DE20003297U1 - Vorrichtung zum Plastifizieren von Kunststoffmaterial - Google Patents

Vorrichtung zum Plastifizieren von Kunststoffmaterial

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Description

Vorrichtung zum Plastifizieren von Kunststoffmaterial
Für die Herstellung von Kunststoffschmelze, vorzugsweise fur die Extrusion von Endlosprofilen, werden mitunter Planetwalzenextruder eingesetzt. Bei diesen sind mehrere Planetspindeln zwischen einem Walzenzylinder und einer Hauptspindel angeordnet. Beim Antrieb der Hauptspindel wälzen die in Walzenzylinder, Planetspindeln und Hauptspindel eingearbeiteten Verzahnungen aufeinander ab, so daß das zu plastifizierende Kunststoffmaterial einer intensiven Knetwirkung unterworfen wird. Die so hergestellte Kunststoffschmelze hat eine hohe Güte.
Materialien, die sich schwer homogenisieren lassen und dabei noch empfindlich auf erhöhte Temperaturen reagieren, sind nur mit entsprechenden Einschränkungen zu fahren. In der Regel muß die Verfahrenseinheit so temperiert werden, daß die zulässige Massetemperatur nicht überschritten wird. Aus dem Zusammenspiel von mechanischem Energieeintrag und externer Temperaturfühmng ergibt sich erfahrungsgemäß ein Betriebspunkt mit ausreichender Homogenität und befriedigender Massetemperatur, jedoch nur bei eingeschränktem Mengendurchsatz.
Eine Lösung, den Massedurchsatz zu erhöhen, ist die parallele Anordnung von mindestens zwei Planetwalzenextrudern, die eine gemeinsame Austragsstufe speisen, wie die DE 297 10 235 lehrt.
Ein weiterer Lösungsansatz ist der modulare Aufbau von einzelnen Verfahrenseinheiten, wie dies bereits die DE 25 21 774 vorschlägt. Hier wird vorgeschlagen, einen Einschneekenfüllextruder mit einem nachgeschalteten Planetwalzenextruder, dem wiederum eine Einschnekkenstrangpresse nachgeschaltet ist, zu kombinieren.
Das Zusammensetzen eines Planetwalzenextruders aus mehreren Abschnitten mit einer Zentralspindel, ist bereits aus der DE 44 33 487 berkannt. Die dadurch vergrößerte Kontaktlänge erlaubt eine Temperatur-
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führung, die in den ersten Abschnitten ausreichend Energie zum Plastifizieren und Homogenisieren zuführt, die dann in den Folgeabschnitten wieder abgeführt werden kann. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß die Hauptspindel nur mit einer Temperierzone betrieben wird und daher ein Temperaturprofil nur in dem äußeren Walzenzylinder realisiert wird. Daher ist die Temperatur der Hauptspindel entweder für den Plastifizierbereich oder für den Wärmeabfuhrbereich ungeeignet. Ein weiteres Problem dieses Lösungsansatzes stellt die unterschiedliche Längenänderung zwischen Hauptspindel und Walzenzylinder dar. Zur Verhinderung der Kollision zwischen Hauptspindel und messerbestücktem Anlaufring müssen die Toleranzen erweitert werden, was den Schnitt verschlechtert und Materialablagerungen an der Hauptspindelspitze begünstigt.
Eine oftmals notwendige Entgasung gestaltet sich bei dieser Lösung ebenfalls schwierig. Systembedingt kann nur dort entgast werden, wo keine Formmasse unter Druck die Entgasungsöffnung verstopfen würde. Sowohl Die DE 25 21 774 als auch die DE 195 18 255 schlägt hierzu vor, die Entgasung an einer Trennstelle der Zylinder vorzunehmen. Ein weiteres Problem ist es, daß die Entgasungsstelle im Zylinder der Maschine liegt und nicht eingesehen werden kann. Eine optimale Entasung kann nur bei der richtigen Konsistenz und Homogenität der Masse erfolgen, was in der Regel optisch beurteilt wird. Der geschlossene Zylinder erlaubt diese optische Beurteilung nicht, frühestens nach dem das Material die Maschine verlassen hat, kann eine erste Einschätzung getroffen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die positiven Aspekte der bekannten Ausführungformen mit einer verbesserten Temperierung bei gleichzeitig guter Entgasung ermöglicht wird.
Versuche mit zwei hintereinandergeschalteteten Planetwalzenextrudern, die kaskadenförmig angeordnet waren, führten zu dem überraschenden
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Ergebnis, daß eine deutliche Leistungssteigerung bei reduzierter Massetemperatur möglich ist, wobei das Minimum der Massetemperatur bei einem Füllgrad zwischen 50% und 100% des zweiten Planetwalzenextruders liegt.
Hierdurch ergibt sich die L ö s u &eegr; g der Aufgabe dadurch, daß einem ersten Planetwalzenextruder (1) mindestens ein zweiter Planetwalzenetruder (2) nachgeschaltet ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Planetwalzenextruder eine Übergabeteil (3) angeordnet ist. Im Übergabeteil (3) wird das Material vom ersten Planetwalzenextruder (1) an den zweiten Planetwalzenextruder (2) übergeben. Dies kann einfach durch die Schwerkraft erfolgen oder aber auch durch Druck, das Material wird dann sozusagen in den zweiten Planetwalzenextruder (2) gepreßt. Im Übergabeteil (3) kann eine Entgasung erfolgen, die beispielsweise zusätzlich durch ein anliegendes Vakuum unterstützt wird.
Vorteilhafterweise sind die Planetwalzenextruder (1, 2) kaskadenförmig angeordnet. Die Planetwalzenextruder (1,2) können ein oder mehrstufig sein und sind fortbildungsgemäß mit Mitteln (4) zum Temperieren ausgeführt. Sinnvollerweise wird dabei der erste Planetwalzenextruder (1) durch die Mittel (4) erwärmt und der zweite Planetwalzenextruder (2) durch die Mittel (4) gekühlt.
Durch diese Ausführung kann das Material im ersten Planetwalzenextruder (1) optimal plastifiziert, dispergiert und homogenisiert werden. Die Temperatur wird auf die materiellen Anforderungen abgestellt, eine erhöhte Massetemperatur begünstigt ein Entgasen im nachgeschalteten Übergabeteil (3), das zur Untestützung der Entgasung bevorzugt mit Mitteln zur Erzeugung eines Vakuums in Verbindung steht. Eine thermische Schädigung des Materials tritt nicht auf, da das Material im zweiten Planetwalzenextruder (2) gekühlt wird, wobei die Temperatur, unabhängig von der Temperatur im erstem Planetwalzenextruder, gesteuert und/oder geregelt wird.
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Die Baugröße des ersten Planetwalzenextruders (1) kann sich zur Baugröße des zweiten Planetwalzenextruders (2) unterscheiden, wodurch der Materialdurchsatz wiederum positiv beeinflußt wird. Jeder der Planetwalzenextruder (1,2) ist mit einem eigenen Antriebsmittel (5) ausgestattet, so daß der erste Planetwalzenextruder (1) mit einer Drehzahl betrieben werden kann, die sich zur Drehzahl des zweiten Planetwalzenextmders (2) unterscheidet. Die Verweilzeit des Materials in jedem der Planetwalzenextruder kann somit beeinflußt werden.
In der Zeichnung ist schematisch ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Die Figur zeigt eine Plastifiziereinrichtung mit einem Planetwalzenextruder 1, der über ein Stopfwerk und ein Füllteil mit zu plastifizierendes Kunststoffmaterial gespeist wird. In bekannter Weise wird das Material in den ersten Planetwalzenextruder 1 gefördert, in dem das Material plastifiziert sowie dispergiert und homogenisiert wird. Die erforderliche optimale Temperatur wird durch die Mittel 4 zum Temperieren eingestellt, die Temperatur kann gesteuert und/oder geregelt werden. Im nachgeschalteten Übergabeteil 3 erfolgt eine mögliche Entgasung des Materials, vorzugsweise ist dann das Übergabeteil 3 mit einer nicht dargestellten Absaugung zum Erzeugen eines Vakuums verbunden. Demzufolge ist dann auch das Übergabeteil 3 luftdicht abgeschlossen. Das Material fällt in dem als Fallschacht ausgebildeten Übergabeteil 3 direkt in den zweiten Planetwalzenextruder 2, der durch die Mittel 4 zum Temperieren gekühlt wird.
Beide Planetwalzenextruder 1, 2 werden über getrennte Antriebsmittel 5 betrieben, so daß unterschiedliche Drehzahlen gefahren werden können.
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Die mit der Erfindung aufgezeigte Lösung ermöglicht die Plastifizierung von Kunststoffmaterial bei guter Entgasung und bestmöglicher Beeinflussung der Massetemperatur.
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Bezugszeichenliste:
1 erster Planetwalzenextruder
2 zweiter Planetwalzenextruder
3 Übergabeteil
4 Mittel zum Temperieren
5 Antriebsmittel
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Claims (9)

1. Vorrichtung (1) zum Plastifizieren von Kunststoffmaterial, bestehend aus mindestens zwei Planetwalzenextrudern, dadurch gekennzeichnet, daß einem ersten Planetwalzenextruder (1) mindestens ein zweiter Planetwalzenetruder (2) nachgeschaltet ist, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Planetwalzenextruder ein Übergabeiteil (3) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetwalzenextruder (1, 2) kaskadenförmig angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetwalzenextruder (1, 2) ein- oder mehrstufig sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetwalzenextruder (1, 2) mit Mittel (4) zum Temperieren ausgeführt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Planetwalzenextruder (1) durch die Mittel (4) erwärmt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Planetwalzenextruder (2) durch die Mittel (4) gekühlt wird.
7. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergabeteil (3) mit Mittel zur Erzeugung eines Vakuums in Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Baugröße des ersten Planetwalzenextruders (1) zur Baugröße des zweiten Planetwalzenextruders (2) unterscheidet.
9. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Planetwalzenextruder (1, 2) mit einem Antriebsmittel (5) ausgestattet ist, so daß der erste Planetwalzenextruder (1) mit einer Drehzahl betrieben werden kann, die sich zur Drehzahl des zweiten Planetwalzenextruders (2) unterscheidet.
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