DE2025778B2

DE2025778B2 - Verfahren zur extrusionsformung von thermoplastischen, insbesondere pulverfoermigen, kunststoffen und extruder zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2025778B2
Application number: DE19702025778
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Higashiyama Kyoto; Sugiyama Kohei Ibaraki Osaka; Kiyono (Japan)
Original assignee: Sekisui Kagaku Kogyo KJC., Osaka (Japan)
Priority date: 1969-05-26
Filing date: 1970-05-26
Publication date: 1977-03-31
Also published as: US3679788A; BR7019266D0; BE750944A; DE2025778A1; GB1283265A; FR2048811A5

Description

hei der vorstehend erwähnten Herstellung von Zwischenschichten aus Polyvinylbutyral ist, selbst wenn das Gemisch aus Polyvinylbutyral und Weichmacher zu Pellets verarbeitet wird, die Zufuhr der Pellets in einen Extruder infolge der klebrigen Natur dieser Pellets noch schwierig. Daher ist das vorstehend beschriebene vielstufige Verfahren für einen solchen speziellen Fall nicht geeignet, sondern wird üblicherweise das durch die einfache Vermischung von Polytrocken zu halten. Wenn das Gemisch durch Erhitzung geschmolzen oder der Kunststoff in einem Mischer vor dem Extrudieren behandelt wird, werden die Möglichkeiten zum Eintritt von Fremdmate-5 rialien in die Produkte in unzulässiger Weise erhöht, was je nach der Art des Produktes einen beträchtlichen Nachteil darstellen kann.

Sch!ief31ich ist aus der US-Patentschrift 31 99 147 eine Vorrichtung zum Injizieren flüssiger Substanzen

vinylbutyral mit dem Weichmacher entstehende io in einen geschmolzenen thermoplastischen Kunstblockige Gemisch in einen Extruder mit besonderen stoff innerhalb eines Extruders bekannt. Hierbei Vorsichtsmaßnahmen unter Verwendung einer spe- handelt es sich um einen schneckenartigen Behälter, ziellen Einspeiseinrichtung zugeführt, um in einer in welchem der thermoplastische Kunststoff durch solchen geeigneten Form kontinuierlich extrudiert zu Beheizung geschmolzen wird, bevor er mit der einzuwerden, so daß das Extrudat kontinuierlich einem 15 verleibenden Flüssigkeit in Berührung kommt. Um weiteren Extruder zugeführt werden kann, um zu dabei eine gleichförmige Verteilung von geschmoleinem Film geformt zu werden. Bei einem solchen zenem Kunststoff und Flüssigkeit zu erreichen, ist es Verfahren ist auch eine beträchtliche Variierung der erforderlich, unter erheblichem Druck zu arbeiten Extrusionsgeschwindigkeit aus dem ersten Extruder und die Flüssigkeit in den geschmolzenen Kunststoff unvermeidbar. Derartige beträchtliche Veränderun- 20 unter intermittierendem oder pulsierendem Druck gen können im Verlaufe der Extrusion durch den einzuarbeiten.

zweiten Extruder etwas abgemildert werden, jedoch Aus der US-Patentschrift 34 61 498 ist ferner eine

war es bisher unmöglich, die Schwankung der Ex- Druckkammer bekannt, in welcher innerhalb eines trusionsgeschwindigkeit in einem befriedigenden Aus- zylinderartigen Extruderteils der Kunststoff zunächst maß zu begrenzen. Daher war es äußerst schwierig, 25 geschmolzen wird, um dann ebenfalls unter Druck bei der Herstellung von Polyvinylbutyral-Zwischen- die Zusätze einzuarbeiten. Hierbei wird versehentlich schichten die Schwankung der Extrusionsgeschwin- verfestigtes thermoplastisches Material durch besondigkeit zu eliminieren und die Dicke der betreffen- dere Einrichtungen sofort entfernt, den Bahn bei Betriebsstabilität während vieler Stun- Schließlich ist aus der US-Patentschrift 31 77 272

den gleichförmig zu halten, selbst wenn eine so korn- 30 e>ⁿ Verfahren bekannt, durch welches in flüchtigen plexe Arbeitsweise unter Verwendung von zwei Ex- Lösungen befindliche Pigmente mit Kunststoff vertrudern angewendet wird. mischt werden, wobei der Kunstsoff vor dem Kon-

AIs eine der Methoden zur Extrusion von Poly- takt mit der Lösung geschmolzen wird und anschlievinylchlorid und anderen Thermoplasten ist es be- ßend ein Vakuum angelegt wird, damit nur das kannt, ein pulverförmiges Gemisch zu extrudieren, 35 Pigment im Kunststoff verbleibt, während das flüchweiches durch ein Mischverfahren gebildet und als tige Lösungsmittel abgezogen wird. »Trockenmischung« bezeichnet wird, d. h. ein Ver- Bei den letztgenannten drei Verfahren ist es erfahren, bei dem die flüssigen Bestandteile, wie Stabi- forderlich, erhebliche Heizenergie aufzuwenden, um lisator, Pigment, Weichmacher u. dgl., zu dem pul- während des gesamten Mischvorganges den Kunstverförmigen Harz gegeben werden und zur Vermi- 40 stoff im Schmelzzustand zu halten. Die betreffenden schung unter Erhitzung in einem Mischer gerührt Heizeinrichtungen entlang der gesamten Vorrichtung werden, um die Adsorption der Zusätze an dem machen diese Arbeitsweisen wirtschaftlich aufwen-Harzpulver zu bewirken. Das so gebildete Gemisch dig. Da außerdem erhebliche Drücke angewendet hat das Aussehen eines trockenen und nicht klebri- werden müssen, um eine gute Durchmischung zu ergen Pulvers. Jedoch unterliegt diese Trockenmischung 45 zielen, machen die betreffenden Druckeinrichtungen insofern verschiedenen Einschränkungen, als die mit entsprechenden Drucküberwachungseinrichtun-Menge des Flüssigbestandteils, welche zugegeben gen, insbesondere für den pulsierenden Druck, die werden kann, ohne das entstehende pulverförmige bekannten Anordnungen und Arbeitsweisen zusätz-Gemisch klebrig zu machen, begrenzt ist und das lieh wirtschaftlich aufwendig. Das Entsprechende Verfahren nur anwendbar ist, wenn die Adsorptions- 50 gilt für das Anlegen von Vakuum bei dem letztgefähigkeit des Kunststoffes an die flüssigen Zusätze, nannten Verfahren.

wie z. B. Weichmacher, angemessen ist. Da ferner die Ein weiterer Nachteil bei den bekannten Verfahren

Vermischung ansatzweise durchgeführt wird, sind liegt darin, daß die Düse zur Einführung der flüsdie entstehenden Gemischchargen nicht immer von sigen Zusätze durch den geschmolzenen Kunststoff gleichförmiger Qualität. Die qualitative Dispersion, 55 leicht verstopft wird, da sich der Kunststoff im Einweiche z. B. durch Veränderung der Rühr-, Erhit- laßbereich der Düse bereits im geschmolzenen Zuzungsbedingungen bewirkt wird, erzeugt Schwierigkeiten bei der nachfolgenden Extrusion, wie z. B.
Schwankung der Extrusionsgeschwindigkeit, Bildung
von »Fischaugen«. Das Verfahren ist auch kost- 60
spielig wegen der gesonderten Einbeziehung von
Mischeinrichtungen und Hilfseinrichtungen hierfür
sowie wegen der Arbeitskosten, welche deren Betrieb erfordert.

Das Trockenmischverfahren ist wiederum nicht 65 butyral in einen Extruder injiziert wird, tritt die Disfür die Herstellung von Polyvinylbutyral-Zwischen- persion des Weichmachers unvermeidlich mehr oder schichten anwendbar, da die zuzugebende Weich- weniger lokalisiert auf und enthalten die extrudierten machermenge zu groß ist, um die gemischte Masse Polyvinylbutyral-Bahnen Teile ohne Weichmacher

stand befindet. Dadurch wird eine gleichmäßige Dispersion der flüssigen Zusätze im geschmolzenen thermoplastischen Kunststoff erschwert.

Diese Nachteile sind insbesondere bei der Herstellung von Polyvinylbutyral-Bahnen für Zwischenschichten von laminiertem Sicherheitsglas ernsthaft. Das heißt, wenn eine solche Menge von Weichmacher in das erhitzte und geschmolzene Polyvinyl-

oder Teile mit weniger Weichmacher als an Stellen in den umgebenden Bereichen. Solche Teile sind als ungleichförmige Punkte mit einem Durchmesser von annähernd 5 mm oder kleiner oder als kontinuierliches Muster oder Flecken unterscheidbar, welche dicker sind als die umgebenden Abschnitte. Da diese Teile, welche in der Technik als »Fischauge« bezeichnet werden, als konvexe Linsen wirken, ist die Durchsicht durch die Folie verzerrt. Daher hat die Bahn oder Folie für eine Zwischenschicht mit ungleichmäßiger Weichmacherdispersion keinen technischen Wert.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines wirtschaftlichen Verfahrens zur Herstellung thermoplastischer Gegenstände, welche flussige Bestandteile gleichmäßig verteilt enthalten, unter Anwendung einer vereinfachten Arbeitsweise und Vorrichtung sowie die Schaffung eines Extruders zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Extrusionsformung von thermoplastischen, insbesondere pulverförmigcn Kunststoffen, bei dem flüssige Zusätze vor der Formgebung in den in Bewegung befindlichen Kunststoff kontinuierlich injiziert und anschließend dispergiert werden. Zur Losung der diesem Verfahren zugrunde liegenden Autgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die flüssigen Zusätze in :en im ungeschmolzenen Zustand gehaltenen Kunststoff bei im wesentlichen atmosphärischem Druck injiziert und der Kunststoff bis zur gleichmäßigen Vermischung durch Kühlen im ungeschmolzenen Zustand gehalten wird.

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird thermoplastischer Kunststoff in einen Extrusionszylinder eines Extruders vom Schneckentyp durch die Einspeiseöffnung eingeführt, die Schnecke gedreht, um den im ungeschmol/cnen Zustand gehaltenen Kunststoff zu transportieren, flüssige Bestandteile in den ungeschmolzenen Kunststoff durch mindestens eine Injektionsdüsenöffnung in den Extrusionszylinder injiziert, die Schnecke zum Mischen und Dispergieren der flüssigen Bestandteile in dem sich im Umlauf befindlichen ungeschmolzenen Kunststoff rotiert und die Rotation der Schnecke weiter fortgesetzt, um das Gemisch zu schmelzen, und das geschmolzene Gemisch zu kneten und zu extrudieren.

Die für die Erfindung brauchbaren thermoplastischen Kunststoffe sind nicht auf irgendwelche spezifischen Arten beschränkt, sondern es können alle bekannten thermoplastischen Kunststoffe verwendet werden, wie Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polycarbonat, Polyester, Polyamid, Polyäthylen, Polypropylen, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Mischpolymeres, Athylen-Vinylacetat-Mischpolymeres, Athylcn-Vinylchlorid-Mischpolymcrcs, Acrylnitril-Styrol-Mischpolymercs, Polymethylmethacrylat, Polyvinylbutyral und natürliche Harze.

Eine bevorzugte Form solcher in den Extrusionszylinder einzuführenden Kunststoffe oder Harze ist die Pulverform, in der andere bekannte Vermischungsbestandteile, wie Schmiermittel, Füllstoffe, Pigmente, Farbstoffe u. dgl., in geeigneter Weise enthalten sein können.

Gemäß der Erfindung bezieht sich der Ausdruck »in thermoplastischen Kunststolf /u inji/ierende flüssige Bestandteile" auf flüssige Zusat/e, die als Weichmacher, Stabilisatoren. Lösungsmittel u. dgl.

verwendet werden und welche als Gemisch von mehr als einem der flüssigen Zusätze zugegeben werden können. Wenn solche flüssigen Zusätze die Fähigkeit besitzen. Schmiei mittel, Farbstolfe, Pigmente und ähnliche Zusätze aufzulösen, können letztere zuvor /u eisteren zugegeben werden statt der Zugabe dieser Zusätze zu dem thermoplastischen Kunststoff. In diesem Fall wird die entstehende Lösung in dem thermoplastischen Kunststoff dispergiert.

ίο Gemäß der Erfindung entspricht der Druck beim Injizieien der flussigen Zusätze in den im ungeschmolzenen Zustand gehaltenen Kunststoff im wesentlichen dem atmosphärischen Druck, da der zugeführte thermoplastische Kunststoff nicht geschmolzen und nicht gepreßt ist. Daher ist die Injektion von sehr flüchtigen flüssigen Bestandteilen, welche unter atmosphärischem Druck bei etwa Raumtemperatur in den gasförmigen Zustand übergehen können, nicht empfehlenswert, da eine solche Flüssigkeit nach der Injektion gasförmig wird und aus der Einspeisoffnung eines Extruders entweicht.

Die Arten von Weichmachern, Stabilisatoren u. dgl., weiche bei der Durchführung des erfindungsgcmäßen Verfahrens anzuwenden sind, sind nicht begrenzt, sofern sie flüssig sind. Alle Bestandteile, welche bei Raumtemperatur fest sind, jedoch durch Erhitzen verflüssigt werden können, können in den Extruder injiziert werden. So können die Weichmacher. Stabilisatoren u. dgl. in geeigneter Weise für jeden praktischen Fall unter Berücksichtigung der Art des angewendeten thermoplastischen Kunststoffes ausgewählt werden.

Zu Beispielen für Weichmacher gehören Ester von Phthalsäure, wie Dimethylphthalat, Diäthylphthalat, Dibutylphthalat u. dgl.; Ester von Phosphorsäure, wie Tnbutv!phosphat, Trikresylphosphat, Diphenyl-2-äthylhexv.!phosphat u.dgl.; Ester von dibasischen Säuren, wie Dibutyladipat, Di-(2-äthylhexyl)adipat, Di-(2-äthvJhexyl)sebacat u.dgl.; Glykolester, wie Triäthvlenglykol-di-(2-äthylbutyrat), Triäthyienglykol-di-(2-äthylhexoat) u. dgl.; Ester von Fettsäuren, wie Butylstearat. Butyloleat u. dgl.

Als flüssige Stabilisatoren können beispielsweise organische Zinnverbindungen, wie Dibutylzinndilaurat, Dibutyizinndistearat, Dibutylzinnmaleat u. dg!., sowie Verbindungen von anderen Metallen mit organischen Säuren, z. B. Bariumphenolat, Cadmiumoctoat u.dgl., zur Anwendung kommen. Andere im Handel erhältliche Stabilisatoren können in geeigncter Weise ausgewählt werden und je nach der Art und Anwendung des thermoplastischen Harzes verwendet werden, sofern sie flüssig sind.

Die Arten und Mengen der flüssigen Bestandteile, wie Weichmacher und Stabilisatoren, wie sie vorstehend beschrieben werden, unterliegen bei der Durchführung des Verfahrens kritischen Einschränkungen. Derartige Arten und Mengen der flüssigen Bestandteile, weiche im Falle einer einfachen Vermischung mit dem thermoplastischen Kunststorfpulver das Gemisch klumpig oder klebrig machen oder welche die aus dem Gemisch gebildeten Pellets klebrig machen oder welche die Trockenmischung des Gemisches unmöglich machen, können bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne schädigende Wirkung verwendet werden.

Besonders bei der Herstellung von Zwischenschichten fur laminiertes Sicherheitsglas aus PoIvvinylbutvral wird eine beträchtlich große Menge an

Weichmacher, ζ B etwa 30 bis 50 Gcwichtsteile je 100 Gewiehtsteile Polyvinylbutyral, verwendet Die fur diesen Zweck wertvollen Weichmai-her bind beispielsweise Dibutvlsebacat, Tnathylenglykol-di-(2-athylbutyrat), Tnathylenglykol-di-(2-athylhexoat), Di(/>-butoxyathvl)adipat u dgl sowie solche Verbindungen, welche Diester von l,2-Di-(2-carboxyathoxy)athan und Alk\lalkohol sind, ausgedruckt durch die Formel

R₁OOC-(CH₂CHP)-CH₂Ch₂COOR₂

(worm R₁ und R₂ Alkylreste mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen sind) Das laminierte Sicherheitsglas mit Polyvinylbutyral-Zwischenschichten unter Anwendung letzterer Verbindung als Weichmacher weist ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Durchbruch- oder Durchstichkraften und ein hohe Transparenz auf

Polyvinylbutyral-Zwischenschichten werden gelegentlich mit verschiedenen Farben versehen, wie ζ B rot, blau, gelb, vmlett, je nach der beabsichtigten Verwendung Es können jegliche Farbstoffe, wie Anthrachinonfarbstoffe, Azofarbstoffe und basische Farbstoffe, welche in dem verwendeten Weichmacher loslich sind, in dem Weichmacher bei einem geeigneten Verhältnis aufgelost werden, um zusammen in den Extruder injiziert zu werden und eine solche Färbung zu erreichen

Wenn das erfindungsgemaße Verfahren unter Verwendung eines Einzelschneckenextruders ausgeführt wird, kann der Transport des Gemisches aus dem thermoplastischen Kunststoff mit den flussigen Bestandteilen durch den Extrusionszylinder nicht s;latt durchgeführt werden infolge der verschiedenen Faktoren, wie die Art des jeweils angewendeten Kunststoffes, die Art und Menge des flussigen Bestandteils, die Schneckengeschwindigkeit und andere Faktoren. So wird in bestimmten Fallen keine Extrusion des Gemisches durch den Einzelschneckenextruder erreicht Aus diesem Grunde wird die Verwendung eines Doppelschneckenextruders fur die Erfindung bevorzugt

Bei der Durchfuhrung des erfindungsgemaßen Verfahrens ist es erforderlich, daß der thermoplastische Kunststoff wahrend des Mischens mit den flussigen Bestandteilen in den Extrusionszylinder im ungeschmolzenen Zustand gehalten wird Eine unerwünschte Temperaturerhöhung des Kunststoffes in dem Extrusionszylinder innerhalb der Mischzone kann durch Wärmeübertragung aus der Heißschmelzzone des Extruders und durch autogene Warme des Kunststoffes infolge eingetretener Reibung durch den Mischvorgang bewirkt werden Es ist daher erforderlich, ein Schmelzen des thermoplastischen Kunststoffes durch eine solche Temperaturerhöhung zu verhindern Praktische und bevorzugte Maßnahmen zur Erzielung dieses Zweckes ist ein kräftiges Kuhlen bestimmter Abschnitte des Zylinders und der Schnecken an denen der Kunststoff mit einem geeigneten Kuhlmittel, wie Wasser, ungeschmolzen gehalten werden soll

Zur Durchfuhrung des erfindungsgemaßen Verfahrens eignet sich daher in vorteilhafter Weise ein Schneckenextruder, insbesondere ein Doppelschnekkencxtruder, nach dem Patentanspruch 4, der im Sinne eines echten Unteranspruchs verstanden werden soll.

Gemäß einer -vorteilhaften Weiterbildung des Extruders hegt das Verhältnis \on FulKolumen des Kunststoffes zu Leervolumen eines Schneckenganges im Bereich einer Schneckensttgsteigung im Mischabschnitt zwischen 1 7 und 3 4 Wenn es kleiner als 1 7 ist ist die Kunststoffzufuhr in den Extruder zu gering, um eine ausreichende Extrusionseffektivitat aufrechtzuerhalten Wenn es dagegen großer als 3/4 ist, besteht die Möglichkeit daß der thermoplastische

ίο Kunststoff im Mischabschnitt infolge autogener Warme, bewirkt durch Reibung oder Kompression, geschmolzen wird

Es besteht das Bestreben, durch eine größere Injektionsgeschwindigkeit der flussigen Bestandteile eine bessere Vermischung des ungeschmolzenen Kunststoffes mit dem flüssigen Bestandteil zu unterstutzen Daher werden die flüssigen Zusätze mit einer Injektionsgeschwindigkeit von nicht weniger als 50 cm/sec injiziert Demgegenüber ist eine ubermaßige Injektionsgeschwindigkeit nicht zur Erreichung zufriedenstellender Ergebnisse erforderlich Unter Berücksichtigung der Belastung der Pumpe und anderer Faktoren kann eine Injektionsgeschwindigkeit bis zu 300 cm/sec in zufriedenstellender Weise angewendet werden So kann die bevorzugte Injektionsgeschwindigkeit von 50 bis 300 cm/sec dadurch erzielt werden, daß man die Injektionsdüse mit einem geeigneten Durchmesser ausstattet, welcher die Zufuhr einer geeigneten Menge der flüssigen Bestandteile fur den thermoplastischen Kunststoff gewährleistet Wenn der Dusendurchmesser zu klein ist, kann die Düse durch Fremdmaterial verstopft werden Daher liegt vorteilhafterweise der bevorzugte Duseninnendurchmesser der Injektionsdüse im Bereich von etwa 0,5 bis 4 mm Offensichtlich ist ein übermäßig großer Dusendurchmesser unerwünscht, da dies eine unangemessene Herabsetzung der Injektionsgeschwindigkeit des flussigen Bestandteils bewirkt Die Anzahl der an dem Extruder vorgesehenen Injektionsdusen betragt üblicherweise 1 oder 2, und 2 Injektionsdusen können fur den Doppelschraubenextruder besonders bevorzugt sein Zu viele Injektionsdusen vermindern die Injektionsgeschwindigkeit an jeder Düse, da die Gesamtmenge der Flussigzufuhr festgelegt ist Die Abschnitte rings um die Injektionsdüse werden nicht unter Druck gesetzt, sondern stehen im wesentlichen unter atmosphärischem Druck Daher kann die Injektion des Flussigbestandteils ohne Verwendung irgendeiner speziellen Hochdruckeinnchtung ausgeführt werden

Wie vorstehend beschrieben, enthalten die gemäß der Erfindung erhaltenen geformten Gegenstande den Flussigbestandteil in gleichförmig dispergierter Form, da der thermoplastische Kunststoff unter Verwendung eines Schneckenextruders extrudiert wird, der Flussigbcstandteil in die Zone, in der der thermoplastische Kunststoff ungeschmolzen gehalten wird, injiziert wird und der Flussigbestandteil in dem Kunststoff durch Mischen Kneten und Schmelzen des entstehenden Gemisches im Verlaufe der folgenden Extrusion dispergiert wird Daher ermöglicht das Verfahren gemäß der Erfindung eine kontinuierliche Herstellung solcher Produkte sowie eine stabile AiifrechtcrhalUmg des Zustandcs ausgezeichneter Dispersion wahrend \ieler Stunden Dadurch kann das Harz in konstanter Rate oder Chaige bzw Geschwindigkeit eingeführt werden Demzufolge ist die

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Extrusionsrate stabil und können Gegenstände mit hoher Dimensionsstabilität hergestellt werden.

Ferner erfordert die Erfindung keine Neben- bzw. Hilfseinrichtungen, die bei den bekannten Verfahren verwendet werden müssen, wie Mischer, Pelletisiereinrichtungen, Mischwalzen u. dgl. Da das Herstellungsverfahren derart vereinfacht ist, können die Arbeitskosten in vorteilhafter Weise reduziert werden.

Ferner kann infolge des Weglassens vorgeschalteter Stufen, wie Mischen und Pelletisierung, die Möglichkeit des Eintretens von Fremdmaterial in die hergestellten Gegegenstände herabgesetzt werden. Dies ist ein wertvoller Vorteil für die Herstellung von transparenten Gegenständen. Der Verzicht auf wiederholtes Heißschmelzen kann wiederum zu einer qualitativen Verbesserung der Produkte beitragen, da die thermischen Behandlungen, welchen der thermoplastische Kunststoff unterworfen wird, reduziert werden. Während es bei den bekannten Verfahren unter Mischen, Pelletisierung u. dgl. schwierig war, die Qualität des Produktes schnell durch Veränderung der Art und Menge von Farbmitteln, Weichmachern u. dgl. umzustellen, da eine solche Vorbehandlung ansatzweise durchgeführt wurde, besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, daß das Verfahren sehr schnell unter Vermeidung solcher Nachteile ausgeführt werden kann. Mit anderen Worten kann gemäß der Erfindung Art und Menge des Flüssigbestandteils, wie z. B. Weichmacher, schnell verändert werden und kann ferner eine Farbveränderung leicht durch Austausch des Farbmittels, welches zu dem Weichmacher zugegeben werden kann, ebenfalls verändert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Herstellung von Polyvinylbutyral-Zwischenschichten vorteilhaft. Da das Verfahren eine gleichförmige Dispersion von flüssigen Weichmachern im Polyvinylbutyral ermöglicht, kann die Bildung von Fischaugen, welche einen unangenehmen Nachteil bei Zwischenschichten darstellen, verhindert werden. Ferner hält die konstante Zufuhrgeschwindigkeit die Extrusionsrate konstant, und demzufolge wird eine gleichförmige Dicke des Produktes stabil gehalten. Wie erwähnt, ist die reduzierte Möglichkeit zum Eintritt von Fremdmaterial für die Herstellung von transparenten Zwischenschichten vorteilhaft. Die leichte und schnelle Farbveränderung sowie die Vereinfachung der Vorrichtung und Arbeitsweisen, welche durch das Verfahren gemäß der Erfindung erreicht werden, sind natürlich ebenfalls wertvolle Verbesserungen bei der Herstellung von Polyvinylbutyral-Zwischenschichten.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung der Erfindung brauchbaren Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 und 2 stellen eine Ausfühningsform der Vorrichtung als Doppelschneckenextruder dar.

In der Zeichnung ist 1 ein Fülltrichter, in welchem die gewünschte Menge des pulverförmigen thermoplastischen Kunststoffes gelagert werden kann, wobei der Kunststoff gegebenenfalls andere Zusätze enthält, wie Füllstoffe, Stabilisatoren, Pigmente, Farbstoffe u. dgl., welche ebenfalls pulverisiert sind. Der Kunststoff im Fülltrichter 1 kann in den Extrusionszylinder 4 durch die Einspeisöffnung 3 in vorbestimmten Mengen, gemessen durch die quantitative Einspeiseinrichtung 2, zugeführt werden. Die Bezugsziffern 5 bedeuten zwei parallel installierte Schnekken. Wenn die Schnecken 5 rotiert werden, wird der thermoplastische Kunststoff gleichzeitig gemischt und in Richtung auf den Auslaß 15, welcher am Kopf des Extrusionszylinders 4 gebildet ist, transportiert. Die flüssigen Bestandteile, wie Weichmacher, Stabilisatoren, Lösungsmittel u. dgl., welche im Reservetank 7 gelagert werden, werden in den

ίο Extrusionszylinder 4 durch die Leitung 17 und die Injektionsdüse 6 durch die Wirkung der Zumeßpumpe 16 injiziert, um mit dem pulverförmigen thermoplastischen Kunststoff gemischt zu werden. Ein Durchlaß 8 für das Kühlmittel, wie z. B. Wasser, ist in den Wandungen des Extrusionszylinders 4 vorgesehen. Der Kunststoff wird durch das Kühlmedium, welches durch den Durchlaß 8 zirkuliert, ungeschmolzen gehalten, während es mit dem flüssigen Bestandteil vermischt wird. Wenn die Rotation der

ao Schnecken 5 fortgesetzt wird, wird der flüssige Bestandteil gleichförmig in dem ungeschmolzenen thermoplastischen Kunststoff dispergiert. Das Kühlmedium, wie z. B. Wasser, wird durch den Einlaß 10 am hinteren Ende der Schnecke 5 in die Kühlbohrungen 9 eingeführt, welche zentral in den Schnecken 5 vorgesehen sind, und wird durch den Kühlmittelauslaß Il nach Kühlung der Schnecken S abgegeben.

An den Abschnitten des Extrusionszylinders 4, in denen die Durchlässe 8 für das Kühlmittel vorgesehen sind, und an den Abschnitten der Schnekken 5, an denen die Kühlbohrungen 9 gebildet sind, wird der unter Mischung stehende thermoplastische Kunststoff ungeschmolzen gehalten, und der flüssige Bestandteil wird gleichmäßig durch die Rotation der Schnecken 5 dispergiert. Üblicherweise ist die bevorzugte effektive Länge L_xID der Schnecke im Mischabschnitt A, worin der Kunststoff umgeschmolzen gehalten wird, nicht kleiner als 5. Um die gleichförmige Dispersion des flüssigen Bestandteils in dem Kunststoffpulver zu erreichen, kann eine effektive Länge über 9 unnötig sein. Der Abstand C von der Einspeisöffnung 3 zu der Injektionsdüse 6 kann durch die effektive Länge L_c/D der Schnecke ausgedrückt werden, welche vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1 liegt. Daher wird der Transport der Kunststoffzufuhr durch den Extrusionszylinder nahezu konstant bei dem ungefähren Abstand Lj¹D = 0,5 von der Einspeisöffnung 3, wobei L die Schneckenlänge zwischen der Einspeisöffnung 3 und der Injektionsdüse 6 und D der Schneckenaußendurchmesser ist. Wenn die Injektionsdüse 6 näher an der Einspeisöffnung 3 angeordnet ist als der genannte Abstand, besteht die unerwünschte Möglichkeit, daß der injizierte flüssige Bestandteil durch die Einspeisöffnung 3 rückwärts fließt, wodurch eine Schwankung der Zuführrate des thermoplastischen Kunststoffes bewirkt wird. Demgegenüber ist ein größerer Abstand als LID — 1 zwischen der Injektionsdüse 6 und der Einspeisöffnung 3 unerwünscht, da dies die Schneckenlänge, welche zum Mischen des Kunststoffes mit dem flüssigen Bestandteil im Mischabschnitt A wirksam ist, in der der thermoplastische Kunststoff umgeschmolzen gehalten wird, verkürzt.

In den Zeichnungen stellt 12 den Erhitzer dar, der an der Außenseite des Extrusionszylinders 4 installiert ist. Der thermoplastische Kunststoff in der Zoneö des Extrusionszylinders wird durch den Er-

hitzer 12 erhitzt und geschmolzen. In einem Doppelschneckenextruder, wie er in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist, kann die effektive Länge L_A ,_WD der Schnecke von der Einspeisöffnung 3 zu der Schnekkenspitze im Bereich von etwa 10 bis 15 liegen, wobei zufriedenstellende Ergebnisse erhalten werden. Ferner beträgt eine zufriedenstellende effektive Länge der Schnecke in der Zone B, d. h. L_HID, nicht weniger als 4.

Ferner stellen in den Zeichnungen die Bezugsziffer 13 die Prallfläche, 14 den Extruderkopf und 15 den Auslaß für das Extrudat, welcher an eine Form (nicht gezeigt) angeschlossen ist, dar. Der geschmolzene Kunststoff wird durch den Auslaß 15 zu der gewünschten Ausbildung extrudieit.

Nachstehend werden Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung anhand von Beispielen zusammen mit entsprechenden Vergleichsbeispielen erläutert.

ao

Beispiel 1

In diesem Beispiel wurden etwa 65 MoI-⁰'o acetalisiertes, pulverförmiges Polyvinylbutyral mit einem ungefähren durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 1000 mit Triäthylenglykol-di(2-äthylbutyrat) als Weichmacher bei einem Gewichtsverhältnis von 40 Teilen des letzteren je 100 Teile des ersteren vermischt. Die Extrusion wurde durch einen Doppelschneckenextruder, dargestellt in den F i g. 1 und 2, ausgeführt.

Im einzelnen war bei dem in diesem Beispiel verwendeten Extruder das LID-Verhältnis (Schneckenlänge/Schneckenaußendurchmesser) jeder Schnecke gleich 13, der Zylinderdurchmesser 100 mm, das Verhältnis des Mischabschnitts A, in der der Kunststoff im ungeschmolzenen Zustand gehalten wurde, zur Heißschmelze B 9 : 4 und der Abstand zwischen der Einspeisöffnung 3 und der Injektionsdüse 6 LID = 1. Es waren zwei Injektionsdüsen 6 mit einem Durchmesser von 1 mm vorgesehen.

Das Polyvinylbutyral wurde durch die Einspeisöffnung 3 eingeführt, und der Weichmacher wurde in den Extrusionszylinder mit Hilfe der Zumeßpumpe 16 bei einer Injektionsgeschwindigkeit von etwa 210 cm/sec durch jede Düse injiziert.

Die Kunststofftemperatur an der Grenze zwischen dem Mischabschnitt A und der Zone B betrug 70° C. Das heißt, die Kunststofftemperatur im Mischabschnitt A wurde im Bereich von Raumtemperatur bis 5» 70° C gehalten, und das im Mischabschnitt im ungeschmolzenen Zustand gehaltene Polyvinylbutyral wurde sorgfältig mit dem injizierten Weichmacher vermischt. Dann wurde das Gemisch in die Zone B geschickt, erhitzt, geschmolzen, geknetet und durch ein flaches Formstück bei der Extrusionsgeschwindigkeit von 40 kg/h extrudiert. Die Kunststofftemperatur am Auslaß 15 betrug 150° C.

Aus den so hergestellten Filmbahnen wurden 10 Proben mit Ausmaßen von jeweils 30 cm X 30 cm zur Prüfung der Anwesenheit von Fischaugen entnommen. Es wurde kein Fischauge entdeckt.

Femer wurden von jedem der vorstehenden Proben zwei Proben mit Maßen von jeweils 5 mm X 5 mm entnommen, und die Gesamtzahl von 20 Proben wurde hinsichtlich ihrer Dichte mit einem Dichtegradientrohr gemessen. Als Ergebnis wurde gefunden, daß alle Proben im wesentlichen die gleiche Dichte hatten, wie in der nachstehenden Tabelle I gezeigt ist. Diese Tatsache verdeutlicht die gleichförmige Dispersion des Weichmachers im Polyvinylbutyral.

5 Tabelle I Probe

Dichte
(g cm³)

Probe

Nr.

Dichte
(g/cm')

1	1,0684	11	1,0681
2	1,0687	12	1,0687
3	1,0684	13	1,0683
4	1,0684	14	1,0684
5	1,0684	15	1,0682
6	1,0687	16	1,0684
7	1,0682	17	1,0684
8	1,0682	18	1,0680
9	1,0680	19	1,0682
10	1,0682	20	1,0682

Arithmetisches Mittel Z = 1,0683,
mittlere Streuung ο = 0,00020.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurden die gleichen Materialien in den gleichen Mengen wie im Beispiel 1 angegeben, zu einem Film durch den gleichen Doppelschneckenextruder und das gleiche Flachformstück, wie sie im Beispiel 1 verwendet wurden, bei einer Extrusionsgeschwindigkeit von 40 kg/h extrudiert. Die Arbeitsweise unterschied sich von Beispiel 1 in folgenden Punkten: Während im Beispiel 1 das L/D-Verhältnis der Schnecken gleich 13 war und der Zylinderdurchmesser 100 mm betrug, wurde das Verhältnis zwischen dem Mischabschnitt A, in dem der Kunststoff im ungeschmolzenen Zustand gehalten wurde, zu der Heißschmelzzone B auf 3:10 eingestellt, und die beiden Injektionsdüsen 6, die an dem Extrusionszylinder im Abstand von der Einspeisöffnung 3 im Abstand LID = 1 vorgesehen waren, hatten einen Düseninnendurchmesser von jeweils 6 mm. Durch jede Injektionsdüse wurde der Weichmacher bei einer Geschwindigkeit von etwa 6 cm/sec injiziert.

Ais Ergebnis wurde festgestellt, daß der injizierte Weichmacher nicht gut in dem ungeschmolzenen Kunststoff dispergiert war, bevor er die Zone B erreichte, in der der Kunststoff erhitzt und geschmolzen wurde, da die Länge des Mischabschnitts A in diesem Vergleichsbeispiel sehr kurz war.

Es wurden jeweils 10 Proben mit den Maßen von jeweils 30 cm X 30 cm aus dem so gebildeten Film entnommen und geprüft. Es wurden im Durchschnitt 12 Fisch äugen von 1 bis 3 cm Durchmesser in jeder Probe gefunden. Wenn 20 Proben von jeweils 5 mm X 5 mm von den ersten 10 Proben in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 entnommen wurden und bezüglich ihrer Dichte gemessen wurden, wurden die in der nachstehenden Tabelle II aufgeführten Ergebnisse erhalten. Wie die aufgeführten Daten demonstrieren, zeigen die so gemessenen Dichten eine gewisse Dispersion, welche eine ungleichförmige Verteilung des Weichmachers anzeigt.

Tabelle II

Probe

Dichte
(g cm¹)

Probe

Nr

Arithmetisches Mittel ~X = 1,0681, mittlere Streuung σ = 0,00143

Dichte (g cm')

1	1,0692	11	1,0673
2	1,0673	12	1,0702
3	1,0687	13	1,0671
4	1,0671	14	1,0692
5	1,0671	15	1,0669
6	1,0714	16	1,0678
7	1,0674	17	1,0667
8	1,0674	18	1,0684
9	1,0669	19	1,0706
10	1,0698	20	1,0664

Vergleichsbeispiel 2

In diesem Vergleichsbeispiel wurde ein Doppel

Schraubenextruder verwendet, bei dem das L/D-Ver hdltnis der Schnecken gleich 17, der Zyhnderdurchmess^r 100 mm und das Verhältnis des Mischab Schnitts A zur Zone B 4 13 betrug

Das gleiche Polyvinylbutyral und der gleiche Weichmacher in den gleichen Mengen, wie im Beispiel 1 verwendet, wurde durch ein Flachformstuck zu einer Filmbahn bei einer Extrusionsgeschwindigkeit von 40 kg, h extrudiert Der Weichmacher wurde in den erhit/ten und geschmolzenen Kunststoff durch eine Düse, welche in einem Abstand von der Einspeisoffnung LID = 5 angeordnet war, bei einem Gewithtsverhaltnis von 40 Teilen je 100 Teile Kunststoff und bei einer Injektionsgeschwindigkeit von etwa 3,2 g'sec injiziert Es wurden 10 Proben mit den Maßen von jeweils 30 cm X 30 cm aus dem entstehenden Film genommen Nach Prüfung der Proben wurden im Durchschnitt 25 Fischaugen von jeweils 1 bis 5 mm Durchmesser je Probe entdeckt Ein Film mit so vielen Fischaugen ist ohne Wert als Zwischenschicht fur laminiertes Sicherheitsglas.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2

sehen Gegenstanden mit test dimensionieiten For-

Patentanspruehe men, beispielsweise Filmen und Rohren, werden üb

licherweise Extruder verwendet welche kontmuier-

1 Verfahren zur Extrusionsformimg von lieh und nut Stabilität betiieben werden können
thermoplastisehen insbesondere puherformigen 5 Bei solehen unter Veiwendunt» von Extrudern Kunststoffen, bei dem flüssige Zusätze vor der üblichen Methoden zur bxtiusioiisformung treten Formgebung in den in Bewegung befindlichen jedoch verschiedene Nachteile oder Schwierigkeiten Kunststoff kontinuierlich injiziert und ansehhe- bei der Herstellung von thermoplastisehen Gegenßend dispergiert werden, dadurch gekenn- standen mit gleichtoimig dispergierten flüssigen Bezeichnet daß die flüssigen Zusätze in den im io standtcilen auf

ungeschmolzenen Zustand gehaltenen Kunststoff Wenn beispielsweise ein thermoplastisches Kunst-

bei im wesentlichen atmosphärischen Druck in- stofTpulver einfach mit dem flussigen Bestandteil

jizicrt und der Kunststoff bis zur gleichmäßigen beispielsweise einem Weichmacher, Stabilisator

Vermischung durch Kuhlen im ungeschmolzenen u dgl, unter Verwendung eines Bandmischers oder Zustand gehalten wird 15 anderer Hilfsmittel vermischt wird und in die Ein-

2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- speisoffnung eines Extruders eingeführt wird, kann kennzeichnet, daß die flüssigen Zusätze mit einer der zu dem Kunststoffpuher zugefugte Bestandteil Injektionsgeschwindigkeit von nicht weniger als nicht gleichmäßig dispergiert werden und wird das 50 cm see injiziert werden Gemisch kornig oder klumpig Ein solches Gemisch

3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 20 ist ungeeignet zur Einfuhrung in die Einspeisoffnung gekennzeichnet, daß als thermoplastischer Kunst- eines Extruders oder, selbst wenn es mit Schwiengstoff Polyvinylbutyral verwendet wird keiten eingeführt werden kann, variiert die betref-

4 Schneckenextruder, insbesondere Doppel- fende Zufuhrrate, wodurch die Extrusionsgeschvvinschneckenextruder, zur Durchfuhrung des Ver- digkeit bzw die Extrusionsrate ungleichmäßig wird fahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, mit einem 25 Ferner haftet der flussige Bestandteil an den Wan-Extrusionszylinder, einem Fülltrichter fur den düngen einer Zuführeinrichtung, und die sich an-Kunststoff, einer Injektionsdüse fur die flüssigen sammelnde Flüssigkeit stört ernsthaft den Einspei-Zusatze und einer Extrusionsduse, dadurch ge- sungsbetneb oder bewirkt eine merkliche Verandekennzeichnet, daß die Injektionsdüse (6) in einem rung der Extrusionsrate

Abstandsverhaltnis vom Fülltrichter (1) von 30 Ferner kann das Gemisch selbst, je nach der Art

L/D = 0,5 bis 1 angeordnet ist und in dem min- des verwendeten Kunststoffes oder der Menge des

destens im Bereich von Fülltrichter und Injek- flussigen Bestandteiles, eine klebrige Masse werden,

tionsduse sich erstreckenden Mischabschnitt (A) weiche nicht ohne große Schwierigkeit in einen Ex-

eine Kuhlstrecke von L/D <Ξ 5 vorgesehen ist, truder eingeführt werden kann Besonders bei der

wobei L die Schneckenlange zwischen der Ein- 35 Herstellung von Polyvinvlbutyral-Zwischenschichten

speisoffnung (3) und der Injektionsdüse (6) und zur Verwendung als Material eines laminierten

D der Schneckenaußendurchmesser ist Sicherheitsglases ist es erforderlich, eine beträchtlich

5 Extruder nach Anspruch 4, dadurch ge- große Men ^e an flussigem Weichmacher dem PoIykennzeichnet, daß das Verhältnis von Fullvolu- vinylbutyral zuzugeben In diesem Fall bewirkt eine men des Kunststoffes zu Leervolumen eines 40 einfache Vermischung der beiden Bestandteile, daß Schneckenganges im Bereich einer Schnecken- da·, entstehende Gemisch Klumpen bildet. Die Zustegsteigung im Mischabchmtt (A) zwischen 1,7 fuhr solcher Klumpen in einen Extruder ist extrem und 3 4 hegt. schwierig, wenn nicht unmöglich, und die folgende

6 Extruder nach den Ansprüchen 4 und 5, Extrusion kann nicht ohne eine weitgehende Vandadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsdüse 45 lerung der Extrusionsrate durchgeführt werden

(6) einen Dusemnnendurchmesser von etwa 0,5 Da die einfache Vermischung den vorstehend be-

bis 4 mm aufweist. schnebenen Nachteilen unterliegt, wird das Gemisch

des thermoplastischen Kunststoffes nach dem Stand

der Technik mit dem flüssigen Bestandteil erst ge-

50 schmolzen und mit Hilfe von Mischwalzen, Extru-

sionsvonchtungen u dgl geknetet und zu Granalien

(PeUets) oder anderen verschiedenen geeigneten Formen verarbeitet und dann in einen Extruder eingeführt, um zu den gewünschten geformten Gegenstan-55 den verarbeitet zu werden Jedoch kompliziert diese Zwischenverarbeitungsstufe zum Erhitzen, Kneten, Schmelzen und Formen des Rohmaterials zu Gra-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur nahen vor der Stufe der Herstellung der Endprodukte Extrusionsformung von thermoplastischen, insbeson- das Gesamtverfahren und erfordert Hilfsemnchtundere pulverformigen Kunststoffen, bei dem flussige 60 gen, wie Pelletisieranlagen, Mischwalzen u. dgl Dies Zusätze vor der Formgebung in den in Bewegung erhöht offensichtlich den Arbeitsaufwand und bringt befindlichen Kunststoff kontinuierlich injiziert und unvermeidlich zusätzliche Kosten fur die Endproanschheßend dispergiert werden. dukte. Ferner beeinträchtigt das wiederholte Schmel-

Es ist bekannt, daß Extruder, Injektionsformvor- zen des Materials durch Erhitzen in der früheren richtungen oder Mischwalzen zur Herstellung von 65 Stufe und in der Endstufe die Qualität des Endpro-Gegenstanden mit dispergierten flussigen Bestand- duktes in bedenklicher Weise Die übermäßige therteilen angewendet werden können mische Behandlung kann die physikalischen Eigen-

Besonders fur die Herstellung von thermoplaste schäften der Endprodukte verschlechtern. Besonders