EP4081386A1 - Einschneckenextruder - Google Patents

Einschneckenextruder

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Publication number
EP4081386A1
EP4081386A1 EP20801189.0A EP20801189A EP4081386A1 EP 4081386 A1 EP4081386 A1 EP 4081386A1 EP 20801189 A EP20801189 A EP 20801189A EP 4081386 A1 EP4081386 A1 EP 4081386A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
screw
cylinder
overflow
web
melt
Prior art date
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Pending
Application number
EP20801189.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Bornemann
Jürgen Hügelmeyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Battenfeld Cincinnati Germany GmbH
Original Assignee
Battenfeld Cincinnati Germany GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Battenfeld Cincinnati Germany GmbH filed Critical Battenfeld Cincinnati Germany GmbH
Publication of EP4081386A1 publication Critical patent/EP4081386A1/de
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    • B29C48/60—Thread tops

Definitions

  • Single-screw extruder for conveying and plasticizing a meltable material, in particular thermoplastic, in which a screw is rotatably held in a heated cylinder, the screw having a core and a helical main web which is at a distance from the inner wall of the cylinder and with which The cylinder and the core of the screw form a screw channel, the screw including a solids conveying zone, a transition zone, a melting zone and a melt conveying zone, depending on the changing physical state of the meltable material, the distance between the main web and the inner wall of the cylinder being in the area of the The transition and melting zone is selected in such a way that the melt is prevented from exceeding the main web.
  • the invention also includes a corresponding method.
  • barrier screw which is used in both plain and grooved barrel extruders. This concept goes back, among other things, to the patent DE 1207074 B.
  • a screw press for processing thermoplastics by conveying, plasticizing and mastifying with subsequent extrusion through an ejection opening is disclosed.
  • the screw press is equipped with a partly single-flight and partly double-flight screw, between whose screw flight circumference and the inner wall of the screw cylinder there is a flow gap and in which the material in its viscous end phase passes over the screw tip to the discharge opening
  • the second screw flight begins at the point where the material in the flow gap reaches its viscous end phase and the flow cross-section of the one groove between the adjacent screw flights of the two screw flights increases from zero to a maximum value at the front end of the screw from this point in the conveying direction, while the flow cross-section of the other groove, the only one in the area of the feed opening, decreases from the point in question in the conveying direction from the maximum value to zero at the front end of the screw.
  • the filter effect of the barrier screw caused by the gap prevents correspondingly large solid particles or agglomerates from reaching the end of the screw via the gap.
  • the energy input into the solids for melting takes place mainly through the heat-conducting contact of the solids bed with the heated cylinder.
  • the barrier web has a very efficient blocking effect against unmelted solids, it can happen that solids get over the barrier web under certain circumstances. This happens, for example, when grooved barrel extruders with high conveying and pressure build-up capacity in the feed zone, the melting capacity of the barrier is exceeded. In this case, even with a barrier gap that is smaller than the particle size of the solid starting material to be melted, a certain proportion of solids, deformed or already softened by the influence of pressure and temperature, can pass through the barrier. Unfortunately, this effect usually occurs at the end of the barrier, so that the solid may no longer be completely melted up to the end of the screw. In addition, it is usually a matter of material from the core of the compacted solid bed, which as a result the comparatively poor heat conduction properties of the material to be melted in the course of the barrier cannot be warmed sufficiently.
  • US 4128341 describes an approach to increasing the processing bandwidth for barrier screws by means of a more universal plasticizing concept.
  • an extruder screw with intake, melting and melt conveyor area with at least three spiralför shaped channels that partially overlap in a double-thread area and are separated from each other by overflow bars with different gap widths to the cylinder.
  • the first channel, the solids channel extends into the melting area of the screw.
  • the second channel, in which the solid and melt are parallel to one another, extends from the beginning to the end of the melting area and the melt channel, which is open to the end, extends from the beginning of the melt conveying area to the end of the screw.
  • the first overflow web has a gap width to the cylinder, which also allows solids to flow over, whereas only melt can flow over the second overflow web with a smaller gap width.
  • a typical example of melting concepts based on mixing solid and melt are the so-called polygonal screw concepts.
  • the motivation in DE 10253225 B4, for example, is to increase the throughput of such screws.
  • We disclose here a single-screw extruder with a plurality of overflow webs which overlap in the axial direction and which are correspondingly offset from the main web.
  • the solid material crosses over a number of times over comparatively long barrier webs while still having a short overall length with correspondingly good mixing properties.
  • the object of the invention is to further develop a single-screw extruder with an extruder screw in such a way that even more effective melting is possible compared to the prior art, as well as to offer a related method, with more effective melting, for example, higher plasticizing and thus output with otherwise the same structural and procedural boundary conditions.
  • the solution to the problem with regard to the device is characterized in connection with the preamble of claim 1 in that the area from the transition zone to the melting zone has at least two consecutive, non-overlapping barrier sections Overflow web is present, which from the by the screw rotation hung defined active flank of the main web begins and ends at the passive flank of the main web, whereby at least three separate channels are formed, which are connected to each other only by the gap that forms, due to a distance between the overflow web and the inner wall of the cylinder, that the Distances of the overflow webs to the inner wall of the cylinder in each barrier section are greater than the distance of the main web to the inner wall in order to allow a material transfer of solids and / or melt and that the inner wall of the cylinder at least in the area of the first barrier section at least is partially provided either with at least one cylinder groove running parallel to the longitudinal axis of the screw or a helically running cylinder groove.
  • the entire plasticizing process takes place in several stages, the material no longer being completely plasticized within a single, "long" barrier zone, but gradually in several successive barrier zones, until the melting is ultimately only completed within the last barrier zone up to the desired degree of melting. Accordingly, the choice of the spacing between the overflow webs and the inner wall of the cylinder allows solids to flow over. This applies in particular to the first barrier zone, in which a high proportion of solids should pass through the barrier by choosing a comparatively large barrier gap. In this way, the bed of solids is broken up early and, due to the stress when crossing the barrier web, it reaches the next screw channel “preheated”.
  • the overlap of the barrier webs ensures that the first end of the channel, in which there is still a compacted bed of solids, is sufficiently spaced from the screw tip and that there is sufficient dwell time for further mixing and further dispersed melting the solid particle is present before the solid-melt mixture crosses the next barrier web.
  • the cylinder nuts provided according to the invention still have an advantageous pumping effect, even if the pressure reduction in the subsequent sections does not occur as pronounced as in the first section.
  • the distance between the last overflow web and the inner wall of the cylinder is selected such that only melt can be conveyed via the last overflow web. This ensures the complete melting of the material within the last barrier section.
  • the barrier section or sections following the first barrier section advantageously follow one another directly, which inevitably leads to a maximization of the melting effects with the same catches of Transition and melting zone leads.
  • the available screw length can thus be used optimally for melting the material.
  • the distances between the overflow webs and the inner wall of the cylinder of the overflow webs following the first overflow web be continuously smaller in order to further reduce the size of the remaining solid agglomerates or particles and continue to ensure the effectiveness of the melting effects. It also makes sense that the following barrier section or sections become continuously shorter up to the last one, in order to do justice to the proportion of solids, which decreases in the course of the transition and melting zone.
  • the cylinder-side web surface of one or more overflow webs is beveled completely or partially over the web width.
  • the overflow web can also have sections beveled ask in the axial direction of the respective Barriereab.
  • a narrowing, conical gap between the overflow web and the inner wall of the cylinder is formed in the overflow direction of the material, which facilitates the entry of the solid-melt mixture into the gap.
  • this also increases the effect of stretching effects, which also contribute to a reduction in the size of softened solids and thus to gentle melting.
  • the distance to the inner wall of the cylinder can also be changed continuously or within several steps within one or more barrier sections in the axial direction of the screw, which also includes the formation of narrow slots, or within one or more barrier sections the web width of the overflow web can be continuous or can be varied within several levels.
  • the melting process can be controlled even more flexibly over the length of the screw if the screw has several parallel main webs or the number of main webs varies from one barrier section to the next, since the intensity of the melting processes increases with the number of main webs and thus also the overflow webs goes here. For example, with 2 main webs, there would also be 2 overflow webs within a barrier section, in which case an overflow web would then begin on the active flank of one main web and end on the passive flank of the other main web. With regard to the number of main webs, it is generally not recommended to choose this too high, since a high number of main webs, such as, for example, with a shear part, which is usually used at the end of the screw, too much shear would be introduced into the melting material .
  • the single-screw extruder according to the invention is particularly advantageous if the inner wall in the area of the intake or solids conveying zone is additionally provided with at least one helical or parallel groove to the longitudinal axis. In this way, the pressure required to overcome several overflow webs can be built up and thus stable conveyance in combination with a correspondingly high throughput can be ensured. Of course, it is natural to continue the grooves in the area of the intake or solids conveying zone continuously into the barrier sections.
  • the first barrier section should begin as early as possible, if possible in the transition zone.
  • This zone is the zone in which the material is at least in the edge zones of the screw channel is already heated above the solids conveying zone temperature, but has not yet exceeded the melt-out temperature. Compared with the melting zone, this zone is therefore very short. Since, depending on the type, the preheated material has already at least partially softened, it can be conveyed via the first overflow web without any problems at the beginning of the first barrier section and is already subjected to initial stress here.
  • Fig. 1 shows a typical extrusion line
  • FIG. 2 shows a schematically illustrated extruder or a process unit consisting of a screw with a cylinder
  • FIG. 3 shows a detail from FIG. 2
  • FIG. 4 shows a sectional view of the detail of the processing unit shown in FIG. 3 in the extrusion direction
  • FIG. 1 shows a typical extrusion line as it is used today for profile extrusion, regardless of whether it is for the production of window profiles or pipes. It shows an extruder A in which plastic is melted and continuously conveyed into the extrusion tool B for shaping. This is followed by a calibration and cooling station C, depending on the profile, additional cooling stations can be used. After the cooling stations, an extraction device D follows. In order to cut the endless profiles P to the desired length, a cutting device T is then arranged.
  • Figure 2 shows schematically an extruder A or a process unit, with the cylinder 1, the screw 2, which extends in its procedurally relevant length from the material inlet of the filling opening E to the screw tip 3, and the main web 4, which is a distance Si to having inner wall 10 of cylinder 1.
  • the screw 2 is divided into four zones: the solids conveying zone I, the transition zone II, the melting zone III and the melt conveying zone IV.
  • two barrier sections X and Y that are separate from one another are indicated by way of example and each have an overflow web 5 and 6, respectively.
  • the first barrier section X begins here already in the transition zone II, but can also start in the melting zone.
  • the second barrier zone Y is located at the end (viewed in the conveying direction F), the melting zone III.
  • the areas of the barrier sections are shown schematically by dimension and auxiliary lines. The illustration illustrates the principle of the invention of the structure of the screw and therefore shows only a few turns of the main web and the transition webs, of course, extends z. B.
  • the melt channel formed by the main web 4 is divided into two channels in each case by the overflow webs 5, 6 that are separated from one another.
  • the overflow web 5 creates the channels 7 and 8 and in the second barrier section Y the overflow web 6 creates a further channel 9 running parallel to 8 Area of the first barrier section is grooved.
  • the barrier section X is highlighted separately in FIG.
  • the overflow webs 5 in the first barrier section X begins at the active one Flank 11 of the main web 4 and runs with a different pitch angle or a different pitch than the main web 4 to the passive flank 12 of the main web. With a constant slope of the overflow web, this is inevitably greater than that of the main web. In principle, however, the angle of inclination of the overflow web can also vary in the course of the barrier zone, for example in a section it can be the same as that of the main web.
  • the overflow web creates two separate channels 8 and 9.
  • the distance S2 of the overflow web 5 to the inner wall 10 of the cylinder 1 differs from the distance Si of the main web 4.
  • the stand S2 of the overflow web 5 is designed so that a material over occurs from Melt and / or solid is made possible.
  • additional barrier sections which are separate from one another are connected, where this can be limited to a second barrier section.
  • the design of the overflow webs of the two barrier sections does not have to be identical; for example, the slope angle, the flank geometry or the height can differ.
  • FIG. 4 shows a sectional view of the first barrier section X.
  • the cylinder 1 and the screw 2 can be seen in the section.
  • the worm 2 rotates at peripheral speed with Vo .
  • Main web 4 has a smaller distance Si to the inner wall 10 of the cylinder 1 than the overflow web 5. Its distance from the inner wall fertilizer 10 is marked with S2.
  • the cylinder grooves 15 running parallel to the screw 1 can also be clearly seen.
  • four pieces are shown by way of example. As already described above, however, there can also be fewer or more or also helically extending cylinder grooves.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Einschneckenextruder zum Fördern und Plastifizieren eines aufschmelzbaren Materials, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, in dem eine Schnecke (2) in einem beheizten Zylinder (1) drehbar gehalten ist, wobei die Schnecke (2) einen Kern sowie einen wendelförmigen Hauptsteg (4) aufweist, der zur inneren Wandung (9) des Zylinders (1) einen Abstand (S1) aufweist und mit dem Zylinder (1) und dem Kern der Schnecke (2) einen Schneckenkanal bildet, wobei die Schnecke (2) entsprechend des wechselnden Aggregatzustands des aufschmelzbaren Materials eine Feststoffförderzone (I), eine Übergangszone (II), eine Aufschmelzzone (III) und eine Schmelzeförderzone (IV) umfasst und der Abstand (S1) des Hauptstegs (4) zur inneren Wandung (10) des Zylinders (1) im Bereich der Übergangs- und Aufschmelzzone (II, III) so gewählt ist, dass ein Überschreiten von Schmelze über den Hauptsteg (4) verhindert wird. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der Bereich von Übergangs- und Aufschmelzzone (II, III) mindestens zwei aufeinander folgende, nicht überlappende Barriereabschnitte (X, Y) aufweist, dass im Verlauf der jeweiligen Barriereabschnitte (X, Y) jeweils ein Überströmsteg (5, 6) vorhanden ist, welcher von der durch die Schneckendrehung definierten aktiven Flanke (11) des Hauptstegs (4) beginnt und an der passiven Flanke (12) des Hauptsteges (4) endet, wodurch mindestens drei getrennte Kanäle (7, 8, 9) gebildet werden, welche lediglich durch den sich bildenden Spalt, bedingt durch einen Abstand (S2) des Überströmstegs (5, 6) zur inneren Wandung (10) des Zylinders (1) miteinander verbunden sind, dass die Abstände (S2) der Überströmstege (5, 6) zur inneren Wandung (10) des Zylinders (1) in jedem Barriereabschnitt (X, Y) größer sind als der Abstand (S1) des Hauptstegs (4), um einen Materialübertritt von Feststoff und/oder von Schmelze zu ermöglichen, dass die innere Wandung (10) des Zylinders (1) mindestens im Bereich des ersten Barriereabschnittes (X) mindestens teilweise entweder mit mindestens einer parallel zur Längsachse der Schnecke (2) verlaufenden Zylindernut (15) oder einer wendelförmig verlaufenden Zylindernut (15) versehen ist.

Description

Einschneckenextruder
Beschreibung:
Einschneckenextruder zum Fördern und Plastifizieren eines auf schmelzbaren Materials, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, in dem eine Schnecke in einem beheizten Zylinder drehbar gehalten ist, wobei die Schnecke einen Kern sowie einen wendelförmigen Hauptsteg aufweist, der zur inneren Wandung des Zylinders einen Abstand auf weist und mit dem Zylinder und dem Kern der Schnecke einen Schne ckenkanal bildet, wobei die Schnecke entsprechend des wechselnden Aggregatzustands des aufschmelzbaren Materials eine Feststoffförder zone, eine Übergangszone, eine Aufschmelzzone und eine Schmelzeför derzone umfasst, wobei der Abstand des Hauptstegs zur inneren Wan dung des Zylinders im Bereich der Übergangs- und Aufschmelzzone so gewählt ist, dass ein Überschreiten von Schmelze über den Hauptsteg verhindert wird.
Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes Verfahren.
Derartige Schnecken sind aus dem Stand der Technik seit langem be kannt. Aus wirtschaftlichen Gründen ist der erzielbare Massedurchsatz oftmals die wesentliche, prozessrelevante Größe. Bei gleicher Maschi nengröße und Verfahrenslänge ist dieser stark abhängig von der Plastifi- zierleistung der eingesetzten Schneckengeometrie. Ursprünglich wurden relativ einfache Schneckengeometrien eingesetzt. Hierzu zählt beispiels weise die Dreizonenschnecke, welche über eine Einzugszone, eine Kom pressionszone sowie eine Schmelzeförderzone verfügt. Dabei ist im Be reich des Aufschmelzens eine Gangtiefenkompression angeordnet. Auf diese Weise wird das aufschmelzende Material aus dem sog. Feststoff bett in einen wärmeleitenden Kontakt mit der temperierten Zylinder wand gebracht und die entstandene Schmelze in den schmelzegefüllten Bereich des Schneckenkanals verdrängt. Besonders effektiv ist dieser Vorgang, wenn der sich dabei bildende Schmelzefilm zwischen Feststoff und Zylinder möglichst dünn bleibt, um nicht isolierend auf den Wär metransport in das Feststoffbett zu wirken.
Um die Plastifizierleistung der Schnecke bei gleicher Schmelzetempera tur zu erhöhen, gab es in der Vergangenheit zahlreiche Ansätze bzw. Konzepte, welche sich grob unterteilen lassen in diejenigen, welche Feststoff und Schmelze konsequent separieren und diejenigen, welche den kompaktierten Feststoff aufbrechen und möglichst kleine Feststoff partikel in der bereits gebildeten Schmelze vermischen.
Zu den wohl bekanntesten separierenden Konzepten zählt die Barriere schnecke, welche sowohl in Glatt- als auch in Nutbuchsenextrudem Ver wendung findet. Dieses Konzept geht unter anderem zurück auf das Pa tent DE 1207074 B. Hier wird eine Schneckenpresse zum Verarbeiten thermoplastischer Kunststoffe durch Fördern, Plastifizieren und Mastifi- zieren mit anschließendem Extrudieren durch eine Ausstoßöffnung of fenbart. Die Schneckenpresse ist mit einer teilweise eingängigen und teilweise zweigängigen Schnecke ausgestattet, zwischen deren Schne ckenstegumfang und der Innenwand des Schneckenzylinders ein Strö- mungsspalt vorhanden ist und bei der das Gut in seiner viskosen End phase über die Schneckenspitze hinweg zur Ausstoßöffnung gelangt, wobei der Schneckensteg des zweiten Schneckengangs an derjenigen Stelle beginnt, an der das Gut im Strömungsspalt seine viskose End phase erreicht und der Durchflussquerschnitt der einen Nut zwischen den benachbarten Schneckenstegen der beiden Schneckengänge von die ser Stelle an in Förderrichtung von Null auf einen Größtwert am vorde ren Schneckenende zunimmt, während der Durchflussquerschnitt der an deren, im Bereich der Beschickungsöffnung einzigen Nut von der betref fenden Stelle an in Förderrichtung vom Größtwert auf Null am vorderen Schneckenende abnimmt.
Es handelt sich hierbei um das ursprüngliche Konzept der Barriereschne cke mit einer Aufteilung des Schneckenkanals im Bereich der Auf- schmelzzone in einen Feststoffkanal, in dem der eigentliche Auf schmelzprozess stattfindet, und einen Schmelzekanal, welcher bedingt durch das Spaltmaß des Barrierestegs zur inneren Wandung des Zylin ders ausschließlich aufgeschmolzenes Material aufnimmt. Um die För derkapazität der Schnecke nicht zu beeinträchtigen, muss die Länge der Barriere so gewählt werden, dass das Aufschmelzen spätestens am Ende der Barriere abgeschlossen ist. Durch den kontinuierlich abnehmenden Querschnitt des Feststoffkanals wird der Feststoff in Form eines kompri mierten Feststoffbettes geführt und ein Aufbrechen des Feststoffbettes, das z.B. in einer konventionellen Dreizonenschnecke ohne Barriere statt finden kann und das Aufschmelzen behindert, vermieden. Zudem ver hindert der durch den Spalt bewirkte Filtereffekt der Barriereschnecke, dass entsprechend große Feststoffpartikel oder -agglomerate über den Spalt bis zum Schneckenende gelangen können. Die Energieeinbringung in den Feststoff zum Aufschmelzen erfolgt bei der Barriereschnecke wie bei der Dreizonenschnecke hauptsächlich durch den wärmeleitenden Kontakt des Feststoffbettes zum beheizten Zylinder.
Obwohl der Barrieresteg eine sehr effiziente Sperrwirkung gegen unauf- geschmolzenen Feststoff ausübt, kann es unter Umständen Vorkommen, dass Feststoff über den Barrieresteg gelangt. Dies passiert beispiels weise, wenn beim Einsatz von Nutbuchsenextrudern mit hoher Förder und Druckaufbaukapazität in der Einzugszone die Aufschmelzkapazität der Barriere überschritten wird. In diesem Fall kann selbst bei einem Barrierespaltmaß, welches kleiner ist als die Partikelgröße des aufzu schmelzenden, festen Ausgangsmaterials, ein gewisser, durch den Ein fluss von Druck und Temperatur deformierter oder bereits erweichter Feststoffanteil die Barriere passieren. Ungünstigerweise tritt dieser Ef fekt meistens am Ende der Barriere auf, so dass der Feststoff unter Um ständen bis zum Schneckenende nicht mehr komplett aufgeschmolzen werden kann. Hinzu kommt, dass es sich dabei in der Regel um Material aus dem Kern des kompaktierten Feststoffbettes handelt, welches infolge der vergleichsweise schlechten Wärmeleitungseigenschaften des aufzu schmelzenden Materials im Verlauf der Barriere nicht ausreichend er wärmt werden kann.
Die US 4128341 beschreibt einen Ansatz zur Erhöhung der Verarbei tungsbandbreite bei Barrierschnecken durch ein universelleres Plastifi- zierkonzept. Offenbart wird dort eine Extruderschnecke mit Einzugs, Aufschmelz- und Schmelzeförderbereich mit wenigstens drei spiralför migen Kanälen, die sich in einem doppelgängigen Bereich teilweise überschneiden und durch Überströmstege mit unterschiedlichen Spalt weiten zum Zylinder voneinander abgetrennt sind. Dabei reicht der erste Kanal, der Feststoffkanal, bis in den Aufschmelzbereich der Schnecke. Der zweite Kanal, in dem Feststoff und Schmelze parallel zueinander vorliegen, erstreckt sich von Beginn bis zum Ende des Aufschmelzbe reichs und der zum Ende offene Schmelzekanal von Beginn des Schmel- zeförderbeichs bis zum Schneckenende. Der erste Überströmsteg hat da bei eine Spaltweite zum Zylinder, welche auch ein Überströmen von Feststoff erlaubt, wohingegen über den zweiten Überströmsteg mit klei nerer Spaltweite lediglich Schmelze fließen kann.
Ein weiterer Ansatz zur Erhöhung der Aufschmelz- und Durchsatzleis tung bei Barriereschnecken wird in der Patentschrift DE 19928870 C2 dargestellt. Offenbart wird ein Einschneckenextruder mit einer zumin dest einen Barrieresteg aufweisenden Barriereschnecke und einem Zy linder, in dem die Barriereschnecke drehbar gehalten ist und der zumin dest einen Einzugszonen-Längsabschnitt aufweist, dadurch gekennzeich net, dass der Zylinder an seiner Innenwand im Bereich des Barrierestegs zumindest eine in Längsrichtung verlaufende Nut aufweist. Durch diese Kombination von Barrriereschnecke und Zylinder, welcher in der Auf schmelzzone zumindest eine Nut aufweist, wird erreicht, dass sich der Feststoff in der Nut verhakt und so in kleinen Portionen entlang eines einzigen Barriereabschnitts in den Schmelzekanal gelangt. Dieser Fest stoffkann dort dann noch durch Wärmeleitung aufgeschmolzen werden. Auf diese Weise wird der Feststoffkanal entlastet und der Aufschmelz vorgang durch die Erhöhung der wärmeübertragenden Zylinderfläche gleichzeitig verbessert. Die Voraussetzung hierzu ist allerdings, dass der Barrierespalt der einen, ein- oder mehrgängigen Barriere klein genug ge wählt wird, um einen zu hohen Feststoffübertritt in den Schmelzekanal zu verhindern und dessen vergleichsweise geringe Aufschmelzkapazität nicht zu überschreiten.
Ein typisches Beispiel für Aufschmelzkonzepte, welche auf der Mi schung von Feststoff und Schmelze beruhen, sind die sog. Polygon schneckenkonzepte. Die Motivation bei der DE 10253225 B4 beispiels weise liegt in der Erhöhung der Durchsatzleistung derartiger Schnecken. Offenbart wir hier ein Einschneckenextruder mit mehreren, in axialer Richtung überlappenden Überströmstegen, die gegenüber dem Haupt steg entsprechend abgesetzt sind. Hierdurch wird ein mehrfacher Steg übertritt von Feststoff über vergleichsweise lange Barrierestege auf trotzdem kurzer Baulänge mit entsprechend guten Mischungseigenschaf ten erreicht.
A u f g a b e der Erfindung ist es, einen Einschneckenextruder mit einer Extruderschnecke derart weiterzuentwickeln, dass ein gegenüber dem Stand der Technik noch effektiveres Aufschmelzen ermöglicht wird, sowie ein diesbezügliches Verfahren anzubieten, wobei ein effekti veres Aufschmelzen beispielsweise eine höhere Plastifizier- und somit Ausstoßleistung bei sonst gleichen baulichen und verfahrenstechnischen Randbedingungen bedeuten kann.
Die L ö s u n g der Aufgabe bezüglich der Vorrichtung ist in Ver bindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeich net, dass der Bereich von Übergangs- zu Aufschmelzzone mindestens zwei aufeinander folgende, nicht überlappende Barriereabschnitte auf weist, dass im Verlauf der jeweiligen Barriereabschnitte jeweils ein Überströmsteg vorhanden ist, welcher von der durch die Schneckendre- hung definierten aktiven Flanke des Hauptstegs beginnt und an der pas siven Flanke des Hauptstegs endet, wodurch mindestens drei getrennte Kanäle gebildet werden, welche lediglich durch den sich bildenden Spalt, bedingt durch einen Abstand des Überströmstegs zur inneren Wandung des Zylinders miteinander verbunden sind, dass die Abstände der Überströmstege zur inneren Wandung des Zylinders in jedem Barrie reabschnitt größer sind als der Abstand des Hauptstegs zu inneren Wan dung, um einen Materialübertritt von Feststoff und/oder von Schmelze zu ermöglichen und dass die innere Wandung des Zylinders mindestens im Bereich des ersten Barriereabschnittes mindestens teilweise entweder mit mindestens einer parallel zur Längsachse der Schnecke verlaufenden Zylindernut oder einer wendelförmig verlaufenden Zylindernut versehen ist.
Durch das erfmdungsgemäße Fördern des aufschmelzenden Materials über mindestens zwei voneinander getrennte, nicht überlappende Über strömstege läuft der gesamte Plastifiziervorgang mehrstufig ab, wobei das Material nicht mehr innerhalb einer einzigen, „langen“ Barrierezone vollständig plastifiziert wird sondern schrittweise in mehreren, aufeinan der folgenden Barrierezonen, bis das Aufschmelzen letztlich erst inner halb der letzten Barrierezone bis zum gewünschten Aufschmelzgrad ab geschlossen wird. Demzufolge wird durch die Wahl der Abstände der Überströmstege zur inneren Wandung des Zylinders ein Überströmen von Feststoff grundsätzlich erlaubt. Dies gilt insbesondere für die erste Barrierezone, in der durch die Wahl eines vergleichsweise großen Barri erespaltes ein hoher Feststoffanteil die Barriere passieren soll. Auf diese Weise wird das Feststoffbett bereits früh aufgebrochen und gelangt durch die Beanspruchung beim Überschreiten des Barrierestegs „vorge wärmt“ in den nächsten Schneckenkanal. Dieser Vorgang wäre bei Ver wendung einer „glatten“ Zylinderwand mit einem erheblichen Druckbe darf und im Falle einer Überschreitung der Druckaufbaukapazität der vorangehenden Schneckenzonen zwangsläufig auch mit einer Reduzie rung der Ausstoßleistung der Schnecke verbunden. Zusätzlich würde durch den hohen, in diesem Bereich vorliegenden Druck das Material unnötig beansprucht und die Temperatur der sich bildenden Schmelze nachteilhaft erhöht. Durch die bei der Erfindung vorgesehene Nutung der Zylinderwand in diesem Bereich wird der Feststoff sowohl im Fest- Stoffkanal als auch im Barrierespalt zwischen Barrieresteg und Zylinder wandung aktiv gefördert und so der Verfahrensdruck und auch die Bean spruchung des Materials gering gehalten. Zudem wird ein über der ge samten Fänge der Barriere gleichmäßiger Feststoffübertritt innerhalb des ersten Barriereabschnitts erreicht, so dass eine sehr gute Verteilung des Feststoffs in der Schmelze in dem sich anschließenden Kanal sicherge stellt wird.
Durch die erfindungsgemäß ausgeschlossene Überlappung der Barriere stege wird zum einen ein ausreichender Abstand des ersten Kanalendes, in dem noch ein kompaktiertes Feststoffbett vorliegt, zur Schnecken- spitze sichergestellt und zum anderen gewährleistet, dass genügend Ver weilzeit für eine weitere Vermischung sowie das weitere disperse Auf schmelzen der Feststoffpartikel vorliegt, bevor das Feststoff- Schmelze gemisch den nächsten Barrieresteg überquert. Auch dabei wirken sich die erfindungsgemäß vorgesehen Zylindemuten noch vorteilhaft förder- wirksam aus, auch wenn die Druckreduzierung in den Folgeabschnitten nicht so ausgeprägt auftritt wie im ersten Abschnitt.
Weiterbildungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Abstand des letzten Überströmstegs zur inneren Wandung des Zylinders so gewählt wird, dass ausschließlich Schmelze über den letzten Überströmsteg gefördert werden kann. Hierdurch wird das vollständige Aufschmelzen des Mate rials innerhalb des letzten Barriereabschnitts sichergestellt.
Vorteilhafterweise folgen der oder die auf den ersten Barriereabschnitt folgenden Barriereabschnitte unmittelbar aufeinander, was zwangsläufig zu einer Maximierung der Aufschmelzeffekte bei gleicher Fänge von Übergangs- und Aufschmelzzone führt. Somit kann die die zur Verfü gung stehenden Schneckenlänge optimal für das Aufschmelzen des Ma terials genutzt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Abstände der Überströmstege zur inneren Wandung des Zylinders der auf den ersten Überströmsteg folgenden Überströmstege kontinuierlich kleiner werden, um die Größe der verbleibenden Feststoffagglomerate bzw. -partikel weiter zu reduzie ren und die Wirksamkeit der Aufschmelzeffekte weiterhin zu gewähr leisten. Ebenfalls ist es sinnvoll, dass der oder die folgenden Barriereab schnitte bis zum letzten kontinuierlich kürzer werden, um dem im Ver lauf der Übergangs- und der Aufschmelzzone kleiner werdenden Fest stoffanteil gerecht zu werden.
Weiterbildungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die zylinderseitige Steg fläche eines oder mehrerer Überströmstege ganz oder teilweise über der Stegbreite abgeschrägt ist. Der Überströmsteg kann auch über abge schrägte Abschnitte in axialer Richtung des jeweiligen Barriereab schnitts verfügen. Auf diese Weise wird in Überströmrichtung des Mate rials ein sich verengender, konischer Spalt zwischen Überströmsteg und innerer Wandung des Zylinders gebildet, was das Einlaufen des Fest stoff-Schmelze Gemisches in den Spalt erleichtert. Darüber hinaus kom men hierdurch verstärkt auch Dehnungseffekte zum Tragen, die zusätz lich zu einer Verkleinerung von erweichtem Feststoff und somit zu ei nem schonenden Aufschmelzen beitragen.
Der Abstand zur inneren Wandung des Zylinders kann auch innerhalb eines oder mehrerer Barriereabschnitte in axialer Richtung der Schnecke kontinuierlich oder innerhalb mehrerer Abstufungen verändert werden, was auch die Bildung enger Schlitze einschließt, oder innerhalb eines o- der mehrerer Barriereabschnitte kann die Stegbreite des Überströmstegs kontinuierlich oder innerhalb mehrerer Abstufungen variiert werden. Hierdurch können die innerhalb eines Barriereabschnitts in das Fest- stoff/Schmelzegemisch eingebrachten Scherenergie sowie die beschrie benen Dehnungseffekte sehr flexibel gesteuert werden und somit auch das Aufschmelzen über der Schneckenlänge. Neben der Anzahl der Bar riereabschnitte wird hierdurch der Aufschmelzprozess insbesondere für unterschiedliche Materialien adaptierbar.
Noch flexibler kann der Aufschmelzverlauf über der Schneckenlänge ge steuert werden, wenn die Schnecke mehrere, parallele Hauptstege besitzt oder die Anzahl der Hauptstege von einem zum nächsten Barriereab schnitt variiert, da die Intensität der Aufschmelzvorgänge mit zuneh mender Anzahl der Hauptstege und somit auch der Überströmstege ein hergeht. Beispielsweise würden bei 2 Hauptstegen auch 2 Über strömstege innerhalb eines Barriereabschnittes vorliegen, wobei dann je weils ein Überströmsteg an der aktiven Flanke des einen Hauptstegs be ginnen und an der passiven Flanke des anderen Hauptstegs enden würde. Bzgl. der Anzahl der Hauptstege ist zu empfehlen, diese generell nicht zu hoch zu wählen, da eine hohe Anzahl von Hauptstegen, wie beispiels weise bei einem Scherteil, welches üblicherweise am Schneckenende eingesetzt wird, zu viel Scherung in das aufschmelzende Material einge bracht werden würde.
Besonders vorteilhaft ist der erfmdungsgemäße Einschneckenextruder, wenn die Innenwandung im Bereich der Einzugs- bzw. Feststoffförder zone zusätzlich mit mindestens einer entweder parallel zur Längsachse verlaufenden oder wendelförmigen Nut versehen ist. Auf diese Weise kann der zur Überwindung mehrerer Überströmstege notwendige Druck aufgebaut und somit eine stabile Förderung in Kombination mit einem entsprechend hohen Durchsatz sichergestellt werden. Natürlich ist es na heliegend, die Nuten im Bereich der Einzugs- bzw. Feststoffförderzone kontinuierlich bis in die Barrieabschnitte hinein fortzuführen.
Die L ö s u n g der Aufgabe bezüglich des Verfahrens ist in Verbin dung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 9, dadurch gekennzeichnet, io dass das aufschmelzbare Material in der Übergangszone und der Auf schmelzzone mindestens zwei voneinander getrennte Überströmstege nacheinander überwinden muss. Auf diese Weise gelangt das komplette Material mehrmals in direkten wärmeleitenden Kontakt zur beheizten in neren Wandung des Zylinders, was die Effektivität des gesamten Auf schmelzprozesses erhöht, weil hierdurch die Wärmeleitung in den isolie renden Kunststoff intensiviert wird.
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass nach dem Überströmen des ersten Überströmsteges teilweise aufgeschmolzene Material am Ende des ers ten Barriereabschnittes vorliegt, wobei sich der Schmelzeanteil nach dem Überströmen der weiteren Überströmstege schrittweise weiter er höht, bis am Ende des letzten Barriereabschnitts vollständig aufge schmolzenes Material vorliegt. Auf diese Weise wird das kompaktierte Feststoffbett bereits am Ende des ersten Barriereabschnitts komplett auf gebrochen. Hierdurch wird zum einen verhindert, dass, wie eingangs bei der Standard-Barrieregeometrie beschrieben, komplett unaufgeschmol- zener Feststoff bis zum Ende der Schnecke gelangen kann und zum an deren sichergestellt, dass im Anschluss, speziell auch während des Spalt übertritts, ein Gemisch aus Feststoffpartikeln mit Schmelze vorliegt. So mit wird die Schmelze einerseits gekühlt und ein Überhitzen vermieden und der Feststoff zusätzlich noch weiter aufgeschmolzen. Darüber hin aus werden unaufgeschmolzene Partikel bzw. Agglomerate während der sich anschließenden Überströmphasen einem wiederholten Scherereignis ausgesetzt, was zu einer Zerkleinerung und somit zu einer Erhöhung der wärmeübertragenden Feststofffläche führt. Unterstützt wird das Auf schmelzen auch durch Dehnungseffekte, welche insbesondere bei koni schen Spalten bzw. breiten Überströmstegen wirksam werden und das Material erfahrungsgemäß schonender aufschmelzen als reine Scher kräfte.
Um die beschriebenen Effekte zu maximieren, sollte der erste Barriere abschnitt möglichst früh, nach Möglichkeit schon in der Übergangszone beginnen. Diese Zone ist diejenige Zone, in der das Material zumindest in den Randzonen des Schneckenkanals bereits über die Feststoffförder zonentemperatur erwärmt ist, die Auschmelztemperatur jedoch noch nicht überschritten hat. Verglichen mit der Aufschmelzzone ist diese Zone daher sehr kurz. Da das vorgewärmte Material je nach Type aber bereits zumindest teilweise erweicht ist, kann es zu Beginn des ersten Barriereabschnitts problemlos über den ersten Überströmsteg gefördert werden und erfährt hier bereits eine erste Beanspruchung.
In den Zeichnungen wird schematisch eine erfmdungsgemäße Vorrich- tung gezeigt:
Fig. 1 zeigt eine typische Extrusionslinie,
Fig. 2 einen schematisch dargestellten Extruder bzw. eine Verfahrenseinheit, bestehend aus Schnecke mit Zylinder
Fig. 3 einen Ausschnitt aus Figur 2
Fig. 4 Eine Schnittdarstellung des in Fig. 3 gezeigten Ausschnitts der Verfahrenseinheit in Extrusions richtung
Figur 1 zeigt eine typische Extrusionslinie, wie sie heute für die Pro- filextrusion, egal, ob für die Produktion von Fensterprofilen oder Roh ren, zum Einsatz kommt. Sie zeigt einen Extruder A, in dem Kunststoff aufgeschmolzen wird, und kontinuierlich zur Formgebung ins Extrusi onswerkzeug B gefördert wird. Daran schließt sich eine Kalibrier- und Kühlstation C an, je nach Profil können weitere Kühlstationen eingesetzt werden. Nach den Kühlstationen schließt sich eine Abzugsvorrichtung D an. Um die Endlosprofile P auf die gewünschte Länge abzuschneiden ist anschließend eine Trennvorrichtung T angeordnet. Figur 2 zeigt schematisch einen Extruder A bzw. eine Verfahrenseinheit, mit dem Zylinder 1 , der Schnecke 2, welche sich in ihrer verfahrenstech nisch relevanten Länge vom Materialeinlass der Einfüllöffnung E bis zur Schneckenspitze 3 erstreckt, und dem Hauptsteg 4, der einen Abstand Si zur inneren Wandung 10 des Zylinders 1 aufweist. Die Schnecke 2 ist in vier Zonen aufgeteilt: Die Feststoffförderzone I, die Übergangszone II, die Aufschmelzzone III und die Schmelzeförderzone IV.
In den beiden Zonen Übergang und Aufschmelzen II und III sind exemplarisch zwei voneinander getrennte Barriereabschnitte X und Y angedeutet und weisen je einen Überströmsteg 5 bzw. 6 auf. Der erste Barriereabschnitt X beginnt hier bereits in der Übergangsszone II, kann aber durchaus auch erst in der Aufschmelzzone starten. Die zweite Bar- rieerzone Y befindet sich am Ende (in Förderrichtung F betrachtet), der Aufschmelzzone III. In der Übergangszone II und Aufschmelzzone III können sich grundsätzlich zwei oder auch mehrere Barriereabschnitte befinden. Die Bereiche der Barriereabschnitte sind durch Maß- und Maßhilfslinien schematisch gekennzeichnet. Die Darstellung verdeut licht das erfindungsgemäße Prinzip des Aufbaus der Schnecke und zeigt daher nur wenige Windungen des Hauptstegs und der Übergangsstege, selbstverständlich erstreckt sich z. B. der Steg in der Einzugszone nicht nur einmal um den Kern der Schnecke 2, wie hier schematisch darge stellt. Der durch den Hauptsteg 4 gebildete Schmelzekanal wird durch die voneinander getrennten Überströmstege 5, 6 in jeweils zwei Kanäle aufgeteilt. Im ersten Barriereabschnitt X entstehen so durch den Über strömsteg 5 die Kanäle 7 und 8 und im zweiten Barriereabschnitt Y durch den Überströmsteg 6 ein weiterer, parallel zu 8 verlaufender Kanal 9. In Figur 3 wird der Sonderfall darstellt, dass die innere Zylinderwan dung nur im Bereich des ersten Barriereabschnitts genutet ist.
Der Barriereabschnitt X ist in Figur 3 gesondert hervorgehoben. Der Überströmstege 5 im ersten Barriereabschnitt X beginnt an der aktiven Flanke 11 des Hauptsteges 4 und verläuft mit anderem Steigungswinkel oder anderer Gangsteigung als der Hauptsteg 4 zur passiven Flanke 12 des Hauptsteges. Bei konstanter Steigung des Überströmstegs ist diese zwangsläufig größer als die des Hauptstegs. Grundsätzlich kann der Stei gungswinkel des Überströmstegs aber auch im Verlauf der Barrierezone variieren, z.B. in einem Abschnitt gleich dem des Hauptstegs sein.
Durch den Überströmsteg entstehen zwei getrennte Kanäle 8 und 9. Der Abstand S2 des Überströmsteges 5 zur inneren Wandung 10 des Zylin ders 1 unterscheidet sich zum Abstand Si des Hauptsteges 4. Der Ab stand S2 des Überströmsteges 5 ist so ausgeführt, dass ein Materialüber tritt von Schmelze und/oder von Feststoff ermöglicht wird. Analog schließen sich weitere voneinander getrennte Barriereabschnitte an, wo bei das auf einen zweiten Barriereabschnitt begrenzt sein kann. Die Aus führung der Überströmstege der beiden Barriereabschnitte muss nicht identisch sein, so kann sich zum Beispiel der Steigungswinkel, die Flan kengeometrie oder die Höhe unterscheiden. Es kann teilweise die den Abstand S2 bildende Stegaußenfläche 13 des Überströmstegs 5, 6 über der Länge des Barriereabschnitts in Förderrichtung F variieren, bei spielsweise durch eine abschnittsweise oder kontinuierliche Änderung der Stegbreite 14 oder durch eine ganz oder teilweise Abschrägung über der Stegbreite 14. Die Umfangsgeschwindigkeit der Schnecke ist mit Vo gekennzeichnet.
Figur 4 zeigt zur weiteren Veranschaulichung der Geometrie sowie der Bewegungsverhältnisse eine Schnittdarstellung des ersten Barriereab schnitts X. In dem Schnitt ist der Zylinder 1 und die Schnecke 2 zu se hen. Die Schnecke 2 dreht mit Umfangsgeschwindigkeit mit Vo.
In der Schnittdarstellung werden die Unterschiede der Stege deutlich. Hauptsteg 4 hat einen geringeren Abstand Si zur inneren Wandung 10 des Zylinders 1 als der Überströmsteg 5. Dessen Abstand zur inneren Wan- düng 10 ist mit S2 gekennzeichnet. Deutlich erkennbar sind auch die pa rallel zur Schnecke 1 verlaufenden Zylindernuten 15. Hier sind beispiel haft vier Stück dargestellt. Wie weiter oben schon beschrieben, können es aber auch weniger bzw. mehr oder auch wendelförmig verlaufende Zylin- dernuten sein.
Bezugszeichenliste :
A Extruder 1 Zylinder
B Extrusionswerkzeug 2 Schnecke C Kalibrier- und Kühltank 25 3 Schneckenspitze D Abzugsvorrichtung 4 Hauptsteg
E Einfüllöffnung 5 erster Überströmsteg
F Förderrichtung 6 zweiter Überströmsteg
P Profil 7 In X einlaufender Kanal
51 Abstand von 4 zu 10 30 8 Aus X auslaufender bzw. in
52 Abstand von 5 zu 10 Y einlaufender Kanal
T Trennvorrichtung 9 Aus Y auslaufender Kanal
10 Innere Wandung von 1
I Feststoffförderzone 11 aktive Flanke von 4
II Übergangszone 35 12 passive Flanke von 4
III Aufschmelzzone 13 Stegaußenfläche von 5
IV Schmelzeförderzone 14 Stegbreite von 5
15 Zylindemut
X erster Barriereabschnitt Y zweiter Barriereabschnitt Vo Umfangsgeschwindigkeit

Claims

Patentansprüche:
1. Einschneckenextruder zum Fördern und Plastifizieren eines auf- schmelzbaren Materials, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, in dem eine Schnecke (2) in einem beheizten Zylinder (1) drehbar gehal ten ist, wobei die Schnecke (2) einen Kern sowie einen wendelförmigen Hauptsteg (4) aufweist, der zur inneren Wandung (10) des Zylin ders (1) einen Abstand (Si) aufweist und mit dem Zylinder (1) und dem Kern der Schnecke (2) einen Schneckenkanal bildet, wobei die Schnecke (2) entsprechend des wechselnden Aggregatzu stands des aufschmelzbaren Materials eine Feststoffförderzone (I), eine Übergangszone (II), eine Aufschmelzzone (III) und eine Schmelzeför derzone (IV) umfasst, wobei der Abstand (Si) des Hauptstegs (4) zur inneren Wandung (10) des Zylinders (1) im Bereich der Übergangs- und Aufschmelzzone (II, III) so gewählt ist, dass ein Überschreiten von Schmelze über den Hauptsteg (4) verhindert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich von Übergangs- und Aufschmelzzone (II, III) mindestens zwei aufeinander folgende, nicht überlappende Barriereabschnitte (X, Y) aufweist, dass im Verlauf der jeweiligen Barriereabschnitte (X, Y) jeweils ein Überströmsteg (5, 6) vorhanden ist, welcher von der durch die Schne ckendrehung definierten aktiven Flanke (11) des Hauptstegs (4) be ginnt und an der passiven Flanke (12) des Hauptsteges (4) endet, wodurch mindestens drei getrennte Kanäle (7, 8, 9) gebildet werden, welche lediglich durch den sich bildenden Spalt, bedingt durch einen Abstand (S2) des Überströmstegs (5, 6) zur inneren Wandung (10) des Zylinders (1) miteinander verbunden sind, dass die Abstände (S2) der Überströmstege (5, 6) zur inneren Wan dung (10) des Zylinders (1) in jedem Barriereabschnitt (X, Y) größer sind als der Abstand (Si) des Hauptstegs (4) zur inneren Wandung (10), um einen Materialübertritt von Feststoff und/oder von Schmelze zu er möglichen, dass die innere Wandung (10) des Zylinders (1) mindestens im Bereich des ersten Barriereabschnittes (X) mindestens teilweise entweder mit mindestens einer parallel zur Längsachse der Schnecke (2) verlaufen den Zylindernut (15) oder einer wendelförmig verlaufenden Zylin- demut (15) versehen ist.
2. Einschneckenextruder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im letzten Barriereabschnitt (Y) der Abstand (S2) des Überströmste- ges (6) zur inneren Wandung (10) des Zylinders (1) so gewählt wird, dass ausschließlich Schmelze über den Überströmsteg (6) gefördert wird.
3. Einschneckenextruder nach mindestens einem der vorherigen Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die auf den ersten Barriere abschnitt (X) folgenden Barriereabschnitte (Y) unmittelbar aufeinander folgen.
4. Einschneckenextruder nach mindestens einem der vorherigen Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zur inneren Wan dung (10) des Zylinders der auf den ersten Überströmsteg (5) folgenden Überströmstege kontinuierlich kleiner werden und/oder die auf den ers ten Barriereabschnitt (X) folgenden Barriereabschnitte kontinuierlich kürzer werden.
5. Einschneckenextruder nach mindestens einem der vorherigen Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die zylinderseitige Stegaußenflä che (13) eines oder mehrerer Überströmstege ganz oder teilweise über der Stegbreite (14) derart abgeschrägt ist, dass zwischen der inneren Wandung (10) des Zylinders (1) und der zylinderseitigen Stegaußenflä che (13) ein konischer, in Überströmrichtung sich verengender Spalt gebildet wird.
6. Einschneckenextruder nach mindestens einem der vorherigen Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines oder mehrerer Barri ereabschnitte (X, Y) mindestens teilweise die Breite und/oder der Ab stand des Überströmstegs (5, 6) zur inneren Wandung (10) des Zylin ders (1) kontinuierlich oder abschnittsweise variiert.
7. Einschneckenextruder nach mindestens einem der vorherigen Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (2) mehrere, parallele Hauptstege (4) besitzt und/oder die Anzahl der Hauptstege (4) bzw. die Gängigkeit von einem zum nächsten Barriereabschnitt (X, Y) variiert.
8. Einschneckenextruder nach mindestens einem der vorherigen An-sprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wandung (10) im Bereich der Einzugs- bzw. Feststoffförderzone (1) mindestens teilweise entwe der mit mindestens einer weiteren, parallel zur Längsachse der Schne cke (2) verlaufenden oder wendelförmigen Zylindernut (15) versehen ist, welche in die Zylindernut (15) des ersten Barriereabschnittes (X) übergehen kann.
9. Verfahren zum Fördern und Plastifizieren eines aufschmelzbaren Mate rials, insbesondere thermoplastischem Kunststoff, mittels eines Ein- schneckenextruders, in dem eine Schnecke (2) in einem beheizten Zy linder (1) drehbar gehalten ist, wobei die Schnecke (2) einen Kern sowie einen wendelförmigen Hauptsteg (4) aufweist, der zur inneren Wandung (10) des Zylin ders (1) einen Abstand (Si) aufweist und mit dem Zylinder (1) und dem Kern der Schnecke (2) einen Schneckenkanal bildet, wobei die Schnecke (2) entsprechend des wechselnden Aggregatzu stands des aufschmelzbaren Materials eine Feststoffförderzone (I), eine Übergangszone (II), eine Aufschmelzzone (III) und eine Schmelzeför derzone (IV) umfasst, wobei der Abstand (Si) des Hauptstegs (4) zur inneren Wandung (10) des Zylinders (1) im Bereich der Übergangs- und Aufschmelzzone (II,
III) so gewählt ist, dass ein Überschreiten von Schmelze über den Hauptsteg (4) verhindert wird, wobei das aufschmelzbare Material entlang des Schneckenkanals von der Feststoffförderzone (I) zur Schmelzeförderzone (IV) transportiert wird und dabei von Feststoff zu pastöser Schmelze umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das aufschmelzbare Material in der Übergangszone (II) und der Auf schmelzzone (III), mit ganz- oder teilweise genutetem Zylinderbereich, mindestens zwei voneinander getrennte nicht überlappende Über- strömstege (5, 6) nacheinander überwindet, wobei ein hoher Feststoffanteil über der gesamten Länge des ersten Barriereabschnittes (X) gleichmäßig über den ersten Über- strömsteg (5)übertritt, sodass in dem folgenden, nach dem ersten Über- strömsteg (5) gebildeten Kanal (8), ein Feststoff- Schmelze-Gemisch vorliegt.
10. Verfahren nach A spruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Überströmen des ersten Überströmsteges (5) teilweise aufgeschmolzene Material am Ende des ersten Barriereabschnittes (X) vorliegt, wobei sich der Schmelzeanteil nach dem Überströmen der weiteren FJber- strömstege (6) schrittweise weiter erhöht, bis am Ende des letzten Bar riereabschnittes (Y) ausreichend aufgeschmolzenes Material vorliegt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeich- net, dass im, nach dem ersten Überströmsteg (5) gebildeten Kanal (8), ein Feststoff- Schmelze-Gemisch mit möglichst kleinen Feststoffparti keln vorliegt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Überströmen des ersten Überströmsteges (5) teilweise aufgeschmolzene Material am Ende des ersten Barriereabschnittes (X) vorliegt, wobei sich der Schmelzeanteil nach dem Überströmen der weiteren Über- strömstege (6) schrittweise weiter erhöht, bis am Ende des letzten Bar riereabschnittes (Y) ausreichend aufgeschmolzenes Material vorliegt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeich net, dass im, nach dem ersten Überströmsteg (5) gebildeten Kanal (8), ein Feststoff- Schmelze-Gemisch mit möglichst kleinen Feststoffparti- kein vorliegt.
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