DE1629645A1

DE1629645A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen geschaeumter thermoplastischer Erzeugnisse

Info

Publication number: DE1629645A1
Application number: DE19661629645
Authority: DE
Inventors: Overcashier Robert Henry
Original assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1965-08-09
Filing date: 1966-08-08
Publication date: 1971-02-04
Also published as: BE685222A; DE1629645B2; DE1629645C3; NL6611118A; JPS4936949B1; GB1122473A; US3378614A

Description

Die Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen τοη Filmen, Tafeln oder Platten aus geschäumtem Polypropylen mit einem isotropen Zellenaufbau, welches eine größere VlderStandsfähigkeit gegen Einreißen und Abbiegen besitzt und frei von Rillen oder ähnlidfen Oberflächenmängeln ist. Als Schaum mit isotropem Zellenaufbau 1st ein Schaum bezeichnet, dessen Zellen makroskopisch gesehen längs der drei üblichen Koordinatenachsen eindimensional sind.

Bin übliches Verfahren zum Herstellen von gesohäumten Kunststoffplatten und Kunststoffllmen besteht darin, tafl ein Rohr aus einer ringförmigen Gesenköffnunc stranggepresst wird, die eine itirnseitlge Sesenkflache hat, welche senkrecht zu der Richtung ist, in de? sich das Rohr von dtr Geeeaköffnung

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wegbewegt. Bel einem solchen Verfahren wird das stranggepresste thermoplastische Rohr von der stimseitigen Gesenkfläche mittels zweier Aueführungswalzen mit konstanter Geschwindigkeit weggezogen, wobei gleichzeitig Luft in das stranggepresste Rohr eingeführt und zwischen der stlrnseltigen Gesenkfläohe und dem Spalt der AusfUhrungswalzen eingeschlossen wird, um eine Blase des stranggepressten Erzeugnisses zu bilden. Der Abstand zwischen dem Strangpresskopf und den Ausführungswalzen hat eine ganz bestimmte Größe, und die Strangpressgesehwindigkeit 1st derart, daß das Material in ausreichender Welse auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der es bereits im wesentlichen beständig ist. Daraus resultiert ein ausgebeultes Bohr aus geschäumtem thermoplastischen Material_f das zum Schaffen zweier Platten längs der beiden Seltenkanten aufgeschlitzt wird.

In manchen Fällen und insbesondere im Falle der Verwendung Ton Polypropylen läuft der Schäumungsprozess Im Vergleich zur Geschwindigkeit, mit der der Blasenumfang anwächst, zu rasch ab. Wenn daher das thermoplastische Material die Strecke zwischen der ringförmigen öffnung in der stirnseitigen Gesenkfläohe und dem den endgültigen Durchmesser aufweisenden aufgeblähten Rohr durchläuft, wird aufgrund der Aufschaltung des thermoplastischen Materialee neues Volumen schneller erzeugt, als sich der Umfang ausdehnen kann» so dafi dadurch ein Teil des Umfangββ Druckkräften ausgesetzt 1st. . *

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Diese Druckkräfte arbeiten der Volumenauebreitung entgegen und haben Rillen zur Folge, die sich in Längsrichtung < über das gesamte Rohr e^sjtrjokenj__]llesjis_I«tt-tgegenarbelten duroh die Druckkräfte bringt, wenn es In einem stärkeren Maße auftritt, ein fortwährendes Zusammenfallen der Zellen längs der Rillen mit sieh. Als Folge davon besitzt die hergestellte Platte ein grobes Gefüge und besitzt eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen Einreißen in der Richtung, in der sich die Rillen erstrecken.

Demgemäß besteht ein Ziel der Erfindung darin, ein rohrförmiges, geschäumtes thermoplastisches und stranggepresstes Erzeugnis gleichförmiger Dicke herzustellen, wobei die Druckkräfte eliminiert sind, die eine einwandfreie Aufschäumung des stranggepressten Erzeugnisses verhindern und Längsrillen und ähnliche Oberflächenunebenheiten in dem stranggepressten Erzeugnis oder den daraus geschaffenen Platten ergeben.

Es wurde bereits versucht, die Druckkräfte und das daraus resultierende Bilden von Rillen zu vermelden, indem zum besseren Anpassen des neuen Volumens die Ausführungswalzen mit größerer Geschwindigkeit angetrieben wurden und indem zum Vergrößern des Rohrdurchmessers ein hoher Gasdruck erzeugt wurde» um die Falten und Rillen herauszudrücken. Beide Verfahren haben einen Zug auf das stranggepresste Erzeugnis zur Folge, womit sich Zellen ergeben, die in Längs- und Umfangerlohtung länglich ausgebildet sind. Diese länglichen

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Zellen besitzen nur eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen eine Deformation bei Einwirkung von Kräften, die in senkrechter Richtung wirken, so dafl die hergestellten Platten eine geringe Quetschfestigkeit und Steifigkeit besitzen.

Sin wesentlicher Gesichtspunkt für die Erfindung ist die Entdeckung, daß die Geschwindigkeit, mit der der Umfang des stranggepressten Erzeugnisses anwächst, gegenüber der Aufschäumgeschwindigkeit beschleunigt werden kann, wenn sich die Strecke zwischen der 'Strangpressöffnung und dem den Enddurchmesser besitzenden stranggepressten Rohr in einer Richtung erstreckt, die senkrecht zur Längsachse des Strangpresswerkzeuges verläuft. Venn das Material gezwungen wird, einer derartigen Strecke zu folgen, bis im wesentlichen der Enddurchmesser des Rohres erreicht ist, kann die Entstehung von Druckkräften und die daraus resultierende Rillenbildung auf ein Mindestmaß verringert werden. Ss wurde jedoch gefunden, daß die Schmelze, welche aus einer ringförmigen Gesenköffnung, die mit der Längsachse des Strangpresswerkzeuges einen Winkel von 90° bildet, austritt, nicht in einer genau radialen Richtung fließt. Wenn die Schmelze aus einer derartigen um 90° versetzten Gesenköffnung austritt, kippt oder wölbt sie sich in der Regel sogleich nach vorn in die Richtung der Ausführungswalzen. Zwei Paktoren tragen zu dieser Abweichung von der radialen Bewegung bei. Erstens bewirkt der erhöhte Gasdruck innerhalb des Rohres, dafl die Austrittsflache gewölbt ist. Zweitens verursaoht das Nach-

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lassen der elastischen Spannungen, daß die Schmelze nach vorn kippt und somit die Bewegungsrichtung wieder annimmt, die die Schmelze vor ihrer radialen Bewegungsrichtung be-* saß (Energiespeieherungsphenomen der Schmelze).

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen geschäumter thermoplastischer Erzeugnisse, bei de» das geschäumte thermoplastische Material in rohrförmiger Gestalt durch einen Gesenkkopf in einem Winkel von größer als 90° gegenüber der axialen Durchlassrichtung des Gesenkkopfes stranggepresst wird und dann das stranggepresste Erzeugnis in die Durchlassrichtung umgebogen wird« Auf diese Welse nähert sieh der Laufweg der Schmelze über eine größere Strecke zwischen dem Gesenk und dem Enddurehmesser des stranggepressten Rohres mehr der genau radialen Richtung an. Das erfindungsgemäfl verwandte Gesenk wird im folgenden als nach hinten geneigtes ringförmiges Gesenk bezeichnet.

Sin zusätzlicher und wichtiger Vorteil besteht bei Verwendung des nach hinten geneigten ringförmigen Gesenkes darin, daf der Ltufstreekenabgohnitt der Schmelze, der sich am weitgehendsten in radialer Riοhtung erstreckt, etwas von dt* Geeenkauitritteende entfernt igt. Bin solcher Lauf-■treoken&bsohnitt Igt besonders dann geeignet, wenn die Auf eobJluMgeeohwindigkti t einen Maximalwert erreicht, naohtea 4a· stranggepresst Erxeugnl· einen Teil d*a lit radialer Richtung ϊwi■ oh#m du Gettnkauttrittiead· ttxi de« Bnidurohmesser de· Rehreg gemessenen tftgg »urchlawf·α hut. Sät nach

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hinten geneigte Gesenk erreicht die größte Badialgeschwlndiglceit in einigem Abstand von de« Gesenkaütrlttsende. Daher tritt das an schnellsten vor sich gehende Anwachsen des Umfanges des ausgepressten Erzeugnisses aufgrund des Aufsehäumungsvorganges ungefähr zur gleichen Zeit auf, wenn die Laufrichtung der radialen Richtung am nächsten kommt. Aufgrunddessen ist der Schaum veniger Druckkräften ausgesetzt, so daß er sich auch weniger krümmt und ausbeult.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausfuhrungsbeispiel näher erläutert.

In der Zeichnung 1st ein Gesenkkopf 10 gezeigt, der an dem vorderen Ende einer üblichen Strangpressvorrichtung mit Förderschnecke angeordnet 1st. Ein ortsfestes Gesenkten 11 1st mittels Schrauben 12 andern Gesenkkopf 10 befestigt· Der Gesenkkopf 10 und das ortsfeste Gesenkteil 11 sind ringförmig und grenzen eine Öffnung ab, die an dem vorderen Ende konisch wird.

Sin Dorn 13 1st symetrlseh Innerhalb des durch den Kopf und das Gesenkteil 11 abgegrenzten Hohlraumes angeordnet und wird durch eine Vielzahl von. Streben 14 gehalten. Ein Bolzen 16 1st bei 17 In das vordere Ende des Domes 13 tinge schraubt und weist einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 18 aufρ der «loh nach auäen über das Gesenkten 11 erstreckt. Sowohl der Dorn 13 als auch der Bolzen 16 al&i mit mittleren öffnungen 20 und 21 vereinen, 41β βloh in Längsrichtung durch

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diese Teile erstrecken, um den Durchgang von Luft oder Irgend einem anderen gasförmigen Medium zu ermöglichen.

Ein bewegbares Gesenkteil 24 1st an der Innenseite mit Gewinde versehen und wird auf den mit Gewinde versehenen Abschnitt 18 des Bolzens \6 aufgeschraubt. Bas feste Gesenkteil 11 1st mit einer Gesenkfläche 25 versehen, die mit der Längsachse der Vorrichtung einen Winkel von größer als 90° bildet. In entsprechender Welse bildet auch die Ge- ™ senkfläche 26 des bewegbaren Gesenkteiles 24 mit der Längsachse der Vorrichtung einen Winkel von größer als 90°. Die Gesenkfläche 26 kann sich im wesentlichen parallel zu der Gesenkfläche 25 erstrecken oder kann eine bis zu 15° andere Neigung entweder im konvergierenden oder divergierenden Sinne besitzen. Die Breite des Strangpressweges oder der Öffnung zwischen den Gesenkflächen 25 und 26 kann eingestellt werden, indem das bewegbare Gesenkteil 24 längs des mit Gewinde versehenen Abschnittes 18 des Bolzens 16 gedreht wird. Eine Peststellmutter 28 ist auf den mit Gewinde versehenen Abschnitt 18 des Bolzens 16 aufgeschraubt, um das bewegbare Gesenkten 24 in der jeweils gewünschten Stellung festzuhalten.

Während des Betriebes der Vorrichtung wird die Kunstetoffsehmelze mittels einer nlohtgezeigten Fördersehnecke vorwärts bewegt, die genau hinter dem Dorn 13 vorgesehen 1st.

Sie Schmelze enthält keimbildende und schäumbildende Mittel

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und wird Innerhalb der Vorrichtung unter Druck gehalten, um das Schäumen zu verhindern, bevor die Schmelze die von den Gesenkflächen 25 und 26 abgegrenzte Gesenköffnung verläßt. Die Schmelze fließt durch den Zwischenraum zwischen dem Dorn 13 und dem Gesenkkopf 10 und durch den Zwischenraum zwischen dem Dorn 13 und dem ortsfesten Gesenkten 11. Schließlich fließt die Schmelze durch den nach hinten genneigten Raum, der durch die Geeenkflachen 25 und 26 abgegrenzt ist. Wenn die Schmelze In Form eines Rohres 30 aus diesem Raum austritt, beginnt dann der Schäumvorgang. Gleichzeitig wird Luft oder ein anderes Gas durch die Bohrungen 20 und 21 eingeleitet, um das stranggepresste Erzeugnis aufzublähen.

Der Laufweg des rohrförmigen etranggepressten Erzeugnisses, das von dem nach hinten geneigten Gesenk, welches im vorliegenden Falle mit der Längsachse der Vorrichtung einen Winkel von 120° bildet, austritt, 1st mit ausgezogenen Linien dargestellt und mit dem Bezugszeiehen 30 bezeichnet. Mit strichlerten Linien ist bei 31 der Laufweg bezeichnet, den ein rohrförmlges stranggepresstes Erzeugnis durchläuft, falls .es von einer Gesenköffnung austritt, die gegenüber einem Winkel von 120° nur einen Winkel von 90° mit der Längsachse der Strangpressvorrichtung bildet. Wie schnell festgestellt werden kann, 1st der durch die strichierten Linien 31 dargesti-lte Weg nur unmittelbar nach dem Austreten des etranggepressten Erzeugnisses aus der Öffnung radial, während der. Weg 30, den ein aus dem nach hinten geneigten Gesenk austretendes atranggepresstes Erzeugnis durchläuft, sich über einen

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viel größeren Wegabschnitt in radialer Richtung erstreckt. Darüberhinaus ist, was noch wichtiger 1st, dieser radiale Abschnitt In einer Entfernung von dem Sesenkaustrittsende angeordnet.

Der Laufweg 30 des stranggepressten Erzeugnisses, das aus dem nach hinten geneigten Gesenk austritt, ergibt unzweifelhafte Vorteile gegenüber dem !»aufwog 31 aufgrund des 90⁰~Gesenkea, beispielsweise im Hinblick darauf, dafl ein viel größerer Abschnitt des Weges 30 sich der genau radialen Richtung annähert. Dies 1st besonders wichtig, da der angestrebte Strangpressweg, mit dem Rillen bildende Druckkräfte vermieden werden können, in radialer Richtung verläuft.

Der optimale Winkel, der eine möglichst radiale Laufrichtung ergibt, kann zwischen 110° und 16O° schwanken und hängt von der Zusammensetzung der Kunststoffsohmelze, der * Temperatur, der Art des schäumenden und keimbildenden Mittels usw. ab. Im allgemeinen liegt jedoch dieser optimale Winkel zwischen Ϊ 20° und 140°.

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Claims

ING.F.WUESTHOFF /%ft 8 MUWCKEN 9 DIPL. ING. G. PUIiS " schweigkerstrasse a JR.E.v.PECHMANN tkmfoit 83 06 31 PATENTANWÄLTE FBOTBOTPJtTENT 1A-32 046 Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines geschäumten thermoplastischen Erzeugnisses, dadurch gekennzeichnet, daß ds geschäumte thermoplastische Material in rohrförmiger Gestalt durch einen Gesenkkopf mit einem Winkel von größer als 90 gegenüber der axialen Durchlassrichtung des Gesenkkopfes stranggepresst wird, und daß dann das stranggepresste Erzeugnis In die axiale Durchlaßrichtung abgebogen wird.

2. Verfahren nach A 1 dadurch gekennzeichnet, daß der gtrangpresswinkel zwischen 120° und 140° gewählt wird.

3* Vorrichtung zum Herstellen eines geschäumten thermoplastischen Erzeugnisses gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dar Gesenkkopf zwei Gesenkteile umfaßt, die im wesentlichen einander parallele und In Abstand angeordnete Gesenkflächen besitzen, welche aioh in ein«« Winkel von größer ale 90° zu dar axialen Durchlaßrichtung das Gesenkkopfes erstrecken und zwischen sich einen Strangpreeskanal für das thermoplastische Material abgrenzen.

4. Vorrichtung nach A 3 dadurch g«kenn1«lohnet, dal dli Geaenktaila in dar axialen Richtung des Geaenkkopfea relativ

gegeneinander verstellbar alnd.

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5. Vorrichtung nach A 4 dadurch gekennzeichnet, dafl eines der Gesenktelle auf einem Dorn aufgeschraubt 1st, der in, der Mitte innerhalb des anderen Gesenkteiles vorgesehen let·

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