DE2823638C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von gemusterten Bahnen oder Platten aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem in einem Extrusionskopf ein Polymer-Hauptstrom in mehrere Teilströme aufgeteilt, zwei oder mehrere Polymer-Farbhilfsströme zugeführt und die Teilströme zusammengeführt werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Erzeu­ gung von gemusterten Bahnen oder Platten aus thermopla­ stischem Kunststoff, mit einem Extrusionskopf und einer Führungsvorrichtung innerhalb des Extrusionskopfes, die, in eine Erweiterung eines einen Polymer-Hauptstrom füh­ renden Strömungskanales eingesetzt, diesen in Teilströ­ mungskanäle aufteilt, die stromab der Führungsvorrichtung zusammengeführt sind, wobei in der Führungsvorrichtung zwei oder mehrere rotierende Zuführungseinrichtungen für die Polymer-Farbhilfsströme angeordnet und die Zufüh­ rungseinrichtungen über Kanäle mit dem Strömungskanal verbunden sind.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sind aus der US-PS 37 92 945 bekannt. Mit dem Ziel, innerhalb von thermoplastischen Kunststoffbahnen bandför­ mige Muster unterschiedlicher Farbgebung in kreuzartiger Anordnung und abweichend von der Extrusionsrichtung des Kunststoffmaterials einzubringen, wird in einem Extru­ sionskopf ein Polymer-Hauptstrom in drei Teilströme auf­ geteilt. Hierzu dient eine Führungsvorrichtung innerhalb des Extrusionskopfes, die ihrerseits mit zwei rotierenden Zuführungszylindern für die Führung jeweils eines farbi­ gen Kunststoffstromes versehen ist. Im Rahmen der Füh­ rungsvorrichtung wird der eine, zentrale Teilstrom noch­ mals in zwei Zweigströme aufgeteilt, wobei jeder der Zweigströme mit einem der beiden anderen, peripheren Teilströme zusammengeführt wird. Diese Zusammenführung geschieht jeweils im Einströmungsbereich der farbigen Kunststoffströme, die intermittierend zur Bildung paral­ leler Farbmusterstreifen farbigen Kunststoff in die sich aus dem einen, peripheren Teilstrom und dem zugehörigen Zweigstrom rekombinierenden Kunststoffstrom abgeben. Auf diese Weise entstehen innerhalb des Extrusionskopfes stromab der gerichteten Einströmung farbiger Kunststoff­ streifen zwei Teilströme, die nahe der Extrusionsdüse des Extrusionskopfes überlagert werden, um eine Kunststoff­ bahn mit unterbrochenem gitterartigen Streifenmuster aus unterschiedlichen Farbkomponenten zu bilden.

Die auf diese Weise erzeugten Muster zeigen eine regel­ mäßige Struktur aus zwei verschiedenfarbigen, einander optisch kreuzenden Bändern, wobei die Musterung sequen­ tiell wiederkehrt.

Die vorerwähnte Lösung erweist sich hingegen als unzurei­ chend, wenn verschiedenfarbig gemusterte Kunststoffbahnen mit völlig unregelmäßiger, schlierenartiger Musterung er­ zeugt werden sollen, wie sie z.B. für Brillenfassungen u. dgl. verwendet werden.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Extrudieren von gemusterten Bahnen oder Platten aus thermoplastischen Kunststoffmassen ist auch aus der DE-OS 25 34 724 be­ kannt. Hierbei wird einem Polymer-Hauptstrom im Extru­ sionskopf vertikal zur Extrusionsrichtung eine Mehrzahl von Farbhilfsströmen zugemischt. Diese Zumischung erfolgt durch quer zur Extrusionsrichtung des Hauptstromes ver­ laufende Zuführungsrohre, die mit Vorsprüngen in den Hauptstrom des thermoplastischen Kunststoffes eingreifen und entsprechend der Länge der Vorsprünge schichtartig einen oder mehrere Farbhilfsströme in den Hauptstrom ein­ speisen, um eine farblich gemusterte, thermoplastische Kunststoffplatte oder -folie zu erzeugen. Gegebenenfalls können in den Zuführungsrohren weitere Drehschieber ange­ ordnet sein, um zur Mustervariation die Farbhilfsströme in einer bestimmten Folge intervallartig zu unterbrechen. Die Eintauchtiefe der Vorsprünge der Zuführungsrohre in den Hauptstrom der Kunststoffmasse bestimmt die Lokalisa­ tion der Farblage innerhalb des Querschnittes des Extru­ sionsgutes. Auch die Anwendung dieser Lösung führt nicht zur Erzeugung beliebig verwirbelter, schlierenartiger Musterungen von fließendem Aussehen, sondern zu verhält­ nismäßig gleichmäßigen Musterungen, deren Lage innerhalb des Produktquerschnittes durch die Eindringtiefe der je­ weiligen Zuführungsdüsen für den zugehörigen Farbhilfs­ strom in den Hauptstrom abhängt. Zudem erhöhen die in den Hauptstrom eingreifenden Eintrittsdüsen für die Farb­ hilfsströme senkrecht zur Strömungsrichtung in nachteili­ ger Weise den Strömungswiderstand des Kunststoff-Haupt­ stromes im Extrusionskopf.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das in möglichst einfa­ cher Weise die Erzielung völlig unregelmäßiger, dreidi­ mensionaler Muster in flachen, thermoplastischen Erzeug­ nissen ermöglicht. Dabei sollen auch komplizierte fließende und schlierenartige Musterungen ohne Schwierig­ keiten herstellbar sein.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die konstruktiv unkompliziert aufgebaut ist und die Erzielung völlig unregelmäßiger, dreidimensionaler Muster in fla­ chen, thermoplastischen Erzeugnissen ermöglicht. Insbe­ sondere soll die Vorrichtung die Ausführung komplizier­ ter, fließender und schlierenartiger Musterungen ohne Schwierigkeiten ermöglichen.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß entspre­ chend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 da­ durch gelöst, daß der Polymer-Hauptstrom in zwei Teil­ ströme aufgeteilt, daß die Polymer-Farbhilfsströme zusam­ mengefaßt werden, und daß die zusammengefaßten Polymer-Farbhilfsströme im Bereich der Zusammenführung der Teilströme eingeführt werden.

Zur Lösung der letztgenannten Aufgabe ist erfindungsgemäß entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 3 die Führungsvorrichtung als integraler Dorn zur Auftei­ lung des Strömungskanales in zwei Teilströmungskanäle ausgebildet, der Dorn im Bereich der Zusammenführung der Teilströmungskanäle mit einer Hilfsdüse versehen und sind die Zuführungseinrichtungen mit der Hilfsdüse verbunden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 2 dargelegt, während bevorzug­ te Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den zugehörigen Unteransprüchen 4 bis 11 dargelegt sind.

Vorzugsweise werden demzufolge die Polymer-Farbhilfsströme vor ihrer Einführung in den Be­ reich der Zusammenführung der Teilströme intermittierend zusammengefaßt.

Vorzugsweise umfaßt die als integraler Dorn ausgebildete Führungsvorrichtung zur Aufteilung des Strömungskanales eine Mehrzahl getrennter, zylindrischer Kammern, die je­ weils ein perforiertes Rohr aufnehmen, das durch externe Antriebsmittel in Rotation versetzt wird. Verschiedenfar­ bige Polymer-Farbhilfsströme werden durch die Perfora­ tionen der sich drehenden Rohre durch die Hilfsdüse hin­ durch in den Polymer-Hauptstrom in den Bereich der Zusam­ menführung der Teilströme des Polymer-Hauptstromes abge­ geben, wenn die Perforationen der Rohre infolge ihrer Ro­ tation in Ausrichtung mit zu der Hilfsdüse führenden Ver­ bindungsöffnungen des Dornes gelangen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Modifikationen eines Ausführungsbeispieles und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht eines Ausführungsbeispieles der Extrusionsvorrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Extrusionskopf der Extrusionsvorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht eines Dornes des Extrusions­ kopfes nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 3,

Fig. 5, 7, 9, 11 und 13 Draufsichten einer Hilfsdüse eines Extrusionskopfes nach Fig. 3 in verschie­ denen Ausführungsformen,

Fig. 6, 8, 10, 12 und 14 Schnittdarstellungen gem. Fig. 5, 7, 9, 11 und 13,

Fig. 15 eine Draufsicht einer Zuführungseinrichtung des Extrusionskopfes nach Fig. 3,

Fig. 16, 17, 18, 19 verschiedene Erzeugnismuster unter Verwendung der Hilfsdüsen nach Fig. 5, 9, 11 und 13.

In den Fig. 1 bis 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erzeugung von gemusterten Bahnen oder Platten aus thermoplastischem Kunststoff in ihren Haupt­ komponenten dargestellt. Mit 1 ist ein Hauptextruder, mit 2 und 3 sind Hilfsextruder, mit 7 ein Extrusionskopf, mit 4 ein Verbindungsrohr zwischen dem Hauptextruder 1 und dem Extrusionskopf 7 sowie mit 5 und 6 Verbindungs­ rohre zwischen den Hilfsextrudern 2 und 3 und dem Extru­ sionskopf 7 bezeichnet (s. Fig. 1). Wie in Fig. 2 genauer ersichtlich, ist als Führungsvorrichtung für einen Polymer-Hauptstrom 8, der im weiteren Fortgang der Be­ schreibung als Matrixstrom bezeichnet wird, im Extru­ sionskopf 7 in den Strömungskanal des Matrixstromes 8 ein hohler Dorn 9 als Führungsvorrichtung eingesetzt, der seinerseits zur Zuführung verschiedenfarbiger Polymer-Farbhilfsströme rotierende Zuführungsvorrichtun­ gen in Gestalt zylindrischer Rohre 13, 16 beherbergt. Diese sind mit Perforierungen 15, 18 versehen und drehbar in zylindrischen Kammern 28, 29 des Dornes 9 angeordnet. In einem Schlitz 27 (s. Fig. 3) des Dornes 9 ist eine Hilfsdüse 21 auswechselbar angeordnet, die über Kanäle 19, 20 mit den zylindrischen Kammern 28, 29, die die ro­ tierenden Rohre 13, 16 aufnehmen, verbunden ist. Eine Antriebseinrichtung 10, 11 (s. Fig. 1) ist vorgesehen, um die Rohre 13, 16 in den Kammern 28, 29 in Rotation zu versetzen.

Aus dem Hauptextruder 1 wird in an sich bekannter Weise dem Extruderkopf 7 durch die Leitung 4 der Matrixstrom 8 zugeführt, während die Leitungen 5, 6 der Zuführung der Polymer-Farbhilfsströme dienen, die dem Matrixstrom 8 zu­ gemischt werden. Der Matrixstrom 8 wird in eine ellip­ tisch geformte Kammer des Extrusionskopfes 7 eingeleitet und dort durch den Dorn 9 in zwei Teilströme 8 ₁ und 8₂ aufgeteilt, wobei der Dorn 9 den Strömungskanal gleich­ mäßig in zwei Teilströmungskanäle teilt und eine Außen­ oberfläche aufweist, die in gleichmäßigem Abstand zur Wandung der den Dorn 9 aufnehmenden Kammer des Extru­ sionskopfes 7 verläuft, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Teilströme 8 ₁ und 8₂ werden stromab des Dornes 9 wie­ der zusammengeführt und vereinigt.

Die verschiedenfarbigen Polymer-Farbhilfsströme, die von den Hilfsextrudern 2, 3 durch die Leitungen 5, 6 zuge­ führt werden, werden in die Rohre 13, 16, die sich im Dorn 9 drehen und die von der Antriebseinrichtung 10, 11, angetrieben werden, eingeleitet. Der Schlitz 27, der in dem Dorn 9 zur Aufnahme der Hilfsdüse 21 aufgenommen ist, weist einen trapezförmigen Querschnitt auf und ist dem Bereich der Zusammenführung der Teilströme 8 ₁, 8₂ stromab des Dornes 9 zugewandt sowie durch die Kanäle 19, 20 mit den zylindrischen Kammern 28, 29 des Dornes 9 verbunden. Die Hilfsdüse ist lösbar in dem Schlitz 27 aufgenommen. Die verschiedenfarbigen Polymer-Farbhilfsströme werden intermittierend von den rotierenden Rohren 13, 16 zu dem Schlitz 27 geführt, wenn die Perforationen 15, 18 der Rohre 13, 16 sich in Ausrichtung mit den Kanälen 19, 20 in Abhängigkeit von der Drehung der Rohre 13, 16 befinden. Die Hilfsdüse 21 besitzt zumindest eine, im allgemeinen jedoch eine Mehrzahl von Auslaßöffnungen 22 von beliebi­ gem Querschnitt, vorzugsweise mit kreis-, ellipsenförmi­ gem oder rechteckigem Querschnitt. Die Auslaßöffnungen 22 der Hilfsdüse 21 öffnen sich zum Strömungskanal des Matrixstromes 8, d. h. zum Bereich der Zusammenführung der Teilströme 8 ₁, 8₂ des Matrixstromes 8. Die Hilfsdüse 21 umfaßt ferner einen vorzugsweise zylindrischen Sammelraum 26, der mit den Kanälen 19, 20 zur Aufnahme der diskonti­ nuierlichen Ströme farbiger Polymere kommuniziert. Die Polymer-Farbhilfsströme, die in dem Sammelraum 26 zusam­ mengefaßt werden, werden in den sich rekombinierenden Ma­ trixstrom 8 in den Bereich der Zusammenführung der Teil­ ströme 8 ₁, 8₂ oder in der Nähe dieses Bereiches einge­ strömt, um ein komplexes, farbiges Strömungsmuster im Ma­ trixstrom 8 zu bilden. Die Hilfsdüse 21 kann in der Ober­ fläche, die dem Strömungskanal des rekombinierten Matrix­ stromes 8 zugewandt ist, mit Nuten 35 und/oder Vorsprün­ gen 43 versehen sein, die als Wirbelbildner dienen und für ein komplizierteres Fließmuster innerhalb des Matrix­ stromes in verschiedenen Farben sorgen.

In den Fig. 5 bis 14 sind verschiedene Ausgestaltungen für die Hilfsdüse 21 erläutert. Darin sind die Auslaßöffnungen mit 34, 37, 40 und 42 bezeichnet, während mit 33, 36, 38 und 41 jeweils eine Düsenplatte der Hilfsdüse 21 bezeichnet ist.

Die Auslaßöffnungen 22, 34, 37, 40 und 42 können auch un­ tereinander versetzt an der Hilfsdüse 21 angeordnet sein. Die Bezugszeichen 30 und 39 bezeichnen jeweils eine Ein­ laßöffnung der Hilfsdüse 21.

Fig. 15 zeigt eine Draufsicht eines der Rohre 13, das der intermittierenden Zuführung eines Polymer-Farbhilfsstromes dient. Zugleich ist die sequen­ tielle Anordnung der Öffnungen bzw. Perforationen 15 er­ kennbar, die in Abhängigkeit von der Rotation des Rohres 13 in Übereinstimmung mit dem zugehörigen Kanal 19 des Dornes 9 gebracht werden.

Fig. 16 zeigt eine Kunststoffplatte mit einer Musterung, die unter Verwendung der Hilfsdüse 21 nach Fig. 5 erzielt wurde, wobei ovale oder elliptische Musterflecken 51, 52 in jeweils unterschiedlichen Farben erzeugt werden, wobei die Flecken 51, 52 seitlich und in Extrusionsrichtung versetzt in verschiedenen Bereichen des Querschnittes der Kunststoffplatte bzw. -folie unter Verbindung durch fließend schlierenartig verlaufendes Farbmaterial 510, 520 angeordnet sind und diese Farbschlieren die zugehöri­ gen Flecken 51 bzw. 52 miteinander verbinden.

Fig. 17 zeigt ein gegenüber Fig. 16 abgewandeltes Muster, das durch Verwendung der Hilfsdüse gem. Fig. 9 erzielt wurde, wobei die verschiedenen Farbflecken 61, 62 einander teilweise überlappen und durch fließend verlau­ fende Farbbänder 610, 620 jeweils miteinander verbunden sind.

Fig. 18 zeigt ein komplizierteres Muster, das durch Ver­ wendung einer veränderten Hilfsdüse 21 gem. Fig. 11 er­ zielt wurde. Dieses Muster umfaßt unregelmäßig angeordne­ te, tropfenartige Farbflecken 71, 72 und schmale, fließend schlierenartig verlaufende Farbbänder 73, 74 in verschiedenartigen Farben sowie Kombinationen von Farb­ schlieren zwischen den tropfenförmigen Flecken 71, 72..

Fig. 19 zeigt ein besonders unregelmäßiges, weiter ver­ ändertes Muster, das unter Verwendung einer Hilfsdüse 21 nach Fig. 13 erzeugt wurde. Das Muster umfaßt ungleich­ förmige, unregelmäßig miteinander verbundene Wirbel­ muster, die mit Abstand auftretende breite Abschnitte 81, 82 und schmale Bänder 83 umfassen, die die nebeneinander­ liegenden Breitenabschnitte 81, 82 miteinander verbinden und jeweils in einer kombinierten Farbgebung auftreten.

Die beispielshaft in den Fig. 16 bis 19 verdeutlichten Musterungen sind alle dreidimensional und über den Quer­ schnitt der Kunststoffplatte bzw. -folie angeordnet.

Weitere Veränderungen der Muster können dadurch erreicht werden, daß die Anzahl der Hilfsextruder erhöht oder ver­ ringert, die Drehzahl der sich drehenden Rohre verändert und Form und Anordnung der Perforationen in den sich drehenden Rohren sowie die Kanäle des Dornes zur Verbin­ dung mit der Hilfsdüse, die Form der Auslaßöffnungen der Hilfsdüse sowie diejenige der Wirbelbildner an der Stirn­ fläche der Hilfsdüse verändert werden.

Claims (11)

1. Verfahren zur Erzeugung von gemusterten Bahnen oder Platten aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem in einem Extrusionskopf ein Polymer-Hauptstrom in mehrere Teilströme aufgeteilt, zwei oder mehrere Polymer-Farbhilfsströme zugeführt und die Teilströme zu­ sammengeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymer-Hauptstrom (8) in zwei Teilströme (8 ₁, 8₂) aufge­ teilt, daß die Polymer-Farbhilfsströme zusammengefaßt werden, und daß die zusammengefaßten Polymer-Farbhilfsströme im Bereich der Zusammenführung der Teilströme (8 ₁, 8₂) eingeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymer-Farbhilfsströme intermittierend zusammenge­ faßt werden.

3. Vorrichtung zur Erzeugung von gemusterten Bahnen oder Platten aus thermoplastischem Kunststoff, mit einem Ex­ trusionskopf und einer Führungsvorrichtung innerhalb des Extrusionskopfes, die, in eine Erweiterung eines einen Polymer-Hauptstrom führenden Strömungskanales eingesetzt diesen in Teilströmungskanäle aufteilt, die stromab der Führungsvorrichtung zusammengeführt sind, wobei in der Führungsvorrichtung zwei oder mehrere rotierende Zufüh­ rungseinrichtungen für die Polymer-Farbhilfsströme ange­ ordnet und die Zuführungseinrichtungen über Kanäle mit dem Strömungskanal verbunden sind, dadurch gekennzeich­ net, daß die Führungsvorrichtung als integraler Dorn (9) zur Aufteilung des Strömungskanals in zwei Teilströmungs­ kanäle ausgebildet ist, daß der Dorn (9) im Bereich der Zusammenführung der Teilströmungskanäle eine Hilfsdüse (21) aufweist, und daß die Zuführungseinrichtungen (13, 16) mit der Hilfsdüse (21) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Zuführungseinrichtung aus einem Rohr (13, 16) besteht, durch dessen Wandung jeder zugehörige Polymer-Farbhilfsstrom in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Rohres (13, 16) mit der Hilfsdüse (21) in Verbindung tritt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (9) einen im wesentlichen elliptischen Quer­ schnitt aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (9) im Bereich der Zusammenführung der Teil­ strömungskanäle eine Führungsnut (27) aufweist, in die eine Hilfsdüse (21) eingesetzt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsdüse (21) einen Sammelraum (26) aufweist, der mit den Kanälen (19, 20) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (22, 34, 37, 40, 42) der Hilfsdüse (21) einen elliptischen oder rechteckigen Querschnitt aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsdüse (21) im Bereich der Auslaßöffnung (22, 34, 37, 40, 42) Wirbelbildner (35, 43) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelbildner als Nuten (35) und/oder Vorsprünge (43) ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen (22, 34, 37, 40, 42) an der Hilfsdüse (21) versetzt angeordnet sind.