CH631915A5

CH631915A5 - Verfahren und einrichtung zur herstellung eines produktes oder zur gleichzeitigen herstellung getrennter produkte aus einer einzigen quelle von kunststoff.

Info

Publication number: CH631915A5
Application number: CH802778A
Authority: CH
Inventors: Alan Harvey Hill
Original assignee: Gen Eng Radcliffe 1979
Priority date: 1977-08-20
Filing date: 1978-07-26
Publication date: 1982-09-15
Also published as: JPS5434369A; FR2400424A1; DE2835139A1; DE2835139C2; IT7850571A0; FR2400424B1; US4182601A; FI65397B; GB1601698A; FI65397C; FI782038A; IT1109419B; JPS6216809B2

Description

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem gleichzeitig Kunststoffe mit durch Zusatz flüssiger oder in einer Flüssigkeit suspendierter Additive unterschiedlichen Eigenschaften herstellbar sind, und zwar mittels einem einzigen Extruder für einen Basiskunststoff. Ferner soll eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit minimalen Fehlerrisiken geschaffen werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man den Kunststoff durch einen Schneckenextruder führt, den aus dem Extruder austretenden homogenisierten Kunststofffluss in mehrere, getrennte Flüsse aufteilt, eine vorbestimmte Menge eines Modifizierungsmittel für Kunststoff enthaltenden flüssigen Zusatzes in mindestens einen dieser Kunststoffflüsse einleitet, die Strömung jedes modifizierten Kunststoffflusses regelt, indem er durch eine Regelvorrichtung geführt wird, den bzw. die Zusätze in dem betreffenden Kunststofffluss bzw. in den betreffenden Kunststoffflüssen vermischt und die verschiedenen Kunststoffflüsse einer Formgebungsvorrichtung für extrudierten Kunststoff zuführt, um ein Produkt mit Kunststoffkomponenten unterschiedlicher Eigenschaften oder getrennte Produkte mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften zu erzeugen.

Die Einrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet, durch einen Schneckenextruder zur Homogenisierung eines Kunststoffes, durch einen Verteiler zur Aufteilung des homogenisierten Kunststoffes in mehrere getrennte Flüsse, durch eine Vorrichtung zum Einleiten einer bestimmten Menge eines flüssigen, Modifizierungsmittel enthaltenden Zusatzes in mindestens einen Fluss des homogenisierten Kunststoffes, durch eine Regelvorrichtung zur Regelung der Strömung des modifizierten Kunststoffes, durch Mittel zur Vermischung des Zusatzes im modifizierten Kunststoff und durch eine Formgebungsvorrichtung für extrudierten Kunststoff, wodurch ein Produkt mit Kunststoffkomponenten unterschiedlicher Eigenschaften oder getrennte Produkte mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften herstellbar sind.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer einfachen Anordnung zur Erzeugung von zwei Flüssen von Kunststoffen jeweils unterschiedlicher Eigenschaften,

Fig. la, in grösserem Massstab drei Querschnitte durch Ext-lb und lc rudate, die mit der Anordnung nach Fig. 1 herstellbar sind,

Fig. 2 eine erste Variante zu Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite Variante zu Fig. 1, und Fig. 3a einen Querschnitt in vergrössertem Massstab durch ein Extrudat das mit der Anordnung nach Fig. 3 erzeugt werden kann.

Im folgenden wird die Verwendung der Anordnung nach Fig. 1 zur Beschichtung eines elektrischen Drahtes mit einem Isoliermaterial in der Weise beschrieben, dass Streifen in zwei Farben in der Längsrichtung des Drahtes erzeugt werden. Hierzu dient eine Einrichtung mit einem einzigen Schneckenextruder 10 zur Herstellung eines Extrudats aus homogenisiertem Kunststoff. Am Auslass des Extruders 10 ist ein Verteiler 11 angeordnet, der in der dargestellten Ausführung zwei Zweige IIa und IIb aufweist. Im ersten Zweig 1 lb ist eine beispielsweise als Dosiervorrichtung ausgebildete Regel Vorrichtung 12 für die Regelung des Flusses angeordnet. Diese Vorrichtung 12 kann eine Zahnradpumpe oder ein Drosselventil sein. Zwischen der Vorrichtung 12 und dem Auslass des Extruders 10 mündet ein Einlassrohr 13 für die

Zufuhr eines flüssigen Zusatzes in den Zweig 1 lb. Das Einlassrohr 13 ist mit einer Dosiervorrichtung 14 für den flüssigen Zusatz versehen, die beispielsweise als Zahnradpumpe ausgebildet ist. Zwischen dem Einlassrohr 13 und einer 5 Formgebungsvorrichtung in Form eines Giesskopfes 15 ist ein Mischer 16 angeordnet, welcher gewährleistet, dass der flüssige Zusatz gut im Kunststoff verteilt wird, welcher im Betrieb den Zweig 1 lb des Verteilers 11 durchläuft.

Der zweite Zweig 1 la des Verteilers 11 ist direkt am io Giesskopf 15 angeschlossen. Der Giesskopf 15 ist derart ausgebildet, dass ein ihn durchsetzender, zu beschichtender Draht 17 an einer Stelle im Giesskopf 15 mit einem ersten Kunststoffbeschichtet wird. Bei der beschriebenen Anordnung ist der erste Kunststoff derjenige, welcher direkt vom i5 Extruder durch den zweiten Zweig 1 la des Verteilers 11 fliesst. Infolgedessen hat der auf dem Draht 17 angebrachte Kunststoff Naturfarbe.

An einer zweiten Stelle im Giesskopf 15 wird derjenige Kunststoff aufgebracht, dem der flüssige Zusatz beigefügt 20 wurde. In diesem Falle ist der flüssige Zusatz gefärbt und kann z.B. grün sein.

Im Betrieb der Einrichtung fliesst Kunststoff vom Extruder 10 in zwei Flüssen zum Giesskopf 15, wobei der eine Kunststofffluss beim Erreichen des Giesskopfes 15 eine an-25 dere Eigenschaft aufweist, als der andere Kunststofffluss, da er gefärbt ist. Die auf dem durch den Giesskopf 15 geführten Draht 17 hergestellte Isolation ist mehrfarbig und, wenn z. B. der ungefärbte Kunststoff crèmefarbig ist, ist die entstandene Beschichtung gestreift, wie dies aus Fig. la ersichtlich 30 ist, wobei die Streifen grün und crème gefärbt sind. Durch entsprechende Änderung der Form des Giesskopfes 15 kann ein beschichtetes Extrudat, wie in Fig. lb gezeigt, erzeugt werden.

Die soeben beschriebene Einrichtung kann in mannigfal-35 tiger Weise abgeändert werden. So können beispielsweise in beiden Zweigen 1 la und 1 lb des Verteilers 11 Flussregelvorrichtungen und Vorrichtungen um Einleiten flüssiger Zusätze vorgesehen werden, in welchem Falle ein ursprünglich neutral gefärbter Kunststoff derart behandelt werden kann, 40 dass zwei unterschiedlich gefärbte Kunststoffflüsse erzeugt werden. Es sei auch daraufhingewiesen, dass die Dosierung des flüssigen Zusatzes mittels einer anderen Vorrichtung als einer Zahnradpumpe möglich ist, wobei beispielsweise eine Kolbenpumpe verwendbar ist. Ferner kann die Regelvor-45 richtung zur Dosierung des Kunststoffes gleichzeitig auch zum Vermischen desselben mit dem Zusatz ausgebildet sein. Es ist deshalb möglich, die Funktionen der Regelvorrichtung 12 und des Mischers 16 in einem Gerät, beispielsweise in einer Zahnradpumpe, zu kombinieren.

so Der Verteiler 11 kann mit mehr als zwei Zweigen versehen sein, und wenn jeder Zweig einen eigenen Giesskopf 15 aufweist, können unter Verwendung von Kunststoff aus einem einzigen Extruder 10 eine Mehrzahl von Drähten 17 mit jeweils unterschiedlich gefärbter Kunststoffisolation gleich-55 zeitig erzeugt werden. Ein Beispiel einer solchen Einrichtung, bei der einfachheitshalber nur zwei Zweige abgebildet sind, ist in Fig. 2 dargestellt. In dieser Darstellung tragen gleiche Teile dieselbe Bezeichnung wie in Fig. 1. Wie ersichtlich,

sind Elemente 12, 13, 14 und 16 nun auch im Zweig 1 la an-60 geordnet, um den zusätzlichen Giesskopf 15 zu speisen. Während vorangehend mit Bezug auf Fig. 1 die Beschichtung von Draht erläutert wurde, ist die Erfindung auch bei der Herstellung von anderen Extrudaten als Drahtisolationen anwendbar. Zum Beispiel können rohrförmige Ex-65 trudate wie in Fig. lc gezeigt, erzeugt werden. In diesem Falle wird ein Rohr erzeugt, das beispielsweise eine Innenschicht aus unverändertem Kunststoff und eine Aussen-schicht aus gefärbtem Kunststoff aufweist. In einer Abwand

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lung könnte der Kunststoff der Aussenschicht durch Beigabe von Zusätzen, währenddem ein Teil des Grundmaterials durch einen Zweig des Verteilers fliesst, chemisch verändert, beispielsweise flammfest gemacht werden. Das Extrudat gemäss Fig. lc kann durch Verwendung einer geeigneten Form des Giesskopfes mit der Anordnung nach Fig. 1 erzeugt werden.

Bei Ausstattung der Einrichtung nach Fig. 2 mit z.B. einem Vierfach-Verteiler, (wobei die zwei zusätzlichen Zweige gestrichelt dargestellt sind) kann jeder der zusätzlichen Zweige mit Elementen versehen werden, welche den Elementen 12,13,14 und 16 entsprechen, in welchem Falle jeder der Drähte 17 mit einer gestreiften Beschichtung aus Kunststoff versehen werden kann. Durch Änderung der Giessköpfe 15 könnten zwei rohrförmige Extrudate derjenigen Art hergestellt werden, die in Fig. lc gezeigt ist.

Zur Herstellung eines beschichteten Extradâtes, bei dem die Aussenschicht selbst eine z. B. Vierfarbenkodierung aus Längsstreifen aufweist, ist ein Verteiler mit mindestens drei Zweigen erforderlich. Ein Beispiel einer solchen Ausführung ist in Fig. 3 dargestellt, wobei ein gemeinsamer Giesskopf 15 von drei Zweigen 11 a, 11 b und 11 c gespeist wird. Jeder Zweig hat sein eigenes Rohr 13 für die Zufuhr eines Zusatzes und seine eigene Regel- und Mischvorrichtung, wobei diese letztgenannten Elemente, wie bereits erläutert, kombiniert durch eine Zahnradpumpe gebildet sein können. Ein mit der

Anordnung nach Fig. 3 erzeugbares Endprodukt ist in Fig. 3a im Querschnitt dargestellt. Dieses Produkt weist eine Innenschicht sowie eine Aussenschicht aus zwei verschiedenen Materialien auf, die sich durch ihre Farbe unter-s scheiden. Diese zusammengesetzte Aussenschicht kann wiederum unterschiedliche chemische Eigenschaften aufweisen und beispielsweise gegen ultraviolettes Licht resistent sein. Ein Zweig des Verteilers könnte auch direkt mit dem Giesskopf 15 verbunden sein. In diesem Falle kann der di-lo rekt angeschlossene Zweig entweder zur Zufuhr von nicht-modifiziertem Kunststoff für die Aussenschicht dienen, wobei in diesem Falle einer der anderen zwei Zweige modifizierten Kunststoff zum Giesskopf liefern wird, um die Innenschicht zu erzeugen, und der andere Zweig gefärbten Kunst-i5 stoff zur Erzeugung des oder der Farbkodierungsstreifen der Aussenschicht. Der nicht modifizierte Kunststoff kann selbstverständlich auch zur Bildung der Innenschicht abgegeben werden und die beiden modifizierten Kunststoffflüsse zur Bildung der farbkodierten Aussenschicht. 20 Selbstverständlich ist auch eine Ausführung möglich, die eine der vorbeschriebenen Einrichtungen verwendet, um durch einen Zweig des Verteilers einen Kunststofffluss zu führen der mehr als einen flüssigen Zusatz enthält, der z. B. durch einen Zusatz gefärbt und durch einen anderen Zusatz 25 gegen Schäden durch die Einwirkung von ultraviolettem Licht geschützt wird.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines Produktes oder zur gleichzeitigen Herstellung getrennter Produkte aus einer einzigen Quelle von Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass man den Kunststoff durch einen Schneckenextruder (10) führt, den aus dem Extruder austretenden homogenisierten Kunststofffluss in mehrere, getrennte Flüsse (1 la, 1 lb) aufteilt, eine vorbestimmte Menge eines Modifizierungsmittel für Kunststoff enthaltenden flüssigen Zusatzes in mindestens einen dieser Kunststoffflüsse einleitet, die Strömung jedes modifizierten Kunststoffflusses regelt, indem er durch eine Regelvorrichtung (12) geführt wird, den bzw. die Zusätze in dem betreffenden Kunststofffluss bzw. in den betreffenden Kunststoffflüssen vermischt und die verschiedenen Kunststoffflüsse einer Formgebungsvorrichtung für extrudierten Kunststoff zuführt, um ein Produkt mit Kunststoffkomponenten unterschiedlicher Eigenschaften oder getrennte Produkte mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften zu erzeugen.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schneckenextruder (10) zur Homogenisierung eines Kunststoffes, durch einen Verteiler (11) zur Aufteilung des homogenisierten Kunststoffes in mehrere getrennte Flüsse (1 la, 1 lb), durch eine Vorrichtung (13,14) zum Einleiten einer bestimmten Menge eines flüssigen, Modifizierungsmittel enthaltenden Zusatzes in mindestens einen Fluss (1 lb) des homogenisierten Kunststoffes, durch eine Regelvorrichtung (12) zur Regelung der Strömung des modifizierten Kunststoffes, durch Mittel (16) zur Vermischung des Zusatzes im modifizierten Kunststoff und durch eine Formgebungsvorrichtung (15) für extrudierten Kunststoff, wodurch ein Produkt mit Kunststoffkomponenten unterschiedlicher Eigenschaften oder getrennte Produkte mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften herstellbar sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (11) zwei Zweige (1 la, 1 lb) aufweist, von denen der eine direkt mit der Formgebungsvorrichtung (15) verbunden ist, um dieser nichtmodifizierten Kunststoff zuzuführen.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zweig (1 la, 1 lb) des Verteilers (11) eine Vorrichtung (13, 14) zur Einleitung eines Zusatzes, eine Regelvorrichtung (12) und Verteilmittel (16) aufweist, und dass eine allen Zweigen des Verteilers (11) gemeinsame Formgebungsvorrichtung (15) vorhanden ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zweig (1 la, 1 lb) des Verteilers (11) eine Vorrichtung (13,14) zur Einleitung eines Zusatzes, eine Regelvorrichtung (12) und Verteilmittel (16) aufweist, und dass für jeden Zweig eine Formgebungsvorrichtung vorhanden ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (13,14) zum Einleiten eines Zusatzes eine Dosiervorrichtung (14) für den Zusatz einschliesst.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiervorrichtung (14) eine Zahnradpumpe ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebungsvorrichtung durch einen Giesskopf (15) gebildet ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilmittel durch eine Zahnradpumpe (16) gebildet sind, die auch zur Regelung der Fliessgeschwindigkeit des modifizierten Kunststoffes dient.

Die Notwendigkeit stranggepresste Kunststoffprodukte mit unterschiedlichen Eigenschaften herzustellen ist bekannt. Dabei sind unter unterschiedlichen Eigenschaften verschiedene physikalische und/oder chemische Eigenschaf-5 ten zu verstehen. So sind z.B. unterschiedlich gefärbte Materialien, sowie solche mit unterschiedlichen Dichten und ferner Materialien mit unterschiedlichen chemischen Eigenschaften gemeint, die z.B. dadurch entstehen, dass einem Basiskunststoff feuerhemmende Mittel, Mittel zur Abschir-lo mung von ultraviolettem Licht oder beispielsweise Treibmittel zugesetzt werden. Bei der Herstellung von Kabeln für die Telekommunikation, den Haushalt, sowie Büro- und Industrieinstallationen beispielsweise wird normalerweise eine Farbkodierung verwendet, wobei sowohl unterschiedlich ge-i5 färbte als auch mehrfarbige Kabel Anwendung finden. Zeitweise kann es auch erforderlich sein, bestimmte Zusätze beizugeben, welche die Empfindlichkeit des extrudierten Materials auf die Einwirkimg von ultraviolettem Licht, Feuer oder desgleichen herabsetzen.

20 In einigen Fällen kann der Zusatz eines Treibmittels erforderlich sein.

Die Herstellung einer, bestimmten Anforderungen ange-passten, Mischung, welche die erforderlichen Zusätze enthält, ist ebenfalls bekannt, wobei diese Mischung fertig her-25 gestellt wird, bevor die Bestandteile einem letzten Extruder zugeführt werden.

Es ist auch bekannt, Mischungen im Endextruder herzustellen, wobei viele bekannte Verfahren zur Herstellung von 30 Strangpressprofilen aus in dieser Weise hergestellten Mischungen benutzt werden. Um beispielsweise ein Extrudat zu enthalten, bei welchem ein Basiskunststoff durch Zugabe von Zusätzen modifiziert wurde, ist es üblich, das sogenannte Grundmischungsverfahren zu verwenden, bei dem eine 35 kleine Kunststoffmenge, welche den Zusatz enthält, in einem Extruder mit einer Menge Basiskunststoff gemischt wird. Alternativ kann ein in einem flüssigen Trägermedium enthaltener Zusatz am Beschickungsende eines Extruders einer Menge Basiskunststoff zugeführt werden. Bei einer weiteren, 40 alternativen Ausführung kann eine Menge Basiskunststoff mit einem trockenen, staub- oder pulverförmigen Zusatz beschichtet werden, bevor sie in den Extruder eingespiesen wird. Zusätze, wie Farbstoffe, feuerhemmende Mittel, gegen ultraviolettes Licht widerstandsfähige Agenten, sowie Treib-45 mittel können bei jedem dieser Verfahren dem Basiskunststoff hinzugefügt werden.

Gemeinsam ist allen diesen erwähnten Verfahren, dass sie für jedes andersartige Extrudermaterial einen gesonderten Extruder erfordern.

50 In einigen Fällen besteht das Endprodukt aus einem Produkt aus einem mehrteiligen Giesskopf, bei dem Flüsse aus verschiedenen Mischungen jeweils von ihrem besonderen Extruder kombiniert werden, um z.B. eine gestreifte Isolation an einem elektrischen Draht herzustellen. Oder aber das 55 Produkt jedes einer Reihe getrennter Extruder wird aus einem eigenen Giesskopf zugeführt, um von jedem Kopf eine einfarbige Farbisolation an einem elektrischen Draht zu erzeugen. Es können aber auch die Ströme aus homogenisiertem Kunststoff von mehreren Extrudern jeweils einem eige-6o nen Giesskopf zugeführt werden, wobei alle Giessköpfe in einer Folge angeordnet sind, um ein Endprodukt aus Kunststoffschichten zu erzeugen, bei dem z.B. die äusserste Schicht feuerbeständig oder beständig gegen ultraviolettes Licht ist, während eine innere Schicht nicht notwendigeres weise irgend eine der vorgenannten chemischen Eigenschaften aufweist. In anderen Fällen kann ein Endprodukt mit mehr als zwei Flüssen aus unterschiedlichen Materialien derart geformt werden, dass das Endprodukt beispielsweise drei

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oder mehr unterschiedlich gefärbte Streifen auf der Aussen-fläche aufweist.

Herstellungsverfahren, die mehrere Extruder benötigen, haben den Nachteil hoher Anlagekosten.