Verfahren zur Herstellung glatter Schläuche aus thermoplastischem Kunststoff und Spritzkopf an einem beheizten Extruder zur Durchführung des Verfahrens
Das Patent betrifft ein Verfahren zur Herstellung von glatten Schläuchen, insbesondere Folienschläuchen, aus thermoplastischem Kunststoff, wie Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Kopolymere aus Vinylazetat und Vinylchlorid, Zelluloseazetat und andere Zelluloseester, Polyester, Polymethylmethacrylat, Poly äthylen, Polypropylen, Polyamiden, Polykarbonate und dergleichen. Bei diesem Verfahren wird die geschmolzene, unter Druck stehende Kunststoffmasse durch wenigstens einen formgebenden Teil einer Ringspaltdüse, anschliessend durch einen die Kunststoffmasse ohne Formänderung weiterleitenden und an einem Ende die Austrittsöffnung aufweisenden Teil dieser Düse gepresst und vor dem Verlassen der Austrittsöffnung zusätzlich erwärmt.
Die zusätzliche Erwärmung dient dabei zur Erzielung einer glatten Oberfläche des Endproduktes. Wenn insbesondere Folienschläuche hergestellt werden, wird der aus der Düse ausgetretene Schlauch durch in seinen Hohlraum geblasene Druckluft aufgebläht (sogenanntes Blasverfahren) und zusätzlich in seiner Längsrichtung gestreckt.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art, welches aber zur Herstellung von massiven Strängen dient, erfolgt die zusätzliche Erwärmung in den Bereichen eines formgebenden (in Strömungsrichtung verjüngten) Teiles und des ohne Formänderung weiterleitenden, die Austrittsöffnung aufweisenden Teiles der Düse. Im Bereiche des formgebenden Teiles gelangt infolge der Formänderung ständig zusätzlich erwärmtes Material von der Oberfläche des Stranges ins Innere des Querschnittes desselben. Dadurch ist die zusätzliche Erwärmung in ihrer Wirkung nicht auf die Oberfläche des Stranges begrenzt.
Würde auf diese Weise an Stelle eines Stranges ein Schlauch, insbesondere ein Folienschlauch, hergestellt, so würde die gesamte Schlauchwandung durchgehend die Temperatur annehmen, welche zur Erzielung der vorbestimmten Oberflächenbeschaffenheit vorgesehen ist. Das wäre aber unerwünscht, denn die zur Erzielung einer bestimmten Oberflächenbeschaffenheit erforderliche Temperatur soll möglichst nur auf der Oberfläche vorhanden sein. Die Temperatur im Innern des Schlauchquerschnittes ist zweckmässig tiefer. Praktisch soll die Oberflächentemperatur relativ hoch sein, während die Temperatur im Inneren des Querschnittes hinreichend unterhalb der durch Zersetzungserscheinungen des Kunststoffes bedingten Grenztemperatur desselben liegen muss.
Um die Wirkung der zusätzlichen Erwärmung zuverlässig auf die Oberfläche des Materials zu beschränken, wird bei dem Verfahren nach der Erfindung die Kunststoffmasse nur im Bereich des ohne Formänderung weiterleitenden Teiles der Ringspaltdüse oberflächlich auf eine Temperatur erwärmt, welche höher ist als die Temperatur im letzten, an der Formgebung der Kunststoffmasse beteiligten Teil der Ringspaltdüse.
Weil die Erwärmung der Kunststoffmasse auf eine höhere Temperatur, dabei im Gegensatz zum vorbekannten Verfahren nicht bereits im formgebenden Teil derDüse, sondern nurim ohne Formänderung weiterleitenden Teil derselben erfolgt, bleibt die Erwärmung der Kunststoffmasse auf die höhere Temperatur auf die Oberfläche der Kunststoffmasse beschränkt. Auf diese Weise gelingt es, der Oberfläche des Schlauches die Temperatur zu erteilen, welche zur Erzielung einer bestimmten Oberflächenbeschaffenheit optimal ist, und es kann gleichzeitig im Innern des Schlauchquerschnittes die Temperatur bei behalten werden, welche im Interesse der Aufrechterhaltung der Kunststoffqualität erforderlich ist.
Das Patent betrifft auch einen Spritzkopf an einem beheizten Extruder zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Die Ringspaltdüse dieses Spritzkopfes hat einen oder mehrere formgebende Teile, einen die Kunststoffmasse ohne Formänderung weiterleitenden, an einem Ende die Austritts- öffnung aufweisenden Teil und wenigstens einen Heizkörper zur zusätzlichen Erwärmung der Kunststoffmasse vor der Austrittsöffnung.
Bei dem Spritzkopf der Erfindung ist wenigstens ein Heizkörper nur im Bereiche des Teiles der Düse angeordnet, welcher die Kunststoffmasse ohne Form änderung weiterleitet, und am Ende die Austritts öffnung aufweist, und dieser Heizkörper ist zur Erzeugung einer Temperatur der Düsenwandung dieses Teiles bemessen, welche höher ist als die Temperatur der Düsenwandung des letzten formgebenden Teils.
Vorzugsweise ist zwischen dem die Kunststoffmasse ohne Formänderung weiterleitenden Teil der Düse und dem angrenzenden formgebenden Teil der Düse eine Wärmestaurille gebildet.
Das Patent betrifft weiterhin einen glatten Schlauch aus thermoplastischem Kunststoff, welcher Schlauch nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Spritzkopfes dargestellt. Im Zusammenhang damit wird auch das Verfahren nach der Erfindung beispielsweise beschrieben.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen Spritzkopf und einen Teil eines aus diesem Spritzkopf austretenden Schlauches.
Der dargestellte Spritzkopf besitzt einen Gehäuseblock 1, mit einem flüssigkeitsdicht eingesetzten Einsatz 2, der von einer Mutter 3 gehalten ist. Der Gehäuseblock 1 kann (mit nicht dargestellten Heizmitteln) geheizt sein. Zwischen dem Gehäuseblock 1 und dem Einsatz 2 wird ein ringförmiger Kanal 4 gebildet, welcher von einer (nicht gezeichneten) Schneckenpresse des Extruders über einen konischen Vorraum 4a in Richtung des Pfeiles A mit dem geschmolzenen, unter Druck stehendem, thermoplastischen Kunststoff gespeist wird. Der ringförmige Düsenspalt 5 ist zwischen zwei Lippen 6 und 7 gebildet, welche je einen elektrischen Heizkörper 9 bzw. 8 tragen.
Die Heizkörper 8 und 9 sind nur im Bereiche des die Kunststoffmasse ohne Formänderung weiterleitenden Teiles der Ringspaltdüse angeordnet und zur Erzeugung einer Temperatur der Lippen 6, 7 bemessen, welche höher ist als die Temperatur der Düsenwand des angrenzenden, formgebenden Teils der Düse. Zwischen dem Teil der Düse, welchem die Heizkörper 8 bzw. 9 zugeordnet sind und dem an diesem Teil angrenzenden Teil der Düse sind Wärmestaurillen 10 und 11 gebildet. Ein Teil des stranggepressten Schlauches ist mit 12 bezeichnet.
Der Schlauch 12 wird mittels in Richtung des Pfeiles B durch einen axialen Kanal 13 eingeblasener Druckluft auf mehr als den doppelten Durchmesser des ringförmigen Austrittsspaltes 5 aufgeblasen.
Mit einem Spritzkopf der beschriebenen Art, dessen ringförmiger Düsenspalt 5 einen inneren Durchmesser von 100 mm und eine Weite von 0,5 mm hatte, wurde beim versuchsweisen Verarbeiten von P. V. C. ohne Weichmacher mittels einer bestimmten Schneckenpresse ein Vordruck von etwa 200 atü im Kanal 4 erzielt und es wurden 12 kg Kunststoffmasse pro Stunde extrudiert, wobei die Temperatur des Spritzkopfes 210"C betrug. Der unter diesen Bedingungen ohne zusätzliche Heizung der Lippen 6 und 7 extrudierte Schlauch hatte eine rauhe Oberfläche, und führte nach dem Aufblasen zu einer Schlauchfolie mit ebenfalls rauher Oberfläche.
Nachdem die Lippen 6, 7 mittels der Heizkörper 8 und 9 mit einer Leistung von etwa 30 Watt auf eine Temperatur von 2200 C geheizt wurden, betrug der Vordruck im Raum 4 nur noch etwa 190 atü. Das zu extrudierende Material hatte eine Verweilzeit von 0,5 Sekunden zwischen den zusätzlich erwärmten Lippen 6, 7 der Düse, und es wurde ein glatter Schlauch erzeugt, der sich zu einem Folienschlauch mit völlig glatter Oberfläche aufblähte.
Natürlich hängen die zweckmässigen Betriebsbedingungen von den Abmessungen der ganzen Anlage und dem zu extrudierenden Material ab.
Für Polyvinylchlorid-Kunstharzmischungen mit oder ohne Weichmacher, Stabilisatoren und anderen Zusätzen sind je nach der Mischung zwischen 160 und 2200 C liegende Temperaturen der Austrittsdüse zweckmässig. Im allgemeinen liegen die günstigen Temperaturen zwischen 40 C für bestimmte Arten von Vinylazetat-Kunstharzen und 3400 C für Polykarbonate.
Die günstigste Differenz zwischen der Temperatur der die Kunststoffmasse ohne Formänderung weiterleitenden Teile der Düse und der Temperatur des in die Düse eintretenden Materials ist eine Funktion der Eigenschaften des Kunststoffes, der Daten und der Betriebsdaten des Extruders. Diese günstigste Temperaturdifferenz ist zweckmässig durch Versuche von Fall zu Fall zu ermitteln.
Der auf einer erhöhten Temperatur gehaltene, die Kunststoffmasse ohne Formänderung weiterleitende Teil der Düse erhöht die Temperatur im Querschnitt des Materials nicht, schafft jedoch bessere Gleitbedingungen für das aus der Düse austretende Material, wodurch die Erzielung einer glatten Schlauchoberfläche ohne Überhitzung des Materials möglich ist. Die Laufzeit des ohne Formänderung im zusätzlich erwärmten Teil der Düse strömenden Materials kann 0,01 bis 10 Sekunden, vorzugsweise 0,1 bis 2 Sekunden betragen und dieser Teil der Düse kann auf einer Temperatur gehalten werden, welche 1 bis 25 /o, vorzugsweise 2 bis 10 0/o höher ist als die Temperatur des in diesen Teil eintretenden Materials.
Die Mittel zur zusätzlichen Erwärmung des die Kunststoffmasse ohne Formänderung weiterleitenden Teiles der Düse können unterteilt sein. Beispielsweise kann der Heizkörper aus einzelnen in ihrer Temperatur regulierbaren Segmenten bestehen.
Statt durch Heizkörper 8 und 9 können die Lippen 6 und 7 auch nach dem Wirbelstromverfahren oder auf andere geeignete Weise erhitzt werden.