DE60103874T2

DE60103874T2 - Verfahren und vorrichtung zum vereinigen von blatt- oder bandförmigen strömen in einem koextrusionsverfahren

Info

Publication number: DE60103874T2
Application number: DE60103874T
Authority: DE
Inventors: Rasmussen Ole-Bendt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2021-04-12
Also published as: CN1603090A; DK1272329T3; EP1464467A2; EP1272329B1; NO20024871L; BR0110041A; ATE269197T1; NO321820B1; EP1272329A1; US7001547B2; PT1272329E; CN1423589A; NZ521614A; US20030090026A1; BR0110041B1; HK1053805B; MXPA02010061A; IL151756A0; CA2403543A1; AU6224401A

Description

Die Erfindung betrifft ein Extrusionsverfahren der Art wie im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben und einen Extruder mit Extrusionswerkzeug gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 27.
Ein Verfahren und ein Extruder ähnlicher Art sind aus der US-A-4 469 475 und DE-B-10 82 043 bekannt. Sie sind generell zur Extrusion aller extrudierbarer Materialien wie thermoplastische Polymere, anorganische pastöse Massen, z. B. zur Formung keramischer Werkstoffe und verschiedener Nahrungsmittel geeignet.
Die Erfindung umfasst drei verschiedene Aspekte in Verbindung mit drei verschiedenen Aufgabenstellungen. Ein Aspekt ("der erste Aspekt") betrifft die Anwendung der Koextrusion zur Abdeckung einer oder beider Seiten eines extrudierbaren Materiales A, das während der Extrusion eine hohe scheinbare Viskosität aufweist, mit einer dünnen Schicht oder dünnen Schichten eines Materiales B mit einer viel tieferen scheinbaren Viskosität. In diesem Fall wird die Abdeckung normalerweise sehr ungleichmässig oder kann über einen Teil der Oberfläche fehlen, wenn herkömmliche Technologie zur Anwendung gelangt, weil die Energie, die notwendig ist, B gleichmässig verteilt in einem dünnen Strang fliessen zu lassen, höher ist als die um B in schmalen, dicken Strängen fliessen zu lassen.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ("der zweite Aspekt") betrifft die Koextrusion von Bögen (Flachkörpern) oder Rohren, bei denen Segmente einer Zusammensetzung mit Segmenten einer anderen Zusammensetzung in Extrusionsrichtung abwechseln. Als wichtiges Beispiel kann ein Rohr gelten, bei dem sich steife Abschnitte mit flexiblen Abschnitten abwechseln (die relative Steifheit, auf die Bezug genommen wird, ist im Produkt).
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ("der dritte Aspekt") betrifft die Koextrusion eines Massestromes fester, im wesentlichen trockener Partikel mit einem Massestrom vollständig flüssigen Materiales in der Art, dass das flüssige Material im Massstrom fester Partikel absorbiert wird (d. h. mit den festen Partikeln gemischt wird).
Ein wichtiger Anwendungsfall ist die Vermischung von Teflon (Polytetrafluoraethylene PTFE) Partikeln mit aufgeschmolzenen Polyamiden und Extrusion von Bögen, Bändern oder Rohren aus der Mischung. Weiter kann dieser Aspekt der Erfindung Anwendung finden bei der Herstellung spezieller keramischer Podukte, insbesondere poröser Produkte vermittels eines Prozesses, bei dem feste anorganische Partikel, umfassend z. B. kurze Verstärkungsfasern, vermischt werden mit einem Prepolymer, das später ausgehärtet wird, oder mit einer wässrigen Lösung oder Dispersion aus einem anorganischen Material, das nach Trocknung oder Wärmebehandlung als Bindemittel wirkt. In analoger Weise kann der dritte Aspekt der Erfindung benutzt werden, um einen Strang umhüllten Materials zu koextrudieren, der zu Pillen aufgeteilt werden kann.
US-A-3,761,211 (Parkinson), US-A-4,152,387 (Cloeren), US-A-4,197,069 (Cloeren) und US-A-4,533,308 (Cloeren) sprechen das Problem an, wie der "curtaining effekt" vermieden oder minimalisiert werden kann, d. h. eine Profilierung koextrudierter Folie, die als querlaufendes Linenmuster dort gebildet wird, wo zwei flache als Bogen geformte Austragsflüsse aufeinandertref fen, sofern die Flüsse unterschiedliche Rheologien aufweisen und insbesondere auch dann, wenn sie in etwa gleichen Mengen koextrudiert werden. Diese vier Patente lehren die Verwendung von einer oder mehrerer Klappen, die verschwenkt werden können und die dort enden, wo die Austragsflüsse sich vereinigen. Die erstgenannten drei Patente weisen Einrichtung zur Einstellung der Klappen auf, so dass das Verhältnis der Geschwindigkeiten der austragsflüsse dort, wo sie aufeinandertreffen, an die rheologischen Eigenschaften und den Durchsatz an Komponenten angepasst werden kann. Das letztgenannte der vier Patente verwendet eine oder mehrere frei bewegliche, schwenkend angelenkte Klappen, die sich selbsttätig auf unterschiedliche Rheologien und Durchflussmengen der Bestandteile einstellen, und zwar so, dass der Druck auf beiden Seiten der Klappe gleich wird. Der "curtaining effect", dem die vier Patente entgegenwirken sollen, ist ein anderes Problem als das, welches mit dem ersten Aspekt der Erfindung (siehe oben) angesprochen wird und der in einer längsgerichteten anstatt quergerichteter Streifung resultiert. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat durch Experimente gefunden, dass die in den vier Patenten offenbarten Regeln das Problem nicht lösen.
US-A-4,469,475 (Krysiak) offenbart einen Extruder zur Herstellung von Nahrungsmitteln, die einen Kern und eine umhüllende und krustenbildende Hülle aufweisen. Der Extruder umfasst einen Verschluss, um das krustenbildende Material davon abzuhalten, in den Flusskanal, durch den die Füllung extrudiert wird, einzufliessen. Der Verschluss befindet sich nahe am Austritt des Extruders.
In WO-A-0060959 befinden sich die Beschreibung eines Extruders und eines Verfahrens, das in den Bereich der An sprüche der vorliegenden Erfindung fällt. Der Gegenstand geniesst Vorrang gegenüber dem Anmeldetag der PCT Anmeldung, von der die vorliegende Erfindung ihre Priorität ableitet. Deshalb stellt die Offenbarung keinen Stand der Technik zu den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung dar.
Die drei verschiedenen Aufgaben werden jede für sich durch ähnliche Mittel gelöst, nämlich durch Bereitstellung eines neuen Verfahrens zur Koextrusion eines bogen- oder bandförmigen Flusses (Austrages) aus einem extrudierbaren Material A mit einem bogen- oder bandförmigen Fluss aus einem extrudierbaren Material B in einer Verbindungszone in einem Extrusionswerkzeug (welche Bezeichnung einen Adapter aufstrom des letzten, produktformenden Werkzeuges einschliesst), in der B auf A durch eine Oeffnung (3) aufextrudiert wird und sich die zwei Materialien zusammen durch einen Fliesskanal (7) in Richtung auf den Auslass (8) des Werkzeuges bewegen, bei dem die Trennwand zwischen besagten Flüssen unmittelbar bevor sie in Oeffnung (3) endet als Klappverschluss (4) ausgebildet ist, ausgebildet als Einwegventil für den Fluss B auf den Fluss A zu wirken, wobei es sich dadurch kennzeichnet, dass die Extrusion von B durch die Oeffnung (3) in Pulsen erfolgt.
Ferner werden diese Zielsetzungen durch einen Extruder gemäss Anspruch 27 erreicht.
Besondere Ausgestaltungen der Erfindung stellen die Gegenstände der entsprechenden anbhängigen Ansprüche dar.
Beim ersten Aspekt der Erfindung findet die Pulsierung stossweise zur gleichmässigen Verteilung von B auf A über die Länge der Oeffnung 3 und zur Ausebnung von der Pulsation ausgelöster Ungleichförmigkeiten entlang der Fliessrichtung statt, dies zumindest teilweise während des gemeinsamen Flusses der Komponenten A und B durch das Ende des Koextrusionswerkzeuges, wie folgend weiter dargestellt.
Beim zweiten Aspekt der Erfindung ist das Verfahren so ausgebildet, dass der Klappverschluss (oder Klappverschlüsse, wenn Material B auf beide Seiten von Material A aufextrudiert wird) als Verschluss wirkt, der den Fluss A während jedem Puls der B Extrusion zurückhält. Diese Ausbildung wird auch folgend im Einzelnen näher behandelt. Beim dritten Aspekt der Erfindung wird A vermittels eines Presskolbens (22) voranbewegt, der direkt aufstrom des Bereiches angeordnet ist, in dem die Flüsse zusammengeführt werden.
In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich Verschluss oder Klappenverschluss auf ein Teil, das einseits schwenkbar angelenkt ist und das sich um die Anlenkung bewegen kann, zum Beispiel unter Einfluss von Antriebseinrichtungen oder unter Druck von Flüssigkeiten, der auf den Verschluss ausgeübt wird. Bei jedem der drei Aspekte der Erfindung ist der Klappverschluss im wesentlichen flach als federnde Klinge ausgebildet, wahlweise mit einem dickeren oder härteren Abschnitt an ihrem abstromseitigen Ende (Anspruch 2). Die federnde Klinge kann aus Stahl oder einem anderen passenden Material hergestellt sein, sogar aus einem gummiartigen Material, sofern die Extrusionstemperatur entsprechend tief ist um dies zuzulassen. Der wahlweise dickere oder härtere Abschnitt am abstromseitigen Ende dient, um das Oeffnen und Schliessen des Verschlusses zu stabilisieren, und kann fast unabdingbar werden, wenn gummiartiges Material als ferdernder Verschluss (Scharnier) gewählt wird. Die Pulsation des Flusses B wird normalerweise am bestem aufstrom des Klappen verschlusses durch eine oder mehrere Druckkolben (Presskolben) oder durch Oeffnen und Schliessen von Ventilen erreicht (Anspruch 3). Als weitere Möglichkeit kann die Pulsation durch Oeffnen und/oder Schliessen des Klappenverschlusses vermittels mechanischer Uebertragungseinrichtungen erreicht werden (Anspruch 4). Die vorgehenden Möglichkeiten sind 1 und 3c, die letztere in 4a dargestellt.
Um einen bestmöglichen Zusammenfluss der Komponenten A und B zu erreichen, sollten vorzugsweise beide planare (flachförmige) Materialflüsse sein, dies zumindest in der unmitelbaren Nähe des Teiles, wo sie zusammenfliessen und im wesentlichen parallel zum Verschluss laufen (Anspruch 5).
Die Erfindung kann ohne weiteres für die Koextrusion flacher Bögen oder Bänder aus einem Flachkoextrusions-Werkzeug angewendet werden (Anspruch 6), während ein kreisförmiges Werkzeug spezielle Massnahmen erforderlich machen kann. In derartigen kreisförmigen Werkzeugen fliessen die Materialkomponenten normalerweise (aber nicht in allen Fällen) am Ort, wo sie zusammengeführt werden, allgemein in axialer Richtung ebenso bei der Wandung, die die Materialkomponenten vor der Beendigung der Zusammenführung zu einer runden, kreisförmigen Form separiert hält. In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung würde dies bedeuten, dass die federnde Platte oder Klinge einen Ring im wesentlichen zylindrischer Form bilden müsste und eine solche Form würde einer Biegung generell so viel Widerstand entgegensetzen, dass die B Komponente auf die Komponente A ungleichmässig verteilt würde.
Diese Problematk kann gelöst werden, indem der Klappenschliessring mit seinen Flächen im wesentlichen senkrecht zu besagter Achse ausgebildet wird (Anspruch 7).
In diesem Zusammenhang werden die zwei Komponenten, vorzugsweise wenigstens in der Nähe des Ortes ihrer Zusammenführung, veranlasst, in allgemein radialer Richtung zu fliessen (welches nach aussen oder innen gesehen werden kann in bezug auf die Achse des kreisförmigen Werkzeuges) und folgend der Vereinigung der Flüsse kann letztere in allgemein axialer Richtung und kann im allgemeinen axial aus einem letzten, produkteformenden kreisförmigen Austritt abfliessen (Anspruch 8). Jedoch die vorliegende Erfindung kann auch Anwendung finden bei sogenannten "peripheren" Werkzeugen, d. h. Werkzeugen, bei denen das Material radial aus einem kreisförmigen Austrittsspalt, einem Spalt in der zylindrischen Wandung des Werkzeuges, extrudiert wird. Solche "peripheren" Werkzeuge sind von der Extrusion von Nahrungsmitteln bekannt. In dieser Anmeldung können die beiden Flüsse nach Zusammenführung im wesentlichen radial den gesamten Weg durch die letzte, produkteformende Austrittsöffnung durchlaufen.
Als eine bevorzugte Ausführungsform dieser kreisförmigen (oder Rundform) Extrusion wird ein Extrusionsverfahren vermittels spiralförmiger Flüsse beansprucht (Anspruch 24) und das Extrusionswerkzeug für dieses Verfahren ist in Anspruch 39 beansprucht.
Wie vorstehend erwähnt erfolgt die Extrusion von B in Pulsform, wobei die Pulse normalerweise aufstrom des Klappenverschlusses (4) durch einen oder mehrere Druckzylinder oder durch Oeffnen oder Schliessen der Ventile erzeugt werden. Diese Ein richtungen sollten vorzugsweise nahe dem Ort angeordnet sein, wo die Komponenten zusammengeführt werden. Sie sollten normalerweise zusammenwirken mit (koventionellen) vorangehenden Pump- oder Extrusionseinrichtungen. Wird ein Druckzylinder verwendet, wird bevorzugt ein Einwegventil verwendet, um zu verhindern, dass der Druckzylinder in die verkehrte Richtung pumpt (Anspruch 9).
Die Bezeichnung "Einwegventil" soll hier nicht nur ein Ventil einschliessen, das sich zufolge Rückstau (oder Rückdruck) schliesst, sondern auch ein Ventil, das durch Kontrolleinrichtungen betätigt wird, um zur richtigen Zeit eines Verfahrens-Zyklusses zu schliessen.
In den meisten Fällen kann die Erfindung vorteilhafterweise nicht nur einen B-Fluss sondern auch zwei B-Flüsse (B1, B2) auf einen A-Fluss, B1 auf die eine Seite, B2 auf die andere Seite des A-Flusses aufbringen, wobei B1 und B2 gleich oder verschieden in ihrer Zusammensetzung sein können (Anspruch 10).
Wie in der Einleitung erwähnt betrifft der erste Aspekt der Erfindung eine Koextrusion, die darauf abzielt, Material A, das während der Extrusion eine hohe scheinbare Viskosität aufweist, mit dünnen Schichten aus einem Material B zu überziehen, das während der Extrusion eine viel niedrigere scheinbare Viskosität aufweist.
Die Probleme in diesem Zusammenhang und deren Lösung vermittels Verwendung der vorliegenden Erfindung wurden in der Einleitung erklärt. Die Lösung ist genauer in Anspruch 11 und weiter spezifiziert in Anspruch 12 dargestellt. die Notwendigkeit für eine wesentliche Druckdifferenz in jedem Puls zwischen B-Fluss oder -Flüssen und dem A-Fluss – in anderen Worten, die Notwendigkeit für schlagartige Pulsationen hängt von der Differenz der scheinbaren Viskositäten ab. Die Geschwindigkeit von jedem B Fluss, wenn erden A-Fluss trifft, sollte vorzugsweise in den meisten aber nicht allen Fällen im allgemeinen auf derselben Höhe oder höher sein als die des A-Flusses multipliziert mit dem Verhältnis zwischen der scheinbaren Viskosität des A-Flusses und der von B (unter tatsächlichen Bedingungen). "Schlagartig" bezieht sich auf eine Pulsation kurzer Dauer aber hoher Amplitude, d. h. Geschwindigkeit.
Auf diesem Weg kann es wirtschaftlich machbar werden, sogar teure Copolymere zu Abänderung von Oberflächeneigenschaften von billigen, festen Copolymeren zu verwenden, bezug in diesem Zusammenhang wird auf die Ansprüche 13 und 14 genommen.
In solchen Fällen sollten vorzugsweise mindestens 5 Pulsschläge pro Sekunde vorgesehen sein.
Die Bezeichnung "im allgemeinen gleichmässig" bedeutet, dass B die Oberfläche von A im wesentlichen ununterbrochen überdecken sollte, aber ferner sollte das Verhältnis der Dicke von B zu A vorzugsweise nicht um mehr als 50% besonders bevorzugt um nicht mehr als 25% des Durchschnittswertes von B zu A schwanken.
Weiter können die B1 und B2 Komponenten, wie in Anspruch 11 beansprucht, einen wichtigen Schmiereffekt haben und dadurch den Rückstelldruck reduzieren, d. h. bei den in Anspruch 13 und 14 beanspruchten Kombinationen.
Der zweite Aspekt der Erfindung der bereits in der Einleitung abgehandelt wurde, ist in den Ansprüchen 15, 16 und 17 definiert. Bei diesem Aspekt solle der Fliessweg von der Verbindungszone zum Austritt des Extrusionswerkzeuges vorzugsweise kurz eine, um eine umrissen deutlich erscheinende segementierte Struktur beizubehalten.
Bei dem dritten Aspekt der Erfindung, bei dem ein Fluss fester im wesentlichen trockener Partikel koextrudiert wird, mit einem Fluss aus tatsächlich flüssigen Material wird der Fluss aus Feststoffpartikeln, welcher die A Komponente darstellt, gefördert durch einen Druckzylinder (22) in Leitung (18), die direkt zur Austrittsöffnung oder Austrittsöffnungen (3) führt, durch die die tatsächliche Flüssigkeit, die die Komponente B darstellt, korextrudiert wird (Ansprüche 18, 5a und b). Sobald sich B mit A vereinigt hat, wird der zusammengesetzte Fluss aus A und B vorzugsweise einer Mischung oder Verdichtung vermittels eines oder mehrerer Stampfer oder Klappen (24 und 25), die in Richtungen hin- und hergehen quergerichtet zur Hauptrichtung des zusammengesetzten Flusses (Anspruch 19).
Bei jedem der Aspekte der Erfindung kann der Koextrusionsvorgang sich weiter fortsetzen, so dass mehrere B/A oder B1/A/B2 Flüsse zu einem "flachen Sandwich" zusammengeführt werden, eine Bezeichnung, die verdeutlicht, dass die kleinste Abmessung im Endprodukt parallel verläuft zur kleinsten Bemessung der einzelnen Schichten, oder als andere Möglichkeit können die Flüsse zu einem "hohen Sandwich" zusammengeführt werden, das bedeutet, dass die kleinste Abmessung des Endproduktes im allgemeinen lotrecht zu kleinsten Abmessung der einzelnen Schichtungen steht. In der Patentliteratur (d. h. die älteren Patente des Anmelders) wird letztere als "Lamelar Extrusion" bezeichnet.
Falls die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit einer "Lamelar Extrusion" Einrichtung benutzt wird, so dass ein Vielfaches an Austritten (8) in linearer oder kreisförmiger Anord nung vorgesehen sind, können die zusammengeführten Flüsse, wenn sie diese Austritte (8) verlassen, mechanisch in Segmente geteilt und durchsetzt werden mit Segmenten aus anderen Materialien, die aus anderen Austritten dergleichen linearen oder kreisförmigen Anordnung extrudiert werden, um eine zellähnliche Struktur zu bilden, wie dies in den gleichzeitig hängigen Anmeldungen des Anmelders, siehe WO 00/60959 beschrieben ist.
Wie aus Vorstehendem ersichtlich, ist die Erfindung nicht auf die Koextrusion synthetischer Polymere beschränkt, sondern in vielen Fällen auch auf die Koextrusion von Nahrungsmittelkomponenten anwendbar (Anspruch 20) wie auch für die Herstellung keramischer Produkte durch Koextrusion (Anspruch 22) oder medizinischer Tabletten (Anspruch 23). Bei den letztgenannten zwei Fällen kann Komponente A entweder als ein Fluss aus fest, im allgemeinen trockener Partikel, die durch einen Druckzylinder wie vorstehend beschrieben, gefördert werden oder als eine Paste umfassend Feststoffpartikel extrudiert werden.
Bezüglich Koextrusion von Nahrungsmittelkomponenten kann es oft mit herkömmlichen Einrichtungen sehr schwierig oder unmöglich sein, ihre Rheologien "zweckspezifisch" so einzustellen wie nötig, um eine ausreichende Gleichförmigkeit der Schichtdicke zu erreichen und in solchen Fällen ist die Erfindung von besonderer Bedeutung. So kann B aufgeschmolzene Schokolade, Zucker oder Karamel sein, während A ein Material höherer scheinbarer Viskosität ist (Anspruch 21). Bezug genommen wird in diesem Zusammenhang auf das Beispiel, bei dem dünne Schichten aufgeschmolzener, relativ flüssiger Schokolade auf Marzipan plastischer Konsistenz aufextrudiert wird.
Als ein Beispiel der Anwendung der vorliegenden Erfindung bei einem Koextrusionsprozess zur Herstellung keramischer Produkte kann die Herstellung poröser Membranen benannt werden.
Die Erfindung wird folgend in weiteren einzelheiten mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, von denen:
1 das charakterische Teil eines Flachextrusionswerkzeuges in Betrieb gemäss der Erfindung darstellt. Die Zeichnung stellt einen Abschnitt parallel zur Maschinenrichtung und lotrecht zu den Hauptflächen der geformten Bögen oder Bändern aus den Fliessen A, B1 und B2 dar.
2a und b sind diagrammatische Flussbild ähnliche Skizzen runder Werkzeuge zur Koextrusion von Rohren gemäss der Erfindung.
In 2a bewegen sich die Flüsse allgemein von aussen nach innen und in 2b allgemein in umgekehrter Richtung.
3a und b zeigen zweckmässige Ausbildungen der Verteilabschnitte der 2a und b. Sie sind Ansichten durch die Verteilkanäle für die Komponente A.
3c, die eine Abwandlung von 1 darstellt, zeigt den Abschnitt zur Vermischung, d. h. Zusammenführung (einschliesslich Druckzylinder und Austragsöffnung) im Werkzeug, gemäss der Skizze in 2a. Die Zeichnung zeigt einen Abschnitt durch die Achse (9) des kreisförmigen Werkzeuges, der Verteilteil des Werkzeuges ist jedoch weggelassen. Die Zeichnung stellt auch den Abschnitt zu Ineinanderführung oder Vermischung im Werkzeug gemäss 2b dar, aber dann ist für die Achse (9) davon auszuge hen, dass sie ausserhalb des Bodens und unter der Zeichnung liegt.
4a, b, c und d zeigen verschiedene Abwandlungen des Abschnittes zur Zusammenführung der Komponenten, wobei die Abwandlungen sich auf das Flachwerkzeug gemäss 1 und/oder die kreisförmige Anordnung gemäss 3 beziehen.
5a und b zeigen eine Abwandlung des Werkzeuges in 1, ausgebildet um mit im wesentlichen trockenen, insbesondere A-Komponenten zu funktionieren, d. h. Arbeiten, wobei diese durch einen Druckzylider gefördert werden. 5a ist ein Abschnitt entsprechend dem gemäss 1, während 5b, die nur die Umgebung des Druckzylinders darstellt, den Abschnitt a-a in 5a darstellt.
In 1 werden die Komponenten A, B1 und B2 in diesen charakteristischen Teil des Koextrusionswerkzeuges wie durch die drei Pfeile angedeutet gefördert. Die Förderung ist durch primäre, konventionelle Fördereinrichtungen (Extruder oder Pumpen) gewährleistet, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Zwischen diesen Extrudern oder Pumpen und der dort gezeigten Vorrichtung können herkömmliche Verteileinrichtungen sein, um sicherzustellen, dass die Komponenten gleichmässig über die Breite verteilt werden. Normalerweise fliesst A stetig, d. h. gleichmässig (kann aber in einigen Fällen unter Pulsation extrudiert werden) während B1 und B2 unter Pulsierung ausgelöst durch Druckzylinder (1) extrudiert werden, die die Flüsse hergestellt durch die primären Fördereinrichtungen überlagern. Die Einwegventile (2), die sicherstellen, dass die Druckzylinder in der richtigen Richtung wirksam sind, können aus federnden Blättern gefertigt sein.
An den Oeffnungen (3), wo B1 und B2 in die Kammer für A eintreten, befinden sich zwei federnde Blätter (4), die Erstreckungen von oder verbunden mit der Wandung (4a) der Kammer für A sind. Die Blätter (4) sind als Einwegventile installiert. Wenn unter ausreichendem Druck von B1 und/oder B2 können sie als Verschlussorgane für A wirken, so dass nach Vereinigung der Flüsse sich Teile von A mit Teilen von B1 und B2 abwechseln (die beiden können gleicher Zusammensetzung sein). Jedoch findet dies nicht in der Ausführungsform der Erfindung gezeigt in der Zeichnung statt. Hier werden B1 und B2 mit A als Massen (5) (lumps 5) auf jeder seiner Oberflächen vereinigt. Da die Flüsse A, B1 und B2 bogen- oder bandförmig und die Form der Blätter (4) dem angepasst ist, stellen diese Massen (lumps) quergerichtete "Fasern" dar mit einer Hauptrichtung lotrecht zur Ansichtsebene. Die Zeichnung zeigt die Situation am Ende eines Pulses, wenn die Blätter (4) gerade im Begriff sind, die Oeffnungen (3) zu schliessen. Druckzylinder (1) drücken noch und deshalb sind die Einwegventile (2) geschlossen. Die vorangehend koexdrudierte Masse ist als (6) dargestellt. Bei dieser Anwendung der Erfindung ist die scheinbare Viskosität von B1 und B2 wesentlich niedriger als die von A, was die Folge hat, dass die Massen allmählich zu gleichförmigen Lagen verteilt werden, während der B-1-A-B2 Fluss durch den gemeinsamen Fliessweg (7) in Richtung auf den Antrag (8) des Koextrusionswerkzeuges fliesst.
Deshalb ist (6) kleiner als (5) gezeigt, und es sind keine Massen weiter abstromseitig dargestellt.
Jeder der Druckzylinder (1) kann sich über die volle Breite der bogen- oder bandförmigen Flüsse B1 und B2 erstrecken, oder es kann vorzugsweise eine Reihe von Druckzylindern für B1 und einer für B2 (abhängig von der mechanischen Konstruktion) vorgesehen sein. Es muss hiermit jedoch sichergestellt sein, dass in den Flüssen von Seite zu Seite ein gleichmässiger Druck erzeugt wird, wenn sie an der Oeffnung (3) auflaufen. Dies ist eine Sache der Dimensionierung der Kammern für B1 und B2, des Abstandes zwischen den Druckzylindern und den Drücken von B1 und B2 während des Verfahrens.
Im Falle dass die Druckzylinder (1) sich über die volle Breite des Flusses A erstrecken, sollten sich die Einlasskanäle für B1 und B2 aufstromseitig der Ventile (2) auch so erstrecken, wenn aber Reihen von Druckzylindern vorgesehen sind, sollte jeder Druckzylinder vorzugsweise von einem separaten Kanal gespeist werden. Entlang der Länge des Klappenverschlusses (4) muss der Abstand zur gegenüberliegenden Wandung nicht sehr kurz relativ zur Länge der Klappe (4) sein, da sonst diese Klappe sehr stark in Richtung der gegenüberliegenden Wandung verbogen werden kann, wenn die Drücke von B1 und B2 auf einem Minimum sind und der Druck in A hoch ist.
In einigen Fällen, insbesondere im Zusammenhang mit dem zweiten Aspekt der Erfindung, bei dem die Frequenz der Pulsation nicht so hoch ist wie beim ersten und zweiten Aspekt ist es möglich, nur einen schmalen pulsauslösenden Druckzylinder (1) für jede der B Komponenten einzusetzen, um die gesamte Breite der Koextrusion zu bedienen (umhüllen), sogar wenn diese Breite beträchtlich ist. Vorausgesetzt es ist eine gleichmässige Verteilung zwischen diesem Zylinder und der Oeffnung (3), wo die Komponenten zusammenkommen, vorgesehen.
Die Flussbild ähnlichen Skizzen 2a und b deuten die aufeinanderfolgenden Abschnitte in passenden Werkzeugen zur kreisbogenförmigen Extrusion gemäss der Erfindung an, während die Zeichnungen 3a und b wie bereits erwähnt das bevorzugte entsprechende Verteilsystem für die Komponente darstellen. Dieses beginnt mit einem Verästelungssystem, welches erstmalig in der US PS 2.820.249 beschrieben wurde, wobei es in diesem Patent im Zusammenhang mit der Beschichtung von Gegenständen durch Koextrusion verwendet wurde.
Komponente A wird in dieses System (10 eingeleitet, verästelt sich dann in zwei Teilflüsse in den Kanälen (11) und setzt sich in Form von vier Teilflüssen in Kanal 12 und acht Teilflüssen in Kanälen (13) fort. (Abhängig von den Abmessungen des Werkzeuges kann natürlich eine kleinere oder grössere Anzahl von Teilflüssen gebildet werden, aber in jedem Fall im Effekt 2.) Die Teilflüsse in 13 schreiten fort in ein "Spiral" Verteilsystem durch die Rillen (14), wodurch ein korrekter Abgleich durch rheologische Berechnungen zwischen den Flüssen durch die spiraligen Rillen (14) und einem Ueberlauf zwischen letzteren der in engen Spalten, in den Räumen (15), deren Beginn durch die Linien (16) gezeigt ist, stattfindet, erreicht wird.
Ein ähnliches Verästelungssystem kann in herkömmlicher Weise für die Komponenten B1 und B2 benutzt werden, wird jedoch eine kreisförmige Anordnung von Druckzylinder wie dargestellt benutzt und sind letztere ausreichend nahe beieinander, dann besteht keine Notwendigkeit einer spiralförmigen Verteilung dieses Komponenten, da jeder der Teilflüsse, die durch die Abtren nung entstehen, dann praktischer direkt zu einem Druckzylinder gelangen können. Ferner sind die Viskositäten von B1 und B2 sehr viel tiefer als die von A, ein niedrigerer Verästelungsgrad dieser zwei Komponenten ist dann ausreichend.
In der Praxis können die Verteilsysteme für A, die in den 3a und b gezeigt sind, in einem Werkzeug oder Werkzeugabschnitt bestehend aus zwei runden Scheiben, die zusammengeschraubt sind, ausgeführt werden. Die Kanäle (Rillen) können in nur einer Scheibe vorgesehen sein, vorzugsweise ist ein Teil eines jeden Kanales in einer Scheibe, der andere in der anderen Scheibe, die Teil der Kanäle zusammenpassend, angeordnet.
Wie jedoch im Zusammenhang mit 1 erwähnt, kann unter Umständen für jede B Komponente ein Druckzylinder ausreichend sein, dann aber ist eine wirksame Verteilung zwischen diesem Druckzylinder und Oeffnung (3) notwendig.
Wie erwähnt zeigt 3 als Abwandlung von 2 im Detail den Zusammenfluss-Abschnitt von 2a. Die Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung. Es sollte vermerkt werden, dass die federnden Blätter (4) wie in 1 eben aber jetzt natürlich in Form flacher scheibenförmiger Ringe ausgebildet sind.
Gleichermassen, falls die Kammern für B1 und B2 unmittelbar aufstromseitig des Einwegventiles (2) kreisrunde Kammern um das gesamte Werkzeug sind, wie sie sein können, dann sind die zwei Ventile (2) auch als flache, scheibenförmige Ringe ausgebildet und können in ein System wie hier gezeigt eingebracht werden, jedoch wie es aus dem Vorangehenden erscheint, scheint es gewöhnlich praktischer, die Teilflüsse, die aus der Abscheidung resultieren, direkt zu einem Druckzylinder durch eine separate Leitung zu führen und in diesem Fall ist die in 1 gezeigte Anordnung auch anwendbar.
Wie in der Zeichnung gezeigt, sollte das kreisförmig ausgebildete Werkzeug normalerweise so ausgebildet sein, dass es den zusammengesetzten Fluss B1-A-B2 im allgemeinen in axialer Richtung bei Austritt aus der Austrittsöffnung (8) fördert.
Die Druckzylinder (1) können durch direkt wirkende mechanische, durch hydraulische, pneumatische oder elektromagnetische Mittel betätigt werden. Normalerweise ist der hydraulische Betrieb sehr geeignet. Bei dem nach innen gerichteten Extrusionssystem (2a) sind die Druckzylinder leicht von aussen, d. h. von der Aussenseite des Werkzeuges, zugänglich, aber bei dem nach aussen gericheteten Extrusionssystem (2b) muss eine Anordnung von Druckzylindern durch die offene Bohrung in der Mitte des Werkzeuges in Gang gehalten werden. Diese Bohrung kann auch für andere Leitungen oder Verbindungen, z. B. für eine Leitung zur inneren Kühlung eines extrudierten Rohres Verwendung finden. Offensichtlich ist die Werkzeugausbildung, bei der die Flüsse sich nach innen bewegen (2a) am besten zur Herstellung rohrförmiger Platten oder Rohren relativ kleinen Durchmessers bis hinab zu 10 mm oder weniger geeignet, während die andere Ausgestaltung (2b) am besten ist, wenn ein relativ grosser Durchmesser des Produktes zum Beispiel bis zu 5 mm oder mehr gefordert ist.
Sind Rohre mit steifen Abschnitten, die sich mit weichen Abschnitten abwechseln, zu fertigen, sollte die in 2a gezeigte Ausgestaltung Anwendung finden.
Die Abwandlungen in den 4b, c und d können als Abwandlungen des in 1 dargestellten flachen Werkzeuges und als Abwandlungen des runden Werkzeuges dargestellt in 3 gesehen werden. Die Abwandlung in 4a bezieht sich nur auf flache Werkzeuge (gemäss 1), da ein Klappenverschluss konisch würde, falls er als kreisförmig betrachtet würde, und natürlich könnte in dieser Form nicht funktionieren.
Die bedeutende Reduktion des Flussdicke, die in 4a aufscheint, kann vorteilhaft sein, falls eine besondere Notwendigkeit besteht, den Rückdruck in Komponente A, unter Beibehaltung der Schmierwirkung von B1 und B2 auslaufend in einem relativ dünnen Bogen, zu reduzieren.
4a stellt das Merkmal dar, dass die Oeffnung und/oder Schliessung des Klappenverschlusses (4) durch mechanische Uebertragungseinrichtungen (4c) anstelle induzierter Druckvariationen in der Komponente B (oder B1 und B2) erreichbar ist, und ferner, wie auch die 4b bis d zeigen ist der Klappenverschluss (4) als flexible Platte ausgebildet, die in einem dickeren oder härteren Abschnitt (4b) zum Zwecke der Verstärkung und Stabilisation ausmündet. Tatsächlich kann dieser Abschnitt als Hauptteil der Klappe (4) wirken, während der kürzere flexible Teil als Scharnier wirkt.
Zurückkommend auf die mechanischen Uebertragungseinrichtungen (17) in 4a, sind diese als Stössel ausgebildet, die auf den dickeren oder härteren Teil (18) des Klappenverschlusses stossen. Ist eine wesentliche Druckdifferenz zwischen Komponent B (oder B1 und B2) gefordert (siehe Anspruch 11) muss der Klappenverschluss (4) offensichtlich so ausgebildet sein, dass er der Druckdifferenz widerstehen und die Oeffnung geschlossen halten kann, wenn mechanisch nicht angetrieben oder akti viert. Als Alternative kann (17) an (18) vermittels Scharnier angelenkt werden und durch Zug oder Stoss-Zug wirken.
Die verschiedenen Anordnungen der Kanäle, die in den 4b, c und d gezeigt sind, können in Fällen gewählt werden, wenn konstruktive Probleme vorherrschen, die Flüsse der A und B Komponenten zueinander parallel vor ihrer Zusammenführung zu führen. Jedoch können abrupte Biegungen des Flusses, in diesen Zeichnungen gezeigt, unter widrigen Umständen zu schädlichen Stauungen führen.
In 5a und b werden im wesentlichen trockene Feststoffpartikel-Produkte A, die ein Rohmaterial für keramische Produkte, Plastikgranulat für PTFE Zusammensetzungen, Lebensmittelstoffe oder medizinische Tabletten sein können, von einem Speisetrichter durch die Füllkammer (17) in den A-Extrusionskanal gefördert. Der Speisetrichter steht vorzugsweise unter Vakuum, da Luft bei der Koextrusion, Vermischung und Verdichtung Probleme auslösen kann.
In 5a sind die auf- und abstromseitigen Grenzen der Zufuhrstelle durch die gestrichelten Linien 19 und 20 dargestellt. Die Schwerkraftförderung von A kann durch einen Vibrator oder andere Vibrationen erzeugende Mittel (nicht gezeigt) unterstützt werden. A wird vermittels eines Druckzylinders (21) durch den Kanal (18) vorangestossen. In der hintersten Lage dieses Druckzylinders fällt seine Vorderseite im wesentlichen mit der hinteren Begrenzung der Zufuhrstelle zusammen (gestrichelte Linie 19). Bevor der Druckzylinder vorwärts bewegt wird um A anzutreiben wird die Verbindung zwischen Fördertrichter und Kanal (18) vermittels eines Gleitverschlusses (22), wie mit Pfeil (23) angedeutet, verschlossen.
Die fluiden Komponenten B1 und B1 (die gewöhnlich identisch sind) werden unter Pulsation durch zwei Druckzylinder (1), durch B1 und B2 Extrusionskanäle (46) zu der Oeffnung (3), die ein Einwegventil (4) in Form eines Klappenverschlusses umfasst, alles wie in Zusammenhang mit 1 beschrieben, koextrudiert.
Die Bewegungen der Druckzylinder, einer (21) für A, und zwei (1) für B1 und B2 können einfach Hin- und Herbewegungen sein, aber besonders für B1 und B2 ist es gewöhnlich vorteilhaft, in einer Serie vorwärtsgerichteter Hübe oder Stösse, gefolgt von einer nicht unterbrochenen Rückwärtsbewegung zur Ausgangslage zu arbeiten. Der Druckzylinder (21) wird vorzugsweise vermittels B1/B2 geschmiert oder mit einer Flüssigkeit, die zu Zwecken, die von der beabsichtigten Verwendung des Endproduktes abhängen, mit B1 und B2 als kompatibel anzusehen ist. Dieses Schmiermittel kann von der Hinterseite des Druckzylinders oder in anderer bekannter Art aufgebracht werden. Einrichtungen dafür sind nicht gezeigt.
Der Schmierstoff sollte vorzugsweise in das Koextrusionssystem in Mengen gepumpt werden, die ausreichend ist, nicht nur zur Schmierung des Druckzylinders (21) sondern für die Schmierung des vorangetriebenen Flusses A während seiner Passage zu der Oeffnung (3).
Dies Flüssigkomponenten B1 und B2, die auf beide Seiten des Flusses aus trockenen Feststoffteilchen aufextrudiert werden, können ohne Verwendung mechanischer Mittel zur Vermischung bis zu Mitte des Flusses A durchtreten, aber gewöhnlich werden solche Mittel benötigt, wenn eine einigermassen homogene Mischung von A, B1 und B2 gewünscht ist. In den Zeichnungen sind diese Mittel die Klappen (24), die in einer zueinander abgestimmten synchronen Art schnell vibrieren, und dadurch den zusammengesetzten Fluss einer Scherung quer zur Hauptflussrichtung aussetzen. Uebertragungsstössel (24a) für diese Vibrationen sind gezeigt.
Die kombinierte Koextrusion und Mischung gemäss diesem Aspekt der Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn das Verhältnis zwischen den Flüssigkomponenten B1 und B2 und der Trockenstoffkomponente A relativ niedrig ist, so dass das Mischprodukt im ganzen noch aus Feststoffteilchen bestehend erscheint (im Unterschied zu einer Paste). Wenn der zusammengesetzte Fluss diese Charakterisierung aufweist, kann der Bedarf entstehen, das Material vor dem Austritt aus dem Extrusionswerkzeug zu kompaktieren. Ist nur eine geringfügige Verdichtung nötig, kann eine Verengung der Leistung (17) ausreichend sein, aber die Neigung solch körniger Produkte einen sich verengenden Kanal oder Fliessweg zu verstopfen ist sehr hoch, und erhöhter Druck auf den Druckzylinder kann unter Umständen nicht ausreichen, diese Verstopfung aufzulösen. Dieses Problem wird gelöst, indem die Kompression quergerichtet vermittels schnell vibrierender Stampfer (25) erfolgt, die zueinander entgegengesetzt synchronisiert sind, so dass sie sich abwechselnd aufeinander zu- und wegbewegen. Diese Stamper überdecken die gesamte Breite des zusammengesetzten Flusses und die Vorderseite von wenigstens einem von ihnen ist im Verhältnis zur Hauptflussrichtung des Flusses so eingestellt, dass sie allmählich den Spalt der Leitung verengen. An der Stelle, an der die Stampfer einander am nächsten stehen, sollten sie etwas näher zueinander angeordnet sein als der Spalt von Austritt (8).
Anstelle zweier Stampfer kann auch nur einer vorgesehen sein.
In dieser Zeichnung werden die Mischeinrichtungen als Klappen dargestellt, diese können aber alternativ auch Stampfer sein (d. h. umfassend einen Teil, der im allgemeinen in gradliniger Richtung mischt), und es sind Verdichtungseinrichtungen als Stampfer gezeigt, die aber alternativ auch Klappen sein können.
In 5a sind die Oberflächen der Klappen (24) und die Vorderseiten der Stampfer (25) angenähert allgemein parallel zu den Oberflächen der koextrudierten B1 und B2 Schichten. Jedoch kann dieser dritte Aspekt der Erfindung auch in einer Weise ausgeführt werden, die deutlich wird, wenn der Vorrichtungsteil abstromseitig der gestrichelten Linie als um 90° um die Achse parallel zur Hauptströmrichtung gedreht angenommen wird. Auf diese Weise wird es möglich, eine Mehrlagen-Extrusionsvorrichtung mit mehreren Austritten (8) nahe beieinander in Reihe angeordnet zu schaffen, wie für die vorstehend erwähnte „lamellare" Extrusion zu schaffen. Die „lamellare" Extrusion unter Anwendung dieser Ausführungsform der Erfindung kann z. B. als verbessertes Verfahren zur Herstellung von medizinischen Tabletten, die aktive Substanzen im Körper in mehreren Stufen in vorbestimmten Zeitintervallen freisetzen, d. h. Funktion der Tabletten, die für sich gut bekannt sind.
Beispiele
Dieses Beispiel veranschaulicht die Anwendung der Erfindung zur Herstellung eines konfektionierten Produktes, von dem ein guter Verkaufsanreiz ausgeht, nämlich gewellte Chips aus Marzipan beidseits überzogen mit einer dünnen Schicht schwarzer Schokolade. Grundsätzlich könnte dies vermittels konventioneller Koextrusion erreicht werden, wenn die Schokolade halb aufgeschmolzen mit hoher Viskosität, einer scheinbaren Viskosität nahe der scheinbaren Viskosität der plastifizierten Marzipanmasse, vorliegt. Jedoch ist der Schmelzbereich der schwarzen Schokolade sehr eng, und die Schokolade hat die Neigung überschmolzen zu werden, wodurch sie anstelle teilverfestigt flüssig bleibt, wenn sie allmählich vom geschmolzenen Zustand abkühlt. Dies bedeutet, dass es sehr schwierig ist, die Rheologie der schwarzen Schokolade „verfahrensgemäss" für eine solche Koextrusion einzustellen. Deshalb wird die vorliegende Erfindung benutzt, bei der die schwarze Schokolade gänzlich aufgeschmolzen bleibt, während sie so mit der plastifizierten Marzipanmasse koextrudiert wird.
Das Verfahren wird in einer Pilot Koextrusionslinie ausgeführt, in der das Werkzeug im wesentlichen wie das in 1 beschriebene ausgeführt ist, jedoch wird der Austritt des Werkzeuges, beginnend dort wo die Leitung (7) anfängt sich zu verkleinern, allmählich in eine wellige Form gebracht, das heisst die Seiten des Schlitzes sind parallel und haben die Form einer Welle mit Winkeln von ungefähr 30° zur Wellenrichtung. Der Spalt des Austrittes (8) beträgt 2,5 mm und die Breite dieses und die der entsprechend Kanäle im Werkzeug beträgt 30 mm. Die Tiefe des Kanales (7) vor der Verengung beträgt 4,0 mm, die Tiefe des Kanales für A (Marzipan) bevor Zusammenfluss beträgt 3,0 mm. Die Tiefe der Kanäle für Komponente B (Schokolade) beträgt 2,0 mm, an deren Anfang aber verändert sie sich auf 1,0 mm entlang den Blättern (4). Diese geringe Tiefe ist gewählt um sicherzustellen, dass sich die Blätter nicht unter Druck der Komponenten A in irregulärer Art verbiegen. Die Länge der Blätter (4) beträgt 16 mm und ihre Dicke ist 0,2 mm über die ersten 5,0 mm und 0,4 mm über den Rest. Die Länge des Kanales (7) beträgt vor der Verengung 100 mm.
A (Marzipan) wird kontinuierlich vermittels eines herkömmlichen Druckkolben-Extruders, der hydraulisch betrieben wird, gefördert und B (aufgeschmolzene Schokolade) wird auch in erster Linie von einem herkömmlichen Druckkolben-Extruder (nicht gezeigt) gefördert, der in diesem Fall jedoch pneumatisch betrieben wird. Der Grund des hydraulischen Antriebes des A Druckkolbens ist der benötigte relativ hohe Druck, während der Grund für den pneumatischen Antrieb des B Druckkolbens teilweise im niedrigeren Druckerfordernis und teilweise in dem Erfordernis liegt, einen gewissen „Puffer" Effekt zu erzielen, so dass der Druck in B aufstromseitig zu den Einwegventilen (2) nicht übermässig ansteigt, wenn diese Ventile geschlossen werden.
Zufolge der sehr niedrigen Breite des Werkzeuges in dieser Pilotlinie werden keine Verteileinrichtungen zwischen den primären Druckkolben und den Werkzeugteilen, die in 1 gezeigt sind, verwendet.
Jeder der (sekundären) Druckkolben (1) unmittelbar aufstromseitig der Mischzone überdecken die volle Breite der Flüsse. Ihre Kolben bestehen aus einem rechtwinkligen Abschnitt mit Querschnittsabmessungen von 29,95 mm × 1,95 mm. Ihre Bewegungen sind mit einstellbaren Hüben direkt mechanisch angetrieben. Sie verrichten eine Serie von 10 Hüben, gefolgt von einem Rücklauf in die Startposition.
Die Temperatur von B wird auf 40°C, die Temperatur von A auf 15°C gehalten bis diese Komponenten in das Werkzeug eintreten. Der Grund für die Anwendung dieser relativ niedrigen Temperatur liegt in der Unterstützung der Kühlung von B.
Die Werkzeugtemperatur wird auf 32°C gehalten, unter Gleichgewichtsbedingungen ist die Schokolade bei dieser Temperatur teilweise aufgeschmolzen, aber unter den tatsächlichen Bedingungen dieser Extrusion wird sie überschmolzen und bleibt flüssig mit Ausnahme dort, wo sie mit dem kalten Marzipan unmittelbar in Berührung kommt.
Der Druck in dem A-Druckkolben ist eingestellt um einen Durchsatz von 15 g/s zu gewährleisten. Unter tatsächlichen Bedingungen entspricht dies ungefähr 50 bar (5 × 10⁶ Pa). Der primäre B-Druckkolben extrudiert unter einem Druck von ca. 10 bar (10 × 10⁶ Pa)
Die sekundären Druckkolben für B (1) arbeiten in Hüben (Stössen) von ungefähr 0,05 sec Dauer mit einer Periode (Hub und Unterbrechung) von 0,1 sec, was 10 Hüben pro Sekunde entspricht. Die Amplitude der Hübe ist so eingestellt, dass ein 0,4 mm Schokoladeüberzug auf jeder Seite des Marzipans erzeugt wird.
Das gewellte „Band" aus Schokolade überzogenem Marzipan ist relativ steif wenn es die Austrittsöffnung (8) des Werkzeuges verlässt. Es bewegt sich 2 mm ohne Auflage und wird dann zu einem Förderband geführt. Kalte Luft wird zur Kühlung aufgeblasen. Während sich das „Band" auf dem Förderband befindet wird es zu kurzen Stücken vereinzelt.

Claims

Verfahren zur Koextrusion eines bogen- oder bandförmig ausgebildeten Flusses aus extrudierbarem Material A mit einem bogen- oder bandförmig ausgebildeten Fluss eines extrudierbaren Materiales B in einer Verbindungszone eines Koextrusionswerkzeuges (die Bezeichnung Koextrusionswerkzeug schliesst ein Vorsatzgerät auf stromseitig vom letztangeordneten Produktformungswerkzeug ein), bei dem das Material B über eine Durchgangsöffnung (3) auf das Material A aufextrudiert wird und die zwei Materialien sich zusammen durch einen Kanal (7) zum Ausgang (8) des Werkzeuges bewegen, wobei die Trennwand zwischen den Materialflüssen, unmittelbar bevor sie in die Durchgangsöffnung (3) ausmündet als ein als Einwegventil für die Aufbringung des Materiales B auf das Material (A) wirkender Klappenverschluss (4) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusion des Materiales B durch die Durchgangsöffnung (3) in Pulsen erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss (4) als federharte Klinge, gegebenenfalls mit einem dickeren oder härteren Abschnitt an ihrem abstromseitigen Ende (4b in 4a bis d) ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulse durch einen oder mehrere Druckkolben (1) oder durch Öffnen oder Schliessen von aufstromseitig zum Klappenverschluss angeordneten Schliessventilen erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulse durch Öffnen und/oder Schliessen des Klappenverschlusses (4) durch mechanische Übertragungseinrichtungen (4c) erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in unmittelbarer Nähe der Durchgangsöffnung (3) die Materialflüsse A und B, beide planare Materialflüsse sind, die im wesentlichen parallel zum Klappenverschluss (4) verlaufen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koextrusionswerkzeug ein einen flachen Bogen oder ein flaches Band extrudierendes Flachwerkzeug ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialflüsse A und B an der Verbindungsstelle jeweils rohrförmige Flüsse bilden und das Extrusionswerkzeug ein kreisförmiges Werkzeug ist, in dem der Klappenverschluss (4) kreisförmig mit seinen Oberflächen im wesentlichen senkrecht zur Achse des Werkzeuges angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien A und B wenigstens in unmittelbarer Nähe der Durchgangsöffnung (3) im wesentlichen in radialer Richtung auswärts oder einwärts gerichtet folgend der Vereinigung der Materialflüsse fliessen, der vereinigte Fluss im wesentlichen in axiale Richtung gelenkt wird und im wesentlichen axial gerichtet aus einer letzten, das Endprodukt formenden kreisförmigen Austrittsöffnung austritt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche unter Verwendung eines oder mehrerer Druckkolben (1) in Verbindung mit vorgeschalteten Pump- oder Extrusionseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einwegventil (2) den Druckkolben an einer Rückförderung in Richtung der vorgeschalteten Einrichtungen hindert.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Aufbringung von zwei Materialflüssen B1 und B2 auf beiden Hauptflächen von A.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem B oder B1 und B2 eine niedrigere scheinbare Viskosität als A aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass während jeden Pulses (Druckstosses) der Unterschied zwischen dem Druck im B-Fluss oder Flüssen „und" dem A-Fluss ausreichend ist, um eine gleichförmige Ablagerung von B auf A über die Länge der Durchgangsöffnung zu bewirken und dass die Bemessungen des gemeinsamen Fliessweges (7) so angepasst sind, um eine ausreichende Scherung zur Erzeu gung einer im wesentlichen gleichen Schichtdicke von B1 und B2 vor dem Austritt (8) am Ende des Fliessweges (7) zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Fliessweges (7) in Richtung auf deren abstromseitiges Ende (8) vermindert ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass A aus einem Polyethylen hohen Molekulargewichtes oder einem Polypropylen hohen Molekulargewichtes besteht und B oder B1 und B2 aus einem Polymer oder einer Mischung aus Polymeren besteht, die an A als Endprodukt anhaften und einen Schmelzflussindex wenigstens 10 mal, vorzugsweise 20 mal, dem von A aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass B1 und B2 zusammen weniger als 10% der Dicke des vereinigten Flusses ausmachen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Puls der Druck von A und B auf den Verschluss (4) ausreichend ist, um im wesentlichen den segmentiellen Fluss von A und B Bestandteilen zu unterbinden, um so einen segmentiellen Fluss der A und B Bestandteile in bezug auf die Extrusionsrichtung zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass A und B die gleiche scheinbare Viskosität aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem nach der Extrusion der vereinigte Fluss verfestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass A und B in der endgültigen, verfestigten Form des hergestellten Produktes unterschiedliche Elastizitätskoeffizienten aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass A aus im wesentlichen festen, trockenen Teilchen und B aus einem flüssigen Material besteht und dass A durch einen Druckkolben (21) in einer Leitung (18) gefördert wird, die direkt zu der oder den Durchgangsöffnungen (3) führt, durch die B extrudiert wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass folgend der Vereinigung von A und B der vereinigte Fluss einer Vermischung oder Kompaktierung vermittels einem oder mehrerer Stempel oder Klappen (24 und 25), die sich quer zur Hauptrichtung des vereinigten Flusses bewegen, unterzogen werden.
Verfahren nach einem oder Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, das A und B aus Nahrungsmittelbestandteilen bestehen.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass B aufgeschmolzene Schokolade, Zucker oder Karamel und A eine Substanz grösserer scheinbarer Viskosität als B ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Komponente A zur Bildung einer Keramik Feststoffe in Form von Makroteilchen aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens Komponente A Festkörperteilchen zur Bildung medizinischer Tabletten aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, durchgeführt vermittels eines kreisförmigen Extrusionswerkzeuges mit einer Einlass- und einer im wesentlichen kreisförmigen Auslassöffnung, bei welchem Verfahren zum Zwecke der Vergleichmässigung der Materialfluss durch die Öffnung um den Umfang letzterer, der Fluss des Materiales zwischen Einlass und Auslass in eine Anzahl Teilflüsse spiraliger oder spiralähnlicher Form mit einer eingestellten Möglichkeit des Überflusses zwischen den Teilflüssen eingestellt und die Teilflüsse mit Überflüssen schrittweise zu einem kreisförmigen Fluss vereinigt werden.
Verfahren nach Anspruch 24, bei dem der Einlass näher zur Achse des kreisförmigen Werkzeuges als die Austrittsöffnung angeordnet ist und das extrudierbare Material nach aussen in Richtung auf die Austrittsöffnung strömt.
Verfahren nach Anspruch 24, bei dem die Austrittsöffnung näher zur Achse des kreisförmigen Werkzeuges als der Ein lass und das extrudierbare Material einwärts in Richtung auf die Austrittsöffnung strömt.
Extruder umfassend ein Koextrusionswerkzeug zur Koextrusion eines bogen- oder bandförmigen Flusses extrudierbaren Materiales A mit einem bogen- oder bandförmigen Fluss eines extrudierbaren Materiales B, das Werkzeug aufweisend eine Verbindungszone, in der B auf A durch Durchgangsöffnung (3) aufextrudiert wird, einen Austritt (8) und einen Fliessweg (7), durch die die vereinigten Materialien A und B fliessen, von der Durchgangsöffnung (3) zum Austritt (8), wobei die Trennwand zwischen den Flüssen unmittelbar bevor sie in die Durchgangsöffnung (8) ausmündet, als ein Klappenverschluss (4) ausgebildet als ein Einwegventil für den Fluss von B in A ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie Einrichtungen zur Extrusion von B durch Durchgangsöffnung (3) in Pulsen aufweist.
Extruder nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss als federharte Klinge, gegebenenfalls mit einem dickeren oder härteren Abschnitt an ihrem abstromseitigen Ende (4b in 4a bis d) ausgebildet ist.
Extruder nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Aufbringung der Pulse (Druckstösse) einen oder mehrere Druckkolben oder antreibbare Ventile aufstromseitig zum Klappenverschluss (4) sind.
Extruder nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Aufbringung von Pulsen mechanische Antriebseinrichtungen zur Öffnung und/oder Schliessung des Verschlusses (4) umfasst.
Extruder nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in unmittelbarer Nähe der Durchgangsöffnung (3) das Werkzeug so ausgebildet ist, dass beide Materialflüsse A und B als flache Flüsse und im wesentlichen parallel zum Klappenverschluss (4) verlaufend ausgebildet sind.
Extruder nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrusionswerkzeug zur Extrusion eines flachen Bogens oder Bandes als Flachwerkzeug ausgebildet ist.
Extruder nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrusionswerkzeug zur Extrusion rohrförmiger Flüsse als kreisförmiges Werkzeug ausgebildet ist, bei dem der Verschluss (4) kreisförmig gestaltet und mit seinen Flächen im wesentlichen senkrecht zur Achse des Werkzeuges angeordnet ist.
Extruder nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug so ausgebildet ist, dass A und B wenigstens in unmittelbarer Nähe der Durchgangsöffnung (3) im wesentlichen in radialer Richtung nach aussen oder innen fliessen und dass nach Vereinigung der Flüsse letztere im wesentli chen in axiale Richtung gelenkt sind und im wesentlichen axial gerichtet aus einer letzten produktformenden, kreisförmigen Austrittsöffnung (8) austreten.
Extruder nach einem der Ansprüche 27 bis 34, bei dem die Einrichtungen zur Aufbringung von Pulsen einen oder mehrere Druckkolben mit aufstromseitig damit zusammenwirkenden Pump- oder Extrusionseinrichtungen sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einwegventil (2) den Druckkolben an einer Rückförderung in Richtung der aufstromseitig angeordneten Einrichtungen hindert.
Extruder nach einem der Ansprüche 27 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass er zur Vereinigung zweier Flüsse B1 und B2 auf beiden Hauptoberflächen von A ausgebildet ist.
Extruder nach einem der Ansprüche 27 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Bemessungen des Fliessweges (7) zur Erzeugung einer Scherung gestaltet sind, ausreichend um die Schichtstärken von B1 und B2 im wesentlichen gleichförmig vor der Austragsöffnung (8) am Ende des Fliessweges auszubilden.
Extruder nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnittsbereich des Fliessweges (7) gegen dessen abstromseitiges Ende vermindert ist.
Extruder nach Anspruch 33 oder 34, umfassend ein Extrusionswerkzeug mit einem Einlass (10) für extrudierbares Material und eine im wesentlichen kreisförmige Austrittsöffnung, angeordnet in unterschiedlichen radialen Abständen zur Achse des Werkzeuges und zwischen Einlass und Auslass Kanäle zur Durchströmung extrudierbaren Materiales, bei denen ein einzelner Eingangskanal von den Einlasszweigen wenigstens einmal, mindestens zwei Teilflusskanäle (11, 12, 13), jeder zur Durchströmung von einer Teilflussmenge extrudierbaren Materiales bildet, wobei die Teilflusskanäle (11, 12, 13) eine spiralige Neigung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die spiraligen Teilflusskanäle (11, 12, 13) im wesentlichen in einer Ebene oder auf der Oberfläche eines Kegels angeordnet sind, auf denen die Teilflusskanäle schrittweise ineinander ausmünden.
Extruder nach Anspruch 39, bei dem die Austrittsöffnung relativ zum Einlass radial innerhalb angeordnet ist und bei dem sich die Teilflusskanäle spiralig einwärts zum Austritt erstrecken.
Extruder nach Anspruch 39, bei dem die Austrittsöffnung relativ zum Einlass radial ausserhalb angeordnet ist und bei dem sich die Teilflusskanäle spiralig nach aussen in Richtung auf die Austrittsöffnung erstrecken.
Extruder nach einem der Ansprüche 39 bis 41, bei dem sich die dem Einlasskanal folgenden Teilflusskanäle (11) jeweils unter Bildung zwei weiterer Teilflusskanäle (12) aufteilen.
Extruder nach Anspruch 42, bei dem sich die weiteren Teilflusskanäle (12) jeweils unter Bildung zweier Ausfluss-Teilflusskanäle (13) aufteilen, die sich in Richtung auf die Austrittsöffnung erstrecken.
Extruder nach Anspruch 27, mit Einrichtungen zur Extrusion von A, umfassend einen Druckkolben (2) in einer Leitung (18), die direkt zur Durchgangsöffnung (3) führt.
Extruder nach Anspruch 44, umfassend abstromseitig von Durchgangsöffnung (3) ein oder mehrere Stempel oder Klappen (24, 25), die in Querrichtung zur Fliessrichtung des Extrudates zur Mischung und/oder Verdichtung des zusammengeführten Materialflusses von A und B hin- und herbeweglich ausgebildet sind.