DE2101056A1

DE2101056A1 - Vorrichtung zur Herstellung von mit Glasfaser verstärkten thermoplasti sehen Verbindungen, Gemischen oder Ge bilden

Info

Publication number: DE2101056A1
Application number: DE19712101056
Authority: DE
Inventors: George William Evansville Leo James Boonville Ind Woodham (V St A )
Original assignee: Dart Industries Inc
Current assignee: Dart Industries Inc
Priority date: 1970-01-14
Filing date: 1971-01-11
Publication date: 1971-08-12
Also published as: US3632254A; GB1339661A; CA947919A

Description

PATENTANWÄLTE

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth ·. dipl.-ing. G. Dannenberg DR-YSCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR.'D. GUDEL

6 FRANKFURT AM MAIN

CH. ESCHENHEIMER STRASSE 39

8. Januar 1971 Case RC-116O-M43O

Dart Industries Inc. Los Angeles, Calif. >■:·-..* U.S.A.

Vorrichtung zur Herstellung von mit Glasfaser •verstärkten thermoplastischen Verbindungen, Gemischen oder Gebilden.

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— Λ

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur fortlaufenden Herstellung von mit Glasfaser verstärkten thermoplastischen Verbindungen oder Gemischen, die sich zum Strangpressen oder Gießen oder sonstiger !Formgebung, insbesondere Formgebung durch Spritzen, eignen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Schnecke einer Strangpreßvorrichtung sur kontinuierlichen Herstellung solcher Gebilde oder Gemische aus thermoplastischen l'eilchen' und Glasfasern ■ verhältnismäßig geringer Länge.

Bisher -wurden mit Glasfaser verstärkte thermoplastische Gemische oder Gebilde in einem Strangpreßverfahren hergestellt, bei dem die Glasfasern'und thermoplastisches Kunstharz einer Strangpreßvorrichtung zugeführt werden, in der das Harz geschmolzen wird und die Fasern im Harz verteilt werden, wonach das Gemisch in einer Form ausgepreßt wird, die sich zur Unterteilung in Formate und Größen eignet, welche sich bei anschließenden Formgebungs- oder Strangpreßvorgängen gut handhaben lassen. 109833/1753

Uei ein gut verstärktes Gebilde oder Gemisch herzustellen, ist es wesentlich, daß die Glasfasern praktisch gleichmäßig in dem thermoplastischen Harz gut verteilt werden. Bei den vorgenannten Verfahren benutz L man die Strangpreßschnecke in erster Linie dazu, eine Verteilung der Pasern im geschmolzenen Harz herbeizuführen, wenn das Gemisch durch die Strangpreßvorrichtung hindurchgeht. Unglücklicherweise führen jedoch die bisher verwendeten Strangpreßschnecken nicht immer das gewünschte Ausmaß von Verteilung der ü?asern herbei, sodaß sich minder-• wertige Gebilde ergeben, die Hohlräume aufweisen und aus denen Fasern an der Oberfläche hervorragen und leicht dazu führen, daß die Gebilde aufquellen. Außerdem läuft der Strangpreßvorgang bei den bekannten"Verfahren nicht immer glatt ab, weil Fluktuation bzw. Hin- und Herwallen (surging) entsteht _r und einen diskontinuierlichen Produktionsablauf bzw. eine ungleichmäßige Ausstoßgeschwindigkeit mit sich bringt.

Die vorgenannten und andere Schwierigkeiten werden weitgehend mit einer Vorrichtung überwunden, die Gegenstand der früheren

deutschen Patentanmeldung P 20 52 399.3 der gleichen Anmelderin vom 26. Okt. 1970 und in dieser unter dem Titel

"Verfahren und Vorrichtung zur fortlaufenden Herstellung von mit Glasfaser, verstärkten Verbindungen, Gemischen oder Gebilden"

beschrieben und dargestellt ist.

Auf die Offenbarung dieser Anmeldung wird nachstehend durch Bezugnahme bzw. Hinweis auf das Aktenzeichen Bezug genommen. Bei dieser Vorrichtung hat die Strangpreßschnecke 2 Stufen,

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und es ist in jeder dieser Stufen eine Förderzone, eine Übergangszone und eine Meßzone vorgesehen. Es 'ist von wesentlicher Bedeutung für die Strangpreßschnecke, daß die

1. Stufe so ausgebildet ist, daß das Verdichtungsverhältnis

im Bereich von etwa 3 : 1 bis etwa 5 ί 1 liegt, daß ferner die

2. Stufe so ausgebildet ist, daß das Verdichtungsverhältnis im Bereich von ungefähr 1,5 ϊ 1 bis 3,5 : 1 liegt, und daß das Verhältnis der Tiefe der Schneckengeänge in der Förderzone der 2. Stufe zur Tiefe der Schneckengänge in der Pördersone der 1. Stufe im Bereich von ungefähr 1 : 1,25 bis 1 : 2,5 liegt.

Zwar liefert die in der vorgenannten älteren Anmeldung ™

P 20 52 399.3 offenbarte Vorrichtung mit Glasfaser verstärkte Gebilde oder Geraische in stetig fortlaufendem Arbeitsgang mit besseren Eigenschaften als bisher bekannte Strangpreßvorrichtungen, ist jedoch die Verteilung der Glasfasern in das Kunstharz bei Anwendung der o.a. Vorrichtung nicht ganz befriedigend und zwar insbesondere mit solchen thermoplastischen Kunstharzen wie Polyolefine, z. .B. Polyäthylen, Polypropylen etc.

Gemäß der Erfindung wird die Vorrichtung nach der o.a. älteren Anmeldung in der Weise verbessert, daß eine gute Verteilung \ der Glasfasern in das thermoplastische Kunstharz stattfindet. ™ Kurz zusammengefaßt besteht die Verbesserung darin, daß zwischen den Schneckengängen in der Keßzone der 1. Stufe der 2-stufigen Strangpreßschnecke Vorrichtungen oder Glieder zur Ablenkung der Strönung vorgesehen sind. Die Ablenkvorrichtungen oder -glieder sind so angeordnet, daß sie den Strom des Gemisches aus geschmolzenem Kunstharz und Glasfasern, der in Richtung der Strangpreßschnecke vorgeschoben wird, periodisch aus seiner normalen Strömungsbahn ablenken und auf diese Weise eine innige Durchmischung der Fasern mit dem Kunstharz hervorrufen. Demzufolge werden die Fasern durch das Kunstharz hindurch innig eingemischt und praktisch gleichmäßig verteilt,

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ohne daß die Notwendigkeit zu unerwünschten Unterbrechungen des Arbeitsganges oder unerwünschte Aufenthalte der Masse an Stellen auftreten, an denen große Scherkräfte entstehen, die zu übermäßiger Beanspruchung oder sogar Beschädigung der Fasern führen können. Das schließlich ausgepreßte Gemisch hat ein gutes Aussehen und weist bei visueller Prüfung des Erzeugnisses praktisch keine vorstehenden Fasern oder Hohlräume auf.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung können die Ablenkorgane Bolzen aufweisen oder aus Bolzen bestehen, die auf der Hittelwelle der Strangpreßschnecke in dem Bereich der Meßzone der 2. Stufe angebracht sind und sich im wesentlichen von der Mittelwelle radial nach außen erstrecken. Diese Bolzen sind so angeordnet, daß das Gemisch von geschmolzenem oder im wesentlichen geschmolzenen Kunstharz und Glasfasern eine Vielzahl von gewundenen, sich kreuzenden Bahnen durchlaufen muß, während es in der Strangpreßvorrichtung vorwärts gefördert wird.

Statt dessen können die Ablenkorgane die Strömung dämmende bandförmige Teile sein. Diese sogenannten Dämmstreifen bestehen im allgemeinen aus einer Reihe von verhältnismäßig dünnen (schmalen) Streifen, die gleichfalls an der Mittelwelle der Strangpreßschnecke im Bereich der Meßzone der 2. Stufe angebracht sind und sich im allgemeinen in Querrichtung zwischen den Schneckengängen erstrecken. Die Höhe und die Länge der Streifen sind so gewählt, daß das Gemisch aus geschmolzenem Harz und Glasfasern zwangsweise periodisch aus seiner normalen Strömungsbahn abgelenkt wird und über die Dämmstreifen hinweg oder um diese herum strömen nuß.

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Nachstellend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen "beispielsweise beschrieben, wobei sich weitere Vorteile und Merkmale der Ausführung der Erfindung ergeben, und zwar zeigen:

Pig. 1 schematisch den Ablauf des erfindungs gemäß en Verfahrens und den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Pig. 2 - teilweise im Schnitt - eine Seitenansicht der speziellen, bei der erfindungsgenäßen Vorrichtung verwendeten Strangpreßvorrichtung, und zwar eine Ausführungsform, gemäß der Erfindung,

Pig. 3 in größerem Maßstab einen Teil der in Pig. 2 gezeigten Strangpreßschnecke mit den erfindungsgemäß daran angebrachten Bolzen,

Pig. 4 einen Teil eines Querschnittes desjenigen Teils der Strangpreßschnecke, der in Pig. 3 gezeigt ist, und zwar im Schnitt nach der Linie 4-4 der Pig. 3 und

Pig. 5 in größerem Maßstab einen Teil der Strangpreßschnecke, der dem in Pig, 3 gezeigten Teil ähnlich ist, mit dem Unterschied, daß Dämmstreifen vorgesehen sind, die Ablenkorgane der Meßzone der 2. Stufe der der Strangpreßschnecke bilden.

Gemäß Fig. 1 wird ein thermoplastisches Kunstharz in Form fester Teilchen mit Glasfasern von verhältnismäßig geringer Länge physikalisch innig gemischt. Dies wird, wie dargestellt, bewirkt, indem man die Glasfasern zusammen mit dem Kunstharz in einem Mischer 1, z. B. einem Bandmischer, durcheinanderwirft. Das Gemisch wird dann dem gewöhnlichen Fülltrichter 2 einer Strangpresse 3 zugeführt. Stattdessen

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können die Fasern und das Kunstharz unmittelbar in abgemessenen Mengen auf einer Förderrutsche der Strangpresse in einer Weise zugeführt werden, in der vermöge des Abwärtsströmens des Materials in die Strangpresse eine physikalische Durchmischung erfolgt. Die letztgenannte Verfahrensweise ist besonders in den Fällen anwendbar, in denen die Glasfasern die Eigenschaft haben, daß sie durch die Einwirkung eines Mischers leicht- gebrochen würden. In jedem Falle v;ird nach der Zuführung das Gemisch durch die Strangpresse hindurchgeführt und weiterverarbeitet, wobei das Harz geschmolzen wird und die Fasern durch das geschmolzene Harz hindurch verteilt werden und die weiter unten erfindungsgemäß im einzelnen beschriebene Verbesserung wirksam wird. Das Gemisch wird in geeigneter Gestalt, bzw. als ein bei k gezeigtes strangförmiges Gebilde ausgepreßt, z.B. in Form einer Folie, eines Bandes oder Streifens, eines Stranges oder dergleichen; hiernach wird das Gebilde durch ein übliches Wasserbad 5 oder eine sonstig geeignete Kühlvorrichtung hindurchgeleitet und dadurch zum Erstarren gebracht. Das ausgepreßte Gebilde wird dann zu einer üblichen Schneidvorrichtung 6 auf die gewünschte Größe bzw. das gewünschte Format zugeschnitten, das für nachfolgende Formgebungs- oder Strangpressvorgänge vorgesehen ist. Die gewünschte Größe, bzw. das Format kann verschiedene Gestalt haben, von verhältnismäßig großen Bahnen bis zu kleinen Stücken, wie S₃B. Kügelchen und Körner, wie sie zum Formen oder Pressen von Formkörpern dienen.

Die in Fig. 2 im einzelnen dargestellte Strangpresse ist in normaler Bauweise ausgeführt, mit Ausnahme der Schnecke. Im allgemeinen weist die Strangpresse 3 einen zylinderförmigen Teil J>h auf, der die Strangpreßschnecke 31 umgibt. Die Schnecke 31 besitzt eine Mittelwelle 32, an der eine Reihe von Schraubengängen 33 angebracht sind*, die sich schraubenlinienförmig der Welle entlang über die ganze Länge des

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Zylinders 34 erstrecken. Der Strangpresszylinder ist an seinem vorderen Ende mit einem plattenförmigen Formmundstück 28 versehen, das geeignete Auspreßöffnungen besitzt, durch welche das \rorgeschobene Material am Ende des Zylinders ausgepreßt wird. Außerdem ist an dem Zylinder ein Entlüftungskanal 39 an einer Stelle vorgesehen, die in der Förderzone der zweiten Stufe liegt,

Bezüglich der in Fig.. 2 dargestellten Strangpreßschnecke ist hervorzuheben, daß die Schnecke so ausgebildet ist, daß sie in ihrer ersten Stufe ein Verdichtungsverhältnis im A

Bereich von ungefähr 3 : 1 bis 5 : 1, in der zweiten Stufe ein Verdichtungsverhältnis im Bereich von ungefähr 1,5 : 1 bis ungefähr 3,5 : 1 hat und daß das Verhältnis der (von der Innenwandung des Zylinders bis zur Mittelwelle gemessenen) Tiefe (H₂) der Schneckengänge in der Fördersone der zweiten Stufe zur Tiefe (H-,) der Schneckengänge der Förderzone der ersten Stufe im Bereich von ungefähr 1 : 1,25 bis 1 : 2,4 liegt. Vorzugsweise liegt das Verdichtungsverhältnis in der ersten Stufe im Bereich von ungefähr 3,5 : 1 bis 4,5 : 1, in der zweiten Stufe im Bereich von ungefähr 1,5 : 1 bis 3 : 1, und vorzugsweise liegt das Verhältnis der Größen H2 : H₁ im ■< Bereich von etwa 1 : 1,75 bis 1 ': 2. V,^Tie dargestellt,' sind : diese Parameter durch Schneckengänge 33 mit konstanter Stei- \ gung bei veränderlichem Durchmesser der Mittelwelle 32 verkörpert. Es ist nedoch ersichtlich, daß diese Parameter auch durch eine Kombination von Schneckengängen mit veränderlicher Steisrunr und veränderlichem V'ellendurchmesser verkörpert werden können. Dies alles ist in der vorzitierten älteren Patentanmeldung der gleichen Anmelderin vollständig beschrieben, und weitere Einzelheiten und auch die Arbeitsweise der gesamten Vorrichtung können der eingangs genannten älteren Anmeldung entnommen werden.

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_ a

Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung zeigt auch die erfindungsgemäßen Ablenkorgane, und zwar hier in Form einer Mehrzahl von Ablenkbolzeri 41» die von der Mittelwelle der Strangpreßschnecke in einer im wesentlichen radialen Richtung nach außen ragen. Diese Ablenkbolzen sind in der Meßzone der 2. Stufe angebracht, weil in dieser Zone der größte Teil des Mischvorganges beim Strangpressen stattfindet. Auf die besondere Anordnung und die Anzahl der Ablenkbolzen kommt es nicht wesentlich an, vorausgesetzt, daß eine genügend große Anzahl vorgesehen ist und daß die Bolzen so angeordnet sind, daß mehrere gewundene fahnen des Materials innerhalb der Hohlräume gebildet werden, die zwischen den·' Schraubengängen liegen und durch die das Gemisch aus geschmolzenem Kunstharz und Glasfasern beim Vorschub durch die Strangpresse hindurchgehen muß. Dez' Einfachheit der Darstellung und Beschreibung halber ist in der Zeichnung nur eine bestimmte Anordnung der Bolzen dargestellt; es ist aber ersichtlich, daß unterschiedliche Anordnungen in einem weiten Bereich von Abänderungsmöglichkeiten verwendbar sind und für den Fachmann gegeben sind.

Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Ablenkbolzen 41 in mehreren Gruppen angeordnet, die in Abständen von einander liegen und sich innerhalb der schraubenlinienförmig verlaufenden, vertieften Bereiche zwischen den Schraubengängen 33 befinden. Jede Gruppe der Bolzen enthält eine Vielzahl von reihenweise angeordneten Bolzen, wobei die Bolzen der einen Reihe gegen diejenigen der benachbarten Reihen so versetzt sind, daß eine Vielzahl von zwischen den Bolzen hindurchgehenden gewundenen Strömungsbahnen gebildet wird.

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Diese Anordnung geht deutlicher aus den Fig. 3 und 4 hervor. Wenn nun das Gemisch aus geschmolzenem Kunstharz und Glasfasern sich fortschreitend der Strangpreßschnecke entlang zwischen den Schneckengängen vorwärts bewegt, trifft es auf die Gruppen von Ablenkbolzen und verursachen diese eine seitliche Ablenkung des Gemische in Bezug auf die ursprüngliche Bewegungsrichtung, so daß die Gemischströme uirter sich gemischt werden.

Zwar sind die AbIerikbolzen als zylindrische Bolzen dargestellt, versteht es sich aber von selbst, daß auch andere geometrische Fffrmen verwendet werden können und dem gleichen allgemeinen Zweck dienen. Zum Beispiel können die Bolzenquerschnitte dreieckig oder oval oder in einer beliebigen Kombination von ebenen und gekrümmten Flächen ausgebildet sein. Bolzen mit gekrümmten oder abgerundeten Umfangsflächen sind zu be^ Vorzügen, damit das Harz und die Glasfasern leichter durch die gewundenen Bahnen hindurch strömen können, die durch die Bolzen begrenzt werden und damit die Gefahr einer Blockierung oder des Zurückwallens des durch die Strangpresse strömenden Materials verringert wird. A

Es ist auch darauf hinzuweisen, daß die Bolzen nicht notwendig mittels Gewirideen.den 43 mit der Mittelwelle 32 verbunden zu sein brauchen; vielmehr können sie an dieser angeschweißt oder einstückig mit dieser ausgebildet oder in beliebiger anderer Weise mechanisch mit dieser verbunden werden, wie es dem Fachmann geläufig ist.

Die vorgenannten Bolzen können an der Schnecke auf vielerlei Art und Weise so befestigt werden, daß sie genrent werden können und unterschiedliche Systeme von gewundenen

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Bahnen bilden. Zum Beispiel können Bolzen, die ovalen Querschnitt haben, so angeordnet werden, daß ihre längste Abmessung oder die größere Achse des Ovals in der Richtung der Strömung des Kunstharzes und der Glasfasern liegen, so daß weniger gewundene Bahnen gebildet werden. Stattdessen können die Bolzen in eine Stellung gedreht werden, in der ihre längste Abmessung oder die längere Achse ovalen Querschnitts in Querrichtung zur Richtung der Strömung des" Kunstharzes und der Glasfaser verläuft, sodaß stärker gewundene Bahnen gebildet und größere Turbulenz in der Strömung hervorgerufen wird.

Bei einer abgeänderten Äusführungsform der Erfindung werden anstelle von Bolzen Dammstreifen als Ablenkorgane für die Strömung verwendet. Solche Dämmstreifen sind in einer besonderen Porm in Pig. 5 dargestellt, in der ein Teil der Meßzone der 2. Stufe zusammen mit der Mittelwelle 32' der Strangpreßschnecke dargestellt ist, die Schraubengänge 33' besitzt, welche' sich schraubenlinienförmig der Welle entlang erstrecken. Zwischen den Schneckengängen ist eine Anzahl von Dämmstreifen 50 vorgesehen. Diese Streifen erstrecken sich entlang den zwischen den Schneckengängen gebildeten Vertiefungen vorzugsweise in einem kleinen V/inkel zur Querrichtung, d.h. zu der senkreSfi? zur^ei-5trömungsrichtung des. Kunstharzes und der Glasfasern verlaufenden Richtung. Es ist nicht wesentlich, daß die Streifen sich über den ganzen Abstand zwischen zwei benachbarten Schraubengängen erstrecken, da ihre Aufgabe, die Pasern und das Kunstharz ineinander zu verteilen auch dann erfüllt wird, wenn Durchlaßkanale am einen oder/ anderen oder beiden Enden oder sogar zwischen den Enden der Ablenkstreifen bestehen bleiben, durch die das Kunctharz-G-laBfasermaterial ungehindert durchtreten kann.

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Die Höhe der Streifen ist so gewählt, daß der Querschnitt der Strömungsbahn des Harzes und der Glasfasern -wesentlich verengt wird, aber noch genügend Kaum zwischen der oberen" Oberfläche des Streifens und der Wandung des Strangpreßzylinders verbleibt, um das Gemisch durchtreten zu lassen. Vorzugsweise liegt die Höhe der Streifen im Bereich von 30 £ bis 90 # der Höhe der Schneckengänge. Die Streifen sind verhältnismäßig schmal, εο daß keine unzulässig langen Verzögerungen der Strömung erzeugt werden, durch die das Genisch hohen Seher-Beanspruchungen unterworfen würde. * Breiten der Streifen von ungefähr 5,1 cm würden zufriedenstellend sein. Die genauen Abmessungen der Streifen können in weitem Rahmen unterschiedlich sein und sind für den Fachmann leicht nach Maßgabe der besonderen Eigenschaft des verarbeiteten Materials und der Arbeitsbedingungen zu ■wählen.

Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist für den Pail, daß die erfindungsgemäßen Ablenkorgane nicht vorgesehen sind, im einzelnen in der Singangs genannten älteren Anmeldung P 20 52 399.3 der Anmelderin im einzelnen beschrieben. Die erfindungsgemäßen Verbesserungen J ändern die.Punktionen der grundlegenden Arbeitsweise nicht, schaffen aber eine Verbesserung in dieser von Bedeutung dadurch, daß das geschmolzene Kunsthars und die Glasfasern inniger mit einander gemischt werden und ein äußerst erwünschtes ausgepreßtes Gebilde ergeben, bei dem die Pasern durch das Harz hindurch überall gut verteilt sind.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung nach der Erfindung kann ferner so abgeändert werden, daß sie Hilfsmittel aufweist, die gewährleisten, daß das gesamte Harz in der ersten Stufe der Strangpresse geschmolzen wird. Solche Hilfsmittel

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können aus den gleichen Bolzen "bestehen, wie sie "in der Meßzone der 2. Stufe als Strömungsablenkorgane verwendet wurden. Die in der 1. Stufe verwendete}: Bolzen werden im Bereich der Meßzone der 1. Stufe verwendet, und zwar in der gleichen Y/eise, wie wenn sie als Ablenkorgane in der 2. Stufe verwendet wurden.

Die Verbesserungen und Vorteile, axe durch die Anwendung der Erfindung erreicht werden, ergeben sich deutlich aus den folgenden Beispielen:

Beispiel 1

Zu Vergleichszwecken wird bei diesem Beispiel die vorliegende Erfindung nicht angewendet. Ein Gemisch von 80 Gewichtsprozenten Polypropylen-Kügelchen oder -Pellets und 20 Gewichtsprozenten handelsüblicher Glasfasern (Type 832,OCF) mit der nominellen Länge von 6,35 mm werden mechanisch gemischt und fortlaufend einer Strangpresse von 8,9 cm Durchmesser mit einem Verhältnis L/D von 24:1 zugeführt, wie sie in der eingangs genannten älteren Anmeldung der Anmelderin beschrieben ist. Eine 2-stufige Strangpreßschnecke mit konstanter Steigung (von 8,5 cm) der Schneckengänge wurde verwendet und besaß die folgenden Größen (H₁, H₁₁, H₂, H₂₂₁(Ue für die entsprechenden Bereiche in Pig. 2 angegeben sind):

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Stufe

Zone

Anzahl der Tiefe der

Sohneckengänge Schneckengän^e (κιτη)

erste Förderzone Stufe (H₁)

Übergangszone Meßzonc (H₁ _Λ )

zweite Förderzone Stufe (H₂)

Übergangsζone Meßzone (H₀o)

6 4

15,0

3,56 8,9

5,34

Das Terdichtungsverhältnis betrug in der 1. Stufe ungefähr 4,0 : 1 und in der 2. Stufe etwa 1,6 :1, und das Verhältnis der Tiefe der Schneckengänge bei H₂ zur Tiefe der Schneckengänge bei H₁ betrug etwa 1:1,7.

Das Kunstharz und die Glasfasern wurden kontinuierlich durch die Strangpresse hindurchgedrückt und in Form von zehn Strängen ausgepreßt, die etwa 3,18 mm Durchmesser besaßen; dabei wurde kein Hin- und Herwallen oder Zurückstauen (surging) beobachtet. Die Stränge wurden dann gekühlt und in Pellets von etwa 3,18 mm Länge zerschnitten.

Die Pellets wurden mit dem bloßen Auge beobachtet und zeigten eine Anzahl vcm Glasfasern, die aus ihrer Oberfläche nach außen vorragten, und eine Anzahl von Hohlräumen. Es zeigte sich ferner, daß die Glasfasern nicht in den gewünschten Maße gut in der Hasse verteilt waren.

Beispiel 2

Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde unter Verwendung der gleichen Anlage wiederholt, mit dem Unterschied, daß die

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Strangpreßschnecke in der Keßzone (metering zone) oder Bemessungszone (in der kurz vor dem ^trangpreßmundstück die größte Verdichtung und die Vorschubnenge der Strangpreßmasse pro Zeiteinheit sozusagen bemessen wird) in der 2. Stufe mit einer Vielzahl von Ablenkbolzen versehen war. Die Bolzen hatten zylindrischen Querschnitt nit 6,55 ¹^ Durchmesser und ragten aus der Hittelwelle soweit-vor, daß sie etwa 0,40 mm vor dem Außenraiid der Sehneckenwelle endeten. Insgesamt wurden 98 Bolzen in fünf in" Abstand von einander angeordneten Gruppen von je 15 bis 20 Bolzen verwendet. In jeder Gruppe wurden die Bolzen in 3 bis 5 Reihen angeordnet, die etv/a 8,15 mm Abstand von einander hatten, wobei der Abstand der Bolzen innerhalb einer Reihe ungefähr 15»9 mm betrug. Die Bolzen einer Reihe waren jeweils gegen die Bolzen einer benachbarten Reihe versetzt, so daß sie eine Vielzahl von gewundenen Strömungsbahnen bildeten.

Durch diese Strangpreßvorri.fchtung wurde ein Gemisch von 80 Gewichtsprozenten Polypropylen und 20 Gewichtsprozenten Glasfasern vorgeschoben und kontinuierlich in Porm von 10 Strängen mit etwa 3,18 mm Durchmesser ausgepreßt, wobei kein Hin- und Herwallen der Hasse beobachtet v/urde. Die Stränge wurden gekühlt und in Pellets von ungefähr 3,18 mm Länge zerschnitten.

Bei Beobachtung mit dem bloßen Auge zeigten die Pellets praktisch keine aus der Oberfläche hervorragende Faserenden, ebenso bei sonstiger visueller Beobachtung. Auch zeigten sich keine Hohlräume und erwiesen sich die Glasfasern als gut durch das Kunstharz hindurch verteilt im Vergleich zu den Pellets nach Beispiel 1.

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Beispiel 3

Ähnlich gute Ergebnisse wie "bei Beispiel 2 wurden mit dem gleichen Geroisch aus Kunstharz und Glasfasern bei einer Wiederholung des Verfahrens nach Beispiel 1 erzielt, bei dem die gleiche Anlage wie bei Beispiel 2 verwendet wurde, mit dem U-il-ji-B-oliL-viv., daß liiistelje der Ablfenkbolzen in den "Vertiefungen zwischen den zwei letzten .36O⁰- Windungen der Schneckengänge ^ 4 Dämmstreifen verwendet wurden, die gleichen Abstand von einander besaßen. Die Streifen hatten eine Breite von' etwa % 25,4 mm und erstreckten sich in Querrichtung von dem einen Schneckengang zum nächsten, wie es Fig. 5 zeigt, wobei zwischen der oberen Oberfläche der Streifen und dem Strangpreßzylinder ein Zwischenraum von etwa 1,6 mm bestand.

Beispiel 4

Dieses Beispiel dient auch nur zum Vergleich und ist mit einer Strangpreßvorrichtung durchgeführt, wie sie in der älteren Anmeldung P 20 52 399.3 der gleichen Anmelderin beschrieben und gezeichnet ist, wobei also Ablenkorgane in der 2. Stufe nicht vorgesehen waren. Ein Gemisch aus a

70 Gewichtsprozenten Polyäthylen-Pellets und 30 Gewichtsprozenten Glasfasern (vom Typ 832,0CP) wurde zu einer Strangpresse mit einem Durchmesser von 152,5' mm und einem Verhältnis L/D von 24:1 gefördert, die eine 2-stufige Schnecke mit Schneckengängen konstanter Steigung (von 152,4 mm) besaß. Die Daten der Schnecke waren die folgenden;

109833/1753 W>

	-	Zone	Anzahl der	2101	6,35	056
	Förderzone (H₁)	Schneckengänge	Tiefe der	15,2
Stufe	Übergangszone	5	S chne ckengänge	—	(nun)
erste Stufe	Meßzone (H₁₁)	6	25,4	8,47 '
	Fördersone (H₂)	3	-
	Übergangszone·	3
zweite Stufe	Ileßzone (Hpp)	3
		4

Pas Verdichtungsverhältnis betrug in der 1. Stufe 3,4:1 und in der 2. Stufe etwa 1,7:1, und das Verhältnis der Tiefe (Hp) der Schneckengänge zur Tiefe der Schneckengänge bei H. betrug ungefähr 1:1,7.

Das Kunstharz und die Glasfasern wurden kontinuierlich durch die Strangpresse hindurch vorgeschoben und die Kasse wurde in Form von 29 Strängen mit 3,18 mm Durchmesser ausgepreßt,

wobei kein Hin-.und Herwallen oder Rückstau beobachtet nichtj

wurde, obgleich (aas gesamte Harz in geschmolzener Form am Ende der 1. Stufe,auftrat. Die Stränge wurden dann gekühlt

etwa

und in Pellets von 3,18 mm Länge zerschnitten.

Bei visueller Beobachtung zeigte.sich, daß die Glasfaserenden aus der Oberfläche der Pellets nach außen vorragten und daß die Oberfläche der Pellets gewisse Unregelmäßigkeiten aufwies, die als Hohlräume erschienen. Die Verteilung der Glasfasern in dem Harz war offensichtlich weniger gut als erwünscht.

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Beispiel 5

Das Verfahren nach Beispiel 4 wurde mit der gleichen Vorrichtung wi^lerholt, mit dem Unterschied, daß die Strangpreßachnecke in der Meßzone der 1. Stufe mit einer Vielzahl von Ablenkbolzen versehen war, um ein vollständiges Schmelzen des Harzes zu gewährleisten, und daß in der Meßzone der 2. Stufe eine .Anzahl von Dämmstreifen vorgesehen war, um eine gute Verteilung d*er !Fasern im Harz zu erreichen. - .

Die Bolzen bestanden aus rechteckigen Blöcken, die an die Schneckenwelle angeschweißt waren und deren nominelle Abmessungen 2,54 x 2,54 x 0,64 cm betrugen. Zwischen den Bolzen und der Stranpreßzylinderwand war ein Zwischenraum vorgesehen. Es wurden ungefähr insgesamt 16 Bolzen verwendet und in Reihen angeordnet, in denen die Anzahl der Bolzen abwechselnd 3,2 und 3 betrug, wobei die Bolzen der einen Reihe gegen die der benachbarten Reihe versetzt waren, um eine Vielzahl von gewundenen Bahnen zu schaffen.

Die Dämmstreifen wurden zwischen den Schraubengängen der

Meßzone der 2. Stufe an die Schneckenwelle angeschweißt. "

Jeder Streifen besaß die nominellen Abmessungen 2,54 x 0,64 x 17,8 cm und war in einem kleinen Winkel zur Querrichtung der Strömungsrichtung des vorgeschobenen Materials, d.h.

zu einer zu dieser Strömungsrichtung quer oder senkrecht verlaufenden Richtung angeordnet. Es wurden insgesamt vier Streifen in gleichen Abständen von einander (z.B. in Abständen von je etwa 180°) verteilt über die letzten Schneckengänge der Meßzone in den Vertiefungen zwischen diesen angebracht.

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Das Gemisch aus Polyäthylen (70 #) und Glasfasern (30 %) ■wurde durch die Vorrichtung vorgeschoben und kontinuierlich in Porm von 29 Strängen von etwa 3,18 min Durchmesser ausgepreßt, wobei keinerlei Hin- und Herwallen oder Rückstau "beobachtet wurde. Am Ende der 1. Stufe erschien das Kunstharz in offenbar vollständig geschmolzener Form. Die Stränge wurden gekühlt und in Pellet3 von 3,18 mm Länge zerschnitten.

Bei visueller Beobachtung der Pellets zeigte es sich, daß die Glasfasern im Kunstharz durchweg gut verteilt waren und keine Enden der Pasern aus den Pellets vorragten, und daß sich im Gegensatz zu Beispiel 3 keine Hohlräume erkennen ließen.

Beispiel 6

Es wurden Vergleichsversuche ähnlich denjenigen nach Beispiel 3 und 4 mit einem Gemisch von 80 Gewichtsprozenten-Polystyrol und 20 Gewichtsprozenten Glasfasern (vom Typ 885,0GP) bzw. mit einem Gemisch aus 80 Gewichtsprozenten Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat und 20 Gewichtsprozenten Glasfasrn (vom Typ 885,OCP)durchgeführt und ergaben in der gleichen V/eise verbesserte Resultate.

Im Rahmen des Erfindungsgedanken sind für den Pachmann selbstversändlich Abänderungen von der vorstehenden Beschreibung der Erfindung möglich.

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Claims

8. Januar 1971 ^ Case RC - 1160 Patent- bzw. Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung von mit Glasfasern verstärkten _v ' thermoplastischen Gemischen oder Gebilden im Strangpreßverfahren unter Verwendung einer Strangpresse^, dadurch' gekennzeichnet, daß \mcU Pate*t a»*,«ίal* «u p£ofi2^3..i

(A) eine Fördereinrichtung (2) zur Zufuhr der Glasfasern und des thermoplastischen Harzes zu einer Strangpresse (3), und

(B) eine Strangpresse (3) vorgesehen ist, die in zwei Stufen mit einer Strangpreßschnecke (31) ausgebildet ist, welche eine Vielzahl von Schneckenwindungen aufweist, durch die zwei Stufen hindurchgeht und in jeder der Stufen aufeinanderfolgend eine Förderzone, eine Übergangszone und eine Keß- oder Bemessungεζone bildet, wobei das Verdichtungsverhältnis in der ersten Stufe im Bereich von etwa 3 : 1 bis etwa 5 : 1 und in der zweiten Stufe im Bereich von etwa 1,5 : 1 bis etwa 3,5 : Ϊ liegt und das Verhältnis der Tiefe (Hp) der Schneckengänge (33,33') in der Förderzone der Λ zweiten Stufe zur Tiefe (H-.) der Schneckengänge (33,33') in der Förderzone der ersten Stufe im Bereich von etwa 1 : 1,25 bis 1 : 2,5 liegt; und daß die Strangpreßschnecke (31) in der Meßzone der zweiten Stufe mit Ablenkorganen (41 bzw. 50) für die Strömung aus Fasern und Kunstharz in der Weise versehen ist, daß die Verteilung der Glasfasern durch das ganze Kunstharz hindurch verbessert wird.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkorgane (41) aus einer Vielzahl von Bolzen bestehen, die zwischen den Schneckengängen (33, 33') auf der Strangpreßschnecke (31) angebracht sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkbolzen (41) in Gruppen angeordnet sind, von denen jede aus einer Anzahl von Bolzenreihen besteht und· bei denen die Bolzen der einen Reihe gegen die Bolzen der benachbarten Reihen versetzt angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkbolzen (41). nicht-kreisförmigen Querschnitt besitzen und auf der Strangpreßschnecke drehbar angebracht sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsablenkorgane aus einer Anzahl von Dammstrelfen (50) bestehen, die auf der Strangpreßschnecke angebracht sind und sich im wesentlichen in Querrichtung zwischen zwei benachbarten Schneckengängen (33') erstrecken.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmstreifen (50) im wesentlichen in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche

2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßzone der ersten Stufe eine Vielzahl von Bolzen auf der Strangpreßstrecke (31) angeordnet ist.

der Patentanwalt

10983 3/1753

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