DE2332803B2

DE2332803B2 - Vorrichtung zum Herstellen von Folien und Platten aus thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE2332803B2
Application number: DE2332803A
Authority: DE
Inventors: Erich Ing.(grad.) 6520 Worms Beck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-28
Filing date: 1973-06-28
Publication date: 1981-05-27
Also published as: DE2332803A1; DE2332803C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs, wie sie aus den DE-ASIl 29 681 und 21 10 179 bekannt ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art, wie sie aus der DE-AS 11 29 681 bekannt ist, verläuft ein Strömungsmittelkanal für das Kunststoff material zwischen einer zylindrischen Walze und einer umgebenden Gehäuseinnenwand, wobei sich der Strömungskanal aus einer sich verjüngenden Kompressionsizone und einer sich daran anschließenden Meteringzone mit gleichförmiger Kanaltiefe zusammensetzt. Das in die Kompressionszone aufgegebene Kunststoff material wird von der sich drehenden Walze mitgeschleppt und aufgrund der dabei entstehenden Reibungswärme plastifiziert. Am Ende des Strömungskanals wird der plastifizierte Kunststoff von der Walze abgestreif" und ausgetragen. Der Austrag erfolgt jedoch trots: kontinuierlicher Materialaufgabe nicht kontinuierlich, wie für viele Weiterverarbeitungszwecke erwünscht wäre, sondern stoßweise. Die Ursachen für diesen stoßweisen Austrag liegen in der konstanten Kanaltiefe der sehr langen Meteringzone begründet. Und zwar führt die Plastifizierung des aufgegebenen Kunststoffmaterials zu einem zähflüssigen Produkt hoher Dichte, das weniger Raum beansprucht als das im festen Aggregatzustand vorliegende Kunststoffgranulat. Da jedoch infolge der gleichbleibenden Kanaltiefe der dem zähflüssigen Produkt in der Meteringzone zur Verfugung stehende Raum genauso groß ist wie der zuvor dem Kunststoffgranulat zur Verfügung stehende Raum, ist die Fördergeschwindigkeit des plastifizieren Kunststoffs geringer als die des Kunststoffgranulats. Dabei pendelt der Übergangspunkt von dem schneller bewegten Granulat zu der langsamer fließenden Schmelze hin und her, mit der Folge, daß der von der Schmelze bis zur Austragsstelle zurückzulegende Weg schwankt und damit die ausgetragene Menge des platifizierten Kunststoffs diskontinuierlich ist.

Anstelle eines Walzenextruders nach der DE-AS 1129 681 können zur Herstellung ran Folien oder Platten aus thermoplastischen Kunststoffen auch Keilspaltwalzen verwendet werden (DE-AS 21 10 179), bei welchen der Spalt zwischen einer zylindrischen Walze und den angrenzenden Gehäuseteilen nur über etwa 270° des Walzenumfangs verläuft und eine Vielzahl von axial verlaufenden Nuten gebildet werden, in welchen die Strömungsrichtung des plastifizierten Kunststoffmaterials umgekehrt wird. Da der Strömungskanal von Keilspaltwalzen offen ist und damit die Kunststoffschmelze dem Sauerstoffzutritt der Atmosphäre unterliegt, können auf Keilspaltwalzen viele sauerstoffempfindliche Kunststoffe nicht verarbeitet werden. Beispielsweise kann ein Sauerstoffzutritt bei einer Polyäthylinschmelze zu einer unerwünschten Verfärbung führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art eine bessere Aufschmelzung und Homogenisierung beliebiger, insbesondere auch sauerstoffempfindlicher Kunststoffe bei gleichmäßigem Formgebungsdruck zu erzielen und die Gefahr einer Materialüberhitzung zu vermeiden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung beruht auf der Überlegung, die Gangcharakteristik eines Schneckenextruders bei einem Walzenextruder nachzubilden, um auf diese Weise auch bei Walzenextrudern einen kontinuierlichen Schmelzeausstoß unter Vermeidung der hohen Baukosten eines Schneckenextruders zu erzielen.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erste Ausführungsform,

F i g. 2 eine Ansicht eines abgewickelten Strömungskanals von einem Walzenextruder,

F i g. 3 eine Ansicht eines abgewickelten Strömungskanals von einem Schneckenextruder,

F i g. 4 einen schematischen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform und

F i g. 5 einen schematischen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform.

bei den dargestellten Ausführungsformen sind die Gangverhältnisse eines Schneckenextruders auf einen Walzenextruder entsprechend folgender Beziehungen übertragen:

Bei einem Schneckenextruder ergibt sich die Länge L des abgewickelten Schneckengangs (Fig.3) unter Vernachlässigung der Gangsteigung zu

L- =

hn ■ Dschn

Bei einer Schnecke mit einem Durchmesser Dschn von 25 mm und einer axialen Länge Lschn von 250 mm (= 10 · Dschn) ergibt sich danach eine Länge L des abgewickelten Schneckengangs von etwa 800 mm. Legt man diesen Schneckengang auf eine Walze längs einer axialen Querschnittsebene (Fig.2), so ergibt sich für dieses Beispiel ein Walzendurchmesser von 800 mm/w etwa gleich 250 mm. Um also ähnliche Betriebsverhältnisse wie bei einer 25-mm-Schnecke zu erhalten, muß eine Walze mit dem lOfachen Schneckendurchmesser nahezu am gesamten Umfang von einem Gehäuse umschlossen werden, wobei die Kanaltiefe des zwischen Walze und Gehäuseinnenwand vorhandenen Strömungskanals in gleicher Weise variiert werden muß wie der Abstand zwischen Schneckengrund und Innenwand des Schneckenzylinders.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer derartig ausgebildeten Vorrichtung ist in Fig. 1 dargestellt. Bei dieser Vorrichtung wird das zu plastifizierende Kunststoffgra-

nulat über einen Aufgabetrichter 1 in den Strömungskanal zwischen einer Walze 3 und der Innenwand eines die Walze 3 umschließenden Gehäuses 2 aufgegeben. Der Strömungskanal ist mit variierender Kanalti**Ce ausgebildet, um — in Umlaufrichtung der Walze 3 gesehen — eine Einzugs-, Kompressions- und Meteringzone (Zumeßzone) zu bilden, durch welche Zonen das aufgegebene Granulat von der Walze geschleppt wird. Damit ergeben sich ähnliche Betriebsverhältnisse wie bei einem Schneckenextruder, wobei im betrachteter· Beispielsfall einer 25-mm-Schnecke lediglich anstelle eines Schleppwinkels von 17°20min (Fig.3) ein Schleppwinkel von 0° (F i g. 2) bei der Vorrichtung nach F i g. 1 vorhanden isL

Wie aus F i g. 1 weiter hervorgeht, kann das die Walze 3 umgebende Gehäuse 2 mit Hilfe von Heizplatten 4 geheizt werden, um ggfs. die Reibungswärme zum Aufschmelzen des Kunststoffgranulats zu verstärken. Das in Form einer Bahn 7 aus der Meteringzone des Strömungskanals austretende plastifizierte Kunststoffmaterial kann an der Stelle 5 von der Walze 3 abgenommen oder, wie in F i g. 1 dargestellt, durch ein Rakelmesser abgestreift und über eine Rolle 6 der Weiterbehandlung zugeführt werden.

Alternativ zu der Ausführungsform nach F i g. 1 kann der Materialaustritt auch dadurch erfolgen (F i g. 4), daß ein Abstreifer 11 gegen die Walze 3 derart angestellt wird, daß in der Meteringzone ein Rückstau hervorgerufen wird, aufgrund dessen das aufgeschmolzene Material durch eine Austragoffnung in dem Gehäuse 2 und durch daran angeformte Lippen 13 in Form einer Materialbahn 14 ausgetrieben wird.

Die Zonenfolge Einzugs-, Kompressions- und Meteringzone bei den Ausführungsfornien nach F i g. 1 und 4 kann gemäß F i g. 5 zwei- oder mehrmals hintereinander in dem Strömungskanal zwischen Walze 3 und

ίο Gehäuseinnenwand vorgesehen werden. Eine derartige zwei- oder mehrfache Zonenfolge ist bereits bei der Vorrichtung nach der DE-AS 1129 681 ebenfalls vorgesehen. Diese Ausführungsform gestattet ferner beispielsweise eine Entgasung oder die Beimengung von Zuschlagstoffen nach erfolgtem Aufschmelzen über eine öffnung 8 im Gehäuse 2 zwischen der ersten Zonenfolge 21 bis 23 und der zweiten Zonenfolge 25 bis 27, wobei mit 21 die Einzugszone, mit 22 die Kompressionszone, mit 23 die Meteringzone jeweils der ersten Zonenfolge und mit 25 die Einzugszone, mit 26 die Kompressionszone und mit 27 die Meteringzone jeweils der zweiten Zonenfolge und mit 24 eine Entspannungszone bezeichnet sind.

Zur besseren Wärmeabführung werden bei der Ausführungsform nach Fig. 5 die Wände der Eintragöffnung unterhalb des Aufgabetrichters 1 mit Kühlern 12 wassergekühlt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Herstellen von Folien und Platten aus thermoplastischen Kunststoffen, bestehend aus einem Gehäuse, welches eine umlaufende Walze vollständig umschließt, mit einer sich über die Länge der Walze erstreckenden Einlaßöffnung und mit einem sich etwa über die Lange der Walze erstreckenden Schaber zum Abtragen des behandelten Materials, wobei zwischen dem Gehäuse und der Walze über nahezu den gesamten Walzenumfang bis zum Schaber ein Strömungskanal verläuft, welcher nach der Einlaßöffnung eine Kompressionszone mit sich verjüngender Kanaltiefe und anschließend mit gleicher oder annähernd gleicher Kanaltiefe weiterlaufend eine Meteringzone umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einlaßöffnung und der Kompressionszone eine Einzugszone mit gleichförmiger, gegenüber der Meteringzone größerer Kanaltiefe angeordnet ist.