DE2718537B2

DE2718537B2 - Extrudierelnrichtung zum Herstellen eines aus wenigstens zwei Schichten bestehenden Verbundrohres aus thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE2718537B2
Application number: DE2718537A
Authority: DE
Inventors: Sigeru Endo; Yuji Sawa; Shinsuke Yoshikawa
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1976-04-26
Filing date: 1977-04-26
Publication date: 1980-07-24
Also published as: US4134952A; JPS52129765A; DE2718537A1; DE2718537C3; JPS5814294B2; FR2349428B1; NL169438B; AU2450077A; NL169438C; AU508670B2; NL7704488A; FR2349428A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Extrudiereinrichtung gemäß dem Gattungsbegriff von Anspruch 1. Insbesondere befaßt sich die Erfindung damit, geschmolzene thermoplastische Kunststoffe in einer Extrudiereinrichtung wirkungsvoll miteinander zu verbinden.

In den let/ten |ahren wurden bei der Laminierung von Kunststoffen ständig Fortschritte gemacht, um die charakteristischen Eigenschaften oder Kunststoffe wirkungsvoll auszunützen und besseres Verpackungsmaterial zu erzeugen. Insbesondere werden auf mannigfache Weise rohrförmige mehrschichtige Gebilde durch Verbindung geschmolzener extrudierter Kunststoffe innerhalb von Extrudiereinrichtungen gewonnen. Die meisten der zur Herstellung dieser mehrschichtigen geeigneten Extrudiereinrichtungen (z. B. AT-PS 3 25 299) sind derartig aufgebaut, daß man zunächst einen ersten thermoplastischen Kunststoff über die Außenzone eines Kreuzformkörpers fließen

to läßt, so daß ein rohrförmiges Vorgebilde entsteht Danach wird ein zweiter thermoplastischer Kunststoff von außen oder aus einem Kern heraus an das rohrförmige Vorgebilde in rohrförmigen! Zustand herangeführt, so daß es mit dem rohrförmigen Vorgebilde verschmilzt und sich ein aus Schichten aufgebautes rohrförmiges Endgebilde ergibt.

Bei der Herstellung von Verbundrohren in dieser Weise ergibt sich das Problem, einen gleichförmigen Fluß dünner Harzschichten zu erreichen. Ferner ergibt sich das Problem der Haftung zwischen einander benachbarten Schichten. Zur Lösung des ersten Problems wurden Extrudiereinrichtungen in bekannter Weise so ausgebildet, daß Abweichungen in der Schichtdicke jeder Schicht korrigiert werden können, um die Dicke der Schicht gleichförmig zu machen. Hinsichtlich der Schichtdicke gibt es jedoch eine natürliche Grenze der mechanischen Arbeitsgenauigkeit. Das zweite Problem, d. h. die Verbesserung der Haftung zwischen einander benachbarten Schichten,

JO kann durch eine entsprechende Auswahl der Kunststoffe gelöst werden. Ferner wurden in bekannter Weise dem Kunststoff haftungsverbessernde Kunststoffe beigemischt. Diese Maßnahmen haben jedoch zu anderen Schwierigkeiten geführt, wie beispielsweise der Beein-

i^r> trächtigung der Transparenz und einem Anwachsen der Sauerstoffdurchlässigkeit, wodurch die ursprünglich erwünschten Eigenschaften der Kunststoffe verloren gingen.

Im Gegensatz zu den genannten Maßnahmen ist das

4» Einfügen einer weiteren Haftschicht zwischen zwei einander benachbarte Schichten wirkungsvoll. In diesem Fall wird jedoch bei den oben beschriebenen üblichen Extrudiereinrichtungen der Aufbau kompliziert. Auch ist das Einbringen einer dünnen Haftschicht in der erforderlichen gleichmäßigen Dicke schwierig, und diese Haftschicht wird unnötig dick. Als Folge hiervon entstehen weitere Probleme, wie die Abnahme der Hafiwirkung zwischen einander benachbarten Schichten und eine Beeinträchtigung der Transparenz.

Es ist an sich bekannt (GB-PS 14 22 625), in derselben Extrudiereinrichtung zwei thermoplastische Kunststoffe, die durch ein gemeinsames Mundstück extrudiert werden, jeweils längs einer konischen Erzeugenden durch eine Vielzahl von Verbindungskanälen zwischen

^r'^r> Zuführkanal und Mundstück zu führen. Es ist auch an sich bekannt (DE-OS 21 00 192), zur Herstellung eines wenigstens einen längs verlaufenden Nahtbereich aufweisenden Verbundschlauches aus thermoplastischem Kunststoff, einen Ausgangsniaterialstrom unter

w) einem Winkel zur Längsachse des Verbundschlauches zuzuführen und dabei im wesentlichen koaxial zueinander verlaufende, schlauchartige Einzelströme vorzusehen, deren N&htberciche in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, und diese Einzelströme im

^M plastischen Zustand zur Bildung des Verbundschlauches radial zusammenzufügen. Die Einzelströme werden dabei zunächst nur über einen Teil des Umfangs eines 'Kegelmantels eines Zemraidorns geiühri, auf dem sie

sich mit unterschiedlicher Ausbreitungsrichtung allmählich überlagern.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine Extrudiereinrichtung zu schaffen, mit dei aus wenigstens zwei Schichten bestehende Verbundröhre selbst bei sehr dünner Schichtdicke mindestens einer Schicht unter sehr großer Gleichmäßigkeit der Schichtdicke und sehr guter Haftung der Schichten extrudiert weiden können. Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Extmdiereir.i ichtung gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst

Bei der erfindungsgemäßen Extrudiereinrichtung werden die zwei thermoplastischen Kunststoffe unter Druck innerhalb derselben Extrudiereinrichtung so geleitet daß sie gleichzeitig in einer rohrförmigen Doppelschicht einen divergierenden Fließweg einnehmen und dabei in gleichförmige dünne Schichten mit zunehmend verbesserter Haftung aneinandergebracht werden. Die miteinander fließenden Schichten werden durch das ringförmige Mundstück der Extrudiereinrichtung stromabwärts des divergierenden Flußweges gemeinsam extrudiert wodurch ein aus mindestens den zwei Schichten bestehendes Verbundrohr mit sehr guter Haftung der Schichten aneinander entsteht.

Die Ansprüche 2 bis 5 zeigen vorteilhafte bauliche Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Extrudiereinrichtung.

Die erfindungsgemäße Extrudiereinrichtung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt jo

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Extrudiereinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zum Extrudieren eines dreischichtigen Verbundrohres,

Fig. 2 eine Teilschnittansicht der Extrudiereinrichtung gemäß F i g. 1 in größerer Darstellung,

F i g. 3 eine Teilschnittansicht der Extrudiereinrichtung nach Fig.* in einer gegenüber F i g. 2 geänderten Ausführungsform in größerer Darstellung,

Fig.4 einen Längsschnitt durch eine Extrudiereinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und

Fig. 5 eine Teilschnittansicht der Extrudiereinrichtung nach F i g. 4 in größerer Darstellung.

Ein erster Kunststoff A, der in einem nicht dargestellten Extruder geschmolzen wird, wird in die Extrudiereinrichtung durch ein Einlaßrohr 1 eingeführt und durch einen zylindrischen Zuführkanal 15 in einem zylindrischen Strom in die Nähe einer Nasenspitze eines Zentraldomes 3 mit einer kegelförmigen Nase geleitet. Von hier aus fließt er abwärts und auseinanderstrebend durch einen sich erweiternden Kanal 24, der zwischen so der konischen Nase des Zentraldomes 3 und einer konkav konischen Innenwand eines Adapters 2 gebildet ist, der koaxial an einem armkreuzartigen Dornhaller 4 befestigt ist. Dieser ist seinerseits koaxial an einem Adapter 6 befestigt. Der Kunststoff A fließt ferner an v> einer Randzone 5 des Dornhalters 4 entlang und durchläuft einen zylindrischen Abschnitt des Kanals 24 zwischen der Innenwand des Adapters 6 und der Außenfläche eines Dornschaftes 7, der koaxial in dem Adapter 6 angeordnet ist und einen koaxialen Teil des e> <> Zentraldomes 3 darstellt. Der Kunststoff A fließt schließlich aus der Extrudiereinrichtung durch eine ringförmige Austrittsöffnung 26, die zwischen einem Dorn 8 und einem Ring9 ausgebildet ist.

Ein zweiter Kunststoff, der in einem nicht dargestcll- h^r> ten zweiten Extruder geschmolzen wurde, wird durch ein Einlaßrohr 10 in die Extruderform eingeführt, durchströmt einen in dwr Randzone 5 des Dornhaiters 4 ausgebildeten Zuführkanal 11, durch den er in einen mittleren axialen Bereich geleitet wird. Von hier aus wird er mittels eines zweiten Domes 12 ausgebreitet der ?n einem Armkreuz 13 befestigt ist Der Kunststoff fließt in einem Ringkanal 14 entlang und zwischen dem Dorn 8 und der Innenwand des Dornschaftes 7 hindurch. An einer Stelle G fließt er mit dem Kunststoff A zusammen, wodurch die aus den Kunststoffen A und C bestehende zweischichtige rohrförmige Struktur aus der Extrudiereinrichtung durch die Austrittsöffnung 26.

Die Haftung zwischen den Schichten der Kunststoffe A und C wird erhöht, indem eine dünne Schicht eines Kunststoffes B gleichmäßig eingebracht wird. Zur Einführung einer dünnen Schicht des Kunststoffes B ist ein Zuflußband 16 in einem Rohr 25 so angeordnet daß sein unteres Ende koaxial zu dem Zuführkanal 15 der Scheitelspitze des Zentraldomes 3 mit geringem Abstand gegenüberliegt Das obere Ende des Zuführkanals 16 ist mit einem Einlaßrohr 18 verbunden. Das Rohr 25 ist in vertikaler Richtung relativ zu dem Zentraldorn 3 durch eine Änderung der Dicke eines Abstandelementes 17 verstellbar, das zwischen einem Halteglied 22, in welches das Einlaßrohr 18 eingeschraubt ist und dem oberen Abschnitt des Adapters 2 liegt.

Der dritte Kunststoff B, der in einem dritten nicht dargestellten Extruder geschmolzen wurde, wird mit konstanter Flußgeschwindigkeit durch das Einlaßrohr 18 eingeführt. Es fließt durch den Zuführkanal 16 gegen die Spitze des Zentraldomes 3 und fließt von dort ab konfluent mit dem Kunststoff A (F i g. 2). Die äußerste Spitze des Zentraldomes 3 kann dabei in der in F i g. 3 dargestellten Weise abgewandelt werden, um auf diese Weise einen gleichmäßigen Fluß des Kunststoffes B bezüglich des Zentraldomes 3 zu erreichen.

Die Kunststoffe A und B, die auf diese Weise zu einem Zusammenfluß gebracht wurden, werden gezwungen, längs der konischen Oberfläche der Nase des Zentraldomes 3 zu divergieren. Während des Flusses ist die Schicht des Kunststoffes B besonders dünn. Wenn der Kunststoff B so ausgewählt wird, daß seine Viskosität im geschmolzenen Zustand gleich oder größer ist als die Viskosität des Kunststoffes A, verteilt er sich gleichförmig als Folge seiner Wechselwirkung mit der Außenoberfläche des Zentraldomes 3. Wenn dann der gemeinsame Strom die Randzone 5 des Dornhalters 4 passiert und die Stelle G erreicht, treten die Schicht des Kunststoffes B und die Schicht des Kunststoffes C in direkten Kontakt miteinander und fließen gemeinsam weiter. Dadurch wird ein Verbundrohr aus drei Schichten gebildet und aus der Austrittsöffnung 26 extrudiert. Die Dicke fan dem konischen Abschnitt oder der stromaufwärts liegenden Nasenspitze des Zentraldomes 3 oder an dem divergierenden oder auseinanderstrebenden Flußweg der Kunststoffe, die Dicke t_a an dem Dornschaft 7, die Dicke ff, an dem konvergierenden Flußweg der Kunststoffe und die Dicke t_c an der Austrittsöffnung 26 können gleiche oder verschiedene Werte aufweisen, die aber alle in dem Bereich von 0,5 bis 10 mm liegen.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel (F i g. 4 und 5) wird der Kunststoff B durch die Nasenspitze des Zer'raldornes 3 nach oben zugeführt durch einen Zuführkanal 19, der in der Achse des Zentraldomes 3 führt und der an seinem unteren Ende mit einem Kanal 19a verbunden ist, der in der Randzone 5 des Dornhalters 4 ausgebildet ist. Das äußere Ende des Kanals 19a steht mit dem linde eines Einlaßrohres 18a in Verbindung, uas im uic RäiiuZunc 5 eingeschraubt ist

Darüberhinaus ist ein Führungsbolzen 20 koaxial innerhalb des zur Zufuhr des Kunststoffes A dienenden Zuführkanales 15 angeordnet, der sich nach unten in Richtung auf eine untere Endstellung nahe der Spitze des Zentraldornes 3 erstreckt und eine konkav vertiefte Endfläche aufweist. Dieser Führungsbolzen 20 weist an seinem oberen Ende einen Bolzenkopf 27 auf, der an der Außenseite der Extrudiereinrichtung gedreht werden kann und in ein am oberen Ende des Adapters 2 befestigtes Deckelteil 21 eingeschraubt ist. So kann durch Drehung des Führungsbolzens 20 der Spalt zwischen seinem unteren Ende und der Spitze des Zentraldornes 3 fein eingestellt werden. Aufgrund des oben beschriebenen Aufbaus fließt der geschmolzene Kunststoff B, der unter Druck durch dlas Einlaßrohr 18a eingeführt wird, durch den Kanal 19a und aufwärts durch den Zuführkanal 19, um an der Nasenspitze de; Zentraldornes 3 auszutreten, wonach er an dem unterer mit einer Vertiefung versehenen Ende des Führungsbol zen 20 abgelenkt wird und seine Flußrichtung ändert Der Kunststoff B wird dadurch in der Weise umgeleitet daß er zwischen dem unteren Ende des Führungsbol zens 20 und der Nasenspitze des Zentraldornes 3 auseinanderfließt und dabei mit dem Strom de Kunststoffes A verschmelzend mit diesem gemeinsam

ίο weiterfließt (Fig.5). Das gemeinsame Fließen dej Kunststoffe A und B und der darauffolgende Zusam menfluß des gemeinsamen Stromes mit dem Strom des Kunststoffes Cerfolgt in der gleichen Weise wie es obei anhand des ersten Ausführungsbeispieles beschrieben wurde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Extrudiereinrichtung zum Herstellen eines aus wenigstens zwei Schichten besiehenden Verbundrohres aus thermoplastischen Kunststoffen, mit zwei an je einen Extruder angeschlossenen Zuführkanälen, die jeweils koaxial zu einem Zentraldorn in einen Kanal münden, der vom Mündungsbereich ausgehend entlang eines Kegelmantels des Zentraldorns in einem Abschnitt divergierend und danach zu einem ringförmigen Mundstück verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zuführkanäle (IS und 16 bzw. 15 und 19) in den Mündurigsbereich des gleichen divergierenden Abschnittes des Kanals (24) münden.

2. Extrudiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen eines aus wenigstens drei Schichten bestehenden Verbundrohres ein an einen dritten Extruder angeschlossener dritter Zuführkanal (11) in die Innenseite des Kanals (24) stromabwärts von den Einmündungen der ersten und zweiten Zuführkanäle (15 und 16 bzw. 15 und 19) einmündet.

3. Extrudiereinrichtung nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Dorn (8) in einem innerhalb des Zentraldorns (3) gelegenen Hohlraum unter Bildung eines Ringkanals (14) angeordnet ist, der einen Abschnitt des dritten Zufuhrkanals (U) bildet.

4. Extrudiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zuführkanal (16) in einem koaxial zur Achse des Zentraldorns (3) angeordneten geraden Abschnitt eines Rohres (25) mündet und daß der erste Zuführkanal (15) konzentrisch um den geraden Abschnitt des Rohres (25) ausgebildet ist.

5. Extrudiereinrichtung nach einem der Ansprüche ! bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zuführungskanal (19) in seinem der Spitze des Zentraldorns (3) nahen Abschnitt von einer geraden, koaxial zur Achse des Zentraldorns (3) liegenden Bohrung in dem Zentraldorn (3) gebildet ist, daß ein axial verstellbarer und koaxial zur Achse des Zentraldorns (3) angeordneter Führungsbolzen (20) mit einer eine Vertiefung aufweisenden Endfläche der Austrittsöffnung des zweiten Zufuhrkanals (19) mit geringem Abstand gegenüber liegt, und daß der erste Zufuhrungskanal (15) in seinem der Spitze des Zentraldorns (3) nahegelegenen Abschnitt von einem geraden Ringkanal gebildet ist, der konzentrisch um den Führungsbolzen (20) ausgebildet ist und mit seiner ringförmigen Austrittsöffnung in den Kanal (24) nahe der mit der Vertiefung versehenen Endfläche des Führungsbolzens (20) gelegen ist.