SCREW EXTRUDER

Abstract: 1. A screw extruder for processing plastics materials having at least two screws that engage in one another, have opposed directions of rotation and the external diameters and core diameters of which are tapered from the input side towards the output side, characterized in that each screw (1, 2, 11, 12) has at least two portions (4, 5, 13, 14) in the form of truncated cones each having a different cone angle (epsilon 1, epsilon 2) in each of which both the external diameter (6) and the core diameter (7) are conically tapered.

Description: Schneckenstrangpresse Die Erfindung betrifft eine Schneckenstrangpresse zum Verarbeiten.von Kunststoffen mit wenigstens zwei ineinander greifenden Schnecken mit,gegenlAufigem Drehsinn, deren Aussendurchmesser mit deren Kerndurchmesser vom einzugseitigen zum ausstossseitigen Ende hin verjüngt sind. Eine derartige Schneckenstrangpresse ist gemäss der DE-PS 2 446 420 bekannt, wobei bei den in kämmenden Eingriff stehenden gegenläufigen Schnecken sich die Relation zwischen Uberdeckung der Schneckengänge und drtlichem Sc > 'neckenaussen durchmessereweder in Schneckenlängs-,noch in Schneckenumfangsrichtung ändert. Es ist aber auch gemäss der AT-PS 356 881 bekannt, zwei ineinander greifende, kegelige Schnecken mit gegenläufiger Drehrichtung so auszubilden, dass über die ganze Schneckenlänge. die Gangtiefe mit 50 bis 75% der in Richtung zum . einzugsseitigen Ende hin erfolgenden Schneckendurchmesservergrösserung zunimmt. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, eine Schneckenstrangpresse der eingangs beschriebnen Art mit Doppelschnecken zu schaffen, mit denen eine optimale Anpassung an das Plastizierverhalten des zu verarbeitbaren Kunststoffes durchführbar ist. Dies wird dadurch erreicht, dassjede Schnecke wenigstens zwei jeweils einen unterschiedlichen Konuswinkel auf weisende kegeIstumpfförmge Abschnitte aufweist, in denen jeweils sowohl der AuBendurchmesser als auch der Xerndurch meser konisch verjüngt ausgebildet ist. Damit kann der Eigenschaft des unst''stOffe's'bezüglich seiner spezifischen raschen Molumsabnahme in der Kompressions- zone verstärkt Rechnung getragen werden, indem im einzugs seitigen Teil der Schneckeeine starke Verjüngung vorgesehen ist. Um jedoch eine weitere Verdichtung der bereits ihre höchste Dichte. aufweisenden Schmelze in der Ausstoss zone und damit eine unnötige Friktion und einen Anstieg der Massetemperatur zuverlässig- auszuschliessen, weist der im ausstossseitigen Endbereich gelegene kegelstumpfförmige Abschnitt eine geringere Verjüngung.bzw. einen kleineren Konuswinkel auf. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass drei kegelstumpfförmige Abschnitte mit' jeweils unterschied lichem Konuswinkel pro Schnecke vorgesehen sind, wobei der Konuswinkel grösser ist als der Achswinkel. Mit einer der artigen "dreistufigen Schnecke ist eine noch gezieltere Anpassung an das Plastizierverhalten des zu verarbeitenden Kunststoffes möglich. Eine andere, bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass' der vordere, im Bereich des ausstossseitigen Endes gelegene kegelstumpfförmige Abschnitt eine konstante Schneckengangtiefe aufweist, wobei der Konuswinkels gleich jenem Achswinkel ist, der von der Schneckenachse und der Längssymmetrieebene der Doppelschnecken eingeschlossen wird. Mit dieser speziellen Ausbildung der Xnderung sowohl des Konuswinkels über die gesamte Schneckenlänge als auch der änderung der Schneckengangtiefe wird eine gleichmässigere Energiezu- oder -abführung, ein geringerer Schergeschwindigkeitsunterschied sowie eine verbesserte Stoffhomogenität bei geringeren Temperaturunterschieden von der äusseren zur inneren Materialschicht erzielt. Diese Vorteile' resultieren: aus dem gleichbleibendem Schneckenvolunnin der Ausstoss Zone und einer damit verbundenen Reduzierung der Friktion. Ein für die Praxis vorteilhafter Bereich des Konuswinkels der beiden kegelstumpfförmigen Abschnitte ist dann gegeben, wenn der Konuswinkel etwa.das 1,5 bis 5-fache des Achswinkels beträgt, der von der Schneckenachse und der tängssymmetrie- ebene der Doppelschnecken eingeschlossen wird Im Folgenden wird die Erfindung in der Zeichnung an Hand zweier Ausführungsbeispiele naher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematisch dargestellte zweifach konische Doppelschnecke und Fig. 2 eine schematisch dargestellte dreifach konische Doppel schnecke. Eine erfindungsgemäss ausgebildete Schneckenstrangpresse be- steht im wesentlichen aus zwei konischen, ineinandergreifenden, sich gegenläufig drehenden Förderschnecken t, 2, die in einem beheizten Gehäuse bzw. Zylinder3 gelagert sind. Sowohl dieser als auch die beiden Schnecken 1, 2 sind zwischen der Einfüll- öffnung und der .Austrittsöffnung in zwei kegelstumpfförplige Abschnitte 4, Sunterteilt, wobei sich der,vordere über die gesamte Ausstoss zone und der hintere Abschnitt über die Ent gasungs- und Kompressionz one erstreckt. Beide Abschnitte 4, 5 weisen jeweils einen sich, zumausstossseitigen Ende hin konisch verjüngenden Aussendurchmesser 6 und einen ebenso sich verjUngenden Kerndurchmeser 7 auf. Die Hüllflächen beider kegelstumpfförmiger Abschnitte 4,5 schliessen mit de'r Schneckenachse 8 einen jeweils' unterschiedlichen Konuswinkel E1 E2 ein. Der Konuswinkel E2 des kegelstumpfförmigen der Abschnittes 5 ist grösser alsjAchswinkel < f, die Schnecken- gangtiefe nimmt mit zunehmendem Kerndurchmesser zu. Im Über- gangsbereich zum kleineren, ausstossseitigen Abschnitt 4 wird schliesslich jene Gangtiefe.erreicht, die jener des vorderen Abschnittes, 4 gleich' ist. Solange der Kunststoff noch nicht vollkommem plastiziert ist, nimmt die Dichte des Kunststoffes infolge der Zufuhr von Heizungs- und Friktionsenergie ständig zu. Entsprechend dieser Dichte zunahme sinken der Füllgrad und somit der Wärmeübergang nach einer gewissen Länge, da Wärmeübergang nur an jenen Stellen möglich ist, die auch wirklich mit dem Kunststoff Kontakt haben. Aus diesem Grund ist im Plastizierbereich eine rasche Volumsabnahme der Schnecken unumgänglich. Diese Volumsabnahme, in Förderrichtung gesehen, erfolgt einerseits durch Verkieinerung der Schneckensteigung udd andererseits durch die Verkleinerung der Schneckengangtiefe. Je nach denr Plastizierverhalten des Kunststoffes setzt, sich der Plastizierbereich von Schnecken und Zylinder aus zwei oder mehreren (Fig.3) konischen Abschnitten zusammen. Bei herkömmlichen konischen Schnecken nimmt in der Ausstosszone, in Förderrichtung gesehen, die Gangtiefe ab. Dies verursacht eine Verdichtung der vollkommen.plastischen Masse und führt zu Friktion und unerwUnschtem Anstieg der Massetemperatur. Die konstante Gangtiefe aes vorderen kegelsstu.mpfförmigen Abschnittes 4 der erfindungsgemäss ausgebildeten Schnecken 1,2 bringt eine gleichmä"ssigere Energiezu- oder -a,bführung, geringere Schergeschwindugkeitsunterschiede, verbesserte Stoffhomogenität und geringere Temperaturunterschiede von der äusseren zur inneren Materialschicht. In dieser Zone wird der Schmelzvorgang beendet und die'Kunststoffmasse homogenisiert. Fig. 2 zeigt mehrkonische Doppeischnecken Iti 12 , wobei der Entgasungs- und Plastizierbereich aus zwei hintereinander gereihten kegelstumpfförmigen Abschnitten 13, 14 besteht und der Konuswinkel immer grösser ist als der Achswinkel. Im vordersten der Ausstosszone entsprechenden Bereich ist ein eine konstante Schneckengangtiefe aufweisender kegelstumpfförmiger Abschnitt 15 vorgesehen. In der Praxis beträgt'der,Konuswinkel das 1 bis etwa 5-fache des bchswinkels f..

Claims: Patentansprüche 1. Schneckenstrangpresse zum Verarbeiten von Kunststoffen mit wenigstens zwei ineinandergreifenden Schnecken mit gegenläufigem Drehsinn, deren Aussendurchmesser und deren Kerndurchmesser vom einzugsseitigen zum ausstossseitigen Ende hin verjüngt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schnecke (1, 2, 11, 12) wenigstens zwei jeweils einen unterschiedlichen Konuswinkel (E1,E2) aufweisenden kegel stumpffdrmlge Abschnitte*(4, !, 13, 14) aufweist, in denen jeweils sowohl der Aussendurchmesser (6) als auch der Kerndurchmesser (7) konisch verjüngt ausgebildet ist. 2. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei kegelstumpfförmige Abschnitte (13, 14, 15 mit jeweils unterschiedlichem'Konuswinkel .(E1 E2, E3) pro Schnecke vorgesehen sind, wobei der Konuswinkel grösser ist als der Achswinkel (g ). 3. Schneckenstrangpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere, im Bereich des ausstossseitigen Endes gelegene kegelstumpfförmige Abschnitt (4, 15) eine konstante Schneckengangtiefe aufweist, wobei der Konuswinkel (E1) gleich jenem Achswinkel (6 ) ist, der von der Schneckenachse (8) und der Längssymmetrieebene (9) der Doppelschnecken (1, 2) eingeschlossen wird. 4. Schneckenstrangpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Konuswinkel (E2) des kegelstumpfförmigen Abschnittes (5, 13, 14) etwa das 1,5 bis 5-fache des Achswinkels (g ) beträgt, der von der Schneckenach(8) und der Längssymmetrieebene (9) der Doppelschnecken (1,2', 11, 12). eingeschlosssen wird.

Inventors: STRICKER, DIETER, ZELINKA, WILHELM
Applicants: CINCINNATI MILACRON AUSTRIA AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: B29C47
IPC codes: B29C47, B29B7