DE4034268C2

DE4034268C2 -

Info

Publication number: DE4034268C2
Application number: DE4034268A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl.-Ing. 3017 Pattensen De Baumgarten
Original assignee: PAUL TROESTER MASCHINENFABRIK 3000 HANNOVER DE
Current assignee: PAUL TROESTER MASCHINENFABRIK 3000 HANNOVER DE
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-10-27
Publication date: 1992-06-25
Also published as: DE4034268A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von bahnenförmigen Platten und Folien aus Kautschukmischungen und/oder Kunststoffen, bestehend aus einem mit einem Breitspritzkopf versehenen Extruder und einem an diesen gekoppelten Kalander, bei der der Breitspritzkopf mit tief in den Walzenspalt reichenden auswechselbaren Ausformleistenpaaren versehen ist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-PS 24 50 225 bekannt. Auf derartigen Vorrichtungen werden Platten und Folien unterschiedlicher Dicke hergestellt, die auch in unterschiedlichen Breiten herzustellen sind. Soll mit dieser Vorrichtung eine Produktionsumstellung auf eine dünnere Platte oder Folie vorgenommen werden, wird der Walzenspalt des Kalanders verkleinert und die Walzenumfangsgeschwindigkeit erhöht. Bei dieser Vorrichtung wird mit einem Knet vor dem Walzenspalt gearbeitet, um das meist empfindliche Material nicht voll im Extruder aufschließen zu müssen, sondern einen Teil der Aufschließarbeit aus dem Extruder vor den Walzenspalt in den dort befindlichen Knet zu verlagern. Einer praktischen Erfahrung entspricht, daß der vor dem Spalt rotierende und als Knet bezeichnete Materialwulst in einem optimalen Durchmesserbereich liegen muß, der von der Viskosität, der Kalandergeschwindigkeit, der Spaltweite und dem Walzendurchmesser abhängt (H. Kopsch, Kalandertechnik, Carl Hanser Verlag 1978). Ein solcher rotierender Knet tritt bei ungleichen Walzen umfangsgeschwindigkeiten auf, bei gleichen oder nahezu gleichen Walzenumfangsgeschwindigkeiten regelt man den Walzenlauf derart, daß vor dem Walzenspalt das zugeführte Material dicker als der Walzenspalt ist, wobei sich ebenfalls ein Materialwulst begrenzter Größe vor dem Walzenspalt bildet, der jedoch nicht rollt und der notwendig ist, damit die Walzen ihre Kalibrier- und Glättarbeit leisten können.

Liegt der Knet vor dem Walzenspalt nicht in seinem optimalen Durchmesserbereich und weist er einen erheblichen Materialüberschuß auf, so wird dem Knet über die nun höhere Leistung abgebenden Walzen mehr Energie zugeführt, so daß es zu Überhitzungen des Materiales im Knet und schließlich zu Materialschä digungen durch Verbrennen, Zersetzen und Vulkanisieren kommt. Die Qualität der hergestellten Platte oder Folie wird hierdurch gemindert, was zur Unbrauchbarkeit führen kann. Die Vorrichtung der DE-PS 24 50 225 will durch die an sich lange vorbekannte und allgemein übliche Austauschbarkeit der Ausformleisten im Spritzkopf des Extruders erreichen, daß bei einer Veränderung der Arbeitsdicke weiterhin das Material im Walzenspalt genügend aufgeschlossen, aber nicht geschädigt wird. Durch die Auswechselbarkeit der Ausformleistenpaare wird die mit dem Knet in Kontakt befindliche Walzenumfangsstrecke der Kalanderwalzen geändert. Bei Änderung der Arbeitsdicke und damit der Weite des Arbeitsspaltes wird der Düsenmund durch Austauschen, Einsetzen oder Herausnehmen des Düsenlippenpaares vor- oder zurückverlegt und damit die mit dem zu verarbeitenden Material vor der engsten Stelle des Walzenspaltes in Kontakt befindliche Strecke des Walzenumfanges verändert.

Die Verlagerung eines Teiles der Aufschließarbeit aus dem Extruder vor den Walzenspalt des Kalanders bringt die Gefahr mit sich, daß durch die Rollbewegung des Knets vor dem Walzenspalt Luft in den Knet mit eingeschlossen wird. Derartige Lufteinschlüsse in Platten oder Folien machen die Platten oder Folien aber wertlos.

Man kann durch geeignete Konstruktionen, Dimensionierungen und Arbeitsbedingungen jedoch das Material im Extruder bereits genügend aufschließen, so daß man auf die Aufschließarbeit im Knet vor dem Walzenspalt verzichten kann. In diesem Falle läßt man die Walzen des Kalanders als Glätt- und Kalibrierwerk zeuge mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit arbeiten. Durch ungenügend gleichmäßige Verteilung des Extrudates im Spritzkopf können sich aber auch hier Material anhäufungen von über die Breite unterschiedlicher Größe bilden, was sich durch seitliches Fließen vor dem Walzenmund ausgleichen muß, dabei aber eine gewisse Mindestgröße des Knet voraussetzt. Diese Fließbewegung kann bei erheblicher Geschwindigkeit des Aufbaues solcher Materialanhäufungen auch zu einer Wirbelbildung führen. Solche Wirbelbildungen, die nicht nur hier, sondern regelmäßig auch in einem rollenden Knet auftreten, führen ebenfalls zu Lufteinschlüssen im Material, die auf jeden Fall zu vermeiden sind, weil sie die hergestellte Platte oder Folie unbrauchbar machen.

Um die Materialverteilung am Düsenmund zu vergleichmäßigen, ist es bekannt, im Spritzkopf vor dem Düsenlippenpaar Verdrängerkörper in den Fließweg einzubauen oder im Spritzkopf austauschbare, die Fließwege einschließende Platten mit in bestimmter Weise angeordneten Verdrängerinseln einzubauen und bei Bedarf auszutauschen, oder den Düsenmund in eine Vielzahl verstellbarer Abschnitte aufzuteilen (DE 89 03 607 U1). Diese Möglichkeit führt schon zu erheblichen Verbesserungen in Bezug auf ein gleichmäßiges Fließverhalten beim Austritt der Masse aus dem Spritzkopf, ist aber abhängig von der vorliegenden Materialbeschaffenheit nach Mischungszusammensetzung und -zustand, von der Extrusionsgeschwindigkeit, dem Extrusionsdruck und der Extrusionstemperatur. Bei einer Veränderung dieser Parameter ändern sich die Fließverhältnisse im Spritzkopf und damit die Gleichmäßigkeit des Materialaustritts am Düsenmund, was sich durch Austauschen der Verdrängerkörper der Düsenlippenpaare oder Verstellung der Düsenlippenabschnitte korrigieren läßt.

Für die Herstellung von Platten und Folien besonders hoher Qualität ist es erforderlich, daß die aus dem Düsenmund austretende Masse möglichst

- gleiche Austrittsgeschwindigkeit
- gleiche Extrudatdicke
- gleiche Extrudattemperatur und
- gleichen Extrudataufschließungszustand

aufweist. Dann braucht man im Kalander lediglich noch Kalibrierarbeit zu leisten und erhält eine hervorragend gleichmäßige Platte exakt gleicher Dicke.

Ungleichmäßige Austrittsgeschwindigkeiten über die Breite führen zu Dickenschwankungen in der Platte nach dem Kalibrieren, zu Verwerfungen und Inhomogenitäten. Ungleiche Extrudatdicke führt zu Wulstbildungen vor dem Walzenspalt mit der Gefahr von Lufteinschlüssen. Ungleiche Extrudattemperatur führt zu Dickenschwankungen durch verschiedene Schrumpfung, unterschiedlichen Vulkanisationen und unterschiedlichen Festigkeiten. Ungleicher Aufschließungsgrad führt zu weiteren Inhomogenitäten der hergestellten Platte oder Folie.

Die genannten Parameter lassen sich jedoch nicht immer in der gewünschten Weise über die gesamte Breite des Extrudates vergleichmäßigen, zumal die Anforderungen an eine größere Breite des Extrudates (im Verhältnis zum Schneckendurchmesser des Extruders) mit der Zeit immer größer wurden.

Neben diesen Extruder-Kalander-Kombinationen gibt es auch Spritzköpfe, welche eine einzige rotierende Walze aufweisen und deren Düse durch eine Düsenlippe und die rotierende Walze gebildet ist. Die Walze läßt sich in Spritzkopf kontinuierlich zur Einstellung der Dicke der extrudierten Platte verstellen.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, zur Herstellung einer völlig homogenen Platte oder Folie von über der gesamten Breite gleicher Dicke die Einlaufbedingungen des den Spritzkopf verlassenden in den Kalander einlaufenden Extrudates mit einfachen Mitteln zu optimieren.

Die Erfindung besteht darin, daß die Leistenpaare in ihrer Länge, Form und Innenkontur so gestaltet sind, daß die Austrittsgeschwindigkeit, die Extrudatdicke, die Temperatur und der Aufschließungsgrad vergleich mäßigt wird, daß die Kalanderwalzen gleiche oder nahezu gleiche Umfangsgeschwindigkeit aufweisen und daß eine Vorrichtung zur Feinverstellung des Abstandes Extruder - Kalander zwischen Extruder und Kalander angebracht ist.

Bei dieser Vorrichtung dienen die Leistenpaare durch ihre Gestaltung in Länge (in Fließrichtung gesehen), Form und Innenkontur zur Herstellung einer Platte, die bereits völlig homogen aus dem Düsenmund austritt und im Kalander lediglich kalibriert und geglättet wird. Das führt zu einem hervorragend homogenen Produkt. Durch die Feinverstellung des Abstandes Extruder - Kalander kann der unterschiedlichen Länge der Leistenpaare Rechnung getragen werden, der Düsenmund kann immer möglichst dicht an die engste Stelle des Walzenspaltes herangebracht werden. Dieser Abstand zwischen engster Stelle des Walzenspaltes und Düsenmund kann aber auch variiert werden, um dem nicht rollenden Materialwulst vor der engsten Stelle des Walzenspaltes eine optimale Größe zu geben.

Hierzu ist es zweckmäßig, wenn die Leistenpaare in ihrer Länge, Form und Innenkontur so gestaltet sind, daß die Austrittsgeschwindigkeit, die Dicke und die Temperatur sowie der Aufschließungsgrad vergleichmäßigt werden.

Dazu ist es zweckmäßig, wenn Leistenpaare für gleiche Extrudatdicken von verschiedener, auf die Mischungs eigenschaften abgestimmter Länge (in Fließrichtung gesehen) und/oder mit unterschiedlicher Innenkontur und/oder mit unterschiedlicher Form zum Auswechseln bereit gehalten werden. So kann es zweckmäßig sein, wenn die Leisten an Stellen geringeren zulaufseitigen Mischungsdruckes für einen geringen Widerstand ausgebildet sind, z. B. durch größere Austrittsspalt weite und/oder geringe Länge in Fließrichtung.

Auch kann es zweckmäßig sein, wenn die Leisten an Stellen, an denen die Mischung mit geringerer Geschwindigkeit austritt, eine größere Austrittsspalt weite aufweisen. Die größere Dicke des Extrudates an dieser Stelle gleicht den sonst durch die geringere Geschwindigkeit an dieser Stelle entstehenden Material unterschuß aus.

Zweckmäßig ist es, wenn der Fließwiderstand der Leisten über die Arbeitsbreite gesehen dem jeweils partiellen zulaufseitigen Mischungsdruck proportional entsprechend ausgestaltet ist. Dieses kann durch Vorsprünge oder Ausnehmungen an den Innenflächen der Leisten erfolgen, wobei die Vorsprünge auch als auswechselbare Bauteile gestaltet sein können und die Ausnehmungen durch einlegbare Körper in ihrer Gestaltung geändert werden können.

Die Vorrichtung zur Feinverstellung kann aus Gewindespindeln bestehen, durch die eine genau definierte Abstandseinstellung ermöglicht wird. Diese kann aber auch auf andere Weise erfolgen, indem Distanzklötze zwischen Extruder und Kalander eingesetzt werden oder indem die meist hydraulisch betätigten Feststellvorrichtungen die Feststellung vornehmen, nachdem der Abstand empirisch oder mittels einer Skala eingestellt ist.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß durch verlängerte Düsenlippen die Aufschließarbeit im Extruder und im Spritzkopf intensiviert wird, weil verlängerte Lippen Anlaß für einen erhöhten Druckaufbau im Extruder sind, und daß ein Teil der Aufschließarbeit örtlich in den Bereich der verlängerten Lippen verlegt wird.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Extruder-Kalander-Kombination in Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Spritzkopf und die Kalanderwalzen mit einem Ausformleistenpaar,

Fig. 3 mit einem anderen Ausformleistenpaar,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Spritzkopf mit angebrachter Ausformleiste,

Fig. 5 verschiedene Ausformleistenpaare im Schnitt und in Ansicht,

Fig. 6 eine Möglichkeit der Leistenbefestigung,

Fig. 7 eine andere Leistenbefestigung.

Die Vorrichtung zur Herstellung von bahnenförmigen Platten besteht aus einem Extruder 1 und einem Kalander 2, dessen Walzen 3 in ihrem Abstand verstellbar angeordnet sind. Diese Walzen arbeiten mit gleicher oder nahezu gleicher Umfangsgeschwindigkeit. Zwischen dem Extruder 1 und dem Kalander 2 befindet sich der am Extruder 1 angeflanschte Breitspritzkopf 4, durch den die aus dem Extruderzylinder 5 unter dem von der Extruderschnecke 6 erzeugten Förderdruck stehende aufgeschlossene Masse zu einer Platte ausgebreitet wird. Damit diese Ausbreitung möglichst gleichmäßig erfolgt, sind in den Breitspritzkopf 5 partiell auswechselbare Fließwiderstände 7 einsetzbar, die austauschbar sind. Diese einsetzbaren und austauschbaren Fließwiderstände sind ein lange bekanntes Mittel, das eingesetzt wird, um den Materialstrom beim Austritt aus dem Düsenmund 8 zu vergleichmäßigen. Sie reichen aber nicht aus, um gleiche Austrittsgeschwindigkeit, gleiche Extrudatdicke, gleiche Extrudattemperatur und gleichen Extrudataufschließungszustand zu erreichen. Die den eigentlichen Düsenmund bildenden paarweise am Breitspritzkopf 4 angebrachten auswechselbaren Ausformleisten werden eingesetzt, um der den Düsenmund 8 verlassenden Platte 10 die gewünschte Plattendicke zu geben. Diese Platte 10 durchläuft den Spalt zwischen den Walzen 3 und wird hier in diesem Spalt kalibriert und geglättet. Nach dem Auslaufen aus dem engsten Walzenspalt erhält man als Endprodukt eine Platte 11. Durch geeignete Einstellung der Drehzahl der Walzen 3 kann man vor dem engsten Walzenspalt einen Wulst 12 aufbauen, der aber wegen der gleichen oder nahezu gleichen Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 3 nicht rollt. Dieser Wulst 12 soll, wenn er überhaupt durch entsprechende Einstellung der Walzendrehzahl erhalten wird, gleichmäßig in seiner Dicke über die ganze Breite der Platte 10 sein.

Im gezeichneten Ausführungsbeispiel steht der Extruder 1 fest, während der Kalander 2 auf Schienen 13 verschiebbar ist. Für den Betrieb werden Kalander 2 und Extruder 1 fest miteinander verkoppelt. Hierzu dienen mechanische oder hydraulische Mittel in Form von Hydraulikzylindern 14, welche eine Klammer 15 an einen hierfür am Gehäuse des Kalanders 2 vorgesehenen Vorsprung 16 andrücken. Nach dem Lösen der Klammer 15 ist der Kalander 2 vom Extruder 1 wegschiebbar, damit der Breitspritzkopf 4 geöffnet werden kann und die Extruderschnecke 6 herausgezogen werden kann.

Zur Abstandseinstellung können zwischen der Seite der Klammer 15 und einem weiteren Vorsprung 17 Distanzklötze 18 eingesetzt werden. Zweckmäßigerweise ist aber eine Feinverstellvorrichtung in Form einer Gewindespindel 19 vorgesehen. Die Einstellung kann aber auch mit Hilfe einer Skala 20 erfolgen.

Die unterschiedlichen Leistenpaare können, wie in Fig. 5 gezeigt, unterschiedliche Länge L in Fließrichtung aufweisen, wobei diese Länge in Fließrichtung auch über die Breite B der Leistenpaare unterschiedlich sein kann. Die Innenkonturen der Leisten 9 können unterschiedlich sein. Es können Verdrängerkörper 21 an die Innenwandungen der Leisten anbaubar sein. Diese können verschiedene Breiten und Abmessungen aufweisen.

Zweckmäßig ist es, die Leisten so zu gestalten, daß sie ohne ein Öffnen des Spritzkopfes an diesen anbaubar sind. Das erfolgt zweckmäßigerweise in der Art, daß die Leisten einen nach außen weisenden Vorsprung 22 aufweisen, der Bohrungen für die Aufnahme von Schrauben 23 aufweist, mit denen die Leisten am Breitspritzkopf 4 anschraubbar sind. Es kann aber auch der Spritzkopf Vorsprünge 24 tragen, die ebenfalls Bohrungen für Schrauben 23 zum Befestigen der Leisten 9 aufweisen.

Liste der Bezugszeichen:

1 Extruder
2 Kalander
3 Walzen
4 Breitspritzkopf
5 Extruderzylinder
6 Extruderschnecke
7 Fließwiderstand
8 Düsenmund
9 Ausformleisten
10 Platte
11 Platte
12 Wulst
13 Schienen
14 Hydraulikzylinder
15 Klammer
16 Vorsprung
17 Vorsprung
18 Distanzklotz
19 Gewindespindel
20 Skala
21 Verdrängerkörper
22 Vorsprung
23 Schrauben
24 Vorsprung
L Länge
B Breite

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung von bahnenförmigen Platten und Folien aus Kautschukmischungen und/oder Kunststoffen, bestehend aus einem mit einem Breitspritzkopf versehenen Extruder und einem an diesen gekoppelten Kalander, bei der der Breitspritzkopf mit tief in den Walzenspalt reichenden auswechselbaren Ausformleistenpaaren versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leistenpaare (9) in ihrer Länge, Form und Innenkontur so gestaltet sind, daß die Austrittsgeschwindigkeit, die Temperatur und der Aufschließungsgrad vergleichmäßigt wird,
daß die Kalanderwalzen (3) nahezu gleiche Umfangsgeschwindigkeit aufweisen, und
daß eine Vorrichtung (14, 15, 16) zur Feineinstellung des Abstandes Extruder - Kalander zwischen Extruder und Kalander angebracht ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistenpaare für gleiche Extrudatdicken von ungleicher Länge (in Fließrichtung gesehen) und/ oder ungleicher Form und/oder mit unterschiedlichen Innenkonturen versehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (9) an den Stellen geringeren zulaufseitigen Mischungsdruckes für einen geringeren Widerstand ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fließwiderstand der Leisten über ihre Arbeitsbreite gesehen dem jeweils partiellen zulaufseitigen Mischungsdruck proportional entsprechend ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (9) an Stellen, an denen die Mischung mit geringerer Geschwindigkeit austritt, eine größere Austrittsspaltweite aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Innenflächen der Leisten Vorsprünge oder Ausnehmungen als Fließwiderstände befindlich sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge als auswechselbare Bauteile gestaltet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung zur Feineinstellung des Abstandes Extruder (1) - Kalander (2) zu beiden Seiten der Klammer (15) vorgesehen sind, die an unterschiedliche Stellen von Vorsprüngen (16) mit hohem Druck andrückbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Feineinstellung des Abstandes Extruder - Kalander eine Gewindespindel ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung zur Feineinstellung des Abstandes Extruder - Kalander Distanzklötze (18) eingesetzt sind.