DE3519291C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Homogenisieren und Kühlen einer Kunststoffschmelze, insbesondere einer mit einem Treibmittel begasten Kunststoffschmelze der im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 näher erläuterten Art. Sie betrifft aber auch einen Extruder zur Ausübung dieses Verfahrens mit den vom Gattungsbegriff des Anspruchs 4 erfaßten Ausbil­ dungsmerkmalen a) und b).

Die Wendelströmung innerhalb eines Schneckenganges, die durch die schraubende Transportbewegung bewirkt wird, läßt einen Kernbereich des Schmelzestranges entstehen, der mit den Kühlflächen nicht in Berührung kommt.

Durch die US-PS 41 31 368 ist bereits ein Extruder bekannt, dessen Extruderschnecke mit parallelen Schneckengängen versehen ist und mindestens einen Sonderabschnitt aufweist, welcher zur Verbesserung der Homogenisierung und Plastifi­ zierung beitragen soll.

Bei dieser bekannten Extruderschnecke ist dabei der Sonder­ abschnitt dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schneckengang etwa über zwei Schneckensteigungen hinweg und der andere Schneckengang über mindestens eine Schneckensteigung hinweg am Schneckenkern eine größere Anzahl von im wesentlichen ebenflächigen Facetten aufweist, welche gegen die Schnecken­ achse geneigt verlaufen und aus Dreiecksflächen bestehen. Dabei sind jeweils zwei Gruppen von Facetten mit zueinander entgegengesetzter Neigungsrichtung vorgesehen und haben abwechselnd eine solche Anordnung, daß sie jeweils mitein­ ander einen Vieleck-Querschnitt des Kerns der Schnecke begren­ zen, dergestalt, daß dort der Schneckenkern unterschiedliche Radialabstände zum Hüllmantel der Extruderschnecke hat.

Mit Hilfe der gegeneinander geneigt verlaufenden Dreiecks- Facetten wird die Kunststoffschmelze bei ihrer Transportbewegung durch die Schneckengänge in Axialrichtung der Extruderschnecke begrenzt hin- und hergeschoben.

Die im Kernbereich des Schmelze­ stranges befindliche Schmelze wird durch die Rotationsbewegung der Facetten um die Schneckenachse nicht wesentlich beeinflußt, so daß eine intensive Kühlung dersel­ ben nicht erreichbar ist.

Durch die DE-PS 12 07 074 und die US-PS 33 68 724 sind Schneckenextruder bekanntgeworden, die mit sogenannten Bar­ riere-Schnecken arbeiten.

Das Wesensmerkmal solcher Barriere-Schnecken liegt darin, daß zwischen zwei Schneckenstegen gleicher Höhe ein Bar­ rieresteg geringerer Höhe ausgebildet ist. Durch den Bar­ rieresteg werden dabei zwar zwei Schneckengänge gegeneinan­ der abgegrenzt. Während der eine Schneckengang dabei aber als Feststoffkanal wirkt, in dem sich zum größten Teil noch nicht plastifizierter Kunststoff befindet, dient der zweite Schneckengang zur Aufnahme des verflüssigten Kunststoffmate­ rials. Der in der Oberschicht des Feststoffkanals in den schmelzflüssigen Zustand übergehende Materialfilm wird ent­ lang des Innenumfangs des Schneckenzylinders fortwährend über den Barrieresteg weggeführt und gelangt damit ständig in den Schmelzekanal.

Mit Hilfe solcher Barriere-Schnecken wird der im Schmelze­ kanal befindliche Schmelzestrang praktisch in gleicher Weise durch den Extruder transportiert, wie mit einer üblichen, eingängigen Schnecke. Der Kern des Schmelzestranges kann also auch hier - ebensowenig wie nach der US-PS 41 31 368, nicht mit den Kühlflächen in Wirkverbindung gebracht werden.

Bei der Herstellung von Schaumfolien wird zunächst der Kunststoff, z. B. Polystyrol, aufgeschmolzen, dann mit einem Treibmittel begast und daraufhin das Flüs­ siggas mit der Schmelze homogenisiert. Im weiteren Prozeßverlauf wird das Schmelzegemisch herunter­ gekühlt und dabei die Temperatur so niedrig eingestellt sowie die Gaseinmischung so gleichmäßig bewirkt wird, daß sich eine gleichmäßige Schaumstruktur mit kleinen Poren beim Austritt aus der Düse ergibt. Dieser Prozeßablauf wird entweder auf Tandemanlagen ausge­ führt, bei denen der Kühlextruder mit einem eigenen Antrieb versehen ist und getrennt vom Begasungsextruder arbeitet, oder aber er findet in Einschneckenextrudern statt, bei denen die Kunststoffbegasung und der Kühlprozeß mit einer relativ langen Schnecke durchgeführt werden. In jedem Falle wird die Qualität des Kunststoffschaumes durch die Schmelzetemperatur beeinflußt; d. h., eine gleich­ mäßige Schaumstruktur setzt auch die ständige Aufrechter­ haltung einer möglichst gleichmäßigen, niedrigen Schmelze­ temperatur voraus.

Die erforderliche Kühlung der Kunststoffschmelze erfolgt im Extruder im wesentlichen über die Wandung des Schnecken­ zylinders und kann nur zu einem Teil durch Innenkühlung der Extruderschnecke unterstützt werden.

In der Praxis erweist es sich als äußerst problematisch, aus dem Kernbereich und den benachbarten Schichten der Kunst­ stoffschmelze im Schneckenkanal die Wärme abzuführen, weil nämlich die Schmelze in den Schneckengängen eine schrau­ bende Transportbewegung ausführt, die eine Verlagerung des Schmelze-Kernbereichs von innen nach außen an die metallischen Kühlwände nicht zuläßt.

Damit die schraubende Transport­ bewegung der Kunststoffschmelze gestört wird, ist es bereits bekannt, Extruderschnecken zu benutzen, die innerhalb der durch die schraubenartig um den Kern verlaufenden Stege voneinander getrennten Schneckengänge über den Umfang des Schneckenkerns vorstehende Stifte als Mischelemente aufweisen. Diese Mischelemente bewirken zwar eine Umverteilung der Kunststoffschmelze innerhalb der einzelnen Schneckenkanäle, jedoch lediglich in der Weise, daß die auf Radialebene ro­ tierenden Stifte sich in Axialrichtung der Extruderschnecke schlangenlinienförmig hin- und hergehende Verlagerungsbewe­ gungen innerhalb der Kunststoffschmelze erzeugen. Die um den Kern der Extruderschnecke aufgebauten Schichten in der schraubenstrangförmigen Kunststoffschmelze werden jedoch nicht aufgebrochen und verlagert, so daß auch hier die im Schmelze-Kernbereich befindlichen Kunststoffschichten auf einer höheren Temperatur verbleiben als die den Wänden des Schneckenzylinders bzw. Schneckengehäuses und dem Schnecken­ kern benachbarten bzw. näher gelegenen Schmelzeschichten.

Auch die zusätzliche Anordnung von Durchbrüchen in den schraubenartig um den Kern verlaufenden Stegen der Extruder­ schnecke haben keine Verbesserung des Kühleffektes gebracht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs gattungsgemäß näher definiertes Verfahren zum Homogenisieren und Kühlen der Kunststoffschmelze anzugeben, das einen er­ heblich verbesserten, nämlich vergleichmäßigten Kühleffekt innerhalb der Kunststoffschmelze gewährleistet und damit deren Verarbeitung, insbesondere bei der Herstellung von Schaumfolien, erleichtert, und eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht durch die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der diametrale Schichtaufbau der Kunststoffschmelze wird damit bei der in Strangform stattfindenden, schraubenden Transport­ bewegung fortwährend von innen nach außen und von außen nach innen gewendet, und alle Schmelzeschichten gelangen auf ihrem Transportweg zum Extruderausgang über eine genügend lange Wegstrecke mit den Wandungen des Schneckenzylinders und der Schnecke in Kon­ takt.

Vorteilhafte verfahrenstechnische Weiterbildungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 3.

Der zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ein­ satz gelangende Extruder zeichnet sich durch die Kennzeichnungsmerkmale - c) bis f) - des Anspruchs 4 aus.

Er läßt sich in vorteilhafter Weise entspre­ chend den Merkmalen der Unteransprüche 5 bis 12 weiterbil­ den.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematisch vereinfachter Darstellung und im Längsschnitt einen Einschnecken-Extruder zum Auf­ schmelzen von Kunststoff-Granulat sowie zum Homo­ genisieren und Kühlen der dadurch gebildeten Kunst­ stoff-Schmelze, ausgestattet mit einer zweigängigen Extruderschnecke,

Fig. 2 in schaubildlicher Darstellung den Verfahrensablauf während des Homogenisierens und Kühlens der Kunst­ stoff-Schmelze mit dem Einschneckenextruder nach Fig. 1,

Fig. 3 eine rein schematische Übersichtsdarstellung von fünf verschiedenen Längenabschnitten a) bis e) einer er­ findungsgemäßen Extruderschnecke, die

Fig. 3a bis 3e in größerem Maßstab und in ausführlicher Darstellung die aus Fig. 3 ersichtlichen Längenab­ schnitte einer erfindungsgemäßen Extruderschnecke, die

Fig. 4a bis 4e die Abwicklungen der in den Fig. 3a bis 3e dargestellten Längenabschnitte einer Extruderschnecke,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V durch die Abwick­ lung der Extruderschnecke in den Fig. 4b und 4d,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI durch die Ab­ wicklung der Extruderschnecke in den Fig. 4b und 4d,

Fig. 7 in räumlicher Ansichtsdarstellung und im Längsschnitt ein Teilstück einer üblichen Extruderschnecke im Schneckenzylinder, wobei die Wendelströmung der Schmelze im Schneckengang (Schneckenkanal) angedeutet ist, während

Fig. 8 einen Querschnitt durch einen Schneckenkanal mit dem üblichen Temperaturprofil der Schmelze wiedergibt.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Einschneckenextruder 1 dar­ gestellt, der nicht nur zum Aufschmelzen von Kunststoff- Granulat dient, sondern darüber hinaus auch zum Homogeni­ sieren und Kühlen der Kunststoffschmelze geeignet ist. Ins­ besondere eignet sich dieser Einschneckenextruder 1 zum Ho­ mogenisieren und Kühlen einer mit einem Treibmittel begasten Kunststoff-Schmelze.

Zur Aufnahme des Kunststoff-Granulats dient ein Vorratstrich­ ter 2, während das Treibmittel sich in einem Vorratsbehälter 3 befindet, der über eine Leitung 4 und ein Dosierventil 5 an den Schneckenzylinderraum 6 bzw. der Schneckenzylinder 7 ange­ schlossen ist. Der Schneckenzylinder 7 ist auf seiner ganzen Länge von Kühlvorrichtungen 8 oder auch Heizvorrichtungen umgeben. Die Extruderschnecke 9 ist als zweigängige Schnecke ausgeführt und steht mit einem Drehantrieb 10 in Verbindung.

Die zweigängig ausgelegte Extruderschnecke 9 hat zwei Schnec­ kengänge 11 und 12, die über die gesamte Schneckenlänge durch die Schneckenstege 13 und 14 voneinander getrennt sind, die schraubenförmig um den Schneckenkern 15 herum verlaufen.

Durch die ständige Drehbewegung der Extruderschnecke 9 inner­ halb des vom Schneckenzylinder 7 umgrenzten Schneckenzylinderraums 6 wird die durch Aufschmelzen des Kunststoff-Granulats ent­ stehende Kunststoff-Schmelze in zwei volumetrisch im wesent­ lichen gleichen Schmelzesträngen in Richtung zum Extruderaus­ gang 16 transportiert, und zwar unter ständiger Ausführung einer schraubenden Transportbewegung innerhalb des Schnecken­ zylinderraums 6.

Durch die ständig in Drehung befindliche Extruderschnecke 9 wird die Kunststoffschmelze zwangsläufig auf beträchtlich über dem Schmelzpunkt des Kunststoff-Granulats liegende Tempe­ raturen aufgeheizt, die eine einwandfreie Verarbeitung nach dem Ausbringen aus dem Extruder 1 nicht gewährleistet. Des­ halb ist es erforderlich, die Kunststoffschmelze auf ihrem Weg zum Extruderausgang 16 durch die Kühlvorrichtungen 8 auf eine Temperatur zu bringen, die möglichst optimale Ergeb­ nisse bei der Weiterverarbeitung, bspw. zu Schaumfolien, sicherstellt.

Um eine völlig gleichmäßige Kühlung der in den beiden Schnecken­ gängen 11 und 12 zwischen den Schneckenstegen 13 und 14 transportierten Schmelzesträngen 17 und 18 zu gewährleisten, ist eine besondere verfahrenstechnische Behandlung derselben während ihrer schraubenden Transportbewegung durch den vom Schneckenzylinder 7 begrenzten Schneckenzylinderraum 6 vorgesehen, die zunächst anhand der schaubildlichen Darstellung der Fig. 2 erläutert wird.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß die gegebenen Erläuterungen nicht nur auf die bei Einschneckenextrudern vorliegenden Verhältnisse zutreffen, sondern auch für die sogenannten Tandemextruder, bei denen Kühl- und Plastifizier- bzw. Be­ gasungsschnecken voneinander getrennt sind und jeweils separat angetrieben werden.

Die in Fig. 2 jeweils gezeigten Querschnitte A, B, C, D und E für die beiden Kunststoffstränge ergeben sich im Extruder 1, und zwar für die beiden Schneckengänge 11 und 12 jeweils im Bereich der in Fig. 1 gekennzeichneten Querschnittsebenen A, B, C, D und E. Das bedeutet, daß im Bereich der Querschnitts­ ebenen A der Fig. 1 beide Schmelzestränge 17 und 18 bzw. beide Schneckengänge 11 und 12 übereinstimmende Querschnittsabmessungen aufweisen.

Auf der Querschnittsebene B der Fig. 1 hat der Schmelzestrang 17 bzw. der ihn enthaltende Schneckengang 11 nur den halben Querschnitt der Ebene A, während der Schmelzestrang 18 im Be­ reich der Querschnittsebene B gegenüber der Querschnittsebene A die eineinhalbfache Querschnittsfläche hat. Umgekehrt verhält es sich im Bereich der Querschnittsebene C der Fig. 1, d. h. dort weist der Schmelzestrang 17 die eineinhalbfache Quer­ schnittsfläche gegenüber den Querschnittsebenen A auf, während der Schmelzestrang 18 nur eine Querschnittsfläche einnimmt, die dem halben Querschnitt in den Querschnittsebenen A der Fig. 1 entspricht. In den Querschnittsebenen D der Fig. 1 haben sich wieder die gleichen Querschnittsverhältnisse zwischen den beiden Schmelzesträngen 17 und 18 eingestellt wie in den Querschnittsebenen B, während in den Querschnitts­ ebenen E der Fig. 1 wieder Querschnittsverhältnisse eintreten, die denjenigen der Querschnittsebenen A entsprechen.

In jedem Falle wird von den beiden Schneckengängen 11 und 12 ständig ein fest vorgegebener Volumenstrom der Kunststoff­ schmelze transportiert. Während der Transportbewegung wer­ den jedoch die Querschnitte der beiden unmittelbar benach­ barten Schmelzestränge 17 und 18 in zueinander umgekehrtem Verhältnis verändert. Diese Querschnittsveränderung der Schmelzestränge 17 und 18 wird dadurch bewirkt, daß einer­ seits entsprechende Querschnittsveränderungen innerhalb der beiden Schneckengänge 11 und 12 relativ zur Innenwandung des Schneckenzylinders 7 vorgesehen sind, und in mehrfach aufeinanderfolgendem Wech­ sel auftreten, während andererseits die Möglichkeit geschaf­ fen ist, daß jeweils aus dem der Querschnittsminderung unter­ worfenen Schmelzestrang eine entsprechende Schmelze-Teilmen­ ge dem der Querschnittsvergrößerung unterliegenden Schmelze­ strang zugeführt wird.

In Fig. 2 ist zu sehen, daß der Schmelzestrang 17 in der Querschnittsebene A aus den beiden Teilmengen T 1 und T 2 besteht, die in gleich dicken Schichten übereinanderliegen. In entsprechender Weise besteht auch der Schmelzestrang 18 in der Querschnittsebene A aus zwei gleichgroßen Teilmengen T 3 und T 4, die ebenfalls in Schichten übereinanderliegen.

In der Querschnittsebene B nach Fig. 2 enthält der Schmelze­ strang 17 nur noch die Teilmenge T 1, während in den Schmel­ zestrang 18 die Teilmenge T 2 aus dem Schmelzestrang 17 über­ geführt wurde, so daß dort der Schmelzestrang 18 aus den Teilmengen T 2, T 4 und T 3 besteht, die in gleichmäßigen Schichten übereinanderliegen. In der Querschnittsebene C umfaßt der Schmelzestrang 18 lediglich noch die Teilmenge T 2, während aus ihm die Teilmengen T 3 und T 4 in den Schmel­ zestrang 17 übergeführt wurden und dort oberhalb der Teil­ menge T 1 angelagert sind. Die in der Querschnittsebene B im Schmelzestrang 18 unten gelegene Teilmenge T 3 ist also in der Querschnittsebene C als obere Teilmenge im Schmelze­ strang 17 angelagert, d. h. es hat sich eine verdrehte Schich­ tenlage eingestellt, die durch gekrümmte Pfeile angedeutet ist.

Wenn die Querschnittsebene D erreicht wird, dann umfaßt gemäß Fig. 2 der Schmelzestrang 17 nur noch die Teilmenge T 3, welche ursprünglich, also in der Querschnittsebene A, im Schmelzestrang 18 angelagert war. Andererseits umfaßt in der Querschnittsebene D der Schmelzestrang 18 die Teil­ mengen T 1, T 4 und T 2, von welchen nur die in der Mitte ge­ legene Teilmenge T 4 ursprünglich aus dem Schmelzestrang 18 stammt, wie das in der Querschnittsebene A der Fig. 2 er­ kennbar ist. Die Teilmengen T 1 und T 2 stammen jedoch ursprüng­ lich aus dem Schmelzestrang 17, wie das in der Querschnitts­ ebene A der Fig. 2 erkennbar ist. Sie nehmen jedoch relativ zueinander eine gegenüber der Querschnittsebene A verdrehte Höhenlage ein und sind außerdem voneinander noch durch die Teilmenge T 4 getrennt.

In der Querschnittsebene E haben beide Schmelzestränge 17 und 18 wieder übereinstimmende Querschnitte, wobei der Schmelzestrang 17 seine ursprüngliche Teilmenge T 2 und die ursprüngliche Teilmenge T 3 aus dem Schmelzestrang 18 umfaßt, während der Schmelzestrang 18 dort von seiner ursprünglichen Teilmenge T 4 sowie der ursprünglichen Teilmenge T 1 aus dem Schmelzestrang 17 besteht. Auch in der Querschnittsebene E hat wieder, wie die gekrümmten Pfeile kenntlich machen, eine Lageverdrehung der von den Teilmengen gebildeten Schmelzeschichten stattgefunden.

Die Verlagerung und Umschichtung der Teilmengen T 1, T 2, T 3 und T 4 innerhalb der Schmelzestränge 17 und 18 wird aufgrund der in den Schneckengängen 11 und 12 vorgesehenen Querschnittsänderungen zwangsläufig durch die durch die schraubende Transportbewegung bewirkte Wendelströmung und den Masseaustausch zwischen den beiden benachbarten Schneckengängen 11 und 12 der Extruderschnecke 9 vorgenommen.

Da durch den jeweils zwischen den Querschnittsebenen A und E nach Fig. 1 stattgefundenen, mehrfachen gegenseitigen Masse­ austausch zwischen den beiden Schmelzesträngen 17 und 18 und die dabei zugleich bewirkte, mehrfache gegenseitige Um­ schichtung der Teilmengen T 1, T 2, T 3 und T 4 wird erreicht, daß sämtliche diesen Teilmengen T 1 bis T 4 entsprechenden Schichten der Kunststoffschmelze genügend intensiv mit der inneren Begrenzungsfläche des Schneckenzylinders 7 in Kontakt gelangen und folglich auch gleich­ mäßig durch die Kühlvorrichtungen 8 gekühlt werden können. Eine optimale Schmelzetemperatur am Extruderausgang 16 wird hierdurch gewährleistet.

In Fig. 2 der Zeichnung sind außer den die Vorschubrichtung, die Austauschrichtung und die Drehrichtung für die Teilmen­ gen T 1 bis T 4 kennzeichnenden Pfeile den einzelnen Teilmengen T 1 bis T 4 bzw. Schmelzeschichten noch besondere Fähnchen zu­ geordnet, die den Bewegungsablauf von innen nach außen kenn­ zeichnen, welcher sich bei der Schmelzeumschichtung durch eine bestimmte Wechselwirkung von abnehmenden und zuneh­ menden Querschnittsabmessungen in den Schneckengängen 11 und 12 sowie den gleichzeitigen Schmelzeaustausch zwischen den benachbarten Schneckenkanälen 11 und 12 ergibt.

Die veränderte Lage dieser Fähnchen innerhalb der einzelnen Querschnittsebenen A bis E macht dabei deutlich, daß sämt­ liche langen Querschnitts-Seitenflächen der durch die ein­ zelnen Teilmengen T 1 bis T 4 bestimmten Schmelzeschichten während der schraubenartigen Transportbewegung der Schmel­ zestränge 17 und 18 zu irgendeinem Zeitpunkt mit den inne­ ren Begrenzungsflächen des Schneckenzylinders 7 in Berührung kommen und damit einer Kühlbeeinflussung unterworfen werden. Eine gleichmäßige Durchkühlung des gesamten von der Extruder­ schnecke 9 geförderten Schmelzevolumens ist dadurch sicher­ gestellt.

Anhand der Fig. 3 bis 6 wird nachfolgend die bauliche Ausge­ staltung einer die Ausübung des vorstehend erläuterten Ver­ fahrens ermöglichenden Extruderschnecke 109 erläutert, die in Fig. 3 der Zeichnung nur schematisch dargestellt ist, in den Fig. 3a bis 3e jedoch in allen Einzelheiten gezeigt wird.

Die Extruderschnecke 109 gemäß Fig. 3 ist in den Fig. 3a bis 3e als viergängige Extruderschnecke dargestellt, d. h. sie hat vier schraubenförmig über die ganze Länge um ihren Kern herumlaufende Schneckengänge 111, 112, 113 und 114, die seitlich von den Schneckenstegen 115, 116, 117 und 118 be­ grenzt werden, als innere Begrenzung den Schneckenkern 110 haben und deren äußere Begrenzung von der Innenwand des Schneckenzylinders 107 mit seinem Innenraum 106 begrenzt werden.

In den Fig. 3a bis 3e sind auch die den Schneckenzylinder 107 umfassenden Kühlvorrichtungen 108 gezeigt.

Die in den Fig. 3a, 3c und 3e dargestellten Längenbereiche der Extruderschnecke 109 haben, abgesehen von einer wichti­ gen Ausnahme, den üblichen Aufbau einer viergängigen Extru­ derschnecke. Der Schneckenkern 110 hat dort nämlich auf sei­ ner ganzen Länge eine zylindrische Mantelfläche 119, während die Schneckenstege 115, 116, 117 und 118 eine hierzu konzen­ trisch verlaufende Außenkontur aufweisen, die nur relativ geringes Spiel zu den inneren Begrenzungsflächen des Schnec­ kenzylinders 107 hat.

Die Ausnahme besteht darin, daß jeder der Schneckenstege 115, 116, 117 und 118 in bestimmten Winkelabständen um die Längs­ achse der Extruderschnecke 109 versetzt angeordnete Unterbre­ chungen bzw. Ausschnitte 121, 122, 123 und 124 aufweist, und zwar so, daß innerhalb einer Steigung jedes Schnec­ kensteges 115, 116, 117 und 118 zwei Unterbrechungen bzw. Ausnehmungen 121, 122, 123 und 124 vorhanden sind, und ihr Winkelabstand voneinander etwa im Bereich um 180° liegt.

Die in den Fig. 3b und 3d dargestellten Längenabschnitte der Extruderschnecke 109 haben in verfahrenstechnischer Hinsicht, also zum Homogenisieren und Kühlen der Kunststoffschmelze, die gleiche Bedeutung wie die beiden Abschnitte der Extru­ derschnecke 9 nach Fig. 1, welche jeweils von den Querschnitts­ ebenen A und E begrenzt sind.

Ihr Wirkprinzip ist also solcherart, daß sich dort mindestens die gleichen Abläufe hinsichtlich des Masseaustauschs zwischen benachbarten Schmelzeströmen sowie der Teilmengen-Umschichtung innerhalb derselben ergeben, wie sie in Fig. 2 der Zeichnung gezeigt und anhand der Schaubilder A bis E im einzelnen er­ läutert worden sind.

Die vorstehend anhand der Fig. 3a, 3c und 3e beschriebenen Längenteilstücke der Extruderschnecke 109 sind getrennt bzw. unabhängig von den in den Fig. 3b und 3d gezeigten Längenteilstücken derselben hergestellt. Die Verbindung der verschiedenen Längenteilstücke miteinander zur Bildung der vollständigen Extruderschnecke 109 kann dabei durch Schraubkupplungen erfolgen. Dabei kann es sich als vorteil­ haft erweisen, die das Innengewinde aufweisenden Kupplungs­ teile jeweils in die Enden der Längenteilstücke einzuarbei­ ten, die in den Fig. 3a, 3c und 3e gezeigt sind, während die mit dem Außengewinde versehenen Kupplungsteile beidendig an den Längenteilstücken der Extruderschnecke 109 vor­ gesehen sind, die in den Fig. 3b und 3d gezeigt werden.

Bei einem Vergleich der Fig. 3b und 3d ergibt sich, daß die dort gezeigten Längenteilstücke der Extruderschnecke zumindest übereinstimmende Längenabmessung aufweisen, vor­ zugsweise aber insgesamt eine identische Auslegung haben.

Der wirksame Teil der in den Fig. 3b und 3d gezeigten Län­ genteilstücke der Extruderschnecke 109 hat eine solche Län­ genabmessung 120, daß auf ihm sämtliche von den Schnecken­ stegen 115, 116, 117 und 118 gegeneinander abgegrenzten Schneckengänge 111, 112, 113 und 114 sich mindestens über eine Steigung erstrecken.

Wichtig ist aber auch eine solche Ausgestaltung sämtlicher in den Fig. 3a bis 3e gezeigten Längenteilstücke, daß sie sich beim Zusammenbau zur vollständigen Extruderschnecke 109 lüc­ kenlos aneinanderfügen lassen; d. h., daß sich ihre Schnecken­ gänge 111, 112, 113 und 114 sowie auch ihre Schnecken­ stege 115, 116, 117 und 118 passend aneinanderfügen lassen.

Das wesentliche Unterscheidungsmerkmal der in den Fig. 3b und 3d gezeigten Längenteilstücke 120 für die Extruderschnecke 109 gegenüber den in den Fig. 3a, 3c und 3e gezeigten Län­ genteilstücke derselben liegt darin, daß ihr Schneckenkern 110 im Bereich der einzelnen Schneckengänge 111, 112, 113 und 114 nicht mit einer zylindrisch begrenzten Mantelfläche 119 ausgestattet ist, sondern vielmehr in den einzelnen Schneckengängen 111, 112, 113 und 114 unterschiedlich ge­ staltete Mantelflächen 125, 126, 127 und 128 aufweist.

Bereits jetzt sei darauf hingewiesen, daß einerseits die Kontur der Mantelflächen 125 und 126 zwischen den beiden unmittelbar nebeneinanderliegenden Schneckengängen 111 und 112 sowie auch die Mantelflächen 127 und 128 in den beiden wiederum unmittelbar nebeneinanderliegenden Schneckengängen 113 und 114 unterschiedlich konturiert sind, daß dabei aber die Konturen der Mantelflächen 125 und 127 einerseits sowie die Konturen der Mantelflächen 126 und 128 andererseits mit­ einander übereinstimmen können.

Über den vollen Steigungsabstand eines Schneckenganges hinweg weisen die Mantelflächen 125 und 127 der Schneckengänge 111 und 113 die in Fig. 5 als Abwicklung dargestellte Kontur auf, während die Mantelflächen 126 und 128 der Schneckengänge 112 und 114 die in Fig. 6 als Abwicklung darge­ stellte Kontur haben.

Der Beginn eines vollständigen Schneckenganges liegt dabei in den Darstellungen der Fig. 5 und 6 rechts, während das Ende desselben links liegt.

Aus Fig. 5 ist die Normaltiefe der Schneckengänge 111 und 113 gegen den Innenumfang des Schneckenzylinders 107 am rechten und am linken Ende der Darstellung jeweils durch das Bezugszeichen 129 gekennzeichnet. Die Normaltiefe 129 für die Schneckengänge 112 und 114 ist aber auch an den glei­ chen Stellen der Fig. 6 eingetragen.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß am Anfang der Schnecken­ gänge 111 und 113 des Längenteilstücks 120 der Extruder­ schnecke 109 die Normaltiefe 129 derselben vorherrscht. Durch Ausbildung des in Umfangsrichtung des Schneckenker­ nes allmählich auf einen größeren Durchmesser ansteigenden Mantelflächen-Abschnitt 130 a verringert sich die Tiefe der Schneckengänge 111 und 113 auf ein Maß 131, welches der Hälfte der Normaltiefe 129 entspricht. Über einen Winkel von 60° schließt sich an den Mantelflächen-Abschnitt 130 a der Mantelflächen-Abschnitt 130 b an, über welchen hinweg die Schneckengänge 111 und 113 die gegenüber der Normal­ tiefe 129 um die Hälfte verringerte Tiefe 131 beibehalten.

An den Mantelflächen-Abschnitt 130 b schließt sich sodann über einen Winkelbereich von 60° hinweg ein Mantelflächen- Abschnitt 130 c an, welcher in Umfangsrichtung einen solchen Verlauf nimmt, daß an seinem Ende die Schneckengänge 111 und 113 eine Tiefe 132 aufweisen, die um die Hälfte größer ist als die Normaltiefe 129 bzw. dem Dreifachen der vermin­ derten Tiefe 131 entspricht. An den Mantelflächenabschnitt 130 c schließt sich dann, wiederum über einen Winkelbereich von 60°, ein Mantelflächenabschnitt 130 d an, über dessen Länge hinweg die Tiefe 132 der Schneckengänge 111 und 113 beibehalten wird.

Im Anschluß an den Mantelflächen-Abschnitt 130 d ist ein Man­ telflächenabschnitt 130 e vorgesehen, der dem Mantelflächen­ abschnitt 130 c entspricht, jedoch spiegelbildlich zu diesem verläuft und zu einer verringerten Tiefe 133 für die Schnec­ kengänge 111 und 113 führt, die wiederum der Tiefe 131 ent­ spricht und sich wie diese über einen Winkelbereich von 60° erstreckt und durch einen Mantelflächenabschnitt 130 f begrenzt wird, dessen Kontur mit der Kontur des Mantelflächen­ abschnitts 130 b übereinstimmt.

An den Mantelflächen-Abschnitt 130 f schließt sich wiederum ein reziprok zum Mantelflächen-Abschnitt 130 a verlaufender Mantelflächen-Abschnitt 130 g an, der sich über einen Win­ kelbereich von 30° erstreckt und eine solche Lage hat, daß an seinem Ende wieder die Normaltiefe 129 für die Schnecken­ gänge 111 und 113 erreicht ist.

Auch die in Fig. 6 dargestellte Kontur der Mantelflächen 126 und 128 für den Schneckenkern 110 im Bereich der Schnec­ kengänge 112 und 114 setzt sich aus einer größeren Anzahl von Mantelflächen-Abschnitten 134 a bis 134 h zusammen, die sich über einen Vollwinkelbereich von 360° hinweg bzw. über eine volle Schneckensteigung in bestimmter Weise aneinander­ reihen.

Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß der Mantelflächen-Abschnitt 134 a sich an den vorhergehenden Mantelflächenabschnitt, der die Normaltiefe 129 für die Schneckengänge 112 und 114 be­ grenzt, über einen Winkel von 30° hinweg anschließt. Er hat dabei einen solchen Verlauf, daß sich die Tiefe der Schnec­ kengänge 112 und 114 allmählich gegenüber der Normaltiefe 129 um die Hälfte auf die Tiefe 135 vergrößert. Über einen Winkel von 30° hinweg wird diese Tiefe 135 der Schneckengänge 112 und 114 durch einen Mantelflächenabschnitt 134 b begrenzt. An diesen schließt sich sodann über einen Winkel von 60° hin­ weg der Mantelflächen-Abschnitt 134 c an, welcher wiederum so verläuft, daß an seinem Ende eine Tiefe 136 der Schnecken­ gänge 112 und 114 erreicht wird, die gleich der Hälfte der Normaltiefe 129 und gleich einem Drittel der Maximaltiefe 135 für diese Schneckengänge entspricht.

Die Minimaltiefe 136 für die Schneckengänge 112 und 114 wird über einen Winkelbereich von 90° hinweg durch den Man­ telflächenabschnitt 134 d begrenzt, an welchen sich dann wie­ der über einen Winkelbereich von 60° ein Mantelflächen-Ab­ schnitt 134 e anschließt, der dem Mantelflächenabschnitt 134 c entspricht, jedoch zu diesem reziprok verläuft.

Am Ende des Mantelflächenabschnitts 134 e wird wieder eine Tiefe 137 für die Schneckengänge 112 und 114 erreicht, die dem Dreifachen der Minimaltiefe 136 entspricht und gleich der Maximaltiefe 135 ist. Die Maximaltiefe 137 der Schnec­ kengänge 112 und 114 wird über einen Winkelbereich von 45° durch den Mantelflächenabschnitt 134 f bestimmt, an den sich dann über einen Winkelbereich von 30° der Mantelflächenab­ schnitt 134 g anschließt, welcher dem Mantelflächenabschnitt 134 a entspricht, jedoch einen zu diesem reziproken Verlauf nimmt. Am Ende des Mantelflächenabschnitts 134 g ist für die Schneckengänge 112 und 114 wieder die Normaltiefe 129 er­ reicht, und zwar etwa 15° vor dem Ende einer vollen Schnec­ kensteigung, so daß der Winkelbereich von 15° bis zur vol­ len Schneckensteigung schon von einem Mantelflächen-Abschnitt 134 h bestimmt wird, der dem normalen, zylindrisch begrenz­ ten Kernumfang der Extruderschnecke 109 entspricht.

Die Fig. 5 und 6 machen auch deutlich, welche Relativlage die Mantelflächenabschnitte 130 a bis 130 g der Mantelfläche 125 des Schneckenganges 111 in Richtung der Schneckenstei­ gung zu den Mantelflächenabschnitten 134 a bis 134 h der Man­ telfläche 126 des Schneckenganges 112 zueinander haben. Des­ gleichen machen sie aber auch die entsprechende Relativlage der Mantelflächen 127 und 128 in den Schneckengängen 113 und 114 zueinander deutlich.

Besonders deutlich ist die Relativlage der Mantelflächen- Abschnitte 130 a bis 130 g in den Schneckengängen 111 und 113 zu den Mantelflächenabschnitten 134 a bis 134 h in den Schneckengängen 112 und 114 aus den abgewickelten Drauf­ sichten in den Fig. 4b und 4d ersichtlich. Aber auch in den Fig. 3b und 3d sind die Mantelflächenabschnitte 130 a bis 130 g bzw. 134 a bis 134 h zumindest teilweise zu sehen, wobei dort insbesondere die unterschiedlichen Tiefen der Schneckengänge 111 bis 114 gegenüber dem Innenumfang des Schneckenzylinders 106 im Schneckengehäuse 107 deutlich werden.

Für die Ausübung des Verfahrens zum Homogenisieren und Kühlen der Kunststoffschmelze reicht es jedoch nicht allein aus, die Umfangsflächen 125, 126, 127 und 128 des Schnecken­ kerns 110 im Bereich der Schneckengänge 111, 112, 113 und 114 durch Aneinanderreihung von Mantelflächenabschnitten 130 a bis 130 g bzw. 134 a bis 134 h zu bilden, die relativ zum zylindrischen Innenumfang des Schneckenzylinders 107 bzw. zum Hüllmantel der Schneckenstege 115, 116, 117 und 118 unterschiedliche Radial-Abstände aufweisen. Vielmehr ist es hierzu auch noch notwendig, in den Schneckenstegen 115, 116, 117 und 118 zwischen zwei unmittelbar nebenein­ anderliegenden Schneckengängen, also bspw. mindestens im Schneckensteg 116 zwischen den Schneckengängen 111 und 112 und dem Schneckensteg 118 zwischen den Schneckengängen 113 und 114 besondere Unterbrechungen bzw. Ausschnitte vorzu­ sehen.

In Fig. 4b ist dabei zu sehen, daß sich die Unterbrechungen bzw. Ausschnitte 138 a, 138 b, 138 c und 138 d jeweils in den Schneckenstegen 116 und 118 befinden, welche zwischen den Schneckengängen 111 und 112 bzw. 113 und 114 ausgebildet sind. Hingegen ergibt sich aus Fig. 4d, daß dort die Unter­ brechungen bzw. Ausnehmungen 138 a, 138 b, 138 c und 138 d je­ weils in den Schneckenstegen 115 und 117 vorgesehen sind, die zwischen den Schneckengängen 112 und 113 bzw. 114 und 111 liegen.

In den Abwicklungen nach den Fig. 5 und 6 ist die Formge­ bung und Lage der in den Schneckenstegen 115, 116, 117 und 118 vorzusehenden Ausschnitte dargestellt. Dabei ist zu sehen, daß über eine volle Schneckensteigung hinweg in be­ stimmten Abständen voneinander vier Unterbrechungen bzw. Ausschnitte 138 a, 138 b, 138 c und 138 d vorhanden sind. Diese Unterbrechungen bzw. Ausschnitte 138 a, 138 b, 138 c und 138 d sind aber auch in den abgewickelten Draufsichten der Fig. 4b und 4d angedeutet.

Besonders deutlich ergibt sich aus den Fig. 5 und 6, daß die einzelnen Unterbrechungen bzw. Ausschnitte 138 a, 138 b, 138 c und 138 d voneinander verschiedene Formgebung haben und sich in Längsrichtung der betreffenden Schneckenstege 115, 116 117 und 118 auch über unterschiedliche Winkelbereiche er­ strecken. Dabei ist erkennbar, daß die Unterbrechungen bzw. Ausschnitte 138 a und 138 d sich jeweils über einen Winkel von 30° erstrecken und zueinander spiegelbildliche Lage haben. Die Unterbrechung bzw. der Ausschnitt 138 b erstreckt sich über einen Winkel von etwa 75°, während die Unter­ brechung bzw. der Ausschnitt 138 c über einen Winkel von etwa 68° verläuft.

Die Umrißform für die einzelnen Unterbrechungen bzw. Ausschnit­ te 138 a, 138 b, 138 c und 138 d ist maßgebend für den Masseaus­ tausch der Kunststoffschmelze, welcher während der schrauben­ artigen Transportbewegung der Kunststoffschmelze zwischen den Schmelzesträngen stattfinden soll, die gemäß den Fig. 3b und 4b einerseits in den Schneckengängen 111 und 112 und andererseits in den Schneckengängen 113 und 114 transportiert werden. Gemäß den Fig. 3d und 4d gilt dies hingegen für den Masseaustausch der Kunststoffschmelze zwischen den Schmelze­ strängen, die einerseits in den Schneckengängen 112 und 113 sowie andererseits in den Schneckengängen 114 und 111 trans­ portiert werden.

Wenn man die Darstellungen der Fig. 5 und 6 mit den Schau­ bildern A bis E der Fig. 2 in Beziehung setzt und bspw. in Verbindung mit den Schneckengängen 111 und 112 betrachtet, dann herrscht am rechten Ende der Fig. 5 der gleiche Zustand wie auf der linken Seite des Schaubildes A der Fig. 2. Am rechten Ende der Fig. 6 liegt der gleiche Zustand an wie im rechten Teil des Schaubildes A der Fig. 2. Da sich z. B. im Schneckensteg 116 zwischen den beiden Schneckengängen 111 und 112 die Unterbrechung bzw. der Ausschnitt 138 a befindet, wird durch diese bzw. diesen die Teilmenge T 2 aus dem im Schneckengang 111 befindlichen Schmelzestrang in den im Schneckengang 112 befindlichen Schmelzestrang übergeführt. Dieser Vorgang findet über einen Winkelbereich von 30° hin­ weg statt, innerhalb welchem in den Schneckengängen 111 und 112 die Mantelflächenabschnitte 130 a und 134 a einander be­ nachbart sind. Während dann der Schmelzestrang innerhalb des Schneckenganges 111 gemäß Schaubild B der Fig. 2 nur noch die Teilmenge T 1 umfaßt, wurde der Schmelzestrang im Schnec­ kengang 112 um die Teilmenge T 2 in seinem Volumen vergrößert, wobei er gemäß Schaubild B der Fig. 2 die Teilmengen T 2, T 4 und T 3 umfaßt.

Die im Schneckengang 111 verbliebene Teilmenge T 1 des Schmel­ zestrangs wird in Steigungsrichtung über einen Winkel von 60° ohne weitere Beeinflussung transportiert. Hingegen findet ein gemeinsamer Transport der Teilmengen T 2, T 4 und T 3 im Schmelzestrang des Schneckenganges 112 ohne Beeinflus­ sung nur über einen Winkel von 30° in Steigungsrichtung statt. Anschließend werden hingegen aus dem Schmelzestrang des Schneckenganges 112 die beiden Teilmengen T 4 und T 3 mit Hilfe der Unterbrechung bzw. dem Ausschnitt 138 b in den Schneckengang 111 übergeführt, so daß dann im Schnecken­ gang 112 nur noch die Teilmenge T 2 verbleibt. Bei der Über­ führung der Teilmengen T 4 und T 3 in den Schneckengang 111 werden diese in sich gedreht, so daß entsprechend dem Schaubild C der Fig. 2 die Teilmengen T 3 und T 4 oberhalb der Teilmenge T 1 zu liegen kommen, während im Schneckengang 112 nur noch die Teilmenge T 2 weitertransportiert wird.

Wenn nun der Schmelzestrang im Schneckengang 111 die Unter­ brechung bzw. den Ausschnitt 138 c erreicht, werden aus diesem Schmelzestrang gemäß dem Schaubild D der Fig. 2 die Teil­ mengen T 1 und T 2 in den Schmelzestrang des Schneckenganges 112 übergeführt, der dort nur aus der Teilmenge T 2 besteht und zuvor auch in sich gedreht wurde. Auch beim Übertritt der Schmelzestränge T 1 und T 4 durch die Unterbrechung bzw. den Ausschnitt 138 c findet eine Drehung derselben statt, so daß die Teilmengen T 1 und T 4 über der Teilmenge T 2 zu liegen kommen. Im Schmelzestrang des Schneckenganges 111 befindet sich somit gemäß Schaubild D der Fig. 2 nur noch die Teilmenge T 3, während der Schmelzestrang im Schneckengang 112 nunmehr die drei Teilmengen T 1, T 4 und T 2 umfaßt.

Gelangt schließlich der Schmelzestrang im Schneckengang 112 in den Bereich der Unterbrechung bzw. des Ausschnitts 138 d, dann wird aus ihm die Teilmenge T 2 abgezweigt und in den Schneckengang 111 zurückgeführt, der zuvor nur die Teilmenge T 3 umfaßt hat. Dabei findet nicht nur eine Drehung der Teil­ menge T 2 statt, sondern es wird zugleich auch eine Drehung der Teilmengen T 1 und T 4 bewirkt, so daß sich am Ende der Schneckensteigung die Situation gemäß Schaubild E der Fig. 2 ergibt, wonach also der Schmelzestrang im Schneckengang 111 die Teilmengen T 2 und T 3 der Schmelzestrang im Schnec­ kengang 112 die Teilmengen T 4 und T 1 umfaßt.

Durch diesen erzwungenen Trans­ portablauf der Kunststoffschmelze innerhalb der Schmelze­ stränge wird eine optimale Kühlung der Schmelze erreicht, weil sämtliche Schmelzeschichten zu irgendeinem Zeit­ punkt mit dem Innenumfang des Schneckenzylinders 107 in Kon­ taktberührung kommen und folglich der Wirkung der ihn umgebenden Kühlvorrichtungen 108 ausgesetzt sind.

Optimiert wird diese Kühlwirkung auch dadurch, daß innerhalb des in den Fig. 3d und 4d gezeigten Längenabschnitts 120 der Extruderschnecke 109 ein den Schaubildern A bis E der Fig. 2 entsprechender Verfahrensablauf zwischen denjenigen Schmel­ zesträngen stattfindet, die einerseits in den Schneckengängen 112 und 113 und andererseits in den Schneckengängen 114 und 111 gefördert werden.

Die Durchlaßquerschnitte der Unterbrechungen bzw. Ausschnit­ te 138 a, 138 b, 138 c und 138 d in den Schneckenstegen 116 und 118 bzw. 115 und 117 sind jeweils so aufeinander abgestimmt, daß ein leichtes Übertreten der Schmelze-Teilmengen vom einen in den anderen Schneckengang sowie auch wieder umgekehrt ge­ währleistet ist. Der jeweilige Öffnungsquerschnitt ist also immer mindestens so groß wie die Querschnittsabnahme in demjenigen Schneckengang, aus welchem die betreffende Schmel­ ze-Teilmenge bzw. -Teilmengen abgeführt wird bzw. werden.

Da jedem der beiden in den Fig. 3b und 3d dargestellten Längenteilstücke 120 der Extruderschnecke 109 die in den Fig. 3a, 3c und 3e gezeigten Längenabschnitte vor und/oder nachgeordnet sind, wird das erzielbare Homogenisierungs- und/oder Kühlergebnis noch weiter verbessert, weil dort in den Schneckenstegen 115, 116, 117 und 118 die Durch­ brüche 121, 122, 123 und 124 vorhanden sind, die Versetzt­ lage gegeneinander haben. Durch das Vorhandensein der Durchbrüche 121, 122, 123 und 124 wird ein Druckausgleich zwischen allen vier Schneckengängen 111, 112, 113 und 114 gewährleistet und damit eine gleich­ mäßige Schmelzeförderung in allen Schneckengängen sicherge­ stellt.

Zur Begünstigung des Schmelzeflusses durch die Unterbrechun­ gen, Ausschnitte und Durchbrüche ist es wichtig, daß deren Begrenzungskanten zumindest gut abgerundet werden, vorzugs­ weise jedoch Leitflächen bilden, die sich in Richtung des gewünschten Schmelzeflusses erstrecken.

Wie sich die Schmelze der Schmelzestränge bei Drehung der Extruderschnecke 9 innerhalb der einzelnen Schneckengänge 11 und 12 mit Wendelströmung verlagert, ist anschaulich in Fig. 7 der Zeichnung dargestellt. Dabei ist zu sehen, daß innerhalb der einzelnen Schneckengänge 11 bzw. 12 in Rich­ tung der Schneckensteigung eine schraubenartige Transport­ bewegung der Schmelze stattfindet, die quer zum Schnecken­ gang gerichtete Bewegungskomponenten hat, die jeweils in der kernnahen und der zylindernahen Querschnittszone zueinander entgegengesetzte Bewegungsrichtungen haben.

In Fig. 8 der Zeichnung sind schematisch vereinfacht sogenannte Isothermen dargestellt. Dabei ist erkennbar, daß normalerweise im Kernbereich K jedes Schmelzestranges praktisch keine Wendelquerströmung zustandekommt und demzufolge die dort lagernden Schmelzeschichten auch auf der hohen Temperatur T _max. verbleiben, während die an der Wendel­ strömung teilnehmenden Schmelzeschichten ständig in Richtung auf die Temperatur T _min. gekühlt werden.

Claims (14)

1. Verfahren zum Homogenisieren und Kühlen einer Kunst­ stoffschmelze, insbesondere einer mit einem Treibmittel begasten Kunststoffschmelze, in einem eine sich in einem Schneckenzylinder mit Kühlflächen drehende Schnecke aufweisenden Schneckenextruder, bei welchem Verfahren

• a) die Kunststoff-Schmelze in einem gasförmigen Schmelze-Strom mit im wesentlichen gleichbleibender Breite dem Verlauf der Schneckenstege folgend schraubend und sich in sich wendelförmig bewegend (Wendelströmung) den Kühlflächen entlang zum Extruderausgang transportiert wird,
• b) der Schmelze-Strom zwischen Abschnitten gleichbleibender Normal-Quer­ schnittshöhe mindestens einen sich mindestens über den Bereich einer vollen Schneckensteigung erstreckenden Querbewegungsabschnitt aufweist, in dem zueinander entgegengesetzt verlaufende Bereiche einander mehrfach abwechselnd aufeinander folgen, derart, daß sich Kunststoff-Schmelze zusätzlich zur Schraubentransportbewegung und Wendelströmung mehrfach aufeinander­ folgend hin- und her querbewegt,

dadurch gekennzeichnet,

• c) daß der Transport des Schmelz-Stroms über die gesamte Transportlänge ständig in einer paarzahligen Anzahl von Schmelzesträngen gleicher Breite mit der Wendelströmung in jedem der Stränge erfolgt,
• d) daß das mehrfach aufeinanderfolgende Hin- und Herbewegen einer Schmelze-Teilmenge in jedem Querbewegungsabschnitt jeweils aus dem einen in den anderen benachbarten Strang eines Strangpaares unter entsprechen­ der Verminderung der Stranghöhe des einen und Vergrößerung der Stranghöhe des anderen Stranges und jeweils nachfolgend aus dem anderen in den einen Strang des Paares unter entsprechend umgekehrter Veränderung der Stranghöhen der benachbarten Stränge vor sich geht und
• e) daß die hin- und herbewegten Schmelze-Teilmengen jeweils Schichtform aufweisen und entlang den Kühlflächen geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Stranghöhe das 1,5fache und die kleinere Stranghöhe das 0,5fache der Normal-Stranghöhe beträgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzestränge (z. B. 17 und 18; Fig. 2) zwischen aufeinanderfolgenden Stranghöhenänderungen zeitweilig je­ weils mit gleichbleibender Stranghöhe transportiert werden (Fig. 5 und 6).

4. Extruder zum Aufschmelzen, Homogenisieren und Kühlen einer Kunststoffschmelze zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit

• a) einer drehantreibbar in einem Kühl-/Heizeinrichtungen aufweisenden Schneckenzylinder mit zylindrischer Innen­ wandung angeordneten Extruderschnecke,
• b) einer paarzahligen Anzahl durch schraubenartig um den Schneckenkern verlaufende Schneckenstege begrenzten und voneinander getrennten Schneckengängen gleicher Gesamtlänge, gleichem Steigungswinkel und gleicher Gangbreite,

dadurch gekennzeichnet, daß

• c) die Extruderschnecke (109) mindestens zwischen zwei Längsabschnitten (a und c bzw. c und e) mit gleich­ bleibender Normal-Gangtiefe (129; Fig. 5 und 6) einen Sonderabschnitt (120) aufweist,
• d) die Schneckengänge (111, 113 bzw. 112, 114) des Son­ derabschnitts (120) - ausgehend von und endend in den Schneckengängen (111, 113 bzw. 112, 114) mit Normal-Gangtiefe (129) - abwechselnd Umfangsbereiche (130 b, d, f; 134 b, d, f) mit im selben Ausmaß größerer und kleinerer Gangtiefe als die Normal-Gangtiefe (129) sowie Über­ gänge (130 a, c, e, g; 134 a, c, e, g) zwischen den Schnecken­ gängen mit Normal-Gangtiefe (129) und den Umfangsbe­ reichen verschiedener Gangtiefe (130 b, d, f; 134 b, d, f) sowie zwischen den Umfangsbereichen verschiedener Gangtiefe aufweisen.
• e) die Umfangsbereiche verschiedener Gangtiefen (130 b, d, f) in dem einen Schneckengang (111 bzw. 113) eines Schnecken­ gang-Paares (111, 112 bzw. 113, 114) versetzt zu den Umfangsbereichen verschiedener Gangtiefe (134 b, d, f) in dem anderen Schneckengang (112 bzw. 114) vorgesehen sind, in der Weise, daß die Umfangsbereiche (130 b, f) des einen Schneckenganges (111 bzw. 113) im wesent­ lichen neben den Umfangsbereichen größerer Gangtiefe (134 b, f) des anderen Schneckenganges (112 bzw. 114) umgekehrt liegen, während die Übergänge (130 a, c, e, g und 134 a, c, e, g) beider Schneckengänge (111 und 112 bzw. 113 und 114) eines Schneckengang-Paares (111, 112 bzw. 113, 114) im wesentlichen nebeneinander liegen, und
• f) jeder die Schneckengänge (111 und 112 bzw. 113, 114) eines Schneckengang-Paares (111, 112 bzw. 113, 114) trennende Schneckensteg (116 bzw. 118) dort, wo sich die Übergänge (130 a, c, e, g bzw. 134 a, c, e, g) be­ finden, Unterbrechungen (138 a, b, c, d) aufweist, die der Überführung der jeweils beim Übergang zur geringeren Gangtiefe (131, 133 bzw. 136) verdrängte Kunststoffschmelze entlang der Innenwand des Schnecken­ zylinders (106) in den benachbarten Schneckengang (111 oder 112 bzw. 113, 114) des Schneckengang-Paares (111, 112 bzw. 113, 114) dienen.

5. Extruder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Gangtiefe (132 bzw. 135, 137) das 1,5fache und die kleinere Gangtiefe (131, 133 bzw. 136) das 0,5fache der normalen Gangtiefe (129) beträgt.

6. Extruder nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge (130 a, e, g bzw. 134 a, c, e, g) sich jeweils über einen Winkelbereich von etwa 30° oder von etwa 60° erstrecken, daß die Umfangsbereiche (130 d) mit größerer Gangtiefe (132) und die Umfangsbereiche (130 b und 130 f) mit kleinerer Gangtiefe (131 und 133) sich in dem einen Schneckengang (111 bzw. 113) über einen Winkel­ bereich von 60° und die Umfangsbereiche (134 b, 134 f) mit größerer Gangtiefe (135, 137) und die Umfangsbereiche (134 d) mit kleinerer Gangtiefe (136) in dem anderen Schneckengang (112 bzw. 114) des jeweiligen Gangpaares (111, 112 bzw. 113, 114) sich über einen Winkelbereich von minimal 30° und von maximal 90° erstrecken.

7. Extruder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Winkelbereiche der Umfangsbereiche (134 b und 134 f) mit größerer Gangtiefe (135 und 137) zu denen der Umfangsbereiche (134 d) mit kleinerer Gangtiefe (136) in dem einen Schneckengang (112 bzw. 114) zwischen 0,33 und 1, bevorzugt unterschiedlich bei 0,5 und 0,33, liegt, während das Verhältnis der Winkelbereiche der Umfangsbe­ reiche mit größerer Gangtiefe (135, 134 b; 132, 127; 137, 134 f) zu denen der jeweils seitlich benachbarten Umfangs­ bereiche (130 b; 128; 130 f) mit kleinerer Gangtiefe (131, 136; 133) des anderen Schneckenganges (111 bzw. 113) bei aufeinanderfolgend 0,5, 0,66 und 0,75 liegt.

8. Extruder nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Extruderschnecke (109) zwei Sonderabschnitte (120) aufweist, die durch einen Längenabschnitt (c) mit gleichbleibender Normal-Gangtiefe miteinander in Verbindung stehen (Fig. 3).

9. Extruder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Längenabschnitt (c) zwischen zwei Sonderabschnitten (120) eine Länge von mindestens zehn Schneckensteigungen auf­ weist.

10. Extruder nach einem der Ansprüche 8 und 9, mit als viergängige Schnecke ausgeführten Extruderschnecke, wobei im ersten Sonderabschnitt (120) der erste Schneckengang (111) mit dem zweiten Schneckengang (112) und der dritte Schneckengang (113) mit dem vierten Schneckengang (114) jeweils ein Gangpaar bildet, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Sonderabschnitt der zweite Schneckengang (112) mit dem dritten Schneckengang (113) und der vierte Schneckengang (114) mit dem ersten Schneckengang (111) jeweils ein Gangpaar bildet (Fig. 3d und 4d).

11. Extruder nach einem der Ansprüche 8 und 9, mit als sechsgängige Schnecke ausgeführter Extruderschnecke, wobei im ersten Sonderabschnitt der erste Schneckengang mit dem zweiten Schneckengang, der dritte Schneckengang mit dem vierten Schneckengang und der fünfte Schneckengang mit dem sechsten Schneckengang jeweils ein Gangpaar bildet, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Sonderabschnitt (12 c) der zweite Schneckengang mit dem dritten Schneckengang, der vierte Schneckengang mit dem fünften Schneckengang und der sechste Schneckengang mit dem ersten Schneckengang jeweils ein Gangpaar bildet.

12. Extruder nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Schneckenstege (115, 116, 117, 118) gleichmäßig verteilt, nämlich jeweils zweimal auf einer Stegwindung, mit Unterbrechungen (121, 122, 123, 124) versehen ist.