DE2451263A1

DE2451263A1 - Verfahren zur herstellung eines kuelbels aus thermoplastischem material

Info

Publication number: DE2451263A1
Application number: DE19742451263
Authority: DE
Inventors: Robert James Pritchatt
Original assignee: BONE CRAVENS Ltd
Current assignee: BONE CRAVENS Ltd
Priority date: 1973-11-06
Filing date: 1974-10-29
Publication date: 1975-05-07
Also published as: GB1423788A

Description

Dipl.-lng. H. Sauenland Dn.-lr.g. R. König · Dipl.-Ing. K. Bengen Patentanwälte . *aaa Düsseldorf 30 · Ceoilianallee ₇e . Telefon

28. Oktober 1974 29 676 S

Bone Cravens Limited, Staniforth Road, Sheffield S9 4LS,

Großbritannien

"Verfahren zur Herstellung eines Külbels aus thermoplastischem Material"

Ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung von Flaschen oder anderen Hohlkörpern ist die Extrusionsblasverformung, bei der ein Blaskopf für Kunststoffe kontinuierlich ein Rohr (oder Külbel) aus weichgemachten thermoplastischem Material produziert, welches dann auf die gewünschte Länge geschnitten wird. Ein Blaswerkzeug bewegt sich gewöhnlich von einer Stelle unterhalb des Blaskopfes in eine zweite Position, in der das Külbel so unter Druck aufgeblasen wird, daß es sich den Umrissen der Blasform anpaßt.

Eine genaue Steuerung der Extrusionsgeschwindigkeit im Bereich des Blaskopfes ist von größter Bedeutung. Das Problem ist noch wichtiger bei Arbeitsprozessen, die einen Mehrfachblaskopf erfordern, da jeder Blaskopf einzeln gesteuert werden muß. Wenn stabile Materialien, wie Polyäthylen, verwendet werden, kann das Problem dadurch überwunden werden, daß man einen Durchflußmengenregler in der Leitung vorsieht, welche das flüssige Material zum Blaskopf bringt. Der Regler hat häufig die Form eines Bolzens oder einer Schraube, welche in die Zuleitung hinein- oder aus ihr herausgeschraubt werden kann und somit eine Verengung im Leitungsquerschnitt bildet. Durch die Steuerbarkeit des Leitungsquerschnitts ist der Druckabfall in der Leitung veränderlich, was sich auf die Menge an Extrudat

509819/0769

2 sn

für den Blaskopf auswirkt, der von dieser Leitung versorgt wird.

Ungünstigerweise sind einige thermoplastische Werkstoffe, zum Beispiel Polyvinylchlorid (PVC), von Natur her bei oder oberhalb der Verarbeitungstemperatur instabil, besonders dann, wenn sie für längere Zeit bei dieser Temperatur gehalten werden. Daher müssen die Blasköpfe für solche Werkstoffe so konstruiert sein, daß die geschmolzene Masse mit der kleinstzulässigen Temperatur fließt« Außerdem darf es nicht dazu kommen, daß geschmolzenes Material an irgend einer Stelle gefangen oder aufgehalten wird, weil dies wegen der dem Material eigenen Instabilität zu dessen Zersetzung führen würde. Aus diesem letzteren Grund ist die Anwendung von Drosselungen mit Hilfe einer Schraube bei der Extrusion von PVC und ähnlichen Werkstoffen nicht angebracht.

Die heute normalerweise verwendete Technik besteht in der Möglichkeit der Steuerung der Temperatur in den einzelnen Blasköpfen, um die Viskosität des geschmolzenen Materials und daraus resultierend die Extrusionsgeschwindigkeit zu variieren. Dies hat jedoch den Nachteil, daß man Külbel verschiedener Beschaffenheit erhält. Außerdem wurde bei dieser Methode ein Vermindern der Viskosität durch Erhöhen der Temperatur des Schmelzgutes beobachtet mit der Folge einer möglichen Zersetzung des Polymerisates«, Hierzu kommt, daß das Ansprechen des Schmelzgutes auf Heizvorrichtungen sehr lange dauert und sich häufig in einem Bereich von 15 bis 30 Minuten bewegt.

Erfindungsgemäß wird die Extrusionsgeschwindigkeit eines Thermoplasts, beispielsweise PVC_S beim Verlauf durch den Blaskopf durch Kühlen der äußeren Oberfläche einer Leitung beeinflußt, durch die das weichgewordene thermoplastische

509819/076 9

Material der Form zufließt. Dies geschieht, um ein örtlich begrenztes Erstarren des Schmelzgutes zu erreichen und somit einen Drosseleffekt im Zuge des Flusses des Schmelzgutes zu erhalten.

Da das Erstarren unter Fließbedingungen stattfindet, wurde herausgefunden, daß die Oberfläche des erstarrten Materials mit den laminaren Strömungsbedingungen vereinbar ist und nicht etwa lokale Stauungen des Schmelzgutes hervorruft. Die Kühlung erzeugt bei dem Schmelzgut eine zähe, also hochviskose Schicht aus dem Schmelzgut. Doch bleibt die Viskosität in der Mitte der Strömung davon gänzlich unberührt. Die zähe Oberfläche bleibt stabil zufolge der Temperaturabnahme .

Die Erfindung bezieht sich auch auf Vorrichtungen, mittels deren das Verfahren verwirklicht werden kann. Eine solche Vorrichtung besteht insbesondere aus einem Kühlmantel, der rund um die Leitung für das Schmelzgut angebracht ist, sowie aus Mitteln, um die Durchflußmenge der Kühlflüssigkeit durch den Kühlmantel in Abhängigkeit zu den Fließbedingungen in der Leitung zu steuern.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, jede einzelne Schmelzgutleitung in einem Mehrfachblaskopf mit einer eigenen Steuereinrichtung zu versehen und somit jeden einzelnen Blaskopf separat zu steuern. Dies führt zu einer besseren Gleichförmigkeit der Külbel.

Ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung und für dieses Verfahren selbst wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt einen Schnitt durch den Blaskopf zusammen mit der zugehörenden Leitung nebst Schraubenextruder.

509819/0769

Die gebräuchlichste Methode, thermoplastische Stoffe vor der Extrusion in plastischen Zustand zu bringen, besteht darin, diese Stoffe in Form von Granulat in einen horizontal arbeitenden Schraubenextruder 1 einzugeben. Im gezeichneten Beispiel wird das plastische Material vom Schraubenextruder 1 zu drei Extrusionsblasköpfen 2, von denen nur einer gezeigt ist, durch Leitungen mit rundem Querschnitt geführt, die im Kühlbereich eine Wandstärke von 3 bis 5 mm aufweisen.

Um das weichgemachte thermoplastische Material, also die Schmelze, zu kühlen, ist ein Kühlmantel 5, der teilweise geschnitten gezeichnet ist, rund um die Leitungen über eine Strecke von etwa 25 mm vorgesehen. Der Kühlmantel wird mit Kühlwasser durch eine Speiseleitung 6 versorgt und durch eine Leitung 7 entleert. Um den Wasserdurchfluß durch den Kühlmantel zu steuern, ist ein Nadelventil 8 in der Speiseleitung 6 vorgesehen, um die zum Kühlbereich 4 fließende Menge an Kühlwasser steuern zu können. Dieses Nadelventil gewährleistet eine feine Einstellbarkeit der Wasserdurchflußmenge und daher der Extrusionsgeschwindigkeit.

Vom Kühlbereich fließt das Schmelzgut zum Extrusionsblaskopf 2, und ein Külbel 10 wird von der ringförmigen Öffnung hergestellt, die zwischen dem Gehäuse 11 des Blaskopfes und dem mittig angebrachten Dorn 12 gebildet wird.

Während des Arbeitsverlaufs bildet sich, wenn das Kühlwasser durch den Mantel 5 fließt, in der Leitung eine erstarrte Schicht 13 thermoplastischen Materials, die sich von außen zur Mitte der Leitung hin verdickt. Diese Schicht bildet eine venturirohrförmige Öffnung, durch welche das nichterstarrte Material weiterhin fließt. Zusätzlich zu der erstarrten Schicht ist eine zweite Grenzschicht beste-

509819/0769

hend aus hochviskosem aber unerstarrtem Schmelzgut anwesend. In Abhängigkeit von der Menge des Kühlmittels kann die Größe des Durchfluß-Widerstandes variiert werden, und ein relativ hoher Druckverlust kann vermöge der Verengung erreicht werden, woraus sich eine bedeutende Veränderlichkeit in der Extrusionsmenge ergibt.

Eine gleiche Anordnung ist für jede der übrigen Leitungen 3 im Mehrfachblaskopf-Extruder vorgesehen. Die Kühlmantel 5 werden so dicht wie möglich an der Stelle angebracht, an welcher die drei Einzelleitungen 3 sich von der Hauptleitung 9 trennen.

Während des Anlaufens des Arbeitsprozesses sind die Kühlwasserleitungen gesperrt und nur eine unveränderliche Extrusionsmenge wird in jedem Blaskopf verarbeitet. Der Kühlwasserzufluß zu den Kühlmänteln der entsprechenden Blasköpfe wird eingeleitet, wenn Blasköpfe größere Extrusionsmengen als andere verarbeiten. Die Wirkung der Kühlung tritt innerhalb einiger Minuten ein.

Unter gleichen Bedingungen und bei Verwendung bestimmter Materialien.kann eine Formänderung des Leitungsquerschnittes vorgenommen werden, um eine Verengung zu erreichen, die zusammen mit dem Erstarren des Schmelzguts die Einhaltung der Bedingungen einer laminaren Strömung gewährleistete

509819/07 6 9

Claims

Bone Cravens Limited, Staniforth Road, Sheffield S9 4LS, • Großbritannien Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung eines KüTbels aus thermoplasti- ^ schem Material, bei dem die Durchflußmenge des flüssigen Materials durch Zufuhr von Wärme mit steuerbarer Temperatur veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme in Form eines unterhalb der Temperatur des Materials liegenden Kühlmittels einer von dem Material durchströmten Leitung (3) von außen in solcher Menge zugeführt wird, daß an mindestens einer Stelle das thermoplastische Material so weit erstarrt, daß es den Durchfluß des übrigen Materials drosselt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, "gekennzeichnet durch die Verwendung von Wasser, das einen die Leitung (3) umschließenden Kühlmantel (5) durchströmt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdurchflußmenge derart gesteuert wird, daß sie das Ausmaß der lokalen Erstarrung , (13) und somit den Drosseleffekt im Einklang mit den Strömungsbedingungen in der Leitung (3) variiert.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einem Blaskopf und einer Leitung, durch welche das flüssige thermoplastische Material in den Blaskopf fließt, dadurch gekennz'eichnet, daß ein Kühlmantel (5) rings um die Leitung (3) angeordnet ist und Mittel (8) vorgesehen sind, um die Durchflußmenge einer den Kühlmantel (5) durchströmenden Kühlflüssigkeit zu steuern.

509819/0769

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Nadelventil (8) zum Steuern der Durchflußmenge der Kühlflüssigkeit.

50981 9/0769

Leerseite