Hochleistungsextruder: Wellenschnecke und durchgängig genuteter Zylinder
Kurzfassung
Der erfindungsgemäße Hochleistungsextruder ermöglicht es, sowohl bei reiner Rotation der Schnecke im Zylinder (Extrusion) als auch bei zusätzlicher axialer Bewegung der Schnecke (Spritzgießen) hohe Aufschmelzleistungen und Durchsätze bei guter Homogenität zu erzielen.
Hintergrund
Herkömmliche Hochleistungsextruder erreichen bei hohen Durchsätzen keine zufriedenstellende Homogenität. Häufig kommt es sogar aufgrund des hohen Energieeintrages zu einem unerwünschten Materialabbau.
Problemstellung
Auf verschiedene Weise wurde in der Vergangenheit die Erhöhung des spezifischen Durchsatzes erzielt. Eine Methode war die Erhöhung der Drehzahl. In Versuchen zeigte sich, dass der spezifische Massedurchsatz und die Verschmelzung des Materials deutlich abnahmen.
Zudem wurden speziell an die Hochgeschwindigkeitsextrusion angepassten Schneckenkonzepte getestet. Bei diesen Systemen zeigten sich u. a. Probleme mit dem Druckaufbau, weswegen nachgeschaltete Schmelzpumpen nötig sind.
Weiterhin wurde das System „Helibar®“ entwickelt, bei dem Nuten in Form von Axial- oder Wendelnuten ausgeführt werden können. Dabei variiert die Zahl, Tiefe und Steigung der Nuten. Jedoch war die Produktqualität mit gemischten Zusatzstoffen und Kunststoffgranulat nicht ausreichend.
Lösung
Mittels einer geeigneten Schnecken- und Zylindergeometrie soll ein hoher Durchsatz bei gleichzeitig guter Homogenität erreicht werden. Hierbei wird eine Wellenschnecke ohne Barrieresteg mit einem durchgängig genuteten Zylinder kombiniert.
Die Wellenschnecke hat über die Schneckenkanallänge wechselnde Gangtiefen, wodurch Bereiche erhöhten und geringeren Drucks entstehen. Im Zylinder befinden sich Nuten. Diese ermöglichen einen Materialübertritt aus den Hochdruck- in die Tiefdruckbereiche. Somit wird durch die in benachbarten Kanälen gezielte Materialübergabe ständig für eine Neuordnung der Kunststoffmasse im Zylinder gesorgt und so eine bessere Mischwirkung erreicht.
Als Resultat werden der Aufschmelz- und der Mischvorgang mittels des beschriebenen Hochleistungsextruders verbessert.
Vorteile
- Materialschonende Plastifizierung
- Gleichmäßiger Druckaufbau über die Zylinderlänge
- Bessere Mischwirkung
Anwendungsbereiche
- Extrusion
- Spritzgießen