DE1629364B2 - Verfahren und vorrichtung zum extrudieren einer aus thermoplastischen kunststoffen bestehenden verbundbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Extrudieren einer aus thermoplastischen Kunststoffen bestehenden Verbundbahn mit einer von wenigstens einer Hüllschicht umhüllten Kernschicht, bei dem die Kunststoffe getrennt plastifiziert und parallel zueinander zu einem Verbundstrom zusammengeführt werden, der zu einer Verbundbahn gekühlt wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art zum Herstellen von Baustoffplatten mit aufgeschäumtem Kunststoff durchläuft die am Ende des Extruderkopfes aus der Kernschicht und der diesen umhüllenden Hüllschicht bestehende Verbundbahn mit gleichbleibendem Querschnitt, d. h. ohne abgeflacht oder verbreitert zu werden, einen unmittelbar an den Extruderkopf angeschlossenen und diesen fortsetzenden Kanal. Er wird dabei nur insofern einer gewissen Formung unterzogen, als er in einem bestimmten Abschnitt dieses Kanals mittels einer Saugvorrichtung zur maßhaltigen und sauberen Anlage an die Kanalwände gezwungen wird (USA.-Patentschrift31 89 941).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung der aus der genannten Patentschrift bekannten Technologie mehrschichtige dünne Verbundbahnen zu gewinnen, wobei die Schichtdicke der Hüllschicht beim Ausformen des endgültigen Querschnitts allseitig verringert werden soll.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs umrissenen Art dadurch, daß der Verbundstrom vor dem Kühlen unter Verringerung seiner Dikke und gleichzeitiger Verbreiterung umgeformt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber dem Stand der Technik große Vorteile: Bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger

ίο Verbundbahnen (vgl. beispielsweise die britischen Patentschriften 9 23 208 und 9 85 310) werden bereits als Folien extrudierte Bahnen ohne nachträgliche Querschnittsveränderung zu der mehrschichtigen Verbundbahn vereinigt. Das hat den Nachteil, daß sich mit tragbarem Aufwand und halbwegs betriebssicher nur zwei- oder allenfalls dreischichtige Verbundbahnen herstellen lassen, deren Dicke überdies für viele Zwecke zu groß ist.

Nach der Erfindung aber lassen sich auch vielschichtige Verbundbahnen von wesentlich geringerer Dicke herstellen, als dies bei den bekannten Verfahren möglich ist.

Zum Stand der Technik ist noch die belgische Patentschrift 6 56 599 zu erwähnen. Bei dem danach bekannten Verfahren wird innerhalb einer äußeren Hüllschicht aus thermoplastischem Kunststoff eine flache Kernschicht aus thermoplastischem Kunststoff extrudiert, und zwar mittels einer innerhalb der zur Bildung der äußeren Hüllschicht dienenden Düse angeordneten inneren Flachdüse, die dieselbe Länge aufweist wie die äußere Düse. Auf diese Weise entsteht eine Verbundbahn, bei der eine Kernschicht beiderseits mit je einer äußeren Hüllschicht belegt ist, wobei jedoch die Querschnittsform nicht verändert wird. Soweit dabei auf den Querschnitt des Verbundstroms eingewirkt wird, besteht die resultierende Änderung in einer Abflachung bei gleichbleibender Breite, also in einer Änderung der Querschnittsform bei gleichzeitiger Änderung der Querschnittsgröße. Es wird also nicht auf einen Verbundstrom so eingewirkt, daß er durch Abflachung und Verbreiterung eine Änderung der Querschnittsform ohne Änderung der Querschnittsgröße erfährt.

Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich im übrigen als besonders vorteilhaft, wenn das Plastifizieren des Kunststoffes für die Kernschicht aus einem Vinylidenchlorid-Copolymerisat und das Plastifizieren des Kunststoffes für die Hüllschicht aus einem Polyolefin erfolgt.

Zu den Vorteilen der Erfindung gehört es auch, daß bei einer besonders wichtigen und daher auch in der weiter unten folgenden Beschreibung im einzelnen erörterten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Kernschicht einen länglich-rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei die Abflachung des Verbundstroms parallel zu den großen Rechteckseiten des Querschnitts der Kernschicht erfolgt. Dadurch wird die Bildung homogener Schichten von gleichmäßiger Dikke begünstigt, und zwar insbesondere dann, wenn die Schichten koaxial extrudiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren tritt auch in Erscheinung in einer Vorrichtung, die zu seiner Durchführung besonders geeignet ist. Diese Vorrichtung geht dabei aus von einer Vorrichtung zum Extrudieren einer aus thermoplastischen Kunststoffen bestehenden Verbundbahn mit einer wenigstens von einer Hüllschicht umhüllten Kernschicht, mit je einem Extruder für jeden der Kunststoffe, mit einem in einen Durchgangskanal eines gemeinsamen Extruderkopfes mündenden ersten

Auslaßkanal für die Kernschicht und mit wenigstens

! einem den ersten Auslaßkanal für die Kernschicht ringförmig umschließenden zweiten Auslaßkanal für die Hüllschicht.

Bei einer solchen Vorrichtung, wie sie aus der bereits erörterten USA.-Patentschrift 3189 941 als bekannt hervorgeht, mündet erfindungsgemäß der Durchgangskanal des Extruderkopfes in einen an seinem Einlaßende gleich großen Extrusionskanal einer Umformeinrichtung, wobei die Breite des Extrusionskanals bei wenigstens annähernd gleichbleibender Querschnittsfläche bis zur Breite der herzustellenden Verbundbahn zunimmt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders geeignet für die Herstellung zusammengesetzter Platten, Folien oder Filme, die eine hervorragende Gleichmäßigkeit hinsichtlich der Schichtdicke aufweisen und aus thermoplastischen Kunststoffen bestehen, die bei ihrer Strangpreßtemperatur zu Unterschieden in der Schmelzviskosität neigen. '

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann zur Her-

» stellung von Verbundbahnen verwendet werden, die 1, 2 oder 3 oder mehr Komponenten enthalten, wobei die Zahl der Komponenten von der Zahl der Ströme abhängt, die der Vorrichtung zugeführt werden. Die Dikke der verschiedenen Schichten der extrudierten Verbundbahn läßt sich innerhalb vernünftiger Grenzen leicht regeln, indem die Zuführgeschwindigkeit von den verschiedenen Extrudern verändert wird. Der Kunststoff für die Kernschicht kann unter Bedingungen extrudiert werden, die gewöhnlich kein zufriedenstellendes Produkt ergeben wurden, da die Oberflächengüte der Verbundbahn hauptsächlich von den Bedingungen abhängt, die beim Extrudieren der Hüllschicht angewandt wurden. Die Temperatur des Kunststoffes für die Kernschicht muß jedoch ausreichend hoch sein, um ein Extrudieren bei vernünftigen Drücken und Geschwindigkeiten zu ermöglichen.

Im allgemeinen ist es von Vorteil, eine Umformeinrichtung zu verwenden, die einen in bezug auf die Breite der Düsenöffnung verhältnismäßig tiefen Extrusionskanal aufweist, damit eine entsprechende Ausbreitung des Verbundstromes erreicht wird; es wurden jedoch ' auch zufriedenstellende Verbundbahnen hergestellt unter Verwendung von Umformeinrichtungen, die verhältnismäßig kurz sind, d. h., daß die Entfernung vom Durchgangskanal des Extruderkopfes zur Düsenöffnung kurz ist im Verhältnis zur Länge der Umformeinrichtung.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden zufriedenstellende Verbundbahnen hergestellt unter Verwendung von Kunststoffen diverser Kombinationen, wie beispielsweise Polyäthylen-Polypropylen, wobei das Polypropylen zentral im Polyäthylen angeordnet ist, Polyäthylen, welches ein Vinylidenchlorid-Vinylchloridpolymerisat einkapselt, Polyäthylen, welches Polystyrol einkapselt, Polyäthylen, welches eine Schicht eines Mischpolymerisats von 25% Äthylacrylat und 75% Äthylen einkapselt, welche wiederum ein Mischpolymerisat einkapseln, welches aus Vinylidenchlorid und Vinylchlorid besteht. Die Verbundbahnen weisen im allgemeinen eine äußerst gleichmäßige Verteilung der Kunststoffe über die ganze Breite auf.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Extrudieren einer Verbundbahn,

F i g. 2 eine Schnittansicht der Vorrichtung nach F i g. 1 gemäß der Linie 2-2,

F i g. 3 eine Schnittansicht einer zur Verwendung mit der Vorrichtung nach F i g. 1 vorgesehenen Umformeinrichtung,

Fig.4 eine Schnittansicht der Umformeinrichtung nach F i g. 3 entlang der Linie 4-4 und

F i g. 5 eine schematische Darstellung der Vorrichtung mit einer Umformeinrichtung.

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung mit einem Extruderkopf 10, dessen Gehäuse 11 ein erstes Gehäusestück 12 aufweist, welches einen koaxial verlaufenden zylindrischen Durchgangskanal 13 begrenzt. Das Gehäusestück 12 weist eine sich im allgemeinen radial erstrekkende Oberfläche 16 auf, welche eine halbringförmige Aussparung 18 umgrenzt. An das Gehäusestück 12 grenzt in dichtender Passung ein Gehäuseteil 20, das einen inneren zylindrischen Durchlaß 21 umgrenzt und eine erste sich radial erstreckende Oberfläche 22 aufweist. Die Oberfläche 22 umgrenzt einen halbringförmigen Durchlaß 23, der sich mit der halbringförmigen Aussparung 18 unter Bildung eines torusförmigen Raums 25 zusammenfügt, der über einen sich ringförmig radial erstreckenden Durchlaß 27 in Verbindung mit dem zylindrischen Durchgangskanal 13 steht. Weiter begrenzt das Gehäuseteil 20 einen Einlaßdurchgang 30. Das eine Ende des Einlaßdurchgangs 30 führt zum torusförmigen Raum 25 und das entgegengesetzte Ende zu einer Kunststoffzuführung 31. Im Durchlaß 21 des Gehäuseteils 20 befindet sich eine Strangpreßform 32. Die Strangpreßform 32 begrenzt ein verlängertes rechteckiges Strangpreßmundstück 34, welches mit einem Innenraum 35 in Verbindung steht. Der Innenraum 35 endet in einem Auslaßkanal 37, der von dem verlängerten rechteckigen Strangpreßmundstück 34 entfernt angeordnet ist. Das Gehäuseteil 20 weist eine sich im wesentlichen radial erstreckende Oberfläche 39 auf, die im wesentlichen parallel zur Oberfläche 22 verläuft und entfernt von ihr angeordnet ist. Die Oberfläche 39 umgrenzt einen halbringförmigen Hohlraum 40. Ein drittes Gehäuseteil 42 grenzt an die Oberfläche 39 des zweiten Gehäuseteils 20. Das dritte Gehäuseteil 42 umgrenzt einen zentral angeordneten Hohlraum 43, der koaxial zum Durchgangskanal 13 des Gehäusestükkes 12 und zum Durchlaß 21 des Gehäuseteils 20 steht. Das Gehäuseteil 42 weist eine sich im wesentlichen radial ausdehnende Oberfläche 45 auf, die so beschaffen ist, daß sie abdichtend mit einem Teil der Oberfläche 39 des Gehäuseteils 20 zusammenwirkt. Die Oberfläche 39 des Gehäuseteils 20 umgrenzt einen halbringförmigen Hohlraum 47, der gemeinsam mit dem Hohlraum 40 im Gehäuseteil 20 einen zweiten torusförmigen Hohlraum 49 zwischen den Gehäuseteilen 20 und 42 bildet. Die Oberflächen 45 und 39 umfassen einen sich radial erstreckenden kreisförmigen Durchlaß 50, der die Verbindung zwischen dem Auslaßkanal 37 und dem zweiten Hohlraum 49 herstellt. Im Hohlraum 43 ist eine Buchse 52 angeordnet. Die Buchse 52 umfaßt einen zentral angeordneten Auslaßkanal 53, der in einem rechteckigen Strangpreßmundstück 55, welches der Strangpreßform 32 benachbart angeordnet ist, und einer kreisförmigen öffnung 56, die von der Strangpreßform 32 entfernt angeordnet ist, endet. Die kreisförmige öffnung 56 des Auslaßkanals 53 steht in Verbindung mit einem Vorrat 59 von durch Wärme plastifiziertem thermoplastischem Kunststoff. Das Gehäusestück 12 und die Gehäuseteile 20 und 42 werden durch

Schrauben 60 dichtend zusammengepreßt. Der Einlaß zum Hohlraum 49 ist nicht dargestellt.

In F i g. 3 ist eine Umformeinrichtung 65 gezeigt, in deren Einlaßende ihres Extrusionskanals 68 der Durchgangskanal 13 des Extruderkopfes 10 mit gleich großem Querschnitt mündet, wobei die Breite des Extrusionskanals 68 bei gleichbleibend großer Querschnitts^ fläche bis zur Breite der herzustellenden Verbundbahn an der Düsenöffnung 70 zunimmt.

Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise (F i g. 5): Aus einem ersten Extruder 76, einem zweiten Extruder 77 und einem dritten Extruder 78 wird plastifizierter thermoplastischer Kunststoff dem Extruderkopf 10 zugeführt, dessen Durchgangskanal 13 mit dem Extrusionskanal 68 der Umformeinrichtung 65 in Verbindung steht. Die Düsenöffnung 70 und das rechteckige innere Strangpreßmundstück 34 sowie das Strangpreßmundstück 55 sind co-planar.

Der erste Kunststoff wird von dem Extruder 76 dem Auslaßkanal 53 zugeführt, von dem aus er durch das Strangpreßmundstück 55 in Form eines rechteckigen Stroms extrudiert wird. Der zweite strangpreßbare Kunststoff wird von dem Extruder 77 dem Hohlraum 49 zugeführt, fließt um die Buchse 52 herum und kapselt den aus dieser austretenden Strom ein. Dieser zusammengesetzte Strom wird anschließend aus dem Strangpreßmundstück 34 in rechteckiger Form extrudiert, wobei er mit einem dritten Kunststoff umhüllt wird, der aus dem dritten Extruder 78 dem Raum 25 zugeführt wird. Der in den Durchgangskanal 13 fließende Strom besitzt daher eine Form, die mit der Form des Durchgangskanals 13 und der Strangpreßmundstücke 34 und 55, wie in F i g. 2 gezeigt, identisch ist. Der Strom behält beim Eintritt in die Umformeinrichtung 65 seinen Schichtaufbau bei, und der aus dem Raum 25 durch den ringförmigen Durchlaß 27 zugeführte Kunststoff für die Hüllschicht wird von einer kreisförmigen Konfiguration in eine rechteckige Konfiguration umgeformt, wenn er sich auf die Düsenöffnung 70 zu bewegt. Die Verformung scheint weitgehend im kreisförmigen Durchgangskanal 13 zu erfolgen, so daß die Kunststoffe der inneren Ströme ihre Form beibehalten und gleichmäßig quer über die Breite der Umformeinrichtung 65 verteilt werden. Ein Vorteil besteht darin, daß die Lage der Kernschicht und die damit in Beziehung stehende Dicke der Hüllschichten leicht geändert werden kann, indem die Strangpreßmundstücke 34 und 55 in eine andere als eine koaxiale Lage in Beziehung zum Durchgangskanal 13 eingestellt werden, was leicht erfolgen kann, indem man die Schrauben 60 lockert und das Gehäuseteil 20 radial und/oder hinsichtlich der Achse des Durchlasses 21 neu anordnet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Extrudieren einer aus thermoplastischen Kunststoffen bestehenden Verbundbahn mit einer von wenigstens einer Hüllschicht umhüllten Kernschicht, bei dem die Kunststoffe getrennt plastifiziert und parallel zueinander zu einem Verbundstrom zusammengeführt werden, der zu der Verbundbahn gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundstrom vor dem Kühlen unter Verringerung seiner Dicke und gleichzeitiger Verbreiterung umgeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastifizieren des Kunststoffes für die Kernschicht aus einem Vinylidenchlorid-Copolymerisat erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Plastifizieren des Kunststoffes für die Hüllschicht aus einem Polyolefin erfolgt.

4. Vorrichtung zum Extrudieren einer aus thermoplastischen Kunststoffen bestehenden Verbundbahn mit einer wenigstens von einer Hüllschicht umhüllten Kernschicht unter Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit je einem Extruder für jeden der Kunststoffe, mit einem in einen Durchgangskanal eines gemeinsamen Extruderkopfes mündenden ersten Auslaßkanal für die Kernschicht und mit wenigstens einem den ersten Auslaßkanal für die Kernschicht ringförmig umschließenden Auslaßkanal für die Hüllschicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgangskanal (13) des Extruderkopfes (10) in einen an seinem Einlaßende gleich großen Extrusionskanal (68) einer Umformeinrichtung (65) mündet, wobei die Breite des Extrusionskanals (68) bei wenigstens annähernd gleichbleibender Querschnittsfläche bis zur Breite der herzustellenden Verbundbahn zunimmt.