Der Aufbau eines Doppelschneckenextruders
Das bedeutendste Element sind die zwei Schneckenwellen, die verfahrenstechnisch von großer Bedeutung sind. Diese befinden sich in einem Zylinder, welcher mit einer achtförmigen
Aussparung ausgestattet ist und fassen ineinander. Die verwendeten Laborextruder in Bezug auf eine stetige Umrüstung aus verschiedenen Komponenten aufgebaut. Dabei erfolgt die
Lagerung der Schnecken einzeln.
Die Schnecken sind über eine Keilwellenverbindung und einer Passfederverbindung mit der Stufe des Betriebes verbunden, welche diese hochkurbelt. Das Getriebe des Extruders wird meistens durch einen elektrischen Motor angetrieben. Die thermoplastischen Materialien werden in einer Vorstufe auf circa 20 Grad Celsius über dem Schmelzpunkt des eingesetzten Materials erwärmt. Dies passiert durch elektrisch betriebene Heizpatronen oder mithilfe spezieller Schalen. Die Erwärmung erfolgt generell je Schuss, sodass diese an die Vorgaben des gesamten Prozesses angeglichen werden kann. Die Kühlung des Gehäuses eines Zylinders erfolgt mithilfe verschiedener Wasserkreisläufe, welche durch Relaisschaltungen gelenkt werden. Dieser Vorgang dient der Prophylaxe der Überhitzung des zu bearbeitenden Materials, welche mit einem schädlichen Abbau des Materials einhergeht.
Die Kühlung und die Heizung werden allerdings nicht zur Schmelzung des Kunststoffs verwendet. Diese Prozesse dienen nur der genauen Temperierung des Schmelzprozesses.
Die Aufschmelzung des Kunststoffs wird durch die Einführung der Energie erreicht, die durch die Drehung der Schnecken erzeugt wird. Damit ist die Antriebsleitung bedeutend für den
gesamten Aufschmelzprozess.
Eine Doppelschneckenextrudermaschine ist eine elektrisch betriebene Maschine, welche in der Lebensmittelindustrie sowie in der Kunststofftechnik Anwendung findet und gehört zu den Mehrschneckenextrudern. Die PLAMA Engineering GmbH kann hierzu als bedeutender Hersteller beraten. Im Bereich der Kunststofftechnik werden diese Extruder zum Recyceln, Compoundieren und zur Formgestaltung von aufgeschmolzenem Kunststoff eingesetzt. Dazu wird das eingesetzte Material wie zum Beispiel Polyethylen, Polypropylen oder PET durch zwei drehende Wellen durch einen elektrisch beheizten Zylinder hindurch gefördert und hierbei geschmolzen.
Die bedeutendsten Komponenten der Doppelschneckenextrudermaschine sind die zweisegmentierten Wellen, welche die zusammenhängend in einem gegliederten Zylinder liegen, welcher eine achtförmige Bohrung besitzt. Doppelschneckenextruder ist durch die Arbeitsweise und der modularen Anordnung eine multifunktionell arbeitende Maschine. Der Erfolg in der Produktion der Stückzahl ist sehr eng mit dem Erfolg der Kunststoffe in der Wirtschaft verbunden. Die wirtschaftlichen Funktionen von Extrudern im Bereich der Kunststoffindustrie sind das Aufschmelzen von Granulaten oder Pulvern aus Kunststoff oder die Einarbeitung von Kunststoffen in die zu schmelzende Masse.
Die Geschichte der Doppelschneckenextrudermaschine ist noch jung. Diese begann mit der rationalen Herstellung von Rohren aus Hart-PVC für die Versorgung mit Wasser. 1935 wurden die Hart-PVC-Rohre erstmals als Druckrohre in der Wasserversorgung verwendet. Die Brüder Wilhelm und Anton Anger hatten danach zu Anfang der 50er Jahre ein Verfahren zur Extrudierung vom Pulver zu einem Rohr in nur einem Arbeitsgang entwickelt und fast zugleich gelang es ihnen, das Problem der kunststoffgerechten Verbindung von Rohren zu lösen.
Im Jahre 1954 verbesserte das Unternehmen Anger einen sogenannten Mapre-Extruder. Kurze Zeit später wurden schon die ersten Doppelschneckenextruder gebaut, die selbst entwickelt worden waren. Dabei handelte es sich um 3-Zonen-Schnecken. Bei den zweipoligen drehenden Doppelschneckenextrudern haben sich mittlerweile zwei Bauausführungen durchgesetzt. Dies sind konische und parallele Doppelschneckenextruder. Die gegenläufigen Doppelschneckenextrudermaschine wird in erster Linie für die Produktion von Halbzeugen wie Rohre, Profile und Platten verwendet. Diese Halbzeuge werden meistens aus hartem UPVC oder U-PVC, das geschäumt ist, produziert. Ein weiteres Gebiet der Verwendung ist die Granulierung von Weich- und Hart-PVC. In den vergangenen Jahrzehnten wurden die Leistungen beim Ausstoß der parallelen Doppelschneckenextrudermaschine stetig gesteigert. Die verschiedenen Ausführungen der Maschinen werden anhand verschiedener Verwendungsgebiete betrachtet. Dies sind der Profil-, Rohr-, Platten- und der Granulierextruder.
Bauformen von Doppelschneckenextrudermaschinen
Je nach Abstand der Achsen zwischen den Wellen der Schnecken sowie der Rotationsrichtung wird zwischen tangierender Gleichdralldoppelschnecken-, dichtkämmenden Gleichdralldoppelschnecken-, tangierenden Gegendralldoppelschnecken- und dichtkämmenden Gegendralldoppelschneckenextrudern unterschieden
Die Gegendralldoppelschneckenextruder geben nur wenig Scherung in das zu bearbeitenden Material ein und beladen dies zugleich eher wenig. Diese Extruder werden deshalb zum Beispiel bei der Verarbeitung von temperaturempfindlichen Kunststoffen wie PVC angewandt. Der wichtigste Bautyp ist grundsätzlich der dichtkämmende Gleichdralldoppelschneckenextruder.
Die Gestaltung der Schnecken
Die Gestaltung der Schnecken geschieht in Zusammenhang mit der Konzeption der notwendigen Prozessschritte. Zur Ausführung von verschiedenen Aufgaben stehen eine große Zahl unterschiedlicher Möglichkeiten der Gestaltung bereit.