CH390534A - Verfahren zur Herstellung von Folien und Platten aus thermoplastischen Kunststoffen mittels einer Breitschlitzdüse und Breitschlitzdüse zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung von Folien und Platten aus thermoplastischen Kunststoffen mittels einer Breitschlitzdüse und Breitschlitzdüse zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Folien und Platten aus thermoplastischen Kunststoffen mittels einer Breitschlitzdüse und auf eine Breitschlitzdüse zur Durchführung des Verfahrens, unter Verwendung einer im Düseninneren arbeitenden Fördereinrichtung.



   Bei den Breitschlitzdüsen, die in T-Form bzw.



  L-Form bekannt sind, kommt es darauf an, dass die Kunststoffmasse an möglichst allen Stellen des Düsenkanals gleichmässig fliesst und sich keine toten Zonen bilden, die bei wärmeempfindlichen Materialien leicht zu Zersetzungsnestern werden können.



  Man hat dies einerseits mittels Stauleisten und kurvenförmigen Einbauten und auch anderseits mittels beweglicher Einrichtungen versucht. Bei unbeweglichen Einbauten muss man sich auf ein bestimmtes Kunststoffmaterial festlegen und das spezielle Fliessvermögen und auch die Fliesseigenschaften der Kunststoffmasse als Grundlage für die Gestaltung der Einbauten nehmen. Sonst ist man gezwungen, die Temperatur der Düse und des Kunststoffmaterials so niedrig zu halten, dass die Zersetzung wärmeempfindlicher Kunststoffe hinausgezögert wird. Hierbei wird nicht nur die Qualität der   extrudierten    Platte bzw. Folie schlecht, sondern man muss extrem hohe Drücke in der Düse in Kauf nehmen, die sich aus der bei niedriger Temperatur bestehenden Zähigkeit der Kunststoffe ergeben. Das Herstellen dünner Folien mit einer solchen Düse ist praktisch nicht erreichbar.



   Bei den beweglichen Einbauten benutzt man vielfach eine Schnecke, die einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist   und/oder    auch mit einer gewissen Kern- oder Gangprogression versehen ist. Bei diesen Schnecken wurde der Zweck verfolgt, die Menge des durch den Lippenspalt austretenden Kunststoffmaterials im Gangvolumen zu kompensieren und so ein gleichmässiges Fliessen zu erreichen.



   Bei dieser Einrichtung wird das Fliessen des Kunststoffes im Düsenkanal durch die Förderwirkung der Schnecke zwangsweise bestimmt. Es ist da'bei nötig, die vom Extruder her in die Düse hineingegebenen   Kunststoffmengen    auf die Drehzahl und das Volumen der Schnecke abzustimmen oder umgekehrt. Ferner sind Ausführungen bekannt, die mit zwei oder mehreren miteinander kämmenden Schnek  ken    arbeiten, so dass diese sich zusätzlich gegenseitig säubern.

   Der Nachteil, der bisher die allgemeine Anwendung dieser Einrichtung für thermoplastische, wärmeempfindliche Kunststoffe verhindert, ist neben der notwendigen Abstimmung von Extruderförderung und Drehzahl der Düsenschnecke die Tatsache, dass erhebliche Friktionswärme besonders in den äusseren Enden der zwangläufig fördernden Schnecke entsteht, welche wiederum zu einer Zersetzung des Materials führt und weil das aus dem Lippenspalt austretende Material, bedingt durch die Schneckenform, nicht gleichmässig ist. An den Stellen, wo ein Schnekkengang vor der Lippe liegt, tritt das Material aus, dagegen ist dies dort, wo ein Steg vor der Lippe liegt, nicht der Fall. Dieses streifenförmige Austreten des Materials kann man zwar auf umständliche Weise bis zu einem gewissen Grad ausgleichen.

   Dies wirkt sich jedoch in den physikalischen Eigenschaften und auch im Aussehen der Folie nachteilig aus.



   Weiterhin wurde vorgeschlagen, das Düseninnere mit einem Rührwerk auszurüsten. Mit Hilfe eines Rührwerkes können im wesentlichen die besonderen Nachteile der Schnecke behoben werden, jedoch hat das Rührwerk seinerseits den grundlegenden Mangel, dass die Längsförderung des Materials, d. h. das freie Fliessen, nicht beeinflusst wird. Bei relativ kur  zen Düsen kann ein solcher Mangel hingenommen werden. Bei längeren Düsen ist jedoch eine Unterstützung des freien Fliessens des Materials nicht nur erwünscht, sondern teilweise auch erforderlich. Au sserdem ist es bei dem Rührwerk schwierig, eine Selbstreinigung der Rührwerkzeuge von eventuell anhaftendem Material zu erreichen.



   Die Erfindung hat eine Verbesserung und Ausgestaltung des Verfahrens und der Breitschlitzdüse selbst zur Erzielung eines einwandfreien Materialflusses zum Gegenstand. Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass dem durch den Extruder herbeigeführten freien Fluss der Kunststoffmasse in Querrichtung durch den Düsenkanal der Breitschlitzdüse eine in Richtung der Längs aus dehnung der Düse den freifliessenden Massenstrom partiell überlagerte verteilende Zwangsbewegung erteilt wird. Eine solche Zwangsbewegung wird vorteilhaft durch im Düsenkanal aussermittig umlaufende oder hin und her pendelnde Verteilelemente durchgeführt.



   Die Breitschlitzdüse zeichnet sich durch die Verwendung einer in der viskosen plastischen Masse arbeitenden Vorrichtung in der Weise aus, dass diese einen kleineren Durchmesser als denjenigen des Düsenkanals aufweist und sowohl um ihre eigene Achse als auch gleichzeitig um die Mittelachse des Düsenkanals rotiert. Dadurch wird erreicht, dass einerseits eine ständige automatische Reinigung des Düsenkanals und anderseits gleichzeitig eine Unterstützung des Fliessens des Materials wirksam ist. So können extrem lange Düsen verwendet werden, ohne dass dabei die Nachteile der zwangläufig fördernden Dü  senschnecken    bekannter Bauart auftreten. Hierbei bietet die erfindungsgemässe Vorrichtung den weiteren Vorzug, dass sie es gestattet, dass eine Einspeisung des Kunststoffmaterials an mehr als einer Stelle zu der Düse störungsfrei vorgenommen werden kann.



  Die erfindungsgemässe Ausbildung bewirkt einen Materialfluss derart, dass dem freien Fliessen des Materials eine Bewegung überlagert wird, die zwangsweise immer jeweils in der Zone, in der Vorrichtung und Düsenwand aneinanderstossen, dem Material eine Zwangsbewegung verleiht. Die einzelnen Materialteilchen erhalten in der gewünschten Richtung einen Förderimpuls. Zugleich reinigt die rotierende Vorrichtung bei ihrem planeten artigen Umlauf jede Stelle des Düsenkanals von etwa anhaftenden Materialteilchen. Daher, dass die Scherung des Kunststoffmaterials zwischen Vorrichtung und Düsenkanal nur an einer Stelle erfolgt, ist die sich bildende Reibungswärme so gering, dass sie keine nachteiligen Einflüsse ergibt. In dem Düsenkanal können als Vorrichtung mehr als eine planeten artig rotierende Schnecke angeordnet werden.

   Beispielsweise kann man zwei oder drei oder mehr als drei um die eigene Achse rotierende Schnecken in dem Düsenkanal planetenartig umlaufen lassen. Dies hängt von der Grösse des Schneckendurchmessers ab. Längs des Innenumfanges des Düsenkanals kann der Kanalumfang mit solchen Schnecken besetzt sein. Der Antrieb der rotierenden Schnecken ist zweckmässig so vorgesehen, dass die Drehzahl der Schnecke um ihre eigene Achse zur Drehzahl um die Achse des Düsenkanals in einem bestimmten Verhältnis steht. Mit Hilfe von zusätzlichen Getrieben kann das Drehzahlverhältnis regelbar gemacht werden. Die Schnecken können auch unterschiedliche Drehzahlen zueinander haben.



   Die Schneckengänge auf dem Schneckenumfang sind vorteilhaft so zusammengefasst, dass die Steigungsrichtung der Schneckengänge von der Mittelebene der Einspeisungsstelle in Richtung der Längsausdehnung des Düsenschlitzes nach aussen verläuft.



  Man kann die Anordnung auch so treffen, dass die Einspeisung des Materials an der Stirnseite der Breit  schlitzdüse    erfolgt, so dass ein Verteilen des Materials zur Mitte hin vorzunehmen ist. Dadurch wird eine zwangläufige Verteilung des Materials von der Einspeisungsstelle in die Breite des Düsenschlitzes jeweils partiell innerhalb des Düsenquerschnittes wechselnd erreicht. Bei einer Anordnung von mehr als einer Einspeisungsstelle werden auf dem Schneckenumfang paarweise von der Mittelebene der Einspeisungsstelle nach aussen oder nach innen gerichtete Schneckengänge vorgesehen. Die Schneckengängs brauchen keine erhebliche Gangtiefe aufzuweisen. Je flacher sie gehalten werden, um so besser ist die Wirkung, dass sich die Schnecke an der Düsenwandung selbst reinigt.

   Der Düsenkanal und die planetenartig rotierende Schnecke haben vorzugsweise eine zylindrische Form.



  Man kann jedoch aber auch eine von der zylindrischen Form abweichende Gestaltung, z. B. eine konische Ausbildung der Teile vorsehen.



   In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht.



   Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Breitschlitzdüse gemäss der Erfindung; in der Fig. 2 ist ein Längsschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 dargestellt, wobei sich die Schnecke im unteren Teil des Düsenkanals befindet.



   Fig. 3 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Breitschlitzdüse gemäss der Erfindung.



   Der Düsenkörper 1 weist einen zylindrischen Kanal 2 auf, an den sich der Lippenspalt 3 der Breitschlitzdüse anschliesst. Die Zuführung des Materials erfolgt durch eine oder mehrere Einspeisungssteilen 4. Die Einspeisung der Kunststoffmasse kann mittels der üblichen Extruder erfolgen. In dem Düsenkanal 2 befindet sich eine Schnecke 5, die um ihre eigene Mittelachse 6 in Richtung des Pfeiles 7 rotiert. Zugleich führt die Schnecke 5 eine planetenartige Umlaufbewegung längs der Innenwand des Düsenkanals 2 aus. Die Mittelachse 6 der Schnecke 5 bewegt sich auf dem Kreis 9 um den Mittelpunkt 10 des Düsenkanals 2. Bei dem dargestellten Beispiel entspricht der Durchmesser der Schnecke 5 dem halben Durchmesser des Düsenkanals 2. Der Schneckendurchmesser kann aber auch grösser oder kleiner gehalten werden.

   Auf der Schnecke befinden sich   Schneckengänge 11 und 12, die eine solche Steigung aufweisen, dass die Schneckengänge von der Mittelebene der Einspeisungsöffnung 13 in Richtung zu dem Düsenschlitz 3 nach aussen verlaufen. Wenn mehrere Einspeisungsöffnungen 13 vorgesehen sind, wie in der Fig. 2 dargestellt ist, so ist jeder Einspeisungsstelle das jeweils nach aussen gerichtete Schneckengangpaar 11, 12 zugeordnet. Dadurch erreicht man eine einwandfreie Verteilung der Kunststoffmasse in Breitenrichtung der Düse.



   Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung die Anordnung von zwei Schnecken 5,   5' mit    kleinerem Durchmesser als der Durchmesser des Düsenkanals 2. Die Schnecken 5 und 5' sind vorteilhaft diametral zueinander angeordnet und bewegen sich vorteilhaft mit gleicher   Ge    schwindigkeit auf dem Kreis 9.



   In geeigneten Fällen kann die Düse abweichend von der gestreckten Form, z. B. V-förmig oder dergleichen ausgebildet sein.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung von Folien und Platten aus thermoplastischen Kunststoffen mittels einer Breitschlitzdüse, bei der der den Düsenkanal durchfliessenden Kunststoffmasse mittels leitender und beweglicher Vorrichtungen eine Führung gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem durch den Extruder herbeigeführten freien Fluss der Kunststoffmasse in Querrichtung durch den Düsenkanal der Breitschlitzdüse eine in Richtung der Längsausdehnung der Düse den freifliessenden Massenstrom partiell überlagerte verteilte Zwangsbewegung erteilt wird.

   II. Breitschlitzdüse zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, bei der in dem Düsenkanal eine die durchfliessende Kunststoffmasse leitende und bewegliche Vorrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen kleineren Durchmesser als derjenige des Düsenkanals (2) aufweist und sowohl um ihre eigene Achse (6) als auch gleichzeitig um die Mittelachse (10) des Düsenkanals rotiert.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsbewegung durch im Düsenkanal aussermittig bewegbare, z. B. umlaufende oder hin und her pendelnde Verteilelemente durchgeführt wird.

   2. Breitschlitzdüse nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorrichtung mindestens zwei planetenartig rotierende Schnecken (5, 5') in dem Düsenkanal angeordnet sind.

   3. Breitschlitzdüse nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigungsrichtung der Schneckengänge (11, 12) von der Mittelebene der Einspeisungsstelle (13) zu dem Düsenschlitz (3) nach aussen verläuft.

   4. Breitschlitzdüse nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung des Materials an einem der beiden Stirnenden der Düse erfolgt und das Material durch die Steigungsrichtung der Schneckengänge in axialer Richtung des Düsenkanals gefördert wird.

   5. Breitschlitzdüse nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die planetenartig rotierende Schnecke (5, 5') mit flachen Gängen versehen ist.

   6. Breitschlitzdüse nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine Einspeisestelle (4) zu dem Düsenkanal (2) angeordnet ist, und dass jeder Einspeisestelle (4) ein Paar (11, 12) von der Mittelebene nach aussen gerichteter Schnekkengänge auf dem Schneckenumfang zugeordnet ist.

   7. Breitschlitzdüse nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die planetenartig rotierende Schnecke so angetrieben ist, dass die Drehzahl um ihre eigene Achse zur Drehzahl um die Achse des Düsenkanals in einem bestimmten oder regelbaren Verhältnis steht.

   8. Breitschlitzdüse nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkanal (2) und die planetenartig rotierende Schnecke (5) eine von der zylindrischen Gestaltung abweichende Gestaltung, z. B. eine konische Form, aufweisen.