CH423215A - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Formteilen oder Profilsträngen aus thermoplastischen Kunststoffen mit Zellstruktur - Google Patents

Description

  



  Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Formteilen oder   Profilsträngen    aus thermoplastischen Kunststoffen mit Zellstruktur
Die Erfindung betrifft die Herstellung von   Zell-    struktur aufweisenden vollen oder hohlen Formteilen oder   Profilsträngen    aus thermoplastischen Kunststoffen, wobei das   Treibgasverfahren mittels eines zer-    fallenden organischen oder. anorganischen pulvrigen oder eines gasförmigen Treibmittels angewendet wird.



   Zur Henstellung von Schaumkörpern nach dem treibgasverfahren arbeitet man im allgemeinen in geschlorssenen Formen, die. zum Zuhalten in Pressen eingesetzt werden, wobei Drücke zwischen 100 und 500   kg/cm2    angewendet werden. Da beim Arbeiten in offenen oder unter geringem Druck stehenden Formen das Treibgas einerseits entweichen und andersetis die   Zellwände    sprengen kann, ist bisher kein Verfahren bekanntgeworden, welches die   kontinuier-    liche Herstellung von Schaumkörpern in   befriedigen-    der Weise gestattet.

   Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, das Treibmittel homogen und bei mög  lichst niedriger Temperatur einzumischen    und zum . gewünschten Zeitpunkt zur Zersetzung und Blähwirkung zu bringen und den geblähten Kunststoffschaum stabil zu halten.



   Es wurde nun gefunden, dass man Formteile und   Profilstränge    mit   Zellstruktur    mit verhältnismässig einfachen Mitteln herstellen kann, wenn man in einer Schneckenmaschine dem plastifizierten Kunststoff zweckmässig unterhalb der üblichen   Verarbeitungs-    temperatur (z. B. bei Polyäthylen bei etwa   150     C,) im Kompressionsteil der Schnecke ein unter mechanischem Druck und unter dem Druck eines Gases stehendes pulvriges   und/oder    gasförmiges Treibmittel zuführt, wobei auf dem weiteren Förderweg bis zur   AusspritzdüsedieMasse    gemischt und Temperatur und Druck so eingestellt werden, dass das Treibmittel nicht oder nur in sehr beschränktem masse Zellen ausbildet.

   Bei und nach Austritt der Masse aus der Ausspritzdüse wird sie mittels entsprechend tempe  rierter    Formwerkzeuge oder durch   Luft-oder      Flüssig-      keitskühlung auf    eine Temperatur gebracht, welche insbesondere die Oberfläche so weit verfestigt, dal3 eine geschlossene Aussenhaut entsteht, ohne dass die Masse abgeschreckt wird. Es erfolgt   dann rdile Blähung    bis zur Ausfüllung des Formwerkzeuges bzw. bis zur Ausbildung des gewünschten Strangprofils oder   Hohl-    körpers.



   Zur Durchführung des Verfahrens bat sich z. B. das verhältnismässig billige und physiologisch unbedenkliche Ammoniumcarbonat als Treibmittel sehr   geeignet    erwiesen.



   Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird das Treibmittel als ein Gemisch mit Kunststoffpulver und   gegebenenfalls Gleitmittel zugefülut Farbstoffe,    Pigmente und andere Zusatzstoffe, wie Stabilisatoren   usw.,    können ebenfalls als Gemisch mit dem   Treib-    mittel zugesetzt werden.



   Der auf den Vorratsbehälter mit dem zuzuführenden Treibmittel bzw. Treibmittelgemisch   aufzu-    gebende Gasdruck, z. B. in Form von Pressluft, richtet sich nach dem zu verarbeitenden Kunststoff, nach dem gewünschten Schäumungsgrad und der   Durch-      satzmenge.    Der Gasdruck muss mögrichst etwas höher   sein ales    der Druck im entsprechenden Teil der Scheckenmaschine.



   Anstelle von Pressluft kann ein anderes unter Druck gesetztes Gas oder Gasgemisch verwendet werden. In manchen Fällen, insbesondere bei der Ver  arbeitung    von gegen Sauerstoff empfindlichen   Kunst-    stoffen, wird   man inerte Gase, wie Stickstoff, Kohlen-    dioxyd oder ein Edelgas beworzugen. 



   Das Verfahren gestattet die Herstellung von Formteilen in leichten, z.   B. aus Metall oder Kunst-    stoff bestehenden Formen, so   dass'dieaufwendigen    und teuren Druckformen und   Pressen entssallen.    Man kann die Formen in einer   taktmäig an    der   Aus-    spritzdüse vorbeibewegten Platte anordnen, wobei die Platte bzw. der   hintere Rand der Form beim Weiter-    schreiten den Kunstrstoffstrand in der jeweils zur voll   ständigen Ausfüllung der Form erforderlichen-Länge    abschneidet.



   Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der   Kunst-    stoff zunächst ohne Treibmittelzusatz bei verhältnismässig   niedriger Temperatur (unterhalb der Verflüs-      sigungstemperatur) erweicht    und plastifiziert wird. Der Kunststoff wird, daher geschont, und man erzielt   ! an-    schliessend eine bessere Einmischung und Verteilung des Treibmittels, wobei vorzeitige Zersetzung und
Gasverluste vermieden werden. In der. Schneckenmaschine sind Druck und Temperatur so bemessen, dass. es hier noch nicht zur   Blähung kommt.    Diese erfolgt erst nach Austritt der Masse aus der Ausspritzdüse.



   Bei der Herstellung von   Profilsträngen    kann man durch die   Bemessung der Treibmittelmenge, des    Auf  gabegasdnucks    und der Kühlung, beim Austritt aus der Düse den   Blähungsgrad so festlegen, dass man    ohne weitere Verformungswerkzeuge zu einem Strang von einheitlichem Profil kommt. Man kann auch einen schlauchförmigen Profilstrang erzaugen und diesen, z.   B.    im Blasverfahren zu Hohlkörpern, wie
Flaschen oder   dergleichen., weiterverformen.   



   Bei der Herstellung von länglichen Gegenständen ist es gegebenenfalls von Vorteil, die   kus, spritzdusle    zu Beginn des   Ausspritzens    in die Form hineinragen zu lassen und sich im   Masse des Füllens durch ent-    sprechende Bewegung der Düse   und/oder    der Form aus dieser herauszubewegen. Insbesondere bei grösse   ran Formteilen kann man auch die Form einer Dreh-    bewegung unterwerfen, womit man eine bessere   Flil-    lung mit dem zunächst noch nicht oder nur wenig geblähten Extrudat erzielen kann.



   Ferner ist es möglich, ein halbfabriat zu fertigen, indem man diese Masse nach Austritt aus der
Düse so weit kühlt, dass sich nicht die volle Bläh wirkung entfaltet. Durch Wärmeeinwirkung zu einem späteren Zeitpunkt,   z,    B. mittels Infrarotstrahlen, kann dann weiter. gebläht werden.



   In, den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in ihren wesentlichen Teilen schematisch dargestellt.



   Fig.   1    zeigt die Vorrichtung   von. der Aus9pritz-    seite.



   Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt nach der Linie
11-11 der Fig. 1,
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Gestaltung-! des Aus   spritzmechanismus.   



   In den mit den üblichen   Kühlungsvorrichtungen ;    usw. versehenen Gehäuse 1 ist in einer Schnecken laufbüchse die Schnecke 2 angeordnet. Innerhalb der
Kompressionsteils der   Schnecke-2-miindet in deren    Laufbüchse die Treibmittelzuführschnecke 3, die von   einem nicht dargestellten stufcnlos regelbaren    Ge  triebemotor angetrieben    wird. Der Förderraum der   Sohnecke    3 ist   angeschlossan an den Treibmittel-    vorratsbehälter 4, welcher unter dem Druck der durch die Rohrleitung 5 zugeführten Pressluft steht.

   Die    ZuführungdesTreibmittelsbzw.Treibmittelgemisches    erfolgt also zugleich unter dem Förderdruck der Schnecke 3   undunterdemDruckdesaufden    Treibmittelvorratsbehälter aufgegebenen Gases.



   Am Vorderteil der Schneckenmaschine ist eine dem herzustellenden   Gegenstandentsprechende    Ausspritzdüse 6 angeordnet. Um   einenochbessere    Durchmischung zu erzielen, kann zwischen der Schnecke 2 und der Düse   6    ein zusätzlicher   Misch-    rotor vorgesehen sein. Unmittelbar vor der Düsen öffnung 7 befindet sich die um die Achse 8 taktmässig drehbare Scheibe 9. In Bohrungen der Scheibe 9 sind in kreisförmiger Anordnaung die Formen 10 eingesetzt, so dass das rückwärtige Formende mit der rückwärtigen Fläche der   Drehplatbe    9 abschliesst. Im dargestellten Ausführungsbeispiel trägt die Dreh Flatte   9    acht Formen 10.

   In Fig. 2 sind wegen der   besserenÜbersichtlichkeitnurdie    in der   Schnitt-    fläche liegenden Formen dargestellt. Ferner ist ein Ausstosser 1'1 vorgesehen.



     VordenvorderenÖffnungen    der Formen 10 befindet sich die feststehcnde Abdeckplatte 18. Diese ist kreisbogenförmig gestaltet und überdeckt alle Formen 10 mit Ausnahme derjenigen, welche sich jeweils vor dem Ausstosser 11 befindet.



   Zur Temperierung der Formen bzw. des aus   gepressten Stranges ist es zweckmässig, m den. Zeich-      nungsn. nicht, dargestellte,-mit Luft    oder Flüssigkeit arbeitende kühleinrichtungen. an den. entsprchenden Stellen anzubringen
Bei der Gestaltung   dss Ausspritzmechanismus       gemäss#Fig. 3 ist eine im folgenden als schwimmende    Düse   12      bezeichneteVorsatzdüsevorgesehen.    Die schwimmende Düse 1'2 greift mit ihrer zylindrischen Innenwand 13 mit Spiel über die am Schneeken  gehäuse-l gefestigte Ausspritzdüse    6.   DieVorder-      fläche14der.schwimmendenDüse    12 ist   nach-aussen    leieht konvex geformt.

   Die Düse 12 ist in einer    Bohrung'15derfeststehendenPlatte16verschieb-    bar gelagert; die Bewegung nach vorne   wirddurch    den Flansch 17 in der Weise begrenzt, dass nur die    WölbungderVorderfläche14gegebenenfallsteil- weiseüberdieVorderebenederPlatte16vorstehen    kann.



   Die schwimmende Düse 12 wird durch dem aus der Düse 6 austretenden Kunststoff nach vorne ge  trieben    : Gegebenenfalls kann zwischen dem Flansch   
17-und'der'StirnflächedesGehäuseslzusätzlich    eine   Sehraubenfeder    angeordnet sein. Vor der   fest--    stehenden Platte 16 ist, wie bei Fig.   1    und 2 be  schrieben,    eine die Formen tragende   Drehplätte9    mnd   eine in= Fig : 3 nicht dargestellte Abdeckplatte'    vorgesehen. 



   Die Leistungsfähigkeit des Verfahrens und der beschriebenen Vorrichtung geht   beispielsweis,    bei der Herstellung von Verschlussstopfen aus folgenden Angaben hervor. Unter Verwendung von   Hochdruck-    polyäthylen vom Schmelzindex 7 wurden pro Stunde etwa 15 kg Kunststoff durchgesetzt. Bei einem auf den   Treibmittelvorratsbehälter aufgegebenen Press-    luftdruck von   5    stü erhielt man unter Verwendung einer Drehplatte mit 20 Formen jede Sekunde einen fertigen, z. B. für Flaschen verwendbaren Stopfen.



  Die Temperatur in der   Zuführungszone    des   Treib-    mittels betrug etwa   140     C und die Oberflächentemperatur beim Austritt aus der Düse betrug etwa    120     C.



   Selbstverständlich lässt sich da,   Verfahrenauch    unter Verwendung von mehrteiligen Formen, z. B. für   Idie    Herstellung von hinterschnittenen   Formtei-    len, durchführen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur kontinuierlichenHerstellungvon vollenoderhohlenFormteileinoderprofilsträngen aus thermoplastischen Kunststoffen mit Zellstruktur unter Anwendung des Treibgasverfahrens mit pulv- rigen oder gasförmigen Teeilbmitteln, dadurch ge kennzeichnet, dass in.

   einer Schneckenmaschine dem plastifizierten Kunststoff im Kompressionsteil der Schnecke ein unter mechanischem Druck und unter demDruckeinesGases.stehendes pulvriges und/oder gasförmiges Treibmittel zugeführt wird, wobei auf dem weiteren Förderweg bis zur Ausspritzdüse die Masse gemischt und Temperatur und Druck so eingestellt werden, dass das Treibmittel nicht oder nur in sehr beschränktem Masse Zellen ausbildet und dass die Masse bei und nach Austritt aus der Ausspritzdüse mittels entsprechend temperierter Formwerkzeuge oder durch Luft-oder Flüssigkeitskühlung auf eine Temperatur gebracht wird,welchedieMasseund insbesondere die Oberfläche so weit verfestigt, dass eine geschlossene Aussenhaut entsteht,

   der entstehende Schaum aber nicht abgeschreckt wird, worauf : die Blähung bis zur Ausfüllung der Form bzw. bis zur Ausbildung des gewünschten Strangprofils oder Hohlkörpers stattfindet.

   UNTERANSPRtSCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittel Ammoniumcarbonat verwendet wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibmittel als ein Gemisch mit Kunststoffpulver und gegebenenfalls Gleitmittel zugeführt wird.

   3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Farbstoffe, Pigmente und andere Zusatzstoffe, wie Stabilisatoren,, als Gemisch mit dem Treibmittel zugesetzt werden.

   4. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter mit dem zuzuführenden Treibmittel bzw. Treibmittelgemisch unter einem Gasdruck, z. B. einem Pressluftdruck steht.

   5. Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein unter Druck gesetztes Inert- gas, wie Stickstoff, CO2 oder ein Edelgas verwendet wird.

   6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dassmandieAusspritzdüse zu Beginn desAusspritzensin'dieFormhineinragenlässt und sie im Masse des Füllens durch entsprechende Bewegung der Düse und/oderderForm aus dieser herausbewegt.

   7. Verfahren nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man die Form während ihrer Füllun, einer Drehbewegung unterwirft.

   8. Verfahren nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dassdieMasse zu einem geschäum- ten Schl. auch und anschliessend, z. B. im Blasverfah- ren zu einem Hohlkörper weiterverformt wird.

   PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass an eine mit einer dem herzustellenden Gegenstand entsprechenden Ausspritzdüse versehene Schneckenmachine im Kompressionsteil der Schnecke (2) eine bis in die Schneckenlaufbüchse führende Förder- schnecke (3) angeschlossen ist, und dass der Förder- raum der Schnecke (3) mit einem Treibmittelvorratsbehälter (4) in Verbindung steht, der seinerseits an eine Druckgasleitung (5) angeschlossenist.

   UNTERANSPRÜCHE 9. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibmittelzuführschnecke (3) von einem stufenlos regelbaren Getriebemotor angetrieben wird.

   10. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadruch gekennzeichnet, dass eine bewegbare, vorzugsweise drehbare, die Formen (10) tragende Platte (9) vorgesehen ist, welche die Formen (10) zur Füllung taktmässig vor die Ausspritzdüse (6) führt.

   11. VorrichtungnachUnteranspruch10, dadurch gekennzeichnet, dass Idie Idie Formen (10) tragende, verschiebbare Platte (9) bzw. der zur Schnek kenmaschine gerichtete Rand der Formen so an der Ausspritzdüse (6) vorbeigeführt wird, dass beim taktmässigen Weiterschreiten der Platte (9) das für die Füllung einer Form erforderliche Strangende abgeschnitten wind.

   12. Vorrichtung nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daj ein Ausstosser (11) für die gebildeten Formkörper vorgesehen ist.

   13. Vorrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine der äusseren Offnungen der Formen (10) verschliessende,jedochdie jeweils vor dem Ausstosser (11) befindliche Form freilassende Abdeckplatte (18) vorgesehen ist.

   14. Vorrichtung nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichenet, dass auf der feststehenden Ausspritzdüse (6) eine schwimmende Vorsatzdüse (12) angeordnet ist, die mit ihrer zylindrischen Innenwand (13) mit Spiel über die Ausspritzdüse (6) greift und eine nach aussen leicht konvex gaformte Vorderfläche (14) aufweist.

   15. Vorrichtung nach Untenanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die schwimmende Vor- satzdüse (12) in einer Bohrung (15) einer festste- henden Halterungsplatte (16) verschiebbar gelagert ist und ein Flansch (17) an ihrem rückwärtigen Ende ihren Vorwärtsbewegung so begrenzt, dass nur die konvexe Vorderfläche (14) der Vorsatzdüse (12), gegebenenfalls teilweise, über die Vord & rebene ! der Halterungsplatte (16) vorstehen kann.

   16. Vorrichtung nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet,dasszwischenderVorsatzdiise (12) bzw. dem Flansch (17) und der Stirnfläche der Schneckenmaschine(l)eine vortreibende Schraubenfeder angeordnet ist.