DE1271973B - Kontinuierlich arbeitende Schneckenpresse fuer thermoplastische Kunststoffe von extrem geringem Schuettgewicht - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B29f

Deutsche Kl.: 39 a4- 3/00

Nummer: 1 271 973

Aktenzeichen: P 12 71 973.2-16 (B 70077)

Anmeldetag: 20. Dezember 1962

Auslegetag: 4. Juli 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine kontinuierlich arbeitende Schneckenpresse für thermoplastische Kunststoffe von extrem geringem Schüttgewicht, insbesondere für Abfallprodukte, bestehend aus einem beheizbaren Schneckenzylinder mit. Zufuhröffnung für das zu verarbeitende Gut sowie aus einer umlaufenden Schnecke mit unterschiedlicher, am Einfüllende stark konisch vergrößerter und in der Förderrichtung abnehmender Steghöhe, bei welcher der Außendurchmesser der Schnecke innerhalb der Einfüll- und Einzugszone auf einen Bruchteil seiner Anfangsgröße verjüngt ist und diese reduzierte Durchmessergröße in der anschließenden Schmelzzone annähernd konstant beibehält.

Zur Rückgewinnung der Ausgangsmaterialien von Faserstoff-, Folien- und dergleichen Abfällen ist bereits vorgeschlagen worden, diese Abfälle auf chemischem Wege in den monomeren Zustand zurückzuversetzen oder zumindest teilweise abzubauen und anschließend in demselben Arbeitsgang wieder zu kondensieren, um den polymeren Zustand des Ausgangsmaterials zu erhalten. Die auf diese Weise gewonnenen Polykondensate lassen sich beliebig zerkleinern und erneut verspinnen bzw. weiterverarbeiten. Eine solche Überführung der Abfälle in den Zustand, der die Wieder- oder Weiterverarbeitung auf Schneckenpressen üblicher Bauart gestattet, ist jedoch sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, derartige Faserstoffabfälle, Folienreste, Lumpen, Verpackungsmüll u. dgl. von thermoplastischem Ausgangsmaterial und extrem geringem Schüttgewicht durch mechanisch-thermische Behandlung in einer Schneckenpresse (Extruder) kontinuierlich zu Strangpreßerzeugnissen, unter anderem aber auch zu kleinstückigem Granulat von wesentlich erhöhtem Schüttgewicht umzuformen. Dies ist mit den Schneckenpressen bekannter Bauart aber nicht ohne weiteres möglich.

Bekanntlich kommt es bei der Verarbeitung von Materialien geringen Schüttgewichtes in Schneckenpressen darauf an, die Steghöhe der Schnecke in der Einzugszone um so mehr zu vergrößern, je geringer das Schüttgewicht ist. Auch die Ganghöhe ist von Art und Beschaffenheit des zu verarbeitenden Gutes abhängig. So sind für die Verarbeitung solcher Materialien schon Schneckenpressen bekannt, deren umlaufende Schnecke bei in der Förderrichtung abnehmendem Außendurchmesser eine gleichbleibende Steghöhe besitzt. Ebenso sind Schneckenanordnungen bekannt, bei denen Außendurchmesser und Steghöhe der Schnecke in der Förderrichtung fortschrei-Kontinuierlich arbeitende Schneckenpresse
für thermoplastische Kunststoffe
von extrem geringem Schüttgewicht

Anmelder:

Barmag Barmer Maschinenfabrik

Aktiengesellschaft, 5600 Wuppertal-Oberbarmen

Als Erfinder benannt:

Günter Augustin, 5829 Ennepetal-Rüggeberg;

Karl Causemann, 5678 Wermelskirchen;

Heinz Tebbe,

Heinz Vinkeloe, 5630 Remscheid-Lennep

tend oder stufenweise abnehmen. In diesen Fällen

ao nimmt auch der Kern der Schnecke stets in entsprechendem Maße und in der gleichen Richtung ab. Alle Maßnahmen, die bei Verarbeitung von Materialien gewöhnlicher Art und Form und auch von solchen geringen Schüttgewichtes der Verbesserung der Einzugsverhältnisse oder der Friktionierung des Einzugsgutes nach Eintritt in den Strangpreßzylinder, dem Aufbau einer höheren Kompression im Zylinder und einer robusten Lagergestaltung dienen, reichen bei der Verarbeitung von Materialien von extrem geringem Schüttgut aber nicht aus, das erforderliche hohe Kompressionsverhältnis und eine gleichmäßige Füllung der am Ende der Schmelz- und Verdichtungszone liegenden Pumpzone zu gewährleisten und den Förderdurchsatz bei einem bestimmten Schnekkendurchmesser wirtschaftlich zu gestalten. Denn die Vergrößerung der Steghöhen läßt sich nicht beliebig steigern, weil mit einer solchen Vergrößerung wegen der geringen inneren Reibung des Füllgutes dessen Förderung besonders in den Schichten, die im Grunde des Schneckenganges in der Nähe des Schneckenkerns liegen, zunehmend geringer wird und schließlich ganz aufhört.

Bisher bekanntgewordene, stark konisch vergrößerte Schnecken in konisch erweiterten Gehäusen dienen sämtlich anderen Zwecken als der Verarbeitung von ungeschmolzenen thermoplastischen Kunststoffen extrem geringer Schüttgewichte.

So besteht bei der einen bekannten Ausführung einer Schneckenpresse mit konisch erweitertem Einfüllteil und stark vergrößerter Schneckensteghöhe deren Zweck darin, eine chargenmäßige Einlieferung von thermoplastischem gemischtem Material in zeit-

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lichen Abständen mit jeweils solcher Aufgabemenge kommenden Band- oder Streifenform des Abfallzu gestatten, daß die Schneckenpresse für deren Ver- materials zu ungleichmäßiger bzw. unregelmäßiger arbeitung eine längere Zeit benötigt. Die Material- Verengung oder Verstopfung der Schneckengänge zufuhr erfolgt bei dieser Ausführung in einen trichter- und damit zum Zusammenbruch der Förderung führt, förmigen Vorratsbehälter am Einfüllteil der Schnek- 5 Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß kenpresse, in welchem das als Rührflügel mit großem es zur Verarbeitung von Materialien mit extrem Steigungswinkel ausgebildete Schneckenende mit niedrigem Schüttgewicht notwendig ist, die Steghöhe großem Widerstand umläuft und dabei auf Grund in der Einfüll- und Einzugszone wesentlich weiterder vorgesehenen Rückström- und Umströmmöglich- gehend als bisher üblich zu vergrößern, und daß eine keit für das Einfüllmaterial um die Kanten des Rühr- io solche Maßnahme auch möglich ist, wenn es gelingt, flügels herum immer nur so viel aus dem Vorrat in hierbei in den Füllgutschichten am Grunde des die Schneckenpresse befördert, wie diese verarbeiten Schneckenganges in der Nähe des Schneckenkerns kann. eine Bewegung zu erzwingen, die der Förderung und

Ähnliches gilt für eine andere bekannte Schnecken- Kompression des Gutes dient. Um dies zu erreichen, presse, die zur Verarbeitung von Salzpasten zu ig wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Ganggrößeren, dichteren Partikeln dient, als sie bei höhe der Schneckenstege in der konischen Einfüll-Kristallisation erzielbar sind. Der trichterförmig er- und Einzugszone gleich der Ganghöhe in der zylinweiterte Bereich des Schneckengehäuses dient als drischen Schmelzzone ist und die im Bereich der Einfüllteil, in welchem die konisch erweiterte mehr- Einzugszone die Schnecke umgebende Gehäusegängige Schnecke mit einem solchen lichten Abstand 20 innenwand mit einer Längsriffelung versehen ist. zwischen Gehäuseinnenwand und Schneckenflügel- Zwar sind Längsnuten als Mittel zur Erhöhung

rändern umläuft, daß zu jeder Zeit eine Rückströ- der Reibungszahl zwischen Gehäuseinnenwand und mung des zuviel geförderten pastenartigen Materials zu extrudierendem Material an sich bekannt, jedoch um die Hügelränder möglich ist. Der konische liefern die im Patentanspruch benannten Merkmale Streckenbereich hat auch hier die Aufgabe des Durch- 25 gerade in dieser Kombination den gewünschten Effekt mischens und Verrührens des aufgegebenen Ma- der trockenen Vorkompression stark aufgebauschten terials. Materials vor dessen Aufschmelzen, Verdichten,

Weitere bekannte Ausbildungsformen zeigen ledig- Homogenisieren und Extrudieren. Das ist einmal die lieh einen Einfülltrichter oberhalb des Schnecken- starke und progressive Verringerung der Reibungsgehäuses, in welchem ein konisch vergrößerter Rühr- 30 kraft an den Schneckenflanken im stark konisch erflügel der Schnecke das eingegebene plastische Ma- weiterten Einfüll- und Einzugsbereich der Schnecke terial (Ton) vor Einziehung in die Schnecke knetend durch Verringerung des Schneckensteigungswinkels bearbeitet. in diesem Bereich, indem die Schneckenganghöhe

Alle diese beschriebenen Ausführungsformen einer (das ist der achsparallel gemessene Schneckenstegkonisch erweiterten Schnecke finden sich bei vertikal 35 abstand) im konischen Teil gleich der im zylindristehenden Schneckenpressen, bei denen im konischen sehen Teil gehalten wird. Hierdurch wird die axiale Aufgabeteil ein Materialvorrat für den Schnecken- Förderung des Einfüllmaterials wesentlich begünstigt, einzug bereitgehalten und währenddessen möglichst Das ist zum anderen die Beseitigung der Anklebegut durchmischt und durchknetet werden soll. möglichkeit des Materials an den Schneckenflanken

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe der 40 im konischen Bereich durch die Anordnung von trockenen Komprimierung von thermoplastischen Längsriffeln im unbeheizten konischen Mantelteil Kunststoffen von extrem niedrigem Schüttgewicht, an Stelle der bekannten Beheizung des Schneckend. h. der Verdichtung der zu großem Volumen auf- mantels, damit kein vorschubloses Rotieren des Magebauschten Abfallreste zu einer kompakten volum- terials eintritt. Hierdurch werden die mit zunehmenarmen trockenen Form vor deren Aufschmelzen liegt 45 dem Druck auftretenden tangentialen Reibungskräfte den genannten Ausführungsformen nicht zugrunde. auf die Schneckengangfüllung während der trockenen Auch kann eine solche Aufgabe mit diesen nicht ge- Komprimierung des großvolumig aufgebauschten löst werden. Denn zum einen ist der Steigungswinkel Materials so weit kompensiert, daß ein einwandfreier der Rührflügel gegenüber einer zur Schneckenachse axialer Transport des noch trockenen Gutes in den senkrechten Ebene, welcher maßgebend ist für die 50 zylindrischen Aufschmelzbereich gewährleistet ist. Größe der zwischen Flügelflanke und thermoplasti- Des weiteren ist die enge Einpassung der Außenkonschem Material auftretenden Reibungskräfte, die mit türen der Schnecke im gesamten Einfüll- und Einwachsendem Steigungswinkel in wachsendem Maße zugsbereich an die Innenwandung des Schneckenbestrebt sind, das Material in Drehung zu versetzen gehäuses wesentlich für die Verhinderung des Ein- und somit nicht axial zu fördern, bei den genannten 55 klemmens und Zurückhaltens von band- oder Ausführungsformen so groß, daß dies gerade den streifenförmigem Material, wodurch der fließende dortigen Zweck eines beabsichtigten Rühreffektes Fördervorgang empfindlich gestört werden könnte, beweist, welcher bei der Verarbeitung von thermo- Auf diese Weise läßt sich trotz der infolge der unplastischen Abfallstoffen, die in ihrem stark aufge- gewöhnlich starken Reduzierung des Außendurchbauschten Zustand ein großes Volumen einnehmen, 60 messers der Schnecke im Einzugs-und Einfüllbereich völlig fehl am Platze ist. Zum anderen hat die Be- bei konstantem Schneckenkerndurchmesser extrem heizung des Schneckenmantels im konischen Ein- großen Steghöhe tatsächlich eine Querbewegung des zugsteil der erstgenannten Ausführungsform ein eng- zu verarbeitenden Gutes erzwingen. Durch die Bebegrenztes örtliches Auftauen der großflächigen Ab- wegung der Schnecke bzw. deren Steges und durch fallreste zur Folge, die beim Ablösen vom Schnecken- 65 die stark erhöhte Reibung des Gutes an der Zylindermantel am unbeheizten Schneckenflügel festkleben wand wird eine Kraftkomponente gegen die Zylin- und dann zusammen mit der Schnecke rotieren, ohne derwandung erzeugt, die infolge der Konizität deraxial gefördert zu werden, was bei der meist vor- selben über einen großen Tiefenbereich und quer zur

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Förderrichtung rückwirkt, wodurch trotz geringer reren Abschnitten zusammengesetzten und beheiz-Reibung des Füllgutes eine Bewegung desselben auch baren Zylinder, der im Bereich der Einfüllzone in den Schichten, die in der Nähe des Schnecken- mit 2, der Einzugszone mit 3 und der Schmelz- und kerns liegen, bewirkt und die zur Förderung erforder- Verdichtungszone mit 4 bezeichnet ist. Im Bereich liehe Querbewegung eingeleitet wird. Somit gelangen 5 der Einfüllzone besitzt der Zylinder eine Zuführnun auch die Füllgutteile der tiefer liegenden Schich- öffnung 5 nebst Einfülltrichter 6 für das zu verarbeiten an die Zylinderwandung, wodurch wiederum die tende Gut. Um die Schnecke 1, deren Kern über die zur stetigen Förderung notwendige Kraft erzeugt ganze Länge einen gleich großen Durchmesser aufwird, weist, ist wendelförmig der Schneckensteg 7 geführt.

Während die Abnahme des Schneckenaußendurch- io Im Bereich der Schmelz- und Verdichtungszone 4, messers bzw. des Durchmessers der die Schnecke welche beispielsweise eine übliche Länge vom minumgebenden Gehäusemantelfläche pro Schnecken- destens 8- bis lOfachen der Schneckenganghöhe begang in der Einzugszone mindestens gleich der sitzt, weist die Schnecke am Umfang des Schneckenhalben Länge der Schneckenganghöhe sein soll, kann Steges einen für Schneckenpressen normalen Außendie Durchmesserabnahme in der Einfüllzone auch 15 durchmesser mit der gewöhnlichen Steghöhe und geringer sein. In den meisten Fällen wird es aus- Ganghöhe auf. Im Bereich der Einfüllzone 2 dagegen reichen, die Durchmesserabnahme in der Einzugs- ist der Steg bzw. die Steghöhe so stark vergrößert, zone pro Schneckengang nicht größer als eine ganze daß der Außendurchmesser der Schnecke am Schneckenganghöhe zu wählen. Jedoch sind auch Schneckenanfang mindestens auf das 3fache des Fälle denkbar, wo die Überschreitung dieses Maßes 20 Außendurchmessers der Schmelz- und Verdichtungszu günstigen Resultaten führt. Die optimale Gang- zone 4 gebracht ist und sich in der Einfüllzone 2 und höhe kann hiernach für das jeweils zu verarbeitende der sich anschließenden Einzugszone 3 von dieser Material oder für eine Gruppe solcher Materialien in Ausgangsgröße am Schneckenanfang unter ständiger der üblichen Weise festgelegt werden. Abnahme in Förderrichtung bis zum Ende der Ein-

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der 25 zugszone 3 auf das Maß des Außendurchmessers der in der Einfüllzone befindliche Teil der Schnecke als Schmelz- und Verdichtungszone 4, d. h. auf mingesonderter Bauteil, insbesondere mit seinem Kern destens ein Drittel seiner ursprünglichen Große verals auf den Schneckenschaft aufsteckbare Hülse aus- jungt. Diese beiden Zonen 2 und 3 besitzen zweckgebildet sein, die auf dem Schneckenschaft Vorzugs- mäßig eine Länge vom mindestens 6- bis 8fachen der weise drehbar gelagert und mit einem eigenen An- 30 Schneckenganghöhe. Die Zylinderwandung, welche trieb versehen ist. Eine solche Maßnahme dient die Schnecke mantelartig umgibt, ist im Bereich der dann dazu, etwaige größere Abfallstücke, wie Lum- konisch verlaufenden Einzugszone 3 auf der Innenpen oder Verpackungsmüll, beim Eintritt in den Zy- seite 8 des Mantels in Längsrichtung geriffelt ausgelinder auf die Schneckengangbreite zu zerkleinern bildet. Außerdem ist der Schneckensteg im Bereich und mitzureißen. Ferner kann der Schneckensteg im 35 der Einfüllzone 2 auf einer besonderen, auf den Bereich der Einfüllzone längs des Randes seiner trei- Schneckenschaft 9 aufgesteckten Hülse 10 angeordbenden Flanke eine in deren Umfangskante mün- net und derart ausgebildet, daß die Außenkante längs dende Unterschneidung und/oder an seinem Umfang des Randes 11 seiner treibenden Flanke, wie in Ausnehmungen bzw. Unterbrechungen aufweisen und F i g. 4 dargestellt, unterschnitten ist und an seinem die Innenwandung des Schneckenzylinders mit einei 40 Umfang Ausnehmungen 12 aufweist. Die Hülse 10 vorzugsweise sägezahnartig ausgebildeten Schneid- kann fest auf dem Schneckenschaft 9 sitzen, so daß kante versehen sein, die zusammen mit dem um- sie mit der Schnecke drehzahlgleich umläuft. Ebenso laufenden Schneckensteg eine Einrichtung zum Zer- kann die Hülse 10 aber auch drehbar auf dem kleinern des zugeführten Gutes bildet. Schaft 9 gelagert und unabhängig von der Schnecke,

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, 45 beispielsweise über das Stirnrad 13 mit höherer Gedaß sich im Gegensatz zu den Erfahrungen mit bis- schwindigkeit antreibbar eingerichtet sein. Schließher bekannten Anordnungen Materialien mit extrem lieh ist die Wandung der Zuführöffnung 5 des Zylinniedrigem Schüttgewicht, beispielsweise Abfälle von ders, wie in F i g. 2 und 3 dargestellt, mit einer vorthermoplastischen Faserstoffen, Folien u. dgl., ohne zugsweise sägezahnartig ausgebildeten Schneidkante besondere Vorbehandlung auf einer gemäß den vor- 50 14 versehen, die mit dem Schneckensteg zusammengeschlagenen und beschriebenen Merkmalen gestal- wirkt und eine Einrichtung zum Zerkleinern des zuteten Schneckenpresse zu Strangpreßerzeugnissen geführten Gutes bildet.

und auch zu Granulat von hohem Schüttgewicht um- Die Kombination der beschriebenen Maßnahmen

formen lassen und daß hierbei selbst großstückiges gewährleistet, daß das in den Einfülltrichter 6 aufge-

Gut, wie Lumpen oder Verpackungsmüll, wirtschaft- 55 gebene thermoplastische Gut von extrem niedrigem

Hch verarbeitet werden kann. Schüttgewicht, seien es beispielsweise Lumpen, Ver-

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der packungsmüll, Faserstoff- oder Folienreste, seien es

Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt sonstige Abfälle, in der Einfüllzone 2 vom Schnecken-

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Einfüllseite steg 7 erfaßt, im Zusammenwirken desselben mit der

der Schneckenpresse, 60 Schneidkante 14 zerschnitten bzw. zerrissen und von

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Einfülltrichter, der Schnecke zur Einzugszone3 und weiter in die

F i g. 3 einen Querschnitt durch die Schnecke in Schmelz- und Verdichtungszone 4 befördert wird,

der Einfüllzone, wobei das Aufgabegut infolge der reibungssteigern-

F i g. 4 einen Teilquerschnitt durch den Schnecken- den Ausgestaltung 8 der Innenwand des Mantels der

steg. 65 Einzugszone 3 trotz der starken Verjüngung der

Die Schneckenpresse besteht im wesentlichen aus Schnecke bei gleichbleibendem Schneckenkerndurch-

der in der Pfeilrichtung umlaufenden Schnecke 1 messer und dementsprechender starker Reduzierung

sowie dem diese umgebenden, gewöhnlich aus meh- der Schneckensteghöhe eine bis zum Grunde des

schneckenganges reichende Wälzbewegung ausführt und das erforderliche hohe Kompressionsverhältnis und eine gleichmäßige Füllung der am Ende der Schmelz- und Verdichtungszone liegenden, nicht dargestellten Pumpzone gewährleistet ist. Somit ist auch der Förderdurchsatz der Schneckenpresse wirtschaftlich gestaltet. Auf diese Weise kann das aufgegebene Gut zu neuen Strangpreßerzeugnissen wieder verarbeitet, insbesondere aber auch sofort nach Verlassen der Schneckenpresse zu Granulat weiterverarbeitet und damit zu einem Material von hohem Schüttgewicht für weitere Verwendungszwecke umgeformt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kontinuierlich arbeitende Schneckenpresse für thermoplastische Kunststoffe von extrem geringem Schüttgewicht, insbesondere für Abfallprodukte, bestehend aus einem beheizbaren Schneckenzylinder mit Zuführöffnung für das zu verarbeitende Gut sowie aus einer umlaufenden Schnecke mit unterschiedlicher, am Einfüllende stark konisch vergrößerter und in der Förderrichtung abnehmender Steghöhe, bei welcher der Außendurchmesser der Schnecke innerhalb der Einfüll- und Einzugszone auf einen Bruchteil seiner Anfangsgröße verjüngt ist und diese reduzierte Durchmessergröße in der anschließenden Schmelzzone annähernd konstant beibehält, d a durch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe der Schneckenstege (7) in der konischen Einfüll- und Einzugszone gleich der Ganghöhe in der zylindrischen Schmelzzone ist und die im Bereich der Einzugszone die Schnecke (1) umgebende Gehäuseinnenwand (8) mit einer Längsriffelung versehen ist.

2. Schneckenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Einfüllzone befindliche Teil der Schnecke (1) als gesonderter Bauteil, insbesondere mit seinem Kern als auf den Schneckenschaft (9) aufsteckbare Hülse (10) ausgebildet ist, die auf dem Schneckenschaft (9) vorzugsweise drehbar gelagert und mit einem eigenen Antrieb versehen ist.

3. Schneckenpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Einfüllzone der Schneckensteg (7) längs des Randes (11) seiner treibenden Flanke eine in deren Umfangskante mündende Unterschneidung und/oder an seinem Umfang Ausnehmungen (12) aufweist und die Innenwandung des Schneckenzylinders mit einer vorzugsweise sägezahnartig ausgebildeten Schneidkante (14) versehen ist, die zusammen mit dem umlaufenden Schneckensteg (7) eine Einrichtung zum Zerkleinern des zugeführten Gutes bildet.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 402 879;

österreichische Patentschrift Nr. 156 009;

französische Patentschriften Nr. 1003 470,
654;

USA.-Patentschriften Nr. 2 011055, 2 246 045,
398,2807 832;

Fachbuch von Dr.-Ing. G. Schenkel, »Schneckenpressen für Kunststoffe«, München, 1959, S. 192, Abs. 2 und F i g. 2 und 6.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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