DE2247380A1

DE2247380A1 - Vielfachextruder

Info

Publication number: DE2247380A1
Application number: DE19722247380
Authority: DE
Inventors: Walter John Schrenk
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1971-09-27
Filing date: 1972-09-27
Publication date: 1973-04-05
Also published as: FR2154579B1; BE789279A; US3924990A; CA1007015A; FR2154579A1; NL7213049A; DE2247380C2; SE395854B; AU4691172A; AU459444B2; JPS55222B2; GB1410777A; NL171338B; JPS4843047A; IT966053B; USB324739I5; BR7206693D0

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

D1PL.-ING. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K.Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

<983921/22>

The Dow Chemical Company, 929 East Main Street, Midland, Michigan, USA

Vielfachextruder

Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Vielfachextruder, welcher einen raschen Wechsel von einer Schichtanordnung zur anderen durch einen in einfacher Weise herstellbaren Einsatz gestattet. Die Vorrichtung nach dieser Erfindung gestattet in einfacher Weise eine Veränderung des extrudierten Produktes entsprechend vorbestimmten Stufen.

Die Erfindung ist ausgehend von einem Vielfachextruder mit einer Vielzahl von Quellen für extrudierbares Material, einem Verteilergehäuse mit einer Vielzahl von Zuführungskanälen, von denen jeder einen Strom des Extrudermaterials aus einer Quelle aufnimmt und weiterleitet und ein Einlaß- sowie ein Auslaßeride aufweist, wobei die Auslaßenden der Zuführungskanäle in einer im wesentlichen ebenen Fläche des Gehäuses ausmünden, einem Spritzkopf

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nit einen länglichen Extruderschlitz, eine« Spritzkopf-Sanaelraum, einen ein Einlaß- und Auslaßende aufweisenden Einlafllcanal zu den Samnelraum, wobei der Extruderschlitz in vollständiger Verbindung nit den Einlaßende des Einlaßkanale« steht, der in einer in wesentlichen ebenen Fläche ausmündet, dadurch gekennzeichnet, daß ein auswechselbarer Eineatz zwischen den Auslässen der Zufuhrungskanäle und den Einlaßende des Einlaßkanales fUr den Spritzkopf angeordnet ist und eine Vielzahl von Kanälen aufweist, die eine bestimmte Verbindung zwischen den Auslaßenden der Zufuhrungskanäle und den Einlaßende des Einlaßkanales fUr den Spritzkopf herstellen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen in Verbindung nit der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigts

Fig. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung; '

Fig. 2 und 3 Schnitte durch einen Spritzguß- und VerteüLerfcopf der Vorrichtung nach Fig· I;

Fig. 4 eine Ansicht des Auslaßendes der Einlaßkanäle der Fig. und 3 nach der Linie 4-4 in diesen Figuren;

Fig. 5 eine Ansicht der Einlaßkanäle des Spritzgußkopfes nach der Linie 5-5 in den Fig. 2 und 3;

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Fig. 6, 7 und 8 Ansichten von geeigneten Einsätzen für die Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 9 eine Ansicht der Auslaßenden von Einlaßkanälen, wobei vier Einlaßkanäle vorgesehen sind;

Fig.10 eine Ausgestaltung eines Einsatzes der fUr die Verwendung mit vier thermoplastischen Strömen geeignet ist.

In Fig. 1 ist in schematischer Weise eine Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, die mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Die Vorrichtung 10 umfaßt in einer zusammenwirkenden Kombination eine erste, zweite und dritte Quelle fUr ein unter Hitzeeinwirkung plastifiziertes, thermoplastisches extrudierbares Material, wobei die einzelnen Quellen durch die Bezügszeichen 12, 13 und 14 bezeichnet sind. Zweckmäßigerweise sind die Quellen durch Schneckenpressen gebildet. Die Extruder 12, 13 und stehen in Arbeitsverbindung Über Leitungen 18, 19 und 21 mit einem im allgemeinen mit 16 bezeichneten Verteilerkopf. Der Verteilerkopf 16 steht mit einem Schlitz- oder Folienspritzgußkopf 22 in Verbindung, welcher einen Dreikomponenten-Film 23 extrudiert, der auf eine Rolle 24 aufgewickelt wird.

In den Fig. 2 und 3 sind um 90 zu-einander gedrehte Schnitte, eines Verteilerkopfes und eines Spritzgußkopfes dargestellt, die im allgemeinen durch das Bezugszeichen 16a bezeichnet und fUr die Verwendung im Zusammenhang mit der Vorrichtung 10 nach Fig.l geeignet sind. Der Verteilerkopf 16a umfaßt ein erstes Teil 25,

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ein zweites Teil 26 und einen Klemmring 27, der die Teile 25 und 26 in einer festen Zuordnung zueinander hält. Das Teil 25 weist ein erstes oder Einladende 29 und ein zweites oder Austragsende 31 auf. Das Teil 25 weist einen ersten,Teil 33 mit einem Einlaßende 34 und einen Austragsende 35 auf. Ein zweiter Kanal 37 für das Polymer ist in dem Teil 25 vorgesehen . DerKanal 37 hat ein erstes oder Einlaßende 38 und zweites oder Austragsende 39. In dem Teil 25 ist auch noch ein dritter Kanal 41 fUr ein Polymer vorgesehen, der ein Einlaßende 42 und ein Austragsende 43 umfaßt. Die Austragsenden 35, 39 und 43 der Kanäle 33, 37 und 41 enden in einer gemeinsamen Fläche 45. Das Teil 25 begrenzt eine Ausnehmung am zweiten bzw. Austragsende. In der Nähe des zweiten Endes 32 ist ein Flansch 48 vorgesehen, der eine mit dem Klemmring 27 zusammenwirkende Klemmfläche 49 aufweist. Das zweite Teil hat ein erstes oder Einlaßende 5.1 und ein zweites Austragsende 52 . Das Teil 26 weist in der Nähe des Einlaßendes 51 einen Flansch 56 mit einer Klemmfläche 57 auf. Der Klemmring 27 begrenzt vorzugsweise eine innere konische Nut und ist in Üblicher Weise geteilt, wobei die Flächen dieser Nut mit den Klemmflächen 49 und 57 zusammenwirken, um die Teile 25 und 26 in einer festen gegenseitigen Zuordnung zu halten. Das erste Ende 51 weist eine innere zylindrische Ausnehmung 60 auf, welche der Ausnehmung 46 gegenüberliegt und mit dieser fluchtet. Das Teil 26 weist einen inneren Kanal 62 mit einem Einlaßende 63 auf, der von einer im allgemeinen ebenen Fläche 64 ausgeht, die teilweise die Ausnehmung 60 begrenzt und parallel zur Fläche 45 in den Teil 25 liegt. Das Auslaß- oder Austragsende des Kanales

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ist mit 65 bezeichnet. An dem Einlegende 63 ist eine Vielzahl ρarallel und mit gleichem Abstand zueinander angeordneter Verteiler 67 vorgesehen, die zwischen sich eine Vielzahl von Zufuhrungsschlitzen 68 begrenzen. Die Zufuhrungsschlitze 68 weisen zweckmäßigerweise gleiche Abmessungen auf und stellen eine Verbindung zwischen der Ausnehmung 60 und dem Kanal 62 her. Ein Spritzgußkopf 71 ist an dem zweiten Teil 26 befestigt/ der Spritzgußkopf 71 weist einen Einlaßkanal 72 auf, welcher seinerseits vollständig mit dem Kanal 62 und dessen Austragsende 65 in Verbindung steht. Der Kanal 72 steht mit einem Spritzkopf raum 74 in Verbindung, welcher seinerseits mit einem Extruderschlitz 77 verbunden ist. Die Zufuhrungsschlitze 68 sind im allgemeinen parallel zum Extruderschlitz 75 des Spritzköpfes 71 und in einer Ebene senkrecht zu derjenigen Ebene angeordnet, die die Extruderachse und den Extruderschlitz aufweist. Ein Verteilerblock oder Einsatz 79 ist in die Ausnehmungen 46 und 60 eingesetzt. Der Verteilerblock 79 weist eine erste oder Zuführungsfläche 80 und eine zweite oder Austragsfläche 81 auf. Innerhalb des Verteilerblocks sind Längskanäle 83, 84 und 85 vorgesehen, welche sich zwischen den Flächen 80 und 81 erstrecken. Ein seitlicher Kanal 87 ist innerhalb des Blockes 79 vorgesehen und erstreckt sich innerhalb der Fläche 80.

Beim Betrieb der Vorrichtung, wie sie in den Fig· 2 und. 3 dargestellt ist, wird erwärmtes, plastifiziertes, thermoplastisches Harz zu den Kanälen 33, 37 und 41 zugeführt und von dort in den Verteilerblock 79 geleitet, der geeignete Kanäle aufweist, die mit den Austragskanälen 35, 39 und 43 in unmittelbarer Ver-

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bindung stehen. Das aus den Austragsenden kommende Polymer gelangt in den Block, wird durch die in Längsrichtung und/ oder in seitlicher Richtung sich erstreckende Kanal« geordnet und zu einem oder mehreren Zufuhrschlitzen 68 gerichtet. Die Ausgestaltung der Zufuhrblöcke, beispielsweise des ZufUhrblockes 79, ergibt sich in größerer Klarheit aus den Fig. bis 10.

InFig. 4 ist eine Ansicht der Fläche 46 gemäß einer Betrachtung in Richtung der Linie 4-4 in Fig. 2 dargestellt, die die Austragsenden 43, 39 und 35 der Vorrichtung nach Fig. 2· zeigt.

Fig. 5 ist eine Ansicht in Richtung der Linie 5-5 in Fig. 2, die die Fläche 64 und die Anordnung einer Vielzahl van Verteilern 67 sowie die parallel zueinander angeordneten Schlitze 68 zeigt.

In Fig. 6 ist ein Verteilerblock 79a dargestellt, der eine erste Fläche 80a und eine zweite Fläche 81a aufweist. In der Fläche 80a ist ein erster querverlaufender Kanal 91 vorgesehen. Der Kanal 91 ist zweckmäßigerweise eine Nut, die in einfacher Weise durch ein kugelförmiges Ende eines Fräsers eingebracht werden kann. Die Nut erstreckt sich von einer Stelle, die der Stelle des Kanalendes 43 gemäß Fig. 4 entspricht, falls man Fig.4 auf Fig. 6 Überträgt und diese beiden Figuren zur Deckung bringt. Auf diese Weise kann der Kanal 91 aus dem Kanal A in Fig. 4 polymeres Material erhalten. Der Kanal 91 steht mit einem Längskanal 92 in Verbindung, der sich im allgemeinen von der Fläche 80a

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zur Fläche 81a erstreckt. Der Kanal 92 endet in der Fläche 81a in einer im allgemeinen rechtwinkligen Öffnung 93, die so groß ist, daß sie mit einer wesentlichen Anza/hi von Schlitzen, beispielsweise den Schlitzen 68, in Fig. 5, in Verbindung stehen kann. Der Einsatz 79a weist einen zentrisch angeordneten Kanal 94 auf, welcher sich von der Fläche 80a zur Fläche 81a erstreckt und in der Fläche 81a in einer Öffnung 95 ausmündet, welche ihrerseits mit einer größeren Anzahl von Schlitzen 68 unmittelbar in Verbindung steht und mit diesen Schlitzen fluchtet. Ein seitlicher Kanal 96 ist in der Fläche 80a vorgesehen und steht mit einem axialen Kanal 97 in Verbindung, welcher an der Fläche 81a in einer richtigen Öffnung 98 mündet, die mit einer vorbestimmten Anzahl von Schlitzen in Verbindung steht. Wenn man die Fig. 4 auf die Fig. 6 legen würde, würden die Nuten 91 und 96 mit den mit A undC bezeichneten Öffnungen in Verbindung stehen. Die Öffnung B würde mit dem Kanal 94 flechten» Falls beispielsweise die Anzahl der Zuführungsschlitze -68 gleich 10 wäre, würden die öffnungen 93 und 98 jeweils mit drei Schützers in unmittelbar rer Verbindung stehen, während die Öffnung 95 mit vier Schlitzen in Verbindung stehen würde. Nimmt man an, daß durch die Kanäle bzw. Schlitze 68 eine volumetrisch gleiche Förderung erfolgt, so würde der extrudierte Film eine erste Schicht A, eine zentrale Schicht B und eine dritte Schicht C aufweisen, die im Verhältnis 3;4;3 stehen. Falls drei Einsatzblöcke bzw. der Verteilerblock 79a gemäß Fig. 6 um 180° gedreht werden, tritt keine Änderung in dem Aufbau des extrudierten Aufnahmematerials auf, da der Block in axialer Richtung symmetrisch ist.

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In Fig. 7 ist ein Verteiler 79b dargestellt, der eine obere Fläche 80b und eine untere Fläche 81b aufweist. In der Fluche 80b ist eine bogenförmige Nut 100 eingeformt, die sich Über 180° erstreckt. Die Enden der Nut 100 münden in einen ersten axialen Kanal 101 und in einen zweiten axialen Kanal 102. Die Kanäle und 102 münden im allgemeinen in rechtwinklige öffnungen 103 bzw. 104, die mit Zufuhrungsschlitzen, wie den Schi itzen 68 in unmittelbarer Verbindung stehen. Eine zweite seitliche Nut

105 ist in der Fläche 80b vorgesehen und mUndet in axiale Kanäle

106 bzw. 107, welche ihrerseits in der Fläche 81b in rechtwinklige öffnungen 108 und 109 ausmünden, die ihrerseits mit geeigneten Zufuhrschlitzen wie den Schlitzen 68 in unmittelbarer Verbindung stehen. Ein im allgemeinen axialer Kanal 111 ist in dem Block 79b vorgesehen und erstreckt sich von der Fläche 80b zur Fläche 81b. Ausgehend von der Fläche 81b ist der Kanal 111 mit einem seitlichen Kanal 112 verbunden, welcher mit einer Vielzahl von nicht darge-steiltenZufUhrungsschlitzen an einer Stelle in Verbindung steht, die im allgemeinen durch das Bezugszeicher 114 bezeichnet ist. Falls man die Fig. 4 auf die Fig. 7 legt, erhält der Kanal 111 eine Zufuhrung aus dem Kanal A, der Kanal B liefert in den Kanal 105 und der Kanal C liefert in den Kanal 111, wodurch die Strömung eine Verteilung A, B, C, B, A erhält. Eine Drehung des Verteilerblockes 79b in der Ebenejum 180 ergibt eine Zuführungsver-

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teilung von C, B₁ A, B, C.

In Fig. 8 ist ein Block bzw. Verteiler 79 dargestellt, der eine obere Fläche 8OC und eine untere Fläche 81C aufweist

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und in der gleichen Weise wie die Blöcke gemäß den F.g. 6 und aufgeteilt ist, wobei die mit vollen Linien eingezeichneten Kreise axiale Kanäle und die voll ausgezogenen parallelen Linien eine seitliche Nut in der Fläche 8OC darstellen, während die gestrichelten Linien Kanäle in der Fläche 81C anzeigen, die in im wesentlichen rechtwinklige öffnungen ausmünden, welche mit Zufuhrungsschlitzen, wie den ZufUhrungsschJJtzen 68 in Verbindung stehen. Falls das Zufuhrungsmuster nach Fig. 4 angewendet wird, weist das extrudierte Produkt eine Verteilung von A, B, C, A, C, A, B und falls der Bloek um 180° gedreht wird, ein Verteilungsmuster von C, B, C, A, C, B auf.

In Fig. 9 ist eine andere Anordnung der Zufuhrungsöffnungen dargestellt und mit dem Bezugszeichen 120 bezeichnet^ v/o bei vier Zufuhrungsöffnungen D, E, F und G in einem im aiigeüoinen quadratischen taster angeordnet sind«

Fig. 10 zeigt in schematischer Weise einen Verteilerblock 125, der zur Verwendung in Verbindung mit einer Anordnung mit vier EinlaßzufUhrungskanälen geeignet ist, wie sie in Fig« 9 dargestellt ist. Der Block 125 weist eine obere Fläche 126 und eine untere Fläche 127 auf; in der oberen Fläche 126 ist ein Kanal 129 vorgesehen, der durch die Zufuhrungsöffnung D gespeist werden kann. Der Kanal 129 mündet an beiden Enden in zwei axiale Kanäle 131 und 132 auf, die das Material zu entsprechenden Zufuhrungsschlitzen wie den Schlitzen 68 zufuhren. Ein zweiter Kanal 134 ist in der oberen Fläche vorgesehen und mündet in axiale Kanäle 137 und 136, die wiederum mit geeigneten

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Zufuhrungsschlitzen, wie den Schltzen 68 in Verbindung stehen. Der Kanal 134 erhält das Material von der Zuführungsöffnung E gemäß Fig. 9. Ein Kanal 138 erstreckt sich von der ersten Fläche 126 zur zweiten Fläche 127, welche einen in seitlicher Rieh-* tung sich erstreckenden Kanal 139 aufweist, der in dieser Fläche eingearbeitet ist, und neben dem Kanal 132 endigt. Auf diese Weise wird polymeres Material, das von der ZufUhrungsöffnung F gemäß Fig. 9 zugeführt wird, in axialer Richtung durch den Kanal und in seitlicher Richtung zu den entsprechenden Zufuhrungsschlitzen geleitet. Ein weiterer axialer Kanal 141 erstreckt sich von der Fläche 126 zu der Fläche 127 und stehtmit einem gegabelten seitlichen Kanal 143 in Verbindung, der in der Fläche 127 vorgesehen ist. Der Kanal 143 endet an einer Stelle zwischen den Kanälen 135 und 136 und zwischen den Kanälen 136 und 139. Auf diese Weise erhält man bei Anwendung einer Zufuhrungsverteilung und eines Verteilerblockes gemäß Fig. 10 in Verbindung mit einer der Vorrichtung nach Fig. IO ähnlichen Vorrichtung, bei der jedoch vier Zufuhrungsöffnungen vorgesehen sind, einen Aufbau des Produktes mit der Verteilung D, E, G, E, G, F, D.

Wie in den Fig. 6 bis 10 dargestellt ist, ist der Strömungsaufteiler bzw. Verteiler aus einem StUck hergestellt, der im allgemeinen fUr viele gewünschte Mehrschichtenfilme passend ist. Komplexere Anordnungen könen durch Verwendung eines Zufuhrungsblockes mit kurvenförmig oder winkelförmig angeordneten inneren Kanälen vorgesehen sein. Vom Standpunkt der

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Herstellung und Wartung sind jedoch solche Strömungsaufteiler häufig unerwünscht. In Fällen, in denen ein komplexerer Aufbau erwünscht ist, wird ein aus zwei Teilen bestehender Strömungsauf teiler vorgesehen;, z.B. durch Teilung eines Verteilerblockes oder eines Einsatzes entlang einer Ebene, die sich parallel zur ersten und zweiten Fläche 80 und 81 erstreckt. Auf diese Weise ist eine dritte Zwischenfläche vorgesehen, welche die seitliche Förderung von heißem plastifiziertem Material zu einer gewünschten Stelle an der Austragsfläch© gestattet* Bei einer derart geteilten Ausführung kann eine seitliche Leitung des Materials unter Anwendung einer offenen Kanalausgestaltung in dem Block oder dem Strömungsauf teiler an der 2^uf Uhrungsfläche entsprechend der Fläche 80, an der Austragsfläche entsprechend der Fläche 81 und an der Zwischenfläche zwischen diesen beiden vorgesehen sein. Im allgemeinen ist es besonders zweckmäßig, Zufuhrungsblöcke zu verwenden, weiche in einfacher Weise hergestellt werden können? d.h_o Verteiler mit Kanälen, die für eine seitliche Weiterleitung vorgesehen sind und mit axialen Kanälen für die axiale Überführung, wodurch verwickelte Bearbeitungsverfahren vermieden und eine einfache Herstellung mit einem geringen Aufwand an Zeit und Werkzeugen möglich ist.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung kommt zweckmäßigerweise in Verbindung mit allen extrudierbaren Materialien zur Anwendung und wird mit besonderem Vorteil bei thermoplastischen Kunstharzen angewendet»

- Patentansprüche - 12 -

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Claims

- 12 PATENTANSPRÜCHE

Iy Vielfachextruder mit einer Vielzahl von Quellen für extrudierbares Material, einem Verteilergehäuse nit einer Vielzahl von ZufUhrungskanölen, von denen jeder einen Strom des extrudierbaren Materials aus einer Quelle aufnimmt und weiterleitet und ein Einlaß- sowie ein Auslaßende aufweist, wobei die Auslaßenden der Zufuhrungskanäle in einer im wesentlichen ebenen Fläche des Gehäuses ausmünden, einem Spritzkopf mit einem länglichen Extruderschlitz, einem Spritzkopf-Sammelraum, einem ein Einlaß- und Auslaßende aufweisenden Einlaßkanal zu dem Sammelraum, wobei der Extruderschlitz in vollständiger Verbindung mit dem Einlaßende des EinJaßkanales steht, der in einer im wesentlichen ebenen Fläche ausmündet, dadurch gekennzeichnet, daß ein Auswechselbarer Einsatz (79) zwischen den Auslässen (35, 39, 43) der ZufUhrungskanäle (33, 37, 41) und dem Einlaßende (63) des Einlaßkanales (62) für den Spritzkopf (71) angeordnet ist und eine Vielzahl von Kanülen (z.B. 91, 92, 94, 96, 97) aufweist, die eine bestimmte Verbindung zwischen den Auslaßenden (35, 39, 43) der Zufuhrungskanäle (33, 37, 41) und dem Einlaßende (63) des Einlaßkanales (62) für den Spritzkopf herstellen·

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßende (63) des Einlaßkanales (62) eine Vielzahl

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von im allgemeinen parallel zueinander angeordneten Einlaßstützen (68) aufweist, von denen ein jeder parallel zum Extruderschlitz (75) verläuft.

3ο Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (79) ein erstes Ende (80) und ein zweites Ende (81) aufweist, wobei das erste Ende an der im allgemeinen ebenen Fläche (45) des Gehäuses und das zweite Ende an der ebenen Fläche (64) des Spritzkopfes anliegt und ein Teil der Kanäle (z.Bo 92, 94, 97) in diesem Einsatz im wesentlichen senkrecht zu der ersten und zweiten Fläche (80, 81) verlaufen und daß zumindest ein Kanal (z.B. 91) sich im wesentlichen parallel zur ersten und zweiten Fläche (80, 81) erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet/ daß die Einlaßschlitze (68) gleiche Abmessungen aufweisen.

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