DE3711328C1 - Entgasungsvorrichtung fuer Schneckenextruder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entgasungsvorrichtung für Schneckenextruder zur Aufbereitung von Kunststoffen nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

In der Verfahrenstechnik zur Aufbereitung von Kunststoffen besteht vielfach die Forderung, relativ große Gas- bzw. Dampfmengen wie z. B. Lösungsmittel, Wasser oder auch Monomere längs der Verfahrensstrecke von Schneckenextrudern aus dem Verarbeitungsgut zu entfernen. Einer beliebig großen Ausbildung des Querschnitts der Entgasungskanäle im Schneckenextruder sind jedoch wegen der damit verbundenen Gefahr der Verwirbelung der austretenden Gas- bzw. Dampfmengen und des Herausreißens von Partikeln aus dem schmelzflüssigen Verarbeitungsgut Grenzen gesetzt. Auch eine effektive Gestaltung der Extruderschnecken im Entgasungsbereich längs der Verfahrensstrecke des Extruders unter Einbeziehung von Scher- und Knetelementen neben den bisher üblichen Förderelementen ist aus diesen Gründen in besonderer Weise erschwert.

Bei einer aus der DE-PS 15 54 866 bekannten Entgasungsvorrichtung für Kunststoffe verarbeitende Schneckenpressen sind zur Rückführung aus der Schneckenpresse entweichender Kunststoffmassen in der Entgasungsöffnung paarweise und parallel zueinander ausgebildete Walzen vorgesehen, die unter Bildung eines Walzenspaltes entgegengesetzt und in Richtung der Entgasungsöffnung drehbar sind, wobei die Walzen auch mit einer geriffelten oder profilierten Oberfläche versehen sein können. Bei der hierbei längs des Extruders erzielbaren relativ langen Entgasungsstrecke gelangen durch den für die Entgasung erforderlichen freien Querschnitt des Walzenspaltes erhebliche Mengen an Kunststoff-Partikeln in den Gehäuseaufsatz und bilden dort feste, die Gasableitung verklebende Rückstände. Da sich solche in der Materialstruktur verändernde Rückstände leicht ablösen, führt deren Rückleitung in das Verarbeitungsgut zu dessen Qualitätsminderung.

Eine weitere aus der EP-OS 01 14 999 bekannte Entgasungsvorrichtung an einem Schneckenextruder ist mit im Entgasungskanal parallel zu dessen Achse angeordneter Rückfördereinrichtung ausgebildet, die in Form einer Förderschnecke den Entgasungskanalquerschnitt überstreicht und zum Schneckenraum des Extruders hin fördert. Der hierdurch auf den Querschnitt des Schneckenraumes des Extruders begrenzte Querschnitt des Entgasungskanals ermöglicht nicht die Ausleitung beliebig großer an spezielle Verarbeitungsprodukte angepaßter Gas- bzw. Dampfmengen.

Auch bei einer weiteren aus der DE-PS 9 15 689 bekannten und vertikal zum Extruder erfolgenden Anordnung zweier miteinander kämmender und sich gegenseitig abstreifender Förderschnecken im Entgasungskanal, bleibt dessen Querschnitt bei den Schneckenabschnitt des Extruders überdeckenden Förderschnecken baulich begrenzt. Der Schneckendurchmesser der Förderschnecken im Entgasungskanal entspricht hierbei maximal dem Schneckendurchmesser des Extruders, so daß bei zwei sich abstreifenden Förderschnecken die längs des Extruders wirksame Entgasungslänge höchstens ihrem um den Schneckendurchmesser ergänzten Achsabstand entspricht.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Entgasungsvorrichtung für Schneckenextruder zu schaffen, die bei großem weitgehend unbegrenzt gestaltbarem Querschnitt des Entgasungskanals durch mitgerissene Kunststoffpartikel aus dem Verarbeitungsgut sich bildende Rückstände im Entgasungskanal wirksam verhindert. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Entgasungsvorrichtung ist hiernach in ihrer Breite und Länge nicht begrenzt und ermöglicht über einen großen beliebig wählbaren Querschnitt des Entgasungskanals einen gleichmäßigen Stoffübergang auch bei hohen Austrittsgeschwindigkeiten des Gas- bzw. Dampfstromes. Dies gestattet ihre Anwendung auch bei schwierigen Stoffen, insbesondere Pasten und zu Verklebungen neigenden Produkten.

Die ineinandergreifenden und gleichsinnig antreibbaren Entgasungsschnecken bewirken eine Gas- bzw. Dampfausleitung auf relativ kurzem Weg, da sie ohne größere Umlenkung des Gas- bzw. Dampfstromes quer durchströmt werden und mitgerissene Produktteilchen sicher auffangen. Aufgrund der abstreifenden Wirkung der Entgasungsschnecken werden diese Produktteilchen dem Produktstrom im Extruder zwangsweise und fortlaufend wieder zugeführt.

Bei Produkten mit relativ geringer Viskosität und demzufolge intensivem Wärmeübergang bei der Aufbereitung im Schneckenextruder ermöglicht der frei bemessene Durchtrittsquerschnitt der Entgasungsvorrichtung ein ungehindertes Abführen großer Gas- bzw. Dampfmengen. Die bei Blasen- bzw. Schaumbildung aus der Produktmasse aus der Entgasungszone des Extruders herausgeschleuderten Produktpartikel werden von den Entgasungsschnecken längs ihrer Schneckenkämme und von der Innenwandung des Gehäuseaufsatzes durch die Entgasungsschnecken abgestreift und dem Produktstrom wieder zugeführt. Bei hoher Produktkonzentration hingegen, bei der nach einem im wesentlichen durch Stoffübergang erfolgenden Diffusionsvorgang relativ geringe Gas- bzw. Dampfmengen abzuführen sind, ermöglicht die Entgasungsvorrichtung ebenfalls eine Rückführung sich absetzender zähplastischer Partikel.

Während bei den bisher bekannten Entgasungsvorrichtungen im Bereich der Entgasungszone ausschließlich Schneckenelemente zum Einsatz gelangen, können nach der erfindungsgemäßen Ausbildung der Entgasungsvorrichtung in dieser Zone auch Misch- und Scherelemente oder solche in Verbindung mit Knetscheiben angeordnet werden. Da die Schnecken des Extruders und die Entgasungssschnecken sich gegenseitig hinsichtlich des Stoffaustausches beeinflussen, sind auch weitere längs des Schneckenextruders ausgebildete Entgasungsbereiche an die sich während des gesamten Aufbereitungsverfahrens verändernden Produkteigenschaften leicht anpaßbar.

Nach den Merkmalen der Ansprüche 2 u. 3 sind besondere Bauformen der Entgasungsvorrichtung angegeben, die eine Anpassung des Entgasungsquerschnittes an unterschiedliche Stufen des Aufbereitungsverfahrens für die Produktmasse ermöglichen.

Mit den in den Ansprüchen 4, 5 und 6 angegebenen Merkmalen sind in räumlicher und verfahrenstechnischer Begrenzung erfolgende Ausgestaltungen erreicht. Nach bevorzugten Ausbildungen der Entgasungsschnecken entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 7 und 8 erfolgt einerseits eine großflächige Aufnahme der abgeschiedenen Partikel, deren Rückführung dann andererseits in den bereits konzentrierten Produktstrom am stromabwärtigen Ende der Entgasungszone vorgenommen wird.

Vorteilhaft kann diese Rückführung nach den Merkmalen des Anspruches 9 auch innerhalb des Bereiches der Entgasungszone des Schneckenextruders erfolgen, wenn hochviskose Produkte zur Steigerung ihrer Homogenität einen verstärkten Wiedereinzug des Produkts in die Entgasungszone erfordern. Hierdurch wird der Produktwidereinzug in die Aufbereitungsschnecke bei derartigen Produkten verbessert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Entgasungsschnecken nach den Merkmalen des Anspruches 10 ist eine Erweiterung des freien Querschnitts im Entgasungskanal erreicht. Mit der kernlosen Ausbildung der Entgasungsschnecken wird eine weitere Verminderung der Gasgeschwindigkeit im Entgasungskanal bewirkt.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierin zeigt

Fig. 1 einen Schneckenextruder in Längsansicht mit zwei Entgasungsvorrichtungen;

Fig. 2 eine Entgasungsvorrichtung im Schnitt der Linie II-II nach Fig. 1;

Fig. 2a dieselbe Entgasungsvorrichtung an einem zweiwelligen Schneckenextruder;

Fig. 3 die Entgasungsvorrichtung nach Fig. 2 im Längsschnitt;

Fig. 4 eine weitere Ausbildung der Entgasungsvorrichtung im Längsschnitt;

Fig. 5 in Abwandlung der in Fig. 2 gezeigten Entgasungsvorrichtung eine solche mit vertikal angeordneten Entgasungsschnecken;

Fig. 6-9 Prinzipskizzen von Ausbildungsformen der Entgasungsschnecken, jeweils im Querschnitt (Figuren-Symbol a) bzw. in Längsansicht (Figuren-Symbol b).

Der in Fig. 1 dargestellte Schneckenextruder 1 besteht aus einem hohlzylindrischen Gehäuse 2, in welchem eine oder mehrere Aufbereitungsschnecken 3 aufgenommen sind. Der Antrieb dieser Schnecken 3 erfolgt über eine nicht näher dargestellte Antriebseinheit, die mit der Antriebswelle 4 der Schnecken 3 verbunden ist. Ein in Förderrichtung der Schnecken 3 stromaufwärts mit dem Gehäuse 2 verbundener Rohrstutzen 5 dient der Zuführung des für die Aufbereitung im Schneckenextruder 1 vorgesehenen Kunststoffe, während am stromabwärtigen Ende des Schneckenextruders 1 eine Austrittsdüse 6, oder eine nicht näher dargestellte Granuliervorrichtung für den Abzug des Fertigproduktes angeordnet ist.

Zur Aufbereitung des in Form einer Lösung (Polymer und Lösungsmittel), einer Paste oder auch Suspension vorliegenden Ausgangsstoffes sind längs des Schneckenextruders 1 mehrere Aufbereitungszonen ausgebildet, wie z. B. eine Förderzone a, Kompressions- und Entspannungszonen b, c bzw. b′, c′, sowie eine Auspreßzone d, die sich in bekannter Weise in der Ausbildungsweise der Schnecken 3 und dieser Zonen a-d (Schneckenlänge, Schneckensteigung, Anordnung von Scher- und Knetelementen) unterscheiden. Während in den Kompressionszonen b, b′ eine Verdichtung des über den Rohrstutzen 5 und die Förderzone a zugeführten Ausgangsstoffes erfolgt, befindet sich dieser in den nachfolgenden Entspannungszonen c, c′ in einem drucklosen Zustand bzw. unter Vakuum, um in diesem Bereich die im Ausgangsstoff befindlichen flüchtigen Bestandteile (Wasserdampf, Lösungsmittel etc.) zu entfernen. Zu diesem Zweck ist das Gehäuse 2 mit zumindest einer Entgasungsvorrichtung 12 ausgebildet. Diese weist einen radialen und von einem Gehäuseaufsatz 7 ummantelten Entgasungskanal 13 auf, über dessen Austriebsstutzen 8 flüchtige Bestandteile des Ausgangsstoffes in Pfeilrichtung abgeführt werden. Dies kann auch unter Vakuum mittels einer nicht näher dargestellten Saugpumpe erfolgen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, weist der Schneckenextruder zwei Entgasungsvorrichtungen 12, 12′ auf, mit jeweils einem Gehäuseaufsatz 7, 7′. Je nach Erfordernis und Aufgabenstellung bezüglich des Fertigproduktes können auch nur eine oder mehrere solcher Entgasungsvorrichtungen 12, 12′ längs der Verfahrensstrecke des Schneckenextruders 1 vorgesehen sein.

Zur Steigerung der Qualität des Fertigproduktes kann als zusätzliche Maßnahme eine den Austrieb der flüchtigen Substanz fördernde Zugabe eines Schleppmittels, z. B. Wasser vorgesehen sein. Hierzu ist vor der in Förderrichtung des Produktes sich befindlichen letzten Entgasungsvorrichtung 12′ eine Einspeiseöffnung 11 im Gehäuse 2 des Schneckenextruders 1 vorgesehen.

Wie in einer Erläuterung zu Fig. 2 nachstehend näher beschrieben ist, ist die Entgasungsvorrichtung 12, 12′ mit jeweils im Gehäuseaufsatz 7, 7′ ineinandergreifenden Entgasungsschnecken 17 ausgebildet, die durch eine aus Antriebsmotor und Getriebe gebildete Antriebseinheit 10 bzw. 10′ in gleichsinniger Drehrichtung angetrieben werden.

In einer in den Fig. 2 und 3 näher dargestellten Ausführungsform besteht die Entgasungsvorrichtung 12 aus einem mit dem Gehäuseaufsatz 7 ummantelten Entgasungskanal 13, dessen Längsachse 15 radial zur Extruder­ längsachse 14 angeordnet ist und mit dieser einen Schnittpunkt bildet. Im Gehäuseaufsatz 7 sind zwei Längsbohrungen 20, 20′ ausgebildet, die einander durchdringen und mit ihren Längsachsen 49, 49′ in einer zur Extruderlängsachse 14 (Fig. 2) bzw. 45, 45′ (Fig. 2a) horizontalen Ebene liegen.

In diesen Längsbohrungen 20, 20′ sind zwei ineinandergreifende und in Pfeilrichtung 16 gleichsinnig antreibbare Entgasungsschnecken 17, 17′ angeordnet, die mit ihrem Außendurchmesser mit geringem Spiel die Längsbohrungen 20 u. 20′ des Gehäuseaufsatzes 7 sowie sich gegenseitig an ihrem Kerndurchmesser 22 und den Kammflanken 23 abstreifen. Zu diesem Zweck ist der Gehäuseaufsatz 7 aus einem oberen rechteckförmigen Teil 18 sowie einem unteren, die Entgasungsschnecken 17, 17′ teilweise umschließenden ovalförmigen Teil 19 gebildet. Dabei ist diese Anordnung so getroffen, daß die Entgasungsschnecken 17, 17′ mit geringem Spiel bis dicht an die Schnecke 3 des Schneckenextruders 1 heranreichen, und ihr oberer Scheitelpunkt 46 die Längsbohrungen 20, 20′ des ovalförmigen Teils 19 begrenzt. Zur Ausleitung der Gas- bzw. Dampfströme über den Austrittsstutzen 8 ist der obere Teil 18 des Gehäuseaufsatzes 7 mit einer bis zum Austrittsstutzen 8 kegelförmig sich verjüngenden Wandung 29 ausgebildet.

Um eine Temperierung des Gehäuseaufsatzes 7 zu ermöglichen, ist dieser zur Aufnahme eines Temperiermediums mit einer Temperierkammer 21 ausgebildet. Der Gehäuseaufsatz 7 ist mit einer offenen Aufspannplatte 24 versehen, die eine nicht näher dargestellte Verschraubung mit dem Gehäuse 2 des Schneckenextruders 1 ermöglicht.

Wie des weiteren Fig. 3 zeigt, weisen die Kammflanken 23 der Entgasungsschnecken 17, 17′ eine Steigung auf, die in Verbindung mit ihrer Drehrichtung (Pfeil 16) eine mit der Schnecke 3 des Schneckenextruders 1 übereinstimmende Förderrichtung (Pfeil 25) ergibt. Hierdurch werden die in der Entgasungsvorrichtung 12 aufgefangenen Kunststoff-Partikel mittels der sich gegenseitig abstreifenden Entgasungsschnecken 17, 17′ dem Aufbereitungsgut im Schneckenextruder 1 stromab zwangsweise zugeführt.

Da der Ausdampfquerschnitt der Entgasungsvorrichtung 12 nur durch die Kämme 28 der Entgasungsschnecken bestrichen wird, ergibt sich eine Querschnittsfläche von nahezu 95%. Hierdurch wird über einen großen Querschnittsbereich ein ruhiger Stoffübergang erzielt, so daß die Gefahr des Mitreißens von Produktteilchen aus dem Produktstrom erheblich vermindert ist.

Die Entgasungsschnecken 17, 17′ werden vom Gas- bzw. Dampfstrom auf relativ kurzem Weg quer durchströmt, so daß der Gas- bzw. Dampfstrom bei relativ geringen Strömungsgeschwindigkeiten abgeführt werden kann.

Wie aus Fig. 3 weiterhin ersichtlich ist, sind die Entgasungsschnecken 17, 17′ im Gehäuseaufsatz 7 mittels Lagerkörper 30 drehbar gelagert, wobei die Lagerkörper 30 im Bereich der Durchtrittsbohrung 31 der Antriebswelle 32 durch Dichtringe 33 gegen Vakuum geschützt sind. Die Lagerkörper 30 sind in einem Lagergehäuse 47 eingesetzt.

Die Schnecke 3 des Schneckenextruders 1 ist im Bereich des diese tangierenden Abschnittes der Entgasungsschnecken 17, 17′ in Abhängigkeit des aufzubereitenden Produktes mit unterschiedlich gestalteten Schneckenelementen ausgebildet. Da die Entgasungsschnecken 17, 17′ eine zwangsweise fortlaufende Rückführung des Produktes und damit einen intensiven Stoffaustausch ermöglichen, können beispielsweise in diesem Bereich neben einzelnen Schneckenelementen 34, 34′ auch ein Block Knetelemente 35, gebildet aus einzelnen Knetelementen 35′ sowie Scherelemente 36 vorgesehen sein. Ihre Anwendung und Zuordnung ist produktabhängig und ermöglicht die partielle Einleitung von Scher- und Knetkräften. Der Innenmantel 48 des Extrudergehäuses 2 ist im Eintrittsbereich und Austrittsbereich des Produktes in die Entgasungszone mit einer Schräge 37 bzw. 37′ ausgebildet, die eine die Entgasung und den Produkteingang fördernde Wirkung ermöglicht.

In der Fig. 2a ist dieselbe Entgasungsvorrichtung wie nach Fig. 2 und 3 aufgezeigt mit dem Unterschied, daß der Schneckenextruder 1 mit zwei ineinandergreifenden Schnecken 3 und 3′ ausgebildet ist. Die Längsachse 15 des Entgasungskanals 13 ist hierbei radial zur Mittelachse der beiden Schneckenachsen 45 und 45′ angeordnet. Beide Schnecken 3, 3′ können entgegengesetzt oder gleichsinnig antreibbar sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Schnecken 3, 3′ jeweils in Pfeilrichtung 9 gleichsinnig antreibbar und streifen sich gegenseitig längs einer Raumkurve ab. Die Entgasungsschnecken 17, 17′ sind wie auch in Fig. 2 gezeigt in Pfeilrichtung 16 angetrieben, wobei sie sich gegenseitig sowie die Innenwandung der Längsbohrung 20 des Gehäuseaufsatzes 7 mit geringem Spiel abstreifen.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform der beiden Entgasungsschnecken 17, 17′ (entspr. Fig. 2 bzw. 2a) mit unterschiedlicher Kammsteigungsrichtung dargestellt. Die Kammsteigung ist hiernach so ausgebildet, daß in einem ersten Teilbereich die Kämme 28 dieser Schnecken einen Produkttransport 40 in Förderrichtung 27 der Aufbereitungsschnecke 3 ermöglichen, in einem zweiten stromabwärts liegenden Teilbereich die Kämme 28′ hingegen einen der Förderrichtung 27 der Aufbereitungsschnecke 3 entgegengesetzten Produkttransport 39 aufweisen. Im Bereich der Stoßstelle 38 der Kämme 28, 28′ wird das Produkt verstärkt eingezogen. Hierdurch erfolgt noch innerhalb der Entgasungszone eine Umschichtung der Partikel durch die Aufbereitungsschnecke 3, die mit dem Gas- bzw. Dampfstrom aus dem Produkt ausgetragen werden. Dies ist insbesondere bei hochviskosen Produkten zur Verbesserung ihrer Homogenität von Vorteil. Die Länge L 1 dieser Gegensteigung entspricht maximal der halben Länge L der Entgasungsschnecken 17, 17′.

Bevorzugt ist im Bereich der Stoßstelle 38 ein Knetelement bzw. Knetblock 35 vorgesehen, der in bekannter Weise aus einzelnen aufeinanderfolgend angeordneten linsenförmigen Knetscheiben 35′ gebildet ist. Sie unterbrechen den Materialfluß innerhalb der Aufbereitungsschnecke 3 und schaffen neue Materialoberflächen für den Entgasungsvorgang.

Die Entgasungsschnecken 17, 17′ können neben der in den Fig. 2 und 2a gezeigten horizontalen Anordnung auch in einem Gehäuseaufsatz 51 vertikal, also übereinanderliegend angeordnet sein, wie dies eine weitere Ausführungsform nach Fig. 5 zeigt. Während horizontal nebeneinanderliegende Entgasungsschnecken (Fig. 2, 2a) bei leicht aufschäumenden Produkten der Schaffung großer Entgasungsoberflächen dienen, ermöglichen die vertikal übereinanderliegenden Entgasungsschnecken 17, 17′ nach Fig. 5 insbesondere das Konzentrieren von klebrigen Kautschuklösungen, bei denen während der Entgasung mitgerissene Einzelpartikel über eine längere Dampfabzugsstrecke sicher aufgefangen werden. Hierzu sind im Gehäuseaufsatz 51 zwei Längsbohrungen 50, 50′ ausgebildet, die mit ihren Längsachsen 52, 52′ in einer zu den Extruderlängsachsen oder Schneckenachsen 45, 45′ vertikalen Ebene liegen und einander durchdringen. Die hierin angeordneten Entgasungsschnecken 17, 17′ streifen sich ebenfalls gegenseitig, sowie mit geringem Spiel die Längsbohrungen 50, 50′ des Gehäuseaufsatzes 51 ab. Auch hier reichen die Entgasungsschnecken 17, 17′ mit geringem Spiel bis dicht an die Schnecken 3, 3′ des Schneckenextruders 1 heran. Die Ausleitung des Gas- bzw. Dampfstromes erfolgt über den Entgasungskanal 13′ des Austrittsstutzen 8′, der mit dem Gehäuseaufsatz 51 eine Einheit bildet.

Eine weitere nicht näher gezeigte Abwandlung dieser Ausführungsform nach Fig. 5 kann darin bestehen, daß die obere Entgasungsschnecke 17′ zwar ebenfalls mit der unteren Entgasungsschnecke 17 kämmt und mit dieser die Innenwandung der Längsbohrung 50 des Gehäuseaufsatzes 51 abstreift, jedoch einen gegenüber der unteren Entgasungsschnecke 17 geringeren Außendurchmesser aufweist, wobei dann der obere Teil des Gehäuseaufsatzes der oberen Entgasungsschnecke 17′ angepaßt ist. Weitere Abwandlungen der Entgasungsschnecken zeigen die Fig. 6a bis 9b.

Die Fig. 6a und 6b zeigen eine Ausführungsform ineinandergreifender und sich abstreifender Entgasungsschnecken 17, 17′ mit einem zweigängigen Schneckenprofil. Im Querschnitt jeder dieser Schnecken sind daher zwei Profilkämme 41, 41′, 42, 42′, herausgebildet. Bei dieser bekannten Geometrie der Schneckenausbildung ist das Verhältnis von Radius r der Schnecken zum Achsabstand s ihrer Welle so gestaltet, daß eine Abdichtung und damit Selbstreinigung der beiden in einer Ebene benachbarten Schnecken gewährleistet ist. Das Verhältnis der beiden Außendurchmesser Da zu Innendurchmesser Di der Schnecken ist hierbei ≧2,2.

Fig. 7a und 7b zeigt eine eingängige Ausführungsform dieser Schnecken, bei der das Verhältnis der beiden Außendurchmesser Da zu Schneckeninnendurchmesser Di jedoch ≈10 ist.

Zur Erzielung eines größtmöglichen freien Entgasungsquerschnittes kann es vorteilhaft sein, die Entgasungsschnecken ohne Kerndurchmesser auszubilden.

Ein Beispiel hierfür zeigen die Fig. 8a und 8b, bei welcher Ausbildungsweise der Schneckeninnendurchmesser Di = 0 ist.

Weitergehend hierzu ist in Fig. 9a und 9b eine Ausbildungsweise angegeben, bei welcher die Entgasungsschnecken lediglich aus einer zusammenhängenden Schneckenwendel 43 gebildet sind, deren Schneckenflanken 44 von einem Hohlzylinder mit einem Außendurchmesser Dh durchsetzt sind. Hierbei ist der Innen- oder Kerndurchmesser der Entgasungsschnecken <0.

Ausführungsbeispiel

Zur Herstellung eines lösungsmittelfreien Styrol-Butadien-Styrol-Copolymeren (S-B-S Copolymer) wurde eine Kautschuklösung aus 60 Gewichtsteilen (GWT) S-B-S Copolymer und 40 GWT Toluol einem zweiwelligen Schneckenextruder bei einer Temperatur von 150°C kontinuierlich zugegeben. Die mit einer Drehzahl von 165 U/min gleichsinnig drehenden und ineinandergreifenden Schnecken des Extruders hatten einen Durchmesser von 89 mm, während ihr L/D-Verhältnis (Länge zu Durchmesser) 37 war. Die zum Verdampfen des Lösungsmittels erforderliche Verdampfungswärme wurde über die mit 150-180°C ölbeheizten Gehäuse der Schneckenmaschine, sowie durch die in die Kautschuklösung dissipierte Antriebsenergie zugeführt.

Die Konzentration der Kautschuklösung wurde in drei Stufen auf einen Restlösungsmittelgehalt von <0,1% gebracht, wobei die beiden ersten Entgasungsstufen mit Entgasungsschnecken mit einem Außendurchmesser von 160 mm und einem Verhältnis des Außendurchmessers zum Innendurchmesser Da/Di = 10 ausgebildet waren. Hierbei wurde bei einer Schneckendrehzahl der Entgasungsschnecken von 18-20 U/min und einem Druck von 600 mbar in der ersten Stufe und einem Druck von 30-50 mbar in der zweiten Stufe das Produkt trotz starker Blasenbildung in der Schneckenmaschine gehalten, d. h., die Dampfabführung erfolgte ohne den geringsten Austrieb von Produktteilchen.

Die letzte Entgasungsstufe konnte bei nunmehr verminderter Schneckenfüllung mit Produkt ohne Entgasungsschnecken betrieben werden, da durch die beiden vorhergehenden Entgasungsstufen die Klebrigkeit des Produktes erheblich reduziert war. Die letzte Entgasungsstufe war daher in der üblichen Weise lediglich als vakuumbeaufschlagbare Entgasungsöffnung im Schneckengehäuse ausgebildet. Das vom Lösungsmittel befreite Copolymer wurde abschließend bei einer Temperatur von 180°C und einem Druck von 60 bar mit einer Durchsatzleistung von 240 kg/h granuliert.

Claims (10)

1. Entgasungsvorrichtung für Schneckenextruder zur Aufbereitung von Kunststoffen mit einem hohlzylindrischen, der Aufnahme einer oder mehrerer Schnecken dienenden Gehäuse und einem mit innerhalb zumindest eines der Entgasung dienenden Schneckenabschnitts mittels eines Gehäuseaufsatzes ummantelten, radial zur Längsachse des Schneckenextruders verlaufenden Entgasungskanal mit der Oberfläche der Schnecke(n) zugeordneten und parallel zu deren Rotationsachse(n) gelagerten Drehkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkörper aus ineinandergreifenden und gleichsinnig drehantreibbaren Entgasungsschnecken (17, 17′) gebildet sind, die in Längs- und radialer Richtung ihrer Achsen die Querschnittsebene des Gehäuseaufsatzes (7, 7′) überdecken, der zur Aufnahme der Entgasungsschnecken (17, 17′) mit einander gegenseitig durchdringenden Längsbohrungen (20, 20′, 50, 50′) ausgebildet ist, wobei die Entgasungsschnecken (17, 17′) die Längsbohrungen (20, 20′, 50, 50′) mit geringem Spiel überstreichen.

2. Entgasungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gehäuseaufsatz (7, 7′) ausgebildeten Längsbohrungen (20, 20′) mit ihren Längsachsen (49, 49′) in zumindest einer zur Extruderlängsachse (14, 45, 45′) aufgespannten horizontalen Ebene angeordnet sind und die Entgasungsschnecken (17, 17′) den Querschnitt des Entgasungskanals (13) in horizontaler Anordnung überdecken.

3. Entgasungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gehäuseaufsatz (51, Fig. 5) ausgebildeten Längsbohrungen (50, 50′) mit ihren Längsachsen (52, 52′) in einer zur Extruderlängsachse (14, 45, 45′) aufgespannten vertikalen Ebene angeordnet sind, und die Entgasungsschnecken (17, 17′) den Querschnitt des Entgasungskanals (13′) in vertikaler Anordnung überdecken.

4. Entgasungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungsschnecken (17, 17′) sich gegenseitig längs einer Raumkurve abstreifen und mit gleicher Drehzahl antreibbar sind.

5. Entgasungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Entgasungsschnecken (17, 17′) in einem Bereich von 5 bis 50 U/min liegt.

6. Entgasungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere, mit der ersten Entgasungsschnecke (17) kämmende zweite Entgasungsschnecke (17′) einen dieser gegenüber kleineren Außendurchmesser aufweist.

7. Entgasungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Entgasungsschnecken (17, 17′) zumindest dem Außendurchmesser der Aufbereitungsschnecke(n) (3, 3′) entspricht.

8. Entgasungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die resultierend aus Kammsteigungswinkel und Drehrichtung längs der Entgasungsschnecken (17, 17′) bewirkte Förderrichtung derjenigen der Aufbereitungsschnecke(n) (3, 3′) entspricht.

9. Entgasungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungsschnecken (17, 17′) stromab in einem Teilbereich ihrer Förderstrecke eine Kammsteigung mit gegenläufiger Förderrichtung aufweisen.

10. Entgasungsvorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungsschnecken (17, 17′) als Spiralschnecken mit einem Kerndurchmesser 0 ausgebildet sind.