DE29809023U1

DE29809023U1 - Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffolien

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Publication number: DE29809023U1
Application number: DE29809023U
Authority: DE
Original assignee: Battenfeld Extrusionstechnik GmbH
Current assignee: Battenfeld Extrusionstechnik GmbH
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2008-05-20

Description

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Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Folien

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Folien, bestehend aus:

einem Plastifizierextruder, insbesondere aus einem Innenmischer zum diskontinuierlichen Plastifizieren von Kunststoff;

- einer dem Innenmischer nachgeschalteten ersten Homogenisierungseinheit in Form eines Mischwalzwerkes;

- einer der ersten Homogenisierungseinheit nachgeschalteten zweiten Homogenisierungseinheit und

- einem der zweiten Homogenisierungseinheit nachgeschalteten Kalander.

Für die Herstellung von kalandrierten Kunststoff-Folien existieren im Stand der Technik verschiedene Anlagenkonzeptionen.

Es ist zunächst bekannt, pulverförmiges Kunststoffmaterial in einem Extruder aufzuschmelzen und dann einem Mischwalzwerk zuzuleiten. Dort können Folienrandstreifen und Anfahrreste beigemischt werden. Im Mischwalzwerk wird zum Mischen und Homogenisieren der Schmelze mechanische Energie eingeleitet. Dann wird ein schmaler Schmelzestreifen abgenommen und dem Kalander zwecks Produktion der Folie zugeführt.

Eine zweite Ausführungsforai stellt auf die Kalanderbeschickung direkt aus dem Extruder ab. Hierzu werden meist zweistufige Extruder eingesetzt, deren erste Stufe der Plastifizierung von Kunststoffgranulat oder -pulver dient. Die zweite Extruderstufe dient nicht nur der weiteren Plastifizierung und Homogenisierung der Schmelze, sondern auch dem

Druckaufbau in der Schmelze. Zwischen den beiden Extrudern kann eine Entgasungsoperation stattfinden.

Die Kalander werden in einzelnen Fällen auch mit Einwellenextrudern beschickt, was eine dritte Ausgestaltung darstellt. Diese Extruder erfüllen mehrere Funktionen mit einer Schnecke: Der Plastifizierteil ist in der Regel als Planetwalzenteil oder als Kokneterteil ausgeführt. Weiterhin hat die Schnecke eine Verlängerung mit einer Entgasungszone und schließlich eine Austragzone.

Eine vierte Form der Beschickung des Kalanders mit Schmelze ist die Verwendung eines Innenmischers als Plastifiziereinheit. Diese Maschinen arbeiten diskontinuierlich. Es ist daher erforderlich, den ungleichmäßigen Masseaustrag vor dem Kalander zu vergleichmäßigen. Dies erfolgt durch ein oder mehrere nachgeschaltete Mischwalzwerke. In einem ersten Mischwalzwerk kann ein Randstreifen unplastifiziert zugeführt werden. In einem zweiten Mischwalzwerk erfolgt eine weitere Homogenisierung und weitere Plastifizierung.

Nachteilhafterweise gelingt es in der Praxis in der erstgenannten Ausfuhrungsform nicht, den Materialstrang ausreichend für qualitativ hochwertige Dickfolien zu entgasen. Feinste Luftblasen werden weder im Extruder noch im Mischwalzwerk aufgerissen.

Die Kalanderbeschickungen mit zweistufigen Extrudern (zweite Ausfuhrungsform) haben wesentliche Vorteile in bezug auf die Entgasung der Schmelze. Nachteilhaft ist indes hier, daß die Rückführung der Randstreifen problematisch ist. Es besteht zwar die Möglichkeit, diese mittels Randstreifenextruder gleichzeitig zu zerkleinern und dem Hauptextruder zuzuführen. In der Praxis erschweren unterschiedliche Randstreifendicken, -breiten und -rückführgeschwindigkeiten eine stabile Prozeßführung erheblich.

Die Plastifizierung auf Einwellenmaschinen (dritte Variante) bereitet die selben Probleme bei der Randstreifenlückführung wie die zweistufigen Extruder. Weiterhin ist hier der Betrieb wegen der nicht immer optimalen Abstimmung von Plastifizier- und Austragschneckenteil problematisch.

Die oben dargestellte vierte Anlagenkonzeption hat indes den Nachteil, daß die Entgasung der Schmelze meist nur ungenügend bewerkstelligt werden kann, so daß das Problem besteht, daß es zu Gaseinschlüssen in der fertigen Folie kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der Art, bei der der Kalander mit Schmelze insbesondere von einem Innenmischer als Plastifiziereinheit beschickt wird, zu verbessern. Dabei soll erreicht werden, daß eine einwandfreie Entgasung der Schmelze erfolgt, bevor diese an den Kalander weitergeleitet wird. Es soll insbesondere möglich sein, bestehende Anlagen in einfacher und ökonomischer Weise so umzurüsten, daß auch bei Alt-Anlagen gasfreie Schmelze verarbeitet werden kann; es soll also in diesem Falle möglich sein, mit geringen Umbaumaßnahmen eine hochwertige Entgasungsmöglichkeit zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Homogenisierungseinheit (3) aus einem ersten Extruder (5) und einem diesem nachgeschalteten zweiten Extruder (6) besteht, wobei zwischen erstem und zweitem Extruder eine Entgasungseinheit (7) angeordnet ist. Dabei kann der erste Extruder (5) ein Einschneckenextruder oder ein Planetwalzenextruder sein.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß am Ende des ersten Extruders (5) eine Düse (8) angeordnet ist, die eine Drosseleinrichtung (9) aufweist.

Zwecks optimaler Entgasung ist es weiterhin vorteilhaft, daß die Entgasungseinheit (7) mit Mitteln zur Erzeugung eines Vakuums in Verbindung steht.

In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.

Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung von Innenmischer,
Homogenisierungseinheiten und Kalander,

Fig. 2 zeigt schematisch Details der zweiten Homogenisierungs-

einheit, in

Fig. 3 ist schematisch die Anordnung von Innenmischer,

Homogenisierungseinheiten und Kalander nach dem
Stand der Technik dargestellt.

Der übliche Aufbau einer Anlage zur Herstellung von Kunststoff-Folie gemäß des Standes der Technik ist in Fig. 3 zu sehen: In einem Innenmischer 1 wird Kunststoffgranulat oder -pulver plastifiziert. Der Innenmischer arbeitet diskontinuierlich; nachdem eine definierte Menge Kunststoffschmelze plastifiziert ist, wird diese mittels eines Ventils einer ersten Homogenisierungseinheit 2 in Form eines Mischwalzwerks zugeführt. Von dort aus gelangt die weiter homogenisierte Schmelze zu einer zweiten Homogenisierungseinheit 3, ebenfalls in Form eines Mischwalzwerks. Von diesem wird die jetzt gut homogenisierte Schmelze einem Kalander 4 zugeführt, in dem die Folie produziert wird.

Die gegenständliche Erfindung geht einen anderen Weg (s. Fig. 1): Zwar ist auch hier ein Innenmischer 1 vorgesehen, der Schmelze diskontinuierlich plastifiziert und diese sodann einer ersten Homogenisierungseinheit 2 in Form eines Mischwalzwerks zufuhrt. Von dort aus gelangt die Schmelze dann jedoch zu einer zweiten Homogenisierungseinheit 3, die aus zwei in Reihe geschalteten Extrudern 5 und 6 besteht, zwischen denen eine Entgasungseinheit 7 angeordnet ist. Vom zweiten Extruder 7 aus gelangt dann die homogenisierte und entgaste Schmelze zum Kalander 4.

Details der zweiten Homogenisierungseinheit 3 sind in Fig. 2 zu erkennen. Der erste Extruder 5 fördert Schmelze zu einer Entgasungseinheit 7. Die Entgasungseinheit verfugt über - nicht dargestellte - Mittel zur Erzeugung eines Vakuums V. Dieses Vakuum zieht Gas aus der Schmelze ab, bevor diese in den zweiten Extruder 6 gefördert wird. Am Ende des ersten Extruders 5 ist eine Düse 8 angeordnet, die eine Drosseleinrichtung 9 aufweist.

Die erfmdungsgemäße Lösung besteht also aus einem Tandemextruder 5, 6, der nach dem ersten Mischwalzwerk eingesetzt wird. Die erste Extruderstufe besteht vorzugsweise aus einer Einschnecke. Sie hat die

Aufgabe, das Material entsprechend der Zufuhrgeschwindigkeit des Materialstreifens einzuziehen. Die vor der Schneckenspitze angeordnete Düse formt das Material zu einem einfachen oder mehrfachen Strang. Zweckmäßigerweise ist sie mit der Drosseleinrichtung 9 versehen, mit der sich der Füllgrad der Schnecke in gewissem Maße steuern bzw. regeln läßt. Dadurch ist eine einfache Möglichkeit der Anpassung der Durchsatzleistung gegeben, so daß der Materialeinzug angepaßt werden kann.

Die Düse 8 dichtet den sich an den ersten Extruder 5 anschließenden Übergabebereich gegen den Einfüllbereich der zweiten Extruderstufe 6 ab. Im Übergabebereich wird das Vakuum V angelegt. Der zweite Extruder trägt das Material unter erneuter Formgebung und Abdichtung aus.

Kalanderanlagen und deren Beschickungseinrichtungen sind sehr kostspielig und wegen ihrer Größe meist ortsfest gebunden. Mit der vorgeschlagenen Lösung besteht die Möglichkeit, bestehende Anlagen auf einfache Weise so zu modifizieren, daß ihre Effizienz erheblich gesteigert wird. Mit geringen Umbaumaßnahmen ist es möglich, eine einwandfreie Entgasung bei bestehenden Anlagen sicherzustellen und somit die Qualität der produzierten Folie erheblich zu verbessern. Das im Stand der Technik (s. Fig. 3) bekannte zweite Mischwalzwerk kann durch die erfindungsgemäße Lösung indes entfallen.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann eine bestehende Anlage in idealer Weise modifiziert werden. Die Möglichkeit der Einarbeitung von Randstreifen ist weiterhin im ersten Mischwalzwerk gegeben. Die erste Stufe 5 des Tandemextruders 3 bewirkt eine weitere Plastifizierung und Homogenisierung, wodurch die durch den Randstreifen bewirkte Inhomogenität vergleichmäßigt wird. Durch die verstellbare Drossel 9 am Austritt der ersten Stufe kann der mechanische Energieeintrag verändert werden. Damit ist es möglich, die Mischwirkung zu steuern.

Der Übergabebereich zwischen der ersten und der zweiten Stufe des Tandemextruders erlaubt eine hervorragende Entgasung durch die gute Abdichtwirkung der Schnecken. Mit derart gut entgastem Material lassen sich optisch einwandfreie Folien herstellen.

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Der Tandemextruder entspncht in seinen Abmessungen etwa dem eines Mischwalzwerks. Somit ist es leicht möglich, das zweite Mischwalzwerk durch den erfindungsgemäßen Tandemextruder zu ersetzen, ohne andere Maschinenkomponenten zu verlagern.

Die erfindungsgemäße Idee kommt besonders gut zum Einsatz, wenn als Plastifizierextruder ein diskontinuierlich arbeitender Innenmischer vorgesehen wird. Genauso kann die Idee jedoch auch verwirklicht werden, wenn ein anderer Plastifizierextruder verwendet wird. Besonders vorteilhaft wird die erfindungsgemäße Idee bei der Verarbeitung von PVC eingesetzt.

Bezugszeichenliste:

1 Innenmischer/Plastifizierextruder

2 erste Homogenisierungseinheit

3 zweite Homogenisierungseinheit

4 Kalander

5 erster Extruder

6 zweiter Extruder

7 Entgasungseinheit

8 Düse

9 Drosseleinrichtung

V Vakuum

Claims

Schutzansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Folien, bestehend aus:

- einem Plastifizierextruder (1), insbesondere aus einem Innenmischer (1) zum diskontinuierlichen Plastifizieren von Kunststoff;

- einer dem Plastifizierextruder (1) nachgeschalteten ersten Homogenisierungseinheit (2) in Form eines Mischwalzwerkes;

- einer der ersten Homogenisierungseinheit (2) nachgeschalteten zweiten Homogenisierungseinheit (3) und

- einem der zweiten Homogenisierungseinheit (3) nachgeschalteten Kalander (4),

dadurch gekennzeichnet,

daß die zweite Homogenisierungseinheit (3) aus einem ersten Extruder (5) und einem diesem nachgeschalteten zweiten Extruder (6) besteht, wobei zwischen erstem und zweitem Extruder eine Entgasungseinheit (7) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Extruder (5) ein Einschneckenextruder ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Extruder (5) ein Planetwalzenextruder ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des ersten Extruders (5) eine Düse (8) angeordnet ist, die eine Drosseleinrichtung (9) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungseinheit (7) mit Mitteln zur Erzeugung eines Vakuums in Verbindung steht.