DE878844C - Schneckenpresse zum Mischen und Strangpressen von organischen, plastischen Kunststoffen, insbesondere thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Description

• Schneckenpresse zum Mischen und Strangpressen von organischen, plastischen Kunststoffen, insbesondere thermoplastischen Kunststoffen Die Erfindung bezieht sich auf Schneckenpressen zum Mischen und Fördern von organischen, plastischen Kunststoffen, insbesondere von thermoplastischen Kunststoffen, in Vorrichtungen zur Formung solcher plastischen Stoffe durch Strangpressen.
• In der Erzeugung von Gegenständen aus organischen, plastischen Kunststoffen, insbesondere thermoplastischen Massen, besteht eine wesentliche Forderung, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erhalten darin, daß die Bestandteile des Runstharzes, aus dem sie bestehen, vollkommen gemischt werden.
• Tatsächlich ist die vollkommene Durchmischung und Vereinigung der im allgemeinen die Grundstoffe darstellenden festen und pulverigen Bestandteile mit den flüssigen Weichmachern in gewisser Hinsicht schwierig. Im allgemeinen werden feinstgemahlene Füllstoffe sowie Farbstoffe im Zustande feinster Pulver zugesetzt. In den fertigen Erzeugnissen sollen alle diese Stoffe gleichmäßig verteilt und gemischt sein, so daß selbst das kleinste Teilchen des Erzeugnisses die verschiedenen Bestandteile, aus denen es besteht, im gewünschten Verhältnis enthält.
• In den meisten Fällen erfüllen die Lösungsmittel den Zweck, die verschiedenen Bestandteile in einer hinreichend befriedigenden Weise zu homogenisieren, doch ist diese Methode außer mit dem Nachteil des teilweisen oder vollständigen Verlustes von Bestandteilen mit verschiedenen, während des folgenden Zieh- oder Pre,ßvorganges in Erscheinung tretenden Nachteilen verbunden, und es ist auch das Endprodukt immer etwas porös.
• Mittels der erfindungsgemäßen Schneckenpresse wird das Enderzugnis einfach durch mechanisches Mischen unter der Einwirkung von Wärme und Druck aus. den verschiedenen Bestandteilen der thermoplastischen Masse erhalten. Das Endprodukt ist vollkommen homogen, stabil und besitzt absolut konstante physikalische und chemische Eigenschaften.
• Die Schneckenpresse gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen aus gleichen, sich gleichsinnig drehenden Förderschnecken mit ineinandergreifenden Gewinden, die in einem Gehäuse, das im als gemeinen geheizt it, eingeschlossen sind und die zwischen dem Einlaßt- und dem Auslaßende mindestens einen konischen und einen zylindrischen Abschnitt aufweisen. Im konischlen Abschnitt ist die Konizität der über den Außenumfang des Gewindes zu denkenden Hüllfläche jener des Schneckenkernes, d. h. der gedachten Hüllfläche der Gewindebasis, entgegengesetzt und nimmt vom Einlaß ab schnell ab, um das spezifische Volumen der auf die erforderliche Temperatur gebrachten Masse rasch zu verkleineren, sowie das Material plastisch wird oder schmilzt, wobei es gleichzeitig einer Vormischung unterworfen wird. Im zylindrischen Abschnitt dieser Schnecke, in welchem der Schneckenkern und die Hüllfläche der Gewinde auf gleichartigen Zylinderflächen verlauften, wird der Schmelzvorgang vollendet und eine voll-ständige und ho.mogene Mischung des Materials durchgeführt.
• Wenn Gewinde und Kern der Schnecke aus zwei oder mehr konischen Abschnitten entgegengesetzter Konizität bestehen, wird die Querschnittsverjüngung in der Fließrichtung des -materials ebenso wie die Schneckensteigung schrittweise verkleinert, jedoch mit der Grenze, das die Aufeinanderfolge von Abschnitten mit schrittweise abnehmender Querschnittsverjüngung durch eine Schenke ersetzt wird, in der sowohl die Erzeugende der Kernfläche als auch jene-der Hüllfläche der Gewinde eine Kurve ist, wobei diese beiden Kurven einander gegenüberliegen.
• Weitere Einzelheiten der Schneckenpresse werden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, die zwei Schneckenpressen gemäß der Erfindung darstellen.
• Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Schneckenpresse, die zwecks besserer Übersichtlichkeit nur zwei Schnecken mit ineinandergreifenden Gewinden zeigt, von denen jede aus zwei Abschnitten besteht, und zwar einem Eintritts-abschnitt; der in der Hüllfläche der Gewinde und im Kern divergierend konisch ist, und einem zylindrischen Abschnitt.
• Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform, die ebenfalls der Klarheit halber nur zwei Schnecken zeigt, von denen jeder drei Abschnitte aufweist, von denen die beiden ersten konisch, jedoch mit verschiedener Konizität und verschiedener Steigung ausgeführt sind, wobei der zweite Abschnitt vergleichen mit dem ersten kürzer und wobei der dritte Abschnitt zylindrisch und mit weiter verkleinerter Steigung ausgeführt ist.
• In der Praxis werden drei oder mehr Schnecken anstatt zweier verwendet, wobei jede Schnecke die eben beschriebenen Merkmale aufweist.
• Die konischen Abschnitte der Schnecken sind im wesentlichen dazu bestimmt, die verschiedenen Rohstoffe, aus der die plastische Masse besteht, allmählich zu verdichten und, unter der Einwirkung von Hitze, die Masse zu pl'astifizieren. Da das Material anfänglich stets pul;veriörmig ist und großes spezifisches Volumen aufweist, ist es notwendig, durch Druck eine schnelle Volumverkleinerung herbeizuführen. Da das Material gleichzeitig dem Druck un.d der Hitze ausgesetzt wird, erreichen die verschiedenen Bestandteile ihre Schmelztemperaturen und werden in -diesem Zustand in den zweiten Abschnitt der Schneckenpresse gefördert, in welchem die Schnecken zylindrische Gewinde besitzen und im wesentlichen dem Zwecke der vollständigen Mischung des Produktes dienen. Durch entsprechende Bemessung der verschiedenen Konizitäten und Durchmesser mit Bezug aufeinander ist es möglich, ein optimales Resultat zu erhalten, welches dann erfüllt ist, wenn die Gewinde der zylindrischen Schneckenteile völlständig mit Material ausgefüllt sind. In diesem Falle erfolgt der Mischvorgang mit größtem Wirkungsgrad, und' es ist ersichtlich, daß jedes Teilchen des Enderzugnisses dann die einzelnen Grundbestandteile genau im gewünschten Verhältnis enthält.
• In Fig. I bezeichnen r und I' die Schnecken der Schneckenpresse. Sie haben einen konischen Abschnitt M-N, in welchem die genannte Konizität sowohl hinsichtlich; der Hüllfläche der Gewindestirnflächen als auch des Gewind'egrundes, d. h. des Schneckenkernes 2 bzw. 3 gegeben ist; beide Koni zitäten sind einander entgegengesetzt, genauer gesagt, der Auflenumfang weist ia der Förderrichtung eine Verkleinerung des Radius, der Radius der Kerne 2 und 3 aber eine Vergrößerung auf. Die beiden Schnecken sind, wie üblich, in einem Gehäuse 5 untergebracht, in welchem die Zufuhröffnung für das Preßmaterial und d.ie Preßdüse an einander gegenüberliegen den Enden ausgebildet sind. Das Gehäuse ist mit konischer Innenfläche 4 ausgestattet, die mit der Gewindeaußenhüllfläche der konischen Abschnitte ähnlich ist und mit einem zylindrischen Teil 4", der mit dem zylindrischen Abschnitt der Schnecken übereinstimmt. Die beiden Schnecken 1 und 1' haben ineinandergreifende Gewinde und sind in an sich bekannter Weise auge trieben, um in gleichem Sinne um ihre Achsen x-x bzw. x'-x' zu rotieren. Das. Gehäuse 5 kann entsprechend dem verwendeten pulverförmigen Kunststoff geheizt oder gekühlt sein.
• Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, ist der freie Ranin zwischen den' Schneckenwandungen und dem Gehäuse im ersten Abschnitt der Schnecken vergleichsweise groß, und es wird demgemäß eine große Materialmenge hindurchtreten können; sie unterliegt dort einer schnellen Zerkleinerung, um so das Material schnell zu verdichten, das, nachdem es im plastischen Zustand bei N angekommen ist, das Ende des konischen Abschnittes erreicht hat und weiterhin in dem zylindrischen Abschnitt l!,7 p vol1-ständig gemischt wird. Die Schneckenpresse erlaubt leinen Materialrückfluß zum rückwärtigen Teil, so daß ein hoher Preßdruck erhalten werden kann, ohne daß die Gefahr von Materialstockungen in toten Punkten oder Ungleichheiten im Einlaß- oder Auslaßende möglich sind.
• In der Ausführu.ngsform gemäß Fig. 2 weist jede Schnecke drei unterschiedliche Abschnitte auf. Der erste Abschnitt R-T ist stark zulaufend, und zwar sowohl hinsichtlich der Hüllfläche der Gewindestirnfläche als auch der Kernfläche, und besitzt größere Schneckensteigung, während der zweite Abschnitt T-V mit Bezug auf diese Hüllfläche und den Kern weniger konisch ist, wobei auch die Steigung geringer ist; der dritte Abschnitt V-H ist zylin.drisch und besitzt noch kleinere Steigung als der vorhergehende konische Abschnitt. Diese Konstruktion stellt in jeder Beziehung die ideale Schneckenpresse für die meisten thermoplastischen Kunststoffe dar, die großes spezifisches Volumen haben, welches nach dem Eintritt in die Presse verkleinert werden soll, um schnell die Temperatur des Gehäuses 5 zu erreichen. Dies wird durch den ersten Abschnitt R-T erreicht, an dessen Ende das Material. komprimiert, jedoch nich.t geschmolzen und noch wenig geknetet wird. Der zweite Abschnitt T-V komprimiert das. Material stetig in dem Maße wie es schmilzt und leitet eine Vormischung ein. Der dritte Abschnitt zylindrischer Form, V-H, vollendet die Schmelzung und Mischung des Materiales.
• Durch diese Schneckenpresse werden vollkominene Erzeugnisse erhalten, von denen jedes. Teilchen in genau gewünschten Proportionen die verschiedenen vollständig vermischten. Bestandteile enthält.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Schneckenpresse zum Mischen und Strangpressen von organischen, plastischen Kunststoffen, insbesondere thermoplastischen Kunststoffen, bestehend aus zwei oder mehr Schnecken mit ineinandergreifenden Gewindegängen, wobei die Gewinde jeder Schnecke den zwischen den Gewinden der ineinandergreifenden 5 chuecken llegen den Raum ganz ausfüllen, dadurch gekenn:-zeichnet, daß die Schnecken (I, I') untereinander gleich sind, sich gleichsinnig drehen und in Abschnitte unterteilt sind, von welchen Abschnitten einer oder mehrere vom Einlaß- gegen das Auslaßende zu konisch sind und die Verjüngung der Hüllfläche des Schneckenkernes zur Verjüngung der Hüllfläche der Gewindeaußenfläche entgegengesetzt verläuft.
2. 2. Schneckenpresse nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der einzelnen Schneckenabschuitte (4, +', 4") in Richtung vom Einlaß- gegen das Auslaßende abnimmt
3. 3. Schneckenpresse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Schneckenabschnitt (4") gleichbleibenden Innenr und Außendurchmesser, 4. h. zylindrische Hüllflächen besitzt und sich in Richtung des Mundstücks erstreckt.
4. 4. Schneckenpresse nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufein.anderfolgenden Schneckenabschnitte mit abnehmen dem Förderquerschnitt durch einen einzigen Abschnitt ersetzt sind, dessen Kern eine so gekrümmte Erzeugende hat, daß diese sich, beginnend beim. Einlaß, dem folgenden zylindrischen Abschnitt nähert und die Hüllfläche der Gewindestirnflächen ebenfalls eine gekrümmte, aber entgegengesetzt ansteigende Erzeugende hat, so daß sich diese beiden Hüllflächen in entgegengesetzter Richtung verjüngen, und wobei die Gewindesteigung dieses Schneckenabschnittes .gleichbleibend oder stufenweise abnehmend ausgeführt ist, während die Steigung des anschließenden Abschnittes mit gleichbleibendem Innen- und Außendurchmesser gleichbleibt und wobei die Krümmungen der Erzeugenden des obengenannten ersten Schneckenabschuittes derartig verlaufen, daß das in die Presse gefüllte Material den zylindrischen Teil in einem vollkommen geschmolzenen Zustand erreicht und die Gewindegänge der Schnecke vollständig und genau ausfüllt.