DD144734A1

DD144734A1 - DEVICE FOR PREPARING POLYOLEFINE FOAM PROFILES

Info

Publication number: DD144734A1
Application number: DD79214232A
Authority: DD
Inventors: Jochen Sander; Peter Schwarz; Horst Beckert; Guenter Gladigau; Guenter Grasza; Rainer Starke
Original assignee: Jochen Sander; Peter Schwarz; Horst Beckert; Guenter Gladigau; Guenter Grasza; Rainer Starke
Priority date: 1979-07-10
Filing date: 1979-07-10
Publication date: 1980-11-05

Abstract

Die Vorrichtung wird zur Herstellung von Polyolefinschaumprofilen nach dem Extrusionsverschäumungsverfahren mit Direktbegasung eines · ■- physikalischen Treibmittels verwendet. Es wird ein freies und dreidimensionales Aufschäumen gewährleistet und ein Zusammenbrechen der Schaumstruktur durch unmittelbare Fixierung und Stabilisierung 'des aufschäumenden Profils verhindert. Die Vorrichtung besteht aus einer Extrusionsforra 2 mit einem durch einen Torpedo 4. gebildeten, in sich geschlossenen spaltförmigen Fließkanal 5, der in viele Einzelkanäle 8 aufgeteilt ist, und einem sich unmittelbar an die Extrusiohsform 2 anschließenden, sich in Extrusionsrichtung erweiternden Formgebungskanal 6 mit entsprechend der Aufschäumkurve des Schaumprofils konkav gekrümmten und gekühlten FormgebungskanalInnenflächen 10. Das durch den Fließkanal 5 in den Formgebungskanal 6 austretende schäurabare Hohlprofil kann nahezu ungehindert nach außen und innen expandieren und gleitet zur Fixierung und Stabiii- 1 sierung der Schaumprofiloberfläche leicht kontaktierend an den gekühlten Formgebungskanalinnenflächen 10 entlang. Die Anwendung der Erfindung erfolgt bei der Herstellung von Polyolefinschaumprofilen mit Dichten unter 0,1 g/cmJ und einer über den Profilquerschnitt gleichmäßigen und konstauten Schaumstr.uktur- und Dichteverteiiung, - Fig.1 19 SeitenThe apparatus is used to produce polyolefin foam profiles by the extrusion foaming process with direct gassing of a physical blowing agent. It ensures a free and three-dimensional foaming and prevents collapse of the foam structure by immediate fixation and stabilization 'of the foaming profile. The device consists of an Extrusionsforra 2 with a formed by a torpedo 4th, closed in itself gap-shaped flow channel 5, which is divided into many individual channels 8, and a directly adjoining the Extrusiohsform 2, expanding in the extrusion direction shaping channel 6 with corresponding Foaming curve of the foam profile concavely curved and cooled shaping channel inner surfaces 10. The acidic hollow profile emerging through the flow channel 5 into the shaping channel 6 can expand outward and inward almost unhindered and glides lightly in contact with the cooled shaping channel inner surfaces 10 for fixing and stabilizing the foam profile surface. The application of the invention takes place in the production of polyolefin foam profiles with densities less than 0.1 g / cmJ and a uniform over the profile cross-section and constancy Schaumstr.uktur- and Dichteverteiiung, - Fig.1 19 pages

Description

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Titel der ErfindungTitle of the invention

Vorrichtung zur Herstellung von PolyolefinschaumprofilenApparatus for the production of polyolefin foam profiles

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von unvernetzten Polyolefinschaumstoffprofilen mit niedriger Dichte, gleichmäßiger und feinzelliger Schaumstruktur nach dem Extrusionsverschäumungsverfahren mit Direktbegasung eines physikalischen Treibmittels. Die Anwendung der Erfindung erfolgt in der thermoplastverarbeitenden Industrie zur Herstellung von Halbzeugen durch Extrusion. Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten Polyolefin-Leichtschaumprofile kommen im Bauwesen als Bauprofile für Fugenabdichtungen und Fugenhinterfüllungen und in der Verpackungs· Industrie als Verpackungsmaterial mit hohem Polstereffekt zum Einsatz·The invention relates to a device for the production of uncrosslinked polyolefin foam profiles with low density, uniform and fine-cell foam structure according to the extrusion foaming process with direct gasification of a physical blowing agent. The application of the invention takes place in the thermoplastic processing industry for the production of semi-finished products by extrusion. The polyolefin foam profiles produced by the device according to the invention are used in construction as structural profiles for joint sealing and joint backfilling and in the packaging industry as packaging material with a high cushioning effect.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß bei der Herstellung von Schaumprofilen aus thermoplastischen Polymeren der aus der Extrusionsform austretende treibmittelbeladeπθ Strang in einer unmittelbarIt is known that in the production of foam profiles of thermoplastic polymers emerging from the extrusion die Treibmittelbeladeπθ strand in a direct

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an die Form anschließenden Kalibriervorrichtung aufschäumt, wobei die Schaumprofiloberfläche durch den gegen die gekühlten Kalitsrierflächen ausgeübten Schäumdruck zwangsläufig verdichtet und dabei ein Strukturschaumprofil ausgebildet wird. Die Kalibriervorrichtung ist erforderlich, um den noch warmplastischen Schaumstoffstrang mit seiner gebildeten Schaumstruktur zu formen und zu fixieren und soweit zu stabilisieren, daß die Schaumstruktur nicht zusammenbricht und er ohne Schädigung durch Einfluß mechanischer Kräfte, die durch die Abzugsvorrichtungen auf den Schaumstoffstrang ausgeübt werden, abgezogen werden kann.foamed onto the mold subsequent calibration, wherein the foam profile surface inevitably compressed by the force exerted against the cooled Kalitsrierflächen foaming pressure and thereby a structural foam profile is formed. The calibration device is required to form and fix the still warm plastic foam strand with its formed foam structure and stabilize to the extent that the foam structure does not collapse and it will be deducted without damage from the influence of mechanical forces exerted by the exhaust devices on the foam strand can.

Bekannt sind Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Strukturschaumprofilen (DEAS 1729076, DEOS 1913921, DEOS 2050550), bei denen die Querschnittsfläche der Kalibriervorrichtung den Abmessungen der Profildüse entspricht. Es erfolgt die Formung eines schäumbaren Hohlprofils, das in der Kalibriervorrichtung zur Ausbildung des Strukturschaumprofils nach innen ausschäumt, während sich an der Oberfläche des Profils durch die Gegenwirkung der Kalibrierwand eine geringer verschäumte bis massive Schicht ausbildet. Der Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, daß durch die bekannte Art der Kalibrierung nur Strukturschaumprofile mit einer gering verschäumten bis ungeschäumten Außenhaut und einem höher verschäuraten Kern herstellbar sind, wobei die Dichte allmählich von außen nach innen abnimmt und deren erreichbare Schaumdichten nicht unter 0,25 g/cnr liegen.Are known devices and methods for the production of structural foam profiles (DEAS 1729076, DEOS 1913921, DEOS 2050550), in which the cross-sectional area of the calibration corresponds to the dimensions of the profile nozzle. The formation of a foamable hollow profile which foams inwardly in the calibration device for forming the structural foam profile, while at the surface of the profile by the counteraction of the calibration wall forms a less foamed to massive layer. The disadvantage of these devices is that can be produced by the known type of calibration only structural foam profiles with a low-foamed to unfoamed outer skin and a higher-acidified core, the density gradually decreases from outside to inside and their achievable foam densities not less than 0.25 g / cnr lie.

Die Herstellung von Schaumprofilen mit Dichten unter 0,1 g/cnr und mit einer über den Querschnitt gleichmäßigen Schaumstruktur und Dichteverteilung ist nicht möglich, da durch die bekannte Kalibrierung die Zellbildung und dreidimensionale gleichmäßige Aufschäumung des extrudierten schäumbaren thermoplastischen Strangs stark behindert wird. Strukturschaiimprofile aus Polyolefinen und deren Copolymerisaten haben rait wenigen Ausnahmen im Gegensatz zu anderen thermoplastischen Polymeren, wie Polyvinylchlorid, PolystyrolThe production of foam profiles with densities below 0.1 g / cnr and with a cross-sectionally uniform foam structure and density distribution is not possible, since the well-known calibration, the cell formation and three-dimensional uniform foaming of the extruded foamable thermoplastic strand is severely hampered. Strukturschaiimprofile of polyolefins and their copolymers have raite few except in contrast to other thermoplastic polymers, such as polyvinyl chloride, polystyrene

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und deren Copolymerisaten bisher kaum wirtschaftliche Bedeutung erlangt.and their copolymers have so far gained little economic importance.

Die spezifischen Eigenschaften der Polyolefine, insbesondere Polyäthylen niederer Dichte, kommen erst bei Schaumdichten unter 0,1 g/cnr zum Tragen. Schaumstoffe aus Polyäthylen und dessen Copolymerisaten mit Dichten unter 0,1 g/cm^ und gleichmäßiger, feinzelliger Schaumstruktur sind vielseitig verwendbare Produkte, die wegen ihrer besonderen Eigenschaften, wie geringes Gewicht, Weichheit, Elastizität, hohes Energieaufnahme- und Isolationsvermögen in Verbindung mit ausgezeichneten mechanischen Festigkeitseigenschaften und hoher Temperatur- und Witterungsbeständigkeit vor allem in der Bau-, Automobil-, Verpackungs- und PreizeitIndustrie Verwendung finden.The specific properties of the polyolefins, in particular low-density polyethylene, only come into play at foam densities below 0.1 g / cnr. Polyethylene foams and their copolymers with densities below 0.1 g / cm 2 and uniform, fine-cell foam structure are versatile products which, because of their special properties such as low weight, softness, elasticity, high energy absorption and insulation capacity in combination with excellent mechanical properties Strength properties and high temperature and weather resistance especially in the construction, automotive, packaging and Preizeitindustrie find use.

Für die Herstellung niedrigdichter Schaumstoffprofile aus amorphen Thermoplasten wie Polyvinylchlorid und Polystyrol nach dem Extrusionsverschäumungsverfahren sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt (DEOS 1504010). Bei der Extrusion niedrigdichter Schaumstoffprofile aus Polyolefinen bereitet jedoch der Verschäumungsprozeß Schwierigkeiten, die mit dem teilkristallinen Aufbau der Polyolefine zusammenhängen. Voraussetzung für die Ausbildung eines Schaumstoffes mit geringer Dichte und gleichmäßiger Schaumstruktur ist die Erzielung optimaler viskoelastischer Eigenschaften im Moment des AufSchäumens durch Herunterkühlen der Schmelze bis zum Einfrierbereich des Polyolefins, um den Kräften des expandierenden Treibmittels entgegenzuwirken und standzuhalten und um die gebildete Schaumstruktur wirksamer und schneller zu stabilisieren.For the production of low-density foam profiles of amorphous thermoplastics such as polyvinyl chloride and polystyrene by the extrusion foaming process methods and devices are known (DEOS 1504010). However, in the extrusion of low density foam profiles from polyolefins, the foaming process presents difficulties associated with the semi-crystalline structure of the polyolefins. The prerequisite for the formation of a low-density foam with a uniform foam structure is to achieve optimum viscoelastic properties at the moment of foaming by cooling down the melt to the freezing range of the polyolefin to counteract and withstand the forces of the expanding blowing agent and to make the foam structure formed more effective and faster stabilize.

Im Gegensatz zu amorphen Thermoplasten ist auf Grund des engen Schmelzbereiches bei den teilkristallinen Polyolefinen die notwendige Festigkeit und Elastizität der Schmelze im Einfrierbereich nur in einem engen Temperaturintervall erreichbar.In contrast to amorphous thermoplastics, due to the narrow melting range of the partially crystalline polyolefins, the necessary strength and elasticity of the melt in the freezing region can only be achieved within a narrow temperature range.

Weiterhin ist es notwendig, daß zur Erzielung eines hohen Aufschäumgrades und einer gleichmäßigen Schaumstruktur dieFurthermore, it is necessary that to achieve a high degree of foaming and a uniform foam structure the

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Aufschäumung dreidimensional erfolgt und nicht in einer Richtung durch die Kalibriervorrichtung behindert wird und daß durch eine intensive und wirksame Kühlung die ausgebildete Schaumstruktur schnell stabilisiert wird, damit sie nicht zusammenbricht.Foaming occurs three-dimensionally and is not hindered in one direction by the calibration and that is formed by intensive and effective cooling the foam structure formed quickly stabilized so that it does not collapse.

Es ist bekannt, niedrigdichte weichelastische Polyolefinschaumstoffe in Verbindung mit einer gleichzeitig oder vorher durchgeführten Vernetzung des Polyolefins zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Schmelze im Moment des Aufschäumprozesses und zur Verhinderung des Zusammenbrechens der Schaumstruktur nach dem diskontinuierlichen Formpreßverfahren und nach dem kontinuierlichen drucklosen Verfahren durch Wärmeeinwirkung herzustellen (DEOS 1544969, DEOS 1694130). Durch die Vernetzung und den in der freien Atmosphäre durchgeführten Aufschäumprozeß werden die Forderungen nach den viskoelastischen Eigenschaften der Schmelze und dem ungehinderten dreidimensionalen Aufschäumen nahezu erfüllt.It is known to produce low-density soft-elastic polyolefin foams in conjunction with simultaneous or prior crosslinking of the polyolefin to improve the mechanical properties of the melt at the moment of the foaming process and to prevent collapse of the foam structure by the batch molding process and by the continuous pressureless process by the action of heat. DEOS 1544969, DEOS 1694130). Due to the cross-linking and the foaming process carried out in the free atmosphere, the requirements for the viscoelastic properties of the melt and the unimpeded three-dimensional foaming are almost fulfilled.

Diese Arbeitsweisen sind jedoch mit einem hohen apparativen Aufwand verbunden und auf Grund ihrer geringen Arbeitsgeschwindigkeit im Gegensatz zum Extrusionsverschäumungsverfahren relativ unwirtschaftlich. Die Anwendung des Extrusionsverschäumungsverfahrene bereitet jedoch, wie oben schon dargestellt, hinsichtlich der Erzielung der geforderten Schaumparameter (niedrige Dichte, gleichmäßige und feinzellige Schaumstruktur) und der Stabilisierung der Zellstruktur einige Schwierigkeiten, da die Durchführung einer Vernetzungsreaktion vor bzw. während des Verschäumungsprozesses nicht möglich ist. Bisher ist keine Vorrichtung für das Extrusionsverschäumungsverfahren bekannt, die die notwendigen Bedingungen zur Ausbildung einer geringen Dichte und gleichmäßigen Schaumstruktur erfüllt.However, these operations are associated with a high expenditure on equipment and due to their low operating speed in contrast to the extrusion foaming relatively uneconomical. However, the use of the extrusion foaming process poses some difficulties in obtaining the required foam parameters (low density, uniform and fine cell foam structure) and stabilizing the cell structure, as described above, because it is not possible to carry out a crosslinking reaction before or during the foaming process. So far, no device for the extrusion foaming process is known, which satisfies the necessary conditions for forming a low density and uniform foam structure.

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Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu entwickeln, die es ermöglicht, Leichtschaumprofile auf Polyolefinbasis mit Dichten unter 0,1 g/cm und einer über den Profilquerschnitt gleichmäßigen Schaumstruktur- und Dichteverteilung nach dem Extrusionsverschäumungsverfahren herzustellen.The object of the invention is to develop a device which makes it possible to produce polyolefin-based lightweight foam profiles with densities below 0.1 g / cm and a cross-sectional profile uniform foam structure and density distribution by the extrusion foaming process.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu entwickeln, die einen hohen Druckunterschied zwischen dem Massedruck in der Extrusionsform und dem Atmosphärendruck im Moment des AufSchäumens aufrechterhält und ein freies, dreidimensionales Aufschäumen des aus der Extrusionsform austretenden Stranges gewährleistet, wobei eine schnelle Fixierung und Stabilisierung des Profils erreicht v/erden soll. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Polyolefinschaumprofilen, bestehend aus einem Extruder mit Druckdosierung eines physikalischen Treibmittels, einer Extrusionsform mit Profildüse und einem Formgebungskanal gelöst, wobei erfindungsgemäß die Extrusionsform 2 aus einer Profildüse 3 mit einem durch einen Torpedo 4 gebildeten, in sich geschlossenen spaltförmigen Fließkanal 5, der in viele Einzelkanäle 8 aufgeteilt ist und dem sich unmittelbar anschließendenFormgebungskanal 6 aus konkav gekrümmten Formgebungskanalinnenflächen 10 mit Wasserkühlkanälen 11 und LuftZuführungen 13 besteht.The object of the invention is to develop a device which maintains a high pressure difference between the melt pressure in the extrusion mold and the atmospheric pressure at the moment of foaming and ensures free, three-dimensional foaming of the extrudate emerging from the extrusion mold, with rapid fixation and stabilization of the profile should be reached. This object is achieved by a device for the production of polyolefin foam profiles, consisting of an extruder with pressure dosing of a physical blowing agent, an extrusion mold with profiled nozzle and a shaping channel, wherein according to the invention, the extrusion mold 2 from a profile nozzle 3 with a closed by a torpedo 4 formed slit-shaped flow channel 5, which is divided into many individual channels 8 and the immediately adjoining shaping channel 6 consists of concavely curved shaping channel inner surfaces 10 with water cooling channels 11 and air feeds 13.

Der durch einen Torpedo 4 gebildete, in sich geschlossene spaltförmige Fließkanal 5 kann ringförmig, quadratisch, rechteckig, dreieckig, trapezförmig, rhombenförmig oder ellipsenförmig sein.The self-contained gap-shaped flow channel 5 formed by a torpedo 4 may be annular, square, rectangular, triangular, trapezoidal, rhombic or elliptical.

Vorteilhafterweise ist der durch einen Torpedo 4 gebildete, in sich geschlossene spaltförmige Fließkanal 5 durch ein Gitter bzw. einen Lochringkranz 7 in viele Einzelkanäle 8 aufgeteilt.Advantageously, formed by a torpedo 4, self-contained gap-shaped flow channel 5 is divided by a grid or a perforated ring ring 7 in many individual channels 8.

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Der Formgebungskanal 6 ist mit Vorteil so gestaltet, daß die konkav gekrümmten Pormgebungskanalinnenflachen 10 in Extrusionsrichtung erweitert sind, so daß deren konkave Krümmung der Aufschäumkurve des expandierenden Profils entspricht. Vorteilhafterweise sind die LuftZuführungen 13 am Beginn des Formgebungskanals 6 angeordnet, so daß die Luft in Extrusionsrichtung zwischen die kontaktierend vorbeigleitenden Flächen des aufschäumenden Schaumprofils und des Formgebungskanals 6 geleitet wird.The shaping channel 6 is advantageously designed so that the concave curved Pormgebungskanalinnenflachen 10 are extended in the extrusion direction, so that their concave curvature corresponds to the Aufschäumkurve the expanding profile. Advantageously, the air feeds 13 are arranged at the beginning of the shaping channel 6, so that the air is conducted in the extrusion direction between the contacting vorbeigleitenden surfaces of the foaming foam profile and the shaping channel 6.

Im folgenden wird die Vorrichtung an Hand der Figuren 1 bis erläutert.In the following, the device will be explained with reference to the figures 1 to.

Figur 1 zeigt den Querschnitt der an den Extruder 1 angeschlossenen Extrusionsform 2 mit Profildüse 3· Figur 2 zeigt den Querschnitt des sich unmittelbar an die Extrusionsform 2 anschließenden Formgebungskanals 6. Die Figuren 3 und 4 zeigen die Querschnitte von ringförmigen Fließkanälen 5 mit zwei Varianten von Gittern 7. Die Figur 5 zeigt den Querschnitt eines ringförmigen Fließkanals 5 mit einem in den Fließkanal eingebauten Lochringkranz Die Figuren 6 und 7 zeigen die Querschnitte von durch einen Torpedo 4 gebildeten, in sich geschlossenen spaltförmigen Fließkanälen 5, die rechteckig bzw. trapezförmig gestaltet sind, mit eingebauten Gittern 7.FIG. 1 shows the cross-section of the extrusion mold 2 connected to the extruder 1 with profiled nozzle 3. FIG. 2 shows the cross-section of the shaping channel 6 directly adjoining the extrusion mold 2. FIGS. 3 and 4 show the cross-sections of annular flow channels 5 with two variants of grids 7. FIG. 5 shows the cross section of an annular flow channel 5 with a perforated ring rim installed in the flow channel. FIGS. 6 and 7 show the cross sections of self-contained gap-shaped flow channels 5 formed by a torpedo 4, which are rectangular or trapezoidal built-in grids 7.

Das mit den erforderlichen Zusatzstoffen (ohne Treibmittel) vorgemischte Polyolefin wird in der Einzugs- und Aufschmelzzone des Extruders 1 plastiziert und komprimiert. In die anschließende Injektionszone wird über eine Druckdosiervorrichtung das unter Normalbedingungen gasförmige physikalische Treibmittel in flüssiger Form in die Schmelze eingespeist. Es erfolgt die Homogenisierung und Herunterkühlung der treibmittelbeladenen Schmelze auf die im Einfrierbereich des jeweils eingesetzten Polyolefins liegende Verschäumungstemperatur. Dabei sind im Extruder in Verbindung mit einer geeigneten Schneckengeometrie solche technologischen Parameter bezüglich Massedruck und Massetemperatur in der Schmelze einzustellen, daß das physikalische Treibmittel von der Eindosierungsstelle bis zum Austritt aus der Extrusionsform 2The polyolefin premixed with the required additives (without propellant) is plasticized and compressed in the intake and melting zone of the extruder 1. In the subsequent injection zone, the gaseous physical blowing agent in liquid form is fed into the melt via a pressure metering device under normal conditions. The homogenization and cooling down of the blowing agent-laden melt takes place on the foaming temperature lying in the glass transition region of the particular polyolefin used. In the extruder, in connection with a suitable screw geometry, such technological parameters with regard to melt pressure and melt temperature in the melt must be established such that the physical blowing agent passes from the metering point to the exit from the extrusion mold 2

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über seinem von den Jeweils herrschenden thermischen Bedingungen abhängigen Dampfdruck gehalten wird, damit das Treibmittel flüssig bleibt und gut in der Schmelze gelöst und verteilt werden kann. ·is maintained above its respective prevailing thermal conditions dependent vapor pressure, so that the propellant remains liquid and can be easily dissolved and distributed in the melt. ·

Nach der Homogenisierung und Herunterkühlung der treibmittelbeladenen Schmelze gelangt die Masse in die Extrusionsform Durch kontinuierliche Verringerung der Fließkanalquerschnitte vom Anschluß der Extrusionsform 2 an den Extruder 1 bis zum Einlauf der Profildüse 3 wird der Massedruck weiter erhöht und damit ein vorzeitiges Verdampfen des Treibmittels und Aufschäumen der Schmelze durch Druckabfälle vermieden. Anschließend wird die treibmittelbeladene Schmelze durch den mittels Torpedo 4 gebildeten in sich geschlossenen spaltförmigen Fließkanal 5 als Hohlprofil in den unter Atmosphärendruck stehenden Formgebungskanal 6 extrudiert. Dabei erfolgt durch die plötzliche Druckentspannung des unter hohem Druck stehenden, verflüssigten und in der Schmelze gelösten Treibmittels die Aufschäumung, indem das Treibmittel verdampft und sich ausdehnt.After homogenization and cooling down of the blowing agent-laden melt, the mass passes into the extrusion mold. By continuously reducing the flow channel cross-sections from the connection of the extrusion mold 2 to the extruder 1 to the inlet of the profile nozzle 3, the melt pressure is further increased and thus premature evaporation of the blowing agent and foaming of the melt avoided by pressure drops. Subsequently, the blowing agent-laden melt is extruded through the formed by torpedo 4 in itself closed gap-shaped flow channel 5 as a hollow profile in the atmospheric pressure forming channel 6. In this case, takes place by the sudden release of pressure of the high pressure, liquefied and dissolved in the melt blowing agent, the foaming by the blowing agent evaporates and expands.

Da mit der Erhöhung des Druckunterschiedes zwischen dem Massedruck vor dem Austritt aus der Profildüse 3 und dem Atmosphärendruck im Moment des Aufschäumens beim Verlassen der Profildüse 3 eine zusätzliche Dichteverringerung möglich ist und sich gleichzeitig die Qualität der Schaumstruktur erhöht, wurde der in sich geschlossene spaltförmige Fließkanal 5 zur Erhöhung des Düsenwiderstandes und damit des Massedruckes durch Einbau feines Gitters 7 in viele Einzelkanäle 8 aufgeteilt. Die Einzelkanalquerschnitte besitzen jeder für sich auf Grund ihrer wesentlich geringeren Abmessungen einen um ein Vielfaches höheren Düsenwiderstand als der Gesamtquerschnitt des in sich geschlossenen spaltförmigen Fließkanals 5· Damit wird ein wesentlich höherer Druckaufbau erzeugt. Durch die Einzelkanäle 8 wird der Schmelzestrom in viele Einzelströme aufgeteilt. In einer sich an den Auslauf des Gitters anschließenden und bis zum Austritt aus der Profildüse 3 reichenden kurzen Bügelzone 9 verschweißt der durch den Einbau des Gitters 7 aufgeteilte Schmelzestrom vor der Expan-Since with the increase in the pressure difference between the melt pressure before exiting the profile nozzle 3 and the atmospheric pressure at the moment of foaming when leaving the profile nozzle 3, an additional density reduction is possible and at the same time increases the quality of the foam structure, the self-contained gap-shaped flow channel was the fifth to increase the nozzle resistance and thus the melt pressure by installing fine grating 7 divided into many individual channels 8. The individual channel cross-sections each have a much higher nozzle resistance than the total cross-section of the self-contained gap-shaped flow channel 5 due to their substantially smaller dimensions. This produces a substantially higher pressure build-up. Through the individual channels 8, the melt stream is divided into many individual streams. In a short ironing zone 9 adjoining the outlet of the grid and reaching the exit from the profile nozzle 3, the melt stream divided by the installation of the grid 7 is welded before the expansion.

eion wieder homogen. __q ^eion homogeneous again. _ _q ^

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Um einen Massedruckabfall in der Bügelzone 9 zu verhindern und das Verschweißen der Einzelströme zu begünstigen, ist die BügeIzone in Extrusionsrichtung verjüngt gestaltet. Durch den Einbau des Torpedos 4 in die Profildüse 3 und durch die Gestaltung von entsprechend der Aufschäumkurve des expandierenden Profils konkav gekrümmten und sich in Extrusionsrichtung erweiternden Formgebungskana!innenflächeη 10 wird erreicht, daß zur Gewährleistung einer nahezu ungehinderten freien Aufschäumung die als Hohlprofil in den Formgebungskanal 6 extrudierte Masse nicht nur nach außen, sondern auch nach innen expandieren kann, wobei der durch den Torpedo 4 gebildete Hohlraum vollständig zugeschäumt wird. Durch die Möglichkeit der gleichzeitigen Expansion der treibmittelbeladenen Masse nach außen und nach innen werden vor allem bei größeren Profilquerschnitten geringere Dichten erzielt.In order to prevent a loss of mass in the ironing zone 9 and to favor the welding of the individual streams, the ironing zone is designed to be tapered in the extrusion direction. The incorporation of the torpedo 4 into the profiled nozzle 3 and the shaping of the curved concave shaping profile corresponding to the foaming curve of the expanding profile and the shaping surface 11 which widens in the direction of extrusion, ensure that the hollow profile into the shaping channel 6 is ensured to ensure an almost unhindered free foaming extruded mass can expand not only outwardly, but also inwardly, wherein the cavity formed by the torpedo 4 is completely foamed. Due to the possibility of simultaneous expansion of the propellant-laden mass outward and inward lower densities are achieved especially for larger profile cross-sections.

Der Formgebungskanal 6 wird mit Wasser gekühlt und ist mit Wasserkühlkanälen 11 versehen. Die entsprechend der Aufschäumkurve des expandierenden Profils konkav gekrümmten Formgebungskanalinnenflächen 10 gewährleisten eine nahezu freie ungehinderte Expansion des Profils, ohne daß der Aufschäumvorgang durch zu starken Druck gegen die Formgebungskanalinnenflächen 10 behindert wird.The shaping channel 6 is cooled with water and is provided with water cooling channels 11. The concave curved according to the Aufschäumkurve the expanding profile forming channel inner surfaces 10 ensure a nearly free unhindered expansion of the profile without the foaming is hindered by excessive pressure against the shaping channel inner surfaces 10.

Die Schäumbedingungen sind durch Variation der Treibmittelkonzentration so einzustellen, daß das Schaumprofil 12 nur leicht kontaktierend an den mit Wasser gekühlten Formgebungskanalinnenflächen 10 entlanggleitet, damit zu starke Reibungs- und Druckkräfte, die zur Zerstörung und Verdichtung der Schaumprofiloberfläche führen, vermieden werden. Durch den Kontakt mit den gekühlten Formgebungskanalinnenflächen 10 erfolgt gleichzeitig die Formung des Schaumprofils 12 und die Fixierung und Stabilisierung der Schaumprofiloberfläche. Zur weiteren Verminderung der Reibung zwischen den Formgebungskanalinnenflächen 10 und der Oberfläche des Schaumprofils 12 wird am Anfang des Kanals durch eine Vielzahl gleichmäßig über den Umfang verteilter LuftZuführungenThe foaming conditions are adjusted by varying the blowing agent concentration so that the foam profile 12 slides only slightly contacting the water-cooled shaping channel inner surfaces 10, so that too strong frictional and compressive forces, which lead to the destruction and compression of the foam profile surface, are avoided. Due to the contact with the cooled shaping channel inner surfaces 10, the shaping of the foam profile 12 and the fixing and stabilization of the foam profile surface take place at the same time. To further reduce the friction between the shaping channel inner surfaces 10 and the surface of the foam profile 12 is at the beginning of the channel by a plurality of evenly distributed over the circumference of air feeds

-9^.1379*822^;: :-9 ^ .1379 * 822 ^ ;::

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Luft in Extrusionsrichtung zwischen die kontaktierend vorbeigleitenden Flächen geleitet, wodurch eine gute Schmier« wirkung erzielt wird. Bei Einsatz von Kaltluft ist dabei gleichzeitig eine weitere Erhöhung der Kühlleistung zu erreichen. Heben Luft sind auch Wasser oder Mineralöl als Schmiermittel und zusätzliches Kühlmittel geeignet. Die Größe des Gesamtquerschnitts des in sich geschlossenen spaltförmigen Fließkanals 5 wird in Abhängigkeit vom Aufschäumverhältnis bzw. der gewünschten Schaumdichte und dem vorgegebenen Querschnitt des Schaumprofils gewählt, d.h., das Querschnittsverhältnis zwischen dem in sich geschlossenen spaltförmigen Fließkanal 5 und dem Endquerschnitt 14 des Formgebungskanals 6 und die gemäß Aufschäuinkurve des expandierenden Profils konkav gekrümmten Formgebungskanalinnenflächen 10 richten sich nach der gewünschten Schaumdichte und den vorgegebenen Abmessungen des Schaumprofils. Die Abmessungen des Endquerschnitts 14 des Formgebungskanals sind in der Regel identisch mit den zu erreichenden Abmessungen des Schaumprofilquerschnitts. Die Regulierung der Sollabmessungen des Schaumprofilquerschnitts erfolgt über den Treibmitteldurchsatz.Air is passed in the direction of extrusion between the contacting vorbeigleitenden surfaces, whereby a good lubricating effect is achieved. When using cold air, a further increase in the cooling capacity can be achieved at the same time. Lifting air is also water or mineral oil suitable as a lubricant and additional coolant. The size of the total cross section of the self-contained gap-shaped flow channel 5 is selected depending on the foaming ratio or the desired foam density and the predetermined cross section of the foam profile, ie, the aspect ratio between the self-contained gap-shaped flow channel 5 and the end cross section 14 of the shaping channel 6 and According to Aufschäuur curve of the expanding profile concavely curved shaping channel inner surfaces 10 depend on the desired foam density and the predetermined dimensions of the foam profile. The dimensions of the end section 14 of the shaping channel are generally identical to the dimensions of the foam profile cross section to be achieved. The regulation of the nominal dimensions of the foam profile cross section takes place via the blowing agent throughput.

Nach Verlassen des Formgetningskanals 6 ist das Schaumprofil soweit fixiert und an der Oberfläche stabilisiert, daß es sich nicht mehr durch die eigene Schwerkraft deformiert. Das Schaumprofil gelangt anschließend in eine Kühlvorrich- , tung, in der durch Besprühen mit Kühlwasser oder durch Kaltluft die weitere Abkühlung und Festigung des Profils erfolgt. Hach Verlassen der Kühlvorrichtung wird das Schaumprofil von einer Profilkettenkalibrier- und -abzugsvorrichtung aufgenommen und abgezogen. Sie besteht aus einseinen Profilsegmenten, die im geschlossenen Zustand einen Hohlraum bilden, der in seinen Abmessungen dem Querschnitt des Schaumprofils entspricht. Anschließend erfolgt die Aufwicklung des elastischen Schaumprofils durch eine Rohraufwickelvorrichtung.After leaving the Formgetningskanals 6, the foam profile is fixed so far and stabilized on the surface that it is no longer deformed by its own gravity. The foam profile then passes into a Kühlvorrich-, tion in which carried out by spraying with cooling water or by cold air, the further cooling and consolidation of the profile. After leaving the cooling device, the foam profile is picked up and removed by a profile chain calibration and extraction device. It consists of einseinen profile segments, which form a cavity in the closed state, which corresponds in its dimensions to the cross section of the foam profile. Subsequently, the winding of the elastic foam profile is carried out by a Rohraufwickelvorrichtung.

-9.^.1979*8226^-9. ^. 1979 * 8226 ^

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Als Polyolefine werden Polyäthylen niederer Dichte und dessen Copolymerisate, z.B. Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisate, eingesetzt.As polyolefins, low-density polyethylene and its copolymers, e.g. Ethylene-vinyl acetate copolymers, used.

Als Treibmittel kommen physikalische Treibmittel, und zwar leichtflüchtige Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise Fluorchlorkohlenwasserstoffe, zum Einsatz.As blowing agents are physical blowing agents, namely volatile hydrocarbons, preferably chlorofluorocarbons used.

Die Verwendung leichtflüchtiger Kohlenwasserstoffe als Treibmittel und ihre Einarbeitung in verflüssigter Form ist eine Voraussetzung für die Erzielung von Dichten unter 0,1 g/cm . Durch die Verdampfung des flüssig gehaltenen Treibmittels im Moment des Austretens der treibmittelbeladenen Schmelze aus der Extrusionsforin wird die Schmelze während des Aufschäumens durch Entzug von Verdampfungswärme weiter stark abgekühlt. Dabei wird die Viskosität und Eigenfestigkeit der Schmelze so weit erhöht, daß sie dem Treibmitteldruck standhält und kein Treibmittel entweichen kann. Bei Verwendung gasförmig vorliegender Treibmittel (Np» COg ) °^^er chemischer Treibmittel, die durch thermische Zersetzung Treibgase (Np» COp) bilden, fehlt der Effekt des zusätzlichen Wärmeentzugs durch Verdampfung. Der Erhöhung der Konzentration dieser Treibmittel sind deshalb Grenzen gesetzt. Bei Überschreiten eines bestimmten Treibgasdruckes entweicht das überschüssige, von der Schmelze nicht mehr festzuhaltende Treibmittel beim Aufschäumen und kann deshalb für eine weitere Dichteverringerung nicht mehr ausgenutzt werden. Ein weiterer positiver Effekt der Treibmittelausnutzung besteht darin, daß auch auf Grund der hohen Löslichkeit der flüssig vorliegenden Kohlenwasserstoffe in der thermoplastischen Schmelze die Treibmittelverluste durch Entweichen aus der Schmelze .während des Aufschäumvorganges wesentlich geringer sind als bei gasförmig vorliegenden Treibmitteln bzw. durch Zersetzung chemischer Treibmittel gebildeten in der Polyraerschmelze nicht löslichen Treibgasen. Mit chemischen bzw. gasförmig vorliegenden Treibmitteln sind deshalb Dichten unter 0,25 g/cm . im Extrusionsverfahren nicht erzielbar.The use of volatile hydrocarbons as blowing agents and their incorporation in liquefied form is a prerequisite for achieving densities below 0.1 g / cm. Due to the evaporation of the liquid propellant held at the moment of exiting the blowing agent-laden melt from the extrusion forin the melt during foaming by withdrawal of heat of evaporation is further strongly cooled. The viscosity and intrinsic strength of the melt is increased so much that it can withstand the propellant pressure and no blowing agent can escape. When using gaseous propellants (Np »COg) ° ^ ^he chemical blowing agent that form by thermal decomposition propellants (Np» COp), the effect of additional heat extraction by evaporation is absent. The increase in the concentration of these blowing agents are therefore limits. When a certain propellant gas pressure is exceeded, the excess propellant, which is no longer to be retained by the melt, escapes during foaming and can therefore no longer be utilized for further density reduction. Another positive effect of Treibmittelausnutzung is that also due to the high solubility of the liquid hydrocarbons present in the thermoplastic melt, the blowing agent losses due to escape from the melt. During the foaming process are substantially less than gaseous propellants present or formed by decomposition of chemical blowing agents in the Polyraer melt non-soluble propellant gases. With chemical or gaseous propellants are therefore densities less than 0.25 g / cm. not achievable in the extrusion process.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, Leichtschaumprofile aus Polyolefinen mit Dichten unter 0,1 g/cnr,With the device according to the invention, it is possible to produce foam profiles made of polyolefins with densities below 0.1 g / cnr,

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die eine gleichmäßige und feinzellige Schaurastruktur mit über die Querschnittsfläche konstanter Dichteverteilung und eine glatte und geschlossene Oberfläche besitzen, herzustellen.which have a uniform and fine-grained Schaurastruktur over the cross-sectional area of constant density distribution and a smooth and closed surface to produce.

Im folgenden Beispiel wird die Erfindung an der Herstellung eines runden Schaumprofils mit einem Durchmesser von 50 mra erläutert.In the following example, the invention will be explained in the production of a round foam profile with a diameter of 50 mra.

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Ausführungsbeispielembodiment

Für die Herstellung eines Schaumprofils von 50 mm Durchmesser hat der Formgebungskanal 6 eine Länge von 80 mm und einen Enddurchmesser von 50 mm. Das ergibt einen Endquer-For the production of a foam profile of 50 mm diameter, the shaping channel 6 has a length of 80 mm and a final diameter of 50 mm. This results in a final cross

2 schnitt 14 von 1962,5 mm · Die Profildüse 3 besitzt einen Durchmesser von 20 mm. Der Querschnitt des ringförmigen2 cut 14 of 1962.5 mm · The profile nozzle 3 has a diameter of 20 mm. The cross section of the annular

2 Fließkanals 5 in der Extrusionsform 2 beträgt 235 mm . Um das Profil auf den geforderten Enddurchmesser von 50 mm . aufzuschäumen, wird bei einem Materialdurchsatz (ohne Treibmittel) von 40 kg/h ein Treibmittelstrom von 8 kg/h eingeregelt.2 flow channel 5 in the extrusion mold 2 is 235 mm. To the profile to the required final diameter of 50 mm. foaming, with a material throughput (without propellant) of 40 kg / h, a propellant flow of 8 kg / h regulated.

100 Gew.-5b Hochdruck-Polyäthylen mit einer Dichte von 0,918 g/cm und einem Schmelzindex von 7,8 g/10 min werden in einem Schnellmischer mit 0,2 Gew.-% Natriumbicarbonat und 0,1 Gew.-% Zitronensäure vermischt. Die Mischung wird einem Einschneckenextruder 1 mit einem Schneckendurchmesser von 60 mm und einer Länge von 30 D, der mit einer Druckdosiervorrichtung zur Dosierung eines unter Normalbedingungen gasförmigen physikalischen Treibmittels in flüssiger Form ausgerüstet ist, aufgegeben.100 parts by weight of high pressure polyethylene 5b are min with a density of 0.918 g / cm and a melt index of 7.8 g / 10 percent in a high speed mixer with 0.2 wt .-% sodium bicarbonate and 0.1 -.% Citric acid mixed , The mixture is fed to a single-screw extruder 1 with a screw diameter of 60 mm and a length of 30 D, which is equipped with a pressure metering device for metering under normal conditions gaseous physical blowing agent in liquid form.

Als physikalisches Treibmittel wird ein Gemisch aus 80 Gew.-% Difluordichlormethan und 20 Gew.-% Monofluortrichlormethan in die Schmelze injiziert. Bei einer Massetemperatur von 433 K und einer Schneckendrehzahl von 70 min" wird in Verbindung mit einer geeigneten Schneckengeometrie an der Eindosierungsstelle des Treibmittels ein Massedruck > 6,0 MPa erreicht. Mit diesem Druck wird bei 433 K Massetemperatur das Verdampfen des Treibmittels während des Eindosierens in die Schmelze ausgeschlossen. Die treibmittelbeladene Schmelze wird anschließend homogenisiert und auf 368 K heruntergekühlt und gelangt in die Extrusionsform'2. Sie wird durch den von einem Torpedo 4 gebildeten ringförmigen Fließkanal 5, der durch ein Gitter 7 in viele Einaelkanäle 8 aufgeteilt ist, als Schlauch in den unter Atmosphärendruck stehenden Formgebungskanal 6 extrudiert.As a physical blowing agent, a mixture of 80% by weight of difluorodichloromethane and 20% by weight of monofluorotrichloromethane is injected into the melt. At a melt temperature of 433 K and a screw speed of 70 min, a mass pressure> 6.0 MPa is achieved in conjunction with a suitable screw geometry at the metering point of the propellant, which at 433 K melt temperature evaporates the propellant during dosing The blowing agent-laden melt is subsequently homogenized and cooled down to 368 K and enters the extrusion die 2, which is formed as a tube by the annular flow channel 5 formed by a torpedo 4, which is divided by a grid 7 into many inlet channels 8 extruded into the atmospheric pressure forming channel 6.

2U 2322U 232

Mit der durch die Aufteilung des Fließkanals 5 in viele Einzelkanäle 8 erzielten Widerstandserhöhung der Extrusionsform 2 wird ein Massedruck in der Extrusionsform von 16,5 MPa erreicht.With the increase in resistance of the extrusion mold 2 achieved by the division of the flow channel 5 into many individual channels 8, a melt pressure in the extrusion mold of 16.5 MPa is achieved.

Hach Extrusion des Schlauches in den Formgebungskanal 6 erfolgt durch Druckentspannung dessen Aufschäumung nach außen und innen, wobei der durch den Torpedo 4 gebildete Hohlraum vollständig und gleichmäßig zugeschäumt wird. Zur Fixierung und Stabilisierung des geschäumten Profils wird der Formgebungskanal 6 mit Wasser von 288 K gekühlt. Durch Einleiten von Kaltluft über die LuftZuführungen 13 wird die Reibung zwischen der Schaumprofiloberfläche und den Fornigebungskanalinnenflächen 10 vermindert und eine zusätzliche Kühlwirkung für das Schaumprofil 12 erreicht. Das aus dem Formgebungskanal 6 austretende fixierte und an der Oberfläche stabilisierte Schaumprofil 12 wird anschließend in einer Kühlvorrichtung weiter abgekühlt, danach mit einer Profilkettenabzugseinheit abgezogen und aufgewickelt.Hach extrusion of the tube into the shaping channel 6 takes place by pressure release its foaming to the outside and inside, wherein the cavity formed by the torpedo 4 is completely and evenly foamed. For fixing and stabilizing the foamed profile of the shaping channel 6 is cooled with water of 288 K. By introducing cold air through the air feeds 13, the friction between the foam profile surface and the inner surface of the mold channel 10 is reduced and an additional cooling effect for the foam profile 12 is achieved. The fixed out of the shaping channel 6 fixed and stabilized on the surface foam profile 12 is then further cooled in a cooling device, then withdrawn with a Profilkettenabzugseinheit and wound up.

Das erhaltene Schaumprofil besitzt eine über den Querschnitt gleichmäßige und konstante Zellstruktur und Schaumdichteverteilung. Die Oberfläche ist geschlossen. Die durchschnittliche Zellgröße beträgt 0,65 mm und die Schaumdichte 0,078 g/cm . Das Schaumprofil ist biegsam und elastisch, so daß es mit einer Rohraufwickelvorrichtung aufgewickelt werden, kann.The foam profile obtained has a uniform and constant cell structure and foam density distribution over the cross section. The surface is closed. The average cell size is 0.65 mm and the foam density is 0.078 g / cm. The foam profile is flexible and elastic so that it can be wound up with a tube winding device.

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Claims

invention claim

1. An apparatus for producing polyolefin foam profiles, consisting of an extruder with pressure dosing of a physical blowing agent, an extrusion mold with profiled nozzle and a shaping channel, characterized in that the extrusion mold (2) from a profile nozzle (3) with a through a torpedo (4) formed , self-contained gap-shaped flow channel '(5), which is divided into many individual channels (8). the immediately adjoining shaping channel (6) consists of concavely curved shaping channel inner surfaces (10) with water cooling channels (11) and air feeds (13).

2. Apparatus for the production of polyolefin foam profiles according to item 1, characterized in that by the torpedo (4) formed, self-contained gap-shaped flow channel (5) is an annular gap.

3. A device for producing polyolefin foam profiles according to item 1, characterized in that the self-contained gap-shaped flow channel (5) formed by the torpedo (4) is square, rectangular, triangular, trapezoidal, rhombic or elliptical.

4. An apparatus for the production of polyolefin foam profiles according to item 1, characterized in that the self-contained gap-shaped flow channel (5) by a grid (7) in many individual channels (8) is divided.

5. Apparatus for the production of polyolefin foam profiles according to item 1, characterized in that the self-contained gap-shaped flow channel (5) is divided by a perforated ring ring (7) into many individual channels (8).

6. Device aur production of polyolefin foam profiles according to item 1, characterized in that the concavely curved shaping channel inner surfaces (10) are extended in the extrusion direction.

7. Apparatus for the production of polyolefin foam profiles according to item 1 and 6, characterized in that the concave curvature of the shaping channel inner surfaces (10) of
Foaming curve of the expanding profile corresponds.

S. Apparatus for producing polyolefin foam profiles according to item 1, characterized in that the air supply lines (13) are arranged at the beginning of the shaping channel (6).

This includes 3 sheets of drawings