AT394518B - Vorrichtung zum herstellen von geschaeumten thermoplastischem kunststoff - Google Patents

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AT394518B
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Hiromu Fujisaki
Motoshige Hayashi
Motokazu Yoshii
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Sekisui Plastics
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Description

AT394 518B
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von geschäumtem thermoplastischem Kunststoff, mit einem Schneckenextruder, einer Kühleinrichtung und einer Mischeinrichtung.
Es sind verschiedene Methoden zum Herstellen geschäumter thermoplastischer Kunststoffe bekannt, und Extruder werden bereits allgemein für diesen Zweck verwendet. Die Herstellung geschäumter thermoplastischer Kunststoffe unter Verwendung eines Extruders hat praktische Vorteile, weil, nachdem ein Thermoplast homogen mit einem Treibmittel oder anderen Zusätzen unter Druck vermischt wurde, das Gemisch unter niedrigem Druck extrudiert wird, um kontinuierlich geschäumte thermoplastische Kunststoffe von der gewünschten Form, beispielsweise Tafeln oder Platten, herzustellen.
Bei der vorgenannten Herstellungsmethode wurde jedoch die Tatsache für wesentlich erachtet, das Treibmittel oder die anderen Zusätze homogen mit dem geschmolzenen Thermoplast zu vermischen und das Gemisch zu extrudieren, nachdem die geschmolzene, das Treibmittel enthaltende Kunststoffzusammensetzung gleichmäßig so weit abgekühlt ist, bis sie geschäumt werden kann.
Als Ergebnis hievon wurden bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum homogenen Vermischen eines Thermoplaste mit einem Treibmittel od. dgl. und zum gleichmäßigen Abkühlen der das Treibmittel enthaltenden Kunststoffmasse vorgeschlagen. Die US-PS 3,751,377 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen ein Mischer nach einem Extruder mit einer Schnecke installiert ist, um den geschmolzenen Kunststoff mit einem Treibmittel zu vermischen und das Gemisch gleichmäßig auf eine für die Schäumung geeignete Temperatur abzukühlen. Obgleich sich eine solche Anordnung für die Herstellung von dicken, breiten Schaummaterialien mit niedriger Dichte bis zu einem gewissen Grad eignet, ist sie mit Nachteilen behaftet, weil die Extrusionsgeschwindigkeit auf Grund der Tatsache reduziert wird, daß der Fließwiderstand des Kunststoffs zum statischen Mischer stark ist, der statische Mischer teilweise verformt oder beschädigt wird, insbesondere wenn er von außen gekühlt wird, und die Dispergierung des eingemischten Treibmittels ungenügend ist.
Es wurden Versuche unternommen, diese Unzulänglichkeiten zu beseitigen. Gemäß der US-PS 4,454,087 werden ein Rotationsmischkühler und ein Zickzackmischer als eine Art statischer Mischer gleichzeitig nach dem Extruder angeordnet. Obgleich der Zickzackmischer bei dieser Methode vor einer Verformung geschützt ist, weil er nicht abgekühlt wird, so ist trotzdem der Wunsch vorhanden, Schaumstoffe mit niedriger Dichte, bei denen eine verbesserte homogene Dispergierung eines Zusatzes gewährleistet ist, herzustellen.
Andererseits offenbart die US-PS 4,419,014 ein Verfahren zur homogenen Vermischung von geschmolzenen Kunststoffen, Kautschuken u. dgl. mit anderen Zusätzen, gemäß welchem den Mischextruder mit einem Transfermuldenmischer direkt an das Ende der im Extruder befindlichen Schnecke angeschlossen ist.
Da es schwierig ist, einen Kunststoff mit hoher Viskosität mit einem Treibmittel mit niedriger Viskosität zu mischen, insbesondere dann, wenn zwecks Bildung eines Schaumstoffes mit niedriger Dichte relativ große Mengen Treibmittel in den Kunststoff eingepreßt werden sollen, reicht diese bekannte Vorrichtung nicht aus, ein solches Gemisch herbeizuführen. In solch einem Fall ist es notwendig, den Kunststoff mit dem Treibmittel vor der Einführung in die Mischeinrichtung vorzumischen.
In der US-PS 2 669 751 ist eine Mischeinrichtung für strömende Schichten beschrieben, bei der relativ geringe Scherkräfte auftreten und bei der eine Kühlwirkung von einem inneren und einem äußeren Rohr aus erfolgt. Um die Knetwirkung der Vorrichtung zu erhöhen, müßte die Drehzahl gesteigert werden, wodurch aber das Problem auftritt, daß sich ein hohes Motordrehmoment aufbaut und in einem Abschnitt, in dem kein Kunststoff fließt, dieser an der Oberfläche der inneren Welle verbleibt
Im Rahmen der Erfindung wird die Anwendung eines Transfermuldenmischers für die Herstellung von geschäumten Kunststoffen in Betracht gezogen, wobei sich herausgestellt hat, daß weiter verbesserte geschäumte thermoplastische Kunststoffe hergestellt werden können, wenn man den Transfermuldenmischer in den herkömmlichen Extrusionsprozeß eingliedert
Ziel der Erfindung ist die Lösung der vorstehend dargelegten Probleme.
Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Mischeinrichtung in Fertigungsrichtung gesehen zwischen dem Schneckenextruder und der Kühleinrichtung vorgesehen ist, wobei die Mischeinrichtung in an sich bekannter Weise einen in einem Stator gelagerten Rotor mit dazwischenliegendem Ringspalt aufweist, wobei in an sich bekannter Weise halbkugelförmige Mulden auf der Außenfläche des Rotors und halbkugelförmige Mulden auf der Innenfläche des Stators angeordnet sind, die sich während der Drehung des Rotors gegenseitig überlappen, und wobei eine Einspritzdüse für ein Treibmittel zwischen dem Schneckenextruder und der Mischeinrichtung vorgesehen ist.
Mit Hilfe der Erfindung lassen sich geschmolzene thermoplastische Kunststoffe mit großen Mengen Treibmittel homogen vermischen und somit Schaumstoffe mit niedriger Dichte und beträchtlicher Dicke herstellen.
Da mit der Erfindung eine homogene Dispergierung des Treibmittels im geschmolzenen Kunststoff gewährleistet ist, können geschäumte thermoplastische Kunststoffe mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften und ausgezeichneter Qualität hergestellt werden. Überdies können geschäumte Kunststoffe mit einer homogenen Verteilung eines Kembildners, wie feines Talkumpulver, mit kleinsten Zellen und einer ausgezeichneten späteren Verarbeitbarkeit hergestellt werden.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Rotor der Mischeinrichtung unabhängig von der -2-
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Schnecke des Schneckenextraders antreibbar sein.
Hiedurch lassen sich auch mehrere miteinander nicht verträgliche thermoplastische Kunststoffe homogen vermischen, so daß viele Arten derartiger Kunststoffe mischbar sind und Schaumstoffe mit jeweils erwünschten Eigenschaften herstellbar sind. 5 Ferner ermöglicht die Erfindung das homogene Vermischen von thermoplastischen Kunststoffen mit Treibmitteln, die bisher als nicht ohne weiteres mischbar angesehen werden. Auf diese Weise kann das jeweilige Treibmittel aus einer größeren Vielfalt ausgewählt werden.
Eine einfache und dabei äußerst wirkungsvolle Konstruktion wird erreicht, wenn zwischen dem Schneckenextruder und der Mischeinrichtung ein durch einen in einem Gehäuse drehbaren Kern mit radial wegstehenden 10 Stiften gebildeter Vorknetabschnitt vorgesehen ist
Dabei ist günstig, wenn die Einspritzdüse für das Treibmittel zwischen der Schnecke des Schneckenextruders und dem Vorknetabschnitt vorgesehen ist.
Schließlich kann im Gehäuse der Mischeinrichtung im Bereich der Lagerung des Rotors eine Bohrung für ein Kühlmittel vorgesehen sein. 15 Nachstehend wird die Erfindung an Hand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht im Vertikalschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2a-h schematische Darstellungen, welche die Prinzipien des Mischens und Rührens unter Verwendung 20 eines Transfermuldenmischers veranschaulichen,
Fig. 3 eine Ansicht im Vertikalschnitt einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 4 eine Ansicht im Vertikalschnitt einer modifizierten Kühleinheit der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 3,
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie (V-V) da- Fig. 4 und 25 Fig. 6 eine Ansicht im Vertikalschnitt einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Thermoplaste, welche der Extrusionsschäumung gemäß vorliegender Erfindung unterworfen werden können, unterliegen keiner Beschränkung. Beispiele von Thermoplasten sind Polystyrol, Styrol-Acrylnitril-Copolymere, S tyriol-Acrylnitril-B uradien-Copolymere, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Styrol-Athylen-Copolymere, Poly-alpha-methylstyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Äthylen-Propylen-Copolymere, Äthylen-Vinylacetat-30 Copolymere, Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat, Polyamid usw. Diese Copolymere können einzeln oder in Kombination verwendet werden. Da relativ unverträgliche Polymere erfindungsgemäß gleichmäßig miteinander vermischt werden können, ist der Auswahlbereich an Thermoplasten groß. Demnach können Thermoplaste mit gewünschten physikalischen Eigenschaften leicht erzeugt werden.
Treibmittel, welche erfindungsgemäß eingesetzt werden können, unterliegen ebenfalls keiner Beschränkung. 35 Normalerweise werden flüchtige oder zersetzbare Treibmittel verwendet.
Beispiele von flüchtigen Treibmitteln sind aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Propan, Butan, Isobutan, Pentan, Neopentan, Isopentan u. dgl.; alicyclische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclobutan, Cyclopentan, Cyclohexen u. dgl.; Methylchlorid; Methylenchlorid; Dichlorfluormethan; Clordifluormethan; Trichlorfluor-methan; Trichlortrifluoräthan; und Dichlortetrafluoräthan. Beispiele von zersetzbaren Treibmitteln sind Dinitroso-40 pentamethylentetramin; Trinitrosotrimethylentriamin; p,p-Oxybis(benzolsulfonylhydrazid); Azodicarbonamid u. dgl. Diese Treibmittel können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Ein Treibmittel wird an der stromaufwärts gelegenen Seite eines erfindungsgemäßen Mischers zugesetzt. Die normale Mischmethode umfaßt das Erhitzen und Schmelzen der Thermoplaste in einem Extruder und die Zugabe eines Treibmittels zum Extruder unter Druck. Eine weitere Methode besteht in der Einbringung von ein 45 Treibmittel enthaltenden Thermoplasten in einen Extruder.
Wenn eine große Menge an Treibmittel eingemischt wird, um einen Schaumstoff mit niedriger Dichte zu erhalten, beispielsweise wenn 100 Gew.-Teüe Thermoplast mit 5-50 Gew.-Teilen eines flüchtigen Treibmittels vermischt werden, ist es vorteilhaft, das geschmolzene Thermoplast und ein Treibmittel in einem Extruder oder einer anderen Mischeinrichtung vorzukneten und sodann das Gemisch dem Extruder zuzuführen. 50 Erfindungsgemäß wird ein normalerweise verwendeter Zusatz zugegeben, wenn der Schaumstoff gebüdet wird.
Solche Zusätze sind Kembildner, Flammverzögerungsmittel, Stabilisatoren, Gleitmittel, Weichmacher, Farbstoffe, Füllstoffe usw.
Die Extruder, die erfindungsgemäß zum Schmelzen und Extrudieren der Thermoplaste verwendet werden können, sind Einschneckenextruder oder Doppelschneckenextruder, deren Schnecken vorzugsweise mit Stiften 55 oder anderen Mischeinrichtungen versehen sind, um das Treibmittel, nachdem es unter Druck zugeführt wurde, einzumischen.
Erfindungsgemäß verwendbare Kühleinrichtungen sind die herkömmlichen, für die Herstellung von Schaumstoff entwickelten Kühleinheiten, welche mit Wärmetauscheinrichtungen versehen sind und mit denen die Temperatur der verschiedenen Thermoplaste regelbar ist. Vorzugsweise werden Kühleinheiten mit einem Rotor 60 verwendet, welche, wie in den US-PS 4,454,087 und 2,669,751 und den JP-PS 544/73 und 42026/79 geoffenbart ist, mit Rippen im äußeren Kühlzylinder versehen sind. Weiters ist bevorzugt, einen Kühlextruder zu verwenden, der im Durchmesser größer ist als der Extruder zum Schmelzen der Thermoplaste, so daß die Thermoplaste -3-
AT 394 518 B gleichmäßig gekühlt werden, indem sie mit der drehbaren Welle mit einer kleineren Pumpwirkung gedreht werden. Für die erfindungsgemäßen Zwecke verwendbare Mischer sind Transfermuldenmischer zum Schmelzen von Thermoplasten, mit in einem Stator gelagertem Rotor, wobei der Spalt zwischen dem Stator und dem Rotor als Durchlaß für die geschmolzenen Thermoplaste verwendet wird. Eine Anzahl von isolierten Mulden ist auf der Innenfläche des Stators bzw. der Außenfläche des Rotors ausgebildet. Die auf dem Stator und auf dem Rotor ausgebildeten Mulden sind derart angeordnet, daß sie sich während der Drehung gegenseitig überlappen. Die Mulden können halbkugelförmig, zylindrisch oder rhombisch sein, vorzugsweise jedoch sind sie halbkugelförmig, weil dadurch nur geringe Stauungen von geschmolzenem Kunststoff verursacht werden. Die Mulden sollen auf der Innenfläche des Stators und der Außenfläche des Rotors in axialer Richtung bzw. im Umkreis Kreuzgestochen sein (siehe die Zeichnungen). Die Gesamtfläche der Öffnung der Mulden soll, ausgedrückt als deren Transferfläche, auf über 60 % der Fläche der Innenfläche des Stators oder der Außenfläche des Rotors vergrößert werden. Der Mischer soll an einer Stelle angeordnet werden, an welcher die Temperatur und der Druck während des Extrusions-Schäumungsvorganges am höchsten sind. Demnach kann der Mischer an das Frontende der Extruderschnecke angeschlossen werden, so daß sich der Mischer synchron mit der Schnecke drehen kann, oder er wird so installiert daß er sich unabhängig dreht. Im letzteren Fall werden das Erhitzen und Mischen zweckmäßig geregelt, weil die Anzahl der Umdrehungen je nach der Art des Treibmittels und anderer Zusätze frei steuerbar ist- Mit anderen Worten ausgedrückt, kann der Mischer mit einer niederen Geschwindigkeit angetrieben werden, wenn ein Flammverzögerungsmittel, welches in der Wärme zersetzt wird, und ein Fasermaterial, welches leicht bei höheren Schwerkräften gebrochen wird, verwendet werden, und er kann mit hoher Geschwindigkeit laufen, wenn ein flüchtiges Treibmittel eingesetzt wird, dessen Viskosität eine andere ist als die des verwendeten Kunststoffes.
Als Düsen können für die erfindungsgemäßen Zwecke übliche Düsen, wie T-förmige Düsen, hängende Beschichtungsdüsen, fischschwanzförmige Düsen, Runddüsen usw. und gegebenenfalls Kalibrierdüsen verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird nun eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Die Fig. 1 zeigt die Anordnung eines Schneckenextruders (1), einer Kühleinrichtung (2), die parallel zum Schneckenextruder (1) angeordnet und deren Achse in bezug auf diejenige des Schneckenextruders (1) versetzt ist, und einer Mischeinrichtung (3), die zwischen dem Schneckenextruder (1) und der Kühleinrichtung (2) angeordnet ist
Der Schneckenextruder (1) besitzt einen Zylinder (4), in dem eine Schnecke (5) drehbar eingesetzt ist, einen in Fertigungsrichtung nach der Schnecke (5) montierten Vorknetabschnitt (6), der von einem Kern (7) mit radial wegstehenden Stiften (8) gebildet ist, welcher in einem von einer Fortsetzung des Zylinders (4) gebildeten Gehäuse mit einer Anschlußbohrung (11) drehbar gelagert ist, einer im Bereich der Anschlußstelle des Vorknetabschnittes (6) an den Schneckenextruder (5) angeordneten Einspritzdüse (9) zum Einspritzen eines Treibmittels, einen am in Fertigungsrichtung vorderen Ende der Schnecke (5) angeordneten Materialeinlaß (12) samt Einfülltrichter (13) und Heizkörper (14), die den Zylinder (4) koaxial umgeben.
Die Kühleinrichtung (2) besitzt einen Zylinder (16) mit einem einen Einlaß (18) und einen Auslaß (19) aufweisenden wendelförmigen Kühlkanal (17), welcher Zylinder (16) eine drehbare Schnecke (20) aufnimmt und am in Fertigungsrichtung hinteren Ende mit einem Düsenkopf (21) mit einer Düse (22) verschlossen ist. Am gegenüberliegenden, in Fertigungsrichtung vorderen Ende des Zylinders (16) ist ein Lager (23) für die Schnecke (20) und eine mit Hilfe einer Druckbuchse (25) montierte Packung (24) angebracht, die mittels eines durch einen Kühlmittelkanal (26) zugeführten Kühlmittels gekühlt wird. Im Bereich des in Fertigungsrichtung vorderen Endes der Schnecke (20) ist im Zylinder (16) ein Einlaß zur Zufuhr von Kunststoff vorgesehen. Desgleichen ist die Schnecke (20) gekühlt, zu welchem Zweck ein ins Innere der Schnecke (20) führendes Rohr (28) vorgesehen ist.
Zwischen dem Schneckenextruder (1) und der Kühleinrichtung (2) ist eine Mischeinrichtung (3) angeordnet, die aus einem Verbindungsteil (30), einen in diesen koaxial eingesetzten Stator (34) und einem in demselben unter Belassung eines dazwischen liegenden Ringspaltes vorgesehenen Rotor (31) besteht Die Achsen des Schneckenextruders (1), der Mischeinrichtung (2) und der Kühleinrichtung (3) verlaufen in einer Ebene sowie unter jeweils rechtem Winkel. In die Anschlußbohrung (11) des Schneckenextruders (1) ist ein Anschlußstück mit dem Einlaß (32) der Mischeinrichtung (3) eingepaßt. Der Auslaß (33) der Mischeinrichtung (3) mündet in den Einlaß (27) der Kühleinrichtung (2).
Der in den Verbindungsteil (30) eingesetzte Stator (34) weist auf der Innenfläche mehrere halbkugelförmige Mulden (35) auf; desgleichen weist der Rotor (31) mehrere halbkugelförmige Mulden (36) auf, wobei sich die Mulden (35) des Stators (34) und die Mulden (35) des Rotors während der Drehung des Rotors (31) gegenseitig überlappen. Das einlaßseitige Ende des Rotors (31) ist in einem Lager (37) gelagert, neben dem eine Packung (38) angeordnet ist, die mit Hilfe einer Druckbuchse (39) am Verbindungsteil (30) angebracht und mittels eines durch eine Bohrung (40) zugeführten Kühlmittels gekühlt ist. Der zwischen Einlaß (32) und Auslaß (33) liegende Abschnitt des Verbindungsteiles (30) ist von einem Heizkörper (41) umgeben. Dem Inneren des Rotors (31) wird durch ein Rohr (42) ein Kühlmittel zugeführt.
Im folgenden wird die Funktionsweise der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung beschrieben. Durch Drehen der -4-
AT 394 518 B beiden Schnecken (5) und (20) in Richtung des Pfeiles (A) bzw. (B) und getrenntes Drehen des Rotors (31) in Richtung des Pfeiles (C) wird durch den Materialeinlaß (12) zugeführter thermoplastischer Kunststoff in Fertigungsrichtung, d. h. in Richtung der Pfeile (D) und (E) transportiert. Im Schneckenextruder (1) wird er mittels der Heizkörper (14) erhitzt und geschmolzen. Dem geschmolzenen Kunststoff wird durch die Einspritzdüse (9) unter Druck ein Treibmittel zugesetzt. Im anschließenden Vorknetabschnitt (6) werden Kunststoff und Treibmittel vermischt. Danach gelangt dieses Gemisch durch den Einlaß (32) in die Mischeinrichtung (3), in der es mittels der Mulden (35) des Stators (34) und der Mulden (36) des Rotors (31) gerührt und weiter vermischt wird, sodaß das Treibmittel im Kunststoff homogen dispergiert
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2a bis 2h wird das Misch- und Rührprinzip beschrieben. Da- vom Boden der Mulde (35) des Stators (34) auf der linken Seite der Fig. 2a ausgedrückte Schichtstreifen wird entlang der inneren Peripherie der Mulde (35) gestreckt; wie aus Fig. 2b ersichtlich ist, wird das Frontende des Schichtstreifens durch die Kante (a) der Mulde (36) des sich in Richtung des Pfeiles (C) drehenden Rotors (31) vorgeschoben und veranlaßt, seine Richtung zu ändern und den in Fig. 2c gezeigten Zustand einzunehmen. Wie in Fig. 2d gezeigt, wird das Frontende des Schichtstreifens durch die Kante (b) gefaltet und gemäß Fig. 2e mittels dieser Kante (b) und des Stators (34) abgeschnitten. Wie in Fig. 2f gezeigt, wird dann das Frontende durch die Kante (c) umgebogen und gemäß Fig. 2g mittels dieser Kante (c) und des Stators (34) umgebogen, und wie Fig. 2h zeigt, durch die Kante (d) umgebogen. Derselbe Vorgang wiederholt sich sodann, worauf das Frontende des Schichtstreifens abgeschnitten wird und die abgeschnittenen Teile in den Mulden (35) gesammelt werden.
Nach diesem Prinzip wird der Kunststoff gestreckt, um eine dünne Platte zu bilden, und in Stücke geschnitten, in denen das Treibmittel oder ein anderer Zusatz im Kunststoff gleichmäßig verteilt ist. Der Kunststoff mit dem in ihm homogen verteilten Treibmittel wird sodann der Kühleinrichtung (2) zugeführt und darin mit Hilfe der sich in Richtung des Pfeiles (B) drehenden Schnecke (20) in Fertigungsrichtung (Pfeil (E)) vorwärtstransportiert, wobei er mit Hilfe des durch den Kühlkanal (17) strömenden Kühlmittels auf eine für das Schäumen geeignete Temperatur abgekühlt wird. Schließlich wird er durch die Düse (22) extrudiert.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben, wobei gleiche Bauteile wie in Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen versehen sind und nicht nochmals erläutert werden. Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 3 ist an den Auslaß der Mischeinrichtung (3) eine Kühleinrichtung (44) mit einem Kupplungsteil (45) angeschlossen, an den wiederum ein Zwischenteil (46) angeschlossen ist. In der Mitte des Zwischenteiles (46) ist ein Kern (47) vorgesehen, der von einem Zylinder (48) koaxial umgeben ist. Der Zylinder (48) ist an einem Ende an den Zwischenteil (46) angeschlossen und am anderen Ende mit einem Düsenkörper (49) abgeschlossen, der eine Düse (56) besitzt Zwischen dem Kern (47) und dem Zylinder (48) ist ein ringförmiger Durchlaß (50) für den Kunststoff gebildet der durch einen Einlaß (51) mit der Mischeinrichtung (3) in Verbindung steht der im Kupplungsteil (45) sowie im Zwischenteil (46) ausgebildet ist. Im Kern (47) ist ein Kühlraum (52) vorgesehen, an den ein Einlaß (53) sowie ein Auslaß (54) für ein Kühlmittel angeschlossen sind, die beide am Umfang des Zwischenteiles (46) nach außen geführt sind. In der Wand des Zylinders (48) ist ein wendelförmiger Kühlmittelkanal (55) ausgebildet der mit einem Einlaß (18) und einem Auslaß (19) versehen ist
Die Anschlußbohrung (11) des Schneckenextruders (1) ist durch einen L-förmigen Krümmer (58) mit dem Einlaß (32) der Mischeinrichtung (3) verbunden, wobei in dem Krümmer (58) in Nähe der Mischeinrichtung (3) ein statischer Mischer (59) und in Nähe des Schneckenextruders (1) eine Drosseldüse (60) eingebaut ist
Zwischen der Drosseldüse (60) und dem statischen Mischer (59) mündet eine Einspritzdüse (9) für Treibmittel in den Krümmer (58). Weiters ist der Krümmer (58) von Heizkörpern (61) umgeben.
Im folgenden wird die Funktionsweise der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung beschrieben. Durch die Drosseldüse (60) wird die Geschwindigkeit des aus dem Schneckenextruder (1) extrudierten Kunststoffes erhöht, und das Treibmittel wird durch die Einspritzdüse (9) unter Druck dem beschleunigten Kunststoff hinzugefügt Der das Treibmittel enthaltende Kunststoff wird sodann im statischen Mischer (59) vorgemischt und anschließend in die Mischeinrichtung (3) eingebracht, in der er derselben Einwirkung durch die Mulden (35) und (36) des Stators (24) bzw. Rotors (31) unterworfen und somit intensiv geknetet wird. Der aus der Mischeinrichtung (3) austretende Kunststoff mit dem darin homogen dispergierten Treibmittel gelangt schließlich in den Durchlaß (50) der Kühleinrichtung (44), wo es mit Hilfe des den Kühlmittelkanal (55) sowie den Kühlraum (52) des Kernes (47) durchströmenden Kühlmittels abgekühlt wird, und durch die Düse (56) ausgetragen.
Anstelle der Kühleinrichtung (44) nach Fig. 3 kann auch eine Kühleinrichtung (63) gemäß Fig. 4 und 5 verwendet werden. Die der Mischeinrichtung (3) nachgeordnete Kühleinrichtung (63) besitzt einen mit einem wendelförmigen Kühlmittelkanal (65) versehenen Zylinder (64), in dem ein Kem (66) in Richtung des Pfeiles (F) drehbar gelagert ist und in den am in Fertigungsrichtung (Pfeil (E)) vorderen Ende ein Einlaß (67) für den Kunststoff einmündet. Am in Fertigungsrichtung hinteren Ende ist der Zylinder (64) mit einem Düsenkörper (68) abgeschlossen, in dem eine Düse (69) ausgebildet ist. Ins Innere des Kernes (66) führt ein Rohr (70) zur Zufuhr von Kühlmittel. Der Kem (66) besitzt drei Abschnitte, nämlich - in Fertigungsrichtung gesehen - einen vorderen Lagerabschnitt (66A) mit einem Lager (71), einen Mittelabschnitt (66B) kleineren Durchmessers und einen hinteren Endabschnitt (66C) größeren Durchmessers. Ferner weist der Kem (66) im Bereich des Einlasses -5-
AT 394 518 B (67) eine Verdickung (66D) und auf seinem Mittelabschnitt (66B) eine Anzahl hürdenartige Leisten (72) als Knetorgane auf.
Beispiele 1.2 und 3 und Vergleichsbeispiel 1
In den Beispielen 1,2 und 3 wurde die Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendet, welche folgende Eigenschaften hatte: Zylinder (4) des Schneckenextruders (1): Innendurchmesser 50 mm; Zylinder (16) der Kühleinrichtung (2): Innendurchmesser 65 mm; Stator (34) der Mischeinrichtung: Innendurchmesser 50 mm; Spalt zwischen dem Stator (34) und des Rotors (31): 0,4 mm; sechs Mulden in den Umfangsrichtungen des Stators (34) bzw. des Rotors (31) und sieben Reihen von Mulden (35), (36) in der Axialrichtung hievon; Durchmesser von 23 bzw. 24,5 mm der halbkugelförmigen Mulden (35), (36); Tiefen von 8 und 9,5 mm der Mulden (35), (36); Abstände von 22 mm zwischen den Zentren der Mulden in Axialrichtung: 106 UpM des Rotors (31); Temperatur des geschmolzenen Kunststoffes beim Austritt aus der Kühleinrichtung (2); 123 °C; Breite 100 mm und Höhe 1 mm der Düse (22). 100 Gew.-Teile Polystyrol (Styron von Asahi Kasei (MF1 = 17)) als Basisharz wurden gleichmäßig mit 0,3 Gew.-Teilen feinem Talkumpulver als Kembildner und 2,0 Gew.-Teilen Hexabromdicyclododecan als erstes Flammverzögerungsmittel vermischt und dem Schneckenextruder (1) zugeführt, welcher derart betrieben wurde, daß der Kunststoff mit einer Geschwindigkeit von 55 kg pro Stunde extrudiert wurde. Weiters wurden 12,5 Gew.-TeÜe Dichlordifluormethan als Treibmittel durch den Treibmitteleinlaß (9) zu 100 Gew.-Teilen des Kunststoffes unter Druck zugesetzt. Als Ergebnis wurden Schaumstoffplatten von etwa 250 mm Breite, 25 mm
Dicke und 40 kg/m3 Dichte durch eine an der Düse (22) angebrachte Kalibriervonichtung erhalten (siehe Tabelle 1).
Tabelle 1
Menge an Treibmittel für Basisthermoplast Gew,-% Schäumungs zustand Austrags menge (kg/h) Temperatur des geschmolzenen Harzes (°Q UpM des Rotors (31) Schäum dichte (kg/m3) Beispiel 1 12,5 gleichmäßige stabile Schäumung 55 123 106 40 Beispiel 2 14,6 gleichmäßige stabile Schäumung 56 124 200 35 Beispiel 3 12,8 gleichmäßige stabile Schäumung 57 124 100 40 ygrgl^Chs-beisoiel 1 11,0 ungleichmäßige Schäumung mit gelegentlichen Leeiräumen 55 125 46
Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 2
In diesem Beispiel wurde die Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendet, mit folgenden Merkmalen: Zylinder (4) des Schneckenextruders (1): Innendurchmesser 50 mm; Zylinder (16) der Kühleinrichung (2): Innendurchmesser 65 mm; Stator (34) der Mischeinrichtung (3): Innendurchmesser 90 mm; Spalt zwischen Stator (34) und Rotor (31): 0,2 mm; zehn Mulden in Umfangsrichtung des Stator (34) bzw. des Rotors (31) und sieben Reihen von Mulden (35), (36) in deren Axialrichtungen; Durchmesser 27 bzw. 28 mm der halbkugelförmigen Mulden (35), (36); Tiefe der Mulden (35), (36): 8 bzw. 9,5 mm; Abstand zwischen den Zentren der Mulden in Axialrichtung: 25 mm; 100 UpM des Rotors (31); Temperatur des durch die Kühleinrichtung (2) geführten geschmolzenen Kunststoffes: 159 °C; Durchmesser von 60 mm und Spalt von 0,6 mm der Düse (22) von der -6-
AT 394 518 B
Form eines Rundschlitzes. 100 Gew.-Teile Polystyrol (Styron von Asahi Kasai (MF = 17)) als Basisthermoplast wurden gleichmäßig mit 2,0 Gew.-Teilen feinem Talkumpulver als Kembildner vermischt und dem Schneckenextruder (1) zugeführt, welcher derart betrieben wurde, daß der Kunststoff mit einer Geschwindigkeit von 28 kg pro Stunde extrudiert wurde. Weiters wurden 3,5 Gew.-Teile Butan als Treibmittel durch den Einlaß (9) zu 100 Gew.-Teilen des unter Druck stehenden Kunststoffes eingebracht. Als Ergebnis wurden gleichmäßig fein geschäumte Platten mit einer
Breite von etwa 633 mm, einer Dicke von etwa 25 mm und einem Eigengewicht von etwa 178 kg/m^ nach dem Abkühlen und Zurichten durch einen Kühldorn erhalten, die an die Düse (22) in einem Abstand in Fertigungsrichtung angeschlossen war.
Weiters wurden die auf diese Weise erhaltenen Schaumstoffe sieben Tage lang bei Raumtempertur gealtert und wurde sodann der Zelldurchmesser nach ASTM D 2842-69 gemessen, wobei die Schaumstoffe auf 120 °C 12 Sekunden lang erhitzt, um die Nachschäumdicke zu prüfen und die Schäumfähigkeit zu untersuchen. Die erzielten Ergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt.
Ein ähnlicher Versuch wurde mit der von der in Beispiel 4 verwendeten Vorrichtung entfernten Mischeinrichtung (3) durchgeführt, wobei Schaumstoffplatten mit einer Dicke von etwa 2 mm, eine Breite von etwa 633 mm und einem Einheitsgewicht von etwa 176 kg/m durch Einstellung der Temperatur des Kunststoffes auf 158 °C erhalten wurden. Es waren jedoch bei diesen Platten mit groben Zellen konzentrierte Talkumpulverstellen sichtbar, auch war die Nachschäumung geringer.
Tabelle 2
Maschinen richtung Zellendurchmesser (mm) Querrichtung Vertikal richtung Nachschäumdicke Beispiel 4 0,22 0,21 0,21 3,28 Vereleichsbeisniel 2 0,28 0,31 0,27 3,04
Beispiel 5
Die in Beispiel 4 verwendete Vorrichtung wurde auch in diesem Beispiel verwendet, mit der Ausnahme, daß die Düse (22) und der Kern gemäß Beispiel 1 verwendet wurden.
Bei dieser Vorrichtung wurde Polyäthylen (Yukaron HE-30 (MI = 0,3) von Mitsubishi Yuca) als Kunststoff verwendet. 100 Gew.-Teile des Kunststoffes wurden mit 10 Gew.-Teilen eines Imprägnierpolymers (Piocelan (Warenname) von Sekisui Kasei Kogyo K. K.), erhalten durch Imprägnieren eines Styrolmonomers in einem Polyäthylenkunststoff während der Polymerisation des Monomers, welcher aus 30 Gew.-% Äthylen und 70 Gew.-% Styrol besteht und ein Vemetzungsverhältnis von 18,6 Gew.-% hat, und 0,5 Gew.-% Talkum als Kembildner vermischt. Das Vemetzungsverhältnis kann beispielsweise durch Messen einer Menge der unlöslichen Komponente der Probeeinheit in siedendem Xylol ermittelt werden. Das so erhaltene Gemisch wurde dem Extruder mit einer Geschwindigkeit von 30 kg pro Stunde zugeführt.
Andererseits wurden 14 Gew.-Teile eines Gemisches von 70 Gew.-% Dichlordifluormethan und 30 Gew.-% Butan als Schäummittel unter Druck zugesetzt. Es wurde sodan bei 100 UpM der Mischeinrichtung (3) und bei einer Temperatur von 110 °C der durch die Kühleinrichtung (2) geführten Kunststoffe zu deren Schäumung extradiert. Die so erhaltenen Schaumstoffe waren äußerlich feine, gleichmäßig geschäumte Platten mit einer Dicke von etwa 20 mm, einer Breite von etwa 230 mm und einer Dichte von etwa 33 kg/nA
Vergleichsbeispiel 3
Dieses Beispiel wurde nach der in Beispiel 5 beschriebenen Methode durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die Mischeinrichtung (3) von der Vorrichtung entfernt wurde. Auf Grund der schlechteren Vermischung und Dispergierung des PIOCELAN-Harzes und zahlreicher Treibgasansammlungen wurden Stellen mit hoher Schaumdichte gebildet. Es konnten nur Platten mit unebener Oberfläche erhalten werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird eine weitere Ausführangsform der Erfindung beschrieben, wobei gleiche Bauteile wie in Fig. 1 und 4 mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Ein Schneckenextrader (1) und eine Kühleinrichtung sind nebeneinander angeordnet, wobei ihre Achsen zueinander parallel, jedoch seitlich versetzt verlaufen. Die Auslaßbohrang (11) des Schneckenextraders (1) ist durch einen L-förmigen Krümmer (32a) mit dem Einlaß (67) der Kühleinrichtung (63) verbunden. Der Rotor (31) ist koaxial an das Ende des Kernes (7) -7-
AT 394 518 B angeschlossen, der wiederum koaxial an das Ende der Schnecke (5) angeschlossen ist. Der Rotor (31) ist mit einer Anzahl halbkugelförmiger Mulden (36) versehen, und der ihn umgebende Zylinder (4) weist ebenfalls eine Anzahl derartiger Mulden (35) auf, wobei sich die Mulden (35), (36) bei Drehung des Rotors (31) überlappen und den durchtransportierten Kunststoff mit dem durch die Einspritzdüse (9) zugeführten Treibmittel vermischen.
Die Länge des Rotors (31) soll das Zweifache (vorzugsweise das Via·- bis Achtfache) des Durchmessers der Schnecke (5) betragen. Ist nämlich die Länge geringer als da zweifache Durchmesser, so ist die Knetwirkung unzureichend, beträgt sie hingegen mehr als das Achtfache, so findet eine übermäßige Erhitzung statt.
Die Länge des Kemes (7) beträgt normalerweise das Ein- bis Siebenfache (vorzugsweise das Zwei- bis Fünffache) des Durchmessers der Schnecke (5). Ist die Länge goinger als da Schneckendurchmesser, so ist die Vorknetung ungenügend, ist sie größer als das Siebenfache des Durchmessers, so wird die Knetwirkung nicht weiter erhöht
Der Durchtrittsquerschnitt für den Kunststoff am Kern (7) ist (vorzugsweise 1,5 bis 2 mal) größer als das in Fertigungsrichtung hintere Ende der Schnecke (5) gewählt. Andernfalls wird die dem Kern (7) zugeführte Kunststoffmenge übermäßig groß und würde eine ausreichende Durchknetung unmöglich machen. Der Kern (7) trägt Stifte (8), Gewindestifte oder Dulmage-Schrauben.
Die Schnecke (5) und der Kern (66) der Kühleinrichtung (63) werden in Richtung der Pfeile (A) bzw. (F) angetrieben, und der Kunststoff wird dem Zylinder (4) durch den Einlaß (12) zugeführt. Der Kunststoff wird in Richtung des Pfeiles (D) durch die Schnecke (5) befördert und durch den Heizkörper (14) während dieser Zeit erhitzt und geschmolzen. Das Treibmittel wird durch die Einspritzdüse (9) dem geschmolzenen Kunststoff unter Druck zugesetzt, wobei das Treibmittel und der Kunststoff miteinander vorvermischt werden. Hierauf wird der das Treibmittel enthaltende Kunststoff in den Spalt zwischen dem Rotor (31) und dem Zylinder (4) eingedrückt und durch die Mulden (35), (36) geknetet, so daß das Treibmittel gleichmäßig im Kunststoff verteilt wird. Das Knetprinzip ist dasselbe wie das im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebene. Der Kunststoff, in welchem das Treibmittel gleichmäßig verteilt worden war, wird dem Zylinder (64) der Kühleinrichtung (63) durch den Krümmer (32a) zugeführt und sodann in Richtung des Pfeiles (E) über die ringförmige Verdickung (66D) befördert. Der Kunststoff wird die die hindernisartigen, in Richtung des Pfeiles (F) rotierenden Leisten (72) geknetet und, nachdem er entsprechend abgekühlt wurde, durch den Spalt zwischen dem Endabschnitt (66C) mit größerem Durchmesser und dem Zylinder (64) befördert und durch die Düse (69) zum Schäumen extrudiert.
Beispiel 6 und Vergleichsbeispiel 4
Es wurde die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung mit folgenden Merkmalen verwendet: Innendurchmesser von 50 mm des Zylinders (4) des Schneckenextruders (1); Durchmesser von 50 mm der Schnecke (5); Länge von 250 mm des Kemes (7); Länge von 250 mm des Rotors (31); Spalt von 0,4 mm zwischen dem Rotor (31) und dem Zylinder (4); sechs Mulden in der Umfangsrichtung des Rotors (31) bzw. des Zylinders (4) und sieben Reihen von Mulden (35), (36) in den Axialrichtungen hiervon; Durchmesser von 23,0 bzw. 24,5 mm der halbkugelförmigen Mulden (35), (36); Tiefe von 8 bzw. 9,6 mm der Mulden (35), (36); Distanz von 22 mm zwischen den Mulden in den Axialrichtungen; 106 UpM der Schnecke (5); Temperatur des durch den Kühler (63) beförderten Materials 123 °C; Breite von 100 mm und Höhe von 1 mm der Düse (69). 100 Gew.-Teile Polystyrol (Styron 679 von Ashai Kasai) als Basiskunststoff wurden gleichmäßig mit 0,3 Gew.-Teilen Talkum als Kembildner und 2,0 Gew.-Teilen Hexabromcyclododecan als Flammverzögerungs-mittel gleichmäßig vermischt und dem Schneckenextruder (1) zugeführt, welcher daart betrieben wurde, daß der Kunststoff mit einer Geschwindigkeit von 55 kg pro Stunde extrudiert wurde. Zusätzlich wurden 12,5 Gew.-Teile Dichlordifluormethan als Treibmittel durch die Einspritzdüse (9) zu 100 Gew.-Teilen des Kunststoffes unter Druck zugesetzt. Als Ergebnis wurden geschäumte Platten mit einer Breite von etwa 250 mm, einer Dicke von etwa 25 mm und einer Dichte von etwa 40 kg/nr durch eine an die Düse (69) angeschlossene Kalibrier-vomchtung erhalten (siehe Tabelle 3).
Beim Vergleichsbeispiel 4 wuree der Rotor (31) entfernt, um ohne Mulden (35) des Zylinders (4) zu arbeiten. laben?3
Menge an Treibmittel für Basisthermoplast Gew.-% Schäumungs- zustand Austrags menge (kg/h) Temperatur des geschmolzenen Harzes (°Q UpM da Schnecke (5) Schäum dichte (kg/m3) Beispiel 6 12,5 gleichmäßige 55 123 106 40 stabile
Schäumung -8-

Claims (5)

  1. AT394 518 B Tabelle 3 (Fortsetzung) Menge an Treibmittel für Basisthermoplast Gew.-% Schäumungs zustand Austrags menge (kg/h) Temperatur des geschmolzenen Harzes (°Q UpM der Schnecke (5) Schäum dichte (kg/m3) Vergleichs-beisniel 4 11,0 ungleichmäßige 55 125 106 46 Schäumung mit gelegentlichen Leerräumen Wie aus der Tabelle 3 ersichtlich ist, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gleichmäßig geschäumte Kunststoffe erhalten werden. PATENTANSPRÜCHE 1. Vorrichtung zum Herstellen von geschäumtem thermoplastischem Kunststoff, mit einem Schneckenextruder, einer Kühleinrichtung und einer Mischeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (3) in Fertigungsrichtung gesehen zwischen dem Schneckenextruder (1) und der Kühleinrichtung (2) vorgesehen ist, wobei die Mischeinrichtung (3) in an sich bekannter Weise einen in einem Stator (34) gelagerten Rotor (31) mit dazwischenliegendem Ringspalt aufweist, wobei in an sich bekannter Weise halbkugelförmige Mulden (36) auf der Außenfläche des Rotors und halbkugelförmige Mulden (35) auf der Innenfläche des Stators angeordnet sind, die sich während der Drehung des Rotors gegenseitig überlappen, und wobei eine Einspritzdüse (9) für ein Treibmittel zwischen dem Schneckenextruder (1) und der Mischeinrichtung (3) vorgesehen ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (31) der Mischeinrichtung (3) unabhängig von der Schnecke (5) des Schneckenextruders (1) antreibbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schneckenextruder (1) und der Mischeinrichtung (3) ein durch einen in einem Gehäuse drehbaren Kern (7) mit radial wegstehenden Stiften (8) gebildeter Vorknetabschnitt (6) vorgesehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (9) für das Treibmittel zwischen der Schnecke (5) des Schneckenextruders (1) und dem Vorknetabschnitt (6) vorgesehen ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse der Mischeinrichtung (3) im Bereich der Lagerung des Rotors (31) eine Bohrung (40) für ein Kühlmittel vorgesehen ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen
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Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3714162A1 (de) * 1986-04-29 1987-11-26 Kendall & Co Mischvorrichtung
DE3819605A1 (de) * 1987-02-27 1989-10-19 Reifenhaeuser Masch Verwendung einer vorrichtung zum mischen von thermoplastifiziertem kunststoff als einrichtung zum einbringen von additiven in einen mengenstrom aus thermoplastifiziertem kunststoff
DE3712749C1 (de) * 1987-04-15 1988-07-07 Berstorff Gmbh Masch Hermann Verwendung eines Sekundaerextruders einer Tandemanlage zum Kuehlen einer in einem Primaerextruder hergestellten Kunststoff-Treibmittelgemischschmelze
DE3722050A1 (de) * 1987-07-03 1989-01-19 Berstorff Gmbh Masch Hermann Verfahren und extruderanlage zum herstellen eines aufschaeumbaren kunststoffgemisches
US4863653A (en) * 1988-02-25 1989-09-05 Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. Process of producing thermoplastic resin sheet and equipment therefor
US4900155A (en) * 1988-04-08 1990-02-13 Reifenhauser Gmbh & Co. Maschinenfabrik Method of metering an additive into and mixing it with a thermoplastified synthetic resin
DE3911110A1 (de) * 1988-04-08 1989-10-19 Reifenhaeuser Masch Vorrichtung zum mischen von thermoplastifiziertem kunststoff als einrichtung zum einbringen von additiven in einen mengenstrom aus thermoplastifiziertem kunststoff
DE3910622A1 (de) * 1988-04-08 1989-10-19 Reifenhaeuser Masch Verfahren zum dosierten einmischen von pumpfaehigen additiven in einen mengenstrom aus thermoplastifiziertem kunststoff
US4906102A (en) * 1988-04-08 1990-03-06 Reifenhauser Gmbh & Co. Maschinenfabrik Apparatus for mixing thermoplastified synthetic resins
CA2006361A1 (en) * 1988-12-27 1990-06-27 Jean G. Korb Method and apparatus for preparing thermoplastic foam
JPH03233814A (ja) * 1990-02-09 1991-10-17 Sumitomo Electric Ind Ltd 高発泡絶縁押出機
ATE176618T1 (de) * 1993-06-16 1999-02-15 Union Carbide Chem Plastic Vorrichtung und verfahren zum kontinuierlichen pelletisieren von thermoplastischen kunststoffen
DE4402666A1 (de) * 1994-01-29 1995-08-03 Roehm Gmbh Verfahren zum kurzzeitigen Behandeln einer Kunststoffschmelze mit einem flüssigen Behandlungsmittel und dabei hergestellter thermoplastischer Kunststoff
US6344159B1 (en) 1999-09-21 2002-02-05 Ut-Battelle, Llc Method for extruding pitch based foam
DE10062659B4 (de) * 2000-12-15 2005-09-22 Demag Ergotech Gmbh Aufschäummittelbeladungs- und Mischvorrichtung
DE10157726A1 (de) * 2001-11-24 2003-06-05 Krauss Maffei Kunststofftech Gasbeladungseinheit einer Polyurethanspritzgießanlage
KR20050058506A (ko) * 2002-08-28 2005-06-16 제이에프이 엔지니어링 가부시키가이샤 발포 스티롤 수지의 재생방법
KR100517726B1 (ko) * 2003-10-30 2005-09-27 동부정밀화학 주식회사 3-클로로-4-[4-메틸-2-(1ｈ-1,2,4-트리아졸-1-일메틸)-1,3디옥솔란-2일]페닐4-클로로페닐에테르 화합물의 제조방법
WO2006063508A1 (fr) * 2004-12-13 2006-06-22 Accelergy Shanghai R & D Center Procede et systeme de traitement de liquides ioniques par electrophorese capillaire
ES2279704B1 (es) * 2005-10-27 2008-06-01 Universidade Da Coruña Sistema para procesar espumas polimericas termoplasticas, utilizando dioxido de carbono (co2) como agente espumante.
CN102700045A (zh) * 2012-06-20 2012-10-03 浙江吉利汽车研究院有限公司杭州分公司 聚丙烯物理发泡制备汽车保险杠的方法
CN103057061B (zh) * 2012-12-20 2015-10-28 华南理工大学 高效混合微孔发泡塑料精密注射成型装置与方法
DE102013008202B4 (de) * 2013-05-14 2017-10-26 Frank van Lück Verfahren zur Herstellung eines Schaumkörpers durch Extrusion und Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines Schaumkörpers
DE102013008201B4 (de) 2013-05-14 2017-08-17 Gneuss Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Schaumkörpers durch Extrusion und Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines Schaumkörpers
CN103522573A (zh) * 2013-09-13 2014-01-22 无锡锡东能源科技有限公司 一种民用火药挤出机螺杆
KR101716234B1 (ko) * 2015-03-18 2017-03-14 주식회사디에이치하우징 고단열 및 난연성 발포 스티로폼재의 제조장치
KR101706067B1 (ko) * 2015-03-31 2017-02-16 김종현 유기발포체용 뉴클리에이션 생성 장치
KR102069098B1 (ko) * 2017-09-15 2020-01-22 강명호 발포 성형장치 및 이에 의한 발포 성형방법
CN109435194B (zh) * 2018-12-14 2024-03-01 北京化工大学 一种用于热塑性聚酯发泡成型装置
JP7354691B2 (ja) * 2019-08-29 2023-10-03 セイコーエプソン株式会社 可塑化装置、三次元造形装置および射出成形装置
US11267175B2 (en) 2019-10-15 2022-03-08 King Steel Machinery Co., Ltd. Injection molding system
US11766812B2 (en) 2019-10-15 2023-09-26 King Steel Machinery Co., Ltd. Injection molding system and injection molding method
JP7236182B1 (ja) * 2021-08-23 2023-03-09 キング スチール マシネリー カンパニー リミテッド 射出成型システム及び射出成型方法
US11731324B2 (en) 2021-08-23 2023-08-22 King Steel Machinery Co., Ltd. Molding device and injection molding method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2669751A (en) * 1950-06-29 1954-02-23 Dow Chemical Co Process for production of cellular thermoplastic products
US3751377A (en) * 1971-08-19 1973-08-07 Dow Chemical Co Method for the preparation of plastic foam
US4419014A (en) * 1980-09-23 1983-12-06 Rubber And Plastics Research Association Of Great Britain Extruder mixer
US4454087A (en) * 1981-05-18 1984-06-12 Sekisui Plastics Method and apparatus for preparing thermoplastic resin foam

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB745480A (en) * 1953-10-09 1956-02-29 Dow Chemical Co A process for the production of cellular thermoplastic products
GB843849A (en) * 1957-11-22 1960-08-10 Ici Ltd Mixing apparatus
GB930339A (en) * 1961-05-01 1963-07-03 Metal Box Co Ltd Improvements in or relating to the extrusion of molten thermoplastic material
NL272537A (de) * 1961-07-24
US3368008A (en) * 1964-01-09 1968-02-06 Azuma Kimikazu Method for producing foamable thermoplastic resin composition
NL6611678A (de) * 1966-08-18 1968-02-19
DD124023A1 (de) * 1974-10-09 1977-02-02
DE2632335A1 (de) * 1976-07-17 1978-01-26 Krupp Gmbh Mischeinrichtung
DE3038306C2 (de) * 1980-10-10 1984-03-22 Hermann Berstorff Maschinenbau Gmbh, 3000 Hannover Strangpreßvorrichtung zur Herstellung von geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff
US4436679A (en) * 1981-11-09 1984-03-13 Maryland Cup Corporation Method and apparatus for generating foamed thermoplastic materials
JPS6097805A (ja) * 1983-11-02 1985-05-31 Kobe Steel Ltd 単軸混練押出機

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2669751A (en) * 1950-06-29 1954-02-23 Dow Chemical Co Process for production of cellular thermoplastic products
US3751377A (en) * 1971-08-19 1973-08-07 Dow Chemical Co Method for the preparation of plastic foam
US4419014A (en) * 1980-09-23 1983-12-06 Rubber And Plastics Research Association Of Great Britain Extruder mixer
US4454087A (en) * 1981-05-18 1984-06-12 Sekisui Plastics Method and apparatus for preparing thermoplastic resin foam

Also Published As

Publication number Publication date
CA1255866A (en) 1989-06-20
PT83040A (en) 1986-08-01
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FR2585282A1 (fr) 1987-01-30
FR2585282B1 (fr) 1989-12-15
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GB2179886B (en) 1989-09-20
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DE3624909A1 (de) 1987-01-29
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GB2179886A (en) 1987-03-18
CN86105207A (zh) 1987-08-05
DE3624909C2 (de) 1995-12-21

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