DE19755696A1 - Extrusionsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines vorzugsweise selbst mehrschichtigen Laminates aus thermoplastischen Material, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Für die Herstellung von mehrschichtigen Laminaten sind verschiedene Extrusions­ vorrichtungen bekannt. Man unterscheidet Extrusionsvorrichtungen mit einer Mehr­ schicht-Teileranordnung mit flügelartigen Teilern (DE-A-27 22 748) und Extru­ sionsvorrichtungen mit einer Mehrschicht-Teileranordnung mit Drehbolzen (DE-C-38 03 412). Für eine umfangreiche Diskussion dieses Standes der Technik zur Her­ stellung mehrschichtiger Laminate darf insbesondere auf die DE-C-38 03 412 verwiesen werden, deren Offenbarungsgehalt hiermit auch zum Offenbarungsgehalt der hier vorliegenden neuen Patentanmeldung gemacht wird.

Laminate aus thermoplastischem Material, insbesondere mehrschichtige Laminate, sind außerordentlich preisempfindliche Produkte, bei denen stets nach Möglichkeiten zur Realisierung auch geringer Optimierungen der Herstellungskosten gesucht. Mehrschichtige Laminate aus thermoplastischem Material werden beispielsweise ein­ gesetzt, um Recyclingmaterial, also Mahlgut beispielsweise aus Stanzgittern wieder einzubringen. Um für das spätere Produkt, beispielsweise tiefgezogene Becher aus thermoplastischem Material, die Außenflächen wie bei Produkten aus Neuware zu ge­ stalten, haben die mehrschichtigen Laminate nur die Mittelschicht aus Recyclingma­ terial, die Außenschichten jedoch aus Neuware. Da die Außenschichten aber sehr dünn sein können, jedenfalls wenn man eine zweckmäßig optimierte Extrusionstech­ nik einsetzt, ergeben sich hiermit erhebliche Kosteneinsparung.

Beispielsweise bei der Herstellung von tiefgezogenen Bechern aus thermoplasti­ schem Material folgt der Extrusion des mehrschichtigen Laminates ein Thermoform­ prozeß. Bei diesem wird das Laminat in voller Breite in die Thermoformmaschine ein­ gezogen. Das Einziehen wird durch seitlich angeordnete Einzugsmittel, insbesondere entsprechende Einzugsketten realisiert. Ca. 15 mm bis 30 mm an jedem Rand sind somit für den Thermoformprozeß verloren.

Es ist bereits erkannt worden, daß die seitlichen Randstreifen, die beim Thermoform­ prozeß für das Einziehen des mehrschichtigen Laminates benötigt werden, jedoch für die tiefgezogenen Becher nicht relevant sind, gänzlich aus Recyclingmaterial oder preisgünstigem thermoplastischen Neumaterial hergestellt werden können. Dies gilt insbesondere dann, wenn zu den zuvor erläuterten zwei oder drei Schichten des La­ minates noch weitere Schichten aus teurerem Material, beispielsweise aus sauerstoff­ undurchlässigem Material kommen. In dem diesbezüglich bekannten Stand der Technik (EP-A-0 642 912), von dem die Erfindung ausgeht, werden die seitlichen Randstreifen in der Extrusionsdüse selbst an das mittige, breite, mehrschichtige Lami­ nat anextrudiert. Dazu befinden sich in der Extrusionsdüse an beiden Rändern des das mehrschichtige Laminat führenden Hauptdurchflußkanals zur Düsenöffnung hin spitz zulaufende Teiler. Zwischen den Teilern befindet sich das mehrschichtige Lami­ nat, seitlich an der Außenseite der Teiler strömt das Randstreifenmaterial, insbeson­ dere das Recyclingmaterial. Diese vereinigen sich an der Spitze der Teiler zu dem aus der Extrusionsdüse austretenden Verbundmaterial.

Es hat sich gezeigt, daß die aus dem Stand der Technik bekannte, zuvor erläuterte Ex­ trusionsvorrichtung konstruktiv aufwendig ist, nämlich eine aufwendige Einstell­ technik im Bereich der Extrusionsdüse erfordert. Der Erfindung liegt daher die Auf­ gabe zugrunde, eine Extrusionsvorrichtung der in Rede stehenden Art anzugeben, bei der das Anextrudieren der schmalen Randstreifen aus Recyclingmaterial einfacher und kostengünstiger realisierbar ist.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einer Extrusionsvorrichtung mit den Merkma­ len des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Ge­ genstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird das Zusammenführen des Randstreifenmaterials mit dem vor­ zugsweise mehrschichtigen Laminat vor der Extrusionsdüse durchgeführt, und zwar mittels der an sich aus dem Stand der Technik für die Extrusion des mehrschichtigen Laminates selbst bekannten Drehbolzentechnik. Das ist konstruktiv wesentlich ein­ facher als die Koextrusion der Randstreifen mit dem Laminat erst in der Extrusions­ düse selbst.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in einer Ansicht, stark schematisiert, den Austritt der Extrusionsdüse ei­ ner erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung mit einem beispielhaft hier dreischichtigen Laminat mit seitlichen Randstreifen,

Fig. 2 einen Achtschicht-Adapter einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrich­ tung in einer Seitenansicht,

Fig. 3 den Adapter aus Fig. 2 in einer Draufsicht von oben in Fig. 2,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines Drehbolzens für einen Adapter gemäß Fig. 2 und 3.

Die Lehre der Erfindung befaßt sich mit einer Extrusionsvorrichtung zu Herstellung eines Laminates 1, das nach bevorzugter Lehre selbst wieder aus mehreren Laminat­ schichten 2 besteht. Fig. 1 läßt das Laminat erkennen, höchst schematisch, wie es aus einer ebenso schematisch dargestellten Extrusionsdüse 3 austritt. Man erkennt im dargestellten Ausführungsbeispiel eine mittige, aus Recyclingmaterial (Regenerat) be­ stehende Laminatschicht 2a und zwei aus Neuware bestehende obere und untere Laminatschichten 2b.

Wichtig für die Lehre ist, daß es sich um ein Laminat 1 handelt, das an den Seitenrän­ dern, also den in Extrusionsrichtung verlaufenden Rändern, mit schmalen Randstrei­ fen 4 aus anderem thermoplastischen Material, insbesondere ebenfalls aus Recyc­ lingmaterial wie das Material der mittigen Laminatschicht 2a, versehen ist. Diese Randstreifen 4 erfüllen die in dem allgemeinen Teil der Beschreibung erläuterte Funktion, werden also als Angriffsbereiche für Einzugsketten einer Thermoformma­ schine genutzt.

Fig. 2 und 3 deuten am rechten Rand mit dem Pfeil an, daß dort die Extrusionsdüse 3 anschließt, die hier nicht weiter dargestellt ist. Fig. 2 und 3 zeigen einen der Extru­ sionsdüse 3 strömungstechnisch vorgeschalteten Adapter 5. Im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel ist der Adapter 5 von der Extrusionsdüse 3 selbst getrennt. Er könnte auch einstückig mit der Extrusionsdüse 3 ausgeführt sein.

In Fig. 2 und 3 angedeutet ist jeweils der mittige, breite Hauptdurchflußkanal 6 für das Laminat 1. Man erkennt angedeutet auch eine Mehrschicht-Teileranordnung 7 für das mehrschichtige Laminat 1, wie sie an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Mehrzahl der Verstellanordnungen 8 ist darauf zurückzuführen, daß wir es hier mit einem Adapter 5 zu tun haben, mit dem ein insgesamt sechsschichtiges Lami­ nat 1 mit Randstreifen 4 extrudiert werden kann.

Neben dem Hauptdurchflußkanal 6 erkennt man in Fig. 2 und 3 rechts und links des Hauptdurchflußkanals 6 zwei Nebendurchflußkanäle 9 für das Randstreifenmaterial. Auf die weiter noch vorhandenen Nebendurchflußkanäle für andere Laminatschich­ ten sollen hier nicht weiter eingegangen werden.

Wesentlich ist nun, daß jeder Nebendurchflußkanal 9 im Adapter 5 mittels einer als Drosselbolzen 10 ausgeführten Drosselvorrichtung randseitig mit dem Hauptdurch­ flußkanal 6 zusammengeführt ist. Den Drosselbolzen 10 erkennt man in Fig. 2 in senkrechter Anordnung, in Fig. 3 sieht man auf den außenliegenden Kopf jedes der beiden Drosselbolzen 10. Das wird weiter unten noch näher erläutert.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines solchen Drosselbolzens 10, der einen Strömungskanal 11 für das Randstreifenmaterial aufweist und mit einem Kontaktbereich 12 den sich hier entsprechend verbreiternden Hauptdurchflußkanal 6 randseitig berührt oder durchdringt.

Wie im Stand der Technik aus der DE-C-38 03 412, auf den hier unter Einschluß des kompletten Offenbarungsgehalts dieser Druckschrift nochmals hingewiesen wer­ den soll, soll auch hier durch Bewegen des Drosselbolzens 10 gegenüber den Haupt­ durchflußkanal 6, insbesondere durch Drehen des Drosselbolzens 10 um seine Längsachse, die Breite und/oder die Dicke des jeweiligen Randstreifen 4 einstellbar sein.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel erkennt man, daß der Drosselbolzen 10 hier senkrecht zur Flußrichtung des Laminates 1 im Hauptdurchflußkanal 6 angeordnet, ist, diese Flußrichtung wird in Fig. 2 mit einem Pfeil angedeutet. Ferner erkennt man, daß im dargestellten Ausführungsbeispiel der Drosselbolzen 10 auch senkrecht zur Mittelebene des Hauptdurchflußkanals 6 angeordnet ist. Die Mittelebene des Haupt­ durchflußkanals 6 liegt bei Fig. 3 in der Zeichenebene. Man erkennt, daß die beiden Drosselbolzen 10 senkrecht dazu stehen.

Im Grundsatz könnte es allerdings auch so sein, daß die Drosselbolzen 10 parallel zur Mittelebene des Hauptdurchflußkanals 6 angeordnet sind, also in gegenüber Fig. 2 und 3 um 90° versetzter Anordnung. Das würde eine andere Gestaltung des Kon­ taktbereichs 12 des jeweiligen Drosselbolzens 10 erfordern.

Fig. 4 zeigt an dem dortigen Beispiel, daß der Drosselbolzen 6 im eingebauten Zu­ stand derart in den Nebendurchflußkanal 9 eingebaut ist, daß er mit seinem Kontakt­ bereich 12 den Hauptdurchflußkanal 6 teilweise durchdringt. Durch Drehen des Drosselbolzen 10 um seine Längsachse wird der Kontaktbereich 12 zum Haupt­ durchflußkanal 6 verändert. Dadurch können dann im Prinzip Breite und/oder Dicke des entsprechenden Randstreifens 4 eingestellt werden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Drosselbolzen 10 koaxial im Neben­ durchflußkanal 9 angeordnet, so daß der Strömungskanal 11 axial im Drosselteil 13 des Drosselbolzens 10 verläuft. Besonders vorteilhaft ist es, wenn, wie an sich be­ kannt, der Drosselbolzen 10 neben dem Drosselteil 13 ein Betätigungsteil 14 aufweist und mit dem Betätigungsteil 14 aus dem Adapter 5 herausragt. Im in Fig. 4 dargestell­ ten Beispiel ist das Betätigungsteil 14 als Außenvierkant 15 ausgebildet, insgesamt darf dazu wiederum auf die DE-C-38 03 412 verwiesen werden. Dort sind viele weitere Alternativen der Ausgestaltung des Drosselbolzens 10 erläutert.

Fig. 2 und 3 der Zeichnung machen deutlich, daß die Drosselbolzen 10 im Adapter 5 in Strömungsrichtung hinter der Mehrschicht-Teileranordnung 7 für das mehrschich­ tige Laminat 1 angeordnet sind. Im Strömungsrichtung wird also zunächst das mehr­ schichtige Laminat 1 "hergestellt", anschließend werden die Randstreifen 4 mittels der Drehbolzen 10 seitlich angeströmt. Im Anschluß daran wird die Gesamtanordnung mittels der Extrusionsdüse 3 extrudiert.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, daß die entsprechenden Zuflußkanäle, also die Nebendurchflußkanäle 9 und ein Zuflußkanal 16 für die mittlere Laminat­ schicht 2a mit dem Recyclingmaterial, alle an einen gemeinsamen Zulaufanschluß 17 angeschlossen sind. Fig. 3 läßt dabei andeutungsweise erkennen, daß die Zu­ laufkanäle 9, 16 jeweils mit Strömungs-Steuervorrichtungen 18, im Regelfall entspre­ chenden einstellbaren Drosseln, versehen sind. Die leichte Schraffur macht den Ver­ lauf der Zuflußkanäle 9, 16 deutlich.

Claims (7)

1. Extrusionsvorrichtung zur Herstellung eines vorzugsweise selbst mehrschichtigen Laminates (1) aus thermoplastischem Material, das an den in Extrusionsrichtung ver­ laufenden Seitenrändern mit schmalen Randstreifen (4) aus anderem thermoplasti­ schen Material, insbesondere aus Recyclingmaterial versehen ist,
mit einer für das Laminat (1) und die Randstreifen (4) gemeinsamen Extrusionsdüse (3) und
mit einem der Extrusionsdüse (3) strömungstechnisch vorgeschalteten, ggf. auch ein­ stückig mit der Extrusionsdüse (3) ausgeführten Adapter (5),
wobei der Adapter (5) einen breiten Hauptdurchflußkanal (6) für das Laminat (1) und rechts und links des Hauptdurchflußkanals (6) zwei Nebendurchflußkanäle (9) für das Randstreifenmaterial aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Nebendurchflußkanal (9) im Adapter (5) mittels einer als Drosselbolzen (10) ausgeführten Drosselvorrichtung randseitig mit dem Hauptdurchflußkanal (6) zu­ sammengeführt ist,
daß jeder Drosselbolzen (10) einen Strömungskanal (11) für das Randstreifenmaterial aufweist und mit einem Kontaktbereich (12) den sich hier entsprechend verbreitern­ den Hauptdurchflußkanal (6) randseitig berührt oder durchdringt und
daß durch Bewegen des Drosselbolzens (10) gegenüber dem Hauptdurchflußkanal (6), insbesondere durch Drehen des Drosselbolzens (10) um seine Längsachse, die Breite und/oder Dicke des entsprechenden Randstreifens (4) einstellbar ist.

2. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dros­ selbolzen (10) senkrecht zur Flußrichtung des Laminates (1) im Hauptdurchflußkanal (6) angeordnet ist.

3. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselbolzen (10) senkrecht zur Mittelebene des Hauptdurchflußkanals (6) ange­ ordnet ist.

4. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselbolzen (10) parallel zur Mittelebene des Hauptdurchflußkanals (6) angeordnet ist.

5. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drosselbolzen (10) für die Randstreifen (4) im Adapter (5) in Strömungs­ richtung hinter einer Mehrschicht-Teileranordnung (7) für das mehrschichtige Lami­ nat (1) angeordnet sind.

6. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ nete, daß das mehrschichtige Laminat (1) mindestens eine aus dem Randstreifenmate­ rial, insbesondere also aus einem Recyclingmaterial, bestehende Laminatschicht auf­ weist und daß die entsprechenden Zuflußkanäle (9, 16) alle an einen gemeinsamen Zulaufanschluß (17) angeschlossen sind.

7. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu­ flußkanäle (9, 16) mit Strömungs-Steuervorrichtungen (18) versehen sind.