DE1273172B - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines Bandes aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B29d

Deutsche Kl.: 39 a3-7/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 73 172.5-16 (S 83538)

1. Februar 1963

18. Juli 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Bandes aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem der Kunststoff durch eine kreisringförmige Düse zu einem im Querschnitt zylindrischen Schlauch von nahezu gleichmäßiger Wandstärke und konstantem Durchmesser geformt wird, der anschließend in noch heißem Zustand zu einem homogenen Band zusammengedrückt, dieses dann unter Zugwirkung abgekühlt und schließlich zu einer Rolle aufgewickelt wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art besteht auch bei sehr sorgfältiger Dosierung der Kunststoffbestandteile und bei genauer Einhaltung der Betriebstemperaturen und der vorgegebenen Zugkräfte kaum noch die Möglichkeit, bei der Bandherstellung auftretende Toleranzen auszugleichen, weil eine nachträgliche Verformung des aus der betreffenden Maschine bereits in Bandform austretenden Kunststoffes nicht mehr möglich ist. Es kann daher vorkommen, daß die Bandabmessungen im Verlauf des Fertigungsvorganges Änderungen erfahren und infolgedessen das aufgewickelte Erzeugnis unzulässig hohe Maßtoleranzen aufweist. Außerdem läßt sich naturgemäß mit einem aus der kreisförmigen Düse und der zur Abflachung des heißen Kunststoffes angeordneten Spaltform jeweils nur eine einzige Bandbreite herstellen, und jede abweichende Bandform erfordert dementsprechend geänderte Werkzeugteile.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem sich sowohl die Dicke als auch die Breite des kontinuierlich erzeugten Kunststoffbandes in gewissen Grenzen verändern lassen und somit die Herstellung besonders gleichmäßiger Bandabmessungen durch entsprechende Kontrolle des Verfahrensablaufes erzielbar wird.

Die gestellte Aufgabe läßt sich bei der kontinuierlichen Herstellung thermoplastischer Kunststoffbänder gemäß der Erfindung in der Weise lösen, daß der Kunststoff durch Extrudieren zu dem Schlauch geformt, innerhalb des Schlauches ein geringer Überdruck aufrechterhalten und das Abflachen des heißen Schlauches und Bilden des homogenen Bandes durch gekühlte Walzen vorgenommen wird.

Gegenüber bisher bekannten Verfahren, nach denen der Kunststoff durch Gießen einer Lösung und deren Lösungsmittel anschließend verdampft wird, ergibt sich durch die Wannformung des Kunststoffbandes ein wesentlich wertvolleres Fertigerzeugnis und im Vergleich zu bekannten Kalandrierverfahren bei der Extrusion über die Schlauchform eine besonders haltbare und gleichmäßige Randzone der Bänder sowie nun zusätzlich durch das erfindungsgemäße

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen
Herstellung eines Bandes aus thermoplastischem
Kunststoff

Anmelder:

Societe Nouvelle Solitaire, Levallois-Perret, Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. J. F. Fues,
Patentanwälte, 5000 Köln 1, Deichmannhaus

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 5. März 1962 (889 970)

Verfahren auch bei dieser Herstellungsweise die Möglichkeit einer kontinuierlichen Kontrolle und Nachregelung der Abmessungen des erzeugten Kunststoffbandes. Es ist damit praktisch möglich geworden, außerordentlich dünne Kunststoffbänder herzustellen, weil beim erfindungsgemäßen Verfahren infolge des vorgeschlagenen Überdruckes und der einwirkenden Zugkräfte auch im waagerechten Preßverfahren praktisch keine ins Gewicht fallende Verformung des aus der Düse austretenden Kunststoff-Schlauches auftritt.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zweckmäßig eine an sich bekannte Strangpresse mit einer Ringschlitzdüse am Auspreßkopf verwendet, durch deren axialen Dorn eine Luftzuführung in den ausgepreßten Schlauch einmündet, wobei erfindungsgemäß die Zuleitung der axialen Luftzuführung zur regelbaren Druckentlastung mit einer seitlichen Ausflußöffnung versehen ist. Es lassen sich damit die verschiedenartigsten thermoplastisehen Kunststoffe in vorteilhafter Weise zu entsprechenden Bändern verarbeiten, die keiner Nachbearbeitung mehr bedürfen.

Wie Versuche ergeben haben, erhält man mit einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Vorrichtung außerordentlich gleichmäßige Bandstärken, deren Fertigungstoleranzen in der Grenze von 2% bleiben und deshalb auch beim Aufwickeln er-

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bleibt die Charge für die Speisung der Spindel 1 der Strangpresse konstant. Selbstverständlich muß auch die Kalibrierung des Granulats konstant sein.

Die Spindel der Strangpresse muß eine genügend große Länge aufweisen, die das 20- bis 26fache ihres Durchmessers beträgt, um jede Pulverisierung bei der Speisung der Auspreßdüse zu vermeiden. Außerdem muß die Regelung der Temperaturen genau sein, um am Auslaß eine konstante Temperatur und eine kon-

± 1° C. Bei der Verarbeitung von Polyvinylchlorid muß die Temperatur desselben am Einlaß der Auspreßdüse 2 172 +1⁰C betragen.

Andererseits muß der absolute Wert der Fördermenge genügend hoch sein, damit die Austrittsgeschwindigkeit des Schlauches genügend groß ist, so daß der Temperaturabfall des Schlauches zwischen dem Auslaß der Düse 2 und dem Durchgang zwi-

heblicher Bandlängen sehr gleichmäßig zylindrische Rollen ergeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt; im einzelnen zeigt

F i g. 1 im senkrechten Längsschnitt eine schematische Ansicht der Gesamtvorrichtung,

Fig. 2 im vergrößerten Maßstab einen Längsschnitt durch den Auspreßkopf 15 nach Fig. 1 und

F i g. 3 in perspektivischer Darstellung und teil- io stante Menge des austretenden Kunststoffes zu erhalweise durch abgebrochene Wände veranschaulicht, ten. Die Toleranz der Temperaturregelung beträgt die ZiehvorrichtungD nach Fig. 1.

Die Gesamtdarstellung nach Fig. 1 veranschaulicht folgenden Verfahrensablauf:

Der verwendete Kunststoff M hat die Form von Granulat, von Pulver oder auch von Plastisolen. Der Kunststoff befindet sich im Vorratstrichter A und wird mittels eines weiteren Speisetrichters B in eine Strangpresse C eingeführt. Unter der Wirkung der

Spindel 1 dieser Strangpresse wird der Kunststoff in 20 sehen den Walzen 3, 4 genügend gering ist, um eine eine kreisförmige Düse 2 gedrückt, um einen gute Schweißbarkeit des Kunststoffes zu bewahren. Schlauch T mit dünner Wand und sehr gleichmäßiger Wenn beispielsweise ein aus Polyvinylchlorid be-

Dicke zu erhalten. Unmittelbar hinter dem Auslaß stehender Schlauch mit einem Durchmesser von der Düse, wo der Kunststoff noch eine genügend 49 mm mit einer Temperatur von 172 ± 1° C aus der hohe Temperatur aufweist, um mit sich selbst ver- 25 Düse austritt, wobei die Länge 1=200 mm ist, soll schweißt zu werden, wird dieser Schlauch zwischen die Geschwindigkeit 0,5 bis 0,7 m/s betragen, zwei Walzen 3, 4 mit waagerechten und parallelen Der Auspreßkopf und die Düse können vorteilhaft

Achsen abgeflacht, die am Einlaß einer Abflach- und in der in Fig. 2 dargestellten Weise ausgebildet sein. Ziehvorrichtung D angeordnet sind. Der Abstand 1 Das Profil mno des Auspreßkopfes 15 und das

zwischen dem Auslaß der Düse 2 und der Beruh- 30 Profil pqr des Kernes 16 müssen eine ausreichende rungsgeraden der beiden Walzen 3, 4 kann für einen
aus Polyvinylchlorid bestehenden Schlauch T mit
einem Durchmesser von 49 mm etwa 200 mm betragen.

Der Schlauch T tritt daher nach dem Durchgang zwischen den Walzen 3, 4 in Form eines Bandes R aus, dessen beiden Schichten, die den beiden halbzylindrischen Abschnitten des Schlauches entsprechen, vollkommen und innig miteinander verschweißt sind. Das Band geht zwischen zwei weiteren Walzen 5, 6 hindurch, die dasselbe unter einer konstanten Spannung halten.

Die unteren Walzen 4, 6 werden durch teilweises Eintauchen in ein Wasserbad 7 gekühlt. Die oberen Walzen 3, 5 werden mit dem durch die Leitungen 8j 9 zugeführten Wasser besprüht.

Das erhaltene Band R gelangt hierauf unter Führung durch die Walzen 10, 11, 12 in einen Kühlbehälter E und wird dann durch Schlitzdüsen 13 getrocknet, indem aus jeder derselben ein kalter Luft- 50 80,04 mm betragen. Andere Düsen mit Durchmesstrahl austritt. Das Band geht sodann durch eine sern von 79,60 und 80,02 mm bzw. 79,65 und Kontrollvorrichtung F hindurch und wird schließlich 80,10 mm liefern weniger zufriedenstellende Ergebvon einer Aufwickelvorrichtung G aufgenommen, in nisse.

welcher dasselbe zu einer Rolle H aufgewickelt wird. Die aus dem Auspreßkopf 15 und der Düse 2 be-

Nachstehend werden einige bevorzugte Einzelhei- 55 stehende Einheit soll derart ausgebildet werden, daß

ten der Ausführung der Vorrichtung und des Ver- jede Gefahr einer Exzentrizität der Düse beim An-

fahrens beschrieben.

Hinsichtlich der Beschickung der Strangpresse C haben Versuche gezeigt, daß es zur Erzielung einer

guten Gleichmäßigkeit der Eigenschaften, der Breite 60 sowie um die Bildung von Furchen auf diesem und Dicke des erhaltenen Bandes R unbedingt erfor- Schlauch zu vermeiden, muß im Inneren des Schlauderlich ist, eine gleichmäßige Beschickung der Strang- dies ein geringer Überdruck aufrechterhalten werden, presse sicherzustellen. Insbesondere bei der Beschik- Dieser Überdruck ist sehr gering und beträgt nur

kung mit Granulat wird der Trichter B aus dem Vor- einige Millimeter Wassersäule. Derselbe muß jedoch ratstrichter^l durch ein Rohr 14 (Fig. 1) gefüllt, wel- 65 stets konstant bleiben. Um dieses Ergebnis zu erzieches das Granulat α dem Speisetrichter B zuführt, in len, ist eine Luftleitung 17 vorgesehen, weiche die welchem sich eine natürliche Böschung b bildet, Einführung einer Luftströmung in den Teil des deren Eigenschaften konstant sind. Auf diese Weise Schlauches T ermöglicht, der sich zwischen der

Kompression des Kunststoffes ermöglichen, um Zonen geringer Fördermenge zu vermeiden und um eine gleichmäßige Temperatur im Inneren des Kunststoffes zu gewährleisten. Diese Ergebnisse werden erzielt, indem dem Profil mno die Form eines sehr langgestreckten S mit großen Krümmungshalbmessern (die wenigstens 70 mm betragen) gegeben wird, während das Profil pqr eine spitzbogenartige Form erhält, die bei q etwas abgeflacht ist.

Die Düse 2 muß besonders untersucht werden, vor allem, um den inneren Durchmesser d_x und den äußeren Durchmesser d₂ in Abhängigkeit von der Breite des zu erhaltenden Bandes zu bestimmen sowie um die Walzlänge festzustellen.

Beispielsweise wurde festgestellt, daß zur Erzielung eines Bandes R mit einer Breite von 76 min und einer Dicke von 0,27 mm die optimalen Abmessungen der Düse für den inneren Durchmesser d_x 79,50 mm und für den äußeren Durchmesser d_o

ziehen der Klemmschrauben 22 beseitigt ist.

Um schließlich am Auslaß der Düse 2 einen Schlauch T mit konstanten Abmessungen zu erhalten

Düse 2 und dem ersten Walzenpaar 3, 4 befindet. Die Leitung 17 mündet in die hohle Mutter 18, die zur Befestigung des mittleren Dorns 19 dient, und die Luft gelangt daher axial in der Richtung des Pfeiles Z₁ in die axiale Bohrung 20 des Dorns 19.

Die Leitung 17 ist mit einer Auslaßöffnung 21 versehen. Der im Schlauch T erzeugte Druck entspricht daher der Differenz zwischen der durch die Leitung 17 zugeführten Luftmenge und der durch die Öffnung 21 austretenden Luftmenge. Die Auslaßöffnung hat überdies die Aufgabe, zufällige geringe Überdrücke zu vermeiden oder abzuschwächen.

Diese Überdruckvorrichtung ist zur Erzielung eines zufriedenstellenden Ergebnisses unbedingt erforderlich.

Nunmehr wird die Vorrichtung D (F i g. 1 und 3) zum Abflachen des Schlauches T und zum Ziehen des Bandes R beschrieben.

Die Achsen der unteren Walzen 4 und 6 sind ortsfest, und die unteren Teile der Walzen tauchen in ein Wasserbad 7 mit konstanter Temperatur ein. Die oberen Walzen 3 und 5 hingegen sind in einer senkrechten Ebene beweglich. Ihre Stellung wird durch Mikrometerschrauben 21a bestimmt, welche die Einstellung des Druckes ermöglichen, den die Walzen auf das Kunststoffband R ausüben, das zwischen den oberen und unteren Walzen festgeklemmt ist. Die oberen Walzen werden durch Besprühen mit Wasser gekühlt.

Die Walze 3 besteht aus nichtrostendem Stahl, während die Walzen 4, 5, 6 vorzugsweise mit Gummi oder einem ähnlichen Material überzogen sind. Der Überzug der Walzen soll derart ausgebildet sein, daß derselbe sowohl der mechanischen und chemischen Abnutzung als auch der thermischen Beanspruchung beim Durchgang des Kunststoffbandes Widerstand leistet, was insbesondere für die Walze 4 gilt.

Der Durchmesser der Walzen soll derart groß sein, um die Bildung von störenden Falten im Augenblick des Festklemmens des Schlauches zu vermeiden, wenn dieser aus der Schlauchform in die Bandform übergeht. Im Augenblick des Durchganges zwischen dem ersten Walzenpaar 3, 4 befindet sich der Kunststoff noch auf einer erhöhten Temperatur, und sein halbviskoser Zustand schließt daher jede Möglichkeit der Anordnung einer Vorrichtung zur progressiven Formgebung aus, wie sie beim Flachlegen von Folienschläuchen üblicherweise verwendet wird.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß für einen Schlauch T mit einem Durchmesser von 49 mm der Durchmesser der Walzen wenigstens 125 mm betragen sollte.

Die zwischen dem Kühlbehälter £ und der Aufwickelvorrichtung G angeordnete Kontrollvorrichtung F ermöglicht, die Gleichmäßigkeit der Dicke und der Breite des Bandes zu überwachen.

Die Kontrolle der Dicke kann beispielsweise mittels eines Solex-Mikrometers ausgeführt werden, das auf einem Querschlitten verschiebbar ist, so daß eine rasche Ablesung ermöglicht wird und Unterschiede von einigen Mikron festgestellt werden können.

Zur Kontrolle der Breite kann ein Satz von gekoppelten photoelektrischen Zellen verwendet werden, welche die über die Toleranz hinausgehenden Maße anzeigen, sowohl bei zu großen als auch bei zu geringen Breiten.

Die Aufwickelvorrichtung G ist von üblicher Art.

Es muß jedoch auf die Wichtigkeit der völligen Gleichmäßigkeit hingewiesen werden, mit welcher der auf das Band R einwirkende Zug ausgeübt werden muß. Unterschiede dieses Zuges wirken bis zum hinteren Ende der Vorrichtung zurück und rufen Unterschiede in der Dicke und Breite des Bandes hervor.

Mit einer Strangpresse, deren Spindel eine Länge aufweist, welche dem 26fachen Durchmesser entspricht, ist es beispielsweise möglich, ein aus plastifiziertem Polyvinylchlorid bestehendes Band zu erhalten, dessen Breite 76 ± 1 mm und dessen Dicke 0,27 mm mit einer Toleranz von ± 0,05 mm beträgt. Diese sehr geringen Dickenunterschiede treten nicht regelmäßig auf, sondern sind derart verteilt, daß die aufgewickelte Rolle H eine völlig zylindrische Form aufweist. Die Aufwickelgeschwindigkeit beträgt 40 bis 45 m/min.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Bandes aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem der Kunststoff durch eine kreisringförmige Düse zu einem im Querschnitt zylindrischen Schlauch von nahezu gleichmäßiger Wandstärke und konstantem Durchmesser geformt wird, der anschließend in noch heißem Zustand zu einem homogenen Band zusammengedrückt, dieses dann unter Zugwirkung abgekühlt und schließlich zu einer Rolle aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff (M) durch Extrudieren zu dem Schlauch (T) geformt, innerhalb des Schlauches ein geringer Überdruck aufrechterhalten und das Abflachen des heißen Schlauches und Bilden des homogenen Bandes (R) durch gekühlte Walzen (3, 4) vorgenommen wird.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 unter Verwendung einer Strangpresse und einer Ringschlitzdüse am Auspreßkopf und durch deren axialen Dorn eine Luftzuführung in den ausgepreßten Schlauch einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (17) der axialen Luftzuführung (20) zur regelbaren Druckentlastung mit einer seitlichen Ausflußöffnung (21) versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 858 771;
USA.-Patentschrift Nr. 2 468 585.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 570/528 7. 68 © Bundesdruckerei Berlin