DE2425074C3 - Vorrichtung zur Herstellung einer Bahn aus einem geschäumten Thermoplast - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Bahn aus einem geschäumten Thermoplast nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es ist bekannt, daß Bögen oder Bahnen aus expandiertem Polystyrol, bei denen die gegenüberliegenden Oberflächenhäute eine wesentlich größere Dichte als der dazwischenliegende Kern aufweisen, zahlreiche Verwendungsmöglichkeiten besitzen. Zum Beispiel zeigt die US-PS 34 68 467 eine biegsame, zweiteilige nach Gebrauch wegzuwerfende Tasse für heiße Getränke, in der das Seitenwand-Element aus einem Rohling hergestellt ist, der aus einer Bahn aus expandiertem Polystyrol mit dichten Oberflächenhäuten geschnitten ist. Die US-PS 37 60 968 zeigt einen zusammengesetzten Behälter, der aus einer inneren Glashülle und einer daran befestigten, das Äußere der Hülle umgebenden, schützenden und außen verzierten Manschette besteht, die aus einer Bahn aus orientiertem Polystyrol hergestellt ist.

Eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art ist in der US-PS 35 60 600 beschrieben. Sie weist einen Extruder auf, aus dem ein schlauchförmiges Extrudat austritt. Dieses wird aufgeweitet und danach über einen Kühldorn gezogen. Hierdurch wird die Oberfläche des Extrudats gekühlt, während das Innere noch expandiert Wenn das Extrudat aus schlagfestem Polystyrol mit einer Gummibeimischung besteht und/oder wenn an die Oberfläche der aus diesen Bahnen 2u formenden Endprodukte keine hohen Qualitätsanforderungen gestellt werden, reicht die bekannte Vorrichtung aus. Bei Standard-Polystyrolen bleibt jedoch das Material des Extrudats auf dem Dorn infolge des engen Flächenkontaktes haften, der zur Kühlung des Extrudats notwendig ist. Dieser Effekt führt zu zerkratzten Oberflächen des Extrudats. Dies ist besonders dann hinderlich, wenn die Oberfläche nachher bedruckt oder mit dekorativem Material versehen werden solL Wenn mit der bekannten Vorrichtung Standard-Polystyrol verarbeitet werden soll, muß häufig abgeschaltet werden, damit der Dorn gereinigt werden kann. Die Kosten dieser Abschaltungen heben im wesentlichen die wirfschaftlichen Vorteile wieder auf, die aufgrund des Ersatzes des früher verwendeten schlagfesten Polystyrols durch das billigere Standard-Polystyrol erzielt werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine

ίο Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei Verarbeitung von Standard-Polystyrol zu hochwertigen Oberflächen führt

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch beschriebene Erfindung gelöst; eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Unteranspruch angegeben.

In der DE-OS 15 04 191 ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer Bahn aus geschäumtem Thermoplast beschrieben, bei welcher ein Kühldorn, über den das Extrudat unter Zuhilfenahme einer schmierenden Luftschicht hinweggezogen wird, mit einem abgerundeten Aufweit-Endabschnitt versehen. Zwischen dem letzteren und dem Kühldornhauptabschnitt ist ein umlaufender radialer Schlitz vorgesehen, durch welchen zusätzliche Schmierluft zugeführt wird. Bei dieser Vorrichtung ist ferner ein stromauf des Kühldornes angeordneter Kontaktring vorgesehen, welcher jedoch die Innenfläche des Extrudates an einer Stelle berührt, an welcher das Extrudat noch nicht den endgültigen Durchmesser erreicht hat Zusätzlich wird Kühlluft in denjenigen Raum eingespeist der zwischen dem Kontaktring und dem stroir.aufseitigen Ende des Kühldorns liegt Der Kontaktring selbst kann zusätzlich mit einer Flüssigkeitskühlung versehen sein.
Bei dieser bekannten Vorrichtung kommt die Innenfläche des Extrudates mit dem Kontaktring in noch warmem Zustand in Berührung, wodurch sich Beschädigungen der innenliegenden Oberfläche ergeben können.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dagegen der Kontaktring am Ende der zur Bildung einer Oberflächenhaut dienenden Kühlluft-Vorkühlstrecke angeordnet so daß sich schon eine Oberflächenhaut ausgebildet hat Diese Oberflächenhaut wird durch den Kontaktring einer kurzen Normalbelastung unterworfen, wobei man infolge der Kleinheit der Außenfläche des Kontaktringes eine hohe Flächenpressung erhält. Die so mechanisch vorbehandelte Innenfläche läuft dann in mechanischer Gleitberührung über den Kühldorn hinweg, ohne daß sie beschädigt wird.

Mit der Erfindung wird die aus der US-PS 35 60 600 bekannte Vorrichtung nicht nennenswert verteuert Gleichwohl lassen sich einwandfrei zum Bedrucken und Dekorieren geeignete Oberflächen am Extrudat erzielen. Häufiges Reinigen des Kühldorns ist nicht erforderlich.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

F i g. 1 einen Teilquerschnitt durch die Vorrichtung und

F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 1.

Bekanntlich kann ein expandiertes Polystyrol in Form von Bahnen oder Bögen aus einem kreisförmigen Extrudat hergestellt sein, wofür Extrudiereinrichtungen mit einer ringförmigen Extrusionsform 11 (nur teilweise gezeigt) zum kontinuierlichen Extrudieren oder Auspressen eines warmen Extrudats E mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen ist Die Dicke des Extrudats E ist in der Figur aus Darstellungsgründen vergrößert

gezeigt Dieses Extrudat enthält Reste eines Treibmittels, das expandiert, sobald der Druck auf das Extnidai beim Austritt des Extrudats aus der Extrusionsform aufgehoben wird. Die Form 11 kann in vorteilhafter Webe gemäß der US-PS 37 51 537 aufgebaut sein.

Sowie das warme Extrudat E aus d;:r Form 11 herauskommt, wird zumindest die radiale innere Oberfläche schnell abgekühlt, wodurch eine Verminderung in der Dichte des Extrudats nahe dieser Oberfläche infolge einer Expansion des Blasmiteis verhindert wird, indem mittels Kühlluft oder einem anderen Strömungsmittel aus einer kreisförmigen Anordnung von öffnungen 12 in einem sich koaxial zut Form 11 erstreckenden Rohr 13 dagegengeblasen wird. Mit Hilfe einer nicht gezeigten Einrichtung kann ebenfalls die radial äußere Oberfläche des Extrudats £beim Austritt aus der Form 11 abgekühlt werden, um dort eine äußere »Haut« zu bilden. Die vorliegende Erfindung kann jedoch mit oder ohne eine derartige Einrichtung angewendet werden. In jedem Fall wird das Extrudat E mit der gekühlten inneren Oberfläche dann über einen Küibrier- und Kühldorn 14 gezogen, der auf dem Rohr 13 in einem gewissen Abstand von der Form U angeordnet ist und im Durchmesser größer als die Ausstoßöffnung der Form 11 ist, um den endgültigen Durchmesser des Extrudats E damit zwangsläufig festzulegen. Der Dorn ist auf herkömmliche Weise (nicht gezeigt) intern gekühlt, um auf dem Leitungsweg das Extrudat zu kühlen, das mit seiner Oberfläche die Oberfläche des Doms berührt, und um ein weiteres Schäumen bzw. Expandieren des Extrudats durch die Expansion des restlichen Treibmittels zu unterdrücken. Wenn das Extrudat die begrenzte Strecke von der Form zum Dorn 14 zurücklegt, bewirkt die Expansion des Treibmittels innerhalb der warmen, von der gekühlten Oberfläche abseits liegenden Bereiche des Extrudats, daß die Dicke dieser Bereiche zunimmt, wodurch ihre Dichte abnimmt. Es wird darauf hingewiesen, daß bei einigen bekannten Extruderanordnungen, z. B. gemäß der US-PS 35 60 600, für einen dünnen Luftfilm zwischen dem Extrudat und dem Kühldorn gesorgt wird, wodurch zwischen beiden ein Oberflächenkontakt verhindert wird. Die vorliegende Erfindung läßt sich auf eine derartige Anordnung nicht anwenden, aber ist dann besonders nützlich, wenn ein derartiger Luftfilm unerwünscht ist, z. B. wenn die innere Oberfläche des Extrudats von einer Qualität sein muß, die ein Bedrucken erlaubt.

Der Dorn 14 weist im allgemeinen einen ringförmigen Aufbau auf, wobei der vordere und der hintere Abschnitt (in Zugrichtung) durch plattenähnliche, mit öffnungen versehene Teile 15 und 16 verschlossen ist. Das Teil 15 ist vorzugsweise einstückig mit dem Dornkörper gegossen, und das Teil 16 ist vorzugsweise als ein getrenntes Stück auf einer verdickten mittleren Nabe 15 angeordnet Die öffnungen in den Teilen 15 und 16 ermöglichen, daß die aus den öffnungen 12 austretende und gegen das Extrudat strömende Luft (bzw. Kühlmittel) zur Atmosphäre gelangt, und sind in der gewünschten Weise kalibriert, um einen gewissen positiven Druck gegen die innere Oberfläche des Extrudats aufrecht zu erhalten, wodurch dessen Expansion vom Durchmesser der Form 11 auf den Durchmesser des Doms 14 erleichtert wird.

Um die über die Flächen erfdgende Gleitbewegung des Extrudats über den Dom zu erleichtern, ohne daß Material vom Extrudat auf dem Dorn haftet, wie zuvor erklärt wurde, ist ein die Oberfläche des Extrudats berührender Ring 18 vorgesehen, der im wesentlichen konzentrisch zum Dom 14 angeordnet ist und dessen Außendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Doms ist Dieser Kontaktring weist eine abgerundete Führungskante 18a auf und ist in axialer Richtung vom vorderen Ende des Doms 14 mit Hilfe eines Abstandsringes 19 getrennt, dessen Außendurchmesser kleiner als der des Kontaktrings 18 ist Der Kontaktring kann an dem Dorn mit Hilfe mehrerer Bolzen 21 in der gezeigten Stellung gehalten werden, die sich durch den Abstandsring 19 in den Dorn erstrecken, wie in F i g. 2 gezeigt ist

Nachdem das gekühlte Extrudat E das hintere Ende des Dorns 14 (in der F i g. 1 das rechte Ende) verlassen hat, wird es in eine oder mehrere, sich längs erstreckende Bahnen mit Hilfe einer oder mehrerer Klingen 22 geschnitten, wobei jede Bahn durch nachfolgende Verarbeitungsstufen mit Hilfe bekannter (nicht gezeigter) Wickelrollen gezogen wird, die außerdem das Extrudat über den Kühldorn ziehen. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, die radial äußere Oberfläche einer jeden Bahn während der Fortbewegung mittels der Wickelrollen auf die in der US-PS 38 51 093 beschriebenen Weise zu behandeln.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist besonders in der Herstellung von schaumartigen Bahnen besonders vorteilhaft, die hauptsächlich aus einem Standard-Polystyrol bestehen, wie es z. B. durch Koopers unter der Bezeichnung 8G und durch Dow Chemical unter der Bezeichnung XP-6041 verkauft wird. Die Erfindung kann erfolgreich bei derartigen Harzen über einen Bahndickenbereich von 0,25 bis 1 mm und über einen Bereich durchschnittlicher Bahndichte von 1,5 bis 3 χ IO-⁴ kg/ccm angewendet werden. In der Herstellung schaumartiger Bahnen, die hauptsächlich schlagfestes Polystyrol, wie es z. B. durch Dow Chemical unter der Bezeichnung 441 verkauft wird, hat sich die Erfindung als vorteilhaft erwiesen, weil Arbeitsgänge, wie die abschließende Bearbeitung der das Extrudat berührenden Seite des Kühldorns mit geblasenem Sand, weniger kritisch sind.

Hbrzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprache:

1. Vorrichtung zur Herstellung einer Bahn aus einem geschäumten Thermoplast, mit einem Extruder zum Extrudieren eines schlauchförmigen Extrudates, mit einer Einrichtung zum Aufweiten des Extrudates, mit einem Kühldorn, der stromab vom Extruder angeordnet ist und über den das expandierte Extrudat in Oberflächenkontakt gezogen wird, mit einer kurz hinter der Extruderöffnung angeordneten Düsenanordnung, aus welcher Kühlluft gegen die Innenfläche des Extrudates austritt, und mit einer Schneidvorrichtung, welche das den Kühldorn verlassende Extrudat entlang einer längsverlaufenden Linie aufschneidet, gekennzeichnet durch einen Kontaktring (18), der das Extrudat (E) kurz vor dem Kühldorn (14) an einer Stelle berührt und an der Innenfläche glättet, an der das Extrudat seinen aufgeweiteten Durchmesser erreicht hat, und der im wesentlichen koaxial zum Kühldorn (14) angeordnet ist und eine geringe Axialabmessung aufweist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktring (18) über einen dünnen Abstandsring (19) mit vermindertem Außendurchmesser, der nicht an der inneren Oberfläche des Schlauches (E) anliegt, am Kühldorn (14) angebracht ist