DE19819349A1 - Beschickung von Kalandern oder dergleichen - Google Patents

Abstract

Nach der Erfindung wird Granulat zur Herstellung und/oder Beschichtung von Kunststoff-Folien in den Spalt eines Kalandergerüstes oder dergleichen aufgegeben, wobei ein Planetwalzenextruderteil zum Heißgranulieren verwendet wird und das Granulat heiß aufgegeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschickung von Kalandern oder dergleichen verwendet. Zu dergleichen Anlagen gehören Kalandretten und Beschichtungsanlagen.

In allen Fällen gehören Walzenpaare zu den Anlagen und wird eine plastifizierte Kunststoffmasse in den Walzenspalt aufgegeben. Die Kunststoffmasse bildet dort einen Materialwulst, der ständig geknetet wird. Einerseits ziehen die Walzen aus dem Materialwulst gleichmäßig Material ab. Andererseits muß dem Materialwulst gleichzeitig plastifizierter Kunststoff zugeführt werden.

Mit den Kalandern oder dergleichen werden Folien und Bahnen hergestellt bzw. beschichtet. Es ist zwar auch möglich, Folien und Bahnen im Wege der Blasextrusion herzustellen. Dabei wird ein Schlauch extrudiert und aufgeblasen, nach ausreichender Kühlung geschlitzt und aufgewickelt.

Mit den Kalandern findet eine zusätzliche intensive Bearbeitung des Kunststoffes und eine erhebliche Qualitätsverbesserung statt. Das Ziel einer gleichmäßigen Qualität einschließlich der Einhaltung geringer Toleranzen läßt sich aber nur mit extremen baulichen Anstrengungen einhalten.

Es ist bekannt, für die Zuführung von plastifiziertem Kunststoff einen oder mehrere, nebeneinander angeordnete Extruder einzusetzen. Die Extruder arbeiten auf eine Breitschlitzdüse. Es ist aber auch bekannt, breite Walzen mit einem einzigen Extruder zu beschicken, indem der Schmelzestrang hin- und hergehend im Walzenspalt verteilt wird.

Die Extruder gewährleisten, insbesondere als Planetwalzenextruder, eine sehr vorteilhafte Schmelzequalität. Die Schmelzequalität ist jedoch nur eine der Voraussetzungen für die gewünschte Folien- und Bahnqualität.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Erreichen der gewünschten Qualität zu vereinfachen bzw. eine weitergehende Qualität zu erzielen. Dabei löst sich die Erfindung von der Vorstellung, daß in den Walzenspalt eine homogene Schmelze aufgegeben werden muß.

Nach der Erfindung wird in den Walzenspalt ein Granulat aufgegeben. Die Granulataufgabe ist an sich nicht naheliegend, weil damit die Homogenität der Schmelze im Walzenspalt beeinträchtigt wird. Gleichwohl wird die Produktqualität dadurch verbessert. Das wird darauf zurückgeführt, daß der Kunststoff im Walzenspalt als Granulat einer andersartigen Bearbeitung als bei schmelzplastischer Aufgabe.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird das Granulat durch Extrusion der Schmelze und Heißabschlag erzeugt und nach dem Heißabschlag unmittelbar (ohne Zwischenlagerung und ohne wesentliche Kühlung) in den Walzenspalt aufgegeben. Dadurch hat das Granulat noch einen erheblichen Wärmeinhalt.

Die Partikelgröße kann in Abhängigkeit von dem Kalander bis 4 m Länge aufweisen, vorzugsweise ist die Länge jedoch höchstens 15 cm. Der Querschnitt kann bis zu 20 Quadratzentimeter betragen, vorzugsweise ist die Querschnittsfläche jedoch nicht größer als 4 Quadratzentimeter.

Vorzugsweise erfolgt das Granulieren unmittelbar beim Austritt der Schmelze aus dem Extruder.

Extruder kommen als Einschnecken-, Zweischnecken und Planetwalzenextruder vor.

Beim Einschneckenextruder rotiert in dem Extrudergehäuse eine einzige Schnecke, die das Aufschmelzen, Homogenisieren und Abkühlen durchführt. Dabei werden diese Arbeiten nicht allein durch die Schneckendrehung, sondern auch durch eine Kühlung und/oder Beheizung des Extrudergehäuses geleistet.

Beim Zweischnecken- oder Doppelschneckenextruder drehen sich im Extrudergehäuse zwei parallel zueinander angeordnete Schnecken, die außerdem miteinander kämmen.

Der Planetwalzenextruder besitzt eine rotierende Zentralspindel und mehrere um die Zentralspindel umlaufende Planetspindeln. Die Planetspindeln kämmen mit der Zentralspindel. Zugleich kämmen die Planetspindeln mit dem dazu innenverzahnten Extrudergehäuse. Die angesprochene Innenverzahnung des Extrudergehäuses umfaßt auch den Einsatz einer innenverzahnten und in das Gehäuse eingesetzten Buchse.

Die Granulierung ist in herkömmlichen Einrichtungen immer eine dem Extruder nachgeschaltete Vorrichtung. Z. B. wird eine Lochblende als Extrusionswerkzeug verwendet, aus der der thermoplastische Kunststoff in dünnen Strängen austritt. Die dünnen Stränge werden in regelmäßigen Abständen mit Hilfe bewegter Messer zerkleinert. Es gibt rotierende und hin- und hergehend bewegte Messer.

Nach einem anderen Verfahrensvorschlag wird die Schmelze zwischen Förderwalzen gegeben, die die Aufgabe haben, Zuschlagstoffe in die Schmelze einzuarbeiten. Besonderen Erfolg hat diese Verfahrensweise bei der Einarbeitung von Fasern.

Die Walzen fördern die Schmelze zu einer Granuliervorrichtung mit einer Lochtrommel, die mit einer Walze einen Walzenspalt bildet. Die in den Walzenspalt gelangende Schmelze wird durch die Öffnungen der Lochtrommel in den Innenraum der Lochtrommel gedrückt. Dort schabt ein Messer die eintretenden Kunststoffstränge von der Innenwand der Lochtrommel ab, so daß in regelmäßigen Abständen eine Zerkleinerung des Kunststoffmateriales stattfindet.

Allen erläuterten Granuliereinrichtungen ist gemeinsam, daß die angeförderte Schmelze in optimaler Strömungs-/Fördergeschwindigkeit der Lochplatte bzw. der Lochtrommel zugeführt werden muß. Hier kann es teilweise zu Verbrennungen und Ablagerungen kommen, speziell bei Duroplasten und sehr empfindlichen Thermoplasten.

Nach Erfindung ist die Granuliereinrichtung als ein Planetwalzenteil ausgebildet, das in Förderrichtung der Planetspindeln ganz oder teilweise verschlossen ist und im Gehäuse bzw. innenverzahnten Buchse vorzugsweise eine Öffnung besitzt, die bis zur Gehäuseaußenseite führt, an der ein Messer zur Zerkleinerung des austretenden Kunststoffstranges entlang bewegt wird. Der Öffnungsquerschnitt entspricht dem gewünschten Querschnitt des Granulats. Der Querschnitt kann quadratisch, rechteckförmig oder in anderer Form eckig oder rund bzw. gewölbt oder eine Kombination von rund und eckig bzw. gewölbt sein.

Bei abgeflachten Querschnittsformen ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Mittellinie des Querschnitts mit der Mitte eines Zahngrundes fluchtet. Die Anordnung der Öffnung kann aber auch davon abweichen.

Im übrigen setzt sich die sich die Erfindung darüber hinweg, ob die Öffnungsbreite größer als die Zahnfußbreite ist. Die Öffnungsbreite kann sich sogar über einen oder mehrere Zähne erstrecken.

Die erfindungsgemäße Granuliervorrichtung hat gegenüber den anderen Granuliervorrichtungen den großen Vorteil, daß die Schmelze durch die umlaufenden Planentspindeln in die Öffnung eingepreßt wird. Der Durchströmungswiderstand für die Schmelze ist an der Öffnung gegenüber einer Granulierung nach einer herkömmlichen Düse vergleichsweise gering.

Bei der erfindungsgemäßen Granuliervorrichtung kann keine Schichtenbildung entstehen. Ablagerungen sind weitgehend ausgeschlossen. Es ist auch keine Schollenbildung bei der Verarbeitung von Duroplasten zu befürchten.

Die erfindungsgemäße Granulierung kann mit verschiedensten Extrudern kombiniert werden, sowohl mit Einschnecken- als auch Planetwalzenextrudern.

Bauliche Vorteile ergeben sich, wenn das Messer der erfindungsgemäßen Granuliervorrichtung auf dem Gehäusemantel umläuft.

Die entstehenden Granulate werden über eine Transporteinrichtung in den Walzenspalt gefördert. Als Fördereinrichtung eignet sich z. B. ein Transportband. Das Transportband kann beweglich angeordnet werden, um bei stationär angeordnetem Extruder das Granulat hin- und hergehend in dem Walzenspalt zu verteilen. Ausreichend kann sein, das Transportband bei stationärer Granulataufgabe in Längsrichtung verschiebbar anzuordnen. In diesem Fall ist vorgesehen, daß die Verschieberichtung parallel zur Längsrichtung der Walzen verläuft.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Anlage mit Extruder und Granuliereinrichtung,

Fig. 2 die Granuliereinrichtung in einer vergrößerten Einzelansicht und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Granuliereinrichtung.

Nach Fig. 1 besteht der Extruder aus zwei Extruderschüssen 11 und 12. Beide Extruderschüsse 11 und 12 sind als Planetwalzenextruder ausgebildet. Zum Extruder gehört noch ein nicht dargestellter Materialeinzug.

Im Betriebsfall wird Kunststoffgranulat, hier PVC, mit gewünschten Zuschlägen von dem Materialeinzug in den Abschnitt 12 eingespeist und dort plastifiziert und homogenisiert. Zugleich findet eine Dispergierung der Zuschläge statt.

Im Abschnitt 11 wird die Schmelze auf Granulierungstemperatur abgekühlt.

Zu den einzelnen Planetwalzenextruderschüssen gehören eine gemeinsame Zentralspindel 21, Planetspindeln 114 und 123 und innenverzahnte Gehäusebuchsen. Die Gehäusebuchsen sind in die Gehäuse der Extruderabschnitte eingesetzt und ermöglichen eine vorteilhafte Ausbildung von Kanälen 115 bzw. 125 mit denen je nach Bedarf eine Kühlung und/oder Heizung vorgenommen werden kann.

Die Planetwalzenspindeln 123 laufen gegen einen Anlaufring 122. Sie gleiten mit ihren Stirnflächen an dem Anlaufring 122 entlang. Der Anlaufring umgibt die Zentralspindel 21 in einem Wir den Schmelzedurchtritt ausreichenden Abstand.

Die Extruderabschnitte 11 und 12 sind an Flanschen 111 und 121 miteinander verbunden. Die Verbindung ist eine Schraubverbindung.

Die Planetwalzenspindeln 114 laufen wie die Planetspindeln 123 gegen einen Anlaufring 113. Der Extruderabschnitt 11 arbeitet in eine Granuliereinrichtung 1, die mit einem Flansch 10 an dem Flansch 112 des Extruderabschnittes 11 verschraubt ist. Die Bauart kann auch wie folgt beschrieben werden: dem aus den Abschnitten 11 und 12 bestehenden Extruder ist eine Granuliereinrichtung 1 vorgeschaltet.

Die Granuliereinrichtung 1 ist gleichfalls als Planetwalzenextruder ausgebildet. Zur Granuliereinrichtung 1 gehören Planetwalzenspindeln 2, eine Gehäuse 8 und eine Zentralspindel. Hier ist eine gemeinsame Zentralspindel mit dem Extruder vorgesehen. Das hat erhebliche bauliche Vorteile hinsichtlich des Antriebes und der Kühlung/Beheizung der Zentralspindel.

Die Verzahnung und das Zusammenwirken der Zentralspindel 21 mit den Planetwalzenspindeln 2 und dem Gehäuse 8 sind der Schnittdarstellung nach Fig. 3 zu entnehmen. Darin ist zugleich dargestellt, daß an der Unterseite der Vorrichtung eine Öffnung 20 vorgesehen ist. Durch die Öffnung 20 wird die von dem Extruder angeförderte und in die Granuliereinrichtung gedrückte Schmelze von den umlaufenden Planeten hindurchgepreßt. Aufgrund der besonderen Preßwirkung kann mit verhältnismäßig geringem Druck in der Granuliereinrichtung gefahren werden.

Durch das Gehäuse 8 verlaufen in Längsrichtung nicht dargestellte Kanäle für Temperierungsmittel. Eine Hälte der Känale dient dem Vorlauf, die andere Hälfte dem Rücklauf. Die Vorlaufkanäle und die Rücklaulkanäle wechseln einander ab. Neben jedem in Gehäuse angeordneten Vorlaufkanal verläuft ein Rücklaufkanal und umgekehrt. Die verschiedenen Kanäle sind an unterschiedliche Sammelkanäle angeschlossen. Sowohl der Sammelkanal für den Zulauf als auch der Sammelkanal für den Rücklauf sind mit einer Leitung verbunden. Eine dieser Leitungen ist in Fig. 3 dargestellt und mit 40 bezeichnet.

Eine weitere Temperierung ist an der Anlaufscheibe 20 und am Kopf der Granuliervorrichtung vorgesehen. Diese weitere Temperierung erfolgt über eine Zuführungsleitung 18 und eine Abführungsleitung 19.

Das Temperierungsmittel ist im Ausführungsbeispiel Wasser, mit dem zumindest bei jedem Anfahren eine Beheizung während des Betriebes durch Kühlung/Heizung eine optimale Temperatur eingestellt wird.

An der dem Extruder abgewandten Seite der Granuliervorrichtung wird der die Granuliervorrichtung bildnede Planetwalzenteil mittels der Anlaufscheibe 9 verschlossen. Die Anlaufscheibe 9 entspricht hinsichtlich der Planetenspindeln 2 in ihrer Funktion den Anlaufringen 113 und 111 im Extruder. Zusätzlich hat die Anlaufscheibe die Aufgabe, daß Gehäuse 8 zu verschließen.

Außen an dem Gehäuse läuft ein Messer um, das an einer Scheibe 30 gehalten ist. Die Scheibe 30 ist mit einem Zahnkranz 31 verbunden. Der Zahnkranz 31 sitzt auf einem Wälzlager 32, das neben den Radialkräften auch Axialkräfte aufnehmen kann. In den Zahnkranz 31 greift ein Ritzel 33 ein. Das Ritzel 33 wird von einem Motor getrieben. Dabei sitzt das Ritzel 33 auf der Motorwelle.

Die Situation mit dem Zahnkranz 31 und dem Ritzel 33 ist in Fig. 4 in einer anderen Ansicht dargestellt. Außerdem ist das mit 35 bezeichnete Messer im Eingriff mit dem Gehäuse. Das Messer 35 gleitet auf der zylindrischen Außenfläche des Gehäuses. Dabei schneidet das umlaufende Messer den aus der Öffnung 20 austretenden Schmelzestrang ab. Die Länge der dadurch anfallenden Partikel wird durch die Drehzahl des Messers 35 und die Austrittsgeschwindigkeit der Schmelze bestimmt. Der Motor ist in nicht dargestellter Weise an der Granuliervorrichtung befestigt.

Fig. 5 zeigt das Zusammenwirken der mit 65 bezeichneten Granuliervorrichtung mit einem Förderband 63 und einem Kalanderwalzenpaar 60, 61. Die Kalanderwalzen 60, 61 dienen zur Beschichtung einer Folie 62. Dabei werden extrudierte Schmelzestränge mit 20 mm Durchmesser in der Granuliervorrichtung auf 100 mm heiß abgelängt. Die Partikel fallen in der mit 66 beschriebenen Richtung auf das Förderband 63. Das Förderband 63 wird über der Folie 62 hin- und hergehend entlang des Walzenspaltes gefördert. Die hin- und hergehende Bewegung ist mit 64 bezeichnet. Die Partikel werden von der Folie in den Walzenspalt getragen. Dort entsteht ein Materialwulst, aus dem die gewünschte Schicht auf der Folie 62 entsteht.

Auf der dargestellten Anlage können Polyolefine, PP, PE, Gummi und PVC verarbeitet werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung und/oder Beschichtung von Folien mittels Kalander oder dergleichen, wobei Kunststoff in den Walzenspalt aufgegeben wird und dort einen Materialwulst bildet, aus dem sich die Folie bzw. Beschichtung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß in den Walzenspalt ein Granulat aufgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat durch Heißabschlag eines extrudierten Materialstranges erzeugt und heiß in den Walzenspalt aufgegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialstrang einen Querschnitt von maximal 20 Quadratzentimeter auf eine maximale Länge von 4 m abgelängt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialstrang einen Querschnitt von maximal von 4 Quadratzentimeter auf eine maximale Länge 15 cm.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat hin- und hergehend im Walzenspalt verteilt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Granulierung ein Planetwalzenextruder (65) verwendet wird, bei dem die Schmelze durch den Gehäuseumfang austritt und von einem umlaufenden Messer (35) abgelängt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Planetwalzenextruder als Granulierungsvorrichtung (65) verwendet wird, der einen nach unten weisenden Schmelzeaustritt (20) aufweist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung eines vor dem Walzenspalt hin- und hergehenden Förderers (63).

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Verwendung eines Bandförderers (63).