DE2335065C2

DE2335065C2 - Verfahren zum Strangpressen

Info

Publication number: DE2335065C2
Application number: DE2335065A
Authority: DE
Inventors: Frederic Neil Welwyn Garden City Hertfordshire Cogswell
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1972-07-12
Filing date: 1973-07-10
Publication date: 1984-10-04
Also published as: IT998228B; BE802274A; US3920782A; DE2335065A1; ATA616673A; FR2191990A1; JPS579936B2; NL177808C; NL7309655A; AT344979B; GB1441586A; ES416843A1; SE399386B; AU5783673A; NL177808B; CA1028114A; JPS4959162A; AU465204B2; AR206500A1; FR2191990B1

Description

§ 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß man einen kontinuierlichen Stro.n bzw.

1 -.0 Gebläsestrom relativ kalten Gases auf die Spitze (15) des Extrudieningswerkzeuges (11) richtet (F i g. 1).

j§ 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Spitze (47) des Extrudierungswerk-

{§ zeugs (41) mit einem Kühlmittel kühlt, das durch einen im thermischen Kontakt mit dem Extrudierungswerk-

£ zeug (41) befindlichen Wärmeaustauscher (44) hindurchgeleitet wird (Fig. 4).

£ 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem

3 15 Strangpressen und Kühlen das stranggepreßte Erieugnis als längliches bzw. langerstrecktes Erzeugnis

J abzieht oder zum Zwecke der Ausbildung von Külbchen für die Blasformung unterteilt.

% 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn-

M zeichnet durch ein Extrudierungswerkzeug (11, 41), welches thermisch von der Umgebung außerhalb des

% Extrudierungszylinders (12, 13) thermisch isoliert ist, ausgenommen seine Stirnfläche oder sein Bereich (46)

i 20 um dia Austrittsöffnung (43), und eine Einrichtung zum Kühlen der Stirnfläche um die Spitze (15,47) (F i s 1

& und Fi^.4).

p 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zum Kühlen der Spitze (15)

■:4 des Extrudierungswcrkzeuges (11) eine Einrichtung für einen Gebläsestrom von kühlerem Gas vorgesehen

;;; ist, der auf die Spitze (15) gerichtet ist (F i g. 1).

Ij 25 7. Vorrichtung nach Anspruch 5. gekennzeichnet durch ein Extrudierungswerkzeug (41), welches einen

jy Wärmeaustauscher (44) aufweist, der entweder integral mit der Stirnfläche des Extrudierungswerkzeugs(41)

U oder in thermischem Kontakt mit der Spitze (47) an dessen Stirnfläche be'estigt ist, wobei der Wärmeaustau-

-' scher (44) eine oder mehrere Durchgänge (45) besitzt, durch die ein Wärmeaustauschmittel zirkulieren kann

f. (F ig. 4).

J- jo 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher (44) an der Stirnflä-

j| ehe des Rxtrudierungswerkzeugs (41) in direktem thermischen Kontakt mit demjenigen Teil der Stirnfläche

H befestigt ist, der sich in der Nachbarschaft der Austrittsöffnung (43) befindet, daß jedoch der Wärmeaustau-

p, scher (44) von dei.i Rest „er Stirnfläche thermisch isoliert ist. abgesehen von einem nicht isolierten Bereich

ψ (46) in der Nähe der Ar-strittsöffnung (43) (F i g. 4).

Die Erfindung beirifft ein Verfahren zum Strangpressen eines zur Bildung von -,Haifk^haut« neigenden

40 Polymermaterial nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DD-PS 60 638 bekannt.

Aus der Literaturstelle Gerhard Schenkel: »Kunststoff-Extrudcricchnik«, 2. Auflage, S. 515 (1963) ist es bekannt, daß bei gewissen PVC-Sortcn und bei anderen Thermoplasten wie Polyäthylen, Zelluloseacetat und Polyamiden »Fischaugen« auftreten können. Solche »Fischaugen« haben ihre primären Ursachen in gewissen

45 Inhomogenitäten der Kunststoffrohprodukle. Als Inhomogenitäten kommen hierbei hauptsächlich stark unterschiedliche Molekulargewichte, Vernetzung oder Verharzung einzelner Partikel, ungleichmäßige Verteilung von Weichmachern und anderen Zusätzen sowie Staubkörnchen und andere Fremdkörper in Frage. Hiernach wird die Qualität des Produktes (Oberfläche und Querschnitt ohne Poren und »Fischaugen«, mechanische und elektrische Eigenschaften) von einer Reihe von Faktoren beeinflußt, ohne daß angegeben wird, wie eine

so kontrollierte Produktqualität erreicht weiden kann.

Aus der Literaturstelle Gerhard Schenkel: »Schneckenpressen für Kunststoffe«. S. 151 (1959) ist es bekannt, daß die Beseitigung von »Fischaugen« erreicht werden k;-nn, wenn man den Zylinder des Strangpreßwerkzeugs in der Meteringzone kühlt, da hierbei eine homogene Aufschlicßung des Materials erreicht werden kann. Es wird jedoch empfohlen, die Kühlung zu unterlassen, wenn der vorgeschriebene Temperaturbereich und damit auch

55 die untere Temperaturgrenze sehr hoch liegt und nur durch intensive äußere Beheizung erreicht werden kann.

Unter »Haifischhaui« versteht man eine bestimmte Art einer Oberflächenunregelmäßigkeit, welche während des Strangpressens einiger thermoplastischer Materialien unter bestimmten Bedingungen auftritt. Diese »Haifischhaut« bzw. Oberflächenunregelmäßigkeit ist gekennzeichnet durch eine Reihe von Kanten bzw. Graten senkrecht zur Flußrichtung, und sie ist beispielsweise näher beschrieben von J. A. Brydson in »Flow Properties of

60 Polymer Melts«, lliffe Books. London 1970, Seiten 78-81. Die »Haifischhaut« kann sich während des Strangpressens vieler unterschiedlicher thermoplastischer Materialien, einschließlich Polyvinylchlorid. Polyäthylen. Acetalcopolymcrc, bilden, und sie isl besonders bemerkenswert bei Materialien hohen Molekulargewichts mit enger Molekulargcwichtsvertcilimg. Solche Materialien besitzen allgemein vorteilhafte mechanische Eigenschaften, die wegen der »Haifischhautbildung« nicht ausgenutzt werden können.

b5 Nach J. A. Brydson steigt die kritische lineare Strangpreßgeschwindigkeit mit der Temperatur, jedoch ist es in der Praxis nicht immer ein geeigneter Weg. die »Haifischhautbildung« durch Erhöhen der Temperatur der Schmelze zu beenden, und /war wegen des möglichen Einsetzens von Zersetzung und wegen der Schwierigkeit, die zusätzliche Wärme ohne Erhöhung der Arbeitsgangzeilen abzuführen. Das Problem der überschüssigen

Wärme kann teilweise dadurch gelöst werden, daß man gerade die Spitze des Extrudierungswerkzeugs erhitzt, so daß nur die äußere Schicht des Strangprcßmaterials Ober seine sonst normale Strangpreßtemperatur erwärmt wird.

Aus der DE-AS 12 09 282 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Rohren mit Aufweitungen und/oder Verdickungen durch Strangpressen von thermoplastischen Kunststoffen bekannt, wobei der aus dem Extruder austretende Rohrstrang in noch formbarem Zustand in den gewünschten Abständen in den Aufweitungen und/oder Verdickungen entsprechenden Längen auf eine höhere Wanddicke gestaucht wird, wobei Ober- bzw. Unterdruck in einer Matrize verwendet wird.

In der DE-OS 18 03 223 ist ein Verfahren zur Kühlung der Außenfläche eines rohrförmigen durch Auspressung erhaltenen Kunststoffes bekannt, wobei die Abkühlung und die Kalibrierung mittels einer elastischen, porösen und hydrophilen Wand gewährleistet wird.

Aus der Zeitschrift »Kunststoffe«, 53. Jahrgang, 1963, Heft 10 (Seiten 777 bis 785) sind Anlagen für das Extrudieren von Kunststoffrohren beschrieben, wobei unter anderem Kühlvorrichtungen eingesetzt werden. Diese Kühlvorrichtungen dienen dazu, das extrudierte Rohr auf eine der Raumtemperatur möglichst nahekommende Temperatur herunterzukühlen.

Mit den Maßnahmen der verstehend beschriebenen Literaturstelle läßt sich jedoch die Bildung von »Haifischhaut« nicht herabsetzen.

Aus der DD-PS 60 638 ist ein Verfahren zum Austragen von Schmelzen jeder Art und zur Herstellung von Strängen bekannt, wobei die Schmelze unmittelbar oder kurz nach ihrem Austritt aus dem Schmelzofen gekühlt wird und das Schmelzgut anschließend weiterverarbeitet wird. Das bekannte Verfahren hat d'^r Ziel, verhältnismäßig große Mengen sehmeizfiüssiger Stoffe aas der Schmelzvorrichtung abzuziehen \ir.d cnaicse Stränge oder Fasern von gleichmäßiger Stärke herzustellen. Aus den verfestigten Strängen können dann Granulate durch Zerteilen gewonnen werden. Bei dem bekannten Verfahren spielt das Problem der Oberflächenbeschaffenheit der Stränge keine Rolle.

Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das im Oberbegriff des Patentan-Spruchs 1 beschriebene Verfahren in der Weise zu verbessern, daß die Bildung von »Haifischhaut« auf der Oberfläche der stranggepreßten Erzeugnisse herabgesetzt und in einigen Fällen sogar vermieden werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Durch die Kühlung der Oberflächenschicht des Polymermaterials beim Austritt aus dem Extrodierungswerkzeug auf eine spezielle Temperatur kann erreicht werden, daß die Bildung der »Haifischhaut« auf ein Minimum herabgesetzt wird, ohne daß sich die Schmelze innerhalb des F.xtrudierungswerkzeugs verfestigt.

Die angewandten Temperaturen liegen im Bereich der Verfestigungstemperatur bis etwa 15" C oberhalb der Verfestigungstemperatur, wobei die jeweilige Verfestigungstemperatur des Polymermaterials von Polymer zu Polymer verschieden ist Die speziell auszuwählende Temperatur kann wie folgt bestimmt werden:

Kühlt man die Temperatur der Spitze (15,47) des Extrudierungswerkzeugs (11,41) in der Weise, daß sie dicht bei der Verfestigungstemperatur liegt, wird eine steifere Haut erhalten, die eine nachfolgende Blasformung schwieriger macht. Wenn jedoch alternativ höhere Blasdrücke angewandt werden, kann in einigen Anwendungsfällen eine Orientierung vorteilhaft sein, die dann in der Oberfläche des geblasenen Erzeugnisses erhalten wird.

Im allgemeinen ist die Menge der gebildeten »Haifischhaut« umso geringer, je niedriger die Temperatur der Spitze des Extrudierungswerkzeuges liegt. Wenn jedoch die Temperatur des Extrudierungswerkzeugs unter die Verfestigungstemperatur herabgesetzt wird, d. h. unter den l.ristallschmelzpunkt oder bei amorphen Polymeren unter die in der Praxis dem Kristallschmcl/.punkt entsprechende Temperatur, dann besteht die Gefahr, daß das Extrudierungswerkzeug blockiert und infolgedessen die Strangpreßvorrichtung zerstört wird. Ferner können andere Oberflächendefekte progressiv mit herabgesetzter Temperatur auftreten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die Fig. I und 4 das Extrudierungswerkzeug von zwei Extrudern im Schnitt zeigen, die so ausgebildet sind, daß die Spitze des Extrudierungswerkzeugs gemäß der Erfindung gekühlt wird. Die Erfindung wird weiterhin an Beispielen 1 bis 4 näher erläutert, die Experimente beschreiben, welche mit der dargestelltem Einrichtung ausgeführt worden sind, wobei die Beispiele 2 und 4 das beanspruchte Strangpreßverfahren erläutern, während in den Beispielen 1 und 3 Vergleichsexperimente beschrieben werden. Die Fig. 2 und 3 zeigen grafisch die Ergebnisse, die in den Experimenten der Beispiele I und 2 erhalten worden sind.

In der in F i g. 1 veranschaulichten Vorrichtung bedeutet (11) ein Extrudierungswerkzeug. das am Ende eines vertikalmontierten Extrudierungszylinders (12) gehalten v/ird. dessen Wände (13) die üblichen, nicht dargestellten, ErhitzungF- und Isolierungsvorrichtungen enthalten. Das Extrudierungswerkzeug (11) besitzt eine Bohrung 14 von 2 mm Durchmesser und 16 mm Länge, die in der Spitze (15) ausläuft. Ein Thermoelement (16) ist mit Silber in eine kleine Einsenkung eingelötet, die ungefähr 2 mm von der Spitze entfernt ist. Das Gerät wurde so kalibriert, daß es die Temperatur der Schmelze, die durch das Thermoelement (16) gemessene Temperatur und die lineare Strangpreßgeschwindigkeit berechnet als

Volumenströmungsrate

vv

π X (Radius)²

anzeigte. Unterhalb des Extrudierungswerkzeugs (11) befand sich ein kreisförmiges Rohr (17) mit im gleichmäßigen Abstand angeordneten Löchern (18), die teilweise nach einwärts gerichtet waren, wobei eine mit dem kreisförmigen ftohr(17) in Verbindung stehende, nicht dargestellte Versorgungsleitung mit einer Druckluftquel- b5 !e verbunden war.

Δό

Beispiel I

In den Experimenten dieses Beispiels wurden die Messungen dazu ausgeführt, um (.lic Temperatur einer Polyäthylensehmelzc mit einem Flußindex von (190/2)0.8 und einer Bezugsdichte von 0.939 g/cm¹ zu bestimmen, bei der die »Haifischhautbildung« ein Maximum hat. Diese Polyäthylenschmelze besaß eine enge Molekulargcwichtsverieilung. die durch Geldurchdringungschronuitographie als (Jcwichtsmiucl-Molekulargewicht (M_n 76 000)und Zahleninittcl-Molekulargcwichl (M_n 38 (XX)) bestimmt worden war, wobei ferner für diese Experimente ein Gerät benutzt wurde, wie es in l^: i g. I dargestellt ist.

Der Extrudierungs-Zylinder (12) wurde mit dem Polyäthylen gefüllt und auf eine Sehmelzentempcratiir von 130⁰C erwärmt. Daraufhin wurde auf die Schmelze Druck aufgebracht, so dall diese über einen Bereich von Geschwindigkeiten stranggepreßt wurde. Die Schmcl/cntcmpcrutur wurde dann auf 140X' erhöht, und die Schmelze wurde wiederum über einen Bereich von Geschwindigkeiten stranggepreßt. Das wurde in Intervallen von 10⁰C bis zu einer Temperatur von IWC wiederholt, und jedes Mal wurde der Bereich der Geschwindigkeiten eingestellt, so daß die Proben im Bereich glatter glänzender Oberflächen bis stark »haifischhautartigcr« Oberflächen lagen: es wurden bei jeder Temperatur acht Proben genommen. An einer einen gleichmäßigen Bereich aufweisenden Probe wurde die Amplitude der Oberfläche als Abstand von tier liefe der Täler zu den Höhen der Hügel auf einer »Talysurf«-Maschinc gemessen, und diese Probe wurde nachfolgend als Kontrollprobe benutzt, mit der alle anderen Proben visuell verglichen wurden. Die gemessenen Oberflächenamplitudcn

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I Ul l£

Visuell waren Proben mit Oberflächcnampliiudcn in der Größe von 2 μπι, glatt und glänzend und besaßen praktisch keine »Haifischhaut«. Bei einer Amplitude von ungefähr 10 μηι wurde die Oberfläche matt, so daß bei dieser Amplitude die Bildung der »Haifischhaut« visuell beobachtet wurde. Proben, die eine Oberflächenamplitude von 100 um besaßen, waren sehr rauh mit einem hohen Grad an »I laifischhaul«. Durch Interpolation der vorerwähnten Darstellung der Oberflächenamplitude in Abhängigkeit von der linen· ren Strangpreßgeschwindigkeit bei konstanter Temperatur wurden für die drei Oberflächenamplituden von 2 μΐη. 10 μιτι und !00 μηι Kurven der linearen Strangpreßgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur dargestellt. Die erhaltenen Kurven sind in F i g. 2 veranschaulicht, und sie zeigen, daß das als Probe verwendete Polyäthylen bei einer Temperatur von ungefähr 150" maximale 5 rlaifischhautbildung« zeigte. In konventionellen Schrauben-Strangpreßwcrkzeugcn würde dieses Polymer allgemein bei Schmelzentemperaturen von ungefähr 160— 17O°C stranggepreßt. Aus den vorliegenden Kurven kann man ersehen, daß dann, wenn das Polymer bei Temperaturen unterhalb von etwa 140°C extrudiert wird, eine Herabsetzung der »Haifischhautbildung« bei jeder gewünschten Strangpreßgeschwindigkeit auftritt. Das wird noch deutlicher, wenn die Temperatur auf 130°C herabgesetzt ist.

J5 Beispiel 2

Unter Verwendung der in Fig. 1 vcrnnscruiijüchien Vorrichtung und einer weiteren Probe der gleichen Charge von Polyäthylen, wie sie im Beispiel 1 verwendet worden ist, wurde die Wirkung untersucht, die dann auftritt, wenn man die äußere Schicht der Schmelze kühlt, während man die Masse der Schmelze auf einer mehr normalen Strangpreßtemperatur hält. Es wurde eine konstante lineare Strangpreßgeschwindigkeit von 37 mm pro Sekunde angewandt, und die erhaltenen Ergebnisse sind in F i g. 3 dargestellt. Wegen der Schwierigkeit der Messung der Temperatur der äußeren Schicht der Schmelze wurde die Temperatur des Extrudierungswerkzeugs (11) dicht an der Schmelze als Annäherung der Temperatur, bei welcher die äußere Schicht der Schmelze aus dem Extrudierungswerkzeug (11) austrat, durch das Thermoelement (16) gemessen.

Zur Kontrolle wurde das Polymer anfänglich unter Verwendung eines Bereichs von Schmeizentemperaturcn stranggepreßt, ohne daß irgendeine zwangsweise Kühlung der Spitze (15) des Extrudierungswerkzeugs (U) vorgenommen wurde. Die Temperatur des Extrudierungswerkzeugs (11). welche durch das Thermoelement (16) aufgezeichnet wurde, war gleichbleibend etwa 3°C niedriger als die Schmelzentemperatur, und zwar vermutlich aufgrund der Wärmeabgabe an die umgebende Atmosphäre. Das Polymer wurde dann bei drei unterschiedlichen Schmelzentemperaturen von 150⁰C. 170°Cund 190⁰C stranggepreßt, während Luft aus dem kreisförmigen Rohr (17) ziK,ί Zwecke der Kühlung der Spitze (15) des Extrudierungswerkzeugs (11) geblasen wurde. Die Oberflächenamplitude wurde dann bei jeder Probe über einen Bereich von Temperaturen der Spitze (15) des Extrudierungswerkzeugs (11) gemessen, und die Amplitude wurde in Abhängigkeit von der Temperatur der Spitze (15) des Extrudierungswerkzeugs (U) für jeden Satz von Ergebnissen aufgetragen.

Diejenige Kurve der Fig. 3. die ohne irgendeine Kühlung der Spitze (15) des Extrudierungswerkzeugs (11) erhalten worden war. repräsentiert die Bedingungen, die denjenigen der in F i g. 2 gezeigten Kurvendarstellung entsprechen, wobei die maximale »Haifischhautbildung« wiederum bei ungefähr 150°C auftrat. Wie man aus den Zeichnungen ersieht, sind die Kurven, die aus den unter Anwendung der Kühlung der Spitze (15) des Extrudierungswerkzeugs (11) gewonnenen Ergebnissen resultieren, nicht koinzident. Das könnte möglicherweise von einer Differenz zwischen der gemessenen Temperatur der Spitze (15) des Extrudierungswerkzeugs (11) und der Temperatur des Polymermaterials in der Spitze (15) des Extrudierungswerkzeugs (11) herrühren. Jedoch zeigen die Kurven deutlich, daß es durch genügende Herabsetzung der Temperatur der Spitze (15) des Extrudierungswerkzeugs (ti) möglich ist. die Oberflächenamplitude beträchtlich unter die Niveaus abzusenken, bei denen die' Oberflächenamplitude bei NichtVorhandensein der Kühlung der Spitze (15) des Extrudierungswerkzeugs (11)

s5 ausgebildet wird.

In den Beispielen 1 und 2 wurde die verwendete Polyäthylenprobe so ausgewählt, daß typische Resultate erzielt wurden.

Jedoch wurden gleich oder entsprechende Ergebnisse mit anderen Polymermaterialien erhalten, und Beispiele

hiervon sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben, in der die Temperaturen Annäherungen darstellen, die von einer Anzahl praktischer Beobachtungen bei typischen Strangprcßgradcn erhalten wurden.

l'olvmcr	leniperaiiir "C	m;mni.ik'	norm.lic	Spit/eilos
	Krweichungs-	»1 hllfischh.ini	l'.Mrmliorung	t.Miudierungs-
	putikl	bildung«		werk/cugs
				für glatte
				Oberfläche
		170	180	130
Polyvinylchlorid	120	150	170	130
Polyäthylen niedriger Dichte	115	160	170	145
Polyäthylen hoher Dichte	135	200	190	170
Acetalco polymer	165
homogenes		180-200	200	150
Acrylonitril-Styrol-Copolymer	140	180	200	150
Polymethylmethacrylat	HO

Das Verfahren zum Kühlen der Spitze (15) des Extrudicrungswcrkzeugs (11), d. h. durch Blasen von Luft auf die Spitze (15) des Extrudierungswerkzeuges (11) von einem perforierten Ring her, kann auf verschiedenste Weise verändert werden, sofern die vorstehend erläuterten Erfordernisse erfüllt sind.

So ist es beispielsweise möglich, einen kontinuierlichen Schlitz anstelle der Mehrzahl von Löchern im Ring zu benutzen, und der Ring kann für andere Formen der Spitze (15) des Extrudierungswerkzeugs (11) durch andere Formen ersetzt werden, beispielsweise dann, wenn ein Extrudierungswerkzeug zum Strangpressen dünner Platten verwendet wird. Bei den meisten thermoplastischen Materialien wird vorzugsweise gekühlte Luft verwendet, um eine optimale Kühlung zu erzielen. Es können aber auch andere Kühlmittel benutzt werden, wie beispielsweise ein Sprühnebel aus einer Mischung von Wasser und Luft. Es wurde jedoch gefunden, daß es in diesem Fall schwierig ist, das Einsetzen der Verfestigung der Schmelze im Extrudierungswerkzeug zu kontrollieren und zu verhindern. Darüber hinaus erfordert die Verwendung von Wasser allgemein ein nachfolgendes Tr cknen des Polymeren. Diese Schwierigkeiten werden weiter erhöht, wenn ein Wasserstrahl anstelle von aus Luft und Wasser bestehendem Sprühnebel benutzt wird.

Die Fig.4 zeigt eine Vorrichtung zum indirekten Kühlen der Spitze (47) des Extrudierungswerkzeugs (41). Das Extrudierungswerkzeug (41} besitzt einen koaxialen Dorn (42), so daß eine ringförmige Austrittsöffnung (43) gebildet wird; dieses Extrudierungswerkzeug (41) ist von konventioneller Art. das zum Strangpressen zylindrischer Külbel benutzt wird, welche dann zu Flaschen geblasen werden. An der Stirnfläche des Extrudierungswerkzeugs (41) ist ein Wärmeaustauscher (44) angebracht, der innere Durchgänge (45) für die Zirkulierung eines Wärmeaustauschmittels besitzt. Der Wärmeaustauscher befindet sich in direktem thermischem Kontakt mit dem Bereich (46) der Stirnfläche, welcher sich benachbart zur Spitze (47) um die kreisförmige Austrittsöffnung (43) herum erstreckt. Der Wärmeaustauscher ist jedoch durch eine Isolicrungsschicht (48) vom Rest der Stirnfläehe thermisch isoliert, obgleich etwas Wärme infolge Wärmeleitung durch das Extrudierungswerkzeug (41) an den nichlisolierten Bereich in der Nähe der Spitze (47) verloren gehen kann.

In dem Apparat, der im folgenden Beispiel 4 benutzt wurde, ist als Wärmeausiauschmittel gekühltes Wasser von einer konventionellen Formkühlungscinheit benutzt worden, die in Verwendung mil der Blasform (nicht dargestellt) angewandt worden ist. wobei die Blasform dazu diente. Flaschen aus den Külbeln auszubilden, die durch die dargestellte Strangpreßvorrichtung extrudiert worden waren. Das verwendete Isoliermaterial war eine Platte auf Asbestbasis, und ein Fett auf »Silikonw-Basis, das dazu benutzt wurde, die Übertragung von Wärme zwischen dem Wärmeaustauscher (44) und dem damit in Berührung stehenden Bereich (46) der Stirnfläche des Extrudienwigswerkzeugs (41) zu unterstützen.

Beispiel 3

Das Extrudierungswerkzeug (41) und der Dorn (42) der Fig.4 wurden bei Abwesenheit des Wärmeaustauscher dazu benutzt, zylindrische Külbel durch Strangpressen herzustellen, welche eine Dicke von ungefähr 1,5 mm besaßen, und zwar aus einem Polyäthylen hoher Dichte und enger Molekulargewichtsverteilung, dessen Referenzdichte 0370 g/cm^J und dessen Schmelzflußindex (!90/2)2.0 betrug. Die Molekulargewichte, die mittels Geldurchdringungschromatographie bestimmt worden waren, betrugen M„ = 112 000 und M_n = 22 000. Das Polymer wurde bei Schmelztemperaturen extrudiert, die über einem Bereich von 160—180⁰C variierten, und zwar mit einer linearen Strangpreßgeschwindigkeit im Bereich von 2 — 10 cm pro Sekunde.

Das stranggepreßte Erzeugnis besaß eine matte Oberfläche mit rauher Textur, — wobei die Oberflächenam- bo plitude etwa ΙΟΟμίτι betrug, — bei allen im Bereich liegenden Temperaturen insbesondere bei niedrigeren Temperaturen, dieser Befund zeigte sich auch bei den geformten Flaschen.

Beispiel 4

Das Experiment des Beispiels 3 wurde wiederholt, jedoch wurde der Wärmeaustauscher (44) gemäß der Darstellung der Fig. 4 angebracht. Wasser von ungefähr 0⁰C wurde durch den Durchgang (45) von der Formkühlungseinheit hindurchgeleitet.

Das extrudiertc Erzeugnis besaß eine glänzende Oberfläche, und bei Kühlung hatten die geformten Flaschen eine entsprechende glänzende Oberfläche mit einem glatten Griff. Die Verbesserungen, die durch die Kühlung der Spitze (47) des Extrudierungswerkzeugs (41) erzielt worden waren, wurden ohne merkliche Beeinflussung des Extrudierungsdruckcs oder Beeinträchtigung der nachfolgenden Blasformung erhalten.

5 Obwohl es oft vorteilhaft ist. einen getrennten Wärmeaustauscher zu benutzen, so daß dieser in Verbindung mit mehreren alternativen Extrudierungswcrkzeugen verwendet werden kann, ist dies nicht wesentlich. Wenn das gleiche Extrudierungswerkzeug kontinuierlich über lange Zeiträume hinweg zum Strangpressen von Polymeren benutzt werden soll, die zur Bildung einer »Haifischhaut« neigen, kann es auch vorteilhaft sein, den Wärmeaustauscher (44) als integrierenden Teil in das Extrudierungswerkzeug (41) einzubauen. to Bei den Extrudierungswerkzeugen (II, 41) wie sie sowohl anhand von F i g. 1 als auch anhand von F i g. 4 veranschaulicht sind, ist es zur Erleichterung der Kontrolle der Temperatur der Spitze (15, 47) allgemein zu bevorzugen, ein Exirudierungswerkzeug zu benutzen, von dem nur die Stirnfläche frei liegt, so daß es weniger auf Änderungen der äußeren Temperatur anspricht. Da die Spanne zwischen der bevorzugten Temperatur der Spitze (15,47) des Extrudierungswcrkzcugs (11,41) und dem Erweichungspunkt so klein ist. kann ein freiliegen 15 des Extrudierungswerkzeug (11,41) sehr leicht durch einen Luftzug um die wenigen Grade abgekühlt werden, die erforderlich sind, um die Schmelze an der inneren Oberfläche des Extrudierungswcrk/.eugs (11, 41) festbakken bzw. gerinnen zu lassen.

Wärmeaustauscher, die in ihrer Art gleich oder ähnlich wie der Wärmeaustauscher (44) der F i g. 4 sind.

können dazu heniim werden, einen Dorn eines großen Durchmessers (über !Ocrii Durchmesser) ?u kühlen.

■ 20 wenn es erwünscht ist, ebenso wie eine glatte innere Oberfläche oder anstelle einer glatten äußeren Oberfläche

zu erhalten. Kleinere Dorne können mit Wärmeableitiingsrohren gekühlt werden, wie sie von D. Chisholm in dem Buch »The Heat Pipe«, herausgegeben von Mills & Boon Limited. 197!.beschrieben sind.

Gemäß der britischen Patentschrift Nr. 9 96 689 kann die Spitze eines Extrudierungswerkzeugs durch einen Gebläsewind kühler Luft gekühlt werden.

25 Der Kühlluftgebläsestrom ist jedoch dazu vorgesehen, irgendeinen Kragen. Ring oder Bund, der von dem extrudierten thermoplastischen Material an der Stirnfläche des Extrudierungswerkzeugs ausgebildet wurde.

unter derjenigen Temperatur zu halten, bei der eine wesentliche thermische Zersetzung auftreten kann. Das Problem der Ausbildung eines Kragens. Rings oder Bunds steht in Verbindung mit dem Strangpressen von

■ ■< Materialien niedriger Viskosität bei hohen Verarbeitungstemperaturen, die unter Bedingungen erfolgt, bei

; 30 denen diese Materialien das Extrudierungswerkzeug leicht benetzen können. Die Kragen. Ringe oder Bunde, die

--;' auf der hohen Temperatur (im allgemeinen in Gegenwart von Luft) während längerer Zeitdauer gehalten

;;:! werden als die Masse des extrudierten Materials, haben die Tendenz, sich aufgrund der thermischen Zersetzung

·:,' zu entfärben, und bei einem evtl. Herunterbrechen von der Stirnfläche des Extrudicrungswerkzeugs den übrigen

'■ Teil des extrudierten Materials zu verunreinigen. Dieses Problem wird akuter, wenn die Temperatur erhöht

L 35 wird. Hingegen ist andererseits die Ausbildung von »Haifischhaut« ein Oberflächendefekt, der mit einer niedri-

', gen Extrudierungstemperatur eines Materials hohen Molekulargewichts in Verbindung steht, und es handelt sich

g hierbei um einen Defekt, der durch Erhöhung der Temperatur herabgesetzt wird.

ι.' Das Fehlen einer »Haifischhaut« ist dort von besonderer kommerzieller Wichtigkeit, wo extrudierte Erzeug-

;ri nisse, wie beispielsweise Filme, dünne Platten oder Rohre für nachfolgende Blasformung wegen der Forderung

[{ -»ο des Abnehmers eine glänzende Oberfläche erfordern, ledoch ist es möglich, daß die Forderung der Abnehmer

^s für einige Anwendungsfälle durch Veränderung des Grades der glatten oder matten Texturen über au gewählte

f? Bereiche erhöht bzw geändert wird. Durch Auswahl der Temperatur und der Extrudierungsgeschwindigkeit

i'J kann ein veränderlicher Grad an »Haifischhaut« erzeugt werden, oder die »Haifischhaut« kann im wesentlichen

ij ausgeschaltet werden. Infolgedessen können durch Veränderung der Bedingungen über vorgewählte Bereiche

£' -»5 Muster auf den extrudierten Erzeugnissen ausgebildet werden. Beispielsweise kann eine dünne Platte, eine

·' flexible Bahn oder dgl. mit L-förmigen Linien von alternierenden glänzenden und matten Bereichen erzeugt

v! werden, indem man eine Reihe von im Abstand voneinander angeordnete Luftdüsen, die Kühlungsluft auf

^;:.'- diskrete Bereiche der Spitze des Extrudierungswerkzeugs richten, längs des Extrudierungswerkzeugs oszillieren

I, läßt.

U 50

Si Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Palcntansprüche:

¹M ·· Verfahren zum Strangpressen von geschmolzenem, zur Bildung einer sogenannten Haifischhaut neigen-

|j dem Polymermateriai durch ein Extrudierungswerkzeug bei einer werkstoffabhängigen Strangpreßge-

0 5 schwindigkeit und Schmelztemperatur und zum Kühlen, dadurch gekennzeichnet, daß man nur j| eine Oberflächenschicht des Polymermaterials beim Austritt aus dem Extrudierungswerkzeug auf eine Il Temperatur kühlt, die sm Bereich zwischen der Verfestigungstemperatur des Poiymermateriais und um 15^CC Sy oberhalb dieser liegt.