Verfahren und Vorrichtung zur llerstellung von Kunststoff-Folien nach dem Extrudierverfahren mit anschliessender Walzbehandlung
Es ist bekannt, Folien aus Kunststoffen, insbesondere aus Polymerisaten und Mischpolymerisaten der Vinylhalogenide, auf einem 3- bis 5-Walzenkalander herzustellen, durch Aufgabe von Kunststoff-Fellen, welche vorher auf einem Mischwalzwerk gebildet wurden.
Dabei können in der Regel nur Folien von 0,6 mm Dicke und weniger hergestellt werden. Sowohl die Foliendicke als auch die Oberflächenbeschaffenheit werden letzlich durch den von der Folie durchlaufenen letzten Walzenspalt bestimmt, wobei letztere weitgehend von dem auf die Folie im Walzenspalt ausgeübten Druck und auch von der an dem Material aufgewendeten Plastifizierarbeit abhängig ist. Der Druck im Walzenspalt baut sich dabei aus den Enzugskräften der rotierenden Kalanderwalzen plus dem Verformur4gswwdlerlsband des Kunststoffes auf. Mit zunehmender Foliendicke nimmt aber der uuf die Mengeneinheit durchlaufenden Kunststoffes ausgeübte Druck wegen verringerten Verformungswiderstandes des Kunststoffes ab.
Infolgeldessen verschlechtert sich die Oberflächenbeschaffenheit der Folie, und so ergibt sich die genannte maximale Dicke für die praktische Fertigung von Kalanderfolie.
Es ist anderseits bekannt, Folien im Extruderverfahren aus Breitschlitzdüsen auszupressen. Derartige extrudierte Folien, die nach dem heutigen Stand der apparativen Technik Breiten bis zu 2000 mm haben können, zeigen häufig mehr oder weniger ungleichmässige oder unebene Oberflächen. Die extrudierten Folien müssen daher nachträglich geglättet werden, indem man die Folien durch ein Glättwalzwerk hindurchführt. Dies ist schwierig und bringt meist nicht den gewünschten Erfolg. Die aus Breitschlitzen extrudierten Folien zeigen verhältnismässig grosse Dickenunterschiede über ihre Flächen, so dass im Glättwalzwerk an der bereits mehr oder weniger abgekühlten Folienbahn keine gleichmässige Walzenberührung und auch kein gleichmässiger Walzendruck zu erreichen ist.
Ein Ausgleich durch Steigerung des Walzenanpressdruckes ist wegen der geringen Walzensltabffliltät und der Materialtelmperl$tur nur bis zu einer bestimmten Grenze möglich, wenn man nicht eine Apparatur vom Typ eines Kalanders herstellen will. Erstellt man aber einen Kalander, so würde das Arbeiten mit dem Extruder sinnlos und ausserdem wäre dann wieder die Herstellung dickerer Folien nicht möglich.
Gegensltanld der Erfindung ist ein Verfahren, welches bei wesentlicher Vereinfachung der Arbeitsweise und des apparativen Aufwandes die vorstehend gekennzeichneten Nachteile vermeidet bzw. verbessert. Insbesondere gestattet das Arbeitsprinzip des neuen Verfahrens sowohl die Herstellung Idünnster Folien von 5-10 cl, wie auch von dicken Folien von mehr als 0,6 mm mit vorzüglicher Dickenverteilung und Oberflächenbeschaffen heizt
Das Verfahren der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Breitschlitzdüse einer Extru deranlage ausltretelndze gelierte Material derart unmittelbar in den Spalt eines rotierenden Walzenpaares eingeführt wird,
dass das Material im Spalt unter einem sich aus den Einzugskräften des Walzenpaares und dem Förderdruck der Extruderschnecke summierenden Press-druck steht. Die Erfindung beruht demnach darauf, dass Extruderarbeit und Walzenpaar gleichzeitig und gemeinsam auf die durch die Extruderdüse passierende gelierte Kunststoffmasse einwirken.
Man kann zur Ausführung des eben gekennzeichne- ten Verfahrens eine Arbeitsvorrichtung verwenden, in welcher die Schlitzdüse des Extruders und das Walzenpaar miteinander funktional eine Einheit bilden.
Eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein rotierendes Walzenpaar und eine Exttmderaulage mit Breitschlitzdüse, deren Düsenlippen an ihren den beiden Walzenumfängen zugekehrten Flanken parallel zu den Walzenumfängen konkav ausgearbeitet und so weit in den Wal zenspalt eingeschoben sind, ; dass der lichte Abstand zwi- schen den Düsenlippenflanken und Walzenumfangsflächen keine Knetbildung im Walzenspalt zulässt.
Dabei können die beiden Enden des Düsenschlitzes mit über den Walzenspalt hinausragenden und in einem Abstand von 0,1-0,5 mm von den Waizenstiruflächen angeordneten Begrenzungsblechen abgedeckt sein.
Durch diese Begrenzungsbleche wird verhindert, dass geliertes Kunststoffmaterial an den Schlitzenden seitlich austreten kann.
Der Walzenspalt kann je nach den Dicken des herzustellenden Produktes Höhen von 0,02-10 mm oder mehr aufweisen. Der Spalt zwischen den Düsenlippen muss jeweils mindestens die gleiche Höhe, vorzugsweise aber eine etwas grössere Höhe, die beispielsweise um 100 O/o und mehr grösser sein kann, besitzen. Der lichte Abstand zwischen den konkaven Flanken der Breitschlitzdüse und den Umfangsflächen des Walzenpaares kann auf 0,1-1,0 mm eingestellt werden. Die Vorderkanten der Düsenlippen können der die beiden Walzenmittelpunkte vereinigenden Ebene im Spalt so weit angenähert werden, dass ihr Abstand zu dieser Ebene nur etwa 5-15 Bogengrade, gerechnet zur Verbindungslinie Wal zenachse-Düsenvorderkante, ausmacht.
Die Ausdehnung der Flanken der Düsenlippen kann so bemessen werden, dass aus dem Walzenspalt kein Kunststoff entgegen der Bewegungsrichtung der extrudierten Folienbahn austreten und nie wieder abbröckeln oder einen Knet bilden kann. Hierfür genügt im allgemeinen, dass die konkaven Flanken der Düsenlippen die Umfangsflächen der Walzen auf einem Bogen von etwa 45 bis etwa 90" abdecken.
Eine oder vorzugsweise beide Walzen des Walzenpaares können beheizbar eingerichtet sein.
Das Verfahren der Erfindung kann sowohl mit echten Thermoplasten,- beispielsweise Polymerisaten und Mischpolymerisaten des Vinylchlorids und anderer Vinylverbindungen, wie auch mit Polyolefinen und Polyamiden, mit weichmacherfreien und mehr oder weniger stark weichmacherhaltigen Kunststoffen ausgeführt werden. Je nach dem Typ der zu verarbeitenden Kunststoff masse und dem Typ des anlgestrebte, ntto, eformben Pro- duktes werden die Höhen von Walzenspalt, Düsenlippenspalt, Abstand der Düsenlippenflanken von den Walzenumfängen, Arbeitsgeschwindigkeit und Walzentemperatur abgestimmt, um jeweils optimale Produkte zu erzielen.
Wenn Folien in der den Kalanderfolien entsprechenden Qualität nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt werden sollen, muss die ganze Plastifizierarbeit, die bisher von mehreren Walzenspalten eines Mehrwalzenkalanders geleistet wurde, im einzigen Welzenspalt des Walzenpaares im Zusammenwirken mit der herangeschobenen Extruderanlage geleistet werden. Infolgedessen müssen die beiden Walzen der Apparatur in diesem Fall nach Dimensionen und Stabilität ähnlich den Walzen eines Mehrwalzenkalanders gestaltet werden, damit in und vor dem Walzenspalt ein hoher Materialdruck aufgebaut werden kann.
Sollen nach dem Verfahren Folien in der den Extruderfolien entsprechenden Qualität hergestellt werden, so können die Walzen leichter sein, da sie nur die Dimensionen und die Stabilität der bekannten Glättwalzen benötigen und mit einem geringeren Druck im Walzenspalt auskommen. In diesem Fall wird gegenüber dem herkömmlichen Extruder-Verfahren eine Verbesserung der Folienqualität e, rrevichlt, wobei vor allem eine bessere Dickenver teilung und niedrigere Schrumpfwerte erreicht werden.
Als Spritzwerkzeug können sowohl Breitschlitzdüsen wie auch Koaxialdüsen verwendet werden, sofern nur m beiden Fällen die Flanken der Düsenlippen im Sinne der Erfindung gestaltet werden.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellt. Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch die Längsmittelachse der Vorrichtung. Fig.
2 ist eine Seitenansicht, der Vorrichtung von Fig. 1.
Die an sich bekannte Extrudervorrichtung besteht aus Schnecke (1), Zylinder (2), Verbindungsflansch (3) Spritzdüse (4) und Düsenlippen (5). Erfindungsgemäss sind die Düsenlippenflanken (8) konkav ausgearbeitet und weit in den Spalt des rotierenden Walzenpaares (6, 6) hineingeschoben, wobei die konkave Ausarbeitung der Düsenlippenflanken parallel zu den Umfangsflächen der beiden Walzen (6, 6) gestaltet ist. Der lichte Abstand zwischen den Düsenlippenflanken und den Walzenumfangsflächen ist, wie der in der Figur dargestellte Fluss des Kunststoffmaterials erkennen lässt, so eng gewählt, dass eine Knetbildung im Walzenspalt nicht eintreten kann.
Über die Umlenkwalze (7) wird die Folie zu einer Sammelvorrichtung oder Nachbearbeitungsmaschine weitergeleitet.
In der Seitenansicht von Fig. 2 sind zusätzlich die Beg, ren2ugsplatben (9) dargestellt, welche ! den Düsen- lippenschlitz und den Walzenspalt auf beiden S, tirnflächen gegen ein Ausbre, ten von Kunststoffmaterial sichern.
Method and device for the production of plastic films according to the extrusion process with subsequent roller treatment
It is known to produce films made of plastics, in particular from polymers and copolymers of vinyl halides, on a 3 to 5-roll calender by applying plastic sheets which have been previously formed on a mixing roll mill.
As a rule, only films with a thickness of 0.6 mm and less can be produced. Both the film thickness and the surface properties are ultimately determined by the last nip through which the film passes, the latter largely depending on the pressure exerted on the film in the nip and also on the plasticizing work applied to the material. The pressure in the nip builds up from the pulling forces of the rotating calender rollers plus the deforming coil band of the plastic. With increasing film thickness, however, the pressure exerted on the plastic passing through the unit of quantity decreases because of the reduced resistance to deformation of the plastic.
As a result, the surface quality of the film deteriorates, and this results in the maximum thickness mentioned for the practical manufacture of calender film.
On the other hand, it is known to extrude films from slot dies. Such extruded films, which, according to the current state of the art of apparatus, can have widths of up to 2000 mm, often show more or less uneven or uneven surfaces. The extruded foils must therefore be smoothed subsequently by passing the foils through a smoothing roller mill. This is difficult and usually does not bring the desired result. The foils extruded from wide slots show comparatively large differences in thickness over their surfaces, so that in the smoothing roller mill on the foil web that has already more or less cooled down, no even roller contact and no even roller pressure can be achieved.
Compensation by increasing the roller contact pressure is only possible up to a certain limit because of the low roller clearance and the material permeability, if one does not want to produce an apparatus of the calender type. But if you create a calender, then working with the extruder would be pointless and, in addition, the production of thicker films would then again not be possible.
The object of the invention is a method which avoids or improves the disadvantages identified above while substantially simplifying the method of operation and the outlay on equipment. In particular, the working principle of the new process allows both the production of the thinnest foils of 5-10 cl as well as of thick foils of more than 0.6 mm with excellent thickness distribution and surface finish
The method of the invention is characterized in that the gelled material emerging from the slot die of an extruder system is introduced directly into the gap of a rotating pair of rollers in such a way that
that the material in the gap is under a pressing pressure that is summed up from the pull-in forces of the roller pair and the conveying pressure of the extruder screw. The invention is therefore based on the fact that the work of the extruder and the pair of rollers act simultaneously and jointly on the gelled plastic mass passing through the extruder nozzle.
A working device can be used to carry out the above-identified method in which the slot nozzle of the extruder and the pair of rollers functionally form a unit with one another.
A device for practicing the method of the invention is characterized by a rotating pair of rollers and an Exttmderaulage with a slot nozzle, the nozzle lips on their sides facing the two roller circumferences are concave parallel to the roller circumferences and are inserted so far into the roll zenspalt; that the clear distance between the nozzle lip flanks and the roller circumferential surfaces does not allow any kneading in the roller gap.
The two ends of the nozzle slot can be covered with delimitation plates which protrude beyond the roller gap and are arranged at a distance of 0.1-0.5 mm from the roll surfaces.
These boundary plates prevent gelled plastic material from escaping laterally at the slot ends.
The roller gap can have heights of 0.02-10 mm or more, depending on the thickness of the product to be manufactured. The gap between the nozzle lips must each have at least the same height, but preferably a somewhat greater height, which can be, for example, 100% and more greater. The clear distance between the concave flanks of the slot die and the circumferential surfaces of the pair of rollers can be set to 0.1-1.0 mm. The front edges of the nozzle lips can be approximated to the plane that unites the two roller centers in the gap so that their distance from this plane is only about 5-15 degrees of arc, calculated from the connecting line between the roller axis and the nozzle front edge.
The extent of the flanks of the nozzle lips can be dimensioned in such a way that no plastic can emerge from the roller gap against the direction of movement of the extruded film web and can never crumble again or form a knead. For this purpose, it is generally sufficient that the concave flanks of the nozzle lips cover the circumferential surfaces of the rollers on an arc of approximately 45 to approximately 90 ".
One or preferably both rollers of the roller pair can be designed to be heatable.
The process of the invention can be carried out both with real thermoplastics, for example polymers and copolymers of vinyl chloride and other vinyl compounds, as well as with polyolefins and polyamides, with plasticizer-free and more or less plasticizer-containing plastics. Depending on the type of plastic compound to be processed and the type of desired, ntto, eformben product, the heights of the roller gap, nozzle lip gap, distance between the nozzle lip flanks and the roller circumference, working speed and roller temperature are coordinated in order to achieve optimal products.
If foils in the quality corresponding to the calender foils are to be produced by the method of the invention, all of the plasticizing work that was previously performed by several nips of a multi-roll calender must be done in the single nip of the pair of rolls in cooperation with the extruder system that is pushed up. As a result, the two rolls of the apparatus in this case have to be designed in terms of dimensions and stability similar to the rolls of a multi-roll calender, so that a high material pressure can be built up in and in front of the nip.
If films of the quality corresponding to the extruder films are to be produced according to the method, the rollers can be lighter, since they only require the dimensions and stability of the known smoothing rollers and manage with a lower pressure in the roller gap. In this case, an improvement in the film quality is achieved compared to the conventional extruder process, with a better distribution of thicknesses and lower shrinkage values being achieved above all.
Both slot nozzles and coaxial nozzles can be used as injection molds, provided that the flanks of the nozzle lips are designed in accordance with the invention in both cases.
An example embodiment of the device according to the invention is shown schematically in the accompanying drawing. Fig. 1 is a vertical section through the longitudinal central axis of the device. Fig.
FIG. 2 is a side view of the device of FIG.
The extruder device known per se consists of a screw (1), cylinder (2), connecting flange (3), injection nozzle (4) and nozzle lips (5). According to the invention, the nozzle lip flanks (8) are concave and pushed far into the gap of the rotating roller pair (6, 6), the concave construction of the nozzle lip flanks being designed parallel to the peripheral surfaces of the two rollers (6, 6). The clear distance between the nozzle lip flanks and the roller circumferential surfaces is, as the flow of the plastic material shown in the figure shows, selected to be so narrow that kneading cannot occur in the roller gap.
The film is passed on to a collecting device or post-processing machine via the deflection roller (7).
In the side view of Fig. 2, the Beg, ren2ugsplatben (9) are also shown, which! Secure the nozzle lip slot and the roller gap on both ends to prevent plastic material from spreading.