DE1155232B

DE1155232B - Schneckenstrangpresse zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe

Info

Publication number: DE1155232B
Application number: DEK42326A
Authority: DE
Inventors: Hans-Werner Selbach
Original assignee: GERHARD KESTERMANN ZAHNRAEDER
Current assignee: GERHARD KESTERMANN ZAHNRAEDER
Priority date: 1960-12-06
Filing date: 1960-12-06
Publication date: 1963-10-03
Also published as: CH394593A; LU40853A1; BE621534A; FR1310147A; LU40859A1; GB931928A

Description

Schmeckenstrangpressen zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe sind in verschiedenen Ausfuhrungsformen bekannt.

Insbesondere sind solche bekannt, die mit mehreren miteinander im verzahnten Eingriff stehenden Schnecken ausgerüstet sind. Diese Schnecken arbeiten bekanntlich axial gegen hohe Drücke, die aus thermodynamischen Gründen erforderlich sind, um die thermoplastische Masse unter der Einwirkung von Druck und Temperatur zu plastifizieren. Besonders bei zu verarbeitendem zähem thermoplastischem Kunststoff treten infolge dieses hohen Druckes Schneckenaxialdrücke auf, die bei dem relativ kleinen Mittenabstand der Schnecken konstruktiv kaum mehr abgefangen werden können und somit den Anwendungsbereich der Schneckenpresse auf spezielle, nicht zu zähe thermoplastische Kunststoffe begrenzt. Allerdings ist es bekannt, bei Schneckenpressen zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe mit mehreren im verzahnten Eingriff stehenden Schnecken Mittel zur Radialdruckplastifizierung vorzusehen. Hierzu verwendet man Schnecken mit auf dem Schneckenkern aufgesetzten Schneckenbuchsen und besonderen Knetscheiben, was aber fertigungsmäßig, insbesondere wegen der engen Toleranzen, aufwendig ist und die Schneckenpressen im ganzen kompliziert macht.

Es ist auch bekannt, bei mehreren miteinander im verzahnten Eingriff stehenden Schnecken die Schnekken durch Abschnitte ohne Gewinde zu unterteilen, wobei dann die in Förderrichtung aufeinanderfolgenden, durch die Abschnitte voneinander getrennten Schneckenbereiche in ihrer Ganghöhe zunehmen. In den Räumen zwischen den Abschnitten gleicher oder verschiedener Ganghöhen sind Stauflächen angeordnet, die vorzugsweise an der Innenwand des Gehäuses angebracht sind und eine Verstärkung der auf das Gut ausgeübten Quetsch- und Scherkräfte erzeugen sollen. Bei diesen Stauflächen handelt es sich also im Prinzip um eine Abwandlung der aus Knetscheiben bestehenden, hier allerdings ortsfesten Hilfskonstruktionen, so daß auch diesem Vorschlag im wesentlichen die gleichen Nachteile zuzuschreiben sind.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einer Schneckenstrangpresse des beschriebenen Aufbaues mit mehreren miteinander im verzahnten Eingriff stehenden Schnecken, bei denen die Anzahl der Schneckengänge je Längeneinheit in Förderrichtung zunimmt, auf einfachere Weise eine Radialdruckplastifizierung zu verwirklichen.

Die Erfindung besteht nun darin, daß sich im Schneckenkanal jeder Schnecke vom Schneckenkern

Schneckenstrangpresse zur Verarbeitung
thermoplastischer Kunststoffe

Anmelder:

Gerhard Kestermann,

Zahnräder- und Maschinenfabrik K. G.,

Bochum, Friederikastr. 12

Hans-Werner Seibach, Bad Oeynhausen,
ist als Erfinder genannt worden

beginnend mindestens ein in Förderrichtung radial bis auf den Schneckenaußendurchmesser ansteigender zusätzlicher Schneckensteg befindet, der in eine entsprechend geformte Ganglücke im Schneckensteg der anderen Schnecke eingreift. Im allgemeinen reicht es aus, einen einzigen zusätzlichen Schneckensteg je Schnecke vorzusehen. Bei der erfindungsgemäßen Schneckenstrangpresse erfolgt infolge der Anordnung der beschriebenen Radialdruckschneckengänge die Plastifizierung auch oder im wesentlichen zwischen den zusätzlichen Radialdruckschneckengängen und der Zylinderwanne bzw. den zugeordneten Gängen. Im einzelnen läßt sich die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklichen. So geht ein Vorschlag der Erfindung dahin, die Schnecken in an sich bekannter Weise in eine Einzugs-, eine Verarbeitungs- und eine Ausstoßzone zu unterteilen und die zusätzlichen Schneckengänge im Bereich der Verarbeitungszone anzuordnen. Der Durchmesser der zusätzlichen Schneckenstege nimmt nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vom Schneckenkemdurchmesser auf den Schneckenaußendurchmesser allmählich zu. Die Durchmesserzunahme der zusätzlichen Schneckenstege kann dabei dem bekannten Schrumpfungsprozeß der zu verarbeitenden thermoplastischen Massen in der Schneckenstrangpresse angepaßt werden. Der Quetschwinkel, der bei den erfindungsgemäßen Schneckenstrangpressen zwischen der Tangente an den z. B. spiraligen zusätzlichen Schneckengängen und der Tangente an die zugeordnete Zylinderwand gegeben ist, liegt zweckmäßig unter dem Reibungswinkel zwischen der thermoplastischen Masse und dem Schnecken- bzw. Zylinderwirkstoff.

309 690/269

Es empfiehlt sich, bei erfindungsgemäßen Schnekkenstrangpressen die zusätzlichen Schneckengänge, nachdem der Durchmesser der Schneckenstege auf Schneckenaußendurchmesser angewachsen ist, als zusätzliche, normale Schneckengänge weiterzuführen. Insbesondere im Bereich der Ausstoßzone wird man diese Maßnahme verwirklichen, denn bekanntlich sind die Strömungs- und Fließvorgänge beim Übergang der Mehrfachbohrung in den zylindrischen Querschnitt des Formgebungswerkzeuges, das an die Schnecken angeschlossen ist, bei eingängigen Schnekkenaustritten sehr kompliziert, so daß in diesem Bereich leicht örtliche Überhitzung der thermoplastischen Massen auftreten können. Bei der erfindungsgemäßen Schneckenpresse ergibt sich in diesem Bereich bei der letztbeschriebenen Ausführungsform gleichsam von selbst eine mehrgängige Gestaltung der Schnekken, so daß sich unschwer günstige Strömungsverhältnisse erzielen lassen.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß bei der erfindungsgemäßen Schneckenpresse eine Radialdruckplastifizierung verwirklicht wird, ohne das komplizierte Hilfskonstruktionen, wie Knetscheiben u. dgl., erforderlich sind. Zugleich wird nach der letzterwähnten bevorzugten Ausführungsform der Ausstoßvorgang verbessert. Die Erfindung läßt sich sowohl bei Zwei-, Drei- als auch Mehrschneckenpressen verwirklichen, wobei die Gewindeform in Form von Trapezgewinden, Flachgewinden oder auch auf andere Weise gewählt werden kann. Auch kann sowohl mit konstanter als auch mit kontinuierlich veränderlicher Steigung gearbeitet werden. Endlich läßt sich die Erfindung sowohl bei Schnecken mit gleichlaufendem Drehsinn als auch bei solchen mit gegenlaufendem Drehsinn verwirklichen und ferner auch bei solchen, die zugleich als Kolben für Spritzgießvorgänge arbeiten.

Die Erfindung wird an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert; es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau der Schneckenform bei einer erfindungsgemäßen Schneckenpresse und

Fig. 2 einen Schnitt in den Punkten K durch den Zylinder einer erfindungsgemäßen Schneckenpresse derart, daß die Projektion der Radialdruckschneckengänge in die Ebene M-M fällt.

In den Figuren ist der grundsätzliche Aufbau der Schneckenform einer erfindungsgemäßen Schneckenpresse für gegenlaufenden Schneckendrehsinn dargestellt, wobei mit zwei mit L und R bezeichneten Schnecken gearbeitet wird.

Die Schneckenlänge ist im Ausführungsbeispiel in drei Zonen unterteilt. Die Einzugszone AB hat die Aufgabe, lediglich die noch pulverförmige Masse der eigentlichen Verarbeitungszone CD der Schnecken zuzuführen. Die Schnecken sind in dieser Zone eingängig. Die Ganglückenweite 1 entspricht der Gangstärke 2, so daß sich die Schnecken L und R durch ihr Gangprofil 1 und 2 abdichten und diese die noch pulverförmige Masse zwangläufig in Richtung Formgebungswerkzeug fördern.

Die Verarbeitungszone CD hat die Aufgabe, die durch die Einzugszone AB zugeführte Masse unter Temperatureinwirkung radial zu verdichten. Zu diesem Zweck bildet sich am Anfang der Verarbeitungszone CD in der Ebene GG aus der Ganglücke 1 der links- wie auch rechtsgängigen Schnecke ein neuer Radialdruckschneckengang 3, dessen Durchmesser am Fang der Verarbeitungszone CD dem Schneckenkerndurchmesser und am Ende der Verarbeitungszone CD in der Ebene HH dem Schneckenaußendurchmesser entspricht. Die Durchmesserzunahme soll sich möglichst dem Schrumpfungsprozeß der jeweiligen Kunststoffart anpassen. Sie kann sich also

ίο linear wie auch nach einer nicht geradlinigen Funktion ändern.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Einfachheit halber eine geradlinige Veränderung des Durchmessers dieses Radialdruckschneckenganges 3 angenommen und der etwa achtförmige Zylinder/ mit den Schnecken L und R an den Punkten K derart geschnitten, daß die Projektion des Radialdruckschneckenganges 3 in die Ebene MM fällt. Die Durchmesserzunahme bzw. der Verlauf des Durchmessers entspricht dann offenbar einer archimedischen Spirale 4. Diese durch den Radialdruckschneckengang 3 dargestellte Spirale 4 rotiert in der Zylinderbohrung 5 und verdichtet die Masse unter hohem Druck gegen die Zylinderinnenwand. Der Quetschwinkel zwischen der Spiraltangente 7 und der Bohrungstangente 8 liegt unter dem Reibungswinkel zwischen der jeweiligen Masse und dem Zylinder- bzw. Schneckenwerkstoff. Die durch diesen Quetschvorgang relativ zurückfließende Masse wird von der Ganglücke 9 der Gegenschnecke R aufgenommmen. Für diese Gegenschnecke R gelten die gleichen Gesetzmäßigkeiten, wie für Schnecke L geschildert, so daß durch wechselseitige Übernahme der Masse von Schnecke zu Schnecke eingesteigerter Misch- und Homogenisiereffekt erreicht wird.

Die Ausstoßzone EF, die der beschriebenen Verarbeitungszone CD folgt, hat die Aufgabe, die vorplastifizierte Masse 6 dem in bekannter Weise nachgeschalteten und nicht gezeichneten Formgebungswerkzeug zuzuführen.

In dieser Ausstoßzone EF sind die Radialdruckschneckengänge 3, nachdem ihr Durchmesser auf Schneckenaußendurchmesser angewachsen ist, als zusätzliche normale Schneckengänge weitergeführt, so daß die Schnecken in der Ausstoßzone EF mehrgängig gestaltet sind, um den an sich schwierigen Fließvorgängen einen gleichmäßigeren Anstoß zu geben und somit die Strömungsverhältnisse günstiger zu gestalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Schneckenstrangpresse zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe mit mehreren miteinander in verzahntem Eingriff stehenden Schnekken, bei denen die Anzahl der Schneckengänge je Längeneinheit in Förderrichtung zunimmt, da durch gekennzeichnet, daß sich am Schneckenkanal (1) jeder Schnecke (L, R) vom Schneckenkern beginnend mindestens ein in Förderrichtung radial bis auf den Schneckenaußendurchmesser ansteigender zusätzlicher Schneckensteg (3) befindet, der in eine entsprechend geformte Ganglücke (9) im Schneckensteg (2) der anderen Schnecke eingreift.

2. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecken (L, R) in an sich bekannter Weise in eine Ein-

zugs- (AB), eine Verarbeitungs- (CB) und eine Ausstoßzone (EF) unterteilt sind und daß die zusätzlichen Schneckengänge (3, 9) im Bereich der Verarbeitungszone (EF) angeordnet sind.

3. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zusätzlichen Schneckenstege (3) vom Schneckenkerndurchmesser auf den Schneckenaußendurchmesser allmählich anwächst.

4. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserzunahme der zusätzlichen Schneckenstege (3) dem Schrumpfungsprozeß der zu verarbeitenden Kunststoffe angepaßt ist.

5. Schneckenstrangpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Schneckengänge (3, 9), nachdem der Durchmesser der Schneckenstege (3) auf Schneckenaußendurchmesser angewachsen ist, z. B. in der Ausstoßzone (EF), als zusätzliche normale Schneckengänge weitergeführt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 879 913, 884 105.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

θ 309 690/269 9.63