DE2236779A1

DE2236779A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von aufgeschaeumten profilen aus thermoplasten mit geringer dichte

Info

Publication number: DE2236779A1
Application number: DE2236779A
Authority: DE
Inventors: Hansjochen Dipl Ing Dr Barth; Johann Dipl Chem Dr Ing Bauer
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1972-07-26
Filing date: 1972-07-26
Publication date: 1974-02-07
Also published as: FR2193700B1; JPS4945171A; FR2193700A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung; schäumten Profilen aus Thermoplasten mit geringer Dichte

Beim Herstellen von geschäumten thermoplastischen Profilen wird der schäumbare Thermoplast im Extruder plastiziert und durch eine" Düse ausgespritzt. Das Aufblähen des Stranges unter dem Einfluß des in der Schmelze-Iin^"""' ter Druck vorhandenen Gases geht entweder bereits in^: der Düse oder nach Austritt aus der Düse in einer "beheizten oder unbeheizten Kalibrierung vor sich. Bei einem anderen Verfahren wird ein Hohlprofil extrudiert, das Aufschäumen erfolgt in einer geheizten Kalibrierung direkt im Anschluß an den Düsenmund, wobei der Strang entweder nach innen oder nach innen und außen gebläht wird. "" -^ ■ .,·....

Nachteilig an den beschriebenen Vorrichtungen ist, daß durch die an den Düsenmund anschließende Kalibrierung, die als Aufsohäumungs- und Formgebungs strecke' dienen soll, die Zellbildung und Aufblähung des extrudierten schäumbaren thermoplastischen Stranges stark· behindert wird. Der sich aufblähende Strang stößt auf die Wandung der Kalibrierung und kann sich in dieser Richtung nicht" mehr ausweiten. Das Ergebnis sind relativ hohe Dichten. Man kann diese Schwierigkeit verringern, indem man den schäumbaren Strang in Extrusionsrichtung stark reckt. Hierdruch werden die Poren aber verstreckt und erhalten deshalb nicht ihre maximale Größe.

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Es wurde nun ein₄ Verfahren zur Herstellung von aufgeschäumten Profilen aus Thermoplasten mit geringer Dichte durch Extrudieren dos Treibmittel enthaltenden Thermoplasten und Kalibrieren des aufgeschäumten Profile,dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschäumvorgang im wesentlichen in einer Kammer, die zwischen Düsenmund des Extruders und Eintrittsoffnung der Kalibriervorrichtung angebracht ist, durchgeführt wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Extruder und einer Kalibriervorrichtung. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Düsenmund des Extruders und Eintrittsöffnung der Kalibrierung eine Kammer einer Länge von mindestens 100 und höchstens 2000 mm angebracht ist.

Durch die Kammer, die der aufschäumende Strang freihängend durchläuft, wird der Aufschäumvorgang nicht behindert und es können somit Profile mit sehr niedrigen Dichten erzielt werden. Die Ab strahlung- und Konvektionsverluste an Wärme des Stranges sind dabei so gering, daß der Strang keine erhöhte Wärmeenergie aus dem Extruder mitbringen muß, um während des Aufschäuiaens noch hinreichend plastisch zu sein. Würde der Strang in freiem Raum (ohne Kammer) gezogen werden, so müßte der Strang die Düse wesentlich höher erhitzt verlassen. Eine höhere Temperatur wirkt sich jedoch ungünstig auf die Gleiteigenschaften der Schmelze an den Düsenwänden aus, wodurch man Profile mit rauher Oberfläche erhält. Durch Zufügen von äußerlich wirksamen Gleitmitteln kann diese Schwierigkeit teilweise beseitigt werden. Hierdurch wird aber das Endprodukt unwirtschaftlicher und zudem werden die Festigkeitseigen-schaften verschlechtert. Weiterhin wird die Verschweißbarkeit des Produkts erheblich verringert.

Die Kammer ist meistenteils zwischen Extruder und Kalibriervorrichtung fest montiert. Sie kann verschiedene Formen aufweisen, beispielsweise drei- oder viereckig

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gestaltet sein. Oftmals ist sie über ihre ganze Länge mit einem Deckel verseilen, um eine Kontrolle des Stranges zu ermö.glichen. Ihre Länge beträgt zwischen 100 und 2000 mm, vorzugsweise 300 - 800 min. Die Länge kann z.B. dadurch variiert und somit optimal an die notwendigen Verhältnisse, wie sie durch die Profildicke und Wandstärke gegeben sind, angepaßt v/erden, daß sie aus teleskopartig ineinander verschiebbaren Teilen besteht oder aus verschiedenen zusammensetzbaren Schüssen aufgebaut ist.

Die Kammer kann auch Hollen, z.B. aus Teflon, enthalten, wenn bei einer längeren Kammer der Strang so stark durchhängt, daß eine Reckung zu befürchten ist. Der Querschnitt der Kammer ist so gestaltet, daß der Strang die Kammerwände nicht berührt.

In manchen Pällen ist es vorteilhaft, wenn die Kammer Heizvorrichtungen zur Beheizung des thermoplastischen Stranges enthält. Durch diese Maßnahme können noch niedrigere Dichten der Profile erzielt werden, !leistenteils sind die Beheizungen an den Innenwänden der Kammer so angeordnet, daß das Profil nach allen Seiten gleichmäßig beheizt wird. Insbesondere .v/erden Infrarotstrahlungsheizkörper eingesetzt. Durch -Thermostate ist es beispielsweise möglich, die Temperatur in der Kammer zu regeln und konstant zu halten.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, daß die Kammer dicht verschlossen ist und unter Unterdruck angelegt wird. Dies wird in einfacher V/eise durch Anbringung eines Gas ab saugstutz ens an der Kaüimer möglich, an den eine Vakuumpumpe angeschlossen werden kann. In

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den meisten Fallen ist es nicht zweckmäßig, unter 100 Torr zu evakuieren.

Andererseits ist es oft vorteilhaft, eine Kammer zu verwenden, die Schutzgas, beispielsweise Stickstoffenthält. Dadurch kann bei temperatur- und sauers-toffempfindlichen Thermoplasten ein oxidativer Angriff verhindert werden. Eine kontinuierliche Ergänzimg des Schutzgases während der Extrusion ist meistenteils zweckmäßig.

Durch die Kammer und ihre Variationsmöglichkeiten hinsichtlich Länge, Heizung und Atmosphäre können die wichtigsten Bedingungen für das Aufschäumen, wie Temperatur, Di¹UCk, Verweilzeit optimal auf des erwünschte Profil und auf die eingesetzte thermoplastische Masse abgestellt werden. ' *

Beispielsweise ist es günstig, bei einem dünnwandigen Profil mit kleiner Kammer oder-beheizter Kammer zu arbeiten, da derartige Profile aufgrund ihrer geringen Masse schnell auskühlen. Demgegenüber ist es bei dicken Strängen vorteilhaft, lange Kammern einzusetzen und/oder Unterdruck anzuwenden.

Als Extruder und Kalibriervorrichtungen werden die "aus dem Stand der Technik bekannten eingesetzt.

Beispiele für Thermoplasten, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verschäumt werden können, sind: PVC und Copolymere, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-

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Styrol-l'erpolyraere und Polyäthylen. Die' eingesetzten thermoplastic dien Mischungen enthalten die üblichen Rezepturbestandteile, v:ie z.B. Gleitmittel, Stabilisatoren und Treibmittel. Durch die Wahl der Rezeptur körnen die Eigenschaften des Profils weitgehend beeinflußt werden.

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Zei chrrur!r;sbrschreibvν°":

Durch Figur 1 v.'ird die erfindungsgemäße Vorrichtung, bestehend r.vr. Extrucic-r mit Kopf 2, Konnnc.r 6 und KaXibriervorrichtunß 9, din-gcstellt. Mit 1 ist die Schnecke im Extruder bezeichnet. Diese Schnecke · ,'-fördert den Thormoplos ten 3 in Kichtang Dür-enmund ^. Bei 5 beginnt das Aufschäumen in der Kammer 6. Mit 7 v/erden die Heizvorrichtungen in der Kammer bezeichnet. Der Punkt 8 deutet den Hohlraum in der Kammer 6 an und 10 weist auf den aufgeschäumten Strang in der Kalibriervorrichtunf·; hin. Die Arischlußmöylichkeit für eine Vakuumpumpe ist mit 11 bezeichnet.

Figur 2 stellt einen Querschnitt durch die Lvinmer 6 dor. Die HeJ zündanordnung und der frei häi-^ schäumende Strang sind deutlich zu erkennen.

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Beispie]

In einer Vorrichtung, wie in der Zeichnung dargestellt, wird eine schäumbare Hsrtpo] y^/inylcbloridmischung mit den Bestandteilen Polyvinylch.3orid (Vimiol, Hersteller Wacker-Cheude) K-Vert 60, Stabilisatoren, Gleitmitteln und Azodicarbonamid als Treibmittel auf einen Extruder mit D s= 45 ram Senneckendurchmesser, Schneckenlänge 20 D und Volumenkompression in der Schnecke 1 : 3 über eine pchvalbenscbwanzförmig geschweifte Düse mit den Grundabinessungen 2,8 χ 40 mm extrudiert. Der extrudierte Strang hängt zwischen Düsenmund und Kalibrierungseintritt frei in der Luft. Der Abstand zwischen Düse und Kalibrierung beträgt 150 mm. Die Abmessungen des geschäumten Stranges betrugen 4,0 χ 53 nun» die Dichte des Stranges 0,76 g/cm .

Beispiel 2 . -

Hi t der gleichen Vorrichtung und der gleichen Mischung wie in Beispiel 1 wurde -diesmal der Kaum zwischen Düseniaund und Kalibrierungseintritt· . durch eine ' Kammer 'eingeschlossen. Durch die Eigenwärme des Extrudats wurde die Luft in der Kammer auf ca. 60⁰G aufgeheizt<> Die Strangabmessungen betrugen 4,2.x 55 rom, die Dichte betrug Ov?! g/cm^.

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Beispiel 3

Hit der gleichen Vorrichtung und' der gleichen Mischung wie in Beispiel ?. wurde diesmal die Kammer zwischen Düsenmund und Kalibrierungseintritt mit Strahlungsheizkörpern auf ca. 100⁰C aufgeheizt.

Die Strangabmessungen betrugen 4,4 χ 55 Jnm» die Dichte lag bei 0,66 g/cra/.

Beispiel 4

Diesmal wurde die gleiche Mischung wie in Beispiel 3 mit einer Vorrichtung verarbeitet, bei der gegenüber Beispiel 3 der Abstand zwischen Düsenmund und KaIibrieruiigseintritt von 150 auf 300 mm erhöht wurde.

Die Strangabmessungen betrugen 4,5 x 55 nun, die Dichte des Stranges lag bei 0,62 g/cm^.

Bei spiel ^r?

Ein Profi] mit einer größeren Dicke als bisher (Rundstab Düsendurchmesser 15 nun) wurde aus der gleichen Mischung und mit der gleichen Vorrichtung xvie in Beispiel 4 verarbeitet. An die zwischen Düsenmund und _ Kalibrierungseintritt befindliche Kammer wurde diesmal ein Unterdrück von 300 Torr angelegt. Der Durchmesser des erzeugten Profiles betrug 37 nun, die Dichte des Stranges lag bei 0,52 g/cin^.

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Beispiel 6

Mit der gleichen Vorrichtung wie in Beispiel 5» aber ohne Unterdrück, wurde ein Rundstrang mit einem Durchmesser von Jl Dim und einer Dichte von 0,61 g/cm·^ erzeugt. ■

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Claims

P a t G η t a η s ρ r ü c h e

Λ.) Verfahren zur Herstellung von aufgeschäumten Profilen aus Thermoplasten mit geringer Dichte durch Extrudieren des Treibmittel enthaltenden Thermoplasten und Kalibrieren des aufgeschäumten Profils, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschäumvorgang im wesentlichen in einer Kammer, dde zwischen Düsenmund des Extruders und Eintrittsöffnung der Kalibriervorrichtung angebracht ist, durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch Gekennzeichnet , daß die Kammer dicht verschlossen ist und Unterdruck angelegt wird.
3· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Extruder und einer Kalibriervorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen Düsenmund des Extruders und Eintrittsöffnung der Kalibrierung eine Kammer einer Länge von mindestens 100 und höchstens 2000 mm angebracht ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch, gekennzeichnet , daß die Kammer Heizvorrichtungen enthält.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Kammer Schutzgas enthält.

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