DE2301117C3

DE2301117C3 - Vorrichtung zum !Coextrudieren einer Verbundbahn aus thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE2301117C3
Application number: DE2301117A
Authority: DE
Inventors: Yves Saint Maurice De Beynost Galery (Frankreich); Robert Crepieux Riboulet
Original assignee: La Cellophane Sa Paris
Current assignee: La Cellophane Sa Paris
Priority date: 1972-01-11
Filing date: 1973-01-10
Publication date: 1978-10-26
Also published as: BE793756A; IT974352B; NL7300359A; DE2301117B2; GB1397652A; CH566202A5; JPS5315546B2; DE2301117A1; LU66812A1; DK145256C; DK145256B; SE420692B; NL153801B; JPS4879256A; CA1015913A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Koextrudieren einer Verbundbahn aus thermoplastischen Kunststoffen, mit einem einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden, in eine flache Extruderdüse mündenden Durchgangskanal, der durch wenigstens eine in seiner Durchflußrichtung verlaufende Trennwand in parallel zueinander angeordnete Kanäle für die Kunststoffe unterteilt ist.

Verbundbahnen, weiche die Vorteile der verwendeten thermoplastischen Kunststoffe vereinigen, sind bekannt. Unter diesen Verbundbahnen sind insbesondere diejenigen vorteilhaft, die durch Koextrudieren hergestellt werden, weil die einzelnen, die Verbundbahnen bildenden Kunststoffströme beim Koextrudieren innig miteinander verbunden werden, wodurch die Gefahr des Trennens der den einzelnen Kunststoffströmen entsprechenden Schichten voneinander vermieden wird. Das Koextrudieren macht es auch möglich, Verbundbahnen von sehr geringer Dicke herzustellen.

Eine bekannte Vorrichtung zum Koextrudieren einer Verbundbahn aus thermoplastischen Kunststoffen (GB-PS 11 66 458) weist einen in eine flache Extruder- bo düse mündenden Durchgangskanal mit kreisförmigem Querschnitt auf, der parallel zu seiner Durehflußfichtung verlaufende Trennwände besitzt, die mit der Seitenwand des Durchgangskanals Kanäle für die zu verarbeitenden thermoplastischen Kunststoffe bilden. ι>ϊ Die Kanäle sind mit je einer Leitung für einen der Kunststoffe verbunden. Die Trennwände weisen eine Länge auf, die ausreicht, um eine laminare Strömung der

Kunststoffströme zu erzielen.

Wenn man mit dieser bekannten Vorrichtung eine Verbundbahn herstellen möchte, die aus parallel zueinander verlaufenden und konstante Dicke aufweisenden Schichten besteht, müssen die einzelnen Kanäle parallel zur Achse der flachen Extruderdüse angeordnet sein, wobei die Trennwände in dem Durchgangskanal parallel zu den Lippen der Extruderdüse verlaufen müssen. Die axiale Anordnung des zur Extruderdüse führenden Durchgangskanals bedingt jedoch ;ine umständliche Leitungsführung und einen erheblichen Platzbedarf.

Wenn Verbundbahnen durch Koextrudieren von unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen mittels einer flachen Extruderdüse hergestellt werden sollen, ergeben sich neben der Forderung nach einer gegenseitigen Verträglichkeit der verwendeten Kunststoffe im wesentlichen zwei technologische Hauptprobleme. Zunächst ist es erforderlich, daß der Verbindungsstrom der in die Extruderdüse eintretenden Kunststoffströme die gewünschte geometrische Gestalt hat Sodann ist es notwendig, daß das Verbinden der Kunststoffströme an einem bestimmten Ort der Extruderdüse herbeigeführt werden kann. Die bekannten Vorrichtungen bedingen daher langwierige und kostspielige Demontagen und Einstellarbeiten, um die Leitungen für die Kunststoffe auszuwechseln, wenn die Zusammensetzung oder die Eigenschaften der Verbundbahnen abgewandelt werden sollen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Koextrudieren einer Verbundbahn aus thermoplastischen Kunststoffen zu schaffen, welche ungeachtet der Anordnung des zur Extruderdüse führenden Durchgangskanals und ohne kostspieliges Auf- und Abbauen der Vorrichtung und ohne langwierige und umständliche Einstellarbeiten eine Verbundbahn liefert, bei welcher die einzelnen Schichten stets eine konstante Dicke aufweisen und bei welcher die Verbindung der einzelnen Schichten die vorbestimmte Gestalt hat.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Trennwand um die in der Durchflußrichtung verlaufende Mittelachse des Durchgangskanals drehbar gelagert ist.

Die drehbare Anordnung der die Kanäle trennenden Trennwand macht es möglich, daß die einzelnen Kunststoffströme beliebig gegenseitig ausgerichtet werden können, so daß sich die Gestalt der einzelnen Materialströme beliebig einstellen läßt.

Hierdurch ist es inöglich, den zur Extruderdüse fahrenden Durchgangskanal in beliebiger Weise anzuordnen. Auch wenn der Durchgangskanal seitlich in die Extruderdüse mündet, läßt sich durch ein entsprechendes Verdrehen der Trennwand die Gestalt und der Ort der Verbindung der einzelnen Kunststoffströme in beliebiger Weise einstellen. Ein seitliches Einmünden des Durchgangskanals in die Extruderdüse erleichtert die Leitungsführung und verringert den Platzbedarf. Darüber hinaus erleichtert ein der Extruderdüse seitlich zulaufender Durchgangskanal einen Austausch der Zuführleitungen.

Die einfache Steuerung der Gestalt und des Ortes der Verbindung der einzelnen Kunststoffströme ist besonders vorteilhaft in Anbetracht der Kompliziertheit und Starrheit von Extrusionsanlagen, die mehrere Extruder umfassen. Außerdem ist es bekannt, daß mitunter von einer Folienart zur anderen unterschiedliche Neigungen der Extruderdüse gegen die Aufwickeltrommel nötig

sind, um ein glattes Anlegen der Folie an die Aufwickeltrommel zu erreichen. Die Änderung der Neigung kann bereits zu einer Änderung der Gestalt der einzelnen Kunststoffströme führen, Diese kann durch ein einfaches Verdrehen der Trennwand wieder ausgeglichen werden.

Die Möglichkeit, die Trennungsebenen der Kunststoffströme ändern zu können, ist besonders nützlich bei Extruderdüsen mit asymmetrischem Profil und/oder mit einer asymmetrischen Zufuhr des Verbundstromes, wie \o beispielsweise bei Düsen mit einer seitlichen Materialzufuhr und/oder mit veränderlichem Druckverlust, für die es unter Berücksichtigung der Asymmetrie der Strömungen sehr schwierig ist, den Verlauf der Kunststoffströme vorherzubestimmen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung gestattet ein bequemes Einstellen der Lage der Kunststoffströme sowie ein äußerst einfaches Einstellen, was besonders wichtig ist, wenn die Extruderdüse ausgewechselt wird oder wenn sich die Extrusionsverhältnisse während des Koextrudierens ändern. Die Dicke der einzelnen Schichten läßt sich einstellen, indem die Menge jedes der Kunststoffe geändert wird.

Die die Kunststoffströme trennende Trennwand verhindert deren gegenseitige Beeinflussung und gewährleistet, daß die Kunststoffströme parallel zu einer Ebene fließen, in der sich die verschiedenen Kunstsioffströme verbinden. Die Möglichkeit, die Verbindungsstelle der Kunststoffströme an einen vorbestimmten Ort der Düsenlippen zu bringen, ist bei jo einer seitlichen Zuführung zur Extruderdüse unerläßlich, da bei seitlicher Zuführung eine Verlagerung der Kunststoffströme aufgrund des Umstandes auftritt, daß die Stromfäden, welche das vom Eingang am weitesten entfernt liegende Ende der Extruderdüse speisen, einen « viel längeren Weg als diejenigen Stromfäden durchlaufen, die das näherliegende Ende der Extruderdüse speisen. Um eine in der Dicke ungleiche Verteilung der verschiedenen Bestandteile in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Abgabemenge und Viskosität zu verhindern, -in muß den Trennungsebenen der Kunststoffströme ein bestimmter Winkel gegeben werden, der nicht vorbestimmt werden kann, sondern der aufgrund von Versuchen eingestellt werden muß. Ein derartiges Einstellen wird mittels der Vorrichtung gemäß der Erfindung in genauer Weise während des Betriebes ermöglicht.

Eine besonders einfache Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich dadurch erreichen, daß das Drehlager für die Trennwand als in dem Durchgangskanal angeordneten Drehteil ausgebildet ist, unterhalb dem in Strömungsrichtung zwei einander gegenüberliegende Leitungen für je einen der thermoplastischen Kunststoffe in den Durchgangskanal münden. «

Eine Verbundbahn mit einer Vielzahl von Schichten läßt sich mit einer abgewandelten Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch erreichen, daß bei mehreren, in parallelem Abstand angeordneten Trennwänden zwischen diesen weitere, das Drehteil durchgreifende ho Leitungen für die Kunststoffe münden.

Eine Verbundbahn mit einer weiteren Steigerung der Anzahl der einzelnen Schichten läßt sich mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch erreichen, daß zwei derartige Vorrichtungen hintereinander n-, angeordnet sind und daß die in Strömungsrichtung zweite Vorrichtung ein Drehteil mit zwei Trennwänden hat. die zwischen sich einen zentralen Durchflußkanal einschließen, in den der Durchgangskanal der ersten Vorrichtung mündet.

Die die Kunststoffströme voneinander trennenden Trennwände 6 können aus irgendeinem starren Material bestehen, das mit den zu spritzenden Polymerisaten verträglich ist, Sie sollen so dünn wie möglich sein, und sie brauchen nur eine Länge zu haben, die ausreicht, um das ruhige Fließen der verschiedenen Polymerisatstrcme ohne Wirbelung längs deren Vereinigungsflächen zu gewährleisten.

Das Spiel der bewegbaren Trennwände in dem Durchgangskanal soll genügend klein sein, um eine Verdrehung der Trennwände durch die verschiedenen Kunststoffströme zu verhindern, und soll genügend groß sein, um ein Festklemmen zu vermeiden. Im allgemeinen eignet sich ein Spiel von einigen Vioo mm bis zu einigen '/io mm.

Der Drehbereich der Trennwände kann begrenzt sein, wenn es gewünscht wird, daß jeder Kunststoffstrom immer die gleiche Lage zwischen den beiden gleichen aufeinanderfolgenden Schichten der Verbundbahn einnimmt Wenn die Trennwände .rei drehbar sein sollen, genügt es, den Leitungen für die beiden äußeren Kunststoffströme Durchmesser zu geben, die größer als die Dicke der Trennwände sind.

Vier Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Koextrudieren einer Verbundbahn gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 einen Querschnitt der Vorrichtung entlang der Linie H-II in Fig. 1,

Fig.3 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig.4 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach F i g. 3 entlang IV-IV in F i g. 3,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

F i g. 6 einen Querschnitt durch die Vorrichtung jach F i g. 5 entlang der Linie VI-VI in F i g. 5,

F i g. 7 bis 11 je einen Querschnitt durch eine mit einer der Vorrichtungen nach Fig. 1 bis 6 und 12 bis 15 hergestellte Verbundbahn in vergrößerter Darstellung,

Fig. 12 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel und

Fig. 13 bis 15 je einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 12 entlang der Linie X-X, V-ybzw.Z-ZinFig. 12.

F i g. 1 und 2 zeigen schematisch im Längsschnitt bzw. Querschnitt eine Vorrichtung zum Koextrudieren einer Verbundbahn, die zwei einander gegenüberliegend mündende Leitungen 8 für je einen Strom A bzw. B aus thermoplastischem Kunststoff aufweist und am Speisekanal ?Ö tines Extrusionskopfes mit flacher Extruderdüse 1 angebracht ist. Die Vorrichtung weist einen koaxial zu dem Speisekanal iü verlaufenden Durchgangskanal 2 mit einer zylindrischen Umfangswand, die am Speisekanal 10 mittels eines Gewinderinges 5 befestigt ist. Eine Trennwand 6 ist an einem um die Längsachse des Durchgangskanals 2 frei drehbaren Drehteil 7 angeordnet und trennt die Ströme A und B voneinander, die sich erst stromab der Trennwand 6 in der Verlängerung der Trennwand 6 vereinigen. Die Stellung der 1 rennwand ist mittels des Drehteils 7 einstellbar.

Die Vorrichtungen gemäß der Fig. 3 bis 6 ermöglichen die Herstellung von Vertiundfolien, welche aus drei Kunststoffen A, B und C (F ig. 3 und 4) bzw. aus vier

Kunststoffer. A. B. Cund D(F i g. 5 und 6) bestehen und die daher zwei bzw. drei Trennwände 6 und eine bzw. zwei das Drehteil 7 durchgreifende Zuleitungen 9 für weitere Kunststoffe Cund D aufweisen. Mit einer der Vorrichtungen gemäß der Fig.3 bis % hergestellte *> Verbundbahnen sind in den F i g. 7 bis 9 dargestellt.

Bei diesen beiden Ausführungsbeispielen kann die Stellung der Trennwände 6 zwischen den gestrichelt angedeuteten Endstellungen geändert werden.

Die in den Fig. 12-15 gezeigte Vorrichtung weist i» ebenfalls eine zylindrische, den Durchgangskanal 2 umfassende Umfangswand 4 auf, in der zwei Leitungen 8 für je einen Kunststoff A bzw. Il münden und dem ferner ein Kunststoff Cüber eine Zuleitung 9 zugeführt wird, die das Drehteil 7 durchgreift, das um die >'» Längsachse des Durchgangskanals 2 frei drehbar ist. An dem Drehteil 7 sind Trennwände 6 angeordnet, die dem genauen Einstellen der Ströme in bezug auf die Extrusionsebene dienen.

Um das Verständnis der F i g. 12 zu erleichtern, ist die 2" obere, erste Vorrichtung um 90° gedreht dargestellt, damit die seitlichen Leitungen 8 im Profil und nicht in Endansicht erscheinen.

Die erste Vorrichtung ist mittels eines Gewinderinges 17 an einer analogen zweiten Vorrichtung befestigt, die -' ein Drehteil 18 aufweist, das mit Trennwänden 19 verlängert ist, wobei die zusammengebauten Vorrichtungen ihrerseits in einem einen DurchfluDkanal 12 umschließenden zylindrischen Körper 20 drehbar sind, der mittels eines Gewinderinges 5 am Speisekanal 10 einer nicht dargestellten flachen Extruderdüse befestigt ist.

In den zylindrischen Durchflußkanal 12 wird über seitliche Kanäle 11 ein Kunststoff Deingeführt, der dazu bestimmt ist, c'ie Kanten der herzustellenden Verbundbahn zu bilden. Es ist ersichtlich, daß die von dem Kunststoff D gebildeten Ströme sich auf beide Seiten des aus den Kunststoffen A, ßund C" zusammengesetzten Stromes verteilen, welcher durch den zwischen den Trennwänden 19 gebildeten Kanal hindurchgeht.

|c nach der Stellung der Trennwände 6 und 19 in bezug aufeinander und in bezug auf die Extrusionsdüse erhält man mit Hilfe der Vorrichtung nach F i g. 12 bis 15 Verbundbahnen, wie sie in Fig. 10 und 11 dargestellt sind.

Die in F i g. 11 dargestellte Verbundbahn wurde erzielt, indem die Trennwände 6 und 19 derart eingestellt wurden, daß die Trennebene der von den beiden Kunststoffen D gebildeten Ströme rechtwinklig zur Ebene der Verbundbahn verlief. In dem in Fig. 10 veranschaulichten Einstellung verlief diese Trennebene schräg zur Ebene der Verbundbahn.

Hierzu 4 Blatt Zeichnung ;n

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum !Coextrudieren einer Verbundbahn aus thermoplastischen Kunststoffen, mit einem einen kreisförmigen Querschnitt aufweisenden, in eine flache Extruderdüse mündenden Durchgangskanal, der durch wenigstens eine in seiner Durchflußrichtung verlaufende Trennwand in parallel zueinander angeordnete Kanäle für die Kunststoffe unterteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (6) um die in der Durchflußrichtung verlaufende Mittelachse des Durchgangskanals (2) drehbar gelagert ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehlager für die Trennwand (6) als in dem Durchgangskanal (2) angeordnetes Drehteil (7) ausgebildet ist, unterhalb dem in Strömungsrichtung zwei einander gegenüberliegende Leitungen für je einen thermoplastischen Kunststoffe in dsn Durchgangskanal (2) münden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren, in parallelem Abstand angeordneten Trennwänden (6) zwischen diesen das Drehteil (7) durchgreifende Zuleitungen (9) für die Kunststoffe münden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei derartige Vorrichtungen hintereinander angeordnet sind und daß die in Strömungsrichtung zweite Vorrichtung ein Drehteil (18) mit-zwei Trennwänden (19) hat, die zwischen sich einen zentralen Durchflußkanal (12) einschließen, in den der Durchgangskanal (2) der ersten Vorrichtung mündet.

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