DE2222194C3 - Vorrichtung zur Erzeugung eines Hohlraumes oder eines Bereiches besonders niedriger Dichte im Inneren extrudierter Profile aus schäumbaren Thermoplasten - Google Patents
Vorrichtung zur Erzeugung eines Hohlraumes oder eines Bereiches besonders niedriger Dichte im Inneren extrudierter Profile aus schäumbaren ThermoplastenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zur Herstellung von geschäumten Profilen aus Thermoplasten nach dem Extrusionsverfahren werden
meistenteils Extruderdüsen eingesetzt, die kleiner sind als der gewünschte Endquerschnitt des extrudierten
Profils. Durch Aufschäumung des austretenden Stranges erreicht das Profil die gewünschte Querschnittgröße.
Durch eine anschließende Kühlstrecke oder Kalibrierung kann die genaue Formung des Profils
durchgeführt werden.
Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Hohlprofil extrudiert wird, das genau den gewünschten
Querschnitt des Profils oder auch einen teilweise abweichenden Querschnitt besitzt. Das Aufschäumen
des Profils erfolgt in einer beheizten Kalibrierung nach innen und gegebenenfalls auch nach außen in die
vorhandenen Hohlräume. Das Profil kann dabei ganz oder nur teilweise gefüllt werden.
Nachteilig an diesen Verfahren ist, daß bei der Extrusion von Vollprofilen die erreichbare mögliche
Dichte nach unten begrenzt ist, da die Thermoplasten nicht beliebig dehnbar sind und sich die Porengröße
nicht beliebig erhöhen läßt. Auch kann die Porenzahl
nicht beliebig vermehrt werden.
Wird dagegen ein Hohlprofil extrudiert, so ist dazu ein Dorn notwendig. Die Dornhalterungen bewirken
eine Trennung des Materialstranges in mehrere Teilströme, die nach der Passage der Dornhalterungen
nar mehr teilweise miteinander verschmelzen. Dadurch entstehen Schwachstellen im Extrudat, insbesondere bei
dünnwandigen Profilen.
Aus der DT-OS 17 29 076. ist ebenfalls eine Vorrichtung mit Dom bekannt, mit der voll oder mit Hohlraum
geschäumt werden kann. Aber auch hier verursachen
die Dornhalterungen Fließmarken oder Schwachstellen im Extrudat Zur Druckminderung kann der Dorn in
Längsrichtung einen Kanal aufweisen, der am vorderen Ende mündet
Die DT-OS 19 63811 beinhaltet eine Extrusionsvorrichtung
mit einer Düse, die einen Dorn beinhaltet, wobei der Dorn Abschnitte unterschiedlicher Durchmesser
aufweist Die Abschnitte sind durch konischen Übergang miteinander verbunden und ein zylindrischer
Teil ragt tiefer in den Fließkanal hinein als dem Durchmesser entspricht. Der Dorn ist durch Halterungen
befestigt, die wiederum zu Schwachstellen im Extrudat führen. Mit dieser Vorrichtung werden
Hohlkörper erzeugt, die auch im Inneren eine Deckschicht aufweisen und somit keine niedrige Dichte
im Kern haben.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der thermoplastische, geschäumte, eine
feste Außenhaut aufweisende Hohlprofile oder Vollprofile mit besonders niedriger Dichte im Zentrum erzeugt
werden können. e*v
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Hohlraumes oder eines Bereiches mit
besonders niedriger Dichte im Inneren extrudierter Profile aus schäumbaren Thermoplasten, bestehend aus
einem Extruder mit einer Schnecke und einem formgebenden Extruderkopf, wobei in dem Extruderkopf
zentral ein Verdrängungskörper angeordnet ist, der aus Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers
mit konischem Übergang besteht und mit einem zylindrischen Teil tiefer in einen zylindrischen Fließkanal
des Extruderkopfes hineinragt, als der Durchmesser dieses Teiles des Verdrängerkörpers groß ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper (5,6,7) mit
der Extruderschnecke (2) starr verbunden ist und sein zylindrischer Teil (6) über einen konischen Teil (5)
unmittelbar an das Schneckengewinde (4) anschließt.
Durch diese Vorrichtung wird es möglich, Profile aus schäumbaren Thermoplasten zu extrudieren, die einen
zentralen Hohlraum oder einen Bereich mit besonders niedriger Dichte im Inneren des extrudierten Profils
enthalten.
Die Verwendung von Schnecken mit Spitzen von spezieller Form in Extrudern für thermoplastische
Materialien ist grundsätzlich bekannt Es hat sich jedoch gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße spezielle
Gestaltung der Spitze bei der Herstellung von geschäumten Profilen aus schäumbaren-Thermoplastcn
besondere Vorteile erzielt werden können. Die Spitze bewirkt eine Hohlraumbildung im noch ungeschäumten
thermoplastischen Strang. Beim Eintreten der Verschäumung
kann der Hohlraum teilweise erhalten bleiben oder zugeschäumt werden. Im letzteren Fall ist
6S im Inneren die Dichte des Materials besonders niedrig,
im ersteren Fall entstehen im Inneren Hohlräume. Das heißt, es ist mit der neuen Vorrichtung möglich,
Formkörper mit sehr niedriger Gesamtdichte herzustel-
len, die keine Schwachstellen aufweisen, wie bei den
bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von geschäumten Hohlprofilen. Weiterhin Lit günstig, daß
der Gasdruck, der in dem Hohlraum des Stranges entsteht, das Profil zusätzlich aufbläht.
Für die Praxis, bedeuten diese Vorteile, daß z. B. für
einen Formkörper bestimmter Größe weniger Material benötigt wird oder daß man bei gleichem Materialeinsatz
zu Formkörpern mit größerem Querschnitt kommen kann, die somit höhere Festigkeiten aufweisen,
da das Material aus der neutralen Faser entfernt ist.
Es hat sich auch gezeigt, daß in den geschäumten Profilen, die durch die rotierende Schneckenspitze
erzeugten Störungen nicht die nachteilige Wirkung auf die Festigkeitseigenschaften des Stranges haben, wie bei
nicht geschäumten Thermoplasten. Zudem treten überraschenderweise die Störungen bei diesem Verfahren
weniger stark auf.
Die Vorrichtung besteht aus einem Extruder mit bekannter Ausstattung. Auf der Schnecke des Extruders
ist die erfinduingsgemäße Spitze aufgeschraubt. Dadurch besteht die Möglichkeit, je nach verwendetem
Extrusionskopf und gewünschtem Profil eine optimal angepaßte Spitze aufzusetzen. Dabei kann die Dicke des
zylindrischen Teils und die Länge des zylindrischen Teils der Schneckenspitze in großen Bereichen variiert
werden. Vorzugsweise weist der zylindrische Teil der SchneckenspiU.e (6) einen Mindestdurchmesser von
3 mm auf und die Differenz zwischen innerem und äußerem Durchmesser des Ringspalts (9) zwischen
Außenwand des Fließkanals und dem zylindrischen Teil (6) der Schneclicenspitze ist nicht kleiner als 1 mm. Der
Konuswinkel der konischen Teile der Schneckenspitze beträgt meistensteils 60— 100°.
Die Spitze wird aus Festigkeitsgründen meistenteils aus hochfestem Material, z. B. Werkzeugstahl hergestellt
Sie kann auch oberflächenbehandelt sein, um ihre Gleiteigenschaften gegenüber schäumbaren Thermoplasten
zu verbessern. Vorzugsweise ist sie mit PTFE überzogen.
Die Schneckenspitze ragt in den» Fließkanal des Extruderkopfes hinein. Vorzugsweise reicht der zylindrische
Teil (6) der Schneckenspitze nicht weiter als bis zum Austrittsquerschnitt des Fließkanals (8) in den
Extruderkopi (3). - +
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Schnecke (2) und die Schneckenspitze (5, 6, 7) eine zentrale Bohrang (14) besitzen. Durch diese Bohrung
können Gase, gegebenenfalls erwärmte Gase, eingeblasen oder verdampfbare Flüssigkeiten eingeführt werden.
Die Gase und die verdampften Flüssigkeiten blähen das Profil zusätzlich auf. Die Schnecke und die Spitze
können auch doppelwandig ausgeführt sein, so daß eine Beheizung durch erhitzte Hilfsmedien möglich ist.
Der Extruüionskopf bestimmt die Form des Profils.
Vorzugsweise werden Extruderköpfe verwendet, die zu Profilen mit kleinem Verhältnis der Außenoberfläche
pro definierter Länge zur Querschnittsfläche führen. Die genaue Formgebung für das Profil kann durch eine
Kühlstrecke oder Kalibriervorrichtung erfolgen.
Beispiele für Thermoplasten, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verschäumt werden können, sind
PVC und Copolymere, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymere
und Polyäthylen. Die eingesetzten Mischungen enthalten die üblichen Rezepturbesiandtei-Ie,
wie z. B. Gleitmittel, Stabilisatoren und Treibmittel. Durch die Wahl der Rezeptur können die Eigenschaften
des Profils sehr weitgehend beeinflußt werden.
Die F i g. 1 stellt den Extruder 1 mit Kopf 3, die Schnecke 2 mit Spitze 5, 6, 7 und den aufgeschäumten
Strang 10, den Aufschäumbereich 11 und den aufgeschäumten, fertigen Profilstrang mit Kalibrierungsvorrichtung
12 dar."In den Fließkanal 8 des Extruderkopfes 3 ragt die Schneckenspitze 5, 6, 7, bestehend aus
konischem Teil 5, zylindrischen Teil 6 und ebenfalls konischem Teil 7 hinein. Durch diese Spitze wird der
Hohlraum 13 im thermoplastischen Material erzeugt.
Die F.i g. 2 stellt eine besondere Ausführungsform der Schnecke und der Schneckenspitze dar, in der diese eine
zentrale Bohrung 14 aufweisen.
B e i s ρ i e 1 1 (Vergleich)
Eine schäumbare Hartpolyvjnylchloridmischung mit den Bestandteilen Polyvinylchlorid" K-Wert 60, Stabilisatoren,
Gleitmitteln und Azodicarbonamid (0,3 Gew.-Tl.) als Treibmittel wird auf einem Extruder mit
D — 45 mm Schneckendurchmesser, Schneckenlänge 2OD und Volumenkompression 1 :3 über eine Runddüse
mit einem Durchmesser von d = 15 mm zu einem zylindrischen Vollstrang extrudiert. Der Durchmesser
des Extrudates betrug 29 mm, die Dichte des geschäumten Stranges 0,62 g/cm3.
Beispiel 2 (Vergleich)
Die gleiche Mischung wurde mit dem gleichen Extruder wie im Beispiel 1, aber mit einem üblicherweise
zur Herstellung von Rohren verwendeten Extrusionskopf mit einem Düsendurchmesser von ebenfalls
d\ = 15 mm und einem Dorndurchmesser von d2 = 5 mm zu einem hohlen Strang verarbeitet. Der
Außendurchmesser des entstandenen Rohres beträgt 32 mm, der Innendurchmesser 6 mm. Die Dichte des
rohrförmigen Stranges betrug 0,71 g/cm3, die Dichte des
gesamten Profils — einschließlich des Hohlraumes — 0,69 g/cm3. Die Dornhalterungen erzeugen deutlich
sichtbare Markierungsstreifen längs des Profils und in dem Hohlraum blasenähnliche Verdickungen in der
Innenoberfläche.
Dieses Mal wurde der Dorn einschließlich der Dornhalterung aus dem Kopf entfernt und eine
Schneckenspitze, bestehend aus konischem Teil (entsprechend Fig. 1, Nr. 5), einem zylindrischen Teil mit
5mm Durchmesser (entsprechend Fig. 1, Nr. 6) und
einer konischen Spitze (entsprechend F i g. 1, Nr. 7) auf die Schnecke aufgesetzt. Der zylindrische Teil der
Spitze endet innerhalb des Fließkanals 10 mm von dem Austrittsquerschnitt entfernt. Die gleiche PVC-Hartmischung
wie im Beispiel 1 wurde mit dieser Vorrichtung extrudiert. Das erzeugte Profil hatte einen Durchmesser
von 36 mm, die Dichte des rohrförmigen Stranges lag bei 0,58 g/cm3, die Dichte des Gesamtstranges betrug
0,51 g/cm3.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Hohlraumes oder eines Bereiches mit besonders niedriger Dichte
im Inneren extrudierter Profile aus schäumbaren Thermoplasten, bestehend aus einem Extruder mit
einer Schnecke und einem formgebenden Extruderkopf, wobei in dem Extruderkopf zentral ein
Verdrängungskörper angeordnet ist, der aus Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers mit konischem
Übergang besteht und mit einem zylindrischen Teil tiefer in einem zylindrischen Fließkanal
des Extruderkopfes hineinragt, als der Durchmesser diesss Teiles des Verdrängerkörpers groß ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper (5,6, 7) mit der Extruderschnecke (2)
starr verbunden ist und sein, zylindrischer Teil (6) über einen konischen Teil (5) unmittelbar an das
Schneckengewinde (4) anschließt
2: Vorrichtung nach Anspruch.!, dadurch gekennzeichnet,
daß der zylindrische Teil (6) der Schnekkenspitze nicht weiter als bis zum Austrittsquerschnitt
des Fließkanals (8) in den Extruderkopf (3) reicht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil (6) der
Schneckenspitze einen Mindestdurchmesser von 3 mm aufweist und die Differenz zwischen innerem
und äußerem Durchmesser des Ringspalts (9) zwischen Außenwand des Fließkanals und dem
zylindrischen Teil (6) der Schneckenspitze nicht kleiner als 1 mm ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Schneckenspitze
(5,6,7) mit PTFE überzogen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (2) und die
Schneckenspitze (5, 6, 7) eine zentrische Bohrung (14) besitzen.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722222194 DE2222194C3 (de) | 1972-05-05 | Vorrichtung zur Erzeugung eines Hohlraumes oder eines Bereiches besonders niedriger Dichte im Inneren extrudierter Profile aus schäumbaren Thermoplasten | |
FR7316158A FR2183814B1 (de) | 1972-05-05 | 1973-05-04 | |
US357251A US3890416A (en) | 1972-05-05 | 1973-05-04 | Method for producing a cavity or a zone of very low density in the interior of extruded profiles of foamable thermoplastics |
JP48050588A JPS4961258A (de) | 1972-05-05 | 1973-05-07 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722222194 DE2222194C3 (de) | 1972-05-05 | Vorrichtung zur Erzeugung eines Hohlraumes oder eines Bereiches besonders niedriger Dichte im Inneren extrudierter Profile aus schäumbaren Thermoplasten |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2222194A1 DE2222194A1 (de) | 1973-11-22 |
DE2222194B2 DE2222194B2 (de) | 1977-03-17 |
DE2222194C3 true DE2222194C3 (de) | 1977-10-27 |
Family
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