DE2622289B2 - Vorrichtung zum Extrudieren einer gemusterten Bahn aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Vorrichtung zum Extrudieren einer gemusterten Bahn aus thermoplastischen Kunststoffen

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Description

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Extrudieren einer gemusterten Bahn aus unterschiedlich farbigen, miteinander vereinigten thermoplastischen Kunststoffen, mit einem vorzugsweise als Breitschlitzwerkzeug ausgebildeten Extrusionswerkzeug mit einem Fließkanal für die vereinigten Kunststoffe und mit einem stabartigen, mit seiner Längsachse quer zum Fließquerschnitt ausgerichteten antreibbaren Element zum Verändern des Fließquerschnittes.
Verfahren und Vorrichtung zum Extrudieren von gemusterten Bahnen aus thermoplastischen Kunststoffen sind beispielsweise nach der DE-AS 15 54 863 und nach der US-Patentschrift 37 92 945 bekannt. Zum Herstellen gemusterter Kunststoffbahnen oder -platten ist die Anwendung des Extrudierens üblich, wobei ein andersfarbiger Kunststoff in einen vorzugsweise transparenten Kunststoffstrom eingeführt werden. Dieses Einführen kann bereits vor dem gemeinsamen Extrusionswerkzeug erfolgen, beispielsweise ist eine Einspeisung einer vereinigten vorgemusterten Masse in das Extrusionswerkzeug möglich. Darüber hinaus ist es aber auch bekannt, das Einführen innerhalb des Extrusionswerkzeuges vorzusehen. Für dieses Einführen innerhalb des Extrusionswerkzeuges sind verschiedene Zufuhreinrichtungen bekannt, wobei eine kontinuierliche Zuführung oder auch Zuführungen mit intervallmäßigen Unterbrechungen möglich sind. Mit all diesen bekannten Verfahren und Vorrichtungen werden Musterungen erzeugt, bei denen die zusätzlichen Farben im wesentlichen in der Extrusionsrichtung der Platte oder Bahn verlaufen. Da bei der Extrusion Strömungen quer zur Extrusionsrichtung und damit quer zur Dicke der Bahn oder Platte grundsätzlich nicht auftreten, sind die erzielbaren Musterungen im wesentlichen in einer Richtung, nämlich in der Extrusionsrichtung, orientiert.
Aus der DE-AS 1170 616 ist nun ein Verfahren bekannt, bei dem ein Kunststoffstrom mit Farbstreifen extrudiert wird, wobei die Farbstreifen innerhalb des Kunststoffstromes unterbrochen oder verwischt werden. Zum Unterbrechen bzw. Verwischen der Farbstreifen ist in dem als Breitschlitzwerkzeug ausgebildeten Extrusionswerkzeug kurz vor seinem Düsenaustritt in einer Erweiterung des Fließkanaiquerschnitis pin stabartiges, mit seiner Längsachse quer zur Fließrichtung ausgerichtetes Element, das mit Knet- oder Exzenterscheiben ausgerüstet Ist,, angeordnet Mit diesem bekannten stabartigen Element gelingt es ί jedoch nur, den Farbstreifen innerhalb des Kunststoffstromes zu unterbrechen bzw. den Farbstreifen über die Höhe des Fließkanals mit dem Kunststoffstrom zu vermischen. Ausgehend von den bekannten Vorrichtungen liegt
ι» der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtungen nach der DE-AS 11 70 616 im Sinne einer besseren, d. h. umfassenderen und regellosen Verteilung der Farbstreifen in dem Massestrom zu verbessern, wobei jedoch das Enstehen von Mischfarben weitgehend unterbunden
; > werden soll, d. h. es soll schonend gemischt werden.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Element quer zu seiner Längsachse Durchbrüche für den Durchfluß der Kunststoffe aufweist
_'ii Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden umfangreiche und unterschiedliche Querströme in dem Massestrom erzielt Die Querströme oder ein Verwirbeln des Massestromes über den Fließquerschnitt betrachtet wird durch die Durchbrechungen des
ji Elementes in der Weise erzielt, daß der Massestrom in die Durchbrechungen einfließt und nach Durchfließen der Durchbrechungen des Elementes bei gleichzeitiger Bewegung, z. B. Drehung dieser Elemente an anderer Stelle des Massestromes im Vergleich zu seinem Eintritt
ji in das Element wieder austritt Hierbei wird angestrebt, einen möglichst großen Teil der Oberfläche des Elementes als Durchflußquerschnitt auszubilden.
Zur Erzeugung einer Bewegung ist das Element mit einem Antrieb verbunden, wodurch als Bewegung
ί. bevorzugt eine Drehbewegung, jedoch auch oszillierende Bewegungen möglich sind. Die Geschwindigkeit der Bewegung richtet sich sowohl nach den Materialeigenschaften als auch nach den gewünschten Musterungen bzw. Veränderungen der Vormusterung.
Neben dem zwangsweise Durchfließen des Elementes in den Durchbrechungen bei z. B. gleichzeitiger Drehung desselben ist es auch möglich, die Oberfläche des Elementes kammartig oder noppenartig oder ähnlich profiliert auszubilden, so daß der Massestrom in
•π dieser Profilierung das Element umfließen kann. Durch das eingebaute Element wird auch der Fließquerschnitt verengt, wodurch der Massestrom in dir Profilierung als Durchflußquerschnitt gezwungen wird, gleichzeitig erfolgt noch eine Bewegung des Elementes, so daß nicht
v) nur eine lineare Umlenkung von Masseströmen erfolgt, sondern ein Versetzen des Massestromes über den Querschnitt.
Bei der Ausbildung der Elemente als stabartige Elemente mit Durchbrechungen, können diese als
Vi Bohrungen mit runden, ovalen oder sonstigen Querschnitten, auch als Schlitze usw. ausgebildet sein. Diese Durchbrechungen können zur Längsachse des Elementes unter beiliebigen Winkeln geneigt sein, sie können auch einander treffen oder durchkreuzen. Bei der
μ Gestaltung des Elementes an der Oberfläche, so daß der Massestrom das Element umfließen kann, kann die Oberfläche ebenfalls beliebig mit Noppen, Schaufeln, Rippen od. dgl. ausgebildet sein, die unter beliebig zueinander wählbaren Winkeln einander zugeordnet
*>s werden können. Man kann auch das Element mit Durchbrüchen und Oberflächenprofilierung ausbilden.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung nach der Erfindung ist das Element hohl
ausgebildet
Die Achsen der Rührelemente können in beliebiger Richtung zur Extrusionsrichtung des Massestromes angeordnet sein, beispielsweise quer, senkrecht oder längs zur Extrusionsrichtung. Dabei ist es möglich, die s Elemente quer zur Extrusionsrichtung in beliebiger Anordnung zum Fließquerschnitt anzuordnen, z. B. mittig, einseitig, einander gegenüber oder gegeneinander versetzt und/oder hintereinander, wobei nach einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in mehrere gleich oder verschieden ausgebildete Elemente hintereinander angeordnet sind. Je nach vorgegebener Vormusterung des vereinigten Massestromes kann dann durch die Anzahl und Anordnung sowie durch die wählbare Bewegung, die Bewegungsgeschwindigkeit, r> den wählbaren Drehsinn sowie durch eine auch variable Geschwindigkeit der Elemente eine entsprechende Musterung erzielt werden. Es ist auch möglich, einen Exzenterantrieb vorzusehen, der eine hin- und hergehende Schwenkbewegung erzeugt :<>
Ein Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist beispielsweise das Herstellen gemusterter extrudierter Bahnen für die Herstellung von Brillengestellen aus z. B. Celluloseacetat oder Celluloseacetatobutyrat. 2".
Die Vorrichtung nach der Erfindung wird in der Zeichnung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen erläutert. Es ;:eigt
F i g. 1 eine schematische Aufsicht auf eine ein stabartiges Element aufweisende Vorrichtung zum j» Extrudieren,
F i g. 2 einen Abschnitt der mit der Vorrichtung nach F i g. 1 extrudieren Bahn in größerer Darstellung,
F i g. 3 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung mit einem stabartigen r> Element,
F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform mit drei stabartigen Elementen,
F i g. 5 eine Ansicht eines stabartigen Elementes der Vorrichtung nach F i g. 1 in größerer Darstellung,
F i g. 6a bis c je einen Querschnitt durch ein stabartiges Element gemäß F i g. 5 in anderer Ausgestaltung,
F i g. 7 einen Querschnitt eines stabartigen Elementes r> gemäß F i g. 5 in geänderter Ausgestaltung und größerer Darstellung und
F i g. 8 schematisch vier unterschiedliche Anordnungen des stabartigen Elementes in einer Vorrichtung gemäß F i g. 4 in größerer Darstellung. r>o
Ein nicht dargestellter Extruder extrudiert einen transparenten Kunststoff als Massestrom 511 über ein vorgesetztes Breitschlitzwerkzeug 4 zu einer Bahn 5. Das Breitschlitzwerkzeug 4 weist hierbei einen Varteilerspalt 6 für den Massestrom 51 auf, der über eine Vorlaufitone 14 in einen Fließkanal 7 übergeht, an den sich ein Düsenaustrittsspalt 15 anschließt.
Die Zuführung der von dem Kunststoff des Massestromes 51 abweichend eingefärbten Kunststoffe erfolgt von nicht dargestellten Extrudern über Zufuhr- ω kanäle 8 bzw. 9 als Zusatzströme 52 und 53 in das Breitschlitzwerkzeug 4.
Zum Erzeugen von Querströmen ist noch im Bereich des FlieÖkanals 7 vor dem Düsenaustrittsspalt 15 ein stabaniges Element 12 angeordnet zum Verändern des t>> Fließquerschnittes. Das Element 12 wird mittels eines Antriebes 13 gedreht, wobei rowohl die Drchrichiung änderbar als auch die Drehzahl variabel ist. Auch die Anordnung des Elementes 12 in dem FlieBquerschnitl kann unterschiedlich sein, wobei ein oder mehr Elemente 12 nebeneinander, übereinander oder versetzt gegeneinander, sowohl vollständig den Fließquerschnitt als auch nur teilweise ausfüllend angeordnet sein können (F i g. 8a bis d).
Durch die Einwirkung des Elementes 12 in den vereinigten Strom aus dem Massestrom 51 und den Zusatzströmen 52 und 53 werden die ursprünglich fadenförmigen oder streifenförmigen Farbmassen in der Grundmasse schlierenförmig oder nach Art eines Pfauenauges aufgefächert, wobei sie auch in Längserstreckung sich außerhalb der ursprünglichen geraden Achse bewegen. Auf diese Weise entsteht eine Musterung in der Bahn 5 gemäß F i g. 2.
Das Breitschlitzwerkzeug 4 nach Fig.3 ist so ausgestattet, daß neben der Einspeisung des Massestromes 51 zwei farblich voneinander verschiedene Zusatzströme 52 und 53 eingespeist werden. Der Massestrom 5J wird in den Verteilerspalt 6 gleichmäßig über dessen gesamte Breite verteilt. In den Fließkanal 7 münden die Zufuhreinrichtungen 10 für die Zusatzströme 52 und 53 zum Einbetten in den Massestrom 51. Die Zusatzströme 52 und 53 werden dazu über die Zufuhrkanäle 8 bzw. 9 über röhrenförmige Auslaßöffnungen 16 in den Massestrom 51 eingebracht Zwischen den Zufuhrkanälen 8 und 9 und den Austrittsöffnungen {6 sind Drehschieber 17 angeordnet, die durch ihre Drehbewegung Unterbrechungen in den Zufluß der Zusatzströme 52 und 53 bewirken.
Der nunmehr vereinigte mehrfarbige Massestrom strömt weiter durch den vorderen Teil des Fließkanals 7 in dem das drehbare stabartige Element 12 angeordnet ist, das den Fließkanal 7 in der Dicke nahezu ausfüllt. Das drehbare Element 12 kann unterschiedliche Gestalt aufweisen (Fig.5, 6, 7), da je nach Querschnitt, Drehsinn, Drehzahl oder sonstiger Bewegung neue Muster entstehen.
Das stabförmige Element 12 gemäß Fig.3 reicht über die gesamte Breite des Strömungsquerschnittes in den Fließkanal 7 und ist einseitig angetrieben. Da der Durchmesser des Elementes 12 nahezu der Dicke des Fließkanalquerschnittes entspricht, weist das Element 12 Durchbrüche 18 auf (F i g. 5). Diese Durchbrüche 18 mit ovalem Querschnitt sind zu der Längsachse 19 des Elementes 12 unter einem Winkel von ca. 70° angeordnet, wobei außerdem die Durchbrüche 18 abwechselnd gegeneinander um 90° versetzt angeordnet sind. Die Durchbrüche 18 bilden den Durchflußquerschnitt für den vereinigten Massestrom. Dieser Durchflußquerschnitt sollte, bezogen auf die Oberfläche des Elementes 12 wenigstens 20% von demselben betragen. Da das Element 12 sich außerdem noch um seine Längsachse dreht, wird der in die Durchbrüche 18 gezwungene Massestrom zusätzlich um den Weg der Drehung aus seinem ursprünglichen Platz in dem Massestrom in Strömungsrichtung herausgenommen und an einen neuen Platz versetzt, wodurch die Strukturierung quer zur Bahnbreite und quer zur Bahndicke entsteht.
In der Vorrichtung nach der F i g. 4 wird das Breitschlitzwerkzeug 4 von dem Massestrom 51 gespeist, in dem innerhalb des Fließkanals 7 die Zusatzströme 52 und 53 über die Zufuhreinrichtungen 10 eingeführt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Zusatzströme 52 und 53 nicht unterbrochen, wie bei dem Beispiel nach Fig. 3, sondern hier entstehen kontinuierlich fließende Farbfäden in dem
Massestrom Sl, die nicht an der Oberfläche, sondern im mittleren Bereich des Massestromes 51 zu liegen kommen. Der in dem Fließkanal 7 erzeugte mehrfarbige Massestrom trifft anschließend auf drei hintereinander angeordnete und drehbare Elemente 12. Durch die nacheinanderfolgende Anordnung mehrerer Elemente 12 kann durch eine entsprechende Formgebung jedem Element 12 eine andere Aufgabe zum Verteilen und Verrühren und Umlenken des mehrfarbigen Massestromes und damit zur Erzeugung eines entsprechend reichen Musters zugeordnet werden.
Das stabartige Element 12 nach der Ausgestaltung gemäß F i g. 7 hat keinen vollen Querschnitt, sondern ist als Rohr ausgebildet mit einem Hohlraum 21. In der Rohrwand des Elementes 12 sind beliebig gestaltete und angeordnete Durchbrüche 18 angeordnet, die die Außenseite mit dem Hohlraum 21 verbinden. Ein durch die Durchbrüche 18 in den Hohlraum 21 gelangender Massestrom wird durch die Bewegung des Elementes 12 über den Querschnitt des Massestromes betrachtet weiterbewegt und tritt an anderer Stelle aus den Durchbrüchen 18 wieder aus dem Element 12 aus und in den in Extrusions-Fließrichtung weiterfließenden Massestrom ein.
Bei den Ausführungsbeispielen nach F i g. 8b sind zwei Elemente 12 verwendet, deren Querschnitt kleiner als der Strömungsquerschnitt im Fließband 7 ist, wobei die beiden gegeneinander versetzten Elemente 12, die unterschiedlich gestaltet sind, vorgesehen sind. Dies ist beispielsweise dann von Interesse, wenn auch die Vormusterung des Massestromes über den Querschnitt betrachtet unterschiedlich ist. Bei dem Beispie! nach F i g. 8c ist ein Element 12 dargestellt, das nur von einer Seite her in den Fließkanal 7 eingreift.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Extrudieren einer gemusterten Bahn aus unterschiedlich farbigen, miteinander vereinigten thermoplastischen Kunststoffen, mit einem vorzugsweise als Breitschlitzwerkzeug ausgebildeten Extrusionswerkzeug mit"einem Fließkanal für die vereinigten Kunststoffe und mit einem stabartigen, mit seiner Längsachse quer zum Fließquerschnitt ausgerichteten antreibbaren Element zum Verändern des Fließquerschnittes, d a -durch gekennzeichnet, daß das Element (12) quer zu seiner Längsachse (19) Durchbrüche (18) für den Durchfluß der Kunststoffe aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (12) hohl ausgebildet ist
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der gleich oder verschieden ausgebildeten Elemente (12) im Abstand hintereinander angeordnet sind.
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