DE2734857A1

DE2734857A1 - Schneckenextruder

Info

Publication number: DE2734857A1
Application number: DE19772734857
Authority: DE
Inventors: Norman John Brozenick; Robert Lee Hornbeck
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: GE Chemicals Inc
Priority date: 1976-08-16
Filing date: 1977-08-02
Publication date: 1978-02-23
Also published as: FR2361998A1; CA1095210A; AU509499B2; JPS5323353A; AU2681977A; DE2734857C3; DE2734857B2; US4054403A; GB1573362A; FR2361998B1; IT1077445B

Description

Schneckenextruder

Die Erfindung betrifft einen Schneckenextruder nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es ist bekannt, Mehrfachschichten aus thermoplastischen Materialien gleichzeitig zu extrudieren, wobei mehrschichtige Produkte, beispielsweise Rohre und Bögen, entstehen. Die herkömmliche Ausrüstung zur gleichzeitigen Extrusion umfaßt zwei oder mehr Extruder, die Mehrfachkanäle eines einzigen Werkzeuges speisen (vgl. US-PS 3 649 143) .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit der Verwendung von mehreren Extrudern verbundenen Kosten zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch beschriebene Erfindung gelöst; eine vorteilhafte Weiterbildung ist in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der Erfindung werden zwei getrennte Sätze von Stegen verwendet;

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jeder wird getrennt gespeist und dazu verwendet, einen thermoplastischen Stoff zu fördern und aufzuschmelzen und schließlich an das Extrusionswerkzeug abzugeben. Die thermoplastischen Stoffe bleiben im Extruder getrennt, bis sie einzeln zur gemeinsamen Extrusion an das Werkzeug geführt werden. Zwischen den Stegen der Schnecke und der begrenzenden Kammer bzw. Walze liegt im wesentlichen kein Abstand vor; die Schnecke muß im wesentlichen konstante Steigung und konstanten Kerndurchmesser aufweisen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Extruder; Fig. 2 einen Schnitt durch ein anderes Werkzeug zur Verwendung bei dem Extruder nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein weiteres, anderes Werkzeug zur Verwendung bei dem Extruder von Fig. 1.

Die erfindungsgemäße Extruderbauweise kann zur Herstellung von mehrschichtigen Bogen-, Rohr- oder Filmprodukten verwendet werden. Eine hier besonders ins Auge gefaßte Verwendungsweise besteht in der gleichzeitigen Extrusion eines mehrschichtigen Rohres, welches aus einer Schicht aus Acrylonitril-Butadien-Styrol-Pfropfpolymer (ABS) und einer Schicht Polyvinylchlorid (PVC) besteht. Bei Verwendung des in Fig. 2 gezeigten Werkzeuges kann der Extruder zur Herstellung eines mehrschichtigen Rohres verwendet werden, bei dem die inneren und äußeren Flächen aus festem ABS und die mittlere Schicht aus geschäumtem ABS besteht. Wird ein Werkzeug verwendet, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, läßt sich ein mehrschichtiger Bogen herstellen, der Schichten aus verschiedenen Farben und/oder

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unterschiedlichen Thermoplasten aufweist. Eine weitere ins Auge gefaßte Verwendungsweise der Ausführungsform nach Fig. 3 besteht darin, mehrschichtige ABS-Bogen mit einer festen Oberflächenhaut und einem geschäumten Inneren herzustellen. Zur Herstellung verschiedenartiger Produkte können auch andere Kunststoffe als ABS und PVC verwendet werden. Nur einige seien hier genannt: Polyolefine, Polycarbonate, Polystyrole, Polyazetale, Polyphenyloxide und Legierungen bzw. Kombinationen aus diesen Thermoplasten.

In Fig. 1 ist ein Extruder dargestellt, der insgesamt durch die Bezugszahl 1 gekennzeichnet ist. Der Extruder 1 umfaßt eine Walze 2, die einen zylindrischen Behälter mit einer Innenwand bildet, einen Schneckenkörper 3, der drehbar innerhalb der Walze angebracht ist, Speisetrichter 4 und 5, eine Antriebseinrichtung 6 und ein Werkzeug 7. Der Schneckenkörper 3 weist zwei parallele Stege 11 und 12 auf, die parallele Kanäle 11' bzw. 12' zwischen dem Schneckenkörper 3 und der Innenwand der Walze 2 bilden. Die Walze 2 wird übrigens durch elektrische Heizer 13 in herkömmlicher Weise erwärmt, um Wärme zum Aufschmelzen des Thermoplasten zur Verfügung zu stellen, während dieser durch die Stege 11,12 entlang der Walze 2 auf das Werkzeug 7 zu befördert wird.

Eine Bohrung 14 ist in dem Ende des Schneckenkörpers 3 vorgesehen und erstreckt sich rückwärts zu einer Öffnung 15, die in Verbindung mit dem Kanal 11' steht.

Das Rohrwerkzeug 7 ist an einem Adapterring 16 befestigt, der seinerseits an der Extruderwalze 2 befestigt ist. Das Werkzeug 7 weist eine Hülse 17 auf, welche ^da ₃ ^s _Q?₁ ^cÄ"ⁿ}^w _ffR¹WeUg 18 enthält. Dieses formt

den geschmolzenen Thermoplasten zu einem Rohr.

Im Betrieb wird in die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung PVC-Harz in den Trichter 4 und ABS-Harz in den Trichter 5 eingespeist. Die Walze 2 wird durch die Heizer 13 aufgeheizt; die Antriebseinrichtung 6 wird eingeschaltet und dreht die Schnecke 3. Bei der Drehung der Schnecke 3 wird das PVC vom Schneckensteg 12 durch den Kanal 11' und das ABS gleichzeitig vom Schneckensteg 11 durch den Kanal 12' nach vorne befördert. Während sich die Materialien auf das Rohrwerkzeug 7 zu bewegen, schmelzen sie aufgrund der von den Heizern 13 zugeführten Wärme auf. Wenn sich das PVC dem Ende der Schraube 3 nähert, tritt es in die öffnung 15 ein und bewegt sich durch die Bohrung 14. Aus dieser wird es in den Adapter 16 ausgestoßen, durch die Form 7 hindurch und bildet die Innenschicht eines Kunststoffrohres. Gleichzeitig wird das ABS durch den Kanal 12' vorwärts befördert, tritt durch den Adapter 16 in das Werkzeug 7 ein und bildet die Außenschicht des Rohres. Die beiden Schichten werden auf diese Weise zusammengeschmolzen oder hitzelaminiert, wobei sich ein zusammengesetztes Rohr mit einer ABS-Außenfläche und einer PVC-Innenflache ergibt.

Der beschriebene Extruder kann auch so verwendet werden, daß ein ABS- oder ein PVC-Rohr mit fester Innen- und Außenhaut und geschäumter Innenschicht hergestellt wird, wenn ein geeignetes Werkzeug anstelle des Adapters 16 und des Werkzeuges 7 am Extruderende angebracht wird. Ein solches Werkzeug ist in Fig. 2 dargestellt.

Das in Fig. 2 gezeigte Werkzeug umfaßt einen Adapter 21 und ein Rohrformwerkzeug 22, die bei dem in Fig. 1 dargestellten Extruder ''

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eingesetzt werden können. Der Adapter 21 umfaßt ein Gehäuse 23, welches mehrere Kanäle 24,25 und 26 enthält. Die Kanäle 24 kommunizieren mit dem Kanal 12' des Extruders 1; die Kanäle 25 stehen ebenfalls in Verbindung mit dem Kanal 12'; die Kanäle 26 kommunizieren mit dem Kanal 11' des Extruders 1. Der Adapter 21 enthält einen Dorn bzw. ein Spreizglied 27; das Formwerkzeug 22 enthält einen Dorn bzw. ein Spreizglied 28 sowie eine Abgabeöffnung 29.

Schäumbares ABS wird in den Trichter 4 gegeben; Standard-ABS wird in den Trichter 5 gegeben. Das aufschäumbare ABS enthält ein in Hitze zersetzbares Blähmittel, beispielsweise Azodicarbonamid, welches sich im erwärmten Extruder zersetzt und Stickstoffgas erzeugt. Wenn der Extruder 1 in Betrieb gesetzt wird, wird das nichtaufschäumbare ABS durch den Kanal 12" nach vorne befördert und das aufgeschmolzene ABS wird in die Kanäle 24 und 25 des Adapters 21 abgegeben. Das ABS, welches in die Kanäle 24 eintritt, gelangt durch die Außenfläche der Abgabeöffnung 29 und bildet die Außenfläche des Rohres; dasselbe ABS, welches in die Kanäle 25 eintritt, wird vom Dorn 28 umgelenkt und gelangt durch die Innenfläche der Abgabeöffnung 29, woraus die Innenfläche des Rohres gebildet wird. Das aufschäumbare ABS, welches im Kanal 11' auf die Zersetzungstemperatur des Blähmittels erwärmt worden ist, wird vom Dorn 27 abgelenkt und in den Kanal 26 des Adapters 21 ausgestoßen; es 'strömt über die öffnung 29 zwischen den Schichten aus ABS, welche die Innen- und die Außenfläche bilden. Wenn das nun ausgeformte Rohr aus dem Werkzeug 22 austritt, schäumt das aufschäumbare ABS, welches vor dem Durchgang durch die Abgabeöffnung 29 aufgrund des !Druckes innerhalb des Extruders und Adapters nicht aufschäumen ■konnte, auf bzw. expandiert; das entstehende Rohr besitzt eine

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feste Außen- und Innenfläche sowie ein geschäumtes Inneres aus ABS.

Unter Verwendung des Extruders 1 kann auch Bogenmaterial mit geschäumtem Inneren hergestellt werden, wenn ein Werkzeug, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, am Extruder befestigt wird. In Fig. 3 umfaßt das Werkzeug 31 ein Gehäuse 32, in dem Kanäle 34,34' ,35,35· ausgebildet sind. Diese kommunizieren mit einer gestreckten Abgabeöffnung 36 in einer Platte 37. Ein Dorn bzw. Spreizglied 38 ist im Werkzeug 31 vorgesehen.

Der Extruder 1 arbeitet bei der Herstellung von Bogenmaterial mit einer inneren Schaumschicht im wesentlichen ebenso wie mit dem Rohrwerkzeug von Fig. 2. Standard-ABS wird in den Trichter 5 gegeben; ABS mit Azodicarbonamid als Bläh- bzw. Schäummittel wird in den Trichter 4 gegeben. Das nicht-aufschäumbare ABS wird aus dem Kanal 12' des Extruders in die Kanäle 3 4 und 34" ausgestoßen und tritt durch die Abgabeöffnung 36 aus, wobei es die festen Außenflächen des Bogens bildet. Das in den Trichter 4 gegebene, aufschäumbare ABS wird aus dem Kanal 11* in die Kanäle 35 und 35" ausgestoßen und tritt durch die Mitte der Abgabeöffnung 36 aus. Sobald der ausgebildete Bogen aus der Abgabeöffnung 36 austritt, expandiert das aufschäumbare ABS im Inneren, was zu einem ABS-Bogenerzeugnis mit einem geschäumten Inneren führt.

Bei allen hier beschriebenen Werkzeugen ist in geeigneter und herkömmlicher Weise Sorge dafür getragen, daß das Rohr bzw. der Bogen beim Austritt aus den Abgabeöffnungen geformt und befördert wird.

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Die Erfindung wurde oben anhand des Aufschmelzens von getrennten Schichten aus PVC und ABS und/oder getrennten Schichten aus festem und schäumbarem ABS beschrieben. Der Extruder kann jedoch ganz verschiedenartige Rohre und Bogen unter Verv;endung von verschiedenen und unterschiedlichen thermoplastischen Harzen herstellen. Die thermoplastischen Harze, die bei der Herstellung von Rohre und Bögen verwendet werden können, sind beispielsweise: ABS, PVC, Phenylenoxid-Polymer, Polycarbonat, Polyäthylen, Polypropylen und Polystyrol. In den Fällen, in denen eine Schicht aufschäumbar ist, sind geeignete Bläh- bzw. Schäummittel Natriumbicarbonat und Zitronensäure, Azodicarbonamid und die N-Nitroso-Verbindungen. Das Buch "Modern Plastics Encyclopedia", 197 5-1976, S. 126 beschreibt weitere Blähmittel, die bei der Herstellung geschäumter Thermoplaste verwendet werden können. Alternativ kann als Blähmittel ein Strömungsmittel, beispielsweise Stickstoff zum geschmolzenen Thermoplasten im Extruder zugegeben werden.

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Claims

Patentansprüche

[1.!Schneckenextruder, der thermoplastisches Material von einem Einlaß zu einem Auslaß befördert und einen Schneckenkörper umfaßt, der innerhalb einer Walze drehbar ist, die am einen Ende einen Speiseeinlaß und am anderen Ende ein Formwerkzeug aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneckenkörper (3) getrennte Stege (11,12) aufweist, die getrennte Kanäle (11',12') zwischen dem Schneckenkörper (3) und der Innenwand der Walze (2) über im wesentlichen die gesamte axiale Erstreckung der Walze (2) vom Einlaß bis zum Formwerkzeug (7) bilden, und daß getrennte Speisetrichter (4,5) mit dem Einlaß verbunden sind und thermoplastische Materiale getrennt den verschiedenen Kanälen (H',12¹) zuführen können.
2. Schneckenextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausstoßende der Walze (2) der Kanal (11·) in eine öffnung (15) und eine mittig angeordnete Bohrung (14) und von dort zum Formwerkzeug (7) führt, während der andere Kanal (12·) zum Äuße<-

ren hin ausstößt.

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