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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.

Abbildung: Massendurchsatz durch den genuteten Zylinder in Kombination mit einer Wellenschnecke. [Bild: Universität Stuttgart IKT]

Vorteile

  • Materialschonende Plastifizierung
  • Gleichmäßiger Druckaufbau über die Zylinderlänge
  • Bessere Mischwirkung

Anwendungsbereiche

  • Extrusion
  • Spritzgießen
Exposé
Kontakt
Dr. Dirk Windisch
TLB GmbH
Ettlinger Straße 25
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Entwicklungsstand
Funktionsnachweis / TRL3
Patentsituation
DE 10 2012 010 854 B4 erteilt
Referenznummer
11/127TLB
Service
Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwer­tung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.