DE2905866C2 - Vorrichtung zum Strangpressen eines Kunststoffes - Google Patents

Vorrichtung zum Strangpressen eines Kunststoffes

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Description

re verschieden gefärbten Bereichen extrudiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abstand der Austrittsöffnung der Injektionsnadel von der Wand der Leitung so gering ist, daß der Hauptanteil des Zusatzmittels in der Grenzschicht an der Oberfläche des stranggepreßten Produktes verbleibt.
Diese Lösung beruht, außer auf der vom Stand Jcr Technik abweichenden Aufgabenstellung, auf der überraschenden Erkenntnis, daß in einer der Einspritzvorrichtungen nachgeschalteten Zahnradpumpe üblicher Bauart die an sich zu erwartende homogene Durchmischung und Verteilung des Zusatzmittels in dem Kunststoffstrang keineswegs eintritt, sondern daß auch hinter der Zahnradpumpe noch eine ungleichmäßige Verteilung verbleibt. Erfindungsgemäß wird dieses Verhalten gezielt zur Ausbildung von durch das Zusatzmittel unterschiedlich beeinflußten Oberflächenbereichen des extrudierten Kunststoffstranges ausgenutzt, indem das Zusatzmittel von vornherein nur in bestimmte Oberflächenbereiche des Kunststoffs'ranges eingespritzt wird, in denen es dann beim Durchlaufen der Zahnradpumpe, entgegen der bisherigen Erwartung, auch verbleibt und gleichmäßige Streifen in Längsrichtung des stranggepreßten Produktes bildet.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.
Drei Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt der Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
F i g. 2 einen Längsschnitt der Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform und
F i g. 3 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung.
In den Figuren sind gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern gekennzeichnet.
Die Vorrichtung weist einen Anschluß 10 für eine Leitung 11 auf, durch die Kunststoff in Richtung von Pfeil 12 von einer nicht dargestellten Homogenisiereinrichtung (z. B. Schneckenpresse) zugeführt wird (Fig. 1). Bei Anschluß 10 ist eine erste Gehäuseplatte 13 befestigt. Die Gehäuseplatte 13 ist ebenfalls mit einem Anschluß 14, der zum Anschluß 10 einen Abstand aufweist, versehen, an dem eine Auslaßleitung 15 befestigt ist, durch die die den Zusatz enthaltende Kunststoffgrundmasse in Pfeilrichtung 16 zu einem nicht dargestellten, die stranggepreßten Endprodukte erzeugenden Extruderkopf geführt wird. Die Gehäuseplatte 13 ist mit einer Durchgangsöffnung 17 und einer Durchflußöffnung 18, sowie mit einer Bohrung 19 für den ersten Zusatz, ein grünes flüssiges Farbpigment, versehen. Am äußeren Ende der Bohrung 19 ist ein Anschluß 20 für eine Pigmentversorgungsleiiung 21 vorgesehen. Am inneren Ende der Bohrung 19 ist eine Injektionsnadel 22 angeordnet, die mit kurzem Abstand in die Durchgangsöffnung 17 ragt. Die Durchgangsöffnung 17 wird durch eine Unterteilung 23 in zwei getrennte Durchgänge unterteilt, von denen jeder während des Betriebes von dem Kunststoff durchflossen wird.
An der Gehäuseplatte 13 ist eine zweite Gehäuseplatte 24 befestigt mit einer Durchgangsöffnung 25. die mil der Durchgangsöffnung 17 fluchtet. Eine eine Durchflußöffnung 26 bildende Bohrung ist auch in der Gchäuseplaite 24 ausgebildet und fluchtet mil der Durchfluß-Öffnung 18. Die Durchgangsöffnung 25 ist mit einer Unterteilung 27 versehen, die mit der Unterteilung 23 zusammenhängt und in den Eintrimbereich 28 einer Zahnradpumpe 29 hineinragt. In der Gehäuseplatte 24 ist eine Bohrung 30 angeordnet, die an ihrem äußeren Ende einen Anschluß 31 für eine Versorgungsleitung 32 für einen zweiten Zusatz, im vorliegenden Fall ein gelbes, flüssiges Farbpigment, aufweist. Am inneren Ende ist die Bohrung 30 mit einer Injektionsnadel 33 versehen,
ίο die mit einem kurzen Abstand in die Durchgangsöffnung 25 hineinragt.
Die Injektionsnadel 22 liegt auf der einen Seite der Unterteilung 23 und die Injektionsnadel 33 auf der anderen Seite im Bereich der Unterteilung 27.
Die Zahnradpumpe 29 isi mit einem Raum 34 zur Aufnahme eines ineinandergreifenden Zahnradpaarcs 35 versehen (von denen nur ein Zahnrad zu sehen ist), welches dicht in den Raum 34 hineinpaßt. An der einen Seite des Raumes 34 ist der Eintrittsbereich 28 der Zahnradpumpe 29 gelegen und auf der dem Eintrittsbereich 28 gegenüberliegenden Seite ist ein Austrittsbereich 36 gelegen, der mit der Durchflußöffnung 26 fluchtet.
Im Betrieb wird der Einspritzeinrichtung über die Leitung 11 eine Kunststoffgrundmasse mit neutraler Farbe zugeführt, die in der Durchgangsöffnung 17 durch den Teiler 23 in zwei Ströme unterteilt wird. In einem der Ströme wird durch die Injektionsnadel 22 ein grünes Pigment eingespritzt, wobei die Injektionsnadel die Grenzschicht der Kunststoffmasse teilt und so einen Spalt bildet, in den das Pigment fließen kann. Der geteilte Strom der Kunststoffgrundmasse passiert nun die Durchgangsöffnung 25, wo über die Injektionsnadel 33 ein gelber Farbstoff in die Grenzschicht des Kunststoffgrundmassestromes eingespritzt wird, der auf der, den grünen Farbstoff enthaltenden, gegenüberliegenden Seite der Unterteilung 27 fließt. Die Injektionsnadel 33 teilt die Grenzschicht der Kunststoffmasse in gleicher Weise wie die Injektionsnadel 22. Die gestrichelten Linien 37 und 38 zeigen den Verlauf der grün bzw. gelb pigmentierten Kunststoffströme. Selbstverständlich zeigen die gestrichelten Linien 37 und 38 keinen genauen Pigmentvcrlauf, da es entlang der, mit den Wänden der Durchgangsöffnungen 17 und 25 und des Eintrittsbereiches 28 in Berührung stehenden Oberfläche der Kunststoffmasse cine gewisse Vermischung gibt. Die gestrichelten Linien /.eigen daher im allgemeinen die Bereiche mit den größten Pigmentkonzentrationen an. Wenn die Kunststoffmasse die Zahnradpumpe 29 passiert, wird
so die Masse geknetet und die Farbpigmente werden dabei vermischt und eiwas in der Kunststoffgrundmasse verteilt, und obgleich eine gewisse Wanderung der Pigmente in die mittleren Bereiche der nunmehr wieder zusammengeführten Kunststoffsirömc erfolgt, verbleibt der Haupiantcil der Pigmente in der Grenzschicht, so daß der aus der Durchflußöffnung 18 austretende und den Extruderkopf passierende Kunststoffstrom ein stranggepreßtes Produkt bewirkt, welches an seiner Oberfläche klar unterscheidbare gelbe und grüne Streifen auf-
bo weist, da im Exlruderkopf keine weitere Vermischung stattfindet.
In der F i g. 2 ist eine Abwandlung der in F i g. 1 gezeigii_n Vorrichtung dargestellt, bei der die Kunststoffmasse selbst den Zusatz in einem engen Bereich hält, so
fei daß Kunststoffgrundmasse und Zusatzmittel die Zahnradpumpe 29 passieren, wobei das Einbringen der Zusätze grundsätzlich in den F.ndbereichen der Zahnräder des Zahnradpaares 35 in den Grundmassestrom erfolet.
Bei dieser besonderen Anordnung ist eine Gchäuseplatte 39 an der Zahnradpumpe 29 so befestigt, daß eine Durchgangsöffnung 40 in der Gehäuseplatte 39 mit der Eingangsöffnung 28 der Zahnradpumpe 29 fluchtet. Zwei einander gegenüberliegende Injektionsnadeln 41 und 42 ragen so in die Durchgangsöffnung 40, daß die Enden der Injektionsnadeln 41 und 42 zueinander einen merklichen Abstand aufweisen. An der Gehüuseplatie 39 sind Versorgungsleitungen 43 und 44 für den Zusatz so befestigt, daß sie mit den entsprechenden Injektions- in nadeln 41 und 42 in Verbindung stehen. Die gestrichelten Linien 45 zeigen im allgemeinen die inneren Grenzen der Bereiche, in welchen der Hauptanteil der Zusätze während des Passierens durch die Zahnradpumpe 29 gehalten ist. Ein Teiler 46 ist in dem Austrittsbereich 36 der Zahnradpumpe 29 und in der Auslaölcitung !5 angeordnet.
In der F i g. 3 ist eine Vorrichtung dargestellt, die im Gegensatz zu der in Fig. 2 gezeigten keine Gehäuseplatte 39 aufweist. In diesem Fall ist die Leitung Il für die Kunststoffgrundmasse in der Nähe ihres Anschlusses 10 um 90° abgebogen und in der Bohrung des Anschlusses 10 sind zwei, im Abstand zueinander und zur Leitungswand angeordnete Injektionsnadeln 47 und 48 angeordnet. Die im Anschluß 10 befindliche Bohrung fluchtet zum Eintrittsbereich 28 der Zahnradpumpe 29. Das freie Ende 49 der Injektionsnadel 47 und 48 ist fischschwanzartig ausgebildet, so daß die Zusätze sich entlang der freien Ecken der Fischschwanzenden verteilen und im allgemeinen gemäß dem, durch die gestri- jo cheiten Linien 45 angegebenen Weg verlaufen, während sie die Zahnradpumpe 29 passieren.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
50

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Strangpressen eines Kunststoffes, mit einem Extruder zum Zuführen des homogenisierten Kunststoffes über eine Leitung zu einem Extruderkopf, mit einer Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von flüssigem Zusatzmittel in den Kunststoff in der Leitung, wobei die Einspritzeinrichtung wenigstens eine in die Leitung hineinragende Injektionsnadel aufweist, deren Austrittsöffnung im Abstand von der Wand der Leitung liegt, und mit einer der Einspritzeinrichtung nachgeordneten Zahnradpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Austrittsöffnung der Injektionsnadel (22,33; 41, 42; 47, 48) von der Wand der Leitung (11) so gering ist, daß der Haupianteil des Zusatzmitteh in der Grenzschicht an der Oberfläche des Svranggepreßten Produktes verbleibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit wenigstens zwei Injektionsnadel, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsnadeln (22,33; 41,42; 47,48) zum Einspritzen unterschiedlicher Zusatzmittel dienen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1. mit wenigstens zwei Injektionsnadeln, wobei die Leitung durch eine Unterteilung in eine Anzahl von Teildurchgangsöffnungen mit jeweils einer Injektionsnadel aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilung (23, 27) zum Getrennthalten der Zusatzmittel sich vom Einspritzbereich der Zusatzmittel bis zum Eintrittsbereich (28) der Zahnradpumpe (29) erstreckt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit zwei auf einander gegenüberliegenden Seilen der Leitung angeordneten Injektionsnadel^ dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsnadeln (22, 33; 41, 42) so angeordnet sind, daß das Einspritzen der Zusatzmittel in diejenigen Bereiche der Grenzschicht erfolgt, die die Endbereiche des Zahnradpaares (35) der Zahnradpumpe (29) durchlaufen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Gehäuse der Einspritzeinrichtung aus wenigstens zwei Gehäuseplatten, die miteinander fluchtende, dem Eintrittsbereich der Zahnradpumpe zugeordnete Durchgangsöffnungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseplalten (13, 24) je eine miteinander fluchtende, dem Austriitsbcreich der Zahnradpumpe zugeordnete Durchflußöffnung (18, 26) aufweisen, wobei die Durchgangsöffnungen (17, 25) und die Durchflußöffnungen (18, 26) parallel zueinander und rechtwinklig zur Fließrichtung des Kunststoffes in der Zahnradpumpe (29) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Gehäuse der Einspritzeinrichtung aus einer Gehäuseplatte, die eine dem Eintrittsbereich der Zahnradpumpe zugeordnete Durchgangsöffnung mit zwei Injektionsnadeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (40) mit der Fließrichtung des Kunststoffes ·η der Zahnradpumpe (29) fluchtet, wobei die Injektionsnadeln (41, 42) diametral einander gegenüberliegen.
7. Vorrichtung nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Austritlsbereich (36) der Zahnradpumpe (29) angeschlossene Anslaßleiuing (15) mit dem F.intrittsbercich (28) der Zahnradpumpe (29) fluchtet und einen in den Auslriltsbereich(3b) ragenden Teiler (46) aufweist.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Strangpressen eines Kunststoffes, mit einem Extruder zum Zuführen des homogenisierten Kunststoffes über eine Leitung zu einem Extruderkopf, mit einer Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von flüssigem Zusatzmittel in den Kunststoff in der Leitung, wobei die Einspritzeinrichtung wenigstens eine in die Leitung hineinragende Injektionsnadel aufweist, deren Austrittsöffnung im Abstand von der Wand der Leitung liegt, und
to mit einer der Einspritzeinrichtung nachgeordneten Zahnradpumpe.
Eine Vorrichtung dieser Art gehört gemäß der nicht vorveröffentlichten DE-OS 28 44 753 zum Stand der Technik. Mit dieser Vorrichtung soll eine gleichmäßige Verteilung und Vermischung des Zusatzmittels in dem Kunststoff erzielt werden, so daß, wenn das Zusatzmittel z. B. ein Farbstoff ist, ein gleichmäßig durchgefärbtes Produkt extrudiert werden kann. Zu diesem Zweck ragt die oder jede Injektionsnadel so weit in die Leitung hinein, daß sie den in der Leitung fließenden Kunststoffstrang bis nahe zu dessen Mitte aufreißt und das Zusatzmittel sehr tief in den Strang einspritzt, damit es sich anschließend durch den Mischungsvorgang in der der Einspritzeinrichtung nachgeschalteten Zahnradpumpe möglichst gleichmäßig im Kunststoffstrang verteilt.
Die Nachschaltung einer Zahnradpumpe aJs volumetrisches Dosierorgan an den Ausgang eines Schneckenextruders ist im übrigen aus »VDI-Berichte« Nr. 169, 1971, S. 53 - 60, bekannt, und G B- PS 6 38 364 beschreibt eine spezielle, mehrstufige Zahnradpumpe zur direkten Verwendung als Extrusionspresse, in der ein Kunststoff plastifiziert, homogenisiert, gemischt und auf den Extrusionsdruck gebracht wird. In beiden Fällen ist keine Zuinischung bzw. Einspritzung eines Zusatzmittels in den zu extrudierenden Kunststoffstrang vorgesehen.
Es ist vielen Anwendungsfällen erwünscht, einen nicht gleichmäßig durchgefärbten, sondern einen verschiedenfarbig gestreiften Kunststoffstrang zu extrudieren. Ein solchei Anwendungsfall ist die Beschichtung von Drähten für elektrische Leitungen mit einer Kunststoffisolierung, die eine Farbkennzeichnung trägt. Zum Beispiel müssen die in elektrischen Installationen verlegten Masseleitungen eine gelbgrün gestreifte Farbkennzeichnung aufweisen. Solche mehrfarbigen Beschichtungen können mit den vorgenannten Vorrichtungen nur in der Weise hergestellt werden, daß mit einer Vorrichtung ein gleichmäßig mit einer Farbe, z. B. grün, gefärbter Kunststoffstrang und mit einer anderen Vorrichtung ein gleichmäßig, z. B. gelb, gefärbter Kunststoffstrang hergestellt und diese beiden Stränge dann gemeinsam in einen Mehrfach-Extruderkopf in Form ineinanderfließender Streifen extrudiert werden. Man benötigt hierfür eine aufwendige Vorrichtung, bestehend aus einem Mehrfach-Extruderkopf, mindestens zwei an diesen angeschlossene Vorrichtungen zum getrennten Färben, Mischen und Zuführen der beiden Kunststoffstränge, sowie Einrichtungen zum Synchronisieren und Steuern dieser beiden Zuführvorrichtungen, damit die Fließraten der beiden Kunststoffstränge aufeinander
M) abgestimmt sind. Ähnliche Probleme können sich ergeben, wenn nicht unterschiedlich gefärbte, sondern durch andere /.iisat/iiiiitcl unterschiedlich modifizierte KuiiststoH'sirange gemeinsam cxtrudieri werden sollen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu-
ii5 gründe, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen An so auszubilden, daß unter Verwendimg eines einzigen l-'xiruderkopfes ein Produkt mit durch das oder die /.usai/miitcl unterschiedlich modifizierten, insbesonde-
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