EP2956284A1

EP2956284A1 - Einschnecken-plastifizi ermaschine und set einer baureihe; verfahren zum plastifizieren eines ausgangsmaterials

Info

Publication number: EP2956284A1
Application number: EP14712191.7A
Authority: EP
Inventors: Tim Carsten Pohl
Original assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Current assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2014-02-16
Publication date: 2015-12-23
Also published as: DE102013002559B4; WO2015113529A1; CN105142876A; CN105142876B; US20150367532A1; DE112014000840A5; DE102013002559A1; WO2015113529A9

Abstract

Zur Steigerung der Ausstoßleistung wird in der Regel der Schneckendurchmesser entsprechend den physikalischen Ähnlichkeitsgesetzen vergrößert. Das Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis bleibt gleich, oder der Extruder wird länger. Dies führt dazu, dass der Ingenieur bestrebt ist, einen Extruder mit kleinem Schneckendurchmesser einzusetzen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein universelles Konzept einer Einschnecken-Plastifiziermaschine vorzustellen. Die Erfindung offenbart eine gedrungene Schnecke mit einem Durchmesser von mindestens 150 mm und mit einer wirksamen Länge L, welche zum Schneckendurchmesser D ein Verhältnis L/D von 1 bis 8 aufweist.

Description

EINSCHNECKEN-PLASTIFIZI ERMASCHINE UND SET EINER BAUREIHE; VERFAHREN ZUM PLASTIFIZIEREN EINES AUSGANSMATERIALS

[Ol] Die Erfindung betrifft eine Einschnecken-Plastifiziermaschine zum Fördern, Aufschmelzen, Homogenisieren und Druckaufbauen - also Plastifizieren - eines Ausgangs- materials, sowie ein Verfahren zum Fördern, Aufschmelzen, Homogenisieren und Druckaufbauen - also Plastifizieren - eines Ausgangsmaterials.

[02] Das„Ausgangsmaterial" umfasst insbesondere Kunststoffe, vor allem thermoplastische Polymere, ggf. mit pulver- und faserförmigen Zusatzstoffen, sowie Foodmas- sen. [03] Die„Einschnecken-Plastifiziermaschine" kann vor allem ein Extruder sein, sodass die Erfindung vor allem einen Einschnecken-Extruder für thermoplastische Polymere sowie ein Verfahren zum Plastifizieren von thermoplastischen Polymeren mit einem solchen Extruder betrifft.

[04] Einschnecken-Plastifiziermaschinen sind im Stand der Technik umfangreich be- kannt. Eine detaillierte Erläuterung ihres Aufbaus und der Strömungsberechnung findet sich in Schöppner, Volker„Verfahrenstechnische Auslegung von Extrusionsanlagen" in der Veröffentlichungsreihe„Fortschritt-Berichte VDI", Reihe 3, Nr. 715. Düsseldorf, VDI Verlag 2001, ISBN 3-18-371503-1, im Kapitel 4.2.

[05] Ein konkreter Vorschlag einer Einschnecken-Plastifiziermaschine ist der DE 102 17 686 AI zu entnehmen.

[06] Einschnecken-Plastifiziermaschinen finden sich häufig beispielsweise in Form von Extrudern oder in Kunststoffspritzgussmaschinen. Innerhalb der Extruder sollen hier diejenigen besonders betrachtet werden, welche Teil einer Anlage zur Herstellung von Profilen, Rohren, Folien, Blasformteilen, Platten, Filamenten, Vliesstoffen, Bändchen, Halbzeugen, Schläuchen, Kabeln, Granulat, Compound oder Schaumhalbzeugen sind o- der sein können.

[07] An eine Plastifiziermaschine werden zahlreiche Anforderungen gestellt: so soll für eine gute Auslegbarkeit eine möglichst konstante Förderrate auch bei verschiedenen Gegendrücken aufrechterhalten werden können. Er soll außerdem eine gute Homogenität des zu verarbeitenden Ausgangsmaterials bei optimaler vorgegebener Extrusionstempe- ratur erzielen. Außerdem soll er ein möglichst breites Material spektrum verarbeiten können, dabei aber einen niedrigen effizienten Energieverbrauch haben und somit insgesamt ressourcenschonend sein. Und neben den üblichen Anforderungen an ein möglichst gutes Preis-Leistungs-Verhältnis, einen geringen Platzbedarf, geringe Geräuschentwicklung, hohe Verfügbarkeit, Verschleißfestigkeit und Wartungsfreundlichkeit soll er scale-up-fä- hig sein. Letzteres ist vor allem für den Hersteller eines Extruders interessant, um zuverlässige Extruder für die verschiedensten Durchsätze und Kunststoffe anbieten zu können.

[08] Seit der Zeit der Industrialisierung werden Extruder so gebaut, dass bei einem vorgegebenen Schneckendurchmesser je nach Prozessbedingungen eine entsprechende Durchsatzleistung oder ein Durchsatzbereich erreicht wird, also je nach Druck, Typ des verwendeten Polymers, Formmassentemperatur, Homogenität etc.

[09] Wenn die Durchsatzleistung erhöht werden soll, während die übrigen Prozessbedingungen beibehalten werden, wird in der Regel der Schneckendurchmesser entspre- chend den physikalischen Ähnlichkeitsgesetzen vergrößert. Das Länge-zu-Durchmesser- Verhältnis, welches in der Technik üblicherweise als L/D bezeichnet wird, bleibt gleich, oder der Extruder wird aufgrund von Aufschmelz- und Verweilzeitproblemen länger. Dies führt dazu, dass der Ingenieur bestrebt ist, einen Extruder mit einem möglichst kleinen Schneckendurchmesser einzusetzen. [10] Zum Steigern der Ausstoßleistung rh müssen grundsätzlich das freie Kanalvolumen erhöht und die Verweilzeit entsprechend angepasst werden, um das Material voll- ständig aufzuschmelzen. Das Schneckenkanalvolumen kann aber nicht beliebig vergrößert werden, weil die Schnecke noch das erforderliche Antriebsdrehmoment übertragen muss. Letztendlich muss daher der Schneckendurchmesser größer werden.

[11] Um den Nachteil platzintensiver Extruder zu vermeiden, sind in den letzten zehn Jahren schnell drehende Einschneckenextruder entwickelt worden. Praxisüblich sind Extruder mit einem Durchmesser D von 35 mm bis 100 mm und mit einer Zylinderlänge L von 30 D bis 40 D, sowie mit einer Umfangsgeschwindigkeit von über 1 m/s.

[12] Nachteilig ist, dass durch die hohen Umfangsgeschwindigkeiten das Material stark geschert wird, die Schmelztemperatur prozessbedingt hoch ist und das Verarbeitungsfenster eng ist.

[13] Letztendlich tuen sich allerdings alle markenüblichen Konzepte schwer damit, einen tatsächlichen schneckendurchmesserunabhängigen Universal -Extruder bereit zu stellen, welcher mithilfe von Ähnlichkeitsgesetzen frei skalierbar ist. Hierfür gibt es mehrere Gründe: Zunächst ist die Förderleistung abhängig von den Reibwerten zwischen Polymer und Stahl sowie innerhalb des Polymers, womit sie abhängig von der Kanaltiefe, der Kanalbreite und den Polymereigenschaften ist, das heißt es gibt keine wirkliche physikalische Ähnlichkeit, denn das Gleit- und Haftverhalten ist ähnlichkeitstheoretisch nicht abbildbar. Sodann verhält sich die Aufschmelzleistung nicht exakt proportional zur Ver- weilzeit und zur Scherenergie. Schließlich sind verschiedene Polymere hinsichtlich Viskosität, Aufschmelzenthalpie, Reibwerten und Morphologie nicht physikalisch ähnlich.

[14] Daher werden Extruder heutzutage mit Erfahrungswissen und verfahrenstechnischem Know-How individualisiert optimal an die jeweilige Aufgabenstellung angepasst. Konkret beginnt der Fachmann den Auslegungsprozess eines Extruders für zu errei- chende Randbedingungen dadurch, dass er einen kleinen, bewährten Extruder als Ausgangsgeometrie verwendet, beginnend bei dieser Ausgangsgeometrie die physikalischen Ähnlichkeitsgesetze anwendet, und dann in anschließenden iterativen Verfeinerungsschritten die Arbeitsleistung des Extruders verbessert. Dabei kann nicht garantiert werden, dass der so konstruierte Extruder die Ergebnisqualität des bewährten Extruders mit der Ausgangsgeometrie erreicht. [15] In der Praxis sind Extruder in den Parameterbereichen

Umfangsgeschwindigkeit 0,05 bis 1,5 m/s, schnelllaufend > 1,0 m/s

L/D 16 bis 36 (teils bis 40)

h/D 1/5 bis 1/20

Gangzahl i 1 bis 2 und

Durchmesser D 18 bis 250 (teils bis 350) bekannt geworden.

[16] In Gerhard Schenkel: Kunststoff-Extrudertechnik, 2. Auflage des Buchs„Schneckenpressen für Kunststoffe", Carl Hanser Verlag, München, 1963, werden auf den Seiten 167-169 verschiedene Berechnungen zum Verständnis der mechanischen Modellge- setze vorgeführt, wobei das L/D-Verhältnis der dabei als zu anderen Werten modellmäßig ähnlich errechneten Extruder in einem Beispiel als etwa 3,2 bei einem Durchmesser D von 150 mm angegeben wird. Auf Seite 169 wird erwähnt, dass man bei solchen Rechnungen„zu wesentlich kürzeren Schnecken" käme, dass aber dieser theoretische„Vorschlag nicht als eine realisierbare Lösung des Problems angesehen" werden kann. [17] Die Praxis hat dies ebenso gesehen: Seit den 1970er Jahren, vor allem angesichts der Einführung von Nutbuchsenextrudern und schnelldrehenden Einschneckenextrudern, sind entsprechende Geometrien als nicht wirtschaftlich eingestuft worden. Als nachteilig ist der geringe Durchsatz in Relation zum hohen Rückdruck aufgrund des großen Schneckendurchmessers aufgefasst worden. Seit mittlerweile gut 40 Jahren ist die Fachwelt deshalb bestrebt, aus möglichst kleinen und langen Extrudern eine hohe Ausstoßleistung zu erhalten, also mit einem großen L/D-Verhältnis. In der Praxis hat sich seit den 70er Jahren die Schneckenlänge ausgehend von etwa 20 L/D sogar in Richtung von bis zu 40 L/D für schnell drehende Schnecken (als schnell drehende Schnecken werden solche bezeichnet, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit von > 1 m/s laufen) entwickelt.

[18] Im Bereich von Warmgummi-Extrudern oder generell von Kautschuk-Extrudern kann es sehr kurze Extruder mit großem Durchmesser geben, wie beispielsweise erwähnt in Lothar Köster: Praxis der Kautschukextrusion, Carl Hanser Verlag, München, ISBN 978-3-446-40772-5, Tabelle auf Seite 5; auch bestätigt von James White, Helmut Potente: Screw Extrusion, Hanser Verlag, ISBN 3-446-19624-2. Dort wird erörtert, dass Kautschukextruder konstruktiv deutlich kürzer ausgeführt werden und die Temperierung mit Wasser erfolgt statt elektrisch oder mit Öltempertierung bei Kunststoffextrudern. Wenn der Kautschuk vorgewärmt dem Extruder zugeführt wird (Zugabetemperatur = 60-90°C), dann wird der warmgefütterte Extruder von 14-20 L/D auf 6-12 L/D reduziert.

[19] Allerdings haben die Extruder für Kautschuk oder Warmkautschuk mit der hier erfindungsgegenständlichen Gattung nichts zu tun, weil es in den Extrudern für Kaut- schuk oder Warmkautschuk nicht darum geht, ein Ausgangsmaterial aufzuschmelzen und zu plastifizieren. Denn ein Kautschuk bzw. Warmkautschuk verfügt bereits originär über die erforderlichen Eigenschaften. Infolgedessen wird ein Kautschuk beispielsweise bei Raumtemperatur in den Extruder gefüllt und verlässt den Extruder meist bei zwischen 90 °C und 130 °C. Wird eine zu hohe Temperatur erreicht, so nimmt der Kautschuk schnell Schaden. Die Verarbeitungstemperatur beträgt unter 130 °C. Zudem erfahrt Kautschuk keine Phasenumwandlung fest/flüssig während der Bearbeitung. Außerdem wird Kautschuk in der Regel in Streifenform einem Extruder zugeführt, so ist auch keine Verdichtung wie bei der Zugabe eines Granulats thermoplastischer Polymere erforderlich. Vielmehr hat der Kautschuk-Extruder die primäre Aufgabe, kontinuierlich zu fördern, den Kautschuk gleichmäßig zu erwärmen und einen Extrusionsdruck aufzubauen.

[01] Thermoplastische Kunststoffe hingegen werden bei 170 °C bis 350 °C verarbeitet. Wie in der Gattungsangabe der hier vorliegenden Patentansprüche beschrieben werden sie im Extruder zusätzlich verdichtet und aufgeschmolzen - es findet also zwingend eine Phasenumwandlung fest/flüssig statt.

[20] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen.

[21] Nach einem ersten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung löst diese Aufgabe eine Einschnecken-Plastifiziermaschine zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren von Kunststoff, wobei die Einschnecken-Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Ein- schnecken-Plastifiziermaschine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, wobei zwei oder alle drei der folgenden Parameterbereiche eingehalten werden, nämlich dass:

• der Schneckendurchmesser D mindestens 150 mm beträgt, insbesondere 200 mm bis 800 mm,

• die wirksame Länge L zum Schneckendurchmesser D ein Verhältnis L/D von 1 bis 8 aufweist, bzw.

• die Steuerung dazu eingerichtet ist, die Schnecke mit einer Umfangsgeschwindigkeit von unter 1,5 m/s zu betreiben, bevorzugt von unter 1,0 m/s, besonders bevorzugt von zwischen 0,05 m/s und 1,0 m/s.

Innerhalb der angegebenen Parameterbereiche seien folgende Zwischenwerte als konkret mit offenbart verstanden, sodass die vorstehenden Intervallgrenzen optional durch die nachstehenden eingeschränkt werden können:

• Der Schneckendurchmesser D soll hilfsweise mindestens 150, 200, 300, 400, 500, 600, 700 oder 800 mm betragen und/oder • der Schneckendurchmesser D soll hilfsweise höchstens 500, 600, 700, 800 mm oder mehr betragen und/oder

• das Verhältnis L/D soll hilfsweise höchstens 8, 7, 6, 5, 4, 3 oder 2 betragen und/oder

• das Verhältnis L/D soll hilfsweise mindestens 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7 betragen und/oder · die Umfangsgeschwindigkeit soll hilfsweise höchstens 1,0, 0,9, 0,8, 0,7, 0,6 oder 0,5 m/s betragen und/oder

• die Umfangsgeschwindigkeit soll hilfsweise mindestens 0,001, 0,05, 0, 1, 0,2, 0,3, 0,4 oder 0,5 m/s betragen.

[22] Begrifflich sei folgendes erläutert: [23] Die Einschnecken-Plastifiziermaschine ist dann„eingerichtet" zum Aufschmelzen und Homogenisieren des hier relevanten Ausgangsmaterials, also eines thermoplastischen Kunststoffs, wenn sie jedenfalls dazu eingerichtet ist, einen dafür erforderlichen Temperaturbereich zu erzielen. Dieser beginnt bei etwa 150 °C oder 160 °C, eher sogar bei etwa 170 °C. Die Maschine muss also zum Fördern, Aufschmelzen und Homogeni- sieren des Kunststoffs bei 160 °C, 170 °C oder mehr eingerichtet sein. Dazu kann sie beispielsweise ein aktives Heizmittel aufweisen, welches auf den Kunststoffstrom im Lauf der wirksamen Länge L der Schnecke gerichtet ist, vor allem eine elektrische Heizung und/oder eine Wasserheizung und/oder eine anderweitige Fluidheizung wie vor allem eine Ölheizung. [24] Bevorzugt ist ein Abschaltmittel vorgesehen, welches einen Alarm signalisiert o- der sogar die produzierende Maschine automatisch abschaltet, wenn an oder in der wirksamen Länge L eine Temperatur unterschritten oder auch nur eingestellt wird, welche im Bereich von über 100 °C, beispielsweise von über 130 °C oder über 140 °C, liegt, vor allem bei etwa 150 °C, bevorzugt allerdings unter 170 °C. [25] Als der„Schneckendurchmesser" D wird derjenige Durchmesser bezeichnet, welcher üblicherweise bei der Berechnung der Auslegung herangezogen wird. Dies ist der Innendurchmesser des Zylinders, welcher die Schnecke umgibt.

[26] Als die„wirksame Länge" L wird diejenige Größe bezeichnet, welche üblicher- weise bei der Berechnung und bei der Auslegung mit der Größe L bezeichnet wird. Die Größe L bezieht sich auf die wirksame Schneckenlänge. Diese verläuft im Normalfall von der Trichtervorderkante bis zum Beginn der Schneckenspitze, also bis zum Übergang von der Schneckengeometrie auf die Spitze.

[27] Der Zylinder ist entweder über die Länge L innen glatt, worunter im Rahmen der hier vorliegenden Offenbarung eine Oberflächenrauigkeit von maximal 0,1 mm zu verstehen sei; oder es gibt innerhalb der Länge L einen glatten Abschnitt und einen rauen Abschnitt, beispielsweise mit einer rauen Innenoberfläche im Einzugsbereich des Extruders zum Verbessern der Feststoffförderung. Eine raue Oberfläche kann beispielsweise Rillen, Nuten, Wendel oder eine andere makroskopische Profilierung aufweisen, vor allem wie aus dem Stand der Technik bekannt und/oder regelmäßig angeordnet.

[28] Die„Steuerung" soll jegliche Steuerungen umfassen, worunter als Untermenge eine Regelung zu verstehen sei. Wann immer im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung von einer Steuerung gesprochen wird, sei daher eine„Steuerung, insbesondere Regelung" zu verstehen. Als regelungstechnische Parameter kommen insbesondere die Drehzahl, die Temperatur, das Druck- Drehzahlverhalten und das Drehzahl -Durchsatz-Verhalten in Betracht.

[29] Entscheidend für die Verwirklichung der Erfindung ist, dass die Einschnecken- Plastifiziermaschine einen Arbeitspunkt mittels ihrer Steuerung ermöglicht, welcher innerhalb der hier beanspruchten Wertegrenzen liegt. Dies kann ohne weiteres auch dann erfüllt sein, wenn die Steuerung zusätzlich dazu ausgelegt ist, die Einschnecken-Plastifi- ziermaschine auch mit einem alternativen Arbeitspunkt zu betreiben, welcher außerhalb der hier beanspruchten Wertegrenzen liegt. [30] Die„Umfangsgeschwindigkeit" sei die tangentiale Geschwindigkeit eines beliebigen Punkts am äußersten Durchmesser der Schnecke in der Betriebs- Winkelgeschwindigkeit der Schnecke. Die Umfangsgeschwindigkeit entspricht somit dem Produkt aus der Winkelgeschwindigkeit der Schnecke im Betrieb und dem Schneckendurchmesser D, wo- bei zur Berechnung davon ausgegangen wird, dass die verbleibende Spaltbreite zwischen dem äußersten Umfang der Schnecke und dem Innendurchmesser des Zylinders Null ist.

[31] Eine Schnecke der hier vorgeschlagenen Form hat eine überraschend kurze wirksame Länge L, dafür aber einen überraschend großen Schneckendurchmesser D. Es wird nicht nur eine erhebliche Reduktion des erforderlichen Bauraumes damit erreicht, son- dem vor allem sehr viel Freiheit bei der Anpassung der Schneckengeometrie an die jeweiligen verfahrenstechnischen Aufgaben gewonnen. Zum Ändern des gewünschten Durchsatzes kann in der Auslegung einfach die Länge bei konstantem Durchmesser geändert werden. Dies ist zugleich eine erhebliche Abweichung der Idee von Gerhard Schenkel, welcher davon spricht, bei gleicher Länge den Durchmesser zu erhöhen. Der große Vorteil der hier vorliegenden Erfindung ist demgegenüber, den Durchmesser groß zu halten und die Länge zu ändern. So ist es möglich, durch eine vergleichsweise geringe Veränderung der Schneckenlänge ohne Veränderung der Schmelzeeigenschaften den Extruderausstoß anzupassen.

[32] Es wird vorgeschlagen, dass die Einschnecken-Plastifiziermaschine in Maschi- nenrichtung jenseits der wirksamen Länge der Schnecke eine Schmelzepumpe aufweist, welche dazu eingerichtet ist, im Betrieb einen Druckaufbau zu erzeugen.

[33] Schmelzepumpen als solche sind bei Extrudern der hier relevanten Art im Markt bekannt. So kann die Extruderschnecke die Schmelze direkt in eine Schmelzepumpenkammer fördern, die vorn an der Schneckenspitze als Fortsetzung des Zylinders ange- bracht ist. Dort befinden sich zwei ineinander zahnende achsparallele Walzen, deren Achsen rechtwinklig zur Extrusions-, also Maschinen-, -richtung liegen. Sie können mit ein- stellbarem Drehsinn und mit einstellbarer Drehgeschwindigkeit angetrieben werden, sodass sie den Schmelzegegendruck an der Schneckenspitze einstellen, somit eine weitere Möglichkeit bieten, das Druck- und Strömungsprofil im Extruder zu beeinflussen. Im Regelfall wird eine Schmelzepumpe verwendet, um den Schneckengegendruck zu reduzie- ren bzw. einen Teil des Druckaufbaus zu übernehmen. Oft finden sich sowohl vor als auch hinter dem Walzenpaar Drucksensoren.

[34] Eine Schmelzepumpe scheint nach gegenwärtigem Erkenntnisstand vor allem ab etwa 200 bar Extrusionswiderstand sinnvoll.

[35] Im Fall eines Extruders, der als Teil einer Anlage zum Herstellen von Spinnvlies verwendet wird, scheint der Einsatz einer Schmelzepumpe bereits ab etwa 100 bis 150 bar Extrusionswiderstand sinnvoll.

[36] Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass eine Schmelzepumpe eine konstruktiv günstige Variante darstellt, um von relativ großen Schneckendurchmesser auf einen relativ kleineren Anschlussquerschnitt für den Weitertransport der Schmelze jenseits der Schmelzepumpe zu wechseln.

[37] Oft findet sich vor und/oder hinter der Schmelzepumpe ein Sieb. Ein Sieb, welches sich vor der Schmelzepumpe befindet, dient oft zum Schutz der Schmelzepumpe und kann als recht grobes Sieb gestaltet sein. Oft findet sich vor und hinter der Schmelzepumpe ein Siebwechsler. [38] Durch den Einsatz einer Schmelzepumpe in Kombination mit einem langsamlaufenden kurzen Extruder mit vergleichsweise großem Schneckendurchmesser - wie vorstehend als Einschnecken-Plastifiziemaschine vorgeschlagen - wird konstruktiv dem Nachteil des überproportional steigenden Axialdruckes entgegengewirkt. Durch den gewonnen Freiheitsgrad können außerdem durch eine Anpassung des Schneckenvordruckes der Schmelzerückströmungsanteil verändert und die Materialhomogenität an die Anforderung angepasst werden. [39] Der Vollständigkeit halber sei betont, dass die Einschnecken-Plastifiziermaschine nicht zwingend eine Schmelzepumpe erfordert, um den gewünschten Druck aufzubauen. Vielmehr kann beispielsweise ein Extruder auch ohne Schmelzepumpe den gewünschten Druck aufbauen. [40] Somit wird dem Vorteil eines platzsparenden kurzen Extruders mit großem Schneckendurchmesser eine Schmelzepumpe an der Schneckenspitze hinzugefügt, sodass der Extrusionsdruck auf das gewünschte Niveau eingestellt werden kann. Dies kann beispielsweise stufenlos oder stufenbehaftet erfolgen. Durch eine Regelung des Extrusions- drucks erhält der Extruderbenutzer einen zusätzlichen Freiheitsgrad, um die Schmelze- temperatur oder die Materialhomogenität zu verändern.

[41 ] Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe eine Einschnecken-Plastifiziermaschine, geeignet und eingerichtet zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, wobei die Einschnecken- Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksa- men Länge aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifiziermaschine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, insbesondere eine Einschnecken-Plastifiziermaschine wie zuvor beschrieben, wobei sich die Machine dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der wirksamen Länge L der Schnecke und/oder im Bereich einer Schneckenspitze jenseits der wirksamen Länge L ein Druckminderer vorgesehen ist, durch welchen hindurch sich die Schnecke mit einem Teil ihrer axialen Länge in einen im Betrieb druckverminderten Bereich erstreckt, insbesondere in einen Bereich mit Umgebungsdruck im Betrieb.

[42] Die Wirkfläche des axialen Druckes auf die Schnecke kann mittels einer Verkleinerung der Wirkfläche reduziert werden. Diese Flächenreduzierung kann durch eine Durchmesserveränderung der Schnecke und/oder eine Änderung des Anströmquerschnitts des der Plastifiziermaschine nachfolgenden Bereiches erfolgen. [43] So ist als konstruktive Ausfuhrung dessen alternativ zu einer Schmelzepumpe denkbar, dass ein Extrusionswerkzeug an das Ende des Schneckenzylinders gesetzt ist, sodass ein Extrudat im Anschluss an den Schneckenkanal ausgeformt wird.

[44] Ein Extrusionswerkzeug kann eine Ringspaltdüse aufweisen, beispielsweise ein- gerichtet zum Erzeugen eines ringförmigen Extrudats wie vor allem eines Rohres, oder es kann beispielsweise ein Granulierkopf dort vorgesehen sein.

[45] Falls die Schnecke durch einen Druckminderer hindurch ragt, dann befindet sich die wirksame Länge L der Schnecke nur noch im Bereich zwischen dem Einfülltrichter und dem Druckminderer. In diesem Fall ist also die wirksame Länge L der Schnecke kürzer als der Bereich der Schneckengeometrie.

[46] Es wird vorgeschlagen, dass ein Ringspalt der Ringspaltdüse in einer Flucht mit einem Kanal zwischen der Schnecke und dem Zylinder liegt. Bei einer solchen Ausführungsform entfällt bei geeigneter Bauweise ein ansonsten erfolderliches Übergangsbauteil zwischen der Schmelze in ihrem Weg entlang der Schnecke und ihrem Weg durch das Werkzeug.

[47] Wenn ein Extrusionswerkzeug am Ende des Schneckenzylinders vorgesehen ist, dann wird vorgeschlagen, dass dieses noch stromaufwärts der Schneckenspitze beginnt, idealerweise unmittelbar an einem stromaufwärts der Schneckenspitze endenden Schneckenzylinder, sodass die Schneckenspitze und/oder ein Teil der Schnecke vor der Schne- ckenspitze und/oder ein die Schnecke an ihrer Stirnseite der Schnecken spitze tragendes Gegenlager in das Werkzeug hineinragen oder sogar in oder durch eine Düse des Werkzeugs ragen. Die Schnecke liegt dann bei entsprechender Gestaltung teilweise im Umgebungsdruckbereich.

[48] Nach einem dritten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung löst die gestellte Auf- gäbe eine Einschnecken-Plastifiziermaschine, geeignet und eingerichtet zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, wobei die Einschnecken- Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifiziermaschine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, insbesondere eine Einschnecken-Plastifiziermaschine wie zuvor beschrieben, wobei sich die Maschine dadurch gekennzeichnet, dass in Maschinenrichtung jenseits eines Zylinders der Schnecke ein Extrusionswerkzeug angeschlossen ist, wobei das Extru- sionswerkzeug im Betrieb ein Granulat zu erzeugen eingerichtet ist und eine Lochscheibe zum Erzeugen eines Strangs sowie ein Messer zum Zerschneiden des Strangs aufweist, wobei das Messer mitdrehend an der Schnecke angeordnet ist, insbesondere an der Schne- ckenspitze.

[49] Eine solche Ausführungsform kann sehr kostengünstig und räumlich kompakt hergestellt werden. Außerdem werden die Granulatkörner unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Schnecke im Wesentlichen immer gleich groß geschnitten, denn mit zunehmender Drehgeschwindigkeit nimmt nicht nur der geförderte Massendurchsatz zu, sondern auch die Geschwindigkeit des Messers auf seiner Kreisbahn.

[50] In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerung dazu eingerichtet, die Schnecke mit einer Umfangsgeschwindigkeit von unter 1,5 m/s zu betreiben, insbesondere mit einer Umfangsgeschwindigkeit von höchstens 1,0 m/s, 0,9 m/s, 0,8 m/s, 0,7 m/s, 0,6 m/s oder 0,5 m/s. Eine solche Ausführungsform wendet sich ab von den schnelllau- fenden Schnecken und erzielt eine geringe Extrusionstemperatur durch eine geringe Umfangsgeschwindigkeit.

[51 ] Hinsichtlich der wirksamen Länge L wird vorgeschlagen, dass diese einen Betrag zwischen 300 mm und 2.400 mm einnimmt. Die beiden Grenzen seien jeweils als im Intervall enthalten zu verstehen. Außerdem seien die Grenzen in einer bevorzugten Aus- führungsform nicht als scharfe Grenzen zu verstehen, sondern als etwa-Grenzen. Der Erfinder hat auch erfolgreiche Berechnungen und Prototypenversuche mit einer wirksamen Länge L von bis zu unter 300 mm durchgeführt. Auch hinsichtlich der oberen Intervallgrenze zeichnet sich aus den bisherigen Versuchen nicht etwa ab, dass dort zwingend das erfindungsgemäße Intervall jäh enden sollte.

[52] Dasselbe gilt hinsichtlich der Intervallgrenzen im Übrigen auch hinsichtlich des angegebenen Schneckendurchmessers D mit seinen Intervallgrenzen analog, und ebenfalls analog für die Intervallgrenzen des Verhältnisses L/D.

[53] Es seien als Untergrenze und/oder als Obergrenze des Werteintervalls der wirksamen Länge L hilfsweise auch 400 mm, 500 mm, 600 mm, 700 mm, 800 mm, 900 mm, 1.000 mm, 1.100 mm, 1.200 mm, 1.300 mm, 1.400 mm, 1.500 mm, 1.600 mm, 1.700 mm, 1 .800 mm, 1.900 mm, 2.000 mm, 2.100 mm, 2.200 mm und 2.300 mm als offenbart verstanden, ebenfalls bevorzugt jeweils als etwa-Grenzen.

[54] Hinsichtlich des Verhältnisses zwischen dem Schneckendurchmesser D zur Kanaltiefe h des Schneckenkanals wird ein Verhältnis D/h von 20 bis 150 vorgeschlagen, wobei auch hier die beiden Intervallgrenzen nicht als scharfe Enden des erfindungsgemäß sinnvollen Intervalls verstanden werden müssen, sondern lediglich als mögliche Rückzugspositionen im Rahmen der Patentwürdigkeit.

[55] Begrifflich sei die Kanaltiefe h als der radiale Abstand zwischen dem Schneckengrund und dem Innendurchmesser des den Schnecke umgebenden Zylinders verstanden, so dass sich der Innendurchmesser des Zylinders (also der„Schneckendurchmesser D") aus dem Durchmesser der Schnecke von Schneckengrund zu Schneckengrund und dem Zweifachen der Kanaltiefe h als Summe zusammensetzt.

[56] Auch das große Verhältnis D/h trägt nochmals zu einer im Schneckendurchmesser sehr groß dimensionierten und dafür entsprechend kurzen Schnecke bei, also zu einer Schnecke mit einer eher gedrungenen Form. [57] Es wird vorgeschlagen, dass die Schnecke mehrgängig ist. Sie kann beispielsweise zwei Schneckengänge oder mehr als zwei Schneckengänge aufweisen, insbesondere drei, vier, fünf, sechs, sieben oder acht Schneckengänge. Hinsichtlich der Anzahl der Gänge sei berücksichtigt, dass ein zweigeteilter Gang an einer Barrierezone als genau ein Gang aufzufassen sei.

[58] An dieser Stelle sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung jede Angabe mit einem unbestimmten Zahlenartikel, also beispielsweise„ein",„zwei" usw. als eine„mindestens"-Angabe zu verstehen sein soll, sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ergibt, dass etwa dort nur ein„genau"-Aus- druck zu verstehen sein soll, also beispielsweise„genau ein",„genau zwei" usw.

[59] Die Gangsteigung t findet sich als der Abstand zweier benachbarter Schnecken- wände desselben Kanals in einem Längsschnitt entlang der Schnecke.

[60] Bevorzugt weist die Schnecke eine Modularverbindungseinrichtung auf. Es können dann mit besonders leichten Maßnahmen verschiedene Schneckenlängen vorgehalten und angeboten werden.

[61] Die Wartung der Schnecke wird stark erleichtert, wenn ein die Schnecke umge- bender Zylinder einen segmentierten Aufbau aufweist. Als„segmentiert" sei jedweder Zylinder verstanden, der nicht aus einem einstückigen Hohlzylinder geformt ist. Vor allem sei daran gedacht, dass der Zylinder zwei oder mehr als zwei Segmente aufweist, so dass der Zylinder axial segmentiert ist, sich also in der Länge aus mehreren Teilzylindern zusammensetzt. [62] Die Schnecke kann ein Temperiermittel aufweisen. Die Schnecke kann dann von innen heraus temperiert werden, beispielsweise über eine Kühlfluidführung oder über eine Heizfluidführung. Im Falle einer temperierten Schnecke ist bevorzugt zusätzlich ein Temperatursensor vorhanden, um die thermische Rückkopplung des zu plastifizierenden Materials auf die Oberfläche der Schnecke mit zu erfassen. [63] Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Schnecke weist eine Schneckenwelle mit einer Ausnehmung auf, welche ein Rückdrucklager aufweist oder zur Aufnahme eines Rückdrucklagers eingerichtet ist.

[64] Die Schnecke kann eine Schneckenwelle aufweisen, welche als Schneckendorn ausgeführt ist.

[65] Es wurde bereits erläutert, dass die Maschine bevorzugt ein Einschnecken-Extru- der ist.

[66] Extruder werden in zahlreichen Bereichen der kunststoffverarbeitenden Industrie eingesetzt. Insbesondere sei an einen Extruder gedacht, welcher thermoplastische Kunst- Stoffe fördert, aufschmilzt und homogenisiert, um die Kunststoffschmelze anschließend an eine formgebende Düse zum Ausformen eines kontinuierlichen Produkts zu leiten. Die Produkte sind zum Beispiel Profile, Rohre, Folien, Blasformteile, Platten, Filamente, Vliesstoffe, Bändchen, Halbzeuge, Schläuche, Kabel, Granulat, Compound oder Schaumhalbzeuge. [67] Alternativ lässt sich gut vorstellen, dass die Maschine beispielsweise eine Kunststoffspritzgussmaschine ist, insbesondere einen zentralen Einspritzkolben aufweisend. Bei einer Kunststoffspritzgussmaschine ist die Plastifizierschnecke in der Regel längs- verschieblich gelagert. Mit zunehmender Menge an gefördertem Kunststoffgranulat wird dieses am Ende der Schnecke im plastifizierten Zustand gesammelt, bis die erforderliche Menge zum Einspritzen in die Spritzgusskavität angesammelt ist. Zum Sammeln der Kunststoffschmelze vor der Schneckenspitze bewegt sich sie Schnecke während der Plas- tifizierung axial zurück.. Dies erhöht die erforderliche Baulänge noch über die reine Schneckenlänge hinaus.

[68] Es ist leicht ersichtlich, dass eine solche Maschine ebenfalls stark von einer Schnecke profitiert, deren Geometrie eine eher gedrungene Form aufweist, insbesondere eine kurze Baulänge. [69] Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe eine Einschnecken-Plastifiziermaschine zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren von Kunststoff, wobei die Einschnecken-Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Ein- schnecken-Plastifiziermaschine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, so dass sich im Betrieb unter Berücksichtigung einer Gangzahl der Schnecke ein durchgesetzter Massestrom m des Kunststoffs ergibt, wobei die wirksame Länge L von 200 mm bis 2.000 mm beträgt und wobei im Betrieb das Verhältnis zwischen dem Massestrom m und der wirksamen Länge L zwischen 0,25 kg/(h*mm) und 1,4 kg/(h*mm) beträgt, insbesondere mindestens 0,5 kg/(h*mm).

[70] Es sei ausdrücklich betont, dass sich eine so gestaltete Einschnecken-Plastifizier- maschine zusätzlich mit sämtlichen vorher beschriebenen Merkmalen auszeichnen kann.

[71] Außerdem sei ausdrücklich betont, dass auch die angegebenen Intervallgrenzen keine scharfen Grenzen sein müssen. Vielmehr seien auch leicht darüber hinaus bzw. darunter gehende Werte als im Rahmen der Erfindung liegend zu betrachten.

[72] Begrifflich sei hinsichtlich des„Massestroms" erläutert, dass dieser derjenigen Größe entsprechen soll, welche bei der Berechnung und Auslegung üblicherweise mit dem Parameter rh bezeichnet wird. In der eingangs beschriebenen Entwicklung der im Stand der Technik verwendeten Extruder sind Konstruktionen mit Parameterverhältnissen vorgeschlagen worden, welche bei Auftrag des Durchsatzes auf der Ordinate und der wirksamen Länge des Extruders auf der Abszisse in einem kartesische Koordinatensystem im Wesentlichen eine Gerade ergeben. Diese Gerade läuft jedoch nicht durch den Null-Punkt des Koordinatensystems. Auch fordert sie bei einem angestrebten Durchsatz von beispielsweise ab 200 kg/h eine Extruderlänge von etwa 1.500 mm und aufwärts. Demgegenüber lassen sich mit dem hier vorgeschlagenen Wertebereich deutlich kürzere Extruder herstellen, beim selben erforderlichen Durchsatz von 200 kg/h, beispielsweise Extruder mit einer Länge von nur etwa 200 mm bis 800 mm, bei Durchmessern D von etwa 400 mm bzw. ungefähr 100 mm.

[73] Nach einem fünften Aspekt der hier vorgeschlagenen Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Verfahren zum Plastifizieren eines Ausgangsmaterials in Form von Kunst- stoff, insbesondere von Kunststoffgranulat mittels einer Einschnecken-Plastifizierma- schine wie vorstehend beschrieben, wobei die Steuerung die Schnecke bevorzugt mit einer Umfangsgeschwindigkeit von unter 1,5 m/s betreibt, insbesondere von unter 1,0 m/s. Es versteht sich, dass auch diese Intervallgrenze als nicht scharfe Grenze verstanden werden soll. [74] Je nach Polymer und Anwendungsfall arbeitet der Extruder in einem angestrebten Drehzahl- und Durchsatzbereich. Das Verhältnis von Maximaldurchsatz zu Minimaldurchsatz liegt üblicherweise zwischen 5: 1 und 20: 1. Oberhalb des Maximaldurchsatzes plant der weitsichtige Ingenieur eine Drehzahlreserve von üblicherweise etwa 10 % bis 20 % ein. Die in der Erfindung als Auslegungsbasis angegebene obere Umfangsge- schwindigkeitsgrenze bezieht sich insbesondere auf den angestrebten maximalen oberen Drehzahlbereich, wobei es auch grundsätzlich sinnvoll sein kann, scherempfindliche Polymere mit niedrigeren Umfangsgeschwindigkeiten zu verarbeiten.

[75] Nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Set einer Baureihe, aufweisend zwei Einschnecken-Plastifiziermaschinen wie vorstehend beschrieben, wobei beide mit einer Abweichung von maximal 10 % dasselbe Verhältnis zwischen dem Massestrom m und der wirksamen Länge L aufweisen.

[76] Zum eindeutigen Verständnis seien in

Figur 1 in einem schematischen Längsschnitt ein Extruder mit einem Einfulltrichter und in Figur 2 in einem schematischen Längsschnitt an einer Schneckenspitze zwei alternativ einsetzbare, beispielhafte unterschiedliche Werkzeuge gezeigt.

[77] Die Schnecke in Figur 1 weist innerhalb ihrer wirksamen Länge L drei Zonen auf, mit zunächst einer Kanaltiefe hl, dann einem Übergangsbereich und schließlich mit einer Kanaltiefe h2, sowie mit einem Schneckendurchmesser D und einer Drehzahl n. Die Umfangsgeschwindigkeit errechnet sich zu dem Produkt aus D, n und π.

[78] Die Extrusionsrichtung verläuft von links nach rechts.

[79] Im Moment favorisierte Parameterbereiche für eine gedrungene Schnecke der hier vorgestellten Erfindung liegen vor allem bei

Umfangsgeschwindigkeit 0,05 bis 1,0 m/s

L/D 1 bis 8

h/D 1/20 bis 1/150

Gangzahl i 2 bis 20 und/oder

Durchmesser D 150 bis 800.

[80] Auf den ersten Blick gemäß dem bisherigen Entwicklungsstand beginnt der praktisch sinnvollste Schneckendurchmesserbereich bei etwa 300 mm oder weniger - wobei vor allem bei einem Extruder ohne Schmelzepumpe kleinere Werte auch sinnvoll erscheinen - und geht bis ca. 500 mm oder mehr.

[81] Letztendlich kann man durch geschickte Wahl des Schneckendurchmessers den heute bekannten Durchsatzbereich auf eine wirksame Schneckenlänge von unter 2.000 mm übertragen.

[82] Die Schnecke 1 in Figur 2 verläuft in einem Zylinder 2. Sie weist entlang einer Extrusionsrichtung 3 zunächst einen zylindrischen Teil 4 und anschließend eine Schneckenspitze 5 auf. [83] Ein Gang 6 formt sich zwischen der Schnecke 1 und dem Zylinder 2 aus. Durch den Gang fördert die Schnecke 1 im Betrieb den aufgeschmolzenen plastifizierte Kunststoff in der Extrusionsrichtung 3.

[84] Noch vor dem Beginn der Schneckenspitze 5 endet der Zylinder 2. An seine Stirn 7 ist ein Werkzeug angeschlossen, nämlich beispielsweise (in der oberen Hälfte der Figur 2 dargestellt) eine Verjüngung des Kanals 6 zu einer Ringspaltdüse 8, sodass im Betrieb der Maschine (nicht in Gänze dargestellt) ein Rohr 9 extrudiert wird; oder es sind beispielsweise (unten in Figur 2 dargestellt) ein Lochblech 10 zum Extrudieren einer Mehrzahl Schmelzestränge 1 1 (exemplarisch dargestellt) und ein darauf folgendes, an der im Betrieb rotierenden Schnecke 1 mitrotierend befestigtes Messer 12 zum Zerschneiden der Schmelzestränge 1 1 in Granulatkörner 13, 14 (exemplarisch beziffert) vorgesehen.

[85] Die Schnecke 1 ragt aus einem Druckbereich 15 stromaufwärts des Werkzeugs durch das Werkzeug hindurch in einen Bereich 16 mit Umgebungsdruck hinein. Das Werkzeug formt die Düse mit dem zylindrischen Teil der Schnecke 1 aus. Die Schneckenspitze 5 liegt vollständig im druckverminderten Bereich, und es ragt ein Teil der Querschnittsfläche der Schnecke 1 nach draußen.

Claims

Einschnecken-Plastifiziermaschine, vor allem Einschnecken-Extruder, geeignet und eingerichtet zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterial, vor allem eines thermoplastischen Polymers, wobei die Einschne- cken-Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifizierma- schine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, dadurch gekennzeichnet, dass

• der Schneckendurchmesser D mindestens 150 mm beträgt, insbesondere 200 mm bis 800 mm, und dass

• die wirksame Länge L zum Schneckendurchmesser D ein Verhältnis L/D von 1 bis 8 aufweist.

Einschnecken-Plastifiziermaschine, vor allem Einschnecken-Extruder, geeignet und eingerichtet zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, vor allem eines thermoplastischen Polymers, wobei die Einschne- cken-Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifizierma- schine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, dadurch gekennzeichnet, dass

• die Steuerung dazu eingerichtet ist, die Schnecke mit einer Umfangsgeschwindigkeit von unter 1,5 m/s zu betreiben, bevorzugt von unter 1,0 m/s, besonders bevorzugt von zwischen 0,05 m s und 1 ,0 m/s.

• die wirksame Länge L zum Schneckendurchmesser D ein Verhältnis L/D von 1 bis 8 aufweist und dass

Einschnecken-Plastifiziermaschine nach zweien oder allen dreien der vorstehenden Ansprüche.

Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Maschinenrichtung jenseits der wirksamen Länge der Schnecke eine Schmelzepumpe vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, im Betrieb einen Druckaufbau zu erzeugen. Einschnecken-Plastifiziermaschine, vor allem Einschnecken-Extruder, geeignet und eingerichtet zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, vor allem eines thermoplastischen Polymers, wobei die Einschne- cken-Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifizierma- schine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, insbesondere Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der wirksamen Länge L der Schnecke und/oder im Bereich einer Schneckenspitze jenseits der wirksamen Länge L ein Druckminderer vorgesehen ist, durch welchen hindurch sich die Schnecke mit einem Teil ihrer axialen Länge in einen im Betrieb druckverminderten Bereich erstreckt, insbesondere in einen Bereich mit Umgebungsdruck im Betrieb.

Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Maschinenrichtung jenseits eines Zylinders der Schnecke ein Extrusionswerkzeug angeschlossen ist.

Einschnecken-Plastifiziermaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrusionswerkzeug eine Ringspaltdüse aufweist.

Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrusionswerkzeug im Betrieb ein ringförmiges Extru- dat zu erzeugen eingerichtet ist, insbesondere ein Rohr. Einschnecken-Plastifiziermaschine, vor allem Einschnecken-Extruder, geeignet und eingerichtet zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren eines Ausgangsmaterials, vor allem eines thermoplastischen Polymers, wobei die Einschne- cken-Plastifizierrnaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser und einer wirksamen Länge aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifizierma- schine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, msÄesönrfe 'e Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis

dadurch gekennzeichnet, dass in Maschinenrichtung jenseits eines Zylinders der Schnecke ein Extrusionswerkzeug angeschlossen ist, wobei das Extrusionswerkzeug im Betrieb ein Granulat zu erzeugen eingerichtet ist und eine Lochscheibe zum Erzeugen eines Strangs sowie ein Messer zum Zerschneiden des Strangs aufweist, wobei bevorzugt das Messer mitdrehend an der Schnecke angeordnet ist, insbesondere an der Schneckenspitze, oder das Messer feststehend angeordnet ist, wobei die Lochscheibe an der Schnecke angeordnet sein kann.

Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Länge L zwischen 200 mm und 2.400 mm beträgt.

Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneckendurchmesser D zur Kanaltiefe h ein Verhältnis D/h von 20 bis 150 aufweist.

Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke mehrgängig ist. Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke eine Modularverbindungseinrich- tung aufweist.

Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Schnecke umgebender Zylinder einen axial segmentierten Aufbau aufweist.

Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke ein Temperiermittel aufweist.

Einschnecken-Plastiflziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke eine Schneckenwelle mit einer Ausnehmung aufweist, welche ein Rückdrucklager aufweist oder aufzunehmen eingerichtet ist.

Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke eine Schneckenwelle aufweist, welche als Schneckendorn ausgeführt ist.

Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine eine Kunststoffspritzgussmaschine ist

Einschnecken-Plastifiziermaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zentralen Einspritzkolben aufweist.

Einschnecken-Plastifiziermaschine, zum Fördern, Aufschmelzen und Homogenisieren von Ausgangsmaterial, vor allem Einschnecken-Extruder für ein thermoplastisches Polymer, wobei die Einschnecken-Plastifiziermaschine eine Schnecke mit einem Schneckendurchmesser D und einer wirksamen Länge L aufweist, und wobei die Einschnecken-Plastifiziermaschine dazu eingerichtet ist, die Schnecke im Betrieb mittels einer Steuerung mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, sodass sich im Betrieb unter Berücksichtigung einer Gangzahl ein durchgesetzter Massestrom rh des Ausgangsmaterials ergibt, insbesondere Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Länge L von 200 mm bis 2.000 mm beträgt und dass im Betrieb das Verhältnis zwischen dem Massestrom rh und der wirksamen Länge L zwischen 0,25 kg/h/mm und 1,4 kg/h/mm beträgt, insbesondere mindestens 0,5 kg/h/mm.

Verfahren zum Plastifizieren eines Ausgangsmaterials, vor allem eines thermoplastischen Polymers, mittels einer Einschnecken-Plastifiziermaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, insbesondere in Gestalt eines Einschnecken- Extruders, wobei die Steuerung die Schnecke bevorzugt mit einer Umfangsgeschwindigkeit von unter 1,5 m/s betreibt, insbesondere von unter 1,0 m/s.

Set einer Baureihe, aufweisend zwei Einschnecken-Plastifiziermaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei beide mit einer Abweichung von maximal 10 % dasselbe Verhältnis zwischen dem Massestrom rh und der wirksamen Länge L aufweisen.