-
Strangpresse zum Verarbeiten von plastischen oder plastifizierbaren
Massen Die Erfindung bezieht sich auf eine Strangpresse zum Verarbeiten von plastischen
oder plastifizierbaren Massen, insbesondere von thermoplastischen Kunststoffen,
die ohne Vorbehandlung direkt als gekörntes oder pulverförmiges Material zu Formkörpern,
insbesondere zu flächenförmigen Profilkörpern, verarbeitet werden können.
-
Zu den Formmassen gehören z. B. auch Baustoffe, die nach der Preßverformung
in an sich bekannter Weise abbinden oder die verfestigt werden. Der Obersichtlichkeit
halber wird im folgenden jedoch stets nur von Kunststoffen gesprochen.
-
Zum Strangpressen von thermoplastischen Kunststoffen sind verschiedene
Vorrichtungen bekannt, mit denen eine Mischung und Homogenisierung vor dem Ziehen
der thermoplastischen Kunststoffe erreicht werden soll. Im allgemeinen werden hierfür
die verschiedenartigsten Ausführungsformen von Förderschnecken verwendet. Man hat
jedoch auch schon in einem Gehäuse umlaufende Trommeln oder Walzen für diesen Zweck
eingesetzt. Hierbei wird das Material in dem schlitzförmigen Zwischenraum zwischen
Trommel und dem feststehenden Gehäuse gemischt und geknetet.
-
So ist bereits eine Vorrichtung zum Verarbeiten von thermoplastischen
Kunststoffen zu Platten u. dgl. bekannt, die im wesentlichen aus einer drehbaren,
glatten Walze und einem die Walze umgebenden Gehäuse besteht. In ihm wird durch
eine bewegte und eine feststehende Wandung ein begrenzter Kanal für die Aufbereitung
der Kunststoffe gebildet. An diesen Kanal soll sich ein durch einen Schaber und
durch eine Ziehdüse begrenzter Stau- und Homogenisierungsraum anschließen.
-
Es ist ferner schon eine Vorrichtung zum Auspressen von Formmassen
beschrieben worden, die einen sich in einem Gehäuse drehenden Walzenkörper aufweist,
bei der eine Zufuhröffnung, eine Austrittsöffnung und ein vor dieser befindlicher,
auf den Walzenkörper wirkender Abstreifer zum Ablösen der Formmasse angeordnet sind.
Abgesehen davon, daß diese Vorrichtung nicht zum Auspressen von thermoplastischen
oder plastifizierbaren Kunststoffen geeignet ist, unterscheidet sie sich auch in
vielen konstruktiven Einzelheiten, z.B. hinsichtlich des Walzenkörpers, vom Erfindungsgegenstand.
Mit der bekannten Vorrichtung ist es insbesondere nicht möglich, einen großen Druck
zu erzeugen, der zum Auspressen von plastischen Kunststoffen erforderlich ist.
-
Eine andere bekannte Walzenpresse zur Herstellung von Briketts hat
die Aufgabe, das bereits fertiggequetschte und gemischte Füllgut in nach Größe und
Form bestimmte und gepreßte Stücke zu unterteilen. Hierbei ist es jedoch nicht möglich,
lediglich durch Anbringen eines einfachen, beweglichen Schabers die Oberfläche der
profilierten Formwalze und deren Mulden zu bestreichen. Bei der bekannten Presse
verengt sich nur ein Teil des Raums zwischen Walzenkörper und Gehäuse spiralförmig.
Der größere Teil dieses Raumes ist in gleichförmiger Kurvung ausgeführt, so daß
während eines verhältnismäßig langen Durchgangsweges des zu pressenden Materials
der Druck gleich groß bleibt.
-
Der zum Strangpressen von Platten erforderliche hohe Druck wurde
bisher im allgemeinen mit Hilfe von Schneckenpressen erreicht, wobei die Auspreßmasse
zunächst wurstförmig anfällt und erst mittels Breitschlitzdüsen zu einem breiten
Strang verteilt werden mußte. Der Nachteil dieser bekannten Erzeugungsart liegt
in den vielen Fehlerquellen, die sich bei der Verteilung der unter Druck stehenden
heißen zähflüssigen Kunststoffmasse auf eine breite Fläche ergeben können. Die geringste
Unregelmäßigkeit infolge lokaler Temperatur- oder Druckschwankungen oder unterschiedlicher
Fließgeschwindigkeiten führt zu Schlieren, Wellungen, Querschnittsunregelmäßigkeiten
oder Verbrennungskrusten. Da mittels der erfindungsgemäßen Strangpresse bei konstanter
Temperatur ein noch höherer Druck, und zwar vollkommen gleichmäßig auf einen breiten,
dicken Schlitz erzeugt werden kann, werden dadurch nicht nur die bisherigen Fehlerquellen
bei der Erzeugung von Platten vermieden, sondern es lassen sich darüber hinaus Well-
und Hohlprofile der verschiedensten Art im Strangpreßverfahren herstellen.
-
Mit der erfindungsgemäßen Strangpresse kann ohne vorherige Aufbereitung
des gekörnten Beschickungsmaterials die Masse soweit in einen auspreßbaren und homogenen
Zustand übergeführt und unter hohem, auf die Breite der Förderwalze gleich-
mäßig
wirkendem Druck kontinuierlich zu einem breiten, dicken Band- ausgepreßt werden,
das gegebenenfalls auch mit Profilen oder Hohlräumen versehen sein kann.
-
Die Strangpresse zum Verarbeiten von plastischen oder plastifizierbaren
Massen, insbesondere von thermoplastischen Kunststoffen, mit einer in einem Gehäuse
drehbar gelagerten Förderwalze mit einer Zufuhröffnung und mit einer neben der Zufuhröffnung
gelegenen, aber-von dieser getrennten Austrittsöffnung mit einem zwischen beiden
Öffnungen befindlichen, auf die Förderwalze wirkenden Abstreifer zum Ablösen des
Werkstoffes von der Förderwalze und mit einem die Förderwalze umschließenden Förder-
und Knetraum ist erfindungsgemäß dadurch charakterisiert, daß die Förderwalze mit
Rippen oder Kanten parallel zur Drehachse versehen oder vieleckig geformt ist und
durch ihre exzentrische Lage un Gehäuse einen sich in Förderrichtung verjüngenden
Knetraum bildet.
-
Zweckmäßig ist die Gehäuseinnenfläche in Förderrichtung vor der Austrittsöffnung
so ausgebildet, daß wenigstens eine der parallel zur Drehachse der Förderwalze angeordneten
Rippen oder Kanten mit diesem Teil der Gehäuseinnenfläche unter Bildung mindestens
eines sich zur Austrittsöffnung hin öffnenden Druckraumes in Berührung steht.
-
Der Abstreifer ist vorzugsweise so gelagert, daß er federnd auf die
Oberfläche der Förderwalze drückt.
-
Nach einer anderen Ausführungsform ist längs des Förderweges der
größte Teil der Gehäuseinnenfläche mit parallel zur Achse der Förderwalze angeordneten
Rillen versehen, die unter Bildung eines Grates aneinanderstoßen, während der in
Förderrichtung vor der Austrittsöffnung gelegene kleinere Teil der Gehäuseinnenfläche,
der, in Förderrichtung gesehen, größer ist als die Rillenbreite der Förderwalze,
glatt ausgebildet ist.
-
Die Erfindung besteht also im wesentlichen aus einer Kombination
von in besonderer Weise aufeinander abgestimmten Bauelementen, nämlich einer Förderwalze,
einem sie umgebenden Gehäuse, einem auf die Walze wirkenden Abstreifer und einer
schlitzförmigen Austrittsöffnung.
-
Die besondere Ausgestaltung der Walze und des Gehäuses ergeben eine
zwangläufige Förderung unter gleichzeitigem Vermischen, Kneten, Homogenisieren und
Gelieren des Kunststoffmaterials, das in einem völlig homogenen und zum Auspressen
geeigneten zähflüssigen Zustand unter hohem Druck zur Austrittsöffnung gefördert
wird.
-
Die Walze ist an ihrer Oberfläche mit Rippen oder Kanten parallel
zur Drehachse oder vieleckig ausgebildet. Die Rippen können jedes beliebige, sich
nach außen erweiternde Profil besitzen mit der Maßgabe, daß der federnde, auf die
Walze einwirkende Abstreifer ständig auf der Walzenoberfläche entlanggleiten kann,
sich also dort allen Erhöhungen und Vertiefungen anzupassen vermag. Bei einer vieleckigen
Ausgestaltung der Walze ist der Anzahl der Ecken nach oben keine Grenzen gesetzt.
Die untere Grenze liegt bei einer dreieckigen oder in ihrer Wirkung damit äquivalenten
Walze.
-
Die Walze dreht sich von der Zufuhröffnung in Richtung zur Austrittsöffnung
und zum Abstreifer.
-
Der durch Walze und Gehäuse gebildete Förder- und Knetraum ist in
Richtung auf die Austrittsöffnung druckdicht abgeschlossen. Die Profilierung der
Wal-
zenoberfläche dient der ständigen Materialförderung und gleichzeitig der möglichst
gründlichen Homogenisierung des von der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung allmählich
gelierenden und zähflüssig werdenden Kunststoffmaterials.
-
Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform sind an der Walzenoberfläche
rillenförmige Ausnehmungen parallel zur Drehachse der Walze vorgesehen, -die unmittelbar
nebeneinanderliegen und runde oder vorzugsweise kantige Grate bilden. Das Volumen
dieser Ausnehmungen bestimmt, wie im folgenden näher erläutert wird, die Auspreßmenge.
-
Die Walze ist im Gehäuse exzentrisch gelagert, und zwar so, daß der
Raum zwischen Walzetnd Ge; häuse von der Zufuhröffnung sich bis zur Austrittsöffnung
im Verhältnis der Füllmenge zur gelierten verdichteten Auspreßmenge verengt. Kurz
vor der Austrittsöffnung muß wenigstens eine der Kanten oder Grate der Walze die
Innenwand des Gehäuses berühren, so daß sich zwischen Austrittsöffnung und dieser
Berührungsstelle ein kleiner druckdichter Raum bildet, der sich bei Drehung der
Walze zur Austrittsöffnung verschiebt, bis die berührende Kante der Walze an der
Austrittsöffnung vorbei zum Abstreifer gelangt, der das in diesem Raum befindliche,
zähflüssige Kunststoffmaterial von der Walze ablöst und es gleichzeitig bei Drehung
der Walze durch die schlitzförmige Austrittsöffnug nach außen preßt. Der Raum selbst
ist also begrenzt durch die berührende Kante der Walze, dem Abstreifer und den jeweils
dazwischenliegenden Flächen des Gehäuses und der Walze.
-
Die Verringerung bzw. Verengung des Knetraumes von Zufuhröffnung
in Richtung auf die Austrittsöffnung erfolgt zweckmäßig dadurch, daß das Gehäuse
im Querschnitt nicht kreisrund ausgebildet ist, sondern sich schneckenförmig zur
Austrittsöffnung hin etwas verengt. Die Drehachse der Walze wird so angeordnet,
daß diese mit wenigstens einer Kante oder Rippe kurz vor dem Austrittsschlitz das
Gehäuse berührt. Bei dieser Ausführungsform hat man den Vorteil, daß man Austritts-
und Zufuhröffnung nahe nebeneinander anordnen kann und so einen möglichst langen
Weg erhält, den die Kunststoffmasse in der Strangpresse durchlaufen muß.
-
Eine andere Möglichkeit im Rahmen der Erfindung ist ein im Querschnitt
rund gestaltetes Gehäuse; in dem die Walze exzentrisch gelagert ist, und zwar so,
daß sich von der Zufuhröffnung bis kurz vor dem Austrittsschlitz eine zunehmende
Verengung des Raumes zwischen Gehäuse und Walze ergibt. Um die zuletzt genannte
Forderung erfüllen zu können, muß der Abstand (in Drehrichtung) zwischen Austritts-und
Zufuhröffnung verhältnismäßig groß gewählt werden, da sich sonst keine kontinuierliche
Verengung ergibt.
-
Wie bereits dargelegt, kann auch die Innenfläche des Gehäuses mit
Rillen parallel zur Drehachse der Walze versehen sein, die vorzugsweise unter Ausbildung
von Kanten oder Graten aneinanderstoßen.
-
Um eine noch intensivere Vermischung und Homogenisierung zu erzielen,
können die Grate oder Kanten durch muldenartige Vertiefungen unterbrochen sein,
die zweckmäßigerweise von Grat zu Grat gegeneinander etwa auf Luke versetzt sind.
Bei einer sölchen Ausführungsform ist lediglich darauf zu achten, daß die Innenfläche
des Mantels entlang einer bestimmten Strecke unmittelbar vor der Austrittsöffnung
glatt
ausgebildet ist. Die Länge dieser glatten Wandfläche richtet sich nach dem Profil
an der Oberfläche der Walze, und zwar derart, daß bei verhältnismäßig engen Profilen
die Länge der glatten Fläche an der Gehäuseinnenseite mindestens der weitesten Öffnung
jedes Profils an der Walze entsprechen muß, damit sich ein zur Einfüllöffnung abgeschlossener
Druckraum bilden kann.
-
Der Profilquerschnitt der Rippen und Grate entlang des Umfangs der
Walze und/oder an der Innenfläche des Gehäuses braucht nicht notwendigerweise stets
der gleiche sein.
-
Der Abstreifer hat die Aufgabe, das unter Druck geförderte Kunststoffmaterial
von der sich drehenden Walze restlos zu entfernen und zum Auspreßschlitz zu drücken.
Der Abstreifer, der zweckmäßig an seinem unteren Ende mit einer Schneide oder einem
Federblatt versehen ist, erstreckt sich vorzugsweise federnd über die ganze Breite
der Walze. Er steht trotz seiner Beweglichkeit druckdicht mit-der Walzenoberfläche
und auch mit den Seitenwänden der Strangpresse in Verbindung.
-
In der zwischen Zufuhr- und Austrittsöffnung angeordneten Halterung,
in der der Abstreifer gleitet, befinden sich auch die ein- und nachstellbaren Andrückfedern.
Die Halterung des Abstreifers bildet zweckmäßig einen Teil der Zufuhröffnung. Sie
kann ferner an der Auspreßöffnung mit die Aufgabe übernehmen, den Oberteil der Schlitzdüse
aufzunehmen und auch als Träger für weitere zusätzliche Verformungseinrichtungen
dienen, die sich z. B. bei der Herstellung von Wellprofilen oder Hohlprofilen mit
wechselndem Querschnitt als notwendig erweisen können.
-
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen typischer
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Strangpresse näher erläutert.
-
In F i g. 1 ist eine im Querschnitt gezeigte, drehbare, sechseckige
Förderwalze 1, die im Gehäuse 2 gelagert ist. Das zu verarbeitende Kunststoffmaterial
gelangt über den durch den Schiebe 4 verschließbaren Einfülltrichter 3 in die Einfüllöffnung
5 des Gehäuses 2.
-
Die Einfüllöffnung 5 stellt im wesentlichen die Einfüllzone dar,
die gebildet wird durch die Rückseite des Abstreifers 6, den Einfüllstutzen 5, den
Seitenwänden und einem Teil der Förderwalzenoberfläche 1.
-
An diese Einfüllzone schließt sich der Misch- und Knetraum 8 an,
in der das Kunststoffmaterial unter allmählicher Erwärmung und Gelierung homogenisiert,
komprimiert und in Drehrichtung der Walze gefördert wird. Der Misch- und Knetraum
verengt sich in Drehrichtung annähernd spiralförmig. Wegen der Ausbildung des Gehäuses
2 und der Lagerung der Förderwalze 1 ergibt sich kurz vor der Austrittsöffnung 9
eine Stelle, an der diese die Innenfläche des Gehäuses berührt. Hierdurch bildet
sich ein von dem Knet- und Mischraum 8 abgeschlossener Druckraum 10, der nur mit
der Austrittsöffnung 9 in Verbindung steht bzw. sich bei Drehung der Walze zu dieser
Austrittsöffnung öffnet. Die Oberflächengestaltung der Förderwalze 1 bestimmt in
Verbindung mit der Krümmung der Innenfläche des Gehäuses 2 die Kunststoffmenge,
die unter einem hohen Druck von beispielsweise bis zu etwa 50 atü durch die Austrittsöffnung
9 zur Profil düse 11 gepreßt wird. Der Druckraum 10 ist in Drehrichtung zur Einfüllöffnung
abgeschlossen
durch den Abstreifer 6, der über Federn 7 auf die Oberfläche der Förderwalze 1 gedrückt
wird.
-
Die an sich bekannten Einrichtungen, wie Heizung, Kühlung u. dgl.
sind der Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung weggelassen oder nur angedeutet
worden. Zur leichteren Reinigung der Strangpresse wird der untere Teil 2 a des Gehäuses
2 abnehmbar bzw. abklappbar ausgeführt. Auch die mit Dichtungen versehenen Seitenwände
sind natürlich abnehmbar.
-
In Fig.2 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strangpresse
dargestellt, wobei für identische Teile die gleichen Bezugsziffern verwendet worden
sind. Bei dieser Ausführungsform ist die Oberfläche der Förderwalze 1 mit einem
Profil versehen, das im wesentlichen aus Kreissegmenten 12 besteht, wobei die einzelnen
hierdurch gebildeten Rillen parallel zur Drehachse der Walze unter Ausbildung mehr
oder weniger scharfer Kanten aneinanderstoßen.
-
An der Innenfläche des Gehäuses 2 sind ebenfalls Rillen 13 parallel
zur Drehachse angebracht, die wie bei der Oberfläche der Förderwalze 1 als Kreissegmente
bezeichnet werden können. Die Anordnung dieses Profils im Gehäuse 2 läßt sich besser
erkennen aus der F i g. 3, die zum Teil einen Längsschnitt entlang der Linie III-III
in der F i g. 2 dargestellt. Dort sind die durch die Rillen 13 parallel zur Drehachse
gebildeten Grate 13 a unterbrochen durch Vertiefungen 13 b und gegeneinander auf
Luke versetzt.
-
Aus Fig. 2 ist deutlich zu sehen, daß die innere Oberfläche des Gehäuses
2 kurz vor der Austrittsöffnung 9 glatt ausgebildet ist, so daß die von den Rillen
12 parallel zur Drehachse gebildeten Kanten 12 a unmittelbar an der Oberfläche des
Gehäuses 2 entlanggleiten und bei der hier gezeigten Ausführungsform drei Druckräume
10 bilden, die sich nach und nach nur zur Austrittsöffnung 9 öffnen.
-
In den F i g. 2 und 3 ist die Walzenheizung 14, die Mantelkühlung
15, der Walzenantrieb 16, der Motor 17 und das Getriebe 18 nur schematisch angedeutet.
-
Die in den Zeichnungen erläuterten Vorrichtungen stellen nur beispielhafte
Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dar. Es ist selbstverständlich, daß
weitere Abwandlungen hinsichtlich der Oberflächengestaltung der Walze und des Gehäuses
ohne Schwierigkeiten vorgenommen werden können, wenn hierdurch den jeweiligen Bedürfnissen,
wie einer besonders intensiven Durchmischung oder einer besonders raschen Förderung
der Kunststoffmasse, Rechnung getragen werden kann.
-
Wie ohne weiteres verständlich, läßt sich dies durch Verwendung solcher
Profile erreichen, die der Kunststoffmasse bei ihrem Umlaufweg einen größeren oder
geringeren Widerstand entgegensetzen. Die Verweilzeit der Kunststoffmasse kann sowohl
durch Abänderung der Abmessungen der Strangpresse als auch durch Änderung der Drehgeschwindigkeit
und wegen der Rückstauwirkung der Profile in gewissem Umfang auch durch die Formgebung
der Profile gesteuert werden.