DE2058642B2

DE2058642B2 - EXTRUDER SCREW FOR THE PROCESSING OF PLASTIC, IN PARTICULAR RUBBER-LIKE MATERIALS

Info

Publication number: DE2058642B2
Application number: DE19702058642
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl-Phys Koch
Original assignee: Paul Troester MaschinenfabriK
Current assignee: Paul Troester MaschinenfabriK
Priority date: 1970-11-28
Filing date: 1970-11-28
Publication date: 1972-05-25
Also published as: FR2116098A5; BE775834A; NL7116249A; CH528363A; JPS5443550B1; LU64348A1; FI50392B; GB1367769A; SE364468B; FI50392C; IT941317B; DE2058642A1

Description

daß in Ebenen (Z) senkrecht zur Extruderschnekkenachse (Y) jeweils das Ende eines Stegstückes (7 b) in Extrusionsrichtung (Z) gesehen vor dem Anfang eines nachfolgenden Stegstückes (7 a) liegt.that in planes (Z) perpendicular to the extruder screw axis (Y) in each case the end of a web piece (7 b ), viewed in the extrusion direction (Z), lies in front of the beginning of a subsequent web piece (7 a).

3. Extruderschnecke nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß derselben Zone (A) eine weitere Zone (B) mit Schneckengängen (11) nachgeordnet ist, zwischen deren Flanken (12)3. Extruder screw according to claim 1 and 2, characterized in that the same zone (A) is followed by a further zone (B) with screw flights (11), between the flanks (12)

1. Extruderschnecke für die Verarbeitung von plastischen, insbesondere kautschukartigen Stoffen in einem Einschneckenextruder mit mehreren in Extrusionsrichtung hintereinanderliegenden Zonen unterschiedlicher Schneckenstege, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Zonen (A) 1. Extruder screw for the processing of plastic, especially rubber-like substances in a single-screw extruder with several zones of different screw flights lying one behind the other in the extrusion direction, characterized in that in one of the zones (A)

auf der Umfangsfläche der Schneckenstege (6, 9) io kenstege weist jede Zone nur eine Steigung mit einem Stegstücke (7,10) mindestens eines weiteren Schnek- Gang, aber von verschiedenem Steigungsverhältnis kenstegs von anderer Steigung und geringerer auf. Es gibt auch eine Ausführung, bei der zwischen Gangtiefe angeordnet sind. zwei Zonen mit nur je einem Gang von unterschied-on the circumferential surface of the screw flights (6, 9) io kenstege each zone has only one slope with one Web pieces (7, 10) of at least one further worm gear, but with a different pitch ratio kenstegs from a different slope and lower. There is also a version where between Aisle depth are arranged. two zones with only one aisle each of different

2. Extruderschnecke nach Anspruch 2, dadurch lichem Steigungsverhältnis eine mittlere Zone angegekennzeichnet, daß die Stegstücke (7, 10) der 15 ordnet ist, welche mehrgängig ist, wobei die Gänge weiteren Schneckenstege derart angeordnet sind, hier gleiches Steigungsverhältnis aufweisen (USA.-2. Extruder screw according to claim 2, characterized by a central zone, characterized by a gradient ratio, that the web pieces (7, 10) of the 15 is arranged, which is multi-thread, with the courses further screw flights are arranged in such a way, here have the same pitch ratio (USA.-

Patentschrift 2 519 014).Patent 2,519,014).

Bekannt ist auch eine mehrgängige Schneckenausführung, bei der die einzelnen Gänge ineinanderliegen 20 und sich überdecken. Es ist aber hier ein nicht unterbrochener äußerer Steg vorhanden (USA.-Patentschrift 3 449 793).Also known is a multi-flight screw design in which the individual flights lie one inside the other 20 and overlap. There is, however, an uninterrupted outer web here (USA patent specification 3 449 793).

Es ist auch ein Zweischneckenextruder bekannt, bei dem jede Schnecke mehrgängig ausgeführt ist,A twin-screw extruder is also known in which each screw is designed with multiple threads,

ein oder mehrere im wesentlichen achsparallel 25 bei der aber die einzelnen Stege genähert parallel zur Schneckenachse verlaufende, keilförmige Scher- verlaufen und in ihrer Stärke wechseln (USA.-Patentstege (13) angeordnet sind. schrift 3 407 438).one or more essentially axially parallel 25 in which, however, the individual webs are approximately parallel Wedge-shaped shear runs that run towards the screw axis and vary in thickness (USA.-Patentstege (13) are arranged. 3 407 438).

Mit diesen mehrgängigen Schnecken läßt sich aber in kurzen Extrudern eine gleichmäßige ErwärmungWith these multi-start screws, however, even heating can be achieved in short extruders

30 der verarbeiteten Massen und eine gute Durchmischung30 of the processed masses and good mixing

nicht erzielen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Möglichkeit zu schaffen, um auch in kurzen Schnecken-not achieve. The invention is therefore based on the object of avoiding these disadvantages and a To create the possibility to also use short auger

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Extruder- extrudern eine gleichmäßige Erwärmung der verschnecke für die Verarbeitung von plastischen, ins- 35 arbeiteten Massen und eine gute Durehmischung zu besondere kautschukartigen Stoffen in einem Ein- erzielen.The present invention relates to an extruder- extruder a uniform heating of the screw for the processing of plastic, processed masses and a good mixture of durums Achieve special rubber-like substances in one go.

schneckenextruder mit mehreren in Extrusionsrich- Die Erfindung besteht darin, daß in einer der ZonenScrew extruder with several in extrusion direction The invention consists in that in one of the zones

tung hintereinanderliegenden Zonen unterschiedlicher auf der Umfangsfläche der Schneckenstege Stegstücke Schneckenstege. mindestens eines weiteren Schneckenstegs von andererdirection one behind the other zones of different web pieces on the circumferential surface of the screw flights Screw flights. at least one further screw flight from another

Um bei der Verarbeitung von kalten Kautschuk- 40 Steigung und geringerer Gangtiefe angeordnet sind, massen nicht Vorwärmwalzwerke zu benutzen, die Durch eine derartige Zone wird eine besondersIn order for the processing of cold rubber 40 pitch and shallower pitch are arranged, masses not to use preheating mills, the through such a zone becomes a special

relativ aufwendig hinsichtlich ihrer Bedienung und gute Durehmischung erreicht, und größere Stücke ihres Platzbedarfes sind, weil im allgemeinen mehrere der zu verarbeitenden Masse werden sofort zerstört. Vorwännwalzwerke hintereinanderzuschalten sind und Das liegt daran, daß die Spaltweite zwischen den jedes Vorwärmwalzwerk eine Bedienungsperson be- 45 Flanken des tieferen Schneckenganges und der Genötigt, benutzt man Vorwärmextruder. Diese Vor- häusewandung relativ groß ist, so daß auch größere wärmextruder weisen aber den Nachteil auf, daß die Massestücke in diesen Spalt hineingeraten können. Maschinen in ihrer Bauart sehr lang werden, weil Die Flanken dieser Schnecke tragen aber weitere bei einem Extruder das zu verarbeitende Material Flankenstücke, bei denen der Spalt zwischen ihnen erst nach einer langen Wegstrecke im Extruder ein- 50 und dem Gehäuse geringer ist. Durch diese Flankenwandfrei und homogen durchmischt und vorgewärmt stücke werden dann die größeren Materialstücke, ist. Das liegt daran, daß die Flanken der Extruder- welche in den größeren Spalt hineingeraten sind, schnecke das Material immer wieder scheren müssen, geschert, weil die größeren Materialstücke nun nicht wobei größere Materialstücke zwar in kleinere Stucke mehr in die tiefen Schneckengänge ausweichen zerschnitten werden, welche aber im Laufe der Zeit 55 können. Hierdurch wird eine außerordentlich gute von warmem, weichem Material aus dem Schervor- Plastifizierwirkung und Mischwirkung erreicht, gang umhüllt sind. Während des Schervorganges Dabei sind mehrere Möglichkeiten der Herstellungrelatively complex in terms of their operation and good mixture of durations achieved, and larger pieces their space requirements are because, in general, several of the mass to be processed are destroyed immediately. Vorwännwalzwerke are to be connected in series and that is because the gap between the 45 flanks of the deeper screw flight and the required operator for each preheating mill preheating extruders are used. This outer wall is relatively large, so that larger ones too However, heating extruders have the disadvantage that the masses can get into this gap. Machines are very long in their design, because the flanks of this screw carry more in the case of an extruder, the material to be processed is flank pieces with the gap between them only after a long distance in the extruder is 50 and the housing less. Through this flank wall free and homogeneously mixed and preheated pieces are then the larger pieces of material, is. This is because the flanks of the extruder - which got into the larger gap, Schnecke have to shear the material over and over again, sheared because the larger pieces of material are now not although larger pieces of material move into smaller pieces more into the deep worm threads are cut up, but which can 55 over time. This makes an extraordinarily good one of warm, soft material from the shear pre-plasticizing effect and mixing effect achieved, gang are wrapped. During the shearing process, there are several manufacturing options

wird das Material stark erwärmt und ändert seine dieser Zone gegeben: Es ist möglich, daß die tiefere Viskositätseigenschaften dabei. In diesem warmen, Schnecke einen oder nur wenige Gänge aufweist, weichen Material schwimmen dann größere Material- 60 während die Stegstücke auf den Stegen dieser Schnecke stücke, die gar nicht mehr einer Scherung zugeführt zu einer vielgängigen Schnecke gehören. Andererseits werden, weil lediglich die sie umhüllende warme ist es auch möglich, daß die tiefe Schnecke vielgängig Masse an dem Scherprozeß teilnimmt. Auf diese gestaltet ist, während die auf ihren Stegen sitzenden Weise geschieht es, daß ein Teil der Gummimasse Stegstücke zu einer eingängigen Schnecke gehören, sehr stark erhitzt wird und ein anderer Teil der Gummi- 65 Je nach der Art des zu verarbeitenden Materialsthe material is strongly heated and changes its given this zone: it is possible that the deeper Viscosity properties here. In this warm, snail has one or only a few courses, soft material then larger material float 60 while the web pieces on the webs of this screw Pieces that are no longer sheared and belong to a multi-turn screw. on the other hand because only the warm enveloping them, it is also possible that the deep snail multithread Mass participates in the shear process. This is designed while those sitting on their webs Sometimes it happens that a part of the rubber compound belongs to a single-flight snail. is heated very strongly and another part of the rubber 65 Depending on the type of material to be processed

masse in kälteren Stücken erhalten bleibt. Mit Kühlvorrichtungen läßt sich diesem Effekt nur schwer entgegenwirken, da die Gummimasse ein sehr schlech-mass is retained in colder pieces. This effect can be difficult to achieve with cooling devices counteract, as the rubber compound has a very bad

wird man die geeignete Form dieser Zone wählen.
Diese Zone läßt sich je nach der Art des zu verarbeitenden Materials an verschiedenen Stellen an-one will choose the appropriate shape of this zone.
This zone can be adjusted in different places depending on the type of material to be processed.

οι einen. Sollen kalte kautschukmassen verarbeitet werden, so isi es zweckmäßig, diese Zone im Einzugsgebiet der Schnecke anzuordnen. Dann werden eine gleichmäßige Vorplastifizierung und eine gute Homogenisierung bei einem gleichmäßigen Einzug unabhängig von der Beschickungsart erreicht. Das Kautschukmaterial wird auf diese Weise bereits im Einzugsgebiet völlig gleichmäßig plastifiziert und vorerwärmt. In diesem Falle ist es zweckmäßig, daß derselben Zone eine weitere Zone mit Schneckengängen nachgeordnet ist. zwischen deren Flanken ein oder mehrere im wesentlichen achsparallel zur Sehneckenachse verlaufende keilförmige Scherstege angeordnet sind, deren Scheitel mindestens um 0,1 mm undοι one. Should be processed cold rubber compounds it is advisable to keep this zone in the catchment area to arrange the snail. Then there is a uniform pre-plasticization and a good homogenization achieved with an even feed regardless of the type of loading. The rubber material is plasticized and preheated completely evenly in the catchment area in this way. In this case it is advisable that the same zone has a further zone with screw flights is subordinate. between their flanks one or more essentially axially parallel to the tendon axis extending wedge-shaped shear webs are arranged, the apex of at least 0.1 mm and

Exlruderschnecke 2 in üblicherExtruder screw 2 in usual

der Zone C ist die
Weise ausgeführt.the zone C is the
Way executed.

Das Schneckcnelement 4 kann auf zwei Arten hergestellt sein, die in den F i g. 2 und 3 dargestellt sind. In F i g. 3 weist das Schneckenelement eine Schnecke mit dem Schneckengang 5 und den Schnekkenstegen 6 auf. Es handelt sich hiei um eine eingängige Schnecke. Auf den Schneckenstegen 6 dieser Extruderschnecke sind weitere Stegstücke 7 angeordnet, welche zu einer anderen Schnecke gehören. Diese andere zusätzliche Schnecke weist ein anderes Steigungsverhältnis, nämlich ein steileres Steigungsverhältnis, auf. Diese Schnecke ist auch vielgängig.The screw element 4 can be manufactured in two ways be shown in Figs. 2 and 3 are shown. In Fig. 3, the screw element has a Screw with the screw flight 5 and the screw flights 6. It's a catchy one Slug. Further web pieces 7 are arranged on the screw webs 6 of this extruder screw, which belong to another snail. This other additional screw has a different pitch ratio, namely a steeper gradient ratio. This snail is also multi-threaded.

Dabei sind die Flankenstücke dieser vielgängigen höchstens bis zu 30⁰ _;ü der Gangtiefe kleiner als der 15 Schnecke so angeordnet, daß eine Selbstreinigung der Scheitel der Flanken der Förderschnecke ist. Auf Schnecke erzielt wird. Das sieht man bei Betrachtung diese Weise wird zusätzlich noch eine gleichmäßige der Ebene X in Fig. 3. wobei diese Ebene senkrecht Scherung sämtlichen durchtretenden Materials erreicht. zur Extruderschneckenachse}' verläuft. Das Stegin anderen Fällen ist es wegen des Druckaufbaues stück la hört — in Extrusionsrichtung Z gesehen — und wegen der zu erreichenden Temperaturen zweck- 20 hinter der Ebene X auf, während das Stegstück Ib mäßig, die erfindungsgemäß ausgebildete Zone im vor dieser Ebene X beginnt.Here, the edge pieces of this conventional much more than up to 30 ^_0, the junction depth smaller than the _above-screw 15 arranged so that a self-cleaning of the apex of the flanks of the screw conveyor. On snail is achieved. This can be seen when looking at this way, in addition, a uniform plane X in FIG. 3 is achieved, this plane being perpendicular to the shear of all material passing through. to the extruder screw axis} '. In other cases, it is because of the pressure build-up piece la ceases - seen in the extrusion direction Z - and because of the temperatures to be achieved it is expedient behind the plane X , while the web piece Ib is moderate, the zone formed according to the invention begins in front of this plane X.

mittleren Bereich der Extrudeischnecke anzuordnen. In F i g. 2 ist ein anderes Schneckenelement ge-to be arranged in the middle of the extruder screw. In Fig. 2 is another screw element

Bei der Verarbeitung von Kunststoffen hingegen zeigt. Hier ist eine Schnecke mit vielen tiefen Gängen 8When processing plastics, however, shows. Here is a snail with many deep gears 8

ist es. wenn nur zu mischen ist, zweckmäßig, die und den Schneckenstegen 9 vorhanden. Auf denis it. if only to be mixed, it is appropriate that the and the screw flights 9 are present. On the

erfindungsgemäß ausgebildete Zone am Ende der 25 Schneckenstegen 9 sitzen Stegstücke 10 einer weiteren,Zone designed according to the invention at the end of the 25 screw flights 9 are web pieces 10 of a further,

Extruderschnecke in einem Bereich der Schnecke in diesem Falle zweigängigen Schnecke. Auch hierExtruder screw in one area of the screw, in this case a double-flight screw. Here too

anzuordnen, in dem die plastische Phase des Roh- ist also der Grundschnecke mit den Gängen 8 und den materials erreicht worden ist, weil dann am Ende der
Extruderschnecke die gewünschten Temperaturen und
die gewünschte Mischung in richtiger Weise vorhanden 30
sind.to be arranged in which the plastic phase of the raw is the ground screw with the threads 8 and the material has been reached, because then at the end of the
Extruder screw the desired temperatures and
the desired mixture is present in the right way 30
are.

Um eine Selbstreinigung der Extruderschnecke nach Beendigung der Beschickung zu erreichen, ist es zweckmäßig, daß die Stegstücke der weiteren Schnek-In order to achieve a self-cleaning of the extruder screw after completion of the loading, it is expedient that the web pieces of the further screw

Schneckenstegen 9 eine weitere Schnecke mit den Stegstücken 10 überlagert.Screw webs 9 a further screw with the web pieces 10 superimposed.

In den beiden Ausführungsbeispielen der F i g. 2 und 3 sind also jeweils zwei Schnecken vorhanden, die einander überlagern. Die Umfangsstücke der tiefer eingeschnittenen Schnecke bilden dabei den unteren Teil der Gänse und die Wurzel der SteastückeIn the two exemplary embodiments of FIG. 2 and 3 there are two snails each, which overlay each other. The peripheral pieces of the deeper cut screw form the lower part of the geese and the root of the stea pieces

kenstege derart angeordnet sind, daß in Ebenen 35 der überlagerten Schnecke.kenstege are arranged such that in planes 35 of the superimposed screw.

senkrecht zur Extruderschneckenachse jeweils das Ende eines Stegstückes in Extrusionsrichtung gesehen vor dem Anfang eines nachfolgenden Stegstückes liegt.perpendicular to the extruder screw axis in each case the end of a web piece seen in the extrusion direction is in front of the beginning of a subsequent web section.

In F i g. 4 ist ein Schneckenelement mit Scherstegen dargestellt, welches hinter die Schneckenelemente der F i g. 2 oder 3 zu schalten ist. Dieses Schneckenelement weist Schneckensänae 11 und Flan-In Fig. 4 is a screw element with shear lands shown, which behind the screw elements of the F i g. 2 or 3 is to be switched. This The screw element has auger seed 11 and flange

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung 40 ken 12 auf. Es handelt sich hier um eine sehr steileThe invention is based on one in the drawing 40 ken 12 on. It's a very steep one

schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigtschematically illustrated embodiment explained in more detail. It shows

F i g. 1 einen Extruder im Schnitt.F i g. 1 an extruder in section.

F i g. 2 ein Schneckenelement einer Zone,F i g. 2 a screw element of a zone,

mehrgängige Schnecke. Zwischen den Flanken 12 verlaufen im wesentlichen achsparallel Scherstege 13, welche etwas niedriger als die Flanken 12 gearbeitet sind, aber sich von der Höhe der Flanken 12 im all-multi-turn screw. Shear webs 13 run essentially axially parallel between the flanks 12, which are slightly lower than the flanks 12, but differ from the height of the flanks 12 in general

F i g. 3 ein anderes Schneckenelement dieser Zone 45 gemeinen nur um etwa 10 ⁰Z₀ unterscheiden. Im Aus-F i g. 3 differentiate another screw element of this zone 45 common only by about 10 ⁰ Z ₀ . In the off

nach F i g. 2. führungsbeispiel der F i g. 1 ist dieses Schnecken-according to FIG. 2. exemplary embodiment of FIG. 1 is this snail

F i g. 4 ein dem Schneckenelement der Zone nach element in der Zone B angeordnet.F i g. 4 is arranged in zone B element after the screw element of the zone.

F i g. 1 und 2 nachgeschaltetes Schneckenelement Das gezeichnete Ausführungsbeispiel ist für dieF i g. 1 and 2 downstream screw element The illustrated embodiment is for

mit Scherstegen in einer weiteren Zone. Verarbeitung von Kautschukmassen gedacht. Bei derwith shear bars in a further zone. Processing of rubber compounds intended. In the

In dem Gehäuse 1 des Schneckenextruders ist eine 50 Verarbeitung anderer Massen, wie z. B. Kunststoffen,In the housing 1 of the screw extruder is a 50 processing of other masses, such as. B. plastics,

kann es zweckmäßig sein, das Schneckenelement 4 in den Zonen B oder C anzuordnen.it may be expedient to arrange the screw element 4 in zones B or C.

Die Länge des Schneckenelementes 4 kann bis zu etwa zwei Drittel dei Gesamtlänge der Extrudergen Zone A wird auf diese Weise bereits eine gute 55 schnecke 2 betragen.The length of the screw element 4 can be up to about two thirds of the total length of the extruder zone A , in this way a good 55 screw 2 will already be.

Homogenisierung. Vorplaslifizierung und Tempe- Es ist aber für die Bearbeitung bestimmter Mate-Homogenization. Pre-plaslification and tempe- It is, however, for the processing of certain materials

rierung des Materials erreicht. In der Zone B ist dann ein Schneckenelement mit Scherslesen angeordnet.ration of the material achieved. A screw element with shear reading is then arranged in zone B.

Extruderschnecke 2 angeordnet. Im Einzugsgebiet unterhalb des Trichters 3 für die Materialzufuhr ist ein Schneckenelement 4 angeordnet, welches gemäß der F i 2. 2 oder 3 gestaltet ist. In der eingangsseiti-Extruder screw 2 arranged. In the catchment area below the hopper 3 for the material supply is a screw element 4 is arranged, which is designed according to FIG. 2, 2 or 3. In the entrance

wie es in F i 2. 4 dar2estellt ist. Anschließendas shown in F i 2.4. Afterward

rialien auch möglich, die Ausbildung des Schneckenelemenles 4 über die ganze Länge der Schnecke anzuwenden. rialien also possible, the formation of the screw element 4 to be used over the entire length of the screw.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

ter is a conductor of heat. In order to achieve a homogeneous mixture, the extruders have to be very long and accept the disadvantage that the rubber compositions processed deteriorate to an undesirably high degree to warm.

There are known multi-flight screws of various types for screw extruders. At a Execution with several zones of different screw threads lying one behind the other in the extrusion direction