DE3732731C2

DE3732731C2 -

Info

Publication number: DE3732731C2
Application number: DE3732731A
Authority: DE
Inventors: Karl-Christian Dr.Rer.Nat. Danz; Klaus Dipl.-Ing. Ddr 5300 Weimar Dd Deininger
Original assignee: BAUAKADEMIE DER DEUTSCHEN DEMOKRATISCHEN REPUBLIK DDR 1092 BERLIN DD
Current assignee: BAUAKADEMIE DER DEUTSCHEN DEMOKRATISCHEN REPUBLIK DDR 1092 BERLIN DD
Priority date: 1986-10-29
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1989-12-07
Also published as: IT8767900A0; DE3732731A1; IT1221821B; DD261271A3; IT8753765V0

Description

field of use

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für Extruder zum kon tinuierlichen Extrusionsschäumen von verschiedenartigen Ther moplasten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for extruders for con continuous extrusion foams of different types of Ther moplastics according to the preamble of claim 1.

Characteristic of the known technical solutions

Die Verschäumung von Thermoplasten mittels Extrusion beruht darauf, daß in der Schmelze auf physikalischem Weg oder durch chemische Reaktion eingetragene Gase unter Druck verteilt wer den und im darauffolgenden Entspannungsschritt zum Schäumen des Extrudats führen.The foaming of thermoplastics by extrusion is based on the fact that in the melt physically or through chemical reaction registered gases distributed under pressure who the and in the subsequent relaxation step to foam of the extrudate.

Die Schaffung von für den Schäumprozeß geeigneten Druck- und Temperaturbedingungen in der Schmelze unmittelbar vor und wäh rend der Entspannungsphase stellt neben dem Einbringen der als Treibmittel wirkenden Substanzen das schwierigste Problem dar. Es gilt, die Diffusionsbeständigkeit der sich bildenden Zell wände, den Treibdruck des Schäumgases und die Fließfähigkeit der Plastschmelze aufeinander abzustimmen.The creation of suitable printing and for the foaming process Temperature conditions in the melt immediately before and during During the relaxation phase, in addition to introducing the as Blowing agents are the most difficult problem. The diffusion resistance of the cells that form is important walls, the blowing pressure of the foaming gas and the flowability the plastic melt to coordinate.

Die Druckverluste durch die Einstellung der Schäumbedingungen in der Schmelze müssen möglichst gering bleiben. Es ist ein aus reichender Massedruck bis zum Eintreten des Schäumprozesses zu gewährleisten, so daß kein Treibgas vor der Schäumzone aus der Schmelzlösung entweichen kann.The pressure losses due to the setting of the foaming conditions in the melt must remain as low as possible. It's an out sufficient mass pressure until the foaming process begins ensure that no propellant gas in front of the foaming zone Melting solution can escape.

Die Regulierung der Schäumbedingungen erfolgt durch die Steue rung der Massetemperaturen der zu verschäumenden Plastschmel zen. Bei den teilkristallinen Polyolefinen liegen sie im tech nologisch schwierig zu steuernden Bereich wenig unterhalb der Kristallitschmelzpunkte, während bei den amorphen Thermoplasten wie Polystyren und Polyvinylchlorid breitere Temperaturintervalle innerhalb der Erweichungsbereiche zum Schäumen möglich sind. Die Anforderungen an die Konditionierung von Thermoplastschmelzen für das Extrusionsschäumen haben zu einer Vielfalt apparativ aufwendi ger Lösungen geführt.The regulation of the foaming conditions is done by the tax temperature of the plastic melt to be foamed Zen. With the semi-crystalline polyolefins, they are in tech difficult to control from an ecological point of view Crystallite melting points, while the amorphous thermoplastics like polystyrene and polyvinyl chloride, wider temperature intervals are possible for foaming within the softening ranges. The Requirements for the conditioning of thermoplastic melts for extrusion foaming has a variety of equipment solutions.

So werden zwei Extruder in Tandem-Anordnung hintereinander geschal tet. Die Extrusionsstrecke ist in eine Plastifizierungszone, eine Injektionszone, eine Misch- und Kühlzone und eine Extrusionszone untergliedert. Der zweite Extruder mit den Zonen des Mischens und Kühlens ist von einem Kühlmantel umgeben, in dem sich eine Kühl flüssigkeit bewegt.Two extruders in a tandem arrangement are formed one after the other tet. The extrusion line is in a plasticizing zone, a Injection zone, a mixing and cooling zone and an extrusion zone subdivided. The second extruder with the zones of mixing and Cooling is surrounded by a cooling jacket in which there is a cooling liquid moves.

Bei einem anderen Extruder mit einem sehr großen Länge-Durch messer-Verhältnis der Schnecke von L = 40 D und mehr wird in der letzten Zylinderzone vor dem Extrusionswerkzeug eine Konditio nierung der Schmelze für das Schäumen vorgenommen (US-PS 44 24 287). Bei einem weiteren Extruder ist am verlängerten Extrusionszylinder zum Konditionieren der Schmelze eine gekühlte Welle angeordnet. Die US-PS 37 51 377 offenbart Zwischenfläche-Oberfläche-Generatoren als statische Mischer. Bei allen bekannten Vorrichtungen wird in der Kühlzone zusätzlich noch gemischt, wobei Wärme dissipiert wird. Das wirkt dem Kühleffekt entgegen. Bei teilkristallinen Polymeren sind diese Vorrichtungen teilweise nicht anwendbar, da die erreichbare Kühlung zu gering ist. Die meisten bekannten Vorrichtungen sind an definierte zu verschäumende Substanzen ge bunden bzw. auf ein spezielles Problem des Extrusionsschäumens ausgelegt.Another extruder with a very large length-through knife ratio of the screw of L = 40 D and more is in the a condition in the last cylinder zone before the extrusion die nation of the melt made for foaming (US-PS 44 24 287). In the case of another extruder, the extended extrusion cylinder is used for Conditioning the melt arranged a cooled shaft. The U.S. Patent No. 37 51 377 discloses interface surface generators as a static mixer. In all known devices in the cooling zone is also mixed, whereby heat dissipates becomes. This counteracts the cooling effect. With semi-crystalline These devices are partly not applicable to polymers, because the cooling that can be achieved is too low. Most known Devices are ge to defined substances to be foamed tied or to a special problem of extrusion foaming designed.

In der DE-OS 29 06 973 wird eine Schmelzen-Kühlvorrichtung aufge zeigt, mit der die Schmelze in Teilströme aufgeteilt und gekühlt wird. Sie ist zwischen Extruderzylinder und Extrusionswerkzeug angeordnet, besteht aus einem Einlaß-Sammelkanal und einem Aus laß-Sammelkanal, zwischen denen sich ein oder mehrere gekühlte Blöcke aus Metall, vorzugsweise Aluminium, befinden. Ein Metall block, von einer Kühlrinne umgeben, weist eine Reihe durchgehen der Löcher bzw. Durchlässe auf, die bevorzugt eine gleichbleibend kreisförmige Querschnittsform besitzen, quer zur Richtung des Ein laß-Sammelkanals angeordnet sind und nacheinander in bezug auf die se Richtung in den Auslaß-Sammelkanal führen. Die Sammelkanäle kön nen einen ringförmigen Querschnitt aufweisen, der durch die inne re Oberfläche des Gehäuses und einem torpedoförmigen Bauteil begrenzt ist. Die Durchlässe fördern Teilströme senkrecht sowohl zur einströmenden wie zur ausströmenden Schmelze. Diese Teilströ me kühlen sich in den Durchlässen ab und erzeugen im Auslaß-Sam melkanal eine vermischende Turbulenz. Flächemäßig ist vorzugswei se die Gesamtheit der Durchlaßöffnungen so, daß keine Einengung im Durchlaß des Materials von einem Sammelkanal zum anderen ent steht. Der Durchmesser der Durchlaßöffnungen ist in einem weiten Bereich wählbar (ca. 3 mm bis 10 mm). In einem besonders vorteil haften Ausführungsbeispiel übersteigt das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Durchlaßöffnungen nicht wesentlich 10 : 1. Die Ge samtquerschnittsfläche der Durchlaßöffnungen, die einen Einlaß- Sammelkanal mit einem Auslaß-Sammelkanal verbinden, ist vorzugs weise größer als die wirksame Querschnittsfläche des Einlaß-Sam melkanals und vorzugsweis auch größer als die des Auslaß-Sammel kanals. Es können mehrere Kühlstufen nacheinander geschaltet sein, indem an den Einlaß-Sammelkanal eines folgenden Blockes sich der Auslaß eines vorhergehenden anschließt. Mit dieser Vorrichtung können Schaumstoffe bis zu einer gleichmä ßigen Dichte von 0,03 g/cm³ extrudiert werden. Diese Kühlvorrichtung besitzt einen durch die in der Hülse radial angeordneten Durchflußlöcher und die sich dazu in einem bestimm ten Verhältnis axial erstreckenden Sammelkanäle komplizierten Auf bau. Wenn das Verhältnis des Ein- bzw. Auslaß-Sammelkanals zu den quer zur Richtung nacheinander verlaufenden Durchlässen nicht über einstimmt, kann es zum Stau oder aber zu großen Druckunterschie den und damit zu erheblichen Mängeln beim Verschäumen können. Die nur umlaufende Kühlung an den Blöcken verursacht sehr leicht eine ungleiche Kühlung, beispielsweise eine stärkere Kühlung in den mehr außenliegenden Durchlaßkanälen, die zu ungleicher Konditionierung der Schmelze führt. Im Extremfall können die Kühlkanäle in den Randbereichen des Bloc kes einfrieren, d. h. durch erstarrte Schmelze zugesetzt werden. Gleichzeitig werden die innenliegenden Kanäle schneller durchströmt, woraus geringere Kühleffektivität resultiert. Damit wird die Verar beitungsmöglichkeit der Vorrichtung auf Thermoplaste reduziert, die sich durch ein bestimmtes Fließverhalten auszeichnen, z. B. hoch molekulare Polystyren-Typen. Dementsprechend werden die in der DE-OS 29 06 973 genannten niedrigen Schaumdichten nur an ausgewählten Primär-Thermoplasten nachgewiesen, nicht aber an Thermoplast-Gemi schen bzw. Thermoplastabfall-Gemischen mit unbestimmten und schwankenden Fließeigenschaften. Die Funktionsfähigkeit der Vor richtung für derartige Stoffgemische wird angezweifelt. Bei stufenweiser Kühlung, d. h. bei Aneinanderreihung von Blöcken oder aber bei erforderlichen veränderten Kühlflächen ist der gerä tetechnische Aufwand erheblich. Eine variable Anwendung dieser Vorrichtung für die Herstellung von Thermoplast-Schaumprofilen wird damit kostenintensiv.In DE-OS 29 06 973 a melt cooling device is shown with which the melt is divided into partial streams and cooled. It is arranged between the extruder barrel and extrusion die, consists of an inlet collecting duct and an outlet collecting duct, between which there are one or more cooled blocks of metal, preferably aluminum. A metal block, surrounded by a cooling channel, has a series of through holes or passages, which preferably have a constant circular cross-sectional shape, are arranged transversely to the direction of the inlet collecting duct and successively with respect to this direction in the outlet Lead collection channel. The collecting channels can NEN have an annular cross section which is limited by the inner surface of the housing and a torpedo-shaped component. The passages convey partial flows perpendicular to both the inflowing and outflowing melt. These substreams cool down in the passages and produce a mixing turbulence in the outlet collecting duct. In terms of area, the entirety of the passage openings is such that there is no constriction in the passage of the material from one collecting duct to the other. The diameter of the passage openings can be selected in a wide range (approx. 3 mm to 10 mm). In a particularly advantageous embodiment, the ratio of length to diameter of the passage openings does not significantly exceed 10: 1. The total cross-sectional area of the passage openings which connect an inlet collecting duct to an outlet collecting duct is preferably larger than the effective cross-sectional area of the inlet Sam melkanals and preferably also larger than that of the outlet collecting channel. Several cooling stages can be connected in succession by connecting the outlet of a previous block to the inlet manifold of a following block. With this device, foams can be extruded up to a uniform density of 0.03 g / cm ³ . This cooling device has a through the radially arranged in the sleeve through-flow holes and the axially extending in a certain ratio th collecting channels complicated construction. If the ratio of the inlet or outlet manifold to the transversely to the direction successive passages does not agree, it can lead to congestion or too large pressure differences and thus to considerable defects in foaming. The only circumferential cooling on the blocks very easily causes uneven cooling, for example a stronger cooling in the more external passage channels, which leads to uneven conditioning of the melt. In extreme cases, the cooling channels can freeze in the edge areas of the block, ie they can be added by solidified melt. At the same time, the internal channels are flowed through faster, which results in lower cooling effectiveness. Thus, the processing possibility of the device is reduced to thermoplastics which are characterized by a certain flow behavior, for. B. high molecular polystyrene types. Accordingly, the low foam densities mentioned in DE-OS 29 06 973 are only detected on selected primary thermoplastics, but not on thermoplastic mixtures or thermoplastic waste mixtures with undetermined and fluctuating flow properties. The operability of the device for such mixtures is questioned. In the case of step-by-step cooling, ie when rows of blocks are lined up or when the cooling surfaces need to be changed, the expenditure on equipment is considerable. A variable application of this device for the production of thermoplastic foam profiles is thus cost-intensive.

In der Anmeldung DD-WP B 29 D 28 81 875 der Erfinder wird die Kon ditionierung der Thermoplastschmelzen durch die Abkühlung der Ex trudatoberflächen unter Beibehaltung des Extrusionsdruckes vorge nommen. Die auf diese Weise hergestellten Schaumextrudate besitzen wenig Möglichkeiten der Variation des Extrudatquerschnittes und können ausschließlich mit einer grobzelligen Struktur produziert werden. Daraus resultieren Einschränkungen für die Anwendbarkeit der Thermoplast-Schaumprofile.In the application DD-WP B 29 D 28 81 875 of the inventor, the Kon ditioning of the thermoplastic melts by cooling the Ex pre-trudate surfaces while maintaining the extrusion pressure taken. The foam extrudates produced in this way have few possibilities of varying the extrudate cross section and can only be produced with a coarse-cell structure will. This results in restrictions on applicability the thermoplastic foam profiles.

Aim of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine einfache, billige Vorrichtung zum Kühlen der ein Treibgas enthaltenden Thermoplast-Schmelze zu schaffen, mit der der Massestrom bei geringem Kraftaufwand über seinen Querschnitt homogen abgekühlt wird. Der Massedruck nach Passieren der Vorrichtung soll im Extrusionswerkzeug noch so hoch sein, daß vor dem Austritt der Schmelze in die Atmosphäre kein Treibgas aus der Schmelzlösung entweichen kann. Die Vorrichtung soll an herkömmliche Extrusionsanlagen für Thermoplaste zu in stallieren sein und die Durchführung des Extrusionsschäumverfah rens auf solchen Maschinen ermöglichen.The aim of the invention is a simple, cheap device for cooling the thermoplastic melt containing a propellant create with which the mass flow with little effort its cross-section is cooled homogeneously. The mass pressure after Passing the device should be so high in the extrusion die be that before the melt emerges into the atmosphere no Propellant gas can escape from the melt solution. The device is to be used in conventional extrusion systems for thermoplastics install and carry out the extrusion foaming process enable rens on such machines.

Essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Massetemperatur der Thermoplastschmelze unter Beibehaltung des Massedruckes so weit zu senken, daß nach Freisetzung der Stoffmischung Schmelze- Treibmittel-Zusatzkomponenten durch Entspannung des Treibgases Schäumen eintritt. Mit einer Vorrichtung soll die vom Extruder zylinder gelieferte treibmittelhaltige Schmelze gekühlt und in das folgende Extrusionswerkzeug weitergeleitet werden. Nach Ver lassen der Extrusionsdüse sollen in den Extrudaten aus Thermopla sten, Thermoplastgemischen, insbesondere Thermoplastabfallgemischen solche Bedingungen der Diffusionsbeständigkeit gegenüber im Inneren freigesetzten Gasen und der Schmelzenviskosität vorliegen, daß ein gleichmäßiges Schäumen unter Bildung feiner geschlossener Zellen eintritt und Thermoplastschäume mit Dichten kleiner 0,1 g/cm³ her gestellt werden können.The invention has for its object to reduce the melt temperature of the thermoplastic melt while maintaining the melt pressure to such an extent that after the release of the mixture of melt and blowing agent additive components occurs by expansion of the blowing gas foaming. The blowing agent-containing melt supplied by the extruder cylinder is to be cooled with a device and passed on to the following extrusion tool. After Ver leave the extrusion die in the extrudates from Thermopla most, thermoplastic mixtures, especially thermoplastic waste mixtures such conditions of diffusion resistance to gases released inside and the melt viscosity should exist that uniform foaming occurs with the formation of fine closed cells and thermoplastic foams with densities less than 0.1 g / cm ³ ago can be made.

Die Vorrichtung zum Konditionieren von Thermoplastschmelzen beim Extrusionsschäumen, die zwischen einem Extruderzylinder und einem Extrusionswerkzeug angeordnet ist und aus einem zylindrischen Ge häuse besteht, in dem axial torpedoförmige Bauteile aus Metall, vor zugsweise Aluminium, mit Kühlkanälen zum Fördern von Teilströmen der Schmelze angeordnet sind, wobei die Länge der Kühlkanäle zu ihrem Durchmesser ein bestimmtes Verhältnis haben, die Gesamtquerschnitts fläche aller Kühlkanäle größer ist als die wirksame Schmelzeeinfluß fläche und mehrere Kühlstufen nacheinander geschaltet sein können, ist erfindungsgemäß derart gestaltet, daß im zylindrischen tempe rierfähigen Gehäuse ein oder mehrere zylindrische torpedoförmige Bauteile angeordnet sind, die je einen von Temperierflüssigkeit durchströmten Hohlraum besitzen, in deren Längswandungen achsen parallele Kühlkanäle verlaufen, deren Form und Länge, das Länge- Durchmesser-Verhältnis sowie das Verhältnis des Gesamtquerschnittes zum Schmelzeeinflußquerschnitt bekannt sind.The device for conditioning thermoplastic melts at Extrusion foams between an extruder barrel and a Extrusion tool is arranged and made of a cylindrical Ge housing, in which axially torpedo-shaped components made of metal preferably aluminum, with cooling channels for conveying partial flows of Melt are arranged, the length of the cooling channels to their Diameters have a certain ratio, the total cross section area of all cooling channels is larger than the effective melt influence surface and several cooling levels can be switched in succession, is designed in such a way that in the cylindrical tempe rierbaren housing one or more cylindrical torpedo-shaped Components are arranged, each one of bath liquid have flow through the cavity, in the longitudinal walls axes parallel cooling channels run, their shape and length, the length Diameter ratio and the ratio of the total cross section for the melt flow cross section are known.

Sie besitzen alle den gleichen Abstand zum Kühlmedium. Einem torpe doförmigen Bauteil ist auf der dem Extruderzylinder zugewandten Sei te ein Schmelzeverteilerstück, das vorzugsweise kegelförmig gestal tet ist, so zugeordnet, daß die Schmelze über den Gesamtquerschnitt der Kühlkanäle gleichmäßig verteilt ist. Ist der Außendurchmesser des kegelförmigen Schmelzeverteilerstückes gleich dem des zugehöri gen torpedoförmigen Bauteils, müssen im Schmelzeverteilerstück kor respondierend in den Kühlkanälen Axialbohrungen angeordnet sein.They are all at the same distance from the cooling medium. A torpe The shaped component is on the side facing the extruder barrel te a melt distribution piece, which is preferably conical tet is assigned so that the melt over the entire cross section the cooling channels are evenly distributed. Is the outside diameter of the cone-shaped melt distributor piece equal to that of the associated one against torpedo-shaped component, cor Respectively arranged in the cooling channels axial bores.

In der zylindrischen Wandung des torpedoförmigen Bauteils sind die Kühlkanäle mit vorzugsweise runden Durchmessern gleichmäßig verteilt. Der äußere Durchmesser der zylindrischen Wandung ist dem Schnecken durchmesser im Extruderzylinder.These are in the cylindrical wall of the torpedo-shaped component Cooling channels with preferably round diameters evenly distributed. The outer diameter of the cylindrical wall is the screw diameter in the extruder barrel.

Bei einer Stufenkühlung, bei der zwei oder mehrere torpedoförmige Bautei le im zylindrischen Gehäuse in Reihe angeordnet sind, können die Kühlkanalflächen zu denen eines nachfolgenden Bauteils unterschied lich groß sein, indem die Anzahl der Kühlkanäle und/oder deren Ein zelquerschnitte variiert werden.In the case of step cooling, in which two or more torpedo-shaped components le are arranged in a row in the cylindrical housing, the Cooling channel surfaces differ from those of a subsequent component Lich large by the number of cooling channels and / or their on cell cross-sections can be varied.

An der inneren Wandung des zylindrischen Gehäuses in Richtung Extrusionswerkzeug ist ein Vereinigungsstück angebracht, das bei genannter Stufenkühlung mit dem Schmelzeverteilerstück eines fol genden torpedoförmigen Bauteils einen Schmelzestromvereinigungs kanal bildet.On the inner wall of the cylindrical housing in the direction Extrusion tool is attached to a union, which at called step cooling with the melt manifold of a fol the torpedo-shaped component a melt flow union channel forms.

Die im Extruder erzeugte Schmelze mit dem in ihr dispergierten Treibmittel, ggf. einer Treibmittel-Trägersubstanz und weiteren Modifizierungskomponenten wird hinter der Schnecke im Extrusions zylinder zu einem einheitlichen Massestrom vereinigt und über das Schmelzeverteilerstück den Kühlkanälen der zylindrischen Wandung des torpedoförmigen Bauteils gleichmäßig zugeführt. Der Gesamtquer schnitt der achsenparallelen Kühlkanäle ist mindestens gleich groß oder größer als der des Ringspaltes im Extrusionszylinder, wodurch sich Strömungsgeschwindigkeiten der Teilströme der Schmelze in den Kühlkanälen ergeben, die gleich oder kleiner als die im Ringspalt sind. Die Anzahl der Kühlkanäle ist so ausgelegt, daß ihr Gesamt querschnitt das 1,5- bis 3fache des Ringquerschnittes beträgt. Zur Gewährleistung ökonomischer Durchsatzraten sowie zur Eröffnung von Verarbeitungsmöglichkeiten für verschiedenartige Thermoplaste, Thermoplastgemische und auch Abfallgemische, die sich aufgrund ih rer spezifischen Eigenschaften nur schwer verarbeiten lassen, ist es vorteilhaft, die Kühlkapazität der Vorrichtung den thermodyna mischen Eigenschaften und den Fließeigenschaften verschiedener Schmelzen anpassen zu können. Zur Lösung dieser Aufgabe werden zwei oder mehrere Kühltorpedos hintereinander in einem zylindrischen Ge häuse angeordnet. Durch die Form des Schmelzevereinigungsstückes werden zunächst die Teilströme wieder zusammengeführt und anschlie ßend für den folgenden torpedoförmigen Bauteil mit seinen Kühlka nälen zur gleichmäßigen Aufteilung über den ringförmigen Querschnitt der zylindrischen Wandung wieder aufgeteilt. Die Aufteilung der Schmelze in Teilströme im torpedoförmigen Bauteil ist bevorzugt ei ne andere als im vorhergehenden.The melt produced in the extruder with the one dispersed in it Propellant, possibly a propellant carrier and others Modification components are behind the screw in the extrusion cylinder combined into a uniform mass flow and over the Melt distributor piece the cooling channels of the cylindrical wall of the torpedo-shaped component evenly fed. The total cross cut of the cooling ducts parallel to the axis is at least the same size or larger than that of the annular gap in the extrusion cylinder, whereby flow rates of the partial flows of the melt in the Cooling channels result that are equal to or smaller than those in the annular gap are. The number of cooling channels is designed so that their total cross-section is 1.5 to 3 times the ring cross-section. To Ensuring economic throughput rates as well as opening processing options for various types of thermoplastics, Thermoplastic mixtures and also waste mixtures, which are due to ih its specific properties are difficult to process it advantageous to increase the cooling capacity of the device the thermodyna mix properties and flow properties of various To be able to adapt melting. To solve this task, two or several cooling torpedoes in a row in a cylindrical ge arranged house. Due to the shape of the melt union the partial streams are first brought together again and then ßend for the following torpedo-shaped component with its Kühlka channels for even distribution over the annular cross section divided the cylindrical wall again. The division of the Melt in partial flows in the torpedo-shaped component is preferably egg ne different from the previous one.

Embodiment

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine Extrusionsschäumeinrichtung, Fig. 1 is a Extrusionsschäumeinrichtung,

Fig. 2 Längsschnitt durch eine Konditioniervorrichtung, Fig. 2 a longitudinal section through a conditioning device,

Fig. 3 Schnitt A-A durch die Konditioniervorrichtung. Fig. 3 section AA through the conditioning device.

Thermoplastabfälle aus Haushalten, bestehend aus 42% PE hoher Dichte, 28% PE niederer Dichte, 15% PVC-h und 15% Polystyren und Polystyrencopolymeren, werden zerkleinert, einem Waschprozeß unterzogen und von eisenhaltigen Verunreinigungen befreit. Das so aufbereitete Thermoplast-Abfallgemisch wird mittels Granulator zu einem rieselfähigen Schüttgut mit Korngrößen unter 4 mm aufberei tet und mit Schäumhilfsmitteln und einem geeigneten physikalisch wirkenden Treibmittel, z. B. Ethanol, versehen. Die so vorberei tete Mischung wird in den Aufgabetrichter eines Einschneckenextru ders mit 45 mm Schneckendurchmesser D und 25 D Schneckenlänge ge geben. Bei einer Umdrehungszahl der Extruderschnecke 13 von 50 min^-1 be trägt die Massetemperatur vor der Schneckenspitze 445 K und der Massedruck 1850 MPa.Thermoplastic waste from households, consisting of 42% PE high density, 28% PE low density, 15% PVC-h and 15% polystyrene and polystyrene copolymers, is crushed, subjected to a washing process and freed of iron-containing impurities. The thermoplastic waste mixture prepared in this way is processed by means of a granulator into a free-flowing bulk material with grain sizes below 4 mm and mixed with foaming agents and a suitable physically active blowing agent, e.g. B. ethanol provided. The mixture thus prepared is placed in the feed hopper of a single-screw extruder with a screw diameter D of 45 mm and a screw length of 25 D. At a rotational speed of the extruder screw 13 of 50 min ^-1 , the melt temperature in front of the screw tip is 445 K and the melt pressure is 1850 MPa.

Die Schmelze wird vereinigt und in der Konditioniervorrichtung 1, die durch Flansche 5, 6 mit dem Extruderzylinder 2 und dem Ex trusionswerkzeug 3 verbunden ist, dem Schmelzeverteilerstück 11 und dem ersten von zwei torpedoförmigen Bauteilen 7, 8 im zylind rischen Gehäuse 4 zugeführt. Durch das kegelförmige Schmelzever teilerstück 11 wird die Schmelze direkt auf sechs achsparallele Kühlkanäle 10 mit runden Querschnitten in der zylindrischen Wan dung des torpedoförmigen Bauteils 7 gelenkt. Die Strömungsgeschwin digkeit in den Kühlkanälen 10 ist gleich oder kleiner als die im Ringspalt zwischen Kerndurchmesser der Extruderschnecke 13 und dem Innendurchmesser des Extruderzylinders.The melt is combined and fed into the conditioning device 1 , which is connected by flanges 5, 6 to the extruder cylinder 2 and the extrusion tool 3 , the melt distributor piece 11 and the first of two torpedo-shaped components 7, 8 in the cylindrical housing 4 . Due to the conical Schmelzever divider 11 , the melt is directed directly to six axially parallel cooling channels 10 with round cross sections in the cylindrical wall of the torpedo-shaped component 7 . The flow rate in the cooling channels 10 is equal to or less than that in the annular gap between the core diameter of the extruder screw 13 and the inner diameter of the extruder barrel.

Die Temperatur des durchströmenden Kühlmediums in den Hohlräu men 9 der torpedoförmigen Bauteile 7, 8 beträgt im kontinuier lichen Betrieb 388 K. Die Zu- und Abführung des Temperaturme diums in und aus dem zylindrischen Hohlraum erfolgt durch ra diale Bohrungen 14 im Mantel des torpedoförmigen Bauteils 7 und 8, die zwischen den Kühlkanälen 10 für die Schmelze angeordnet sind. Zur Gewährleistung von hoher Kühlleistung sowie hysterese armer und genauer Steuerung der Konditioniervorrichtung sind die torpedoförmigen Bauteile 7, 8 aus Aluminium gefertigt. Die aus den Kühlkanälen 10 des torpedoförmigen Bauteils 7 kommenden Teilströme der Schmelze werden durch das Vereinigungs stück 12 und das Schmelzeverteilerstück 11 des folgenden torpedoförmigen Bau teils 8 wieder vereinigt und auf seine acht achsparallelen Kühl kanäle wieder gleichmäßig verteilt.The temperature of the cooling medium flowing through in the cavities 9 of the torpedo-shaped components 7, 8 is 388 K in continuous operation. The supply and removal of the temperature medium in and out of the cylindrical cavity is carried out through radial bores 14 in the jacket of the torpedo-shaped component 7 and 8 , which are arranged between the cooling channels 10 for the melt. To ensure high cooling capacity and low hysteresis and precise control of the conditioning device, the torpedo-shaped components 7, 8 are made of aluminum. The coming from the cooling channels 10 of the torpedo-shaped component 7 partial flows of the melt are reunited by the union piece 12 and the melt distributor 11 of the following torpedo-shaped construction part 8 and evenly distributed again on its eight axially parallel cooling channels.

Die Länge der torpedoförmigen Bauteile 7, 8 ist so bemessen, daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Kühlkanäle 10 nicht 15 : 1 übersteigt. Nach dem Verlassen der Vorrichtung, im Stau raum des Extrusionswerkzeuges 3 vor der Düse besitzt die Masse eine Temperatur von 407 K. Nach dem Verlassen der 8-mm-Runddüse schäumt das Extrudat zu einem Schaumstrang von 42 mm Durchmesser auf, dessen Dichte nach dem Abkühlen 0,053 g/cm^-3 beträgt. Die Zellstruktur ist mit Zellgrößen unter 0,5 mm sehr fein, lediglich an Punkten mit Verunreinigungen, z. B. nicht aufschließbaren Du roplastpartikeln, ergeben sich Blasen bis zu 3 mm Durchmesser.The length of the torpedo-shaped components 7, 8 is dimensioned such that the ratio of length to diameter of the cooling channels 10 does not exceed 15: 1. After leaving the device, in the storage space of the extrusion die 3 in front of the nozzle, the mass has a temperature of 407 K. After leaving the 8 mm round die, the extrudate foams to a foam strand of 42 mm in diameter, the density of which after cooling 0.053 g / cm ^-3 . The cell structure is very fine with cell sizes below 0.5 mm, only at points with impurities, e.g. B. not digestible Du roplastparticles, bubbles arise up to 3 mm in diameter.

Das Extrudat kann sofort nach dem Austreten aus der Düse mittels Heißabschlag-Granulierung zu einem Schaumgranulat verarbeitet werden, das als feuchte- und verrottungsbeständige lose Dämmschüt tung im Bauweisen verwendet werden kann. Die Wärmeleitfähigkeit einer solchen Dämmschüttung beträgt 0,06 Wm^-1K^-1. Damit ist eine neue hochwertige Variante der Wiederverwertung von Thermoplast- Abfallgemischen minderer Qualität gegeben.The extrudate can be processed immediately after emerging from the nozzle by means of hot-cut granulation to form a foam granulate that can be used as a moisture- and rot-resistant loose insulation in construction. The thermal conductivity of such insulation is 0.06 Wm ^-1 K ^-1 . This is a new high-quality variant of recycling thermoplastic waste mixtures of inferior quality.

Claims

1. Device for conditioning thermoplastic melts during extrusion foaming, which is arranged between an extrusion cylinder and an extrusion tool and consists of a cylindrical housing in which axially torpedo-shaped components made of metal, preferably aluminum, are arranged with cooling channels for conveying partial flows of the melt, wherein the length of the cooling channels to their diameter has a certain ratio, the total cross-sectional area of all cooling channels is larger than the effective melt influence area and several cooling stages can be connected in series, characterized in that one or more cylindrical torpedo-shaped components in the temperature-controlled housing ( 4 ) ( 7, 8 ) are arranged on, each having a bath fluid flowing through the cavity ( 9 ), the longitudinal walls axially parallel cooling channels ( 10 ) of known shape and length, known length-diameter ratio and known Ver ratio of the Gesa mtm cross section to the melt influence cross section of the melt and have the same distance to the cooling medium, on the side facing the extruder cylinder ( 2 ) the torpedo-shaped component ( 7 ) is assigned a melt distributor piece ( 11 ) so that the melt over the total cross section of the cooling channels ( 10 ) is evenly distributed, on the side facing the extrusion tool ( 3 ) in the housing ( 4 ) there is a union ( 12 ) and, in the case of stage cooling with the melt distributor ( 11 ), a torpedo-shaped component ( 8 ) forms a melt flow union channel .

2. Device according to claim 1, characterized in that in the cylindrical wall of a torpedo-shaped component ( 7, 8 ), the cooling channels ( 10 ) are preferably evenly distributed with round diameters.

3. Device according to at least one of claims 1 and 2, characterized in that the outer diameter of the cylindrical wall of the tor pedo-shaped component ( 7, 8 ) is the screw diameter in the Ex truder cylinder ( 2 ).

4. The device according to at least one of claims 1, 2 and 3, characterized in that the cooling channel surface by the number of Kühlka channels ( 10 ) and / or their individual cross sections is variable and in step cooling in successive torpedo-shaped components ( 7, 8 ) differs.

5. The device according to claim 1, characterized in that the melt distributor piece ( 11 ) is conical.

6. The device according to at least one of claims 1 and 5, characterized in that with the same outer diameter of the conical melt distributor piece ( 11 ) and the associated torpedo-shaped component ( 7, 8 ) in the melt distributor piece ( 11 ) axial holes corresponding to the cooling channels ( 10 ) are arranged.