DE1052673B - Breitschlitzduese zur Herstellung von Folien und Platten aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Breitschlitzdüse zur Herstellung von Folien und Platten aus thermoplastischen Kunststoffen.

Das Herstellen von Folien und Platten aus thermoplastischen Kunststoffen erfolgt unter anderem mittels einer Breitschlitzdüse. Diese soll den zylindrischen Fluß des Kunststoffmaterials im Extruder in einen prismenartigen Fluß umlenken, wobei jedoch eine Dimension immer stark überwiegt. So hat man z. B. L-Düsen verwendet, bei denen das Kunststoffmaterial an einer Seite eintritt und der Kunststoffmaterialfluß ein L bildet. Diese Düse hat den Vorteil eines leicht überschaubaren Kunststoffmaterialflusses. Da der zylindrische Kanal zur Vermeidung eines zu starken Druckabfalles nicht zu eng sein darf, tritt jedoch der Nachteil auf, daß sich im oberen und im unteren, wie auch im hinteren Teil der Düse tote Zonen bilden, in denen das Kunststoffmaterial nicht fließt und sich bei wärmeempfindlichem Kunststoffmaterial dort zersetzt.

Es sind auch bereits sogenannte T-Düsen verwendet worden, bei denen das Kunststoffmaterial in der Mitte der Düse eintritt und der Kunststoffmaterialfluß sich in Form eines T verteilt. Diese Düsen haben den Vorteil eines geringen Druckabfalles, jedoch den Nachteil eines teilweise recht komplizierten und nicht übersehbaren Flusses des Kunststoffmaterials, der im wesentlichen in Druckrichtung verläuft. Es gibt verschiedene Arten von T-Düsen, die im Prinzip auf zwei Konstruktionen zurückgehen. Bei der einen, der T-Diise mit Ausgleichkanal, wird die Verteilung des Kunststoffmaterials über die Breite durch einen Ausgleichkana! angestrebt, wobei aber in den Ecken tote Zonen entstehen, in denen das Kunststoffmaterial nicht oder nur sehr langsam fließt. Durch eine verstellbare Druckleiste kann man zwar die Fließverhältnisse etwas verbessern, aber nicht die toten Zonen vermeiden. Bei der sogenannten Fischschwanz- oder Patschendüse hat man die Verteilung des Kunststoffmaterialflusses über die Breite durch Verteilerkanäle und Stauflächen zu erreichen versucht. Diese Düsen haben den Nachteil, daß sie nicht nur kompliziert und teuer sind, sondern vor allem, daß sie jeweils nur für Kunststoffmaterial mit gleichem oder ähnlichem Fließverhalten geeignet sind. Bei beiden Bauarten der T-Düse ist keine Gewähr gegeben, daß ein gleichmäßiges Fließen des Kunststoffmaterials über die gesamte Breite der Düse stattfindet, vielmehr bleiben einige Kunststoffmaterialteile länger in der Düse als andere. Dies läßt sich gut beobachten, wenn man zwei verschieden gefärbte Kunststoffmaterialien nacheinander extrudiert. Es dauert oft Stunden, ehe die letzten Spuren des zuerst verarbeiteten Kunststoffmaterials aus der Düse entfernt sind.

Es sind auch bereits Breitschlitzdüsen bekannt, in Breitschlitzdüse
zur Herstellung von Folien
und Platten aus thermoplastischen
Kunststoffen

Anmelder:

A. Hagedorn & Co. Aktiengesellschaft
Osnabrück, Lotterstr. 95/96

Rudolf Barainsky und Gottfried Sander, Osnabrück,
sind als Erfinder genannt worden

deren Innern eine das durchtretende Kunststoffmaterial bewegende Einrichtung in Form einer Förderschnecke angeordnet ist.

Zur Verarbeitung sehr wärmeempfindlicher Kunst-Stoffmaterialien ist auch diese bekannte Vorrichtung nicht geeignet, da Schnecken immer eine Förderwirkung und damit einem Kunststoffmaterialfluß in Richtung ihrer Achse zur Folge haben. Wenn man einen seitlichen Kunstoffmaterialfluß erreichen will, dann muß man den Hauptstrom des Kunststoffmaterials umlenken, wodurch eine Verminderung der Ausstoßmenge, eine Verlängerung der Verweilzeit und eine starke adiabatische Erwärmung durch Reibung der Schnecke im Kunststoffmaterial hervorgerufen wird.

Außerdem tritt das Kunststoffmaterial nur stoßweise seitlich aus, und zwar jeweils nur dann, wenn das Ende eines Schneckenganges bei der Drehung in die Ausflußrichtung kommt.

Auch bei der bekannten Verwendung von Druckschnecken mit verringertem Gangvolumen erfolgt kein gleichmäßiger Austritt des Kunststoffmaterials, so daß eine Nachbehandlung (Glättung) des aus der Düse ausgepreßten Kunststoffmaterials erforderlich ist. Vor allem aber ist die Verweilzeit in den der Austrittsöffnung entgegengesetzten Teilen der Düse, und zwar zwischen Schnecke und Düsenmantel, zu hoch, weil dort keine Strömung vorhanden ist, die das Kunststoffmaterial wegführt. Diese Mängel lassen sich auch nicht dadurch beseitigen, daß der Zwischenraum zwi-

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Claims (1)

sehen Schnecke und Düseninnenwandung stark vermindert wird, weil in der dann zwischen Schnecke und Mantel verbleibenden dünnen Kunststoffmaterialschicht bei wärmeempfindlichen Kunststoffmaterialien die auftretende starke Friktionserwärmung die Gefahr des Anbrennens und der Zersetzung des Kunststoffmaterials noch wesentlich vergrößert. Bei Verwendung von sehr wärmeempfindlichem Kunststoffmaterial würde ferner ein Anbrennen an der Düsenwandung und evtl. eine chemische Zersetzung erfolgen, die sich in stetig zunehmenden Ungleicihmäfiigkeiten und Beschädigungen des aus der Düse austretenden Kunststoffmaterials auswirken. Es ist weiter bekannt, innerhalb einer Breitschlitzdüse eine das durchtretende Kunststoffmaterial bewegende Einrichtung in Form von zwei Druckschnecken mit stetig abnehmendem Gangvolumen vorzusehen, deren Gänge so ineinandergreifen, daß ihre Flächen und Kanten sich selbst und die Gehäusewandung vollkommen abstreichen. Auf diese Weise sollte die Entstehung toter Räume innerhalb der Schneckennuten und somit eine Festsetzung und ein Anwachsen des zu verarbeitenden Kunststoffmaterials vermieden werden. Aber auch dabei traten die gleichen, oben angeführten Nachteile, insbesondere die Friktionserwärmung, auf. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Breitschlitzdüse zu schaffen, die die Mängel der bekannten Breitschlitzdüsen vermeidet. ZudiesemZweck besteht die Erfindung bei einer Breitschlitzdüse zur Herstellung von Folien und Platten aus thermoplastischen Kunststoffen mit in ihrem Innern angeordneter, das durchtretende Kunststoff material bewegender Einrichtung darin, daß insbesondere bei Verwendung wärmeempfindlicher thermoplastischer Kunststoffe, die Einrichtung als aus über die Länge der Düse verteilten, ein längsachsiges Ausweichen des Kunststoffmaterials ermöglichenden Rührwerkzeugen bestehendes Rührwerk ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Rührwerk mit den Rührwerkzeugen als auf einer Welle radial angeordnete und in Richtung der Achse sich erstreckende Rührflügel ausgebildet. Das Rührwerk mit den Rührwerkzeugen kann auch als auf dem Umfang einer Welle mit Abstand verteilten, sich über die gesamte Länge der Welle erstreckenden Reihen von koaxial hintereinander unter einem Winkel zur Achse angeordneten Rührflügeln ausgebildet sein. Der Innenraum der Düse kann sich dabei in an sich bekannter Weise von der Einlaßöffnung bis zum Ende hin konisch verjüngen. Bei zylindrischem Innenraum der Düse kann die Welle von der Einlaßöffnung bis zum Düsenende hin konisch vergrößert sein. Schließlich kann die Düse mit zwei oder mehr Austrittsschlitzen versehen sein. Durch das erfindungsgemäße Rührwerk wird eine ständige Mischung des Kunststoffmaterials in der Düse erreicht und jegliche Überhitzung und Zersetzung vermieden, ohne daß der normale Strömungsverlauf gestört wird, weil das Kunststoffmaterial um das einzelne Rührwerkzeug längsachsig ausweichen kann, was auch für Kunststoffmaterial gilt, welches nicht in Längsrichtung strömt. Die Rührgeschwindigkeit ist weitgehend unabhängig von der Menge des durchtretenden Kunststoffmaterials und kann daher dem jeweils zu verarbeitenden Kunststoffmaterial angepaßt werden. Das Kunststoffmaterial tritt gleichmäßig temperiert und homogenisiert in gleichmäßiger Dicke über die Bahnbreite aus der Düse aus, so daß auch ein Dauerbetrieb- bei hervorragenden Qualitätseigenschaften des Kunststoffmaterials möglich ist. Mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Breitschlitzdüse nach der Erfindung mit einem Austrittsschlitz in prinzipieller Darstellung, Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Düse nach Fig. 1, Fig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform der Düse, Fig. 4 eine Düse nach Fig. 1, jedoch mit zwei Austrittsschlitzen, Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Düse. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 besteht die Düse aus einem massiven Metallblock mit einer zylindrischen Bohrung, die unmittelbar an den Zylinder des Extruders anschließen kann. Die Düse ist auf 1s einer Seite geschlitzt und kann in an sich bekannter Weise mit verstellbaren Lippen versehen sein. Im Innern der Düse rotiert ein Rührwerk mit Rührwerkzeugen, das bis zum Schneckenende des Extruders reichen kann und dessen Form und Geschwindigkeit dem jeweiligen Kunststoffmaterial angepaßt ist. Das von der Schnecke des Extruders in die Düse geförderte Kunststoffmaterial wird dabei so bewegt, daß kein Teil des Kunststoffmaterials irgendwo in einer toten Zone längere Zeit verweilen kann. Insbesondere gilt dies für die kreuzweise schraffierten Zonen in Fig. 2. Das Rührwerk mit den Rührwerkzeugen ist hier als zwei auf einer Welle radial angeordnete und in Richtung der Achse sich von der Eintrittsöffnung bis zum Düsenende erstreckende, diametral gegenüberliegende Rührflügel ausgebildet. Dabei können auch mehr als zwei Rührflügel vorgesehen sein. Wiederholt man mit einer solchen Düse den oben angeführten Versuch mit zwei verschieden gefärbten Kunststoffmaterialien, so ist festzustellen, daß nach kurzer Zeit auch die letzten Reste des zuerst extrudieren Kunststoffmaterials aus der Düse entfernt sind. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist das! Rührwerk mit den Rührwerkzeugen als auf dem Umfang +° einer Welle mit Abstand verteilten, sich über die gesamte Länge der Welle erstreckenden Reihen von koaxial hintereinander unter einem Winkel zur Achse angeordneten Rührflügeln ausgebildet, durch die das Kunststoffmaterial eine Bewegung sowohl in Umfangsrichtung wie auch in Längsrichtung erfährt. Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Düse entsprechend Fig. 1, jedoch sind zwei Austrittsschlitze vorgesehen. Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Düse mit von der Einlaßöffnung bis zum Düsenende hin konisch vergrößerter Welle des Rührwerks, wodurch ein gleichmäßiger seitlicher Ausfluß des Kunststoffmaterials über die ganze Düsenbreite erreicht wird. Es ist auch möglich, daß sich der Innenraum der Düse in an sich bekannter Weise von der Einlaßöffnung bis zum Ende hin konisch verjüngt. Weiterhin ist es auch möglich, die verschiedenen dargestellten Rührwerke miteinander zu kombinieren und dabei gegebenenfalls auch die konische Form der Rührwelle anzuwenden. Patentansprüche:

1. Breitschlitzdüse zur Herstellung von Folien und Platten aus thermoplastischen Kunststoffen mit in ihrem Innern angeordneter, das durchtretende Kunststoffmaterial bewegender Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß, insbesondere bei Venvendung wärmeempfmdlieher thermoplastischer Kunststoffe, die Einrichtung als aus über die