DE2639814C2

DE2639814C2 - Extruder zum Herstellen von Schaumkunststoff

Info

Publication number: DE2639814C2
Application number: DE2639814A
Authority: DE
Inventors: Archibald Louis Warren N.J. Burnett; John Clark Piscataway N.J. Miller; Leonard Sebastian Union N.J. Scarola
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1975-09-04
Filing date: 1976-09-03
Publication date: 1983-08-18
Also published as: CA1092311A; DE2639814A1; JPS5545020B2; FR2322719A1; GB1564410A; FR2322719B1; JPS5237974A

Description

Die Erfindung betrifft einen Extruder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs.

Ein derartiger Extruder ist besenrieben in der US-PS 37 30 492. Dieser Extruder zeichnet sich insbesondere durch eine gute Plastifizierung des ihm zugeführten Polymerisats aus, weil bei einer Drehung des Mischkopfes der erweichte Kunststoff im Spalt zwischen den Stufen und der Gehäusewand einer starken Scherwirkung unterworfen wird, während das Material in den Rillen einer kreisförmigen Bewegung unterworfen wrd, die das Material dort zusätzlich mischt. Schaumkunststoff soll mit diesem Extruder nicht hergestellt werden. Es ist dort daher auch keine Leitung für die Zufuhr eines Blähmittels vorgesehen.

Die US-PS 32 87 477 beschreibt einen Extruder zum Herstellen von Schaumkunststoff mit einer Schnecke, an der hintereinander unter Abständen voneinander Drosselkörper ausgebildet sind, die jeweils in axialer Richtung verlaufende abwechselnde Rippen und Rillen in der Oberfläche eines Drosselkörpers haben, der an einer Anfangsstelle zylindrisch ausgebildet ist und sich anschließend konisch verjüngt.

Leitungen für die Zufuhr eines vorzugsweise festen oder flüssigen Blähmittels unter Druck münden dort in das Gehäuse des Extruders an denjenigen Stellen, wo die Drosseikörper zylindrisch ausgebildet sind. Dem letzten der Drosselkörper kann auch ein gasförmiges f>o Blähmittel zugeführt werden.

Diesem Extruder .wiederum haftet der'Nachteil an, daß das in ihm' verarbeitete Material einer für viele Anwendungszwecke nicht ausreichenden Scherwirkung unterworfen wird. Außerdem beeinträchtigen die Rückstände der dort vorzugsweise verwendeten teilchenförmigen oder flüssigen Blähmittel die dielektrischen Eigenschaften des damit hergestellten Schaumkunststoffs, so daß dieser sich nicht gut fur Signalübertragungskabel eignet. Auch ist dieser bekannte Extruder, bedingt durch die unter Abständen vorgesehenen Drosselkörper mit Zufuhrleitungen, notwendigerweise sehr lang, was nicht nur seine Herstellungskosten verteuert und seinen Platzbedarf vergrößert, sondern auch zu einer verhältnismäßig langen Zeit führt, die das in den vorderen Drosselkörpern gemischte Material braucht, bis es den Extruder durch das Mundstück verlassen kann. In dieser Zeit kann das Gemisch aber unerwünschten Temperaturschwankungen ausgesetzt werden, die wiederum die Homogenität des Endprodukts beeinträchtigen, oder es muß ein verhältnismäßig hoher Aufwand zur Konstanthaltung der gewünschten Temperatur getroffen werden, was wiederum den Extruder verteuert.

Durch die US-PS 32 86 992 ist es bekannt, ein Polymerisat durch ein Rohr zu drücken, in dem zur Durchmischung des Materialstroms hintereinander mehrere Mischbleche angeordnet sind, die mit dem Rohr fest verbunden sind.

Der Erfindung Siegt die Aufgabe zugrunde, einen Extruder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs dahingehend auszugestalten, daß in seinem Mischkopf ein sehr homogener Schaumkunststoff ohne unerwünschte Beimengungen hergestellt werden kann, die die Eignung dieses Schaumkunststoffes als Dielektrikulli für elektrische Signalübertragungskabel beeinträchtigen würden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs.

Bei sich drehendem Mischkopf wird somit ein g^nau vorgegebenes Volumen an gasförmigem Blähmittel in jede der unter der Einmündung der Leitung für die Zufuhr des Blähmittels vorbeigehende und mit erweichtem Kunststoffmaterial gefüllte Rille eingegeben. Die Zufuhr des Blähmittels wird unmittelbar anschließend unterbrochen, weil die Mündung der Leitung dann durch die an ihr vorbeistreichende Ahstreifrippe verstopft wird. Unmittelbar anschließend w^-d der nächsten Rille wiederum ein genau abgemessenes Volumen an Blähmittel zugegeben, und so fön. Das Gemisch wird in im wesentlichen axialer Richtung des Mischkopfes transportiert und hierbei innig gemischt, wobei es beim Übertritt über die Kanten der Stufen einer intensiven Schwerwirkung unterworfen wird.

Anschließend gelangt das Gemisch über die Verbindungsleitungen in die gemeinsame Sammelleitung, wo es durch die gehäusefeste Mischeinrichtung nachgemischt wird und verläßt am Ausgang der Sammelleitung — im allgemeinen über eine Düsenplatte — den Mischkopf und damit den Extruder.

Die Vorteile der Erfindung liegen in der Herstellung eines sehr homogenen Kunststoffes, der insbesondere als Isolation für Hochfrequenzkabel geeignet ist. Der Schaumkunststoff zeichnet sich durch während seiner Herstellung gleichbleibende Eigenschaften aus, wozu die platzsparend in der ohnedies vorhandenen Sammelleitung untergebrachte Mischeinrichtung beiträgt, der das Material, kurz nachdem es der intensiven Scherwirkung an den Stufen des Mischkopfes unterworfen wurde, zugeführt wird.

- "Die :Erfindüng'iSvird^! im¹ folgenden anhand^; eines Ausführungsbeispieis näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 — eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Abgabeendes eines Extruders mit angeschlossener Vorrichtung zum Ummanteln eines Kabels;

FΊ g. 2 — eine Ansicht des Mischkopfes des Extruders

nach Fig. 1;

F i g. 3 — einen Schnitt längs der Linie 3-3 von F i g. 2; F i g. 4 — einen Schnitt längs der Linie 4-4 von F i g. 2;

F i g. 5 — vergrößert einen Ausschnitt von F i g. 1 mit weiteren Einzelheiten.

Ein Extruder 10 hat ein Gehäuse 12, in dem eine Schnecke 14 drehbar gelagert ist. Eine Düsenplatte 16 schließt das Gehäuse nach vorne ab. Ein zylindrischer Mischkopf 18 schließt an das vordere Ende der Schnecke 14 an. Der Mischkopf hat eine innere, koaxiale Sammelleitung 20 und eine Vielzahl von äußeren, sich in Längsrichtung erstreckenden Rillen 22, die an ihren stromauf gelegenen Enden 26 offen und an den stromab gelegenen Enden 24 geschlosssen sind. Zwischen den Rillen 20 befinden sich Abstreifrippen 34, die jeweils in Drehrichtung vorne eine Stufe 32 aufweisen.

Der Mischkopf 18 ist mit der Schnecke 14 über ein Gewindestück 30 fest verbunden.

Wenn thermoplastisches Material dem Extruder 10 zugeführt wird, gelangt dieses durch einen Schneckenabschnitt, in dem die Schnecke 14 das Material fließfähig macht und schmilzt, bevor es zum Mischkopf 18 gelangt. Das geschmolzene Material wird in eine Vielzahl "on parallelen Strömen aufgeteilt, die in die länglichen Rillen 22 gelangen, die zwischen den Abstreif.ippen 34 mit ihren Stufen 32 ausgeformt sind.

Gasförmiges Blähmittel wird in den Extruder 10 durch eine Leitung 40 mit einer Einlaßöffnung 42 eingeführt, wobei das Gas in die Rillen 22 des Mischkopfes 18 nahe den stromauf gelegenen Enden der Rillen injiziert wird. Wie Fig.3 zeigt, sind die Rippen des Mischkopfes in diesem Gebiet unter geringem Abstand zur Innenwand des Gehäuses 12 angeordnet. Bei einer Drehung der Schnecke 14 mit dem Mischkopf 18 überstreichen die Rippen fortwährend die Einlaßöffnung 42 für das gasförmige Blähmittel und öffnen und schließen die Leitung 40 unter im wesentlichen vollständigem Einlaßdruck zu den parallelen, geschmolzenen Materialströmen, die durch die Rillen 22 fließen.

Die Abstreifrillen 34 stromab der Einlaßöffnung 42 haben die vorgesetzten Stufen 34, wie in F i g. 4 dargestellt ist. Die Stufen 32 nehmen einen größeren Abstand zur Innenwand des Gehäuses ein, so daß dort hohe Scherkräfte auftreten, wenn das Gemisch von den Rillen über die Stufen zu radialen Verbindungsleitungen 36 und zur inneren Sammelleitung 20 gelangt. Die parallelen Ströme des Gemisches aus Gas und geschmolzenen thermoplastischem Material werden in der Sammelleitung 20 vereinigt und gelangen über Leitungen 48 als ein Strom zu einer Abgabekarnmer 44 vor der Düsenplatte 16.

Ein als Drossel wirkender Konus 43 befindet sich am

H) Eingangsende der Sammelleitung 20. Das Gas und das geschmolzene Material wird in den Rillen 22 durch eine kreisförmige Verwirbelungsbewegung vermischt, die durch die Rotation und Strömung längs der Innenwand des Extrudergehäuses bewirkt wird. D^;ese Bewegung

ι > verhindert auch ein Verstopfen der Rillen.

Der enge Abstand des in Drehrichtung hinteren Teils der Abstreifrippen 34 bewirkt auch eine Reinigung längs der Innenwand des Extrudergehäuses.

Das geschmolzene Material wird durch Öffnungen in

2" der Düsenplatte 16 abgegeben und gelangt durch die Abgabekammer 44 in einen Spritzkopf 46' (vgl. F i g. 1). Ein elektrischer Leiter 48, der mi: dem Schaumkunststoff beschichtet werden soll, wird durcLden Spritzkopf kontinuierlich hindurchgeleitet. Dabei wird der Schaum-

2> kunststoff gleichförmig auf den Leiter gebracht. Die Anfangsdicke der Beschichtung wird durch eine Ausgargsöffnung 50 des Spritzkopfes bestimmt. Die Beschichtung des Leiters expandiert und ist über einen bestimmten Abstand vom Spritzkopf kegeistumpfför-

» mig geformt. Daran anschließend stabilisiert sich die Beschichtung, so daß eine gleichförmig dicke Schaumstoffschicht auf den elektrischen Leiter aufgebracht ist. Fig. 5 zeigt, daß in der Sammelleitung 20 des Mischkopfes 18 eine Mischeinrichtung 46 vorgesehen

ij ist, mit der eine Kanalbildung beim Strömen der Mischung innerhalb der Sammelleitung 20 verhindert und/oder unterbrochen wird. Die Mischeinrichtung ist mit der Düsenplatte 16 über ein konisches Befestigungsstück 45 und über einen Ansatz 46 fest verbunden, der

■»<> sich zum stromauf gelegenen Ende der Sammeiieitung 20 erstreckt. Sie ist also am Extrudergehäuse 12 befestigt. Die Mischeinrichtung hat Rührflüge! 47, die schraubenförmig rings um den Umfang des Ansatzes angeordnet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Extruder mit einer in einem Gehäuse angeordneten Schnecke und einem an deren Ende befestigten Mischkopf, der in seiner Oberfläche axial verlaufende Rillen und dazwischen hegende, parallele Abstreifrippen mit geringem Spiel zur Gehäusewand aufweist, die sich beide durchgehend im wesentlichen über die gesamte Länge des Mischkopfes erstrecken, wobei die Rillen am stromauf gelegenen Ende offen und am stromab gelegenen Ende geschlossen sind, der ferner stromab einer Anfangsstelle des Mischkopfes, an der nur die abwechselnden Rillen und Abstreifrippen vorgesehen sind, in Drehrichtung des Mischkopfes vor jeder ι^Γ Abstreifrippe zusätzlich eine Stufe mit größerem Spiel zur Gehäusewand sowie Verbindungsleitungen zwischen jeder Stufe und ihrer Abstreifrippe aufweist, die in eine gemeinsame axiale Sammelleitung einmünden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen von Schaumkunststoff eine Lciiung (40) für die Zufuhr eines umer Druck stehenden, gasförmigen Blähmittels in das Gehäuse (12) des Extruders an einer Stelle einmündet, wo der Mischkopf (18) nur mit den abwechselnden Rillen J5 (22) und Abstreifrippen (34) ausgebildet ist und daß in der Sammelleitung (20^x eine bezüglich des Extrudergehäuses (12) feststehende Mischeinrichtung (46,47) angeordnet ist.

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