DE2721223A1

DE2721223A1 - Extrusionsvorrichtung fuer eine ebene folie

Info

Publication number: DE2721223A1
Application number: DE19772721223
Authority: DE
Inventors: Antoine Torreele
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 1976-05-17
Filing date: 1977-05-11
Publication date: 1977-12-01
Also published as: FR2351770A1; ES458832A1; IT1081742B; NL7705449A; BR7702751A; FR2351770B1; BE854540A

Description

PAT Π N TA N WA LT E DR. A. VAN DER WERTH DR. FRANZ LEDERER REINER F. MEYER DlPL-ING. (1934-1974) DIPL-CHEM. DIPL-ING.

8000 MÖNCHEN 80

UlClLE-GRAHN-STRASSt

TELEFON: (089) 472947 TELEX: 524824 UOER O TEUGR.: LEDERERPATENT

3. Mai 1977

M/Ra

S. 76/15

Solvay ft Cie.

33, Rue du Prince Albert, 1050 Brüssel / Belgien

Extrusionsvorrichtung für eine ebene Folie

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur fortlaufenden Extrusion einer ebenen Folie aus warmem Kunststoff, die insbesondere für die Versorgung einer Kalandereinrichtung verwendet werden kann.

Für die Versorgung von Kalandereinrichtungen ist die Verwendung einer Extrusionseinrichtung bekannt, die mit einem flachen bzw. ebenen Extrusionsmundstück ausgestattet ist, das den zu behandelnden warmen Kunststoff in der Form einer Platte oder eines Bandes abgibt. Die Produktivität einer solchen Anlage ist durch die Abgabekapazität des flachen MundstUcks begrenzt, mit dem die Extrusionseinrichtung ausgestattet ist. .Es ist zwar bekannt, daß für die Überwindung der Ladungs- bzw. Druckverluste in einem flachen Mundstück eine Extrusionseinrichtung notwendig ist, die den Kunststoff unter einem erhöhten Druck abzugeben in der Lage ist, und daß diese Einrichtungen eine begrenzte Abgabeleistung besitzen, die nicht den Produktivitätsmöglichkeiten von Kalandereinrichtungen entspricht. Es wäre

709848/0915

somit wünschenswert, Extrusionseinrichtungen mit einer erhöhten Abgabeleistung bei reduziertem Druck für die Versorgung der Kalander verwenden zu können.

Darüber hinaus besitzt der Kunststoff, um durch das flache Mundstück hindurchtreten zu können, eine Temperatur höher als die für seine letzte Behandlung im Wege der Kalandrierung notwendige Temperatur, was einerseits einen unausgenutzten Wärmeverlust nach sich zieht und wodurch andererseits die Produktion kalandrierter Artikel keine idealen Eigenschaften besitzt.

Jeder Versuch der Vergrößerung der Abgabeleistung bringt notwendigerweise eine Erhöhung der Temperatur des Kunststoffs in der Extrusionseinrichtung mit sich und vergrößert damit die Risiken einer Degradation dieses Materials, das im allgemeinen wärmeempfindlich ist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist jetzt eine Vorrichtung geschaffen worden, die vollständig für die fortlaufende Versorgung einer Kalandereinrichtung mit einem warmen Kunststoff in Form einer ebenen Folie geeignet ist und der die genannten Nachteile nicht mehr eigen sind und die insbesondere eine wesentliche Vergrößerung der Produktivität von Kalandereinrichtungen gestattet, wobei sie zudem zu Fertigprodukten verbesserter Qualität führt.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die fortlaufende Extrusion einer ebenen Folie aus warmem Kunststoff, wobei die Vorrichtung verfügt über eine zylindrische Verteilungshülse für den warmen Kunststoff mit einem offenen Schlitz, der von zwei Erzeugenden begrenzt ist, und mit mindestens einem ZuführungsJcanal für den warmen Kunststoff unter Druck, mindestens eine im Inneren der Hülse angeordnete Schnecke zur Sicherstellung der Verteilung des warmen Kunststoffs über der gesamten Länge des Schlitzes und zwei zur Verteilung-

- 3 -709848/0915

hülse parallele Zylinder, die beiderseits des Schlitzes angeordnet sind und in entgegengesetzten Richtungen zueinander in Umdrehung stehen, um den warmen Kunststoff der Hülse aus dieser herauszuziehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ersetzt ein herkömmliches flaches bzw. ebenes Mundstück und gestattet somit die Überwindung aller Nachteile, die sich aus der Verwendung einer solchen Einrichtung ergeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit warmem Kunststoff unter Druck mittels einer beliebigen Einrichtung versorgt werden, die diese Funktion zu gewährleisten in der Lage ist,und insbesondere mittels hydrodynamischer Extruder oder einer oder mehrerer Schnecken.

Entsprechend einer besonderen Ausführungsform der Erfindung steht die die Plastifizierung des behandelten Kunststoffs durch mechanische Arbeit und evtl. durch Erwärmung sowie durch Unterdrucksetzen bewirkende Einrichtung bzw. Apparatur mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht in Verbindung. In bevorzugter Weise wird ein Schneckenextruder verwendet, der mittels eines oder mehrerer am Schneckenende angeordneter Kanäle den Kunststoff direkt in die Verteilungshülse abgibt. In diesem Fall sind jedoch die Eigenschaften der einen oder mehreren Extruderschnecken im allgemeinen durch den Konstrukteur des Extruders festgelegt, und ist somit die Auswahl begrenzt. Darüber hinaus wirkt sich jede Veränderung des Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf die Arbeitsweise des Extruders aus, was die Führung der Anlage verhältnismäßig schwierig gestaltet.

Infolgedessen wird die Verwendung einer anderen Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, gemäß der das plastisch gemachte und zuvor erwärmte Material in der Vorrichtung selbst unter Druck gesetzt wird. In diesem Fall ist die Gleichmäßigkeit der Extrusion noch weiter verbessert.

7098A₄8_/0915

Zu diesem Zweck verfügt die Vorrichtung darüber hinaus
über mindestens eine Versorgungshülse, die mit mindestens einer Schubschnecke ausgestattet ist, die ihrerseits von einer Motor/Getriebe-Einheit angetrieben 1st und direkt
an eine von der Plastifizierung unabhängige Einrichtung, beispielsweise an eine Knet/Filtec-Einheit, angeschlossen ist, die diese Hülse mit warmem Kunststoff versorgt. Der Benutzer ist somit freier in der Auswahl der geometrischen Eigenschaften der einen oder mehreren Schubschnecken und der Rotationsgeschwindigkeit derart, daß der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung keinen rückwirkenden Einfluß auf die Leistungen der unabhängigen Plastifizierungseinrichtung hat. Die allgemeine Form der Versorgungshülse
hängt von der Anzahl der Schnecken ab, wozu bei der Verwendung einer einzigen Schnecke die Form eines Zylinders mit kreisförmiger Basis gehört.

Um eine genaue thermische Steuerung des in der Versorgungshülse behandelten warmen Kunststoffs zu gestatten, ist es vorteilhaft, eine innere Zirkulation eines Wärmeträgerfluids in der oder den Schubschnecken vorzusehen und die Hülse selbst thermisch zu konditionieren, beispielsweise mittels einer Zirkulation eines Wärmeträgerfluids oder
mittels elektrischer Heizwiderstände. Die gute Arbeitsweise dieser thermischen Konditionierungsmittel kann unter Zuhilfenahme thermischer Sonden gesteuert bzw. kontrolliert werden, wie dies ständige Praxis ist.

Der Benutzer kann folglich auf zahlreiche Parameter (die Geometrie der Schnecken, die Rotationsgeschwindigkeit der Schnecken, die Wirkung der thermischen Konditionierungsmittel) einwirken und somit die idealen Betriebsbedingungen auswählen.

Die Rolle der einen oder der mehreren Schubschnecken besteht darin, den Eintritt des warmen Kunststoffs in die Verteilungs-

709848/0915

hülse über den oder die 2uführungskanäle zu erzwingen, mit denen die Verteilungshülse ausgestattet ist.

Die Verteilungshülse besitzt im allgemeinen die Form eines Zylinders, dessen Querschnitt von der Anzahl der Schnecken abhängt, die er enthält, und der mit einem Schlitz ausgestattet ist, der von zwei Erzeugenden begrenzt ist, die sich im allgemeinen über seine gesamte Länge erstrecken. Der Querschnitt ist kreisförmig, wenn die Hülse nur eine einzige Schnecke enthält.

Der innere Teil der Hülse ist mit mindestens einer Verteilungsschnecke ausgestattet, die von einer Motor/Getriebe-Einheit angetrieben ist und deren Aufgabe in der Verteilung des warmen Kunststoffs entlang der gesamten Länge des in der Hülse vorgesehenen Schlitzes besteht. Das Profil der Verteilungsschnecke muß somit derart berechnet sein, daß eine homogene Verteilung des warmen Kunststoffs auf der gesamten Länge der Verteilungshülse gegeben ist.

Verschiedene Fälle können sich entsprechend der Anzahl und der Anordnung des oder der Versorgungskanäle ergeben, die den warmen Kunststoff einführen und die sich an einem der Enden der Verteilungshülse, im Zentrum dieser Hülse, an beiden Enden der Hülse etc. befinden können.

Somit besitzen die eine oder die mehreren Verteilungsschnecken dann, wenn lediglich ein einziger Zuführungskanal am Ende der Hülse vorgesehen ist, lediglich ein einziges Schneckengewinde, während dann, wenn lediglich ein einziger Zuführungskanal im Zentrum der Hülse oder zwei Zuführungskanäle an den beiden Enden vorgesehen sind, zwei hinsichtlich der Mittelebene -symmetrische Schneckengewinde auf der einen bzw. den mehreren Schnecken vorgesehen sind.

— 6 —

709848/0915

Solvay & Cie.
S. 76/15

Die Aufnahme des warmen Kunststoffs mittels der einen oder der mehreren Verteilungsschnecken wirft kein besonderes Problem auf, wenn die Einrichtung zur Unterdrucksetzung eine Einschneckeneinrichtung ist oder mit mehreren Schnecken ausgestattet ist, die in einen einzigen Zuführungskanal münden. Ist diese Einrichtung dagegen mit zwei Schnecken ausgestattet, die je in einen Zuführungskanal münden, und wenn somit zwei einander benachbarte Zuführungskanäle vorgesehen sind, muß die Geometrie des Schneckengewindes für die gleichmäßige Verteilung der beiden Versorgungsströme angepaßt werden. In bevorzugter Weise sind die eine oder die mehreren Verteilungsschnecken mit Schneckengewinden auf der gesamten Länge des offenen Schlitzes in der Verteilungshülse ausgestattet.

eine

Die /oder die mehreren Verteilungsschnecken sind in bevorzugter Weise im Inneren mittels eines Wärmeträgerfluids konditioniert. Die Verteilunqshülse kann in vorteilhafter Weise in mehreren Zonen mittels eines Wärmeträgerfluids oder mittels elektrischer Widerstände thermisch konditioniert sein, um so bei der hergestellten Folie edne konstante Temperatur über deren gesamten Breite sicherzustellen.

Der gleichmäßig entlang der Verteilungshülse verteilte warme Kunststoff verläßt die Hülse durch den Schlitz hindurch nach Hindurchtritt zwischen zwei Zylindern in der Form einer Folie, die zur direkten Versorgung der Kalandereinrichtung oder jeder anderen Einrichtung geeignet ist, die mit einer warmen Kunststoffolie versorgt wird, wie beispielsweise eine Einrichtung zur fortlaufenden thermischen Verformung oder eine Ondulationseinrichtung. Die Breite des Schlitztes ist nicht von Bedeutung; sie kann in Abhängigkeit von dem zu behandelnden Material und der gewünschten Dicke der Folie ausgewählt werden.

709848/0915

Die durch den Schlitz hindurch austretende ebene Folie aus warmem Kunststoff tritt zwischen zwei zur Verteilungshülse parallelen Zylindern hindurch, die beiderseits des Schlitzes angeordnet sind und sich je an der Verteilungshülse schleifend vorbeibewegen. Diese beiden Zylinder stehen in zueinander entgegengesetzten Umdrehungen mittels einer einzigen Motor/Getriebe-Kinheit oder mittels zweief Motor/Getriebe-Einheiten, die unabhängig voneinander je einen der Zylinder antreiben. In bevorzugter Weise besitzen die beiden Zylinder gleiche Durchmesser.

Die zweite Variante des Antriebs wird bevorzugt; denn es ist festgestellt worden, daß bei einer unabhängigen Regelung der Drehgeschwindigkeit jedes Zylinders jegliche tote oder wirbelnde Zone in der abschließenden Formgebungszone des Schlitzes vermieden werden kann. Im allgemeinen ist die Differenz der Umf angsgeschv/indiqkeit der beiden Zylinder kleiner als 25 % der höchsten Geschwindigkeit und in bevorzugter Weise kleiner als 10 %.

Der Abstand zwischen diesen Zylindern ist in bevorzugter Weise einstellbar, um so die Dicke der abgegebenen Folie in einfacher und leichter Weise verändern zu können.

Die Zylinder besitzen im allgemeinen einen Durchmesser kleiner als der größte Durchmesser der Verteilungshülse und somit eine ausreichend geringe thermische Trägheit bzw. einen ausreichend geringen thermischen Widerstand. Ihre Temperatur ist somit praktisch gleich derjenigen der Folie während eines Arbeitsbereichs. Es kann jedoch eine thermische Konditionierung dieser Zylinder beispielsweise im Wege einer Zirkulation eines Warmeträgerfluids vorgesehen werden.

Es ist vorteilhaft vorzusehen, daß sich diese Zylinder auf Bronzeversteifungen schleifend bewegen, die seine Deformation unter der Einwirkung des abgegebenen thermoplatischen Materials verhindern. Diese Versteifungen können durch

709848/0915

— ft ^—

Zylinder oder durch Zylinderteile ersetzt werden, die auf Absätzen bzw. Lagerböcken angeordnet sind, um die Reibungsbzw. Schleifkräfte herabzusetzen.

Schließlich ist es des weiteren zu bevorzugen, Zylinder kleinen Durchmessers zu verwenden, um den Abstand zwischen der Extrusionseinrichtung und den ersten Kalanderzylindern zu verkleinern.

Die Abdichtung der Verteilungshülse ist seitlich durch zwei Flansche und auf der gesamten Länge ihres Schlitzes durch die Berührung zwischen der Hülse und den Zylindern und durch die Antriebsbewegung des von diesen Zylindern herbeigeschafften Materials sichergestellt.

Der auf den in der erfindungsgemäßen Vorrichtung behandelten warmen Kunststoff zur Einwirkung kommende geringe Druck führt infolge der Vorsehung der Verteilungsschnecke und der Mobilität der LipDen, die die Folienbildung gewährleisten, nur zu einer sehr geringen Temoeraturerhöhung durch Abscherung des Materials, was die Herstellung einer Folie bei verhältnismäßig niedriger Temoeratur und dies ohne Begrenzung der Ausstoßleistung der Abkühl- bzw. Verfestigungseinrichtung erstattet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend weiter ins einzelne gehend unter Bezugnahme auf eine praktische Ausführungsform beschrieben,die ausschließlich beispielhaft und keinesfalls einschränkend zu verstehen ist. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt und ein Profil einer erfindungsgemäßen Versorgungsvorrichtung,

Figur 2 eine teilweise geschnitten dargestellte Ansicht der Vorrichtung der Figur 1 unter Darstellung der Verteilungsschnecke,

Figur 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung der

709848/0915

Figur 1 unter Darstellung bestimmter Einzelheiten der Ausführungsform und

Figur 4 eine Profilansicht unter Darstellung des Regelsystems der Zylinder, die das Werkzeug für die Folienbildung darstellen.

Wie aus den Figuren ersichtlich ist, verfügt die Vorrichtung über Mittel zur Unterdrucksetzung des warmen Kunststoffs, die teilweise durch das Ende der Hülse 1, die den Zuführungskanal bildet, und der Druckschnecke 2 dargestellt sind, welch letztere mittels einer nicht dargestellten Motor/Getriebe-Einheit eingetrieben ist.

Der warme Kunststoff wird über einen Zuführungskanal abgegeben, der in dem zentralen Bereich 3 einer Verteilungshülse 4 (Figur 3) konvergierend vorgesehen ist, wobei die Verteilungshülse 4 mit Kanälen 5 für die Zirkulation eines Wärmeträgerfluids ausgestattet ist. Die Verteilungshülse 5 ist im Inneren mit einer Verteilungsschnecke 6 ausgestattet/ die mittels einer nicht dargestellten Motor/Getriebe-Einheit angetrieben ist. Die Verteilerschnecke 6 ist mit zwei Schneckengewinden 8 und 9 ausgestattet, die zu der Mittelebene symmetrisch ausgebildet sind. Schließlich verfügt die Verteilerhülse 4 über einen Schlitz 10 auf ihrer gesamten Länge.

Die Herstellung der ebenen bzw. flachen Kunststoffolie wird durch Hindurchführung zwischen zwei parallelen Zylindern 11 und 12 bewirkt, die in zueinander entgegengesetzten Umdrehungen stehen und die je mittels einer nicht dargestellten Motor/Getriebe-Einheit angetrieben sind. Die Zylinder 11 und 12 sind gegen die gesamte Länge der Verteilungshülse 4 mit Hilfe von Aussteifungen 13 und 14 in reibender bzw. schleifender Berührung gehalten.

- 10 -

709848/0915

Wie insbesondere aus Figur 4 zu ersehen ist, sind die Zylinder 11 und 12 je auf Flanschen 15 und 16 angeordnet. Die Flansche 15 können infolge der Vorsehung von Exzentrizitäten 17 eine geringe Drehung erfahren, die unter Zuhilfenahme der Schraube 18 hervorgerufen und gesteuert und in einer beliebigen Stellung unter Zuhilfenahme der Schraube 19 blockiert werden kann. Somit kann als Folge durch Einwirkung auf die Schraube 18 der Abstand zwischen den Zylindern 11 und 12 und damit die Dicke der ebenen Folie des abgegebenen thermoplastischen Materials geregelt bzw. eingestellt werden.

Die Pfeile der Figuren 1 und 2 zeigen die von dem Kunststoff in der Versorgungsvorrichtung verfolgte Bewegungsbahn.

Die beschriebene Vorrichtung eignet sich besonders für die Herstellung ebener Folien ausgehend von beliebigen thermoplastischen Materialien. Sie ist besonders gut für thermisch empfindliche thermoplastische Materialien geeignet, wie beispielsweise Harze auf Vinylchloridbasis.

- 11 -

709848/0915

Leerseite

Claims

Solvay & Cie. S. 76/15 Patentansprüche

1. Vorrichtung für die fortlaufende Extrusion einer

-'' ebenen Folie aus warmem Kunststoff, gekennzeichnet durch eine zylindrische Verteilungshülse (4) für den warmen Kunststoff mit einem offenen Schlitz (10) , der von zwei Erzeugenden begrenzt ist, und mit mindestens einem Zuführungskanal (1) für den warmen Kunststoff unter Druck, durch mindestens eine im Inneren der Hülse (4) angeordnete Schnecke (6) zur Sicherstellung der Verteilung des warmen Kunststoffs über der gesamten Länge des Schlitzes (1O) und durch zwei zur Verteiliingshülse (4) parallele Zylinder (11, 12), die beiderseits des Schlitzes (10) angeordnet sind und in entgegengesetzten Richtungen zueinander in Umdrehung stehen, um den warmen Kunststoff der Hülse (4) aus dieser herauszuziehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungskanal für den warmen Kunststoff unter Druck stromaufwärts in eine Hülse (1) einmündet, die mit mindestens einer Schubschnecke (2) ausgestattet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerhülse (4) die Form eines Zylinders besitzt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerhülse (4) mit einem einzigen Zuführungskanal, der an einem ihrer Enden einmündet, und mit einer einzigen Schnecke (6), letztere mit einem einzigen Schneckengewinde, ausgestattet ist.

5. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerhülse (4)

709848/0915

- 12 -ORIGINAL INSPECTED

mit einem einzigen Zuführungskanal, der an ihrem Zentrum

einmündet, und einer einzigen Schnecke (6) ausgestattet

ist, die zwei zur Mittelebene symmetrische Gewindegänge (8, 9) besitzt.

6. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zylinder (11, 12) je auf der Verteilungshülse (1) reibend bzw. schleifend entlangbewegbar sind.

7. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zylinder (11, 12) je von einer Motor/Getriebe-Einheit angetrieben sind.

8. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden Zylindern (11, 12) einstellbar ist.

9. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (11, 12) mit Aussteifungen (13, 14) ausgestattet sind.

10. Verwendung der Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9 für die Versorgung einer Kalandereinrichtung mit Folien aus Harzen bzw. Kunststoffen auf Vinylchloridbasis.

709848/0915