DE2310325A1

DE2310325A1 - Duese fuer einen extruder zur herstellung von kunstoffgegenstaenden mit zellenfoermiger struktur

Info

Publication number: DE2310325A1
Application number: DE19732310325
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Hayashizaki
Original assignee: Ikegai Corp
Current assignee: Ikegai Corp
Priority date: 1972-03-08
Filing date: 1973-03-01
Publication date: 1973-10-11

Description

Düse für einen Extruder zur Herstellung von Kunststoffgegenständen mit zellenförmiger Struktur Die Erfindung betrifft eine Flachdüse für einen Extruder zur Herstellung von Kunststoffgegenständen mit zellenförmiger Struktur, mit einem im wesentlichen zylindrisehen, an einen Extruderzylinder angeschlossenen Verteilungs-oder Sammelraum und einer drehbaren, sich in den Sammelraum erstreckenden Schnecke zum Auspressen des vom Extruderzylinder in den Sammelraum eingegebenen Kunststoffmateria3saus der Düse durch einen am Sammelraum vorgesehenen Schlitz.
Gewöhnlich werden zur Herstellung von flächigem oder folienartigem Kunststoffmaterial Breitschlitz-Mantelhänger-oder Sammelraumdüsen verwendet. Derartige Düsen können ebenfalls zur Herstellung von geschäumtem Kunststoff eingesetzt werden, Jedoch schaffen sie kein qualitativ hochwertiges geschäumtes Produkt, da die Strömungseigenschaften von geschäumtem Kunststoffmaterial im Vergleich mit gewöhnlichem Kunststoffmaterial bei gleichen Temperaturbedingungen schlechter sind.
Geschäumte, oder eine zellenförmige Struktur aufweisende Kunststoffgegenstände sollten zweckmäßigerweise mit einer äußeren gas- oder zellenfreien Oberfläche versehen werden, die im allgemeinen als Deckschicht bezeichnet wird. Ein Verfahren zur Schaffung solcher Deckschichten besteht darin, die Temperatur der Düse während des Formungsbetriebs zu erhöhen.
Damit jedoch ist der Nachteil verbunden, daß der Fluß des Kunststoffmaterials schlecht wird, was andererseits zu einer schlechten Qualität des geschäumten Kunststoffartikels führt.
Zur Verbesserung des Flusses des Kunststoffmaterialsin der Düse wurde schon vorgeschlagen, das Kunststoffmaterial mittels einer drehbaren, im Sammelraum der Düse angeordneten Schnecke auszupressen. Dieses Pressextrusionsverfahren ist eoenfalls mit dem Nachteil verbunden, daß die Temperatur der Kunststoffmasse im Sammelraum wegen des zwangsläufigen Durchmischens der Masse mehr oder weniger stark ansteigt. Insbesondere bei relativ schnell drehenden Schnecken entsteht erhebliche Scherwärme, die die Herstellung von geschäumten Kunststoffgegenständen mit kleinen gleichförmigen Gasblasen-oder Zellen erschwert.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist daher die Schaffung einer Flachdüse für einen Extruder zur Herstellung von Kunststoffgegenständen mit zellenartiger Struktur, bei der die zuvor genannten, mit herkömmlichen Düsen verbundenen Nachteile vermieden werden.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich dadurch aus, daß die Schnecke einen Hohlraum hat, durch den ein Kühlmedium zur Abfuhr des durch die Drehung der Schnekke im Sammelraum sich einstellenden Temperaturanstieges des Kunststoffmaterials zirkuliert.
Eine Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß der Hohlraum im wesentlichen zylindrisch und in eine Vielzahl von zylindrischen Abtellungen aufgeteilt ist, in die Kühlmedien mit unterschiedlichen Temperaturen von separaten Flüssigkeitsvorratsbehältern einführbar sind.
Zweckmäßigerweise ist weiter die Temperatur des zum Hohlraum geführten Kühlmediums regelbar.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen fragmentarischen Längsschnitt durch einen Extruder mit einer Flachdüse nach der Erfindung; Fig. 2 einen Querschnitt der Düse längs der Schnittlinie II-II nach Fig. 1; Fig. 3 eine die einzelnen Tempraturmeßstellen längs des Extruderzylinders und der Flachdüse angebende Ansicht; Fig. 4 und 5 Querschnittansichten eines herkömmlich und eines nach der Erfindung hergestellten Kunststoffgegenstandes mit zellenförmiger Struktur.
Nach Fig. 1 steht ein Zylinder 1 eines eine Förderschnecke 2 enthaltenden Extruders in Verbindung mit einer Flachdüse 3, die mit dem Extruder über ein Anschlußstück Ad fest verbunden ist.
Die Düse 3 bildet einen Verteilungs- oder Sammelraum 4 mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, der zur Förderschnecke 2 im Zylinder 1 ausgerichtet ist. Eine Düsenschnecke 5 erstreckt sich von dem der Förderschnecke 2 abgewandten Ende der Düse in den Sammelraum 4. Die Düsenschnecke 5 wird auf herkömmliche Weise über Transmissionselemente 11 und 11' durch einen Motor N angetrieben, welcher dem Antriebsmotor für die Förderschnecke 2 gleichkommt oder sich von diesem unterscheidet. Aus Fig. 2 geht ferner hervor, daß die Düse 3 einen Schlitz 9 hat, der sich längs der Gesamtlänge des Sammelraumes 4 erstreckt. Die Breite des Schlitzes 9 kann durch eine Schraube 10 einjustiert werden, so daß hierdurch die Dicke der zellenförmigen Kunststoffschicht S nach Belieben verändert werden kann.
Erfindungsgemäß weist die Düsenschnecke 5 einen zentralen Hohlraum 6 auf, in den ein Kühlmedium, beispielsweise Luft, Wasser, Dampf oder Ö1 eingeführt wird, um die durch Drehung der Düsenschnecke 5 erfolgte Temperaturerhöhung des Kunststoffmaterials abzuführen.
Der Hohlraum 6 ist weiter hermetisch in eine Vielzahl von Abteilen - im vorliegenden Fall zwei Abteile - durch Dichtungsplatten 7 und 7' aufgeteilt. In jedes Abteil erstrecken sich die offenen Enden eines Paares Einlaß- und Auslaßrohre 8 und 8 für das Medium, so daß eine Zirkulation des betreffenden Kühlmediums zwischen dem Abteil und einem separaten, nicht dargestellten Vorratsbehälter möglich ist. Jeder separate Vorratsbehälter weist Einrichtungen zur Steuerung der Temperatur des Kühlmediums auf, so daß hierdurch eine Temperatursteuerung längs der gesamten Düsenschnecke 5 möglich ist. Hierdurch wird der Hystereseverlust des Kunststoffmaterials längs der Düse gleichförmig, was sich in der Ausbildung eines Kunststoffmaterials mit homogener Zellenstruktur auswirkt.
Obwohl der Hohlraum 6 nach vorliegender Ausführungsform in zwei Abteile aufgeteilt wurde, versteht es sich, daß er, wenn erwünscht, in drei oder mehrere Abteile aufgeteilt werden kann.
Aus obigem ist zu entnehmen, daß wegen des zwangsmäßigen Auspressens des Kunststoffmaterials aus dem Sammelraum 4 durch die auf eine zweckmäßige Temperatur oder Temperaturen gekühlte Förderschnecke 5 die Abmessung jeder, im Endprodukt enthaltenen Zelle kleiner im Vergleich zu derJenigen ist, die bei der konventionellen Herstellung solcher KunststofSprodukte erzielt wird. Ferner ist das Aufschäumverhältnis des Kunststoffgegenstandes in Längs- und Breitenrichtung des Düsen schlitzes homogen.
Unter folgenden Verarbeitungsbedingungen wurden mit der erfindungsgemäßen Flachdüse nachfolgende beschriebene Ergebnisse erhalten: Ausgangsmaterial Polystyrol Schäummittel Azodicarboxylamid (0,5 P.H.R.) Extruder 65 mm Einschnecken-Extruder L/D Verhältnis: 22 Verdichtungsverhältnis: 2,6 Drehzahl: 74 U/min Ausstoßleistung: 30 kg/h Düse Sammelraumdurchmesser: 55 mm Schneckenlänge: 1000 mm Drehzahl: 25 U/min Kühlmedium 10000 und 12000 unter dem Handelsnamen Dowtherm vertriebenes Medium Temperatur (vgl. Fig. 3) C1 =1420C, C2 = 138°C, C3 = 16700 Ad = 138°C, D1 = 12600, D2 = 13000.
D3 = 131°C Fig. 4 zeigt Querschnitte eines aus den Schlitzbereichen Dl, D2 und D3 auf konventionelle Weise ohne Kühlung der Düsensohnecke erhaltenen Produktes. Aus Fig. 4 geht deutlich hervor, daß die Zellengröße erheblich ist und das AuSschäumverhältnis längs der Länge des Düsenschlitzes sich stark verändert. Insbesondere weist das von der rechten Düsenseite extrudierte Kunststoffprodukt sehr große Zellen auf, da die Kunststoffmasse hier einer längeren Mischzeit als auf der rechten Düsenseite ausgesetzt war.
Fig. 5 zeigt demgegenüber Querschnitte des in den gleichen Bereichen D1, D2 und D3 auf die erfindungsgemäße Weise hergestellten Kunststoffproduktes. Die Zellengröße ist deutlich kleiner, und es liegt längs der gesamten Länge des Düsenschlitzes ein gleichförmiges Schäumverhältnis vor.

Claims

Patentansprüche

1. Flachdüse für einen Extruder zur Herstellung von Kunststoffgegenständen mit zellenförmiger Struktur, mit einem im wesentlichen zylindrischen, mit einem Extrusionszylinder verbundenen Verteilungs- oder Sammelraum und mit einer drehbaren, sich in den Sammelraum erstreckenden Schnecke zum Auspressen eines vom Extrusionszylinder überführten Kunststoffmaterials aus der Düse durch einen im Sammelraum vorgesehenen Schlitz, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schnecke (5) einen Hohlraum (6) hat, durch den ein Kühlmedium zur Abfuhr der durch die Drehung der Schnecke im Sammelraum sich einstellenden Temperaturerhöhung des Kunststoffmaterials zirkuliert.

2. Flachdüse nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß der Hohlraum im wesentlichen zylindrisch und in eine Vielzahl von zylindrischen Abteilen unterteilt ist, in die Kühlmedien unterschiedlicher Temperatur von separaten Vorratsbehältern einführbar sind.

3. Flachdüse nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Temperatur des in den Hohlraum eingeleiteten Kühlmediums steuerbar ist.

L e e r s e i t e