AT410075B

AT410075B - Verfahren zum zuführen eines schmelzestromes zu einer formgebungsstufe und vorrichtung zum durchführen dieses verfahrens

Info

Publication number: AT410075B
Application number: AT0205600A
Authority: AT
Inventors: Leopold Dipl Ing Hackl; Harald Dipl Ing Schiller
Original assignee: Cincinnati Extrusion Gmbh
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2003-01-27
Also published as: ATA20562000A

Description


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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuführen eines sich in einer vorgegebenen Stromungsrichtung bewegenden Schmelzestromes, zu einer Formgebungsstufe, wobei der Schmelzestrom aus der Strömungsrichtung umgelenkt wird, und wobei der Schmeizestrom dann in die Formgebungsstufe eintritt. 



   Beim Verarbeiten von   schmelzflüssigen   Kunststoffen, bei dem der schmelzflüssige Kunststoff   als Schmeizestrom   mit einem Doppelschneckenextruder, Insbesondere einem Doppelschneckenextruder   mit gegenläufigen, (dicht) kämmenden   Schnecken, einem Formwerkzeug zugeführt wird, ergeben sich häufig Probleme mit einer mangelhaften Durchmischung des Kunststoffes. Grund hiefür ist es, dass insbesondere bei Doppelschneckenextrudern   m ! t gegenläufig, (dicht-) kämmen-   den Schnecken, C- oder sichelformige, geschlossene Kammern vorliegen, die nur durch enge Spalte miteinander verbunden sind.

   Diese mit Schmelze gefüllten, C-förmigen Kammern bewegen sich mit Drehzahl-proportionaler Geschwindigkeit in Richtung Schneckenende und transportieren somit die   Fullung (Schmelze),   insbesondere die Kunststoffschmeize, ohne dass diese In benachbarte Kammern ausweichen kann. Am Ende des Extruders werden die In den   C-oder sichelförmi-   gen Kammern enthaltenen Kunststoff-Pakete nacheinander abgegeben und zu einem Formwerkzeug bewegt, um aus dem Schmelzestrom Rohre, Profile, Platten Folien   od. dgl.   zu formen
Wegen der Abgabe des Schmeizestroms aus dem Doppelschneckenextruder In Form C- oder sichelförmiger Pakete ergeben sich in den durch Extrusion erzeugten Werkstücken, insbesondere an der Oberflache desselben Unregelmässigkeiten in Form von Rillen oder Wellen.

   Weiters besteht das Problem, dass die einzelnen C-oder sichelförmigen Pakete, die vom Extruder abgegeben werden, im Inneren warmer sind als aussen, so dass der vom Extruder abgegebene Schmeizestrom auch temperaturmässig inhomogen ist, was zu Fehlern im durch Extrusion hergestellten Werkstück führen kann
Es ist daher schon vorgeschlagen worden, zwischen den Extruder und dem Formwerkzeug Statikmischer vorzusehen, um den Schmeizestrom durch Mischen zu homogenisieren. 



   Diese Statikmischer sind aber nachteilig, da diese die Welligkeit am Extrudat nur verringern können, weil sie nicht auf die Entstehungsgeschichte der Wellen (C-formige Schmelzekammern) Rücksicht nehmen. 



   Aus der DE 26 30 173 A ist es bekannt, einen Polyolefin-Schmelzestrom nach dessen Austntt aus einem Einschneckenextruder aus der Strömungsrichtung umzulenken und dann einem Formgebungswerkzeug zuzuführen Bevor der Schmelzestrom bei der DE 26 30 173 A in das Formgebungswerkzeug eintritt, wird er zum Verkürzen der Molekülketten des Polyolefins In einer Schereinrichtung hohen Scherkräften ausgesetzt, mit dem Ziel, eine Verkürzung der Molekülketten des Polyolefins zu erreichen. Die Schereinnchtung der DE 26 30 173 A besteht aus einem drehangetriebenen Rotor In einem Gehäuse, wobei zwischen Rotor und Gehäuse eine enge Lücke bzw. 



  Schlitz vorliegt, durch die der Polyolefin-Schmelzestrom tritt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung anzugeben, mit dem auch ohne Statikmischer zwischen Extruder und Formwerkzeug ein homogener Schmelzestrom in das Formwerkzeug eintritt, ohne dass der Schmeizestrom einer hohen Scherbe-   lastung   ausgesetzt wird. 



   Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass gleichzeitig mit dem Umlenken des Schmelzestroms aus der Strömungsnchtung die Querschnittsfläche des Schmelzestroms verringert wird
Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der vom Verfahrensanspruch abhängigen Unteransprüche. 



   Bei Anwendung des erfindungsgemassen Verfahrens werden die Markierungen (Quermarkierungen, Wellen, Riefen usw) im durch Extrusion erzeugten Werkstück auch dann vermieden, wenn der Schmeizestrom dem Formwerkzeug mit einem Doppelschneckenextruder mit gegenläufig, (dicht) kammenden Schnecken zugeführt wird. 



   Der vorteilhafte Effekt des erfindungsgemassen Verfahrens wird vornehmlich dadurch erzielt, dass der vom Extruder kommende Schmelzestrom nach dem Austritt aus dem Extruder einer starken Richtungsänderung unterworfen und gleichzeitig die Querschnittsfläche des Schmelzestroms verringert wird. 



   Bei dem erfindungsgemässen Verfahren strömt der aufgeschmolzene Kunststoff, der im vom Extruder kommenden Strang   C- oder sichelförmige Schmeizekammern enthält, uber   einen engen 

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 Spalt, welcher quer zur Extrusionsrichtung angeordnet ist, ab. Bei dem Verfahren der Erfindung weicht der Schmelzestrom von der ursprünglichen Stromungsrichtung ab, wenn er durch den Spalt tritt, wodurch die   Schmelzefaden,   die zunächst einander benachbart sind, aufgetrennt werden. Dies ergibt die angestrebte Wirkung einer guten Durchmischung des Schmeizestromes und beseitigt die unerwünschten C-oder sichelförmigen Pakete im Schmelzestrom.

   Dieser Effekt tritt ein, weil   schmelzflüssiges   Material von den vom Extruder abgegebenen C-oder sichelförmigen Paketen zur Seite hin abgezogen und unter Verringerung der Querschnittsfläche weitergefördert wird
Dabei besteht die Möglichkeit, den vom Extruder abgegebenen Schmeizestrom nur nach einer Seite hin durch einen Spalt umzulenken oder nach zwei oder mehreren Richtungen durch mehrere Spalte umzulenken. 



   Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann der Schmelzestrom nachdem er scharf umgelenkt und seine Querschnittsfläche verkleinert worden ist, unmittelbar einem Formwerkzeug (Rohrkopf,   Profilkopf, Schlitzdüse   usw. ) zugeführt werden und es ist der bislang häufig verwendete Statikmischer zwischen Extruder und Formwerkzeug entbehrlich.

   Die bislang von dem C- oder   sichelförmigen   Paket herrührenden Querwellen werden somit in axialer Richtung umgelenkt und verschwinden damit zur Gänze
Wenn der Schmelzestrom beim Ausführen des erfindungsgemässen Verfahrens nach mindestens zwei Richtungen, vornehmlich in entgegengesetzte Richtungen umgelenkt und dabei verdünnt wird, können die dadurch gebildeten zwei oder mehreren   Schmelzeströme   wieder zu einem einzigen Schmelzestrom vereinigt und einem Formwerkzeug zugeführt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit mit den so gebildeten   Schmelzeströme   zwei oder mehrere Formwerkzeuge zu beschicken. 



   Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, mit der das erfindungsgemässe Verfahren ausgeführt werden kann. Diese Vorrichtung mit einem Schneckenextruder, insbesondere einem gegenläufig,   (dicht) kämmenden Doppelschneckenextruder,   und einem dem Extruder nachgeordneten Formwerkzeug ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Kammer aufweist, die mit einem Ende mit dem Abgabeende des Extruders verbunden ist, dass die Kammer wenigstens eine seitliche, schlitzförmige Austrittsöffnung für der Kammer zugeführten Schmeizestrom aufweist, und dass von der   schlitzformigen   Austrittsoffnung ein Kanal mit flacher Querschnittsform ausgeht. 



   Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der vom Vorrichtungsanspruch abhängigen Unteransprüche. 



   Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen. Es zeigt : Fig. 1 schematisiert einen Adapter, in dem von einem Extruder kommender Schmelzestrom nach einer Richtung hin umgelenkt und verdünnt wird, Fig. 2 eine Ausführungsform des Adapters, bei welcher der vom Adapter abgegebene Schmelzestrom wieder zurück umgelenkt wird, um ein in Linie mit dem Extruder stehendes Formwerkzeug zu beschicken, und Fig. 3 eine Ausführungsform des Adapters, in dem ein vom Extruder zugeführter Schmelzestrom nach entgegengesetzten Richtungen umgelenkt und dann wieder zu einem einzigen Schmeizestrom vereinigt wird
Ein in Fig.

   1 gezeigter Adapter besitzt eine Kammer 2, die in Richtung des Pfeiles 1 von einem
Extruder, insbesondere einem Doppelschneckenextruder, beispielsweise einem Doppelschneckenextruder mit gegenläufigen, (dicht) kämmenden Schnecken, mit   schmelzflüssigem   Kunststoff be-   aufschlagt   wird. Der schmelzflüssige Kunststoff tritt durch den zylinderförmigen Abschnitt 3 der
Kammer 2 in diese ein und gelangt dann in einen sich verjüngenden Abschnitt 4 der Kammer 2, deren Ende 5 auf der der Zuführseite gegenüberliegenden Seite verschlossen ist. 



   Im Bereich des sich konisch verjüngenden Abschnittes 4 der Kammer 2 ist auf einer Seite eine schlitzförmige Öffnung vorgesehen, aus der   schmelzförmiger   Kunststoff aus der Kammer 2 heraus und in einen flachen Kanal 6 hineintritt. Beim Übertritt von Kunststoff aus der Kammer 2 durch den Schlitz in den Kanal 6 wird der Schmelzestrom scharf   umgelenkt-im Ausführungsbeispiel   um etwa   900 - wobei   seine Querschnittsfläche verringert wird.

   Es wird also der Schmelzestrom, welcher der
Kammer 2 zugeführt wird, und der sich aus einer Folge von C-oder sichelförmigen Schmelze-
Paketen (auch "C-Kammern") zusammensetzt, bezogen auf die Zuführrichtung (Pfeil 1) seitlich aus der Kammer 2 herausgedrückt, wobei wegen der Umlenkung des Schmelzestroms und dessen Querschnittsverminderung ein grundliches Mischen des Schmeizestroms erfolgt 

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Aus dem flachen Kanal 6 tritt der Schmeizestrom in einen sich in Förderrichtung erweiternden Kanalabschnitt 7 und gelangt in einen zylinderförmigen Abschnitt   8,   an den, beispielsweise unmittelbar, ein Formwerkzeug, wie ein Rohrkopf, ein Profilkopf oder eine Breitschlitzdüse, angeschlossen sein kann. 



   Bel dem in Fig 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Adapters tritt der gut durchmischte Schmelzestrom in Richtung des Pfeiles 9 als im wesentlichen senkrecht zur Zuführrichtung (Pfeil 1) aus. Dies erlaubt es beispielsweise ein Formwerkzeug im Winkel von 90  zum Extruder anzuordnen
Wenn dies nicht gewünscht ist, kann auf eine Ausführungsform des   erfindungsgemässen   Adapters zurückgegriffen werden, die In Fig 2 schematisch dargestellt ist.

   Bel dieser Ausführungsform des Adapters wird der Schmeizestrom, der aus dem Abschnitt 4 der Kammer 2 durch den Kanal 6 mit flach schlitzformigem Querschnitt und den sich erweiternden des Kanalabschnitts 7 austritt, durch zwei gekrümmte Kanalabschnitte 10 und 11 und einen dazwischen angeordneten, geraden Kanalabschnitt 12 zweimal umgelenkt, so dass der Schmelzestrom schlussendlich In derselben Richtung (Pfeil 9)   austntt   wie er dem Adapter zugeführt worden Ist (Pfeil 1).

   Bei dieser Ausführungsform des Adapters ist darauf geachtet worden, dass das Umlenken des Schmelzestroms in den gekrümmten Abschnitten 10 und 11 des Kanals nicht scharf oder schroff erfolgt wie beim Austreten aus der Kammer 2 des Adapters, sondern mit grösserem Radius, um nicht die zuvor quer zur Strömungsrichtung erfolgte Umlenkung durch eine weiter starke Richtungsänderung zu egalisieren. 



   Bei der in Fig. 3 schematisch dargestellten Ausführungsform eines Adapters gemäss der Erfindung, mit dem das erfindungsgemässe Verfahren ausgeführt werden kann, sind im Bereich des sich verjüngenden Abschnittes 4 der Kammer 2 des Adapters zwei in Achsrichtung verlaufende, einander diametral gegenüberliegende, schlitzförmige Austrittsöffnungen vorgesehen, an die jeweils ein Kanal 6 mit flacher Querschnittsform anschliesst. Aus diesen einander bezuglich der Kammer 2 diametral gegenüberliegenden Kanälen 6 tritt Schmelzestrom in zwei sich konisch erweiternde Kanalabschnitte 7 ein. Über je einen Krümmer 10 und einen geraden Kanalabschnitt 12 bewegen sich die Schmelzeströme zu einer gemeinsamen Austrittsoffnung 13, aus der sie in Richtung des Pfeiles 9 einem Formwerkzeug zugeführt werden. 



   Das   erfindungsgemässe   Verfahren und der   erfindungsgemässe   Adapter sind grundsätzlich für alle Arten und Bauformen von Extrudern geeignet. Besonders bevorzugt ist aber die Verwendung bei Doppelschneckenextrudern, vor allem bei Doppelschneckenextrudern mit gegenläufig, (dicht) kämmenden Schnecken. 

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Claims

Zusammenfassend kann ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wie folgt beschrieben werden : Um einen von einem Doppelschneckenextruder, insbesondere von einem gegenläufig, (dicht) kämmenden Doppelschneckenextruder, abgegebenen Schmelzestrom zu mischen, wird der vom Extruder in Form von aufeinanderfolgenden C- oder sichelförmigen Paketen abgegebene Schmelzestrom einem Adapter zugeführt.

In dem Adapter wird der Schmelzestrom scharf umgelenkt und seine Querschnittsfläche verringert, indem er aus einer Kammer 2 des Adapters seitlich zur Zuführrichtung an wenigstens einer Stelle durch einen Schlitz In einen flachen Kanal 6 eintritt Der so seitlich aus dem Adapter austretende und gemischte Schmelzestrom kann wieder in die Zuführrichtung (Pfeil 1) umgelenkt werden und unmittelbar ohne dass ein Statikmischer zwischen Extruder und Formwerkzeug erforderlich ist, einem Formwerkzeug, z. B. einem Rohrkopf, einem Profilkopf oder einer Schlitzduse, zugeführt werden. Dabei wird die von den beschriebenen Schmelzkammern herruhrende Welligkeit am Extrudat in axialer Richtung umgelenkt, wodurch ein wellenfreies Produkt erzielt wird PATENTANSPRÜCHE : 1.

Verfahren zum Zuführen eines sich in einer vorgegebenen Strömungsrichtung (Pfeil 1) bewegenden Schmeizestromes, zu einer Formgebungsstufe, wobei der Schmelzestrom aus der Stromungsnchtung umgelenkt wird, und wobei der Schmelzestrom dann in die Formgebungsstufe eintritt, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit dem Umlenken <Desc/Clms Page number 4> des Schmelzestroms aus der Strömungsrichtung (Pfeil 1) die Querschnittsfläche des Schmeizestroms verringert wird.
2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzestrom aus der Strömungsrichtung (Pfeil 1) um einen Winkel in der Grössenordnung von 900 umgelenkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzestrom aus der Stromungsrichtung (Pfeil 1) nach zwei oder mehreren unterschiedlichen Richtungen umgelenkt wird
4 Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzestrom nach zwei einander gegenüberliegenden Richtungen umgelenkt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenken des Schmeizestroms abrupt, insbesondere mit kleinem Umlenkradius, erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Strömungsrichtung (Pfeil 1) umgelenkte Schmelzestrom mit grösserem Krümmungsradius wieder zurück in die Strömungsrichtung (Pfeil 1) umgelenkt wird und im wesentlichen in derselben Richtung (Pfeil 9) wie die Strömungsrichtung (Pfeil 1) in die Formgebungsstufe eintritt.
7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit ei- nem Schneckenextruder, insbesondere einem gegenläufig, (dicht) kämmenden Doppel- schneckenextruder, und einem dem Extruder nachgeordneten Formwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Kammer (2) aufweist, die mit einem Ende mit dem Abgabeende des Extruders verbunden ist, dass die Kammer (2) wenigstens eine seit- liche, schlitzförmige Austrittsöffnung für der Kammer (2) zugeführten Schmelzestrom auf- weist, und dass von der schlitzförmigen Austnttsöffnung ein Kanal (6) mit flacher Quer- schnittsform ausgeht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer (2) mehr als eine, insbesondere zwei einander diametral gegenüberliegende schlitzförmige Austrittsöff- nungen vorgesehen sind, und dass dementsprechend mehr als ein Kanal (6) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (2) eine langgestreckte, im Querschnitt kreisrunde Form besitzt, und dass die schlitzförmige Aus- trittsoffnung im wesentlichen in Richtung der Achse der Kammer (2) ausgerichtet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (2) einen zylinderförmigen Abschnitt (3) und einen sich zum verschlossenen Ende (5) der Kammer (2) in verjüngenden Abschnitt (4) aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ka- nal (6) mit flacher Querschnittsform ein sich vom Kanal (6) weg konisch erweiternder Ka- nalabschnitt (7) angeschlossen ist
12 Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalabschnitt (7) mit sich konisch erweiternder Querschnittsform über eine sich in Richtung einer seiner Erzeu- genden der Mantelfläche ausgerichtete, schlitzformige Öffnung mit dem Kanal (6) mit fla- cher Querschnittsform verbunden ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an das wei- tere Ende des Kanalabschnittes (7) unmittelbar ein Formwerkzeug angeschlossen ist
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an das wei- tere Ende des Kanalabschnittes (7) gekrümmte und/oder gerade Kanalabschnitte (10, 11, 12) angeschlossen sind.
15 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigs- tens zwei von der Kammer (2) ausgehenden Kanälen (6) mit flacher Querschnittsform die sich konisch erweiternden Kanalabschnitte (7) mit je einem Formwerkzeug verbunden sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei von der Kammer (2) ausgehenden Kanälen (6) mit flacher Querschnittsform die sich ko- nisch erweiternden Kanalabschnitte (7) über gekrümmte Kanalabschnitte (10, 11) und ge- rade Kanalabschnitte (12) mit einem einzigen Formwerkzeug verbunden sind <Desc/Clms Page number 5> EMI5.1