DD261271A3

DD261271A3 - DEVICE FOR CONDITIONING THERMOPLASTIC MELTS IN EXTRUSION SHARES

Info

Publication number: DD261271A3
Application number: DD86295680A
Authority: DD
Inventors: Karl-Christian Danz; Klaus Deininger
Original assignee: Bauakademie Ddr
Priority date: 1986-10-29
Filing date: 1986-10-29
Publication date: 1988-10-26
Also published as: DE3732731A1; IT8767900A0; IT1221821B; IT8753765V0; DE3732731C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung fuer Extruder zum kontinuierlichen Extrusionsschaeumen von verschiedenartigen Thermoplasten. Die Vorrichtung, die zwischen einem Extruderzylinder 2 und einem Extrusionswerkzeug 3 angeordnet ist und aus einem zylindrischen Gehaeuse 4 besteht, in dem axial torpedofoermige Bauteile aus Metall mit Kuehlkanaelen zum Foerdern von Teilstroemen angeordnet sind, wobei die Laenge der Kuehlkanaele zu ihrem Durchmesser ein bestimmtes Verhaeltnis haben, die Gesamtquerschnittsflaeche aller Kuehlkanaele groesser ist als die wirksame Schmelzeeinflussflaeche und mehrere Kuehlstufen nacheinander geschaltet sein koennen, ist erfindungsgemaess derart gestaltet, dass im temperierfaehigen Gehaeuse 4 ein oder mehrere torpedofoermige Bauteile 7, 8 angeordnet sind, die je einen von Temperierfluessigkeit durchstroemten Hohlraum 9 besitzen, deren Laengswandungen achsenparallel verlaufende Kuehlkanaele 10 mit gleichem Abstand zum Kuehlmedium aufweisen, auf der dem Extruderzylinder 2 zugewandten Seite dem torpedofoermigen Bauteil 7 ein Schmelzeverteilerstueck 11 zugeordnet ist, auf der dem Extrusionswerkzeug 3 zugewandten Seite im Gehaeuse 4 sich ein Vereinigungsstueck 12 befindet (siehe Figur 2). Die Vorrichtung ermoeglicht unter anderem das Verschaeumen von Thermoplastabfallgemischen. Fig. 2The invention relates to a device for extruder for the continuous extrusion foaming of various thermoplastics. The device which is arranged between an extruder cylinder 2 and an extrusion die 3 and consists of a cylindrical housing 4 are arranged in the axially torpedofoermige components made of metal with Kuehlkanaelen for promoting partial flows, the length of the Kuehlkanaele have a certain ratio to their diameter that the Gesamtquerschnittsflaeche all Kuehlkanaele is greater than the effective Schmelzeeinflussflaeche and several cooling stages can be connected in succession, is designed according to the invention such that in temperierfaehigen housing 4 one or more torpedo-like components 7, 8 are arranged, each having a permeated by Temperierfluessten cavity 9 whose Laengswandungen axis parallel extending Kuehlkanaele 10 have the same distance to the cooling medium, on the extruder cylinder 2 side facing the torpedo component 7 is assigned a Schmelzeverteilerstueck 11, on the Extrusionswerkz eug 3 side facing in the housing 4, a union piece 12 is located (see Figure 2). The device allows, among other things, the Verschaeumen of thermoplastic waste mixtures. Fig. 2

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

field of use

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für Extruder zum kontinuierlichen Extrusionsschäumen von verschiedenartigen Thermoplasten.The invention relates to a device for extruders for the continuous extrusion foaming of various thermoplastics.

Characteristic of the known technical solutions

Die Verschäumung von Thermoplasten mittels Extrusion beruht darauf, daß in der Schmelze auf physikalischem Weg oder durch chemische Reaktion eingetragene Gase unter Druck verteilt werden und im darauffolgenden Entspannungsschritt zum Schäumen des Extrudats führen.The foaming of thermoplastics by means of extrusion is based on the fact that gases introduced in the melt by physical means or by chemical reaction are distributed under pressure and lead to foaming of the extrudate in the subsequent expansion step.

Die Schaffung von für den Schäumprozeß geeigneten Druck-und Temperaturbedingungen in der Schmelze unmittelbar vor und während der Entspannungsphase stellt neben dem Einbringen der als Treibmittel wirkenden Substanzen das schwierigste Problem dar. Es gilt, die Diffusionsbeständigkeit der sich bildenden Zellwände, den Treibdruck des Schäumgases und die Fließfähigkeit der Plastschmelze aufeinander abzustimmen.The creation of suitable for the foaming pressure and temperature conditions in the melt immediately before and during the relaxation phase is in addition to the introduction of acting as a blowing agent substances is the most difficult problem. It applies, the diffusion resistance of the forming cell walls, the blowing pressure of the foaming gas and the Flowability of the plastic melt to match.

Die Druckverluste durch die Einstellung der Schäumbedingungen in der Schmelze müssen möglichst gering bleiben. Es ist ein ausreichender Massedruck bis zum Eintreten des Schäumprözesses zu gewährleisten, so daß kein Treibgas vor der Schäumzone aus der Schmelzlösung entweichen kann.The pressure losses due to the adjustment of the foaming conditions in the melt must remain as low as possible. It is sufficient to ensure sufficient melt pressure until the occurrence of Schäumprözesses so that no propellant gas can escape from the melt solution before the foaming.

Die Regulierung der Schäumbedingungen erfolgt durch die Steuerung der Massetemperaturen der zu verschäumenden Plastschmelzen. Bei den teilkristallinen Polyolefinen liegen sie im technologisch schwierig zu steuernden Bereich wenig unterhalb der Kristallitschmelzpunkte, während bei den amorphen Thermoplasten wie Polystyren und Polyvinylchlorid breitere Temperaturintervalle innerhalb der Erweichungsbereiche zum Schäumen möglich sind. Die Anforderungen an die Konditionierung von Thermoplastschmelzen für das Extrusionsschäumen haben zu einer Vielfalt apparativ aufwendiger Lösungen geführt.The regulation of the foaming conditions takes place by controlling the melt temperatures of the plastic melts to be foamed. In the semi-crystalline polyolefins, they are in the technologically difficult to control range just below the crystallite melting points, while the amorphous thermoplastics such as polystyrene and polyvinyl chloride broader temperature intervals within the softening ranges for foaming are possible. The requirements for the conditioning of thermoplastic melts for extrusion foaming have led to a variety of equipment complex solutions.

So werden zwei Extruder in Tandem-Anordnung hintereinander geschaltet. DieExtrusionsstreckeistineinePlastifizierungszone, eine Injektionszone, eine Misch- und Kühlzone und eine Extrusionszone untergliedert. Der zweite Extruder mit den Zonen des Mischens und Kühlens ist von einem Kühlmantel umgeben, in dem sich eine Kühlflüssigkeit bewegt (US-PS 151192). Bei einem anderen Extruder mit einem sehr großen Länge-Durchmesser-Verhältnis der Schnecke von 40 D und mehr wird in der letzten Zylinderzone vor dem Extrusionswerkzeug eine Konditionierung der Schmelze für das Schäumen vorgenommen (US-PS 4424287). In der US-PS 2669781 ist am verlängerten Extrusionszylinderzum Konditionieren der Schmelze eine gekühlte Welle angeordnet. Die US-PS 3751 377 offenbart Zwischenfläche-Oberfläche-Generatoren als statische Mischer. Bei allen bekannten Vorrichtungen wird in der Kühlzone zusätzlich noch gemischt, wobei Wärme dissipiert wird. Das wirkt dem Kühleffekt entgegen. Bei teilkristallinen Polymeren sind diese Vorrichtungen teilweise nicht anwendbar, da die erreichbare Kühlung zu gering ist. Die meisten bekannten Vorrichtungen sind an definierte zu verschäumende Substanzen gebunden bzw. auf ein spezielles Problem des Extrusionsschäumens ausgelegt.Thus, two extruders are connected in tandem arrangement one behind the other. The extrusion line is divided into a loading zone, an injection zone, a mixing and cooling zone and an extrusion zone. The second extruder with the zones of mixing and cooling is surrounded by a cooling jacket, in which a cooling liquid moves (US-PS 151192). In another extruder with a very large screw to length ratio of 40 D and more, the melt is conditioned for foaming in the last cylinder zone before the extrusion die (US Pat. No. 4,424,287). In US Pat. No. 2,669,781, a cooled shaft is disposed on the extended extrusion cylinder for conditioning the melt. U.S. Patent 3,751,377 discloses interfacial surface generators as static mixers. In all known devices is additionally mixed in the cooling zone, wherein heat is dissipated. This counteracts the cooling effect. In partially crystalline polymers, these devices are partially not applicable, since the achievable cooling is too low. Most known devices are bound to defined substances to be foamed or designed for a specific problem of extrusion foaming.

In der DE-OS 2906973 wird eine Schmelzen-Kühlvorrichtung aufgezeigt, mit der die Schmelze in Teilströme aufgeteilt und gekühlt wird. Sie ist zwischen Extruderzylinder und Extrusionswerkzeug angeordnet, besteht aus einem Einlaß-Sammelkanal und einem Auslaß-Sammelkanal, zwischen denen sich ein oder mehrere gekühlte Blöcke aus Metall, vorzugsweise Aluminium, befinden. Ein Metallblock, von einer Kühlrinne umgeben, weist eine Reihe durchgehender Löscher bzw. Durchlässe auf, die bevorzugt eine gleichbleibend kreisförmige Querschnittsform besitzen, quer zur Richtung des Einlaß-Sammelkanals angeordnet sind und nacheinander in bezug auf diese Richtung in den Auslaß-Sammeikanal führen. Die Sammelkanäle können einen ringförmigen Querschnitt aufweisen, der durch die innere Oberfläche des Gehäuses und einem torpedoförmigen Bauteil begrenzt ist. Die Durchlässe fördern Teilströme senkrecht sowohl zur einströmenden wie zur ausströmenden Schmelze. Diese Teilströme kühlen sich in den Durchlässen ab und erzeugen im Auslaß-Sammelkanal eine vermischende Turbulenz. Flächenmäßig ist vorzugsweise die Gesamtheit der Durchlaßöffnungen so, daß keine Einengung im Durchlaß des Materials von einem Sammelkanal zum anderen entsteht. Der Durchmesser der Durchlaßöffnungen ist ein einem weiten Bereich wählbar (ca. 3 mm bis 10 mm). In einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel übersteigt das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Durchlaßöffnungen nicht wesentlich 10:1. Die Gesamtquerschnittsfläche der Durchlaßöffnungen, die einen Einlaß-Sammelkanal mit einem Auslaß-Sammelkanal verbinden, ist vorzugsweise größer als die wirksame Querschnittsfläche des Einlaß-Sammelkanals und vorzugsweise auch größer als die des Auslaß-Sammelkanals. Es können mehrere Kühlstufen nacheinander geschaltet sein, indem an den Einlaß-Sammelkanal eines folgenden Blockes sich der Auslaß eines vorhergehenden anschließt.In DE-OS 2906973 a melting-cooling device is shown, with which the melt is divided into partial streams and cooled. It is arranged between the extruder barrel and the extrusion die, consists of an inlet collecting channel and an outlet collecting channel, between which are one or more cooled blocks of metal, preferably aluminum. A metal block, surrounded by a cooling trough, has a series of through-holes, which preferably have a constant circular cross-sectional shape, are arranged transversely to the direction of the inlet collecting channel and successively lead with respect to this direction in the outlet collecting channel. The collection channels may have an annular cross-section bounded by the inner surface of the housing and a torpedo-shaped component. The passages promote partial flows perpendicular to both the incoming and outgoing melt. These sub-streams cool in the passages and create a mixing turbulence in the outlet header. In terms of area, the entirety of the passage openings is preferably such that there is no restriction in the passage of the material from one collecting channel to the other. The diameter of the passage openings is a wide range selectable (about 3 mm to 10 mm). In a particularly advantageous embodiment, the ratio of length to diameter of the passage openings does not substantially exceed 10: 1. The overall cross-sectional area of the ports which connect an inlet header to an outlet header is preferably greater than the effective cross-sectional area of the inlet header and, preferably, greater than that of the outlet header. Several cooling stages can be connected in succession by connecting to the inlet collecting duct of a following block the outlet of a preceding one.

Mit dieser Vorrichtung können Schaumstoffe bis zu einer gleichmäßigen Dichte von 0,03 g/cm³ extrudiert werden. Diese Kühlvorrichtung besitzt einen durchdiein der Hülse radial angeordneten Durchflußlöcherund die sich dazu in einem bestimmten Verhältnis axial erstreckenden Sammelkanäle komplizierten Aufbau. Wenn das Verhältnis des Ein- bzw. Auslaß-Sammelkanals zu den quer zur Richtung nacheinander verlaufenden Durchlässen nicht übereinstimmt, kann es zum Stau oder aber zu großen Druckunterschieden und damit zu erheblichen Mängeln beim Verschäumen kommen. Die nur umlaufende Kühlung an den Blöcken verursacht sehr leicht eine ungleiche Kühlung, beispielsweise eine stärkere Kühlung in den mehr außenliegenden Durchlaßkanälen, die zu ungleicher Konditionierung der Schmelze führt.With this device foams can be extruded to a uniform density of 0.03 g / cm ³ . This cooling device has a through-hole in the sleeve radially arranged through-holes and in a certain ratio axially extending collecting ducts complicated structure. If the ratio of the inlet and outlet collecting channel to the transverse to the direction successive passages does not match, it can lead to congestion or large pressure differences and thus to significant deficiencies in foaming. The only circulating cooling on the blocks very easily causes unequal cooling, for example, a stronger cooling in the more outer passageways, which leads to uneven conditioning of the melt.

Im Extremfall können die Kühlkanäle in den Randbereichen des Blockes einfrieren, d. h. durch erstarrte Schmelze zugesetzt werden.In extreme cases, the cooling channels can freeze in the edge regions of the block, d. H. be added by solidified melt.

Gleichzeitig werden die innenliegenden Kanäle schneller durchströmt, woraus geringere Kühleffektivität resultiert. Damit wird die Verarbeitungsmöglichkeit-der Vorrichtung auf Thermoplaste reduziert, die sich durch ein bestimmtes Fließverhaiten auszeichnen, z. B. hochmolekulare Polystyren-Typen. Dementsprechend werden die in der DE-OS 2906973 genannten niedrigen Schaumdichten nur an ausgewählten Primär-Thermoplasten nachgewiesen, nicht aber an Thermoplast-Gemischen bzw. Thermoplastabfall-Gemischen mit unbestimmten und schwankenden Fließeigenschaften. Die Funktiopsfähigkeit der Vorrichtung für derartige Stoffgemische wird angezweifelt.At the same time the inner channels are flowed through faster, resulting in lower cooling efficiency. Thus, the processing possibility of the device is reduced to thermoplastics, which are characterized by a certain Fließverhaiten, z. B. high molecular weight polystyrene types. Accordingly, the low foam densities mentioned in DE-OS 2906973 are detected only on selected primary thermoplastics, but not on thermoplastic mixtures or thermoplastic waste mixtures with indeterminate and fluctuating flow properties. The funktiopsfähigkeit the device for such mixtures is doubted.

Bei stufenweiser Kühlung, d. h. bei Aneinanderreihung von Blöcken oder aber bei erforderlichen veränderten Kühlflächen ist der gerätetechnische Aufwand erheblich. Eine variable Anwendung dieser Vorrichtung für die Herstellung von Thermoplast-Schaumprofilen wird damit kostenintensiv.With gradual cooling, d. H. when juxtaposing blocks or when required changed cooling surfaces of equipment expense is considerable. A variable application of this device for the production of thermoplastic foam profiles is thus costly.

In der Anmeldung DD-WP B 29 D 288187 5 der Erfinder wird die Konditionierung der Thermoplastschmelzen durch die Abkühlung der Extrudatoberflachen unter Beibehaltung des Extrusionsdruckes vorgenommen. Die auf diese Weise hergestellten Schaumextrudate besitzen wenig Möglichkeiten der Variation des Extrudatquerschnittes und können ausschließlich mit einer grobzelligen Struktur produziert werden. Daraus resultieren Einschränkungen für die Anwendbarkeit der Thermoplast-Schaumprofile.In the application DD-WP B 29 D 288187 5 of the inventors, the conditioning of the thermoplastic melts is carried out by the cooling of the extrudate surfaces while maintaining the extrusion pressure. The foam extrudates produced in this way have little possibility of varying the extrudate cross-section and can only be produced with a coarse-cell structure. This results in restrictions on the applicability of the thermoplastic foam profiles.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine einfache, billige Vorrichtung zum Kühlen der ein Treibgas enthaltenden Thermoplast-Schmelze zu schaffen, mit der der Massestrom bei geringem Kraftaufwand über seinen Querschnitt homogen abgekühlt wird. Der Massedruck nach Passieren der Vorrichtung soll im Extrusionswerkzeug noch so hoch sein, daß vordem Austritt der Schmelze in die Atmosphäre kein Treibgas aus der Schmelzlösung entweichen kann. Die Vorrichtung soll an herkömmliche Extrusionsanlagen für Thermoplaste zu installieren sein und die Durchführung des Extrusionsschäumverfahrens auf solchen Maschinenermöglichen.The aim of the invention is to provide a simple, inexpensive device for cooling the thermoplastic gas containing a propellant, with which the mass flow is cooled homogeneously with little effort over its cross section. The mass pressure after passing through the device should still be so high in the extrusion die that no fuel gas can escape from the melt solution before the melt exits into the atmosphere. The apparatus is intended to be installed on conventional thermoplastic extrusion lines and to allow the extrusion foaming process to be carried out on such machines.

Essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Massetemperatur der Thermoplastschmelze unter Beibehaltung des Massedruckes soweit zu senken, daß nach Freisetzung der Stoffmischung Schmelze-Treibmittel — Zusatzkomponenten durch Entspannung des Treibgases Schäumen eintritt. Mit einer Vorrichtung soll die vom Extruderzylinder gelieferte treibmittelhaltige Schmelze gekühlt und in das folgende Extrusionswerkzeug weitergeleitet werden. Nach Verlassen der Extrusionsdüse sollen in den Extrudaten aus Thermoplasten, Thermoplastgemisch en, insbesondere Thermoplastabf al !gemischen solchen BedingungenThe invention has for its object to reduce the melt temperature of the thermoplastic melt while maintaining the melt pressure to the extent that occurs after release of the mixture melt blowing agent - additional components by relaxation of the propellant gas foaming. By means of a device, the blowing agent-containing melt delivered by the extruder cylinder is to be cooled and passed on to the following extrusion tool. After leaving the extrusion die, thermoplastics, thermoplastic mixtures, in particular thermoplastics, are to be mixed in the extrudates in such conditions

der Diffusionsbeständigkeit gegenüber im Inneren freigesetzten Gasen und der Schmelzenviskosität vorliegen, daß ein gleichmäßiges Schäumen unter Bildung feiner geschlossener Zellen eintritt und Thermoplastschäume mit Dichten kleiner 0,1 g/cm³ hergestellt werden können.the diffusion resistance against internally released gases and the melt viscosity are present, that a uniform foaming occurs to form fine closed cells and thermoplastic foams can be produced with densities less than 0.1 g / cm ³ .

Die Vorrichtung zum Konditionieren von Thermoplastschmelzen beim Extrusionsschäumen, die zwischen einem Extruderzylinder und einem Extrusionswerkzeug angeordnet ist und aus einem zylindrischen Gehäuse besteht, in dem axial torpedoförmige Bauteile aus Metall, vorzugsweise Aluminium, mit Kühlkanälen zum Fördern von Teilströmen der Schmelze angeordnet sind, wobei die Länge der Kühlkanäle zu ihrem Durchmesser ein bestimmtes Verhältnis haben, die Gesamtquerschnittsfläche aller Kühlkanäle größer ist als die wirksame Schmelzeeinflußfläche und mehrere Kühlstufen nacheinander geschaltet sein können, ist erfindungsgemäß derart gestaltet, daß im zylindrischen temperierfähigen Gehäuse ein oder mehrere zylindrische torpedoförmige Bauteile angeordnet sind, die je einen von Temperierflüssigkeit durchströmten Hohlraum besitzen, in deren Längswandungen achsenparallel Kühlkanäle verlaufen, deren Form und Länge, das Länge-Durchmesser-Verhältnis sowie das Verhältnis des Gesamtquerschnittes zum Schmelzeeinflußquerschnitt bekannt sind. Sie besitzen alle den gleichen Abstand zum Kühlmedium. Einem torpedoförmigen Bauteil ist auf der dem Extruderzylinder zugewandten Seite ein Schmelzeverteilerstück, das vorzugsweise kegelförmig gestaltet ist, so zugeordnet, daß die Schmelze über den Gesamtquerschnitt der Kühlkanäle gleichmäßig verteilt ist. Ist der Außendurchmesser des kegelförmigen Schmelzeverteilerstückes gleich dem des zugehörigen torpedoförmigen Bauteils, müssen im Schmelzeverteilerstück korrespondierend in den Kühlkanälen Axialbohrungen angeordnet sein.The apparatus for conditioning thermoplastic melts in extrusion foaming, which is arranged between an extruder barrel and an extrusion die and consists of a cylindrical housing in which axially torpedo-shaped components made of metal, preferably aluminum, are arranged with cooling channels for conveying partial streams of the melt, wherein the length the cooling channels to their diameter have a certain ratio, the total cross-sectional area of all cooling channels is greater than the effective Schmelzeeinflußfläche and several cooling stages can be connected in succession, is designed according to the invention that one or more cylindrical torpedo-shaped components are arranged in the cylindrical temperable housing, each one Have flowed through bath tempering liquid in the longitudinal walls axis parallel cooling channels, their shape and length, the length-diameter ratio and the ratio of the Total cross-section to Schmelzeeinflußquerschnitt are known. They all have the same distance to the cooling medium. A torpedo-shaped component is on the side facing the extruder cylinder a melt distribution piece, which is preferably designed conical, so assigned that the melt over the total cross section of the cooling channels is evenly distributed. If the outer diameter of the conical melt distributor piece is equal to that of the associated torpedo-shaped component, axial bores must be arranged in the melt distributor piece corresponding to the cooling channels.

In der zylindrischen Wandung des torpedoförmigen Bauteils sind die Kühlkanäle mit vorzugsweise runden Durchmessern gleichmäßig verteilt. Der äußere Durchmesser der zylindrischen Wandung ist > dem Schneckendurchmesser im Extruderzylinder.In the cylindrical wall of the torpedo-shaped component, the cooling channels are preferably evenly distributed with preferably round diameters. The outer diameter of the cylindrical wall is> the screw diameter in the extruder barrel.

Bei einer Stufenkühlung, wo zwei oder mehrere torpedoförmige Bauteile im zylindrischen Gehäuse in Reihe angeordnet sind, können die Kühlkanälflächen zu denen eines nachfolgenden Bauteils unterschiedlich groß sein, indem die Anzahl der Kühlkanäle und/oder deren Einzelquerschnitte variiert werden.In a step cooling, where two or more torpedo-shaped components are arranged in series in the cylindrical housing, the Kühlkanälflächen can be different in size to those of a subsequent component by the number of cooling channels and / or their individual cross sections are varied.

An der inneren Wandung des zylindrischen Gehäuses in Richtung Extrusionswerkzeug ist ein Vereinigungsstück angebracht, das bei genannter Stufenkühlung mit dem Schmelzeverteilerstück eines folgenden torpedoförmigen Bauteils einen Schmelzestromvereinigungskanal bildet. .On the inner wall of the cylindrical housing in the direction of extrusion tool, a union piece is attached, which forms a melt stream merging channel with the melt distribution piece of a following torpedo-shaped component at said stage cooling. ,

Die im Extruder erzeugte Schmelze mit dem in ihr dispergierten Treibmittel, ggf. einer Treibmittel-Trägersubstanz und weiteren Modifizierungskomponenten wird hinter der Schnecke im Extrusionszylinder zu einem einheitlichen Massestrom vereinigt und über das Schmelzeverteilerstück den Kühlkanälen der zylindrischen Wandung des torpedoförmigen Bauteils gleichmäßig zugeführt. Der Gesamtquerschnitt der achsenparallelen Kühlkanäle ist mindestens gleich groß oder größer als der des Ringspaltes im Extrusionszylinder, wodurch sich Strömungsgeschwindigkeiten der Teilströme der Schmelze in den Kühlkanälen ergeben, die gleich oder kleiner als die im Ringspalt sind. Die Anzahl der Kühlkanäle ist so ausgelegt, daß ihr Gesamtquerschnitt das 1,5- bis3fache des Ringquerschnittes beträgt. Zur Gewährleistung ökonomischer Durchsatzraten sowie zur Eröffnung von Verarbeitungsmöglichkeiten für verschiedenartige Thermoplaste, Thermoplastgemische und auch Abfallgemische, die sich aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften nurschwerverarbeiten lassen, ist es vorteilhaft, die Kühlkapazität derVorrichtung den thermodynamischen Eigenschaften und den Fließeigenschaften verschiedener Schmelzen anpassen zu können. Zur Lösung dieser Aufgabe werden zwei oder mehrere Kühltorpedos hintereinander in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet. Durch die Form des Schmelzevereinigungsstückes werden zunächst die Teilströme wieder zusammengeführt und anschließend für den folgenden torpedoförmigen Bauteil mit seinen Kühlkanälen zur gleichmäßigen Aufteilung über den ringförmigen Querschnitt der zylindrischen Wandung wieder aufgeteilt. Die Aufteilung der Schmelze in Teilströme im torpedoförmigen Bauteil ist bevorzugt eine andere als im vorhergehenden.The melt produced in the extruder with the propellant dispersed in it, possibly a propellant carrier substance and further modifying components is combined behind the screw in the extrusion cylinder to form a uniform mass flow and uniformly fed to the cooling channels of the cylindrical wall of the torpedo-shaped component via the melt distributor. The total cross section of the axis-parallel cooling channels is at least equal to or greater than that of the annular gap in the extrusion cylinder, resulting in flow rates of the melt streams in the cooling channels, which are equal to or smaller than those in the annular gap. The number of cooling channels is designed so that their total cross section is 1.5 to 3 times the ring cross section. To ensure economical throughput rates as well as to open processing capabilities for various thermoplastics, thermoplastic blends and also waste blends that are difficult to process due to their specific properties, it is advantageous to be able to adapt the cooling capacity of the device to the thermodynamic properties and flow characteristics of various melts. To solve this problem, two or more cooling torpedoes are arranged behind one another in a cylindrical housing. Due to the shape of the melt merging piece, the partial streams are first brought together again and then split again for the following torpedo-shaped component with its cooling channels for uniform distribution over the annular cross section of the cylindrical wall. The division of the melt into partial streams in the torpedo-shaped component is preferably different from the preceding one.

embodiment

Es zeigen:Show it:

Figur 1: eine ExtrusionsschäumeinrichtungFigure 1: an extrusion foaming device

Figur 2: Längsschnitt durch eine KonditioniervorrichtungFigure 2: longitudinal section through a conditioning device

Figur 3: Schnitt A-A durch die KonditioniervorrichtungFIG. 3: Section A-A through the conditioning device

Thermoplastabfälle aus Haushalten, bestehend aus 42% PE hoher Dichte, 28% PE niederer Dichte, 15%PVC-h und 15% Polystyren und Polystyrencopolymeren, werden zerkleinert, einem Waschprozeß unterzogen und von eisenhaltigen Verunreinigungen befreit. Das so aufbereitete Thermoplast-Abfallgemisch wird mittels Granulator zu einem rieselfähigen Schüttgut mit Korngrößen unter 4mm aufbereitet und mit Schäumhilfsmitteln und einem geeigneten physikalisch wirkenden Treibmittel, z. B. Ethanol, versehen. Die so vorbereitete Mischung wird in den Aufgabentricnter eines Einschneckenextruders mit 45 mm Schneckendurchmesser D und 25 D Schneckenlänge gegeben. Bei einer Umdrehungszahl der Schnecke (13) von 50 min"¹ beträgt die Massetemperatur vor der Schneckenspitze 445 K und der Massedruck 1 850MPa.Household waste from household waste consisting of 42% high-density PE, 28% low-density PE, 15% PVC-h and 15% polystyrene and polystyrene copolymers are crushed, subjected to a washing process and freed of ferrous contaminants. The thus treated thermoplastic waste mixture is processed by granulator to a free-flowing bulk material with particle sizes below 4mm and with foaming aids and a suitable physically acting propellant, eg. As ethanol provided. The prepared mixture is placed in the feed center of a single screw extruder with 45 mm screw diameter D and 25 D screw length. At a screw speed (13) of 50 min ^-1 , the melt temperature before the screw tip is 445 K and the melt pressure is 1 850 MPa.

Die Schmelze wird vereinigt und in der Konditioniervorrichtung 1, die durch Flansche 5, 6 mit dem Extruderzylinder 2 und dem Extrusionswerkzeug 3 verbunden ist, dem Schmelzeverteilerstück 11 und dem ersten von zwei torpedoförmigen Bauteilen 7, 8 im zylindrischen Gehäuse 4 zugeführt. Durch das kegelförmige Schmelzeverteilerstück 11 wird die Schmelze direkt auf sechs achsparallele Kühlkanäle 10 mit runden Querschnitten in der zylindrischen Wandung des torpedoförmigen Bauteils 7 gelenkt. Die Strömungsgeschwindigkeiten in den Kühl kanälen 10 ist gleich oder kleiner als die im Ringspalt zwischen Kerndurchmesser der Extruderschnecke 13 und dem Innendurchmesser des Extruderzylinders.The melt is combined and supplied in the conditioning device 1, which is connected by flanges 5, 6 with the extruder barrel 2 and the extrusion die 3, the melt distribution piece 11 and the first of two torpedo-shaped components 7, 8 in the cylindrical housing 4. By the conical melt distribution piece 11, the melt is directed directly to six axially parallel cooling channels 10 with round cross sections in the cylindrical wall of the torpedo-shaped component 7. The flow rates in the cooling channels 10 is equal to or smaller than those in the annular gap between the core diameter of the extruder screw 13 and the inner diameter of the extruder cylinder.

Die Temperatur des durchströmenden Kühlmediums in den Hohlräumen 9 der torpedoförmigen Bauteile 7, 8 beträgt im kontinuierlichen Betrieb 388 K. Die Zu- und Abführung des Temperaturmediums in und aus dem zylindrischen Hohlraum erfolgt durch radiale Bohrungen 14 im Mantel des torpedoförmigen Bauteils 7 und 8, die zwischen den Kühlkanälen 10für die Schmelze angeordnet sind. Zur Gewährleistung von hoher Kühlleistung sowie hysteresearmer und genauer Steuerung der Konditioniervorrichtung sind die torpedoförmigen Bauteile 7, 8 aus Aluminium gefertigt. Die aus den Kühlkanälen 10 desThe temperature of the cooling medium flowing through in the cavities 9 of the torpedo-shaped components 7, 8 in continuous operation 388 K. The supply and removal of the temperature medium in and out of the cylindrical cavity by radial holes 14 in the shell of the torpedo-shaped component 7 and 8, the are arranged between the cooling channels 10 for the melt. To ensure high cooling performance and low hysteresis and precise control of the conditioning, the torpedo-shaped components 7, 8 are made of aluminum. From the cooling channels 10 of the

torpedoförmigen Bauteils 7 kommenden Teilströme der Schmelze werden durch dasSchmelzevereinigungsstuck 12 und den Verteiler 11 des folgenden torpedoförmigen Bauteils 8 wieder vereinigt und auf seine acht achsparallelen Kühlkanäle wieder gleichmäßig verteilt.toroidal component 7 coming melt streams are reunited by the Schmelzervereinigungsstuck 12 and the manifold 11 of the following torpedo-shaped member 8 and evenly distributed to its eight paraxial cooling channels again.

Die Länge der torpedoförmigen Bauteile 7, 8 ist so bemessen, daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser der Kühlkanäle nicht 15:1 übersteigt. Nach dem Verlassen der Vorrichtung, im Stauraum des Extrusionswerkzeuges 3 vor der Düse besitzt die Masse eine Temperatur von 407 K. Nach dem Verlassen der 8-mm-Runddüse schäumt das Extrudatzu einem Schaumstrang von 42 mm Durchmesser auf, dessen Dichte nach dem Abkühlen 0,053 gern"³ beträgt. Die Zellstruktur ist mit Zellgrößen unter 0,5 mm sehr fein, lediglich an Punkten mit Verunreinigungen, z.B. nicht aufschließbaren Duroplastpartikeln, ergeben sich Blasen bis zu 3 mm Durchmesser.The length of the torpedo-shaped components 7, 8 is so dimensioned that the ratio of length to diameter of the cooling channels does not exceed 15: 1. After leaving the device, in the storage space of the extrusion die 3 in front of the nozzle, the mass has a temperature of 407 K. After leaving the 8-mm round die foams the extrudate to a foam strand of 42 mm diameter, the density after cooling 0.053 like ^"3. The cell structure is very fine with cell sizes below 0.5 mm, only at points of impurities, eg, nondigestible Duroplastpartikeln, bubbles arise up to 3 mm in diameter.

Das Extrudat kann sofort nach dem Austreten aus der Düse mittels Heißabschlag-Granulierung zu einem Schaumgranulat verarbeitet werden, das als feuchte- und verrottungsbeständige lose Dammschüttung im Bauwesen verwendet werden kann. Die Wärmeleitfähigkeit einer solchen Dammschüttung beträgt 0,06WrrT¹K~¹. Damit ist eine neue hochwertige Variante der Wiederverwertung von Thermopiast-Abfallgemischen minderer Qualität gegeben.The extrudate can be processed immediately after leaving the die by means of hot blast granulation to a foam granules that can be used as a moisture and rot-proof loose embankment in construction. The thermal conductivity of such a dam is 0.06WrrT ¹ K ~ ¹ . This is a new high-quality variant of the recycling of Thermopiast waste mixtures of inferior quality.

Claims

An apparatus for conditioning thermoplastics melt in extrusion foaming, which is arranged between an extrusion cylinder and an extrusion die and consists of a cylindrical housing by axially torpedo-shaped metal components, preferably aluminum, are arranged with cooling channels for conveying partial streams of the melt, the length the cooling channels to their diameter have a certain ratio, the Gesamtquerschnittsfiäche all cooling channels is greater than the effective Schmelzeinflußfläche and several cooling stages can be connected in succession, characterized in that in the temperable housing (4) one or more cylindrical torpedo-shaped components (7, 8) are arranged, each having a flow-through by tempering liquid cavity (9) whose longitudinal walls axially parallel cooling channels (10) of known shape and length, known length-diameter ratio and known Verhä ratio of the total cross-section to the Schmelzeeinflußquerschnitt the melt and have the same distance to the cooling medium, on the extruder cylinder (2) side facing the torpedo-shaped component (7) is assigned a Schmelzeverteilerstück (11) so that the melt over the total cross section of the cooling channels (10) is uniformly distributed, on the side facing the extrusion die (3) side in the housing (4) is a union piece (12) and in step cooling with the melt distribution piece (11) of a following torpedo-shaped. Component (8) forms a melt stream merging channel.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the cylindrical wall of a torpedo-shaped component (7, 8), the cooling channels (10) are distributed uniformly with preferably round diameters.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the outer diameter of the cylindrical wall of the torpedo-shaped component (7,8)> the screw diameter in the extruder cylinder (2).

4. Device according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the cooling channel surface by the number of cooling channels (10) and / or their individual cross sections is variable and differs in step cooling in successive torpedo-shaped components (7, 8).

5i Device according to claim 1, characterized in that the melt distribution piece (11)

is designed cone-shaped.
6. A device according to claims 1 and 5, characterized in that at the same outer diameter of the conical melt distribution piece (11) and the associated torpedo-shaped component (7, 8) in the melt distribution piece (11) axial bores corresponding to the cooling channels (10) are arranged.