DE3038306C2 - Strangpreßvorrichtung zur Herstellung von geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Strangpreßvorrichtung zur Herstellung von geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff

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Description

Die Erfindung betrifft eine Strangpreßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Es ist bekannt, Schaumstoffe aus thermoplastischen Kunststoffmassen durch Strangpressen derart herzustellen, daß die Kunststoffmasse in einem Schneckenextruder aufgeschmolzen wird. In die Kunststoffschmelze wird nun das flüssige Treibmii.'il eingespritzt. In der Fachsprache wird diese Verfahrensweise als Direktbegasungsverfahren bezeichnet.
Das unmittelbar in die Kunststoffschmelze injizierte flüssige Treibmittel muß in dem Schneckenextruder zu einem wirklich homogenen Gemisch aus Kunststoffmasse und Treibmittel vermischt werden. Um ein Aufschäumen im Extruder und sine zu hohe Austrittstemperatur der Kunststoffschmelze zu vermeiden, muß die Kunststoffschmelze unter Druck gehalten und gleichmäßig gekühlt werden. Das Schmelzegemisch wird ausgestoßen und schäumt nach dem Ausstoß auf. Um ein gutes Einmischen des Treibmittels und eine gleichmäßige Kühlung der Schmelze zu erreichen, muß in dem Schneckenextruder bisher ein verhältnismäßig langer Misch- und Kühlabschnitt vorgesehen sein. Daher wird der Schneckenextruder zur Herstellung von Schaumstoffen aus thermoplastischen Kunststoffmassen nach dem Direktbegasungsverfahren verhältnismä-Big lang.
Aus der DE-AS 18 03 896 ist eine gattungsgemäGe Vorrichtung zum Strangpressen von Kunststoffschäumen bekannt, bei der der aufgeschmolzene Kunststoff durch ein auf der Schnecke angeordnetes Stauteil gestaut und über eine By-pass-Leitung in das dem Stauteil nachfolgende Zylinderteil geführt wird. Die Umlenkung der noch nicht mit einem Treibmittel vermischten Kunststoffschmelze durch die einen sehr geringen Durchmesser aufweisende By.pass-I.eitung erfolgt zu dem Zweck, um den Druckabfall hinter dem Stauieil für die Eindüsung des Blähmittels zu nutzen und ein Rückströmen der mit dem Blähmittel vermischten Schmelze in den Eingungstcil des Zylinders zu vermeiden (Spalte 5, Zeilen 15—19). Erst danach wird die mit dem Treibmittel vermischte Schaumstoffschmcize in einen besonders ausgebildeten, statischen Kühlabschnitt Cgefördert und heruntergekühlt. Eine derartige Verfahrensweise erfordert einen sehr langen Extruder sowie By-pass-Leitungen und Kühlteile und muß allein aufgrund dessen abgelehnt werden. Hinsichtlich der Arbeitsweise ist nachteilig, daß das Treibmittel an einer Stelle niedrigen Drucks eingespritzt wird, wodurch ein vorzeitiges Aufschäumen geradezu begünstigt wird.
Aus der DE-AS 12 69 334 ist eine Schneckenpresse zum Herstellen von Schaumkunststoff bekannt, bei der über By-pass-Leitungen die mit Treibmittel vermischte Schaumstoffschmelze von der austriitsseitigen Zylinderzone höheren Drucks in die eingangsseitigen Zylinderzonen niedrigeren Drucks zurückgeleitet wird, um die Aufgabe zu erfüllen, eine bessere Vermischung der Kunststoffschmelze mit dem Treibmittel zu erreichen. (Spalte 1, Zeile 1 bis Spalte 2, Zeile 28). Diese Schrift befaßt sich nicht mit einer Kühlung der Schmelze. Außerdem ist zu befürchten, daß die in einen Bereich geringeren Drucks zurückgeführte und bereits mit Treibmittel vermischte Schmelze in diesem Niederdruckbereich bereits anfängt aufzuschäumen, wodurch die gesamte Arbeitsweise empfindlich gestört würde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Misch- und Kühleinrichtung zum homogenen Vermischen des Treibmittels und gleichmäßigen Kühlen der Schmelze zu schaffen, die eine Verkürzung des Schneckenextruders erlaubt
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst
Durch die als P,y-pass geschaltete statische Mischeinrichtung wird das eingespritzte Treibmittel in der Kunststoffschmelze homogen vermischt Statische Mischeinrichtungen sind an sich bekannt (DE-OS 19 01 013) und im Handel frei erhältlich. Die Anordnung der separaten statischen Mischeinrichiungen und der Zahnradpumpe im By-pass um die Staueinrichtung im Schneckenextruder ermöglicht eine erhebliche Verkürzung des Schneckenextruders, weil der Schneckenextruder selbst auf seiner Länge keine spezielle Misch- und Kühleinrichtung aufweisen muß und nur noch eine relativ kurze gekühlte Ausstoßzone benötigt. Die statische Mischeinrichtung wirkt als Wärmeaustauscher auf das Schmelzegemisch.
Die Zahnradpumpe stellt eine Druckerhöhung in dem durch die statische Mischeinrichtung laufenden Schmelzegemisch sicher. Dieses ist vorteilhaft, um einen durch die statische Mischeinrichtung verursachten Druckabfall auszugleichen bzw. den Druck im Schmelzegemisch zu erhöhen. Ein vorzeitiges Aufschäumen der schaumfähigen Kunststoffschmelze wird vermieden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Schneckenextruder mehrere, axial nacheinander angeordnete, von außerhalb des .Schneckenextruders liegenden statischen Mischeinrichtungen überbrückte Staueinrichtungen auf. Diese wiederholte Anordnung der erfindungsgemäßen Ausbildung ergibt in vorteilhafter Weise eine Erhöhung der Verwcilzeit des Schmelzegemisches im Schneckenextruder. Eine erhöhte Verweilzeit bedeutet aber gleichzeitig ein besseres Vermischen des Treibmittels und eine gleichmäßige Temperaturverteilung in dem Schrnelzegemisch, was eine gleichmäßige Zel!cnstruktür im extruclierten Kunststoffschaum zur Folge hat.
Die Erfindung ermöglicht das Extrudieren vor, Kunststoffschaum höchster Güte bezüglich der gleichmäßigen Zellenstruktur, wobei der benul/te Schneckenextruder wesentlich kürzer als bisher ausgebildet sein kann.
Anhand der Zeichnung werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung nachstehend näher erläutert.
F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Schneckenextruder mit einer eine Staueinrichtung überbrückenden statischen Mischeinrichtung in Verbindung mit einer Zahnradpumpe.
F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Staueinrichtungen.
Der in F i g. 1 gezeigte Schneckenextruder weist einen Extruderzyluider 3 und eine Extruderschnecke 4 auf. Ober einen Fülltrichter 5 wird dem Schneckenextruder der aufzuschmelzende Kunststoff, beispielsweise Polystyrol in Form eines Granulates mit Zuschlagen von Porenbildnern, zugeführt. Die angetriebene, sich drehende Extruderschnecke 4 wirkt in bekannter Weise auf '5 den zugeführten Kunststoff förderwirksam und aufschmelzend. In der Aufschmelzzone 6 wird der Kunststoff plastisch. Am Ende der Aufschmelzzone 6 wird über eine Einspritzöffnung 7 ein flüssiges Treibmittel unter hohem Druck in die Kunststoffschmei- 2IJ ze dosiert eingespritzt. In Förderrichtung gesehen hinter der Einspritzöffnung 7 ist ein die Zyiinüerbührung absperrender Stauring 8 auf der Extruderscnnecke 4 angeordnet Vor dem Stauring 8 ist eine Rohrleitung 9 und hinter dem Stauring 8 ist eine Rohrleitung 11 -5 angeordnet, die mit den kühlbaren statischen Mischern 114,114' verbunden sind.
Dem Stauring 8 schließt sich eine Kühl- und Ausstoßzone 15 an. Am Ende des Schneckenextruders ist eine ringförmige Extrusionsöffnung 16 angebracht. durch die die treibmittelhaltige Kunststoffschmelze ausgepreßt wird. Hinter dieser Extrusionsöffnung 16 expandiert die Polystyrolschmelze zu einem Schaum mit einer regelmäßigen Zellenstruktur. Mittels an sich bekannter Blaseinrichtungen wird der entstandene Schaumstoffschlauch 17 zu einem Folienschlauch geblasen.
Die Kunststoffschmelze mit dem eingespritzten Treibmittel wird aufgrund der Förderwirkung der Extruderschnecke 4 durch die Rohrleitung 9 in gekühlte statische Mischeinrichtungen 114, 114' gedruckt. Bei dem Durchlaufen der statischen Mischeinrichtung 114 wird die Kunststoffschmelze ständig umgeschichtet und umgewälzt, so daß das Treibmittel in der Kunststcffschmelze homogen vermischt wird und die Schmelze gleichmäßig gekühlt wird.
Die den Zufluß bzw. Abfluß darstellenden Rohrleitungen 9 und 11 sind mit je einem gekühlten statischen Mischteil 114 bzw. 114' verbunden, die untereinander über eine Zahnradpumpe 18 in Verbindung stehen. Die Zahnradpumpe 18 dient zur Förderung und Druckerhöhung der Kunststoffschmelze während des Durchströmens des statischen Mischteils 114'.
In der F i g. 2 wird eine weitere Ausf;j-.rungsform der Sirangpreßvorriduung gezeigt Der Schn-ji-Venex truder weist zwei axial hintereinander angeordnete Stauringe 208 bzw. 208' auf, die jeweils von einer gekühlten statischen Mischeinrichtung 214 bzw. 214' überbrückt werden. Das flüssige Treibmittel wird über eine Einspritzöffnung 207 in der ersten Ausgangsrohrleitung 212 zu der ersten statischen Mischeinrichtung 214 unter hohem Druck in die Kunststoffschmelze dosiert eingespritzt. Das zweimalige Durchlaufen einer statischen Mischeinrichtung ergibt eine größere Verweilzeit der Kanststoffschmelze in der Strangpreßvorrichtung.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Strangpreßvorrichtung zur Herstellung von geschäumtem, thermoplastischem Kunststoff, insbesondere von Blasfolien aus Polystyrolschaumstoff, mit einem Schneckenextruder zum Aufschmelzen des Kunststoffes und Einmischen des zugegebenen Treibmittels mit einer By-pass-Leitung, die den Extruderzylinder vor einer auf der Schnecke angeordneten Staueinrichtung mit dem der Staueinrichtung nachfolgenden Teil des Extruderzylinders verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß in der By-pass-Leitung statische Mischeinrichtungen (114, 214) und eine Zahnradpumpe (18) angeordnet sind. ι5
2. Strangpreßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneckenextruder mehrere axial nacheinander angeordnete, von außerhalb des Schneckenextruders liegenden statischen M.2«seheinrichtungen (214, 214') überbrückte Staueinrichtungen (208,208') autweist.
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