DE2343930A1

DE2343930A1 - Vorrichtung zum schnellen und schonenden plastizieren thermoplastischer kunststoffe

Info

Publication number: DE2343930A1
Application number: DE19732343930
Authority: DE
Inventors: Woldemar Oelkers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-08-31
Filing date: 1973-08-31
Publication date: 1975-03-13

Description

Beschreibung zur Patentanmeldung von Ing. W. Oelkers,

638 Bad Homburg, vom 28. 8. 73. Bezeichnung: Vorrichtung zum schnellen und schonenden

Plastizieren thermoplastischer Kunststoffe.

Zweckbestimmende Merkmale:
l/om

Thermoplastische Kunststoffe können festen^(kalten) Zustand durch äußere Wärmeeinwirkung, innere Reibungswärme oder durch Scherung unter starker Druckeinwirkung in den plastisehfließbaren Zustand gebracht werden, der die Voraussetzung für die rationelle Formung dieser Werkstoffe ist. In der Praxis verwendet man zu diesem Zweck geheizte Walzenstühle, Ein- oder Mehrschneckenextruder, Reibscheiben, Kolbenverdichter und andere Schwermaschinen, in denen die Plastizierung jedoch relativ langsam vor sich geht. Wenn in solchen Maschinen die Plastizierung durch Anwendung höherer Wärme und/oder höherer Drücke beschleunigt wird,· tritt meistens eine Schädigung des Kunststoffmaterials ein.

Die Piastiziervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vermeidet solche Materialschädigungen trotz schneller Plastizierung dadurch, daß der kalte Rohstoff in Form von Pulver oder Grobkörnern aus einem breiten, trogförmigen Äufgabetrichter (Pos. A der zugehörigen Zeichnung) durch eine Fördereinrichtung, z.B. zwei in einander kämmende Flügelwalzen (Aa1 und Aa2) in breiter Front in die eigentliche Piastiziervorrichtung gefördert wird.

Die Piastiziervorrichtung (B) besteht im Wesentlichen aus zwei endlosen Blechbändern (Ba1,Ba2), die von rotierenden Walzen (Bb1 + Bb2 oder Bf1 Ψ Bf2) angetrieben werden. Die Blechbänder laufen über mehrere Führungs- und Andruckwalzen (Walzenpaare Bc,Bd,Be) und werden von je einer Spannrolle (Sp) straff gespannt. Alle vValzen können in ihrem Abstand zu einander so verstellt werden, daß der Abstand der umlaufenden Blechbänder sich in der Laufrichtung verengt. Da beide Bänder in dem sich verengenden Spalt die gleiche Laufrichtung bei gleicher Laufgeschwindigkeit haben, wird die von der Fördereinrichtung A hineingepumpte und von der Verteilerleiste (A3) auf die beiden Bänder verteilte Kunststoffmasse in den immer

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Patentanmeldung von WoOelkers, Bad

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enger werdenden Spalt hineingezogen und stark komprimiert. Bei entsprechender Spalteinstellung wird kurz vor dem Austritt zwischen den letzten Umkehrwalzen (BfI und Bf2) eine so hohe Kompression erreicht, daß die angestrebte Plastizierung eintritt.

Es ist bekannt, daß die hochmolekulare Struktur thermoplastischer Hassen bei kalter Hochdruckplaatizierung geschädigt wird. Um das zu vermeiden, werden beide umlaufende Blechbänder in der Einlaufzone durch Strahl- oder Induktionsheizung (BHZ der Zeichnung) auf die jeweilige Schmelztemperatur des zu plastizierenden Kunststoffes aufgeheizt, notfalls auch noch höher. Zusammen mit

eng&rdieser Wärmeeinwirkung bewirkt der immerfwerdende Spalt mit ansteigendem Druck ein schnelles Vorplastizieren und damit das Erreichen eines elastischen Aggregatzustandes, in dem die beweglich gewordenen Molekülketten die endgültige Hochdruckplastizierung ohne Schädigung überstehen.. Hierin liegt das eigentliche Merkmal der Erfindung, denn bei herkömmlichen Plastiziervorrichtungen wird zur Plastizierung durchweg neben der Erwärmung von außen die durch Friktion der Masse an drehenden Maschinenelementen und die in der Masse durch starkes Kneten und Walken entstehende Reibungswärme ausgenutzt. Wenn man den von Natur aus langsamen Piastiziervorgang in solchen Maschinen durch Anwendung hoher Antriebskräfte zu beschleunigen versucht, werden starke Scherkräfte wirksam, die einen mehr oder weniger großen Teil der Molekülfäden der Hochpolymeren zerreißen. Ein derartiger Abbau des Molekulargewichtsniveaus kann das Gesamtniveau der Eigenschaftswerte eines Kunststoffes bis zur Unbrauchbarkeit herabsetzen. Bei der Piastiziervorrichtung gemäß vorliegender Erfindung treten .jedoch bei normalem Gebrauch nirgends Scherwirkungen durch Drehfriktion auf.

Trotzdem ist es mit dieser Vorrichtung möglich, iriktionswärme aus äußerer und innerer Reibung nach Wunsch zu erzeugen, indem die Laufgeschwindigkeiten der beiden Blechbänder verschieden schnell eingestellt werden. Besonders in den engen Spaltzonen treten dann Umschichtungen und Verschiebungen in der Masse wie

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Pater.tanmeldung von W.Oelkers, Bad Homburg, 'vom 28.8.73.» Beschreibung Blatt

.ι den treibenden Flanken einer schnell rotierenden Extruder-•ohnecke auf, die zu starker Temperaturerhöhung beitragen. Dieser Effekt ist sowohl zum Aufschließen schwer schmelzbarer Kunststoffe •ie zum gezielten Abbau hoher Molekulargewichte nutzbar zu :. achen·.

_,ie Beheizung der umlaufenden Blechbänder in der Einlaufzone :ewirkt zunächst ein Anschmelzen der mit den Bändern in Berührung

ommenden Masseschichten. Schmelzende Kunststoffe kleben im ..llgemeinen stark. Dadurch erhöht sich die Förderwirkung der -iänder in Richtung der Spaltverengung, die naturgemäß ein Förderiindernis ist. Andererseits ist die Adhaesionskraft der Schmelze sei allen Kunststoffen verschieden. Um die dadurch möglichen Schwierigkeiten zu überwinden, sieht die Erfindung die Einrichtung einer auf einander abgestimmten Spalterweiterung und -Verengung bei den Walzenpaaren vor, die Vor dem eigentlichen Hochdruckspalt liegen. Die Verstellung der Walzen kann durch schnellwirkende mechanische oder hydraulische Bewegungselemente erfolgen. In der Systemzeichnung sind hydraulische Elemente eingezeichnet und mit Hdr benannt. Wenn z.B. die in der Strecke zwischen den Walzenpaaren Bc und Bd befindliche Masse, nicht in gewünschter Schnelligkeit gefördert wird, kann der Spalt zwischen Bd1 und Bd2 erweitert werden, während sich der Spalt zwischen Bd und Bc2 schließt. Die Masse wird dadurch mit erhöhter Geschwindigkeit in Richtung Hochdruckspalt gepresst, wo die Masse zwangsläufig schnell gefördert wird. Diese Pumpvorgänge können unschwer entsprechend dem spezifischen Verhalten der verschiedenen Kunststoffmassen programmiert werden. Bei schwierigen Massen kann das Pumpen schließlich durch gleichzeitige Vorwärtsbewegung der Walzen in Förderrichtung unterstützt werden.

Die aus dem Hochdruckspalt zwischen dem Walzenpaar Bf1 und Bf2 austretende plastizierte Masse wird von Abstreiferleisten, -blechen oder -rollen (C1 und 02 der Zeichnung) von den umlaufenden Blechbändern abgenommen. Sie kann nunmehr kontinuierlich weiterverarbeitet werden, z.B. über einen Walzenkalander zu einer Folie, wie in der Zeichnung als Beispiel 1 angedeutet.

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Claims

+ Ansprüche

Dabei ist es ein besonderer Vorteil, daß der Kalander in der ganzen Breite mit gleichmässig plastizierter Masse gespeist wird. Als Beispiel 2 ist die Speisung einer Schneckenförderung in den oben offenen Schneckenzylinder und zugleich die Möglichkeit gezeigt, die plastizierte Masse mit gegenläufigen Doppelschnecken direkt von den umlaufenden Blechbändern abzunehmen. In jedem Falle brauchen die Schnecken nur reine Förderschnecken geringer Länge zu sein, da sie weder eine Einzugs- noch Knetarbeit zu leisten haben. Ent- und Begasungseinrichtungen können dicht hinter den Beginn des geschlossenen Zylinderteils gelegt werden.

Patent-Anaprüche it

Anspruchs 1:1Vorrichtung zum schnellen und schonenden Plastizieren schmelzbarer makromolekularer Massen mittels hohem Druck, der zwischen umlaufenden Blechbändern durch Spaltverengung erzeugt wird.

Anspruch 2: Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die umlaufenden Blechbänder beheizt werden können.

Anspruch 3« Vorrichtung nach Ansprüchen. 1 und 2, bei der die Führungswalzen der umlaufenden Blechbänder Bewegungen vollziehen, die eine pulsierende Zwangsförderung der zu plastizierenden Hasse bewirken.

Anspruch 4: Vorrichtung nach Ansprüchen 1 - 3j bei der zwecks Erhöhung der Friktion die Antriebe der umlaufenden Blechbänder verschieden schnell geschaltet werden können. Anspruch 5: Vorrichtung nach Ansprüchen 1-4, bei der die plastizierte Masse durch tangentiales Abstreifen von den Blechbändern zur weiteren Verarbeitung abgenommen wird. Anspruch 6: Vorrichtung nach Ansprüchen 1-4, bei der das Abstreifen der plastizierten Masse von den umlaufenden Blechbändern von den Stegen einer oder mehrerer rotierender schraubenförmiger Maschinenelemente erfolgt.

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