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Verfahren zum Formen von schmelzbaren, organischen Kunststoffen, insbesondere
Polyamiden In der Kunststoffindustrie ist es häufig erforderlich, organische Kunststoffe
vor ihrer Weiterverarbeitung in eine Schmelze zu verwandeln. Derartige Schmelzen
werden dann auf Gieß-, Spritz- oder Spinnvorrichtungen verformt. Der Kunststoff
wird entweder in endloser Form als Band, Draht oder Stal> oder auch in stückiger
Form, in Form von Schnitzeln oder als Pulver angeliefert. Abgesehen von der physikalischen
Form des Kunststoffes haben namentlich die Polyamide eine Reihe von Eigenschaften,
die besondere Maßnahmen beim Aufschmelzen bedingen. Die Sauerstoffempfindlichkei
t dieser Stoffe, die zu Verfärbungen führen kann, ihre Empfindlichkeit gegen bestimmte
Werkstoffe, z. B. Eisen,
und die hohen Schmelztemperaturen in der
Größenordnung von 150 bis 300° sind hier zu nennen.
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Es ist bekannt, diese Kunststoffe in Form von Stäben an der Spitze
abzuschmelzen und die Schmelze unter dem Druck des nachgeförderten Stabes auszupressen
und zu verformen. Hierfür wurden konische Heizflächen vorgeschlagen, die gegebenenfalls
noch mit einer Riffelung zur Trennung des flüssigen Stoffes vom festen versehen
waren. Diese Aufschmelzeinrichtung hat den Nachteil, daß der Werkstoff mit einem
verhältnismäßig hohen Druck an die Heizfläche gepreßt werden muß, um genügende Abschmelzleistung
zu erzielen. Deshalb war man dazu übergegangen, den Kunststoff in Stab- oder Bandform
in stückiges Giut zu verwandeln und auf einer möglichst großen Heizfläche. einem
Rost, aufzuschmelzen. der mit den entsprechenden Durchbrüchen versehen ist, um die
Schmelze von dem noch festen Werkstoff zu trennen. Natürlich sind bei stückigem
Gut besondere Vorkehrungen zu treffen, um die in den Zwischenräumen zwischen den
Schnitzeln befindliche Luft durch ein inertes Gas zu ersetzen und dann das inerte
Gas aus der Schmelze wieder zu entferne, was einen erheblichen Aufwand bedingt.
Es ist auch der Vorschlag gemacht worden, die Heizfläche zu bewegen, um immer eine
neue, von Schmelze befreite Heizfläche dem frisch auftreffenden Kunststoff darzubieten.
Der Mangel der bekannten Anordnung ist also ihre geringe spezifische Schmelzleistung,
die nur durch hohe Drücke und große Heizflächen ausgeglichen werden kann. Der Schmelzraum
muß entsprechend groß gemacht werden. Bei den hohen Temperaturen bedeutet das einen
großen Wärmeaufwand und großen Aufwand an Edelstahl, aus dem die Schmelzräume hergestellt
werden. Ferner bedingt die umständliche Form der festen Heiztlächen oder Roste erhebliche
Herstellungskosten.
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Erfindungsgemäß wird mln zum Formen von schmelzbaren, organischen
Kunststoffen, insbesondere von Polyamiden, ein Verfahren angewendet, bei welchem
der Kunststoff in Form eines Bandes oder Drahtes mit einem Ende in den Schmelzfluß
desselben Kunststoffes getaucht, fortlaufend nachgefördert und unter dem Druck des
nachgeförderten Kunststoffes oder mit Hilfe von Pumpen unmittelbar verformt wird.
Dieses Verfahren hat gegenüvber dem Bekannten den Vorteil, daß mit einer verhältnismäßig
kleinen Vorrichtung und mit verhältnismäßig niedrigen Drücken eine weit höhere Abschmelzleistung
erzielt wird. Bei dem bekannten Verfahren trittt der Stab oder das Baiid gegen eine
feste Herzfläche, während erfindungsgemäß der Stab oder das Band in den Schmelzfluß
desselben Werkstoffes getaucht wird und an keiner Stelle direkt gegen eine feste
Heizfläche trifft. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung findet die Wärmeübertragung
demgemäß durch die Schmelze des aufzuschmelzenden Stoffes selbst statt. Die Bewegung
des nachgeförderten festen Werkstoffes erzwingt eine entsprechende Bewegung der
Schmelze. Die Schmelze wird an der Heizfläche vorbeigeführt und trifft dann auf
den eintretenden festen Kunststoff, so daß dauernd ein Wärmeaustausch zwischen der
Heizfläche und dem festen Werkstoff stattfindet, ohne daß dieser die Wand berührt.
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Es ist überraschend, daß durch diese neue Ausgestaltung des Verformungsverfahrens
in einfacher Weise höhere Abschmelzleistungen erzielt werden. Für das Verfahren
können sowohl Bänder mit genau gleichbleibendem Querschnitt oder Bänder oder Stäbe
mit ilinerhalb gewisser Grenzen schwankendem Querschnitt verwendet werden.
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Eine für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignete
Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Der eigentliche Schmelzraum 1 (Fig. 1) besteht aus einem der Bandform
durch Breitdrücken angepaßten glatten Rohr, das an beiden Enden in Flansche 7 und
12 eingeschweißt ist. Diesen Schmelzraum 1 umgibt ein Heizmantel 2, der mit einer
Siedeflüssigkeit 3 gefüllt ist. Die Flüssigkeit 3 wird durch den Heizkörper 4 zum
Sieden gebracht. Der Dampf steigt bis in das Rohr 5 und den Rückflußkühler 6. Die
Überschußwärme wird durch den Rückflußkühler abgeführt und so eine einheitliche
Temperatur längs des ganzen Schmelzraumes 1 gewährleistet. Die Schmelze wird auf
eine über der Schmelztemperatur liegende Temperatur erhitzt und kann so Wärme an
den aufzuschmelzenden Kunststoff abgeben. Auf dem Flansch 7 ist das Einlaufstück
8 angebracht, das mit einem gleichen Heizmantel 9, dem Heizkörper 10 und dem Rückflußkühler
11 versehen ist. Dieses getrennte Heizsystem bietet die Möglichkeit, im Einlaufstück
8 eine niedrigere Temperatur als im Schmelzraum 1 einzuhalten. Tritt das Band durch
das Einlaufstück in den Schmelzraum, so füllt sich der Raum mit Schmelze, bis die
Schmelze das Bestreben hat, an dem Einlaufstück 8 herauszutreten. Infolge der niedrigeren
Temperatur am Einlauf nimmt die Zähigkeit der Schmelze zu. Die zähe Masse wird durch
Anfrieren an dem kalten Band wieder in den Schmelzraum zurückgeführt. Dadurch wird
nicht nur ein vollständiger Luftabschluß erreicht, sondern auch der Schmelzraum
unter Druck gesetzt. Das Band erzeugt bei seiner fortlaufenden Bewegung
einen
längs des Schmelzraumes 1 zunehmenden Druck. Der Enddruck dient entweder unmittelbar
zum Herausdrücken der Schmelze oder zum 1 Füllen der an den Schmelzraum angeschlossenen
Pumpe. Die Druckzunahme länge des Schmelzraumes 1 hat den Zweck, Blasen im Band
abzuscheiden, die in der Schmelze nicht von selbst in Zonen höheren Druckes vordringen
können. Die Maße des Einlaufstückes 8 werden den Maßen des zur Verarbeitung gelangenden
Bandes angepaßt.
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Bei der beschriebenen Ausführung der Vorrichtung sind Spiele bis
8 mm und mehr möglich. Ein weiterer Spalt zwischen Band und Wandung kann durch Verlängerung
des Einlaufstückes ausgeglichen werden. An den Flansch 12 des Schmelzraumes 1 schließt
sich ein Körper 13 an, in dem die Pumpe 14, das Filter 15 und die Düse 16 befestigt
sind.
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111 der Fig. 2 ist das Lieferwerk zur Nachlieferung des Bandes 17
in den Einlauftrichter 8 dargestellt. Da die Pumpe 14 eine bestimmte gleichbleibende
Menge aus dem Schmelzraum abzieht, so ist eine besondere Regelung der Zulaufmenge
in Abhängigkeit von der Pumpenförderung vorzusehen.
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Durch das Herstellungsverfahren wird die Ungleichförmigkeit des Bandes
17 auf das Dickenmaß beschränkt. Deshalb wird beim Eintauchen von dickerem Werkstoff
die Eintauchtiefe in den Schmelzraum bis zum völligen Aufschmelzen größer als bei
dünnerem Gut. Die Eintauchtiefe des Bandes also ist ein Maß für die zugeförderte
Menge. Wird daher die Eintauchtiefe unveränderlich gehalten, so ergibt sich auch
eine gleichbleibende Abschmelzmenge im Schmelzraum. Gemäß Fig. 2 ist als Regler
ein Draht 18 vorgesehen. der in den Schmelzraum mit eingehängt ist.
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Trifft das Band 17 auf das Umkehrende dieses Anschlagdrahtes. so sitzt
es auf das freie Ende 19 des Drahtes einen Zug aus. Dieser Zug wirkt auf eine Sperrklinke
20, die ausgeklinkt wird. Diese Sperrklinke wird über die Koppel 21 von der Welle
22 aus angetrieben. Durch das Ausschalten der Sperrklinke wird die Walze 23 stillgesetzt,
die das Band 17 bewegt. Die Förderung des Bandes hört auf.
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An Stelle eines besonderen Anschlages und einer rückwirkenden Vorrichtung,
die eine Schaltung vornimmt, kann auch das Drehmoment an den Walzen zur Änderung
der Bandgeschwindigkeit kenutzt werden; denn beim Auftreffen des Bandes gegen den
Grund des Schmelzraumes oder einen verschiebbaren Anschlag nimmt auch das Drehmoment
der Förderwalzen zu. Diese Drehmomentzunahme kann entweder dazu benutzt werden,
eine Rutschkupplung zum Rutschen, einen Elektromotor mit Hauptstromcharakteristik
zur Änderung der Umfangsgeschwindigkeit zu bringen, oder schließlich zum Umschalten
eines drehmomentabhängigen Getriebes, wie sie z. B. für Schaltgetriebe entwickelt
sind, verwendet werden.
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Die weitere Möglichkeit der Regelung besteht in der Aufrechterhaltung
eines bestimmten Druckes im Schmelzraum. Der Druck im Schmelzraum kann beispielsweise,
wie in Fig. 3 dargestellt ist, mittels einet Membran 24, die in der Seitenwand des
Schmelzraumes 25 eingebaut ist, gemessen werden und auf einen einfachen Kontakt
26 wirken, der ein entsprechende Umschaltung der Zuliefergeschwindigkeit der Förderwalzen
bewirkt.
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Das Verfahren nach der Erfindung ist besonders übersichtlich, weil
die in dem Schmelzraum stattfindenden Vorgänge von außen erkennbar sind. Die Verwendung
der nicht kalibrierten Bänder und ihre einfache Aufschmelzung bietet die Möglichkeit,
erhebliche Mengen, wie sie beispielsweise in Filmgieß-, Spinn- oder Spritzgußmaschinen
gebraucht werden, schnellstens aufzuschmelzen.