte, die etwa 7-8 Windungen in der Aufgabezone, 6 Windungen in der Über gangszone und etwa 11-112 Windungen in der Dosierzone hatte.

Bei einer Schnecke der erfindungsgemäßen Art wird das wärme empfindliche Kunststoffmaterial, wie Polyvinylchlorid und ähnliche Materialien, in der Aufgabezone verdichtet und be arbeitet, in der die Tiefe d_f des Materialdurchganges zwi schen dem Schneckengrundkörper und der inneren zylindrischen Fläche des Gehäuses des Extruders relativ lange groß ist, bevor das Material von der Übergangszone komprimiert und plastifiziert wird, die eine relativ kurze Länge hat. Nach dem Verlassen der Übergangszone wird das Material in der Dosierzone vermischt und gefördert, und anschließend wird das sorgfältig und gleichmäßig gemischte und plastifizierte Material aus dem Extruder über ein Extrusionswerkzeug oder eine Spritzdüse auf übliche Art und Weise ausgetragen.

Eine voranstehend beschriebene Schnecke 1 ist ideal für weiches, flexibles Vinyl und andere Materialien, bei denen Schnecken eingesetzt werden, die keine Mischstifte haben soll ten. Bei Materialien jedoch, wie starres PVC und Polyethylen, sollte eine Mehrzahl von Reihen mit Mischstiften 10 vorge sehen sein. Trotz der Lehre nach dem eingangs genannten Stand der Technik hat sich jedoch wenigstens bei starrem PVC, Polyethylen und ähnlichen Materialien bei dem Einsatz einer Schnecke der erfindungsgemäßen Art gezeigt, daß man günstigere Ergebnisse erzielt und eine Vergleichmäßigung vor genommen werden sollte. Die Vermischung erfolgt bei niedri geren Temperaturen, wenn man einzelne Reihen mit Mischstif ten jeweils an drei oder vier Stellen vorsieht, die in der Dosierzone in einem Abstand angeordnet sind, der relativ groß im Verhältnis zueinander und bezogen auf die stromauf wärtigen und stromabwärtigen Enden der Dosierzone gesehen, angeordnet sind. Jede Stiftreihe weist einen einzelnen Ring aus radial ausgerichteten Mischstiften auf, die von dem Grunddurchmesser der Schnecke, der im wesentlichen gleich der Tiefe d_m des Schneckenganges 3 ist, um ein entsprechen des Maß vorstehen, und die in regelmäßigen Winkelabstän den über den gesamten Umfang der Schnecke hinweg gesehen angeordnet sind. Der Schneckengang ist an der Schnittstelle mit der jeweiligen Stiftreihe unterbrochen.

Zusätzlich sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Abstände, mit denen die Stiftreihen im Abstand vonein ander längs der Dosierzone angeordnet sind, ungleichförmig gewählt. Insbesondere in Richtung des stromaufwärtigen En des der Dosierzone in Richtung zu dem stromabwärtigen Ende der Dosierzone gesehen beläuft sich der erste Abstand von dem stromaufwärtigen Ende zu dem ersten Ring mit Misch stiften auf eine Größe, die etwa 10-15% größer als der Ab stand von dem letzten Ring der Mischstifte zu dem stromab wärtigen Ende 5 der Schnecke 1 ist. Obgleich die Abstände zwischen den zweiten und dritten und den dritten und vier ten Ringen gleich sein können (wenn vier Stiftreihen an stelle von drei eingesetzt werden) ist der Abstand zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring mit Mischstiften 10 etwa 5% größer als der erste Abstand zwischen dem stromauf wärtigen Ende der Dosierzone und dem ersten Ring und dem jeweils darauffolgenden Abstand zwischen der zweiten und der letzten Stiftreihe (d.h. die letzte Stiftreihe ist ent weder der dritte oder der vierte Ring in Abhängigkeit von der Anzahl der vorgesehenen Stiftreihen.) Wie ferner bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform gezeigt ist, weist jede Stiftreihe einen ununterbrochenen Ring mit nur 24 ra dial ausgerichteten Stiften auf. Hierbei erhält man gleich mäßige Winkelabstände von etwa 15° zwischen der Mittelachse jedes Paars benachbarter Stifte. Die Stifte haben einen Durchmesser von 4-5 mm bei einer Extruderschnecke mit ei nem Durchmesser D von 80-90 mm.

Bei einer Dosierzone, die nach der Erfindung mit Stift reihen ausgelegt ist, gewährleisten die relativ in großem Abstand angeordneten Stifte jedes Rings in Verbindung mit dem unterbrochenen Schneckengang, daß die Wärme, die aus den Scherkräften resultiert, die durch die Stifte des jeweiligen Rings aus Stiften erzeugt werden, keine über mäßige Temperaturerhöhung bei wärmeempfindlichen Materialien bewirkt und daß zugleich auf effektive Weise ein homogenes Extrudat erzeugt wird. Somit lassen sich starre Kunststoff materialien, wie starres Polyvinylchlorid, Polyethylen u .dgl. Materialien wirksam ohne Schwierigkeiten hinsichtlich der Verschlechterung der Eigenschaften durch Wärmeeinfluß ex trudieren.

Obgleich voranstehend bevorzugte Ausführungsformen erläutert wurden, können selbstverständlich zahlreiche Abänderungen und Modifikationen vorgenommen werden, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims

1. Extruderschnecke für das Extrudieren von thermo plastischen Materialien der Dosierbauart mit einem ein zigen Schneckengang, welcher eine Anfangsaufgabezone, bei dem der Schneckengang eine konstante Tiefe (d_f) hat, eine distale Dosierzone, in der der Schneckengang eine konstante Tiefe (d_m) hat, die kleiner als jene der Aufgabezone ist, und eine Übergangszone umfaßt, die die Aufgabezone mit der Dosierzone verbindet, und in der die Tiefe des Schnecken gangs allmählich von jener in der Aufgabezone zu jener in der Dosierzone abnimmt, wobei ein L/D-Verhältnis von Ge samtlänge (L) der Zonen zu dem Außendurchmesser (D) der Schnecke in einem Bereich von 20-30 : 1 liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Extrudieren von wärme empfindlichen Kunststoffen die Schnecke ein Kompressions verhältnis (d_f : d_m) von etwa 2 : 1 hat, die Länge der Aufgabe zone 27-33% der Gesamtlänge (L), die Länge der Übergangs zone zwischen 23-25% der Gesamtlänge (L) und die Länge der Dosierzone 45-48% der Gesamtlänge (L) ist, und daß die Steigung und die Ganghöhe über die gesamte Länge des Schneckengangs hinweg konstant sind.

2. Extruderschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das L/D-Verhältnis zwischen 24-26:1 liegt, und der Außendurchmesser (D) zwischen 50,8-101,6 mm liegt.

3. Extruderschnecke nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schneckengang etwa 7-8 Windungen in der Aufgabezone, 6 Windungen in der Übergangszone und 11-12 Windungen in der Dosierzone aufweist.

4. Extruderschnecke nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß zum Extrudieren von starren Kunststoffen der Schneckengang in der Dosierzone an 3-4 Stellen mittels eines einzelnen Rings mit 24 radial ausgerichteten Stiften unterbrochen ist, die in einem Abstand von dem Grunddurch messer der Schnecke vorstehen, der im wesentlichen gleich der Tiefe (d_m) ist, und die in regelmäßigen Winkelabstän den über den gesamte Umfang der Schnecke hinweg angeordnet sind, und daß die 3-4 Stellen in großen Abständen vonein ander und zu den stromaufwärtigen und stromabwärtigen En den der Dosierzone liegen.

5. Extruderschnecke nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, da8 zum Extrudieren von starren Kunststoffen der Schneckengang in der Dosierzone an 3-4 Stellen durch einen einzelnen Ring aus 24 radial ausgerichteten Misch stiften unterbrochen ist, die um eine Strecke von dem Grunddurchmesser der Schnecke vorstehen, die im wesentli chen gleich der Tiefe (d_m) ist, und die in gleichförmigen Winkelabständen über den gesamten Umfang der Schnecke hin weg angeordnet sind, und daß die 3-4 Stellen in einem großen Abstand voneinander und von den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Enden der Dosierzone angeordnet sind.

6. Extruderschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zum Extrudieren von starren Kunststoffen der Schneckengang in der Dosierzone jeweils an 3-4 Stellen mit tels eines einzigen Rings aus 24 radial ausgerichteten Mischstiften unterbrochen ist, die um eine Strecke von dem Grunddurchmesser der Schnecke vorstehen, die im wesentlichen gleich der Tiefe (d_m) ist und die in gleichmäßigen Winkel abständen über den gesamten Umfang der Schnecke verteilt angeordnet sind, und daß die 3-4 Stellen in einem großen Abstand voneinander und von den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Enden der Dosierzone liegen.

7. Extruderschnecke zum Extrudieren von thermoplasti schen Materialien mit einem einzigen Schneckengang der Do sierbauart, welcher eine anfängliche Aufgabezone, in der der Schneckengang eine konstante Tiefe (d_f), eine distale Dosierzone, in der der Schneckengang eine konstante Tiefe (d_m) hat, die kleiner als jene der Aufgabezone ist, und eine Übergangszone umfaßt, die die Aufgabezone und die Dosierzone verbindet, und in der die Tiefe des Schneckengangs allmählich von jener der Aufgabezone zu jener der Dosier zone abnimmt, wobei ein L/D-Verhältnis von Gesamtlänge (L) der Zonen zu dem Außendurchmesser (D) der Schnecke im Be reich von 20-30 : 1 liegt, dadurch gekennzeich net, daß zum Extrudieren von starrem Polyvinylchlorid, Polyethylen und ähnlichen Materialien der Schneckengang in der Dosierzone an jeweils 3-4 Stellen mittels eines ein zelnen Rings aus 24 radial ausgerichteten Mischstiften unter brochen ist, die um eine Weglänge von dem Grunddurchmesser der Schnecke vorstehen, die im wesentlichen gleich der Tiefe (d_m) ist und die in regelmäßigen Winkelabständen über den gesamten Umfang der Schnecke hinweg verteilt angeordnet sind, und daß die 3-4 Stellen in einem großen Abstand von einander und von den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Enden der Dosierzone liegen.

8. Extruderschnecke nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die groß bemessenen Abstände der Stellen in der Dosierzone ungleich sind.

9. Extruderschnecke nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß in Richtung von dem stromabwärtigen Ende der Dosierzone zu dem stromabwärtigen Ende der Dosierzone gesehen ein erster Abstand von dem stromaufwärtigen Ende zu einem ersten Ring mit Mischstiften 10-15% größer als ein letzter Abstand von einem letzten Ring mit Mischstiften zu dem stromabwärtigen Ende ist, und daß ein zweiter Abstand zwischen dem ersten Ring und einem zweiten Ring mit Misch stiften etwa 5% größer als der erste Abstand und die jeweils darauffolgenden Abstände zwischen dem zweiten und letzten Ringen mit Mischstiften ist.

10. Verfahren zum Extrudieren eines wärmeempfindlichen Kunststoffmaterials, wie Polyvinylchlorid und ähnlichen Materialien, gekennzeichnet durch die fol genden Schritte:

a) Vorsehen einer Extruderschnecke der Bauart, die eine Anfangsaufgabezone, in der der Schneckengang eine konstante Tiefe (d_f) hat, eine distale Dosierzone, in der der Schneckengang eine konstante Tiefe (d_m) hat, die klei ner als jene der Aufgabezone ist, und eine Übergangszone hat, die die Aufgabezone mit der Dosierzone verbindet und in der die Tiefe des Schneckengangs allmählich von jener in der Aufgabezone zu jener in der Dosierzone ab nimmt, wobei ein Verhältnis L/D aus Gesamtlänge (L) der Zonen und dem Außendurchmesser (D) der Schnecke in einem Bereich von 20-30 : 1 liegt,
b) Aufgeben eines wärmeempfindlichen Kunststoff materials an der Aufgabezone,
c) Verdichten und Bearbeiten des Materials in der Aufgabezone und Abgabe desselben zu der Übergangszone,
d) Plastifizieren und Komprimieren des Materials in der Übergangszone und Weiterleiten des Materials zu der Dosierzone bei einem Kompressionsverhältnis (d_f : d_m) von etwa 2 : 1, und
e) Mischen und Fördern des Materials in der Dosier zone,
wobei das Verdichten und Bearbeiten des Materials in der Aufgabezone auf 27-33% der Gesamtlänge (L) vorgenommen wer den, das Plastifizieren und Komprimieren des Materials der Übergangszone auf 23-25% der Gesamtlänge (L) vorgenommen werden, das Mischen und Fördern der Dosierzone auf 45-48% der Gesamtlänge (L) vorgenommen werden und wobei das Mate rial längs der Schnecke mittels des Schneckengangs mit einer konstanten Steigung und Ganghöhe gefördert wird.

11. Verfahren zum Extrudieren von starren Kunststoff materialien, wie starrem Polyvinylchlorid und Polyethylen und ähnlichen Materialien, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Vorsehen einer Extruderschnecke der Bauart, die eine Anfangsaufgabezone, in der der Schneckengang eine konstante Tiefe (d_f) hat, eine distale Dosierzone, in der der Schneckengang eine konstante Tiefe (d_m) hat, die klei ner als jene der Aufgabezone ist, und eine Übergangszone hat, die die Aufgabezone mit der Dosierzone verbindet und in der die Tiefe des Schneckengangs allmählich von jener in der Aufgabezone zu jener in der Dosierzone abnimmt, wobei ein Verhältnis L/D aus Gesamtlänge (L) der Zonen und dem Außendurchmesser (D) der Schnecke in einem Bereich von 20-30 : 1 liegt,
b) Aufgeben eines wärmeempfindlichen Kunststoff materials an der Aufgabezone,
wobei das Mischen des Materials in der Dosierzone durch einen einzigen Ring mit 24 radial ausgerichteten Misch stiften unterstützt wird, die um eine Wegstrecke von dem Grunddurchmesser der Schnecke vorstehen, die im wesentli chen gleich der Tiefe (d_m) ist und die in gleichförmigen Winkelabständen über den gesamten Umfang dler Schnecke hin weg an jeweils 3-4 Stellen angeordnet sind, an denen der Schneckengang unterbrochen ist, und wobei die Stellen einen großen Abstand voneinander und von den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Enden der Dosierzone haben.