DE1236173B

DE1236173B - Presskopf mit einer Ringspaltduese zum Herstellen von Kunststoff-Folien

Info

Publication number: DE1236173B
Application number: DEU8434A
Authority: DE
Inventors: William Allan Seubert
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1960-12-02
Filing date: 1961-11-02
Publication date: 1967-03-09
Also published as: GB929200A; US3105269A

Description

DEUTSCHES WrK^ PATENTAMT

Deutsche Kl.: 39 a3 - 23/04

AUSLEGESCHRIFT ^₆₁₇₃

Aktenzeichen: U 8434 X/39 a3

J 236 173 Anmeldetag: 2.November 1961

Auslegetag: 9. März 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen Preßkopf mit einer Ringspaltdüse zum Herstellen von Folien aus thermoplastischem Kunststoff, welcher einem Extruder vorgeschaltet ist und bei welchem nach dem Extruderauslaß ein divergierender Ringkanal vorgesehen ist, an den sich ein zylindrischer Ringkanal anschließt, der unmittelbar in einen divergierenden Ringkanal übergeht, an dessen Auslaß ein einstellbarer Düsenspalt vorgesehen ist.

Ein solcher Preßkopf ist bekannt. Bei der Herstellung von thermoplastischen Kunststoffen in Form von Folien haben die Kunststoffe während des Durchganges durch den Preßkopf relativ hohe Temperaturen. Wenn thermoplastische Kunststoffe, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, wegen der relativ hohen Temperatur beim Extrudieren auch nur kurzzeitig stocken, tritt eine thermische Zersetzung ein. Die hergestellte Folie weist dann unerwünschte Farbeigenschaften und schlechte mechanische Eigenschaften auf. Besondere Bedeutung kommt diesem Problem dann zu, wenn sehr dünne Folien aus wärmeempfindlichen thermoplastischen Kunststoffen hergestellt werden sollen.

So ist auch bei dem bekannten Preßkopf ein gewisses Stagnieren des gerade durch den Preßkopf gedrückten Kunststoffes nicht zu vermeiden, da die Strömungsquerschnitte senkrecht zur Strömungsrichtung nicht an allen Stellen des Strömungsweges gleich sind. Sobald aber eine gewisse Stagnierung des Flusses des Kunststoffes eintritt, ist eine Zersetzung nicht zu vermeiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die dem bekannten Preßkopf anhaftenden Nachteile zu vermeiden und ihn insbesondere so auszubilden, daß das zu extrudierende Medium in keinem Augenblick während des Durchganges durch den Preßkopf stagniert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ende der im Extruder angeordneten Schnecke als kegelige Spitze ausgebildet ist, die mit der umgebenden Wand einen konvergierenden Ringkanal bildet, der über einen zylindrischen Hohlraum an den dem Extruderauslaß zu gelegenen divergierenden Ringkanal angeschlossen ist, daß der am Düsenspalt gelegene und in den Düsenauslaß übergehende divergierende Ringkanal einen bis zum Auslaßquerschnitt hin abnehmenden Strömungsquerschnitt aufweist und daß die Kanäle von dem an der Schneckenspitze gelegenen konvergierenden Ringkanal an bis zum Beginn des am Düsenspalt gelegenen divergierenden Ringkanals einen konstanten Strömungsquerschnitt aufweisen.

Es ist auch schon ein Preßkopf bekannt, bei dem Preßkopf mit einer Ringspaltdüse zum
Herstellen von Kunststoff-Folien

Anmelder:

Union Carbide Corporation,
NewYork,N.Y.(V.St.A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Als Erfinder benannt:
William Allan Seubert,
Trenton, Ν. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 2. Dezember 1960
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das Ende der im Extruder angeordneten Schnecke als kegelige Spitze ausgebildet ist, die mit der umgebenden Wand einen konvergierenden Ringkanal bildet, der über einea zylindrischen Hohlraum an den dem Extruderauslaß zu gelegenen divergierenden Ringkanal angeschlossen ist. Bei dieser bekannten Ausbildung ist aber nicht dafür gesorgt, daß der gesamte Strömungsquerschnitt in jedem beliebigen axialen Schnitt konstant ist. Außerdem ist dieser bekannte Preßkopf mit anschließenden Ringkanälen unterschiedlichen Querschnitts versehen, und es sind Heiz- und Kühleinrichtungen angeordnet, um Wellenbildungen an der Innenfläche der zu bildenden Kunststoffröhren zu verhindern. Die Bildung von Wellungen tritt lediglich bei dickwandigen Röhren auf. Für die Herstellung dünnwandiger Röhren, wie beispielsweise mit einer Wandstärke bis zu etwa 0,025 mm, ist der bekannte Preßkopf nicht geeignet, da das thermoplastische Kunststoffmaterial während des Durchganges durch den Preßkopf mehrfach verzögert und beschleunigt wird und zwischendurch wegen der entsprechenden Querschnittsänderungen der Strömungskanäle vorübergehend fast zum Stillstand kommt. Ein derartiges Stocken des Flusses hat aber, worauf oben schon hingewiesen worden ist, eine Zersetzung des Kunststoffs zur Folge, weswegen keine einwandfreien Folien herstellbar sind.

Mit der Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß während des Durchganges durch den Preßkopf der

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Claims

Kunststofffluß immer die gleiche Geschwindigkeit hat. Die Strömungsquerschnitte sind so bemessen, daß der Gesamtquerschnitt in jedem beliebigen Axialschnitt gleichbleibt. Dadurch wird sichergestellt, daß eine Verlangsamung des Flusses oder gar ein Stocken vollkommen vermieden wird. Eine Zersetzung des Materials tritt somit nicht auf. Mit der Erfindung wird es erstmals möglich, äußerst dünnwandige Folien ohne Fehlerstellen herzustellen. An Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, sei die Erfindung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Preßkopf. Im Extruder 4 befindet sich ein zylindrisches Rohr 6, in welchem eine Förderschnecke 5 mit kegliger SpitzelO angeordnet ist. Der Mantel 11 der Schnecke 5 weist von der Innenfläche des Extrudergehäuses 6 einen radialen Abstand auf, der der Höhe der schraubenförmigen Stege 9 auf der Schnecke entspricht. Zwischen Schnecke und Extrudergehäuse wird somit ein schraubenförmiger Kanal von nahezu rechteckigem Querschnitt geschaffen. Stirnseitig ist an dem Extruder 4 ein Zwischenstück 1 koaxial mittels Schrauben 36 befestigt, wobei ein Zentrieransatz 8 vorgesehen ist, der sich über das vordere Ende 7 des Extrudergehäuses schiebt. Im Zwischenstück 1 ist eine Bohrung vorgesehen, die aus drei Abschnitten 35,37,39 besteht. Der erste Abschnitt 35 ist eine konische Verjüngung. Daran schließt sich der zylindrische Abschnitt 37 an, von welchem sich die Bohrung wieder konisch erweitert. Von der Stirnfläche 12 der Schnecke 5 erstreckt sich der Kegel 10 gerade mit einer solchen Neigung relativ zum ersten Abschnitt 35 des Zwischenstückes 1 hinein, daß ein konvergierender Ringkanal 13 gebildet wird, dessen Strömungsquerschnitt an jeder beliebigen axialen Stelle konstant ist. Dieser Strömungsquerschnitt ist auch gleich dem Querschnitt des durch die zylindrische Wandung 37 gebildeten Hohlraumes 15. In dem sich anschließenden konisch erweiterten Abschnitt 39 des Zwischenstückes 1 ist ein entgegen der Strömungsrichtung gerichteter Kegel 16 angeordnet, wie später noch beschrieben wird, um einen divergierenden Ringkanal 19 zu bilden, dessen Strömungsquerschnitt wiederum konstant bleibt. Auf das Zwischenstück 1 ist ein Extruderauslaßstück 2 koaxial aufgeschraubt. Auch hier ist wiederum eine Zentrierung vorgesehen, um die koaxiale Anordnung sicherzustellen. Konzentrisch im Auslaßstück 2 ist ein Körper gelagert, an dessen vorderer zylindrischer Fläche 17 sich die Kegelspitze 16 befindet. Dieser Körper wird mittels mehrerer, vorzugsweise dreier gleichmäßig am Umfang verteilter Stege 21 in einer Bohrung des Auslaßstückes 2 gehalten. Die Höhe der Stege 21 ergeben einen zylindrischen Ringraum 18, der sich an den divergierenden Ringraum 19 des Zwischenstückes 1 anschließt. Durch die Stege wird der Körper am Auslaßstück befestigt. Die Stege dienen auch dazu, elektrische Leitungen 22 zu °o haltern, die zu einer Heizung 23 im Körper führen. Zusätzlich zu dieser Heizung 23 ist noch eine Wandheizung 24 vorgesehen, die einen großen Teil des Zwischenstückes 1 umgibt. Die Temperatur des Preßkopfes wird durch ein Thermoelement 25 überwacht. Bei 26 sitzt das Auslaßstück 2 fest auf dem Zwischenstück 1, so daß eine leckdichte Verbindung erzielt wird. Auf das äußere Ende des Innenkörpers des Extruderauslaßstückes 2 ist koaxial ein Düsenschlußstück 3 aufgeschraubt, wobei wiederum eine Zentrierung vorgesehen ist, die mit 34 veranschaulicht ist. Das Schlußstück 3 weist eine konische Vorderfläche 33 auf, die mit einem Radius an die äußere Mantelfläche des Innenkörpers anschließt. Das Extruderauslaßstück 2 ist ebenfalls mit einer konischen Fläche 31 ausgestattet, die über einen Radius 20 an die zylindrische, den zylindrischen Ringkanal 18 außen begrenzende Fläche anschließt. Die beiden konischen Flächen 31 und 33 haben eine etwas voneinander abweichende Neigung, so daß sich ein divergierender, im Strömungsquerschnitt nach außen abnehmender Kanal 41 ergibt. Dieser Kanal hat an seinem äußeren Ende einen Düsenspalt 32. Die Zentrierung 34 ist sowohl radialer als auch axialer Art, nämlich derart, daß, wenn das Schlußstück 3 bei 34 gegen die Schulter des Extruderauslaßstückes 2 bzw. dessen Innenkörper rückt, die richtige Relativstellung zwischen den beiden konischen Flächen 31 und 33 erreicht wird. Die Breite des divergierenden Ringkanals 41 nimmt ab, während der Durchmesser entsprechend der Divergenz zunimmt. Wesentlich ist, daß vom Austritt aus dem Extruderrohr 6 bis zum Eintritt in den divergierenden Ringspalt 41 keine Änderung des Strömungsquerschnittes eintritt. Für eine leichtere Montage ist auf dem Schlußstück 3 stirnseitig eine Platte aufgeschraubt, auf welcher ein Sechskantstück aufgeschweißt ist. Mittels eines entsprechenden Schlüssels läßt sich somit das Schlußstück 3 vom Extruderauslaß 2 leicht abschrauben. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung bildet noch die Verstellmöglichkeit für die Dicke des zu extrudierenden Folienmaterials. Der Extruderauslaß 2 weist zwei parallele Flansche 28,29 auf, die mittels umfangsmäßig verteilter Schrauben 30 gegeneinander verspannt werden können. Wenn der Flansch 28 gegen den Flansch 29 gezogen wird, so verlagert sich die konische Fläche 31 relativ zur Fläche 33 derart, daß der Düsenspalt 32 erweitert wird. Wird dagegen der Flansch 28 vom Flansch 29 weggedrückt, so wird der Düsenspalt 32 verkleinert. Mit dieser sehr einfachen Ausbildung des Preßkopfes läßt sich eine sehr genaue Einstellung der Größe des Düsenspaltes 32 bewirken. Patentansprüche:

1. Preßkopf mit einer Ringspaltdüse zum Herstellen von Folien aus thermoplastischen Kunststoffen, welcher einem Extruder vorgeschaltet ist und bei welchem nach dem Extruderauslaß ein divergierender Ringkanal vorgesehen ist, an den sich ein zylindrischer Ringkanal anschließt, der unmittelbar in einen divergierenden Ringkanal übergeht, an dessen Auslaß ein einstellbarer Düsenspalt vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der im Extruder (4) angeordneten Schnecke (5) als kegelige Spitze (10) ausgebildet ist, die mit der umgebenden Wand einen konvergierenden Ringkanal (13) bildet, der über einen zylindrischen Hohlraum (15) an den dem Extruderauslaß zu gelegenen divergierenden Ringkanal (19) angeschlossen ist, daß der am Düsenspalt gelegene und in den Düsen-