DE4020950C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Extrusionswerkzeug zur kontinuierlichen Produktion von mehrschichtigem, thermoplastischem Kunststoffverbund­ material gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Extrusionswerkzeug erlaubt das Zusammenführen von ver­ schiedenen thermoplastischen Kunststoffen und das anschießende Aus­ formen von mehrschichtigen Kunststoffolien oder -tafeln in einem Ar­ beitsgang. Durch die individuelle Ausbildung der Fließkanäle inner­ halb dieses Werkzeuges kann die beispielsweise vielfarbige Struktur oder das Muster des Produktes variiert werden.

So wurde in der DE-AS 15 04 190 ein gattungsgemäßes Coextrusionswerk­ zeug vorgeschlagen, bei dem zwei Extruder mit unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen ein Übergangsbauteil speisen. Dieses Übergangsbauteil verfügt über zwei Verteilungskanäle, die die Schmel­ ze über einen Verteilungskopf zu einer Vielzahl von Zuführkanälen leitet. Diese Zuführkanäle sind abwechselnd in Reihe nebeneinander angeordnet und ermöglichen die Bildung eines geschlossenen, aus streifenförmigen Einzelströmen zusammengesetzten Verbundstromes.

Daneben wurde durch die DE-OS 38 21 902 eine Anlage zum Extrudieren eines mehrschichtigen Stranges aus thermoplastischen Kunststoffen be­ kannt, bei der drei Extruder unterschiedliche Schmelzen in einen drei Einlaufkanäle aufweisenden Einlaufblock speisen. In einem diesem Ein­ laufblock nachgeordneten Schmelzeverteilungsbereich werden die drei Eingangsströme in eine Vielzahl von Einzelkanälen aufgeteilt und zu einem Coextrusionsbauteil weitergeleitet. Dieses Coextrusionsteil verfügt über Steuerschieber, die die Einzelkanäle ganz oder teilweise verschließen können. Die derart aufgeteilten und vervielfachten Schmelzeströme werden in einzelnen Kanälen einer Breitschlitzdüse ge­ leitet und dort zu einem mehrschichten Extrudat vereinigt.

Aus der DE-PS 37 34 883 ist des weiteren ein Koextrusionswerkzeug zur kontinuierlichen Herstellung von mehrschichtigem Verbundmaterial aus thermoplastischem Kunststoff mit einem Werkzeugblock oder Werkzeuggehäuse bekannt. Das Werkzeuggehäuse verfügt über drei Einlaßöffnungen für die von Extrudern zuführbaren Kunststoffschmelzen und über einen Auslaß in Form einer Breitschlitzöffnung und ist in seinem Inneren als strömungskanalbildende Schmelzeverteilvorrichtung für den mehrschichtigen Aufbau des Verbundmaterials ausgeführt. Diese Schmelzeverteilvorrichtung wird durch schablonenartige Werkzeugblockplatten unterschiedlicher geometrischer Gestaltung, jedoch gleicher Außenabmessungen gebildet, die so aufeinandersetzbar sind, daß schmelzekanal- bildende bzw. -verschließende Bereiche entstehen.

Schließlich ist aus der DE-OS 19 26 488 ein Extruder zum Verarbeiten plastischer Massen bekannt, bei dem im Zuführungskanal zum Verarbeitungswerkzeug eine Mischeinrichtung zur Vergleichmäßigung unterschiedlicher Massetemperaturen im Massestrang vorgesehen ist. Diese Mischeinrichtung erstreckt sich über den gesamten Querschnitt des Zuführungskanals und besteht im wesentlichen aus einer Vielzahl von Durchtrittskanälen für die plastische Masse. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Durchtrittskanäle durch die Zwischenräume von wechselsinnig aufeinander geschichteten Blechlamellen gebildet, die lösbar oder unlösbar von Stiften zusammengehalten werden.

Nachteilig bei den bisher bekannten Vorrichtungen zur Herstellung mehrschichtiger Folien und Tafeln aus thermoplastischen Kunststoffen ist, daß sie in ihrer Fertigung sehr aufwendig sind, da viele Werk­ zeugflächen mit großer Präzision gefertigt werden müssen. Außerdem kann eine Änderung der Schichtenfolge oder Schichtengeometrie des Extrudates nur durch vergleichsweise aufwendige Maßnahmen, etwa dem Austausch des kompletten Extrusionskopfes oder einzelner massiver Werkzeugblockplatten, erreicht werden.

Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Coextrusions­ werkzeug zu schaffen, das bei einem einfachen konstruktiven Aufbau des Werkzeuges mit geringem Aufwand eine schnelle Änderung des zu er­ zielenden Schichtaufbaus bzw. der Strukturierung ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, bei einem gattungsgemäßen Coextrusionswerkzeug die Schmelzeverteilvorrichtung so auszubilden, daß das durch die Schablonenbleche und die Zentrierstäbe gebildete Blechpaket durch Grundplatten an jeweils einem Ende und daran nach außen anschließend linksseitig durch eine Endplatte sowie rechtseitig durch eine Verschlußplatte begrenzt wird und daß diese modulartige Schmelzeverteilvorrichtung in dem Werkzeuggehäuse auswechselbar angeordnet ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das durch die Schablonenbleche gebildete Blechpaket durch Grundplatten begrenzt und von Zentrierstäben über eine Endplatte und eine Verschlußplatte mit­ einander verbunden. Auch eine Verklebung der Schablonenbleche kann sich als sinnvoll erweisen. Zudem ist die Schmelzeverteilvorrichtung so ausgebildet, daß sie in einem Stück aus dem Werkzeuggehäuse aus­ wechselbar ist.

Da durch die Geometrie der Schablonenbleche die Fließwege der einzel­ nen Schmelzeströme bestimmt werden, lassen sich durch die Aneinander­ reihung von Schablonenblechen gleicher oder unterschiedlicher Geome­ trie auf einfache Weise differenzierte Strukturen im Extrudat erzeu­ gen. Soll beispielsweise eine Kunststoffolie mit einer anderen als der bisherigen Strukturierung produziert werden, wird einfach die Schmelzeverteilvorrichtung des Coextrusionswerkzeuges ausgewechselt.

Durch den modularen Aufbau der Schmelzeverteilvorrichtung läßt sich schnell ein neuer Verlauf der Fließkanäle und damit eine neue Pro­ duktstrukturierung erzeugen. Die dazu notwendigen Schablonenbleche mit nur wenigen Grundgeometrieen lassen sich auf Vorrat fertigen und im Bedarfsfall zu immer wieder neuen Varianten für die Fließkanalver­ läufe zusammenfügen.

Die Erfindung läßt sich anhand von Ausführungsbeispielen darstellen. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung von drei Ex­ trudern, die gemeinsam ein Coextrusionswerk­ zeug speisen, in

Fig. 2 eine Prinzipskizze einer Schmelzeverteilvor­ richtung, und in

Fig. 3 eine Darstellung eines möglichen Aufbaus der Schmelzeverteilvorrichtung aus Schablonenble­ chen unterschiedlicher Grundgeometrieen.

Wie Fig. 1 entnehmbar ist, wird mit Hilfe der Extruder 1, 2, 3 ein Coextrusionswerkzeug 7 über Schmelzezuleitungen 4, 5, 6 mit unter­ schiedlichen, thermoplastischen Kunststoffen gespeist.

In diesem Coextrusionswerkzeug 7 werden die drei Schmelzeströme über nicht dargestellte Schmelzezuführkanäle A, B, C an eine Schmelzever­ teilvorrichtung 9 weitergeleitet und über deren gesamte Breite ver­ teilt. Dort werden diese in eine Vielzahl von Teilströmen aufgeteilt und nach einem vorgewählten Muster wieder zusammengeführt. Der derart strukturierte Massestrom verläßt das Coextrusionswerkzeug 7 an­ schließend über eine Breitschlitzöffnung 7a als gemusterte Kunst­ stoffolie oder Kunststofftafel 8.

Die Schmelzeverteilvorrichtung 9 ist als auswechselbares Bauteil aus­ gestaltet. Sie läßt sich über eine Verschlußplatte 11 fest mit dem Gehäuse des Coextrusionswerkzeuges 7 verbinden und kann bei Bedarf gegen eine eine andere Produktstrukturierung erzeugende Schmelzever­ teilvorrichtung ausgetauscht werden.

Die in Fig. 2 in einer Prinzipskizze dargestellte Schmelzeverteilvor­ richtung 9 besteht aus einer Endplatte 10 und der Verschlußplatte 11, die durch Zentrierstäbe 12 miteinander verbunden sind. Auf diese Zen­ trierstäbe 12 sind Grundplatten 18, 19 und dazwischen eine Vielzahl dünner Bohrungen 13 aufweisende Schablonenbleche 14-17 aneinander gereiht.

Diese Schablonenbleche 14-17 haben unterschiedliche Geometrieen und bilden durch Variation ihrer Verwendung Kanäle für die Schmelzeströme der Extruder 1, 2, 3, die aus den Richtungen der Schmelzezuführkanäle A, B, C zur Schmelzeverteilvorrichtung 9 gelangen. je dünner dabei die Schab­ lonenbleche bzw. die Anzahl von Blechen gleicher Geometrie sind, de­ sto schmalere Schmelzekanäle und desto feinere Strukturen lassen sich im Kunststoffprodukt erzeugen.

Soll beispielsweise eine Kunststofftafel 8 mit drei horizontal neben­ einander liegenden und unterschiedlich eingefärbten Kunststoffen her­ gestellt werden, so ist eine abwechselnde Verwendung von Schablonen­ blechen mit vier unterschiedlichen Geometrieen gemäß Fig. 3 notwendig. In dieser Abbildung ist der prinzipielle und teilweise Aufbau einer Schmelzeverteilvorrichtung 9 dargestellt, wobei zugunsten der Über­ sichtlichkeit nur jedes erste Schablonenblech eingezeichnet ist, ab dem sich die Strömungsverhältnisse für eine der drei Extruderschmel­ zen ändert.

In einer Grundplatte 19 sind vier Zentrierstäbe 12 befestigt, auf der die Schablonenbleche 14-17 aufgefädelt sind. Das Sperrblech 14 ver­ schließt alle Schmelzezuführkanäle A, B, C und bildet so den Abschluß des aus den Schablonenblechen gebildeten Blechpaktes zur Grundplatte 19.

Durch die Verwendung von Schablonenblechen der Geometrie des Bleches 15, 15a bildet sich ein Schmelzekanal, der einerseits den Zustrom von Schmelze der unteren und der hinteren Schmelzezuführung B, C verhindert, andererseits aber Schmelze aus der oberen Schmelzezuführung A in Richtung D zur Breitschlitzöffnung 7a passieren läßt.

Ein oder mehrere Bleche 14 mit ihrer alle Zuführkanäle versperrenden Geometrie trennt den ersten Strömungskanal mit der Schmelze des Ex­ truders 1 vom nächsten Kanal, der durch Schablonenbleche 16, 16a gebildet wird. Bleche dieser Geometrie versperren zwar die obere und hintere Schmelzezuführung von den Extrudern 1, 2, lassen aber die Schmelze des Extruders 3 über die untere Schmelzezuführung B durch die Schmelzeverteilvorrichtung 9 an dieser Stelle durchtreten.

Nach einem oder mehreren die Schmelzezuführkanäle A, B, C verschlie­ ßenden Blechen 14 sind auf den Zentrierstäben 12 Schablonenbleche 17, 17a aneinandergereiht, die nur die Schmelze des Extruders 2 über die hintere Schmelzezuführung C des Coextrusionswerkzeuges passieren und in Richtung D zur Breitschlitzdüse 7a verlassen läßt.

Durch eine Wiederholung der Verwendungsreihenfolge der Schablonen­ bleche 14-17 läßt sich die Schmelzeverteilvorrichtung 9 derart auf­ bauen, daß die gewünschte, sich alternierende Abfolge von horizontal nebeneinander orientierten und unterschiedlich eingefärbten Schmelzen in dem Extrudat herstellbar ist.

Der modulare Aufbau der Schmelzeverteilvorrichtung 9 ermöglicht so eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten bezüglich der Struktu­ rierung des Extrudates. Da nur wenige Schablonengeometrieen notwendig sind, ist die Herstellung einer andere Produktstrukturen erzeugenden Schmelzeverteilvorrichtung einfach und kostengünstig.

Claims (2)

1. Coextrusionswerkzeug zur kontinuierlichen Produktion von mehrschichtigem, thermoplastischem Kunststoffverbundmaterial, umfassend ein Werkzeuggehäuse, das wenigstens zwei Einlaßöffnungen für die von Extrudern zugeführten Schmelzen und einen Auslaß in Form einer Breitschlitzdüse aufweist, sowie eine im Gehäuseinneren angeordnete Schmelzeverteilvorrichtung, wobei die Schmelzeverteilvorrichtung aus einzelnen, über Bohrungen (13) verfügende Schablonenbleche (14-17) unterschiedlicher Geometrie aber gleicher Außenabmessungen aufgebaut ist, die mit ihren großflächigen Seiten so auf wenigstens drei Zentrierstäben (12) aneinanderliegend aufgereiht sind, daß Schablonenbleche (14-17) gleicher Geometrie schmelzekanalbildende und/oder -verschließende Bereiche bilden, dadurch gekennzeichnet,
daß das durch die Schablonenbleche (14-17) und die Zentrierstäbe (12) gebildete Blechpaket durch Grundplatten (18, 19) an jeweils einem Ende und daran nach außen anschließend linksseitig durch eine Endplatte (10) sowie rechtsseitig durch eine Verschlußplatte (11) begrenzt wird, und
daß diese modulartige Schmelzeverteilvorrichtung (9) in dem Werkzeuggehäuse (7) auswechselbar angeordnet ist.

2. Coextrusionswerkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schablonenbleche (14-17) mit ihren großflächigen Seiten gegeneinander verklebt sind.