DE2522357A1 - Blasextruder - Google Patents

Blasextruder

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DE2522357A1
DE2522357A1 DE19752522357 DE2522357A DE2522357A1 DE 2522357 A1 DE2522357 A1 DE 2522357A1 DE 19752522357 DE19752522357 DE 19752522357 DE 2522357 A DE2522357 A DE 2522357A DE 2522357 A1 DE2522357 A1 DE 2522357A1
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Hoechst AG
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Description

HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT ?ζ??1S7
Werk Gendorf
Gendorf, den 15.5.1975 Gd 1612
Hoe 75/F 904 Aktenzeichen: Dr.Gl/Ed
"Blasextruder"
Die Erfindung betrifft einen Blasextruder bestehend aus einem zylindrischen Körper mit mindestens einer darin koaxial und rotierbar angeordneten Schnecke, einer nahe einem Zylinderende angebrachten Aufgabevorrichtung für das thermoplastische Material und einem am anderen Zylinderende angebrachten Blaskopf aus Düsenkörper und Dorn, die einen für den Austritt des plastifizierten Materials sich in Fließrichtung verjüngenden Spalt bilden, wobei Schnecke und Blaskopf in einer Ebene liegen und unmittelbar nach dem Blaskopf eine Kühleinrichtung zum Abkühlen des ausgepreßten Schlauches angeordnet ist.
Derartige Extruder mit Blaskopf sind beispielsweise aus der Monographie von Gerhard Schenkel "Kunststoff-Extrudertechnik11, Carl Hanser Verlag, München, 1963, bekannt (vgl. Seite 75» in Verbindung mit den Seiten 380, 387, 388 und 389). Diese Blasextruder haben jedoch den Nachteil, daß sie Stellen und Räume aufweisen, die für einen gleichmäßigen Materialfluß hinderlich sind. So wird beispielsweise der Materialfluß an den Haltestegen des Domes im Düsenkörper beeinträchtigt. Im Übergangsbereich zwischen Schneckenende und Dorn, insbesondere nach der Schneckenspitze und vor dem Dornanfang» befinden sich Räume, in denen das thermoplastische Material mit sehr unterschiedlicher Geschwindigkeit fließt oder örtlich nahezu still steht.
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In solchen Räumen iet das Material zwangsläufig einer längeren thermischen Belastung ausgesetzt, die - auch bei relativ hoher Stabilisierung - zu Matßrialzersetzungen führen kann.
Die ungünstigen Strömungaverhältnisse für das thermoplastische Material, die die bekannten Extruder mit Blaskopf aufweisen, bringen den Nachteil mit sich, daß thermisch wenig stabile Formmassen, wie beispielsweise solche auf Basis von Polyvinylchlorid, nur unter Einsatz relativ hoher Mengen an Verarbeitungshilfsstoffen, insbesondere Stabilisatoren, extrudiert werden können. Daher ist es beispielsweise nicht möglich, die für die Kalanderverarbeitung bestimmten Formmassen auf Basis von Polyvinylchlorid auf solchen Extrudern zu verarbeiten, da diese Foramassen wesentlich weniger Verarbeitungshilfsstoffe, wie Stabilisatoren, Gleitmittel und Fließhilfsmittel, enthalten, als die zur Extrusionsverarbeitung vorgesehenen. Um die billigeren, für die Kalanderverarbeitung bestimmten Polyvinylchloridformmassan, auch auf den bekannten Extrudern mit Blaskopf verarbeiten zu könnnn, müßten diese verbesserte Strömungsverhältnisse aufweisen, wodurch die thermische Belastung des Materials beim Fluß durch den Extruder verringert würde.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Blasextruder zu schaffen, in dem gegenüber den bekannten Extrudern mit Blaskopf verbesserte Strömungsverhältnisse für das thermoplastische Material gegeben sind und in dem die thermische Belastung des Materials wesentlich verringert iat.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs dargelegten Blasextruder erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
a) Schnecke und Dorn verwindungssteif miteinander verbunden sind,
b) die Lippe des Düsenkörpers 0,1 bis 10 mm über der Lippe des Domes vorsteht,
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c) der Spalt an der Materialaustrittstelle 1 bis 20 mm beträgt und
d) die Düsenkörperinnenflache eine größere Flächenbaftung für das hindurchgehende plastifizierte thermoplastische Material besitzt, als die Dornaußenflache.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der verwindungasteifen Verbindung von Schnecke und Dorn werden beispielsweise dadurch erreicht, daß Schnecke und Dorn aus einem Werkstück, z.B. aus rostfreiem Stahl, gefertigt sind, ferner dadurch, daß der Dorn an der Schnecke angeschweißt ist oder dadurch, daß der Dorn alt der Schnecke mittels Keil- oder Schraubverbindung verbunden ist.
Die lippe des Düsenkörpers soll 0,1 bis 10 mm, vorzugsweise 0,5 bis 3 mm über der lippe des Domes hinausragen. Der von Düsenkörper und Dorn gebildete, in Strömungsrichtung sich verjüngende Spalt beträgt an seiner engsten Stelle (Materialaustrittstelle) 1 bis 20, vorzugsweise 3 bis 8 mm. Die Veite des Spaltes an dieser Stelle wird also vorzugsweise etwas größer gewählt, als sie üblicherweise bei der Herstellung von Blasschläuchen mit den bekannten Extrudern eingestellt ist.
Die größere Flächenhaftung der Düsenkörperinnenfläche gegenüber der Dornaußenfläche für das an diesen Flächen fließende plastifizierte thermoplastische Material kann durch verschiedene .Ausgestaltungen der beiden Flächen erreicht werden. So kann die Dueenkörperinnenfläche mit einer höheren Rauhigkeit ausgebildet sein, als die Dornaußenfläche; in diesem Falle soll die Düsenköpperinnenfläche eine um vorzugsweise 5 bis 2Ou höhere Rauhtiefe als die Dornaußenfläche besitzen. Nach einer weiteren Ausgestaltung weisen die beiden Flächen Werkstoffe mit unterschiedlicher Haftwirkung für das thermoplastische Material auf, wobei nach einer vorteilhaften Ausbildung die Dornaußenfläche aus PoIytetrafluorethylen, auf dem plastifiziertes thermoplastisches Material besonders gut gleitet, und die Düsenkörperinnen-
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fläche aus rostfreiem Stahl besteht, worauf das Material mehr zur Haftung neigt. Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist die Düsenkörperinnenflache bis auf höchstens 25 mm vor der Düsenlippe mit Nuten versehen, die zweckmäßigerweise die Form von Halbkreisen mit einem Radius von etwa 55mm besitzen. Die geringere Gleitwirkung der Düsenkörperinnenflache kann auch dadurch erreicht werden, daß diese Fläche eine höhere Temperatur aufweist, als die Dornaußenfläche. Der Temperaturunterschied ist je nach thermoplastischem Material mehr oder weniger groß, er beträgt vorzugsweise 5 bis 70 0C, und liegt beispielsweise für Thermoplasten auf Basis Vinylchlorid bei etwa 20 0C und bei Polyäthylen bei etwa 50 0G. Zweckmäßigerweise wird man zur Erzielung einer geringeren Gleitwirkung der Düsenkörperinnenflache gegenüber der Dornaußenfläche mehrere der hierfür oben aufgezählten Ausgestaltungen und Maßnahmen verwenden.
Als Kühleinrichtung für den Schlauch kommen die bekannten Kühlvorrichtungen und Kühlmedien in Frage, die zur Abkühlung des Schlauches unterhalb der Frostlinie üblicherweise eingesetzt werden. Als besonders vorteilhaft haben sich die bekannten Kühlringe erwiesen (beschrieben in der eingangs genannten Monographie, auf den Seiten 387 bis 389), womit Kühlgas, z.B. Luft, an die Schlauchoberfläche geblasen wird. Der Kühlring ist an der Austrittstelle des Schlauches aus dem Blaskopf angeordnet, vorzugsweise ist er am Blaskopf derart befestigt, daß die aus dem Kühlring ausströmende Kühlluft auf den Schlauch trifft, sobald dieser den Düsenspalt verläßt, um ihn bereits an dieser Stelle abzukühlen. Die Abkühlung hat den Zweck, den Schlauch sofort nach Austritt aus dem Spalt zu versteifen, um damit eine während des Flachlegens des Schlauches eventuell eintretende Verdrehung zu verhindern. Das Maß der Abkühlung, gemessen an der äußeren Oberfläche des Schlauches, beispielsweise in einer Entfernung von etwa 3 cm von der Materialaustrittstelle, . soll etwa 3 bis 20 0G, vorzugsweise 5 bis 10 0C (gegenüber der Materialaustrittstemperatur) betragen.
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Die Ausbildung der Form von Schnecke und Dorn kann beim erfindungagemäßen Blasextruder, so wie bei den bekannten Extrudern mit Blaskopf sein. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung hat der Blasextruder einen Dorn von höchstens 200 mm, vorzugsweise von 20 bis 100 mm, Länge und eine Schnecke, bei der im letzten Schneckenteil, auf einer Länge von 1 bis 3 Zylinderdurchmessern, die Gangtiefe um 5 bis 30 #, vorzugsweise um 10 bis 20 #, geringer ist als in der Metering-Zone der Schnecke und der Schneckendurchmesser um 20 bis 90 #, vorzugsweise um 25 bis 50 56, kleiner ist als der entsprechende Zylinderdurchmesser, wobei die Breite der Stege, die vorteilhaft keilförmig ausgebildet sind, an der Stegspitze nicht mehr als 2 mm beträgt.
Der Begriff "thermoplastische Kunststoffe" bezieht sich im Sinne der Erfindung ganz allgemein auf die in die Gruppe der Thermoplasten fallenden Kunststoffe, soweit sie nach dem Blasverfahren zu Schlauchfolien und nach dem Kalanderverfahren zu Flachfolien verarbeitbar sind. Vorzugsweise handelt es sich im Rahmen der Erfindung um Homopolymere von Vinylchlorid, um Mischpolymerisate von Vinylchlorid mit geeigneten anderen Monomeren und um Pfropfmischpolymerisate auf Basis von Vinylchlorid oder Polyvinylchlorid, sowie um Mischungen der genannten Polymerisate.
Der erfindungsgemäße Blasextruder ist durch eine Kombination von mehreren Einzelmerkmmalen gekennzeichnet und weist gegenüber den bekannten Extrudern mit Blaskopf eine Reihe von bedeutenden Vorteilen auf. Durch verwindungssteife Verbindung von Schnecke und Dorn wird erreicht, daß sich im Blaskopf, auch im Übergangsbereich Schnecke-Dorn, keine den Materialfluß beeinträchtigenden Räume, Stellen oder Einbauten, wie beispielsweise die Verankerungsstege für den Dorn, befinden. Darüberhinaus ist es dabei möglich, den Blaskopf im Vergleich zu den bekannten Blasköpfen relativ kurz, bezogen auf den Düsendurchmesser, zu gestalten. Wird zusätzlich zur erfindungegemäßen Verbindung von Schnecke und Dorn, der Dorn auch noch relativ kurz ausgebildet, beispielsweise in einer Länge von nur 20 bis 100 mm, so ist beim erfindungs-
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gemäßen Blasextruder ein Materialfluß gegeben, der nicht nur frei ist von sogenannten Toteäumen (Räumen oder Stellen) in denen das Material nahezu still steht, oder sich wohl bewegt, aber ohne dabei in Fließrichtung weiter zu wandern), sondern bei dem das thermoplastische Material auch einer kürzeren Verweilzeit und im Düsenspalt kurzzeitigeren Scherkräften ausgesetzt ist.
Mit dem erfindunsgemäßen Extruder, bei dem Schnecke und Dorn unter gegenseitiger Berührung starr verbunden sind, würde bei den betrieblich notwendigen Schneckendrehzahlen, wie sie auch bei den bekannten Extrudern mit Blaskopf angewandt werden, ein rotierender Schlauch erzeugt, da sich der Dorn ebenso schnell dreht, wie die Schnecke. Diese unerwünschte Rotation, die zu einer Verdrehung und damit zum Abreißen des extrudierten Schlauches führen könnte, wird erfindungsgemäß durch die Merkmale b) bis d) verhindert.
Der erfindungsgemäße Blasextruder kann sowohl als Eins diine ckenals aucheLs Mehrschneckenextruder ausgebildet sein, wobei im letzteren Fall in bekannter Weise eine der Schnecken zu einer Austragsschnecke verlängert sein muß.
Der erfindunsgemäße Extruder eignet sich vor allem für die Vorgelierung von thermoplastischen Kunststoffen, wobei gut durchplastifizierte Schlauchfolien erhalten erden; ein besonderer Vorteil ist es, daß mit ihm euch Formmassen auf Basis Vinylchlorid vorgfeliert und extrudiert werden können, die nicht höher stabilisiert sein müssen, als es für die Kalanderverarbeitung erforderlich wäre. Die erhaltenen Schlauchfolien werden in vorteilhafter Weise als gut vorplaetifiziertes thermoplastisches Material in noch heißem Zustand einem Kalander zur weiteren Verarbeitung zu Flachfolien aufgegeben, wobei es zweckmäßig ist, daß die Wegstrecke zwischen der Schlauchaustrittstelle aus dem Blaskopf und dem Schlauchabzugs(-flachlege)-walzenpaar relativ kurz gewählt wird, beispielsweise nur das Drei- bis Fünffache des größten Dornaußendurchmessers beträgt. Mit dieser Art der
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Kalanderbeschickung sind weitere dem Kalanderprozeß zu Gute kommende Vorteile verbunden: zum einen wird der Kalander mit bereits homogen durchplastifizierten und relativ dünnen Vorfolien gespeist, womit die bei der Kalandrierung im Hinblick auf die mechanischen und optischen Eigenschaften der Endfolie gewünschte Gleichmäßigkeit des Materialknetes im ersten WaI-J zenspalt in hohem Maße erreicht wird; zum Änderen kann auf diese Weise der Kalander mit Vorfolien(Schlauchfolien) unterschiedlicher Breite beschickt werden, wodurch Endfolien verschiedener Breite am Kalander selbst ohne zusätzliche Einrichtungen hergestellt werden können.
Im folgenden ist die Erfindung an zwei in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 einen BIaaextruder im Längsschnitt, Figur 2 einen Zweiechnecken-Blasextruder im Längsschnitt, Figur 3 den Teil 27 gemäß Figur 2 in der Draufsidat.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Blasextruder ist der kühlbare Dorn 1 mittels der Keilwelle 2 und dem Zugankerrohr 3 mit der Schnecke 4» 22 (die nicht in voller Länge dargestellt ist) unter gegenseitiger Berührung fest verbunden und wird dadurch von dieser drehzahlgleich angetrieben. Der Dorn 1 besitzt eine feingeschlichtete, polierte Außenfläche 5.
Durch das Rohr 6 und die Boarung 7 erfolgt die Zuführung des Kühlmediums in die Kühlkammer 8, die gebildet wird aus dem Dorn 1 und der Deckplatte 9. Durch das Zugankerrohr 3 wird das Kühlmedium abgeleitet. Der Düsenkörper 10, 19, bestehend aus den Düsenkörperteil 10 und dem Düsenring 19, ist mit dem Flansch 11 und den Schrauben 12 am Zylinder 13 befestigt (auch vom Zylinder ist nur der in Strömungsrichtung letzte Teil dargestellt, was für das Verständnis vollkommen ausreicht; ebenso fehlt in der Zeichnung die Aufgabevorrichtung). Die Düsenlippe 15 steht gegenüber der Dornlippe 14 um 1 mm vor. Der Düsenkörper 10, 19 besitzt eine geschruppte Oberfläche 16 mit einer
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mittleren Rauhtiefe von On. Mit dem Haltering 17 und den Schrauben 18 wird der Düsenring 19 an den Düsenkörperteil 10 gepreßt und kann zur Einstellung der Foliendicke mit den Schrauben 20 radial verstellt werden. Durch das Rohr 21 wird die zum Aufblasen des Schlauches 26 erforderliche Luft zugeführt. Das letzte Teil 22 der Schnecke weist eine um 15 $ geringere Gangtiefe, als das Teil 4 der Schnecke (Metering-Zcme) auf, und der Durchmesser dieses Schneckenteiles 22 ist um 25 $ kleiner als der des entsprechenden Zylinderteiles; die keilförmigen Stege 30 im Schneckenteil 22 weisen eine wesentlich kleinere Steghöhe (um 20 $& geringer) und Stegbreite (sie beträgt an der Stegspitze 1,5 mm) auf, als die keilförmigen Stege im Schneckenteil 4. Das Schneckenteil 22 hat die Aufgabe, das ZusammenfHessen des durch die Schneckengänge des Schneckenteiles 4 unterteilen Materialfilms vor dem Eintritt in den Düsenspalt 23 zu erleichtern. An den Düsenlippen befindet sich ein Kühlring 24 mit den Leitblechen 29, wodurch Kühlluft an den aus dem Düsenaustrittspalt 25 austretenden Schlauch 26 geblasen wird.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Zweiechnecken-Extruder ist die Schnecke 4 zur Austragsschnecke ausgebildet. Die Schnecke 4 mit dem Schneckenteil 22 und der Dorn 1 sind aus einem Werkstück gefertigt. Die Lippe 15 des Düsenkörpers 10, 27 ragt um 3 mm über die Lippe 14 des Dornes 1 hinaus. Der zwischen Dorn 1 und Düsenkörper 10, 27 gebildete, in Strömungsrichtung sich verjüngende Spalt 23 beträgt an der Materialaustrittstelle 25 5 mm. Die Innenfläche 16 des Düsenkörperteiles 27 ist mit Nuten 28 versehen (Figur 3), die die Form von Halbkreisen mit einem Radius von 2,5 mm haben, womit diese Fläche eine größere Reibungsziffer für den thermoplastischen Film, alB die glattpolierte Dornaußenfläche 5 besitzt. Zweckmäßigerweise ist daneben auch die Innenfläche 16 des Düsenkörperteiles 10 rauher ausgebildet, als die Dornaußenfläche 5. Der Kühlring 24 mit den Leitblechen 29 ist am Blaskopf so angebracht, daß die Kühlluft an den Schlauch 26 unmittelbar nach seinem Austritt aus dem Düsenspalt 25 geblasen
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wird. Der Abschnitt 22 der Schnecke hat eine um 20 $ geringere Gangtiefe als der Abschnitt 4 (Metering-Zone) und der Durchmesser des Schneckenabschnittes 22 ist um 30 # kleiner als der des entsprechenden Zylinderteiles. Die Stegtoreite an der Stegspitze 30 beträgt im Schneckenteil 22 2 mm.
In Pigur 3 sind die halbkreisförmigen Nuten 28 ersichtlich. Sie sind in Abständen von 45 ° angebracht, ι Nuten einen Radius von 2,5 mm besitzen.
sind in Abständen von 45 ° angebracht, wobei die Halbkreise der
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Claims (6)

  1. Patent- bzw. Schutzansprüche:
    1^ Blasextruder, bestehend aus einem zylindrischen Körper mit mindestens einer darin koaxial und rotierbar angeordneten Schnecke, einer nahe einem Zylinderende angebrachten Aufgabevorrichtung für das thermoplastische Material und einem am anderen Zylinderende angebrachten Blaskopf aus Düsenkörper und Dorn, die einen für den Austritt des plastifizierten Materials sich in Fließrichtung verjüngenden Spalt bilden, wobei Schnecke und Blaskopf in einer Ebene liegen und unmittelbar nach dem Blaskopf eine Kühleinrichtung zum Abkühlen des ausgepreßten Schlauches angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
    a) Schnecke (4, 22) und Dorn (1) verwindungssteif miteinander verbunden sind,
    b) die Lippe (15) des Düsenkörpers (10, 19 bzw. 10, 27) 0,1 bis 10 mm über der Lippe (14) des Dornes (1) vorsteht,
    c) der Spalt (23) an seiner engsten Stelle 1 bis 20 mm beträgt und
    d) die Dusenkorperinnenflache (16) eine größere Flächenhaftung für das hindurchgehende plastifizierte thermoplastische Material besitzt, als die Dornaußenfläche (5).
  2. 2. Blasextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dusenkorperinnenflache (16) eine um 5 bis 20 jx größere Rauhtiefe besitzt, als die Dornaußenfläche (5).
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  3. 3. Blasextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkörperinnenflache (16) aus rostfreiem Stahl und die Dornaußenfläche (5) aus Polytetrafluoräthylen besteht.
  4. 4. Blasextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkörperinnenflache (16) mit Nuten (28) versehen ist, und die Dornaußenfläche (5) glatt ausgebildet ist.
  5. 5. Blasextruder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkörperinnenflache (16) eine um 5 bis 70 0C höhere Temperatur aufweist, als die Dornaußenfläche (5).
  6. 6. Blasextruder nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (1) eine Länge von 20 bis 100 mm hat und der Abschnitt (22) der Schnecke eine um 10 bis 20 $■ geringere Gangtiefe aufweist, als der Abschnitt (4) der Schnecke und der Durchmesser des Schneckenabschnittes (22) um 25 bis 50 io kleiner ist, als der entsprechende Zylinderteil und daß die Stege der Schnecke keilförmig ausgebildet sind und im Schneckenabschnitt (22) an der Stegspitze (30) eine Breite von nicht mehr als 2 mm besitzen.
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    Leerseite
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