DE2522357C3 - Blasextruder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Blasextruder, bestehend aus einem zylindrischen Körper mit mindestens einer darin koaxial und rotierbar angeordneten Schnecke, einer nahe einem Zylinderende angebrachten Aufgabevorrichtung für das thermoplastische Material und einem am anderen Zylinderende angebrachten Blaskopf aus Düsenkörper und Dorn, die einen für den Austritt des plastifizierten Materials sich in Fließrichtung verjüngenden Düsenspalt bilden, wobei Schnecke und Blaskopf ir, einer Ebene liegen und unmittelbar nach dem Blaskopf eine Kühleinrichtung /um Abkühlendes ausgepreßten Schlauches angeordnet ist.

Derartige Extruder mit Blaskopf sind beispielsweise aus der Monographie von Gerhard Schenkel »Kunststoff-Extrudertechnik«, Carl Hanser Verlag, München, 1 Wi.1, bekannt (vgl. Seite 75, in Verbindung mit den Seiten 3H0, 3S7. 3KH und 389). Diese Blasextruder haben jedoch den Nachteil, daß sie Stellen und Räume aufweisen, die für einen gleichmäßigen Materialfluß hinderlich sind. So wird beispielsweise der Materialfluß an den Haltestegen des Dornes im Düsenkörper beeinträchtigt. Im Übergangsbereich zwischen Schneckenende und Dorn, insbesondere nach der Schneckenspitze und vor dem Dornanfang, befinden sich Räume, in denen das thermoplastische Material mit sehr unterschiedlicher Geschwindigkeit fließt oder örtlich nahezu still steht. In solchen Räumen ist das Material zwangsläufig einer längeren thermischen Belastung ausgesetzt, die - auch bei relativ hoher Stabilisierung - zu Materialzersetzungen führen kann.

Die ungünstigen Strömungsverhältnisse für das thermoplastische Material, die die bekannten Extruder mit Blaskopf aufweisen, bringen den Nachteil mit sich, daß thermisch wenig stabile Formmassen, wie beispielsweise solche auf Basis von Polyvinylchlorid, nur unter Einsatz relativ hoher Mengen an Verarbeitungshilfsstoffen, insbesondere Stabilisatoren, extrudiert werden können. Daher ist es beispielsweise nicht möglich, die für die Kalanderverarbeitung bestimmten Formmassen auf Basis von Polyvinylchlorid auf solchen Extrudern zu verarbeiten, da diese Formmassen wesentlich weniger Verarbeitungshilfsstoffe, wie Stabilisatoren, Gleitmiilel und Fließhilfsmittel, enthalten, als die zur Extrusionsverarbeitung vorgesehenen. Um die billigeren, für die Kalanderverarbeitung bestimmten Polyvinylchloridformmassen auch auf den bekannten Extrudern mit Blaskopf verarbeiten zu können, müßten diese verbesserte Strömungsverhältnisse aufweisen, wodurch die thermische Belastung des Materials beim Ruß durch den Extruder verringert würde.

Es sind zwar Blasextruder bekannt, bei denen die obenerwähnten Nachteile zumindest teilweise ausgeschaltet sind. Die dazu erforderlichen Einrichtungen und Maßnahmen sind jedoch relativ aufwendig und/ oder baulich relativ kompliziert. So wird bei der deutschen Auslegeschrift 1 132711 zur Ausschaltung der Haltestege der Düsenkern (Dorn) verwindungssteif an der Schneckenspitze befestigt oder durch die hohl ausgebildete Förderschnecke als Kernhaltestange geführt und mit dem Maschinengehäuse fest verbunden, wobei die Zentrierung des über die Düse hinaus verlängerten Düsenkerns mit einer besonderen Zentriereinrichtung erreicht wird.

Zur Vermeidung von Längsmarkierungen an der extrudieren Schlauchfolie aufgrund der Domhalterung wird in der Zeitschrift »Kunststoffe«, Jahrgang 1959, Seite 207, und in der Zeitschrift »Kunststoff Und Gummi«, Jahrgang 1967, Seiten 55 und 56, angeregt, alle mit dem thermoplastischen Material in Berührung kommenden Flächen des Blasextruders mit wenig benetzenden Werkstoffen, wie Polytetrafluoräthylen bzw. hart verchromtem und poliertem Stahl auszubilden. Im deutschen Gebrauchsmuster 1 788 646 und ebenso in der Zeitschrift »Kunststoffe«, Jahrgang 1959, Seite 254, wird zur Vermeidung der genannten Längsmarkierungen angeregt, das Dornvordertcil mit einem nutenförmigen Mehrfach-Rcchtsgcwinde und die Innenwandung des umgebenden Gehäuses im gleichen Abschnitt mit einem Mchrfach-Linksgcwinde in Form von halbkreisförmigen Nuten zu versehen.

Der in der GB-PS 748 I 17 beschriebene Blasextrutler weist zwar eine Ringschlitzdüse mit vorgezogenem iiuL'icrcm Diisenköipcrriind auf, der jedoch mit der

vorstehenden Lippe des Domes gemäß Merkmal b) nicht verglichen werden kann, da bei der Entgegenhaltung der extrudierte Schlauch nicht in dem überstehenden Bereich an der Düsenlippe anliegt.

In der GB-PS 925 658 ist ein Extruder beschrieben, dessen Spritzkopfvorderteil aus einem inneren Dornteil und äußeren Düsenteil besteht, die mit komplementär zueinander passenden in Strömungsrichtung längsverlaufenden Kanälen versehen sind und zur Herstellung gerippter Folien sowie zur verbesserten Durchmischung des thermoplastischen Materials dienen.

Aus der GB-PS 833 092 ist es zum Zwecke der ein- oder beidseitigen Musterung bzw. Aufrauhung eines Folienschlauches bei einem Blasextruder bekannt, die Temperatur an der Dornaußenfläche um 20 bis 80° C abzusenken, so daß die Düsenkörperinnenfläche eine um den genannten Bereich höhere Temperatur als die Dornaußenfläche aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen in baulicher Hinsicht einfachen Blasextmder zu schaffen, in dem gegenüber den bekannten Extrudern mit Blaskopf verbesserte Strömungsverhältnisse und demnach eine wesentlich verringerte thermische Belastung für das thermoplastische Material gegeben sind und der insbesondere zur Herstellung von Schlauchfolien aus Vinylchlorid-Polymerisaten geeignet ist.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs dargelegten Blasextruder erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) Schnecke und Dorn verwindungssteif miteinander verbunden sind,

b) die Lippe des Düsenkörpers 0,1 bis 10 mm über der Lippe des Domes vorsteht,

c) der Düsenspalt an der Materialaustrittstelle 1 bis 20 mm beträgt und

d) die Düsenkörperinnenfläche eine größere Flächenhaftung für das hindurchgehende plastifizierte thermoplastische Material besitzt als die Dornaubenfläche.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der verwindungssteifen Verbindung von Schnecke und Dorn weiden beispielsweise dadurch erreicht, daß Schnecke und Dorn aus einem Werkstück, z. B. aus rostfreiem Stahl, gefertigt sind, ferner dadurch, daß der Dorn an der Schnecke angeschweißt ist oder dadurch, daß der Dorn mit der Schnecke mittels Keil- oder Schraubverbindung verbunden ist.

Die Lippe des Düsenkörpers soll 0,1 bis K) mm, vorzugsweise 0,5 bis 3 mm über die Lippe des Domes hinausragen. Der von Düsenkörper und Dorn gebildete, in Strömungsrichtung sich verjüngende Spalt beträgt an seiner engsten Stelle (Materialaustrittstelle) 1 bis 20, vorzugsweise 3 bis H mm. Die Weite des Spaltes an dieser Stelle wird also vorzugsweise etwas größer gewählt, als sie üblicherweise bei der Herstellung von Blasschläuchen mit den bekannten Extrudern eingestellt ist.

Die größere Flächenhaftung der Düsenkörperinnenfläche gegenüber der Dornaußenfläche für das an diesen Flächen fließende plastifiziertc thermoplastische Material kann durch verschiedene Ausgestaltungen der beiden Flächen erreicht werden. So kann die Düsenkörperinnenfläche mit einer höheren Rauhigkeit ausgebildet seih als die Dornaußenfläche; in diescm Falle soll die Düsenkörperinnenfläche eine um vorzugsweise 5 bis 20 μ höhere Rauhtiefe als die Dornaußcnflächc besitzen. Nach einer weiteren Aus

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gestaltung weisen die beiden Flächen Werkstoffe mit unterschiedlicher Haftwirkung für das thermoplastische Material auf, wobei nach einer vorteilhaften Ausbildung die Dornaußenfläche aus Polytetrafluoräthylen, auf dem plastifiziertes thermoplastisches Material besonders gut gleitet, und die Düsenkörperinnenfläche aus rostfreiem Stahl besteht, worauf das Material mehr zur Haftung neigt. Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist die Düsenkörperinnenfiäche bis auf höchstens 25 mm vor der Düsenlippe mit in Strömungsrichtung längsverlaufenden Nuten versehen, die zweckmäßigerweise die Form von Halbkreisen mit einem Radius von etwa 3 mm besitzen. Die geringere Gleitwirkung der Düsenkörperinnenfläche kann auch dadurch erreicht werden, daß diese Fläche eine höhere Temperatur aufweist als die Dornaußenfläche. Der Temperaturunterschied ist je nach thermoplastischem Material mehr oder weniger groß er beträgt vorzugsweise 5 bis 70° C und liegt beispielsweise für Thermoplasten auf E^sis Vinylchlorid bei etwa 20" C und bei Polyäthylen bei etwa 50° C. Zweckmäßigerweise wird man zur Erzielung einer geringeren Gleitwirkung der Düsenkörperinnenfläche gegenüber der Dornaußenfläche mehrere der hierfür oben aufgezählten Ausgestaltungen und Maßnahmen verwenden.

Als Kühleinrichtung für den Schlauch kommen die bekannten Kühlvorrichtungen und Kühlmedien in Frage, die zur Abkühlung des Schlauches unterhalb der Frostlinie üblicherweise eingesetzt werden. Als besonders vorteilhaft haben sich die bekannten Kühlringe erwiesen (beschrieben in der eingangs genannten Monographie auf den Seiten 387 bis 389), womit Kühlgas, z. B. Luft, an die Schlauchoberfläche geblasen wird.

Die Ausbildung der Form von Schnecke und Dorn kann beim erfindungsgemäßen Blasextruder so wie bei den bekannten Extrudern mit Blaskopf sei.^.

Der erfindungsgemäße Blasextruder ist durch eine Kombination von mehreren Einzelmerkmalen gekennzeichnet und weist gegenüber den bekannten Extrudern mit Blaskopf eine Reihe von bedeutenden Vorteilen auf. Durch verwindungssteife Verbindung von Schnecke und Dorn wird erreicht, daß sich im Blaskopf, auch im Obergangsbereich Schnecke-Dorn, keine den Materialfluß beeinträchtigenden Räume. Stellen oder Einbauten, wie beispielsweise die Verankerungsstege für den Dorn, befinden. Darüber hinaus ist es dabei möglich, den Blaskopf im Vergleich zu den bekannten Blasköpfen relativ kurz, bezogen auf den Düsendurchmesscr, zu gestalten. Wird zusätzlich zur erfindungsgemäßen Verbindung von Schnecke und Dorn der Dorn auch noch relativ kurz ausgebildet, beispielsweise in einer Länge von nur 20 bis 100 mm, so ist beim crfindurgsgemäßen Blasextruder ein Materialfluß gegeben, der nicht nur frei ist von sogenannten Toträumen, in denen das Material nahezu still steht oder sich wchl bewegt, aber ohne dabei in Fließrichtung weiter zu wandern, sondern bei dem das thermoplastische Material auch einer kürzeren Verwei!- /eit und im Düsenspalt kurzzeitigeren Schcrk-äftcn ausgesetzt i'i.

Mit der Maßnahme ti), die Düsenkörpcrinnenfliiche mit einer für das thermoplastische Material größeren Flächenhaftung auszustatten als die Dornaußcnflächc, wird der Drehbewegung des Schmelze-Schlauches im Düsenspalt, die er durch den drehenden Dom erfährt, entaeücneewirkt; ebenso dadurch, daß der

Düsenspalt an der Materialaustrittsstelle I his 20 mm beträgt (Merkmal c)), also relativ weit ausgebildet ist. An dem über den drehenden Dorn vorstehenden Diiscnlippen-Teil kann der geblasene Schlauch haften, da er in diesem Teil nicht mehr der Wirkung der Drehbewegung des Domes ausgesetzt ist. Die Maßnahmen b) bisd) tragen also gemeinsam und sich miteinander verstärkend dazu bei. daß der die Düsenlippe verlassende Blasschlauch keine Drehbewegung mehr in sich trägt. Somit stellen die Merkmale a) bis d) eine echte Kombination dar, da sie gemeinsam und funktionell verschmolzen zur Lösung der vorliegenden Aufgabe beitragen und die gewünschte Gesamtwirkung erzielen. Der erfindungsgemäße, baulich einfache Blasextruder ist durch die eingangs genannten Druckschriften, wie ohne weiteres ersichtlich ist. nicht nahegelegt.

rviii dem eriiuduiigsgemäüeu Exiiudci. iiei dem Sehnecke und Dorn unter gegenseitiger Berührung starr verbunden sind, würde bei den betrieblich notwendigen Schneckendrehzahlen, wie sie auch bei den bekannten Extrudern mit Blaskopf angewandt werden, ein rotierender Schlauch erzeugt, da sich der Dorn ebenso schnell dreht wie die Schnecke. Diese unerwünschte Rotation, die zu einer Verdrehung und damit zum Abreißen des cxtrudierten Schlauches fiiiiren könnte, wird erfindungsgemäß durch die Merkmale b) bis d) verhindert.

Der erfindungsgemäße Blasextruder kann sowohl als Einschnecken- als auch als Mehrschneckenextruder ausgebildet sein, wobei im letzteren Fall in bekannter Weise eine der Schnecken zu einer Austragsschnecke verlängert sein muß.

Im folgenden ist die Erfindung an zwei in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Blasextruder im Längsschnitt.

Fig. 2 einen Zweischnecken-Blasextruder im Längsschnitt.

Fig. 3 den Teil 27 gemäß Fig. 2 in der Draufsicht.

Bei dem in F ie. 1 dargestellten Blasextruder ist der kühlbare Dorn 1 mittels der Keilwelle 2 und dem Zugankerrohr 3 mit der Schnecke 4. 22 (die nicht in voller Länge dargestellt ist) unter gegenseitiger Berührung fest verbunden und wird dadurch von dieser drehzahlgleich angetrieben. Der Dorn 1 besitzt eine feingeschlichtete, polierte Außenfläche 5.

Durch das Rohr 6 und die Bohrung 7 erfolgt die Zuführung des Kühlmediums in die Kühlkammer 8. die gebildet wird aus dem Dorn 1 und der Deckplatte 9. Durch das Zugankerrohr 3 wird das Kühlmedium abgeleitet. Der Düsenkörper 10. 19, bestehend aus dem Düsenkörperteil 10 und dem Düsenring 19. ist mit dem Flansch 11 und den Schrauben 12 am Zylinder 13 befestigt (auch vom Zylinder ist nur der in Strömungsrichtung letzte Teil dargestellt, was fvir das Verständnis vollkommen ausreicht: ebenso fehlt in der Zeichnung die Aufgabevorrichtung). Die Dusenlippe 15 steht gegenüber der Dornlippe 14 vor. Der Düsenkörper 10. 19 besitzt eine geschruppte Düsenkörperinnenfläehe 16 mit einer mittleren Kaiihtlefe von 8 μ. Mit dem Haltering 17 und den Schrauben 18 wird der Düsenkörper 19 an den Diiscnköipcrtcil 10 geprellt und kann /ur Einstellung der Foliendicke mit den Schi ' iben 20 radial verstellt werden. Durch das Rohr 21 wird die zum Aufblasen des Schlauches 26 erforderliche Luft zugeführt. Das letzte Teil 22 der Schnecke weist eine geringere üangtiefe. als das Teil 4 der Schnecke (Metering-Zone) auf, und der Durchmesser dieses Sehneckentciles 22 ist kleiner als der des entsprechenden Zylinderteiles; die kcilförinigcii .?icgc j\r im viiimciKcmcii *.£. wciacii ciih wesentlich kleinere Steghöhe und Siegbreite auf als die keilförmigen Stege im Schneckenteil 4. Das Schnckkenteil 22 hat die Aufgabe, das Zusammenfließen ties durch die Schneckengänge des Sehneckentciles 4 unterteilen Materialfilms vor dem Eintritt in den Düscnspalt 23 zu erleichtern. An den Düsenlippen 15 befindet sieh ein Kühlring 24 mit den Lcithlechen 29. ■ wodurch Kühlluft an den aus dem Düsenaustrittspalt 25 ai ..tretenden Schlauch 26 geblasen wird.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Zweischnecken-Extruder ist die Schnecke 4 zur Austragsschnecke ausgebildet. Die Schnecke 4 mit dem Schneckenteil 22 und der Dorn 1 sind aus einem Werkstück gefertigt. Die Lippe 15 des Düsenkörpers 10. 27 ragt über die Lippe 14 des Domes 1 hinaus. Der zwischen Dorn 1 und Düsenkörper 27 gebildete Düsenspalt 23 verjüngt sich in Strömungsrichtung. Die Innenfläche 16 des Düsenkörperteiles 27 ist mit Nuten 28 versehen (Fig. 3). die die Form von Halbkreisen haben, womit diese Fläche eine größere Reibungsziffer für den thermoplastischen Film, als die glattpolierte Dornaußenfläche 5 besitzt. Zweckmäßigerweise ist daneben auch die Innenfläche 16 des Düsenkörpertciles 10 rauher ausgebildet als die Dornaußenfläche 5. Der Kühlring 24 mit den Leitblechen 29 ist am Blaskopf so angebracht, daß die Kühlluft an den Schlauch 26 unmittelbar nach seinem Austritt aus dem Düsenspalt 25 geblasen wird. Der Abschnitt 22 der Schnecke hat eine um 20^rr geringere Gangtiefe als der Abschnitt 4 (Metering-Zone), und der Durchmesser des Schneckenabschnittes 22 ist kleiner als der des entsprechenden Zylinderteiles. Die Stegbreite an der Stegspit: .■ 30 ist im Schneckenteil 22 kleiner als bei der Schnecke 4. In Fig. 3 sind die halbkreisförmigen Nuten 28 ersichtlich. Sie sind in Abständen von 45° angebracht, wobei die Halbkreise der Nuten einen Radius von 2.5 mm besitzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnuncen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Blasextruder, bestehend au* einem zylindrischen Körper mit mindestens einer darin koaxial und rotierbar angeordneten Schnecke, einer nahe einem Zylinderende angebrachten Aufgabevorrichtung für das thermoplastische Material und einem am anderen Zylinderende angebrachten Blaskopf aus Düsenkörper und Dorn, die einen füi den Austritt des plastifizierten Materials sich in Fließrichtung verjüngenden Düsenspalt bilden, wobei Schnecke und Blaskopf in einer Ebene liegen und unmittelbar nach dem Blaskopf eine Kühleinrichtung zum Abkühlen des ausgedüsten Schlauches angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) Schnecke (4, 22) und Dorn (1) verwindungssteif tniteinander verbunden sind,

b) die Lippe (15) des Düsenkörpers (10, 19 bzw. 10, 27) 0,1 bis 10 mm über der Lippe (14) des Dornes (1) vorsteht,

c) der Düsenspalt (23) an seiner engsten Stelle 1 bis 20 mm beträgt und

d) die Düsenkörperinnenfläche (16) eine größere Flächenhaftung Tür das hindurchgehende plastifizierte thermoplastische Material besitzt als die Dornaußenfläche (S).

2. Blasextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkörperinnenfläche w (16) eine um 5 bis 20 μ größere Rauhtiefe besitzt als die Dornaußenfläche (5;.

3. Blasextrudcr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düser \örperinnenfläche (16) aus rostfreiem Stahl und die Dornaußenflä- r> ehe (5) aus Polytetrafluoräthylen besteht.

4. Blasextruder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkörperinnenfläche (16) mit in Strömungsrichtung längs verlaufenden Nuten (28) versehen ist und die Dornaußenflächc w (S) glatt ausgebildet ist.

5. Blusextruder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkörperinnenfläche (16) eine um 5 bis 70° C höhere Temperatur aufweist als die Dornaußenfläche (5). -»ί