AT411585B

AT411585B - Verfahren und vorrichtung zum beschicken eines extruders

Info

Publication number: AT411585B
Application number: AT0056202A
Authority: AT
Inventors: Erik Sehnal
Original assignee: Cincinnati Extrusion Gmbh
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2004-03-25
Also published as: DE10316232C5; DE10316232A1; DE10316232B4; ATA5622002A

Description


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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschicken ("Stopfen") eines Extruders mit einem Gemenge aus wenigstens zwei unterschiedlichen Stoffen. Bei den Extrudern handelt es sich beispielsweise um einen Ein- oder Zweischneckenextruder. 



   Üblicherweise werden Extrudern schlecht rieselfähige Stoffe über eine Stopfstrecke, die mit einer drehangetriebenen Stopfschnecke ausgestattet ist, zugeführt. Die Stopfstrecke geht bei bekannten Vorrichtungen von einem Aufgabetrichter aus, in dem die Stoffe als Vorrat in Form eines Gemenges vorliegen, wobei die Stopfschnecke das Gemenge von Stoffen am unteren Ende des Trichters entnimmt und der Aufgabestelle des Extruders zuführt ("stopft"). Solche Vorrichtun- gen sind z. B. aus der DE 25 50 870 A oder der US 4 128 309 A bekannt. 



   Bei den bekannten Stopfvorrichtungen wird der der Stopfschnecke vorgeschaltete Vorratstrich- ter mit dem Gemenge der durch die Stopfschnecke zuzuführenden Stoffe gefüllt, und nach dem vollständigen oder wenigstens weitgehenden Entleeren des Trichters wieder Gemenge in diesen eingefüllt. Es wurde also so gearbeitet, dass im Trichter, von dem die Stopfschnecke ausgeht und Gemenge zum Extruder fördert ("stopft") ein Vorrat an Gemenge bereitgehalten und erst nachge- füllt, nachdem der Vorrat verbraucht war. 



   Diese bekannte Arbeitsweise ist insbesondere problematisch, wenn die zu verarbeitenden Stof- fe voneinander unterschiedliche Eigenschaften, wie unterschiedliche Grösse, unterschiedliches tribologisches Verhalten und/oder unterschiedliche Dichten, besitzen. In diesen Fällen besteht die Gefahr, dass sich das Gemenge aus den unterschiedlichen Stoffen im Aufgabetrichter der Stopf- vorrichtung mehr oder weniger stark entmischt, so dass dem Extruder ein Gemenge mit unter- schiedlichen Anteilen der das Gemenge bildenden Stoffe, also mit wechselnder Zusammenset- zung, zugeführt wird, und schliesslich am Abgabeende des Extruders inhomogene Produkte austreten. 



   Dieses Problem besteht vor allem, wenn das Gemenge aus wenigstens einem Faserstoff einerseits und einem thermoplastischen Kunststoff anderseits besteht. 



   Es wurde schon vorgeschlagen, diesem Problem dadurch beizukommen, dass der Faserstoff, bevor er der Stopfvorrichtung aufgegeben wird, kompaktiert wird, so dass er in grösseren Aggrega- ten, beispielsweise in Form von Pellets vorliegt. Eine alternative Massnahme, mit der versucht wurde, dem geschilderten Problem abzuhelfen bestand darin, den thermoplastischen Kunststoff zu pulverisieren, bevor er der Stopfvorrichtung aufgegeben wird, oder pulverförmige Kunststoffe zu verwenden (dies ist jedoch in den meisten Fällen nicht erwünscht, nicht möglich oder nicht wirt- schaftlich). 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchfüh- ren desselben anzugeben, mit dem die geschilderten Probleme nicht auftreten. 



   Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäss mit einem Verfahren der eingangs genannten Gattung, das sich dadurch auszeichnet, dass die wenigstens zwei das Gemenge bildenden Stoffe, nämlich wenigstens ein Faserstoff, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Holzfasern, Holz- mehl, Hanf, Stroh, Sisal, Zellulose oder Gemengen derselben und wenigstens ein thermoplasti- scher Kunststoff, der Stopfstrecke kontinuierlich aufgegeben werden, dass die Stoffe, unmittelbar nachdem sie der Stopfstrecke aufgegeben sind, ohne Bilden eines das Entmischen der Stoffe verursachenden Vorrates durch die Stopfstrecke als Gemenge zum Aufgabeende des Extruders gefördert werden, und dass durch die Stopfstrecke im wesentlichen die gleiche Menge an Gemen- ge zum Aufgabeende des Extruders gefördert wird wie der Stopfstrecke aufgegeben wird. 



   Was die Vorrichtung anlangt, wird diese Aufgabe mit einem Extruder mit wenigstens einer in diesem aufgenommenen drehangetriebenen Schnecke und mit einem Stopfwerk gelöst, die da- durch gekennzeichnet ist, dass dem Stopfwerk mit Abstand vom Aufgabeende des Extruders wenigstens zwei Einzeldosiergeräte für das Zuführen der Stoffe, die das im Extruder zu verarbei- tende Gemenge bilden, zugeordnet sind, und dass die Förderleistung des Stopfwerkes im wesent- lichen gleich gross ist wie die Summe der Förderleistungen der Einzeldosiergeräte für die das Gemenge bildenden Stoffe. 



   Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens und der .er- findungsgemässen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche. 



   Da bei der erfindungsgemässen Verfahrensweise die wenigstens zwei Stoffe des im Extruder zu verarbeitenden Gemenges, beispielsweise wenigstens ein Faserstoff und wenigstens ein thermo- plastischer Kunststoff, der Stopfschnecke kontinuierlich und in dem gewünschten Mengenverhält- 

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 nis aufgegeben werden, wird dem Extruder am Ende der Stopfstrecke stets ein gleichmässig zu- sammengesetztes Gemenge aufgegeben. 



   Durch die erfindungsgemäss vorgeschlagene Verfahrensweise wird das Bilden eines Vorrates oder wenigstens das Bilden eines nennenswerten Vorrates, z. B. nicht mehr als 1 bis 2% der Durchsatzleistung der Stopfstrecke, und damit die vorstehend geschilderten Nachteile vermieden, weil die Stoffe des Gemenges in dem Masse abgezogen werden, in dem sie zugeführt werden, was auf einfache Weise dadurch erreicht werden kann, dass die Förderleistung der Stopfstrecke im wesentlichen gleich gross oder bevorzugt grösser ist als die der Stopfstrecke je Zeiteinheit aufgege- bene Menge an das Gemenge bildenden Stoffen. 



   Mit der erfindungsgemässen Arbeitsweise können Gemenge aus wenigstens einem Faserstoff, beispielsweise Holzfasern, Holzmehl, Hanf, Stroh, Sisal oder Zellulosefasern und einem thermo- plastischen Kunststoff, wie beispielsweise Polypropylen, Polyethylen, Polypropylen- und/oder Polyethylenrecyclat, Polyvinylacetat, ABS-Kunststoff, Polyvinylchlorid oder biologisch abbaubare Kunststoffe, in beliebigen Mengenverhältnissen aufgegeben werden, wobei auch stark unterschied- liche Eigenschaften der Komponenten des Gemenges möglich sind. Erfindungsgemäss können beispielsweise auch Gemenge aus 80% Faserstoff und 20% Kunststoff problemlos zu homogenen Erzeugnissen verarbeitet werden. 



   Bei der erfindungsgemässen Arbeitsweise kann die Stopfstrecke so ausgelegt werden, dass ein Vormischen der Komponenten des dem Extruder aufzugebenden Gemenges, z. B. aus Faserstoff und thermoplastischem Kunststoff, eintritt, während das Gemenge zum Extruder gefördert wird. 



   Bei der erfindungsgemässen, für das Ausführen des erfindungsgemässen Verfahrens vorge- schlagenen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass an das Stopfwerk z. B. eine Stopfsäule, im Bereich ihres vom Extruder abgekehrten Endes wenigstens zwei Einzeldosiergeräte für die Stoffe (z. B. Faserstoff/thermoplastischer Kunststoff), die das dem Extruder aufzugebende Gemenge bilden, angeschlossen sind. Diese Einzeldosiergeräte geben beispielsweise Faserstoff einerseits und thermoplastischen Kunststoff anderseits unmittelbar an das Stopfwerk, z. B. eine Stopfschne- cke, ab.

   Da bei der erfindungsgemässen Vorrichtung die Förderleistung des Stopfwerkes wenigs- tens gleich gross oder bevorzugt grösser ist als die Summe der Förderleistungen der Dosiergeräte für das Zuführen der das im Extruder zu verarbeitende Gemenge bildenden Stoffe, bildet sich am Eingang des Stopfwerkes kein Vorrat an Gemenge und die Gefahr des Entmischens besteht nicht. 



  So ist sichergestellt, dass dem Extruder die das in ihm zu verarbeitende Gemenge bildenden Stoffe stets im richtigen Mengenverhältnis aufgegeben werden. 



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann aber auch so ausgebildet sein, dass die Dosiergeräte für die Stoffe (z.B. Faserstoff/ thermoplastischer Kunststoff) des dem Extruder aufzugebenden Gemenges an einem am oberen Ende des Stopfwerkes vorgesehenen, sich trichterartig erweitern- den Bereich des Stopfwerksgehäuses angeschlossen sind, und das obere Ende der Stopfschne- cke bis in den unteren Bereich des sich trichterartig erweiternden Bereich des Stopfwerkgehäuses ragt. 



   In beiden Fällen werden die Stoffe des dem Extruder aufzugebenden Gemenges kontinuierlich und ohne Bilden eines Vorrates an die Stopfschnecke abgegeben, so dass die der Stopfschnecke zugeführten Werkstoffe, welche das im Extruder zu verarbeitende Gemenge bilden, kontinuierlich zugeführt, gleich von der Stopfschnecke erfasst und von der Stopfschnecke an das Aufgabeende des Extruders abgegeben werden. 



   Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens und der er- findungsgemässen Vorrichtung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemässe Vorrichtung gezeigt sind. 



    Es zeigt : 1 eine dem Aufgabeende eines Extruders zugeordnete Stopfsäule, schematisch   und teilweise im Schnitt, und Fig. 2 ein einem Extruder zugeordnetes Trichterstopfwerk, schema- tisch und teilweise im Schnitt. 



   Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist ein Extruder 1 vorgesehen, dessen Schnecke 4 in einem Gehäuse 3 durch einen Antrieb 5 drehbar aufgenommen ist, wobei die Schnecke 4 des Extruders 1 Werkstoff vom Aufgabeende 2 des Extruders 1 zu dessen Abgabeende, d. h. in Rich- tung des Pfeiles 6 von Fig. 1 fördert. Der Extruder 1 kann ein Einschneckenextruder oder ein Zweischneckenextruder, an sich beliebiger Bauart, sein. 



   Am Aufgabeende 2 des Extruders 1 ist an dessen Gehäuse 3 im Bereich einer Öffnung 7 im 

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 Gehäuse 3 ein Stopfwerk 10 angeschlossen. Das Stopfwerk 10 besitzt ein im wesentlichen zylin- derförmiges Gehäuse 11, das zum Extruder 1 im wesentlichen normal steht. In dem Gehäuse 11 ist eine Stopfschnecke 12 aufgenommen, die durch einen Antrieb 13 drehangetrieben wird und dem Stopfwerk 1 aufgegebene Stoffe zum Aufgabeende 2 des Extruders 1 hin fördert ("stopft"). 



   An das Gehäuse 11des Stopfwerkes 10 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Einzeldo- siergeräte 20 und 21 angeschlossen. Jedes Einzeldosiergerät 20, 21 besitzt einen Aufgabetrichter 22 und am unteren Ende desselben eine durch einen Motor 23 angetriebene Fördervorrichtung, beispielsweise eine Förderschnecke, mit welcher der im Aufgabetrichter 22 enthaltene Stoff dem Stopfwerk 10 aufgegeben wird. 



   Beispielsweise fördert das Einzeldosiergerät 20 thermoplastischen Kunststoff und das Einzel- dosiergerät 21 Faserstoff zum Stopfwerk 10, wobei die relativen Mengen an dem Stopfwerk 10 durch das Einzeldosiergerät 20 zugeführtem, thermoplastischen Kunststoff und durch das Einzel- dosiergerät 21 zugeführtem Faserstoff dem gewünschten Verhältnis dieser Stoffe in dem vom Extruder 1 erzeugten Endprodukt entsprechen. Die das Gemenge bildenden Stoffe, nämlich im Beispiel thermoplastischer Kunststoff einerseits und Faserstoff anderseits, die dem Stopfwerk 10 aufgegeben werden, werden unter wenigstens teilweisem Vormischen als Gemenge an das Auf- gabeende 2 des Extruders 1 abgegeben und in diesem zu einem homogenen Gemenge mit der gewünschten Zusammensetzung, also dem gewünschten Verhältnis der Stoffe des Gemenges, zu einem Strang aus dem Gemenge verarbeitet. 



   Wesentlich ist dabei, dass die Stoffe des Gemenges, ganz gleich, ob es sich um zwei oder mehr Stoffe handelt - denkbar sind bis zu acht und mehr unterschiedliche Stoffe - von der Stopf- schnecke 12 des Stopfwerkes 10, also durch die "Stopfstrecke" kontinuierlich und ohne Zwischen- lagerung, also ohne Bilden eines Vorrates, zum Extruder 1 gefördert werden. Dies wird im Ausfüh- rungsbeispiel dadurch erreicht, dass die Förderleistung der Stopfschnecke 12 des Stopfwerkes 10 im wesentlichen gleich gross, bevorzugt aber grösser ist als die Summe der Förderleistungen der Dosiergeräte 20 und 21, so dass durch das Stopfwerk 10 im wesentlichen die gleiche Menge an Gemenge zum Aufgabeende des Extruders 1 gefördert wird, wie der vom Stopfwerk 10 gebildeten Stopfstrecke aufgegeben wird. 



   Bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung besitzt das Gehäuse 11des Stopfwerkes 10 einen zylin- derförmigen Abschnitt 16, der kürzer ausgebildet als bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, und an seinem oberen Ende einen Trichter 14, in dessen oberen Bereich die Einzeldosiergeräte 20 und 21, aus welchen die Stoffe (im Beispiel thermoplastischer Kunststoff und Faserstoff), die das im Extruder 1 zu verarbeitende Gemenge bilden, in den Trichter 14 aufgegeben werden. 



   Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ragt die Stopfschnecke 12 in den unteren Ab- schnitt des Trichters 14 hinein und ist über einen gewindefreien Abschnitt (Welle 15) mit dem Antriebsmotor 13 verbunden. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemä-   #en   Vorrichtung werden die Stoffe des Gemenges, das im Extruder 1 zu verarbeiten ist, durch die Einzeldosiergeräte 20 und 21 im gewünschten (voreingestellten) Mengenverhältnis dem Trichter 14 aufgegeben und ohne Zwischenlagerung sofort vom oberen Ende der Stopfschnecke 12 erfasst und zum Aufgabeende 2 des Extruders 1 hin gefördert. 



   Sowohl bei der in Fig. 1 als auch bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung können auch mehr als zwei Einzeldosiergeräte vorgesehen sein, wenn Gemenge aus mehr als zwei Stoffen zum Extruder 1 zu fördern sind. 



   Zusammenfassend kann ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt darge- stellt werden : 
Um einen Extruder 1 mit einem Gemenge aus zwei unterschiedlichen Stoffen, beispielsweise Faserstoff und thermoplastischer Kunststoff, zu beschicken, werden die Bestandteile des Gemen- ges dem Stopfwerk 10 voneinander getrennt aufgegeben und von der Stopfschnecke 12 ohne Zwischenlagerung dem Extruder zugeführt. Dies kann mit einer Vorrichtung ausgeführt werden, bei der an das Gehäuse 11 eines Stopfwerkes 10 zwei Einzeldosiergeräte 20, 21 angeschlossen sind, die je einer der Stoffe in dem gewünschten Mengenverhältnis unmittelbar an das Stopfwerk 10 abgeben, so dass die Stoffe des Gemenges vom Stopfwerk 10 unmittelbar, gegebenenfalls unter Vormischen, an das Aufgabeende 2 des Extruders 1 abgegeben werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Beschicken ("Stopfen") eines Extruders mit einem Gemenge aus wenigs- tens zwei unterschiedlichen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei das Gemenge bildenden Stoffe, nämlich wenigstens ein Faserstoff, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Holzfasern, Holzmehl, Hanf, Stroh, Sisal, Zellulose oder Gemen- gen derselben und wenigstens ein thermoplastischer Kunststoff, der Stopfstrecke kontinu- ierlich aufgegeben werden, dass die Stoffe, unmittelbar nachdem sie der Stopfstrecke auf- gegeben sind, ohne Bilden eines das Entmischen der Stoffe verursachenden Vorrates durch die Stopfstrecke als Gemenge zum Aufgabeende des Extruders gefördert werden, und dass durch die Stopfstrecke im wesentlichen die gleiche Menge an Gemenge zum Aufgabeende des Extruders gefördert wird wie der Stopfstrecke aufgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunst- stoff aus der Gruppe bestehend aus Polypropylen, Polyethylen, Polypropylen- und/oder Polyethylen, Polyvinylacetat, ABS-Kunststoff, Polyvinylchlorid, biologisch abbaubarem Kunststoff und Gemischen aus wenigstens zwei dieser Kunststoffe ausgewählt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffe des Gemen- ges dem Aufgabeende der Stopfstrecke in einem vorgegebenen Mengenverhältnis zuge- führt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemen- ge während des Transportes durch die Stopfstrecke wenigstens teilweise gemischt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffe des Gemenges der Stopfstrecke getrennt voneinander aufgegeben werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffe des Gemenges der Stopfstrecke gleichzeitig aufgegeben werden.
7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Extruder (1), mit wenigstens einer in diesem aufgenommenen drehangetriebenen Schne- cke (4) und mit einem Stopfwerk (10), dadurch gekennzeichnet, dass dem Stopfwerk (10) mit Abstand vom Aufgabeende (2) des Extruders (1) wenigstens zwei Einzeldosiergeräte (20,21) für das Zuführen der Stoffe, die das im Extruder (1) zu verarbeitende Gemenge bil- den, zugeordnet sind, und dass die Förderleistung des Stopfwerkes (10) im wesentlichen gleich gross ist wie die Summe der Förderleistungen der Einzeldosiergeräte (20,21) für die das Gemenge bildenden Stoffe.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzeldosiergeräte (20,21) an das Gehäuse (11) des Stopfwerkes (10) im Bereich der Stopfschnecke (12) an- geschlossen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11 ) des Stopf- werkes (10) als zylinderförmig ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) des Stopf- werkes (10) oben als Trichter (14) und in dem dem Extruder (1) benachbarten Bereich zy- linderförmig ausgebildet ist, und dass die wenigstens zwei Einzeldosiergeräte (20 und 21) im Bereich des Trichters (14) des Mantels (11) des Stopfwerkes (10) angeschlossen sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopfschnecke (12) bis in den unteren Bereich des Trichters (14) des Mantels (11) des Stopfwerkes (10) reicht.

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