DE69410846T2

DE69410846T2 - Extrusionsverfahren und Anlage

Info

Publication number: DE69410846T2
Application number: DE69410846T
Authority: DE
Inventors: Giancarlo Colombo; Luciano Martinello
Original assignee: ICMA IND COSTR MAC AFFINI
Current assignee: ICMA IND COSTR MAC AFFINI
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1994-01-28
Publication date: 1998-11-12
Anticipated expiration: 2014-01-29
Also published as: ITMI930188A1; ITMI930188A0; ES2119126T3; IT1263149B; DE69410846D1; DK0611250T3; EP0611250B1; ATE167107T1; EP0611250A1; JPH06270223A; US5437826A

Description

Die Erfindung betrifft die Extrusion von auf Polyvinylchlorid (PVC) basierenden Polymerzusammensetzungen.
Die hohe Beständigkeit von PVC gegenüber Verbrennung sowie sein niedriger Preis und seine vorteilhaften Verarbeitungseigenschaften gehören zu den Hauptgründen, warum dieses Polymer immer noch einer der meist verwendeten Plastiksorten ist, wobei ein optimales Abstimmen von Preis, Leichtigkeit der Verarbeitung, hoher Festigkeit und mikrobieller Abbaubeständigkeit erreicht werden soll, so z.B. für die der Witterung ausgesetzten Bauelemente, wie Rohre, Platten und ähnlichen Produkten.
Nach dem Stand der Technik muss PVC mit Stabilisatoren kompoundiert werden, bevor es für die Herstellung von End oder Halbfabrikaten verwendet werden kann, so z.B. durch Formverfahren mit Extrusion. Der im folgenden verwendete Ausdruck "Kompoundieren" bezieht sich auf einen gesonderten Verarbeitungsschritt, in welchem geschmolzenes oder thermisch plastifiziertes PVC (d.h. in einem erhitzten Zustand) mit mindestens einer ein stabilisierendes Additiv enthaltenden Komponente gemischt wird, um ein im wesentlichen einheitliches Material zu bilden, welches zu einem Erzeugnis verfestigt wird, das der Verarbeitungsindustrie verkauft werden kann, z.B. in Form von Pellets oder Granulen.
Kompoundieren von PVC bedingt offensichtlich einen erheblichen Energieverbrauch und ist ein bedeutender Kostenfaktor. Allerdings scheiterten bisherige Versuche auf das Kompoundieren zu verzichten, und es wird angenommen, dass das Kompoundieren eine unbedingte Notwendigkeit der PVC- Herstellung darstellt, da sich die PVC-Komponente sonst bei der Extrusion in erheblichem Ausmass zersetzen würde.
Folglich ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Extrudieren auf PVC basierender Zusammensetzungen zur Herstellung typischer Halbfabrikate wie Platten anzugeben, welches die Notwendigkeit der Verwendung von kompoundiertem PVC als Ausgangsmaterial vermeidet. Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von PVC-Platten (im allgemeinen als Halbfabrikat angesehen), welches die Verwendung von kompoundiertem PVC als Ausgangsmaterial nicht erfordert. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Anlage zur Extrusion auf PVC basierender Zusammen- Setzungen anzugeben, die zufriedenstellend arbeitet und hochqualitative auf PVC basierende Erzeugnisse liefert, selbst bei Verwendung eines im wesentlichen reinen, d.h. unkompoundierten PVC als Ausgangsmaterial.
EP-A-0 426 619 der Anmelderin beschreibt ein Verfahren zur Herstellung wiederformbarer Platten aus einem hochschmelzenden (> 150ºC) Polymer und einem temperaturempfindlichen Füller durch direkte Extrusion, d.h. ohne vorheriges Herstellen einer Mischung der Bestandteile in einem gesonderten Schritt, unter Verwendung einer co-rotierenden Doppelschnecke. Die Verwendung von niedrigschmelzendem Polymer ist darin nicht erwähnt und würde den Zielen von EP-A-0 426 619 widersprechen, und es ist aus dieser Schrift keinesfalls naheliegend, dass ein Extruder des dort beschriebenen Typs dienlich wäre, um auf die Verwendung von kompoundiertem PVC für die Extrusion von End- und Halbfabrikaten, d.h. Formkörper, verzichten zu können.
Auf der anderen Seite lehrt DE-A-1529837, dass Probleme der Diskontinuität bei der Herstellung von kompoundiertem PVC vor seinem Einspeisen in den Prozessor durch kontinuierliches Herstellen einer granulierten Vormischung der Additiven vermieden werden können; die Vormischung wird in den PVC-Prozessor eingespeist; die Schrift enthält keine praktikable Lehre zur Herstellung von Formkörpern durch Einspeisung von unkompoundiertem PVC in den Extruder zur direkten Herstellung von End- oder Halbfabrikaten ohne intermediärer Bildung von Pellets oder Granulen aus kompoundiertem Polyvinylchlorid.
Erfindungsgemäss wurde gefunden, dass geformte End- oder Halbfabrikate aus PVC, im Gegensatz zu den allgemeinen Annahmen auf dem Gebiet der PVC-Extrusion, durch ein in Anspruch 1 dargelegtes Verfahren hergestellt werden können.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2-4 angegeben. Ausserdem gibt die Erfindung im Anspruch 5 ein Verfahren zur Plattenherstellung und die Verwendung einer bestimmten Anlage zur Durchführung des Verfahrens der Plattenherstellung an. Bevorzugte Ausführungsformen der Anlage sind in den Ansprüchen 7-10 angegeben.
Jedes übliche, unkompoundierte&sub1; zur Herstellung von kompoundiertem PVC geeignete Polyvinylchlorid kann in dem erf indungsgemässen Verfahren verwendet werden. Unkompoundiertes, teilchenförmiges PVC ist ein kommerzielles Erzeugnis und kann von vielen industriellen Herstellern bezogen werden. Der Ausdruck "teilchenförmig" bezieht sich auf jede feste Form von PVC, wobei pulverförmige als auch granulierte Formen, wie z.B. Pellets oder Perlen, eingeschlossen sind. Die unteren und oberen Grenzen von 20 und 95 Teilen gelten als kritisch insoweit, dass unter ungefähr Teilen von polymerem PVC die Qualität des Endproduktes nicht akzeptabel wäre, während ein Anteil von über 95 Teilen keine signifikanten Anteile der Bestandteile B als auch C und/oder D zulassen würde und ein Erzeugnis liefern würde, welches zu starr als auch verhältnismässig teuer wäre.
Ebenso können kommerziell erhältliche, als PVC stabilisierende Mittel geeignete und bekannte Zusammensetzungen oder Mischungen in dem erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden. Ein Minimum von ungefähr 1 Teil gilt als kritisch, da unter diesem Wert kein kommerzieller Stabilisierer oder keine kommerzielle Stabilisierungsmischung eine genügend stabilisierende Wirkung besitzen würde. Bei mehr als 12 von 100 Teilen der Gesamtzusammensetzung sind keine zusätzlich stabilisierenden Vorteile zu erwarten, whrend andere Produkteigenschaften leiden könnten.
Als ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist anzugeben, dass sowohl PVC als auch die stabilisierende Additivzusammensetzung ohne jegliches signifikantes Vormischen in den Hohlraum eingebracht werden, z.B. durch einfaches Einspeisen abgemessener Mengen beider Komponenten A und B in einen gemeinsamen nahe dem Antriebsende des Hohlraums angeordneten Fülltrichter. Der Ausdruck "Antriebsende" bezieht sich auf dasjenige Ende des Hohlraums, an dem die Rotoren mit dem Antrieb oder den Antrieben verbunden sind.
Der dritte Bestandteil ist ein üblicher mineralischer Füller (C) und/oder ein Weichmacher für PVC (D). Die Anteile Füller und/oder Weichmacher hängen von dem herzustellenden Produkttyp ab: wenn ein im wesentlichen starres (oder "hartes") PVC-Erzeugnis erhalten werden soll, enthält die Zusammensetzung keinen oder sehr wenig Weichmacher. Falls andererseits ein flexibles (oder "weiches") PVC- Erzeugnis hergestellt werden soll, wird die Zusammensetzung wenig oder keinen mineralischen Füller enthalten. Ausserdem kann gemäss der Erfindung jede, sowohl Füller als auch Weichmacher enthaltende Zwischenform zwischen starrem und flexiblem PVC extrudiert werden, ohne die Notwendigkeit, kompoundiertes PVC verwenden zu müssen.
Auch hier kann jeder dem Stand der Technik entsprechende Füller oder jede Füllermischung, z.B. ein Mineralstaub oder Pulver, wie z.B. typisch Calciumcarbonat, und jeglicher normalerweise flüssige Weichmacher, z.B. ein hochsiedender Ester einer Säure, wie z.B. typisch Terephthalsäure, und ein oder mehrere Alkohole, wie z.B. typisch Butanol oder Octanol, als auch jegliche übliche Mischung solcher Füller und Weichmacher, verwendet werden.
Wenn immer sich die folgende Patentschrift auf "Teile" bezieht, sollen diese als "Gewichtsteile" verstanden werden, die sich immer auf 100 Gewichtsteile der im wesentlichen aus den Komponenten A, B, C und D bestehenden Gesamtzusammensetzung beziehen. Geringere Mengen weiterer Additive können anwesend sein, wie z.B. ein Pigment oder ein Farbstoff, und/oder andere Additive für bestimmte Zwecke, werden aber im allgemeinen nicht bevorzugt und werden sich im allgemeinen in einem Bereich von Null bis nicht mehr als ungefähr 5 Teilen bewegen, vorzugsweise weniger als 2 Teilen.
Wie unten ausführlicher erläutert wird, sind die Stellen kritisch, an denen die Bestandteile A, B, C und/oder D der PVC-Zusammensetzung in den Extruder eingespeist werden. Falls ausserdem sehr hohe Anteile Füller eingespeist werden müssen, wie z.B. mehr als ungefähr 60 Teile, muss der Füller in den Hohlraum an verschiedenen Stellen eingespeist werden. In vergleichbarer Weise sollten Weichmacheranteile von mehr als ungefähr 20 Teilen an einer Stelle stromabwärts der Einspeisungsstelle des ersten Weichmacheranteils eingespeist werden. Wenn ein Weichmacheranteil von mehr als ungefähr 40 Teilen verwendet wird, sollte die Einspeisungsstelle des dritten Anteils stromabwärts von der Einspeisungsstelle des zweiten Weichmacheranteils angeordnet sein.
Das hier verwendete "stromabwärts" bezieht sich auf einen Ort längs der Länge des Hohlraums, der näher dem Extrusionsende des Hohlraums liegt, als der in Verbindung mit dem Ausdruck "stromabwärts" erwähnte Bezugsort.
Die für die vorliegende Erfindung verwendbaren Extruder sind kommerziell zur Verarbeitung thermoplastischer Polymerzusammensetzungen erhältlich und werden im allgemeinen als "korotierend" bezeichnet. Ein Beispiel eines geeigneten korotierenden Extruders ist z.B. in EP 0 426 619 beschrieben, auf welche Schrift hier ausdrücklich verwiesen wird. Der verwendete Ausdruck "Hohlraum" bezieht sich hier auf den eingeschlossenen Innenraum oder "Zylinder" des Extruders. Solch ein Hohlraum ist normalerweise jedoch nicht zylindrisch, sondern besitzt einen Kreuzungsbereich, ähnlich einer horizontal angeordneten Zahl "8", um zwei längere und interpenetrierende Rotoren zu umfassen.
Die Rotoren sind "interpenetrierend" in dem Sinne, dass ein Vorsprung an einem der Rotoren an einem gegebenen Ort der Längs- und Drehposition mit einer Aussparung am anderen Rotor in der entsprechenden Lage zusammenwirkt, so dass im allgemeinen der Abstand zwischen den Rotoren an jedem Punkt zwischen ihnen längs der Länge des Hohlraums im wesentlichen konstant bleibt. Die Verwendung von Rotoren mit sowohl fördernden als auch knetenden Teilabschnitten ist an sich bekannt und ist in dem erwähnten EP 0 426 619 näher erläutert.
Die in dem erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Rotoren bilden vorzugsweise (i) einen ersten fördernden Segmentabschnitt neben dem Antriebsende des Hohlraums; (ii) einen ersten mischenden Abschnitt stromabwärts von und neben dem ersten fördernden Segmentabschnitt; (iii) einen zweiten fördernden Segmentabschnitt stromabwärts von und neben dem ersten mischenden Segmentabschnitt; (iv) einen zweiten mischenden Segmentabschnitt stromabwärts von und neben dem zweiten fördernden Segmentabschnitt; (v) einen dritten fördernden Abschnitt stromabwärts von und neben dem zweiten mischenden Segmentabschnitt. Ausserdem haben die Rotoren vorzugsweise (vi) einen dritten mischenden Segmentabschnitt stromabwärts von und neben dem dritten fördernden Segmentabschnitt und (vii) einen vierten fördernden Segmentabschnitt stromabwärts von und neben dem dritten mischenden segmentabschnitt.
Der vierte fördernde Segmentabschnitt ist im allgemeinen neben dem Extrusionsende des Hohlraums angeordnet, d.h. dem Ende, das mit einer Extrusionsdüse üblicher, von der Form des zu erzeugenden Produktes abhängigen Bauweise bestückt ist.
Wenn ein Füller in einem erheblichen Anteil (wie in vielen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung) bis zu ungefähr 60 Teilen verwendet wird, wird der Bestandteil (C) in den Hohlraum durch den zweiten Einlass eingespeist, der neben dem zweiten fördernden Segmentabschnitt der Rotoren angeordnet ist, während jeglicher Anteil über ungefähr 60 Teilen Füller durch einen weiteren Einlass eingespeist wird, der stromabwärts vom zweiten Einlass und neben dem dritten fördernden Abschnitt angeordnet ist. Im allgemeinen führt die Verwendung von mehr als ungefähr 70 Teilen Füller nicht zu einem homogenen Produkt. Wie bereits erwähnt, ist zur Herstellung eines flexiblen PVC-Erzeugnisses der Füller kein kritischer Bestandteil; eine bevorzugte untere Grenze des verwendeten Fülleranteils ist ungefähr 5 Teile. Das Einspeisen von Füller wird vorzugsweise durch angetriebene Einspeisungsmittel erzielt, z.B. einer Förderschnecke, die den Füller durch eine seitlich angeordnete Öffnung in den Extruderhohlraum einspeist.
In vergleichbarer Weise ist der Weichmacher kein kritischer Bestandteil, wenn ein starres PVC-Erzeugnis hergestellt werden soll. Falls Weichmacher hinzugefügt wird, wird die Verwendung einer angetriebenen Einspeisungsvorrichtung, wie z.B. einer Pumpe, zum Einspeisen in den Hohlraum bevorzugt. Bis zu ungefähr 20 Teilen Weichmacher kann durch einen ersten Kanal eingespeist werden, der stromabwärts vom ersten knetenden Teilabschnitt in den Hohlraum mündet.
Falls mehr als als 20 Teile Weichmacher verwendet werden, wird jeglicher Anteil zwischen 20 zu ungefähr 40 Teilen durch einen zweiten Kanal in den Hohlraum eingespeist (welcher mit der gleichen Pumpe wie der erste Kanal verbunden sein kann), der stromabwärts von der Öffnung des ersten Kanals in den Hohlraum mündet; jegliche weitere Anteile bis zu ungefähr 60 Teilen Weichmacher werden durch einen dritten Kanal eingespeist, der stromabwärts von der Öffnung des zweiten Kanals in den Hohlraum mündet und der Kanal erneut von derselben Pumpe ausgehen kann. Mehr als ungefähr 60 Teile Weichmacher würde zu einem Produkt führen, das nicht die Stärke und Kohärenz besitzt, die normalerweise von einem kommerziell geeigneten PVC-Erzeugnis erwartet wird. Ein bevorzugter geringster Anteil Weichmacher ist ungefähr 2 Teile. Wie dem Fachmann auf dem Gebiet der PVC-Verarbeitung bekannt, kann der plastifizierende Effekt einer gegebenen Weichmacherverbindung oder Weichmachermischung von dem Molekulargewicht, der Molekulargewichtsverteilung und der Verzweigung des verwendeten Ausgangs-PVC abhängen, und übliche Auswahlkriterien, wie z.B. der "K-Wert" (ein viskositätsbezogener Parameter), können verwendet werden, um optimale Anteile eines gegebenen Weichmachers auszuwählen.
Falls sowohl Füller als auch Weichmacher zur Herstellung einer Zwischenform des PVC-Produktes zwischen "starr" und "flexibel" verwendet werden, wird der Füller in den Hohlraum durch den zweiten Einlass eingespeist, während der Weichmacher in den Hohlraum durch eine Öffnung stromabwärts vom zweiten Einlass eingespeist wird.
Wie auf dem Gebiet der PVC-Verarbeitung üblich, kann eine geringe Menge eines zweiten Polymerbestandteiles, wie z.B. ein PVC-kompatibles (z.B. halogeniertes) auf Polyethylen basierendes Polymer, hinzugefügt werden. In so einem Fall wird dieser Bestandteil zusammen mit dem teilchenförmigen PVC erneut ohne signifikantes Vormischen in den Hohlraum eingespeist.
Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ist die kontinuierliche Herstellung von Platten. Neben der Verwendung von nicht kompoundiertem PVC und Einspeisen der Bestandteile der finalen PVC-Zusammensetzung in den Hohlraum in der erläuterten Weise, kann solch eine Plattenherstellung etablierte Plattenproduktionsverfahren zum Vorbild nehmen, und z.B. eine Schlitzdüse für die Extrusion endloser Bahnen und Schneiden derselben in plattengrosse Stücke verwenden.
Eine Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Platten durch Extrusion einer PVC-Zusammensetzung ohne die Verwendung oder Herstellung von kompoundiertem PVC-Material gemäss der Erfindung, wie oben dargestellt, umfasst einen oben beschriebenen korotierenden Extruder, einen Antrieb für den Rotor, eine Schlitzdüse, die neben dem Extrusionsende des Hohlraumes zur Herstellung kontinuierlicher Bahnen der extrudierten Zusammensetzung angeordnet ist, und ein Mittel, um die Bahnen in plattengrosse Stücke zu schneiden. Solch eine Anlage wird im allgemeinen auch geeignete Behälter und Mittel zur kontinuierlichen Einspeisung abgemessener Mengen der Bestandteile (A) und (B) in den ersten Einlass ohne wesentliches Vormischen und zur angetriebenen Einspeisung abgemessener Mengen mindestens einer der Bestandteile (C) und (D) in den zweiten und jeglichen weiteren Einlass umfassen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher erläutert, wobei:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des Verfahrens und der Apparaturelemente bei Durchführung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist;
Fig. 2 eine schematische, der Fig. 1 ähnlichen Ansicht bei Durchführung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung ist;
Fig. 3 eine halb-schematische Seitenansicht der Struktur eines der Rotoren einer Extrudervorrichtung zur Durchführung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Verfahrens ist, und
Fig. 4 eine halb-schematische Seitenteilansicht einer Anlage zur Plattenproduktion qemäss der Erfindung ist.
Schema 1 von Fig. 1 zeigt einen korotierenden Extruder 10 mit einem Antriebsende 101 und einem Extrusionsende 102 (Antriebs- und Extrusionsdüse sind nicht dargestellt). Ein erster Behälter 11, der teilchenförmiges PVC (reine Handelsqualität, nicht kompoundiert) enthält, ist an seinem Boden mit einem gesteuerten Auslass 111 bestückt, der mit einer gravimetrischen Messvorrichtung 112 verbunden ist, um einen abgemessenen, kontinuierlichen Strom von teilchenförmigem PVC in den Fülltrichter 16 einzuspeisen. Ein zweiter Behälter 12 enthält die stabilisierende Additivzusammensetzung und ist mittels Auslass 121 mit einer gravimetrischen Messvorrichtung verbunden, um einen abgemessenen Strom der stabilisierenden Additivzusammensetzung in den Fülltrichter 16 einzuspeisen. Nicht beabsichtigtes Mischen von PVC und dem stabilisierenden Additiv wird innerhalb des Fülltrichters 16 bewirkt.
Wahlweise können ein ähnlicher Behälter und eine ähnliche Messvorrichtung für einen in durchbrochenen Linien angedeuteten Schlagfestigkeitsmodifikator 13 bereitgestellt sein, doch wird dies normalerweise nicht bevorzugt.
Ein weiterer Behälter 14 ist für den Füller bereitgestellt. Erneut ist ein gesteuerter Auslass 141 am unteren Ende des Behälters 14 angeordnet und speist den Füller durch die gravimetrische Messvorrichtung 142 in eine Förderschnecke oder eine ähnliche angetriebene Einspeisvorrichtung 7. Der Füller wird an einer seitlichen Öffnung 171 in den Hohlraum des Extruders eingebracht. Falls erwünscht oder erforderlich, kann der Schneckenextruder einen Teil des Füllers in eine zweite seitliche Öffnung 172 einspeisen.
Eine thermisch plastifizierte, einheitliche PVC-Mischung, stabilisierendem Additiv und Füller wird innerhalb des Extruderhohlraumes 10 erzeugt und über eine Leitung (nicht dargestellt) entgast, die in an sich bekannter Weise den Gasauslass 103 mit einer Quelle reduziertem Druck verbindet. Schliesslich wird die einheitliche Mischung über das Extrusionsende 102 durch eine Düse extrudiert (nicht dargestellt).
Das Schema 2 der Fig. 2 zeigt einen korotierenden Extruder von ähnlicher, wie in Fig. 1 dargestellten, Bauweise mit einem Antriebsende 201 und einem Extrusionsende 202. Teilchenförmiges PVC wird von einem Behälter 21, der mit einem gesteuerten Auslass 211 bestückt ist, über eine gravimetrische Messvorrichtung 212 in den Extruder 20 eingespeist. Die stabilisierende Additivzusammensetzung wird aus Behälter 22 über einen gesteuerten Auslass 221 in die Messvorrichtung 222 und von dort in den Fülltrichter 26 eingespeist. Erneut wird nicht beabsichtigtes Mischen in Fülltrichter 26 bewirkt.
Flüssiger Weichmacher wird von einem Behälter 25 über eine Volumenmessvorrichtung in eine Pumpe 28 eingespeist, die durch drei Leitungen mit voneinander entfernten Einlässen 281, 282 und 283 verbunden ist, wobei jeder einen Teil des Weichmachers in den Extruder einspeist.
Wahlweise wird der Füller auch in den Extruder 20 von einem anderen Behälter 24 über einen anderen gesteuerten Auslass 241 und eine andere gravimetrische Messvorrichtung 242 in eine Förderschnecke 27 eingespeist, die den Füller durch eine einzige seitliche Öffnung in den Hohlraum des Extruders 20 liefert. Es ist zu beachten, dass der Einspeisungseinlass 272 stromabwärts vom ersten Einlass 281 für den Weichmacher angeordnet ist, während sowohl der zweite und der dritte Einlass 282, 283 für den Weichmacher stromabwärts vom Füller-Einlass 271 angeordnet ist. Während die Lage des Füller-Einlasses 272 als relativ kritisch für den Erhalt einer optimal einheitlichen Verteilung des Füllers in der PVC-Zusammensetzung angenommen wird, ist die Lage des ersten Weichmacher-Einlasses 281 weniger kritisch; dessen Anordnung stromaufwärts des (einzigen) Füller- Einlasses 271 ist ein bevorzugtes, aber nicht kritisches Merkmal für viele Zwecke.
Fig. 3 ist eine schematische Seitenansicht von einem der Rotoren 3 eines korotierenden, in der vorliegenden Erfindung verwendeten Extruders. An der linken Seite des Rotors 3, ausgehend vom Antriebsende 301 (umgebender Hohlraum ist nicht dargestellt), befinden sich vier fördernde Abschnitte 361, 362, 363 und 364, die aus fördernden Abschnitten gebildet sind, wie in der erwähnten europäischen Patentanmeldung dargestellt, und gewünschtenfalls Untersektionen varuerender Ganghöhe haben. Zwischen zwei benachbarten F:rderabschnitten sind drei Knetabschnitte 371, 372 und 373 angeordnet. Diese an sich bekannten Knetabschnitte haben im wesentlichen keine Förderwirkung, die nur durch die Förderabschnitte bewirkt wird. Die Knetabschnitte machen das, auf was ihr Name schliessen lässt, nämlich "kneten" der viskosen Masse innerhalb des Hohlraums, und tragen wesentlich zu einem gründlichen Durchmischen der Bestand teile der Zusammensetzung bei.
Füller und Stabilisierer werden durch den neben dem Antriebsende 301 angeordneten Einlass 31 in den Hohlraum eingespeist. Nach einer Durchlauf länge von 10 Durchmessern "D" und stromabwärts vom ersten Knetabschnitt 361 ist eine zweite Öffnung 32, durch die ein Teil zumindest des Füllers in der erläuterten Weise eingespeist wird. Neben dem zweiten Knetabschnitt 372 an der Stelle des Pfeiles 33 ist eine erste Öffnung (nicht dargestellt) zur Einspeisung des Weichmachers angeordnet. Der Abstand zwischen dem Füller- Einlass 32 und dem (ersten) Weichmacher-Einlass 33 beträgt fünf Durchmesser D. (Der Durchmesser D wird im allgemeinen als der eines Rotorenpaares angenommen).
Ein zweiter Füller-Einlass 34 ist stromabwärts vom (ersten) Weichmacher-Einlass 33 angeordnet und ist von diesem durch einen Abstand von 4,4 Durchmessern D entfernt. Falls erforderlich, können ein zweiter und dritter Weichmacher- Einlass (nicht dargestellt) stromabwärts vom zweiten Füller-Einlass 34 angeordnet sein; der Auslass 35 zum Entgasen ist vom zweiten Füller-Einlass 6,4 Durchmesser D entfernt angeordnet, während der Abstand zwischen dem Auslass 35 zum Entgasen und dem Extrusionsende 6 Durchmesser beträgt. Entsprechend beträgt die Gesamtlänge der Schnecke 31,8 Durchmesser D. Der Unterschied zwischen der Länge des Hohlraums und der Länge des Rotors 3 ist normalerweise kein bedeutender Parameter und wird normalerweise bei einem Minimum gehalten.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, kann ein Aufbau dieser Art für die Herstellung von sowohl starren als auch halbstarren PVC-Zusammensetzungen verwendet werden. Falls kein Füller hinzugefügt wird und ein in Fig. 3 dargestellter Rotortypus, würde der Weichmacher vorzugsweise an einer 10,5 Durchmesser stromabwärts vom PVC-und-Stabilisierer-Einlass angeordneten Öffnung eingespeist werden, während ein zweiter Weichmacher-Einlass 8 Durchmesser stromabwärts vom ersten Weichmacher-Einlass angeordnet wäre. Der Abstand zwischen dem zweiten Weichmacher-Einlass und dem Auslass zum Entgasen würde sich dann auf 7,2 Durchmesser belaufen, so dass der Abstand zwischen dem Auslass zum Entgasen und dem Extrusionsende sechs Durchmesser erneut bei einer Gesamtheit von 31,8 Durchmessern D wäre. Falls ein dritter Einlass für den Weichmacher erforderlich wäre, könnten die Abstände entsprechend angepasst werden, d.h. durch Verschieben des zweiten Einlass stromaufwärts gegen den ersten Weichmacher-Einlass und durch Anordnen des dritten Einlasses zwischen dem Auslass zum Entgasen und dem zweiten Weichmacher-Einlass.
Fig. 4 zeigt eine Anlage 4 für die Herstellung von PVC- Platten gemäss der Erfindung. Der korotierende Extruder 40 wird mit nicht kompoundiertem PVC aus dem Behälter 41 und mit Stabilisierer aus dem Behälter 42 durch einen gemeinsamen Fülltrichter 46 versorgt. Der Behälter 44 speist den Füller über die Förderschnecken 471, 472 in den Extruder ein, und die resultierende PVC-Zusammensetzung wird durch eine Düse 481 in einen Kalander 482 extrudiert, um kontinuierliche Bahnen (nicht dargestellt) zu bilden, die durch eine Schneidmaschine 483 in Platten geschnitten werden.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erluterung. Alle Angaben in Teilen beziehen sich auf das Gewicht.

Beispiel 1

Die folgende Zusammensetzung wurde ohne einem gesonderten Schritt der Kompoundierung zum Extrudieren eines starren PVC verwendet:
37.1 Teile nicht kompoundiertes PVC-Harzpulver; K-Wert: 68 (geliefert von EVC-Europa)
60.0 Teile Calciumcarbonat-Pulvers als Füller (Typ Italomaya; geliefert von OMYA AG Mailand)
1.5 Teile eines ersten Stabilisators (Barium-Cadmium- Stabilisator) (Typ R/27; geliefert von REAGENS AG; Bologna)
0.5 Teile eines zweiten Stabilisators (Bleisulfat) (geliefert von REAGENS AG)
0.4 Teile eines ersten Schmiermittels (Lubriol SV 400; geliefert durch REAGENS AG)
0.5 Teile eines zweiten Schmiermittels (wax OP 600; geliefert durch Hoechst AG, Deutschland).
PVC und alle Stabilisatoren und alle Schmiermittel wurden kontinuierlich ohne jegliches Vormischen über die Behälter 11, 12 in den Fülltrichter 16 der Anlage 1 von Fig. 1 eingespeist. Der Füller wurde über den Behälter 14 einspeist. Starre Platten, die aus einer einheitlicher PVC- Zusammensetzung bestehen, wurden durch Extrusion hergestellt.

Beispiel 2

Unter Verwendung einer in Fig&sub0; 2 dargestellten Anlage wurde folgende "weiche" oder "flexibelartige" PVC-Zusammensetzung extrudiert, um einheitliche PVC-Folien zu bilden:
66.7 Teile nicht kompoundiertes PVC-Harzpulver mit einem K- Wert von 70 (geliefert von EVC-Europa)
30.0 Teile Weichmachers DOP (geliefert von Enichem,Italien)
1.0 Teil eines ersten Stabilisators (Bleisulfat; geliefert von REAGENS AG)
0.7 Teile eines zweiten Stabilisators mit dibasischem Bleistabilisator (geliefert von REAGENS AG)
1.0 Teile eines dritten Stabilisators mit tribasischem Bleistabilisator (geliefert von REAGENS AG)
0.2 Teile Schmiermittels (GMS = Glycerylmonostearat)
0.4 Teile Schlagfestigkeitsmodifikators (Typ Paraloid K120/N; geliefert von Rohm & Haas)
Das PVC wird über den Behälter 21, alle Stabilisator über den Behälter 22 und der Schlagfestigkeitsmodifikator über einen getrennten Behälter eingebracht (vergl. Fig. 1, Behälter 13), wobei alle in den Fülltrichter 26 eingespeist werden. Der Weichmacher wird vom Behälter über die Pumpe 28 durch die Einlässe 281, 282, 283 eingespeist.
Es ist zu beachten, dass die erwähnten Bestandteile auf dem Gebiet der PVC-Verarbeitung an sich bekannt sind und zahlreiche, übliche Alternativen sowohl in bezug auf die Komponenten als auch zu deren relativen Anteilen für die Erfindung innerhalb der oben definierten Zusammensetzungsbereiche und Verfahrensbedingungen verwendet werden können. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass der hier verwendete Ausdruck "ungefähr" vor einem Zahlenwert beabsichtigt, die für einen Fachmann in vernünftigem Rahmen liegenden Abweichungen zu umfassen; dabei werden häufig Abweichungen von ± 10% als eingeschlossen angenommen.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens gemäss den erläuterten Ansprüchen 1 bis 4 werden nachfolgend zusammengefasst:
- mindestens ein Anteil des Füllerbestandteiles (C) wird durch einen seitlich angeordneten zweiten Einlass eingespeist, vorzugsweise mittels einer angetriebenen Einspeisungsvorrichtung;
- der Weichmacherbestandteil (D) wird in den Hohlraum mittels einer Pumpe eingespeist;
- bis ungefähr 20 Gewichtsteile des Weichmacherbestandteils (D) pro 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung werden in den Hohlraum durch eine erste Leitung eingespeist, die in den Hohlraum stromabwärts vom ersten Knetabschnitt mündet;
- ungefähr 20 bis ungefähr 40 Gewichtsteile des Weichmacherbestandteiles (D) pro 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung werden in den Hohlraum durch eine zweite Leitung eingespeist, die in den Hohlraum stromabwärts von der Öffnung der ersten Leitung mündet;
- ungefähr 40 bis ungefähr 60 Gewichtsteile des Weichmacherbestandteiles (D) pro 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung werden in den Hohlraum durch eine dritte Leitung eingespeist, die in den Hohlraum stromabwärts von der Öffnung der zweiten Leitung mündet;
- der Füllerbestandteil (C) wird in einer Menge von ungefähr 5 Gewichtsteilen zu ungefähr 60 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung hinzugefügt;
- der Weichmacherbestandteil (D) wird in einer Menge von mindestens ungefähr 2 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung hinzugefügt;
- die extrudierte Zusammensetzung bildet ein flexibles PVC- Produkt und enthält pro 100 Gewichtsteile nicht mehr als ungefähr 5 Gewichtsteile des Füllerbestandteiles (C);
- die extrudierte Zusammensetzung bildet ein starres PVC- Erzeugnis und enthält pro 100 Gewichtsteile nicht mehr als ungefähr 5 Gewichtsteile des Weichmacherbestandteiles (D);
- die extrudierte Zusammensetzung bildet ein PVC-Produkt einer Zwischenform zwischen einem starren PVC-Erzeugnis und einem flexiblen PVC-Erzeugnis, und der Füllerbestandteil (C) wird in den Hohlraum durch den zweiten Einlass eingespeist, während der Weichmacherbestandteil (D) in den Hohlraum durch eine Öffnung stromabwärts vom zweiten Einlass eingespeist wird;
- ein Anteil des Füllerbestandteils (C) wird in den Hohlraum durch einen Einlass eingespeist, der stromabwärts von der Öffnung, wo der Weichmacherbestandteil (D) in den Hohlraum eingespeist wird, angeordnet ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern durch Extrusion einer einheitlichen Polymerzusammensetzung, die pro 100 Teile ihres Gewichts besteht aus: (A) ungefähr 20 bis zu ungefähr 95 Gewichtsteilen Polyvinylchlorid, (B) ungefähr 1 bis zu ungefähr 12 Gewichtsteilen einer stabilisierenden Additivzusammensetzung und mindestens einem von zwei weiteren Bestandteilen, von denen einer (C) ein mineralischer Füllstoff in einem Anteil von bis zu 70 Gewichtsteilen und von denen der andere (D) ein normalerweise flüssiger Weichmacher für das Polyvinylchlorid in einem Anteil von bis zu 60 Gewichtsteilen ist; das Verfahren umfasst die Schritte:

(I) Einspeisen des Polyvinylchlorids in nicht kompoundierter Form in eine Extrusionsvorrichtung mit

(i) einem länglichen Hohlraum, der sich von einem Antriebsende zu einem Extrusionsdüsenende der Vorrichtung erstreckt, und umfasst

(ii) ein Paar von im wesentlichen isomorphen, länglichen Rotoren, die in den Hohlraum passen und zur interpenetrierenden Bewegung nebeneinander angeordnet sind;

jeder der Rotoren hat ein Längen-Durchmesser Verhältnis L/D im Bereich von 24 bis 36 und ist aus mindestens sechs aufeinanderfolgenden Rotorsegmenten gebildet, welche aus mindestens drei fördernden Segmentabschnitten und aus mindestens drei mischenden Segmentabschnitten bestehen, die in einer Längsfolge von abwechselnd fördernden und mischenden Segmentabschnitten angeordnet sind;

(II) Betreiben der Rotoren zur synchronen Drehung in einer gemeinsamen Richtung mit einer Geschwindigkeit von mindestens etwa 10 Drehungen pro Minute, während im Hohlraum eine zum Plastifizieren des Polyvinylchlorids ausreichende Temperatur aufrechterhalten wird;

(III) Einspeisen von teilchenförmigem Polyvinylchlorid (A) und der Additivzusammensetzung (B) in den Hohlraum durch einen ersten Einlass, der in der Nähe des Antriebsendes und neben einem ersten fördernden Segmentabschnitt der Rotoren angeordnet ist;

(IV) Einspeisen von mindestens einem der Bestandteile (C) und (D) durch mindestens einen zweiten Einlass, der stromabwärts vom ersten Einlass und neben einem Rotorabschnitt angeordnet ist, der stromabwärts vom ersten fördernden Abschnitt und stromabwärts von mindestens einem mischenden Segmentabschnitt angeordnet ist; und (V) Entgasen und Extrudieren der Mischung durch das Extrusionsdüsenende derart, dass die Formkörper ohne intermediäre Bildung von Pellets oder Granulen aus kompoundiertem Polyvinylchlorid hergestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Rotoren gebildet sind aus (i) einem ersten fördernden Segmentabschnitt neben dem Antriebsende des Hohlraums; (ii) einem ersten mischenden Abschnitt stromabwärts von und neben dem ersten fördernden Segmentabschnitt; (iii) einem zweiten fördernden Segmentabschnitt stromabwärts von und neben dem ersten mischenden Segmentabschnitt; (iv) einem zweiten mischenden Segmentabschnitt stromabwärts von und neben dem zweiten fördernden Segmentabschnitt; (v) einem dritten fördernden Abschnitt stromabwärts von und neben dem zweiten mischenden Segmentabschnitt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Rotoren gebildet sind aus (vi) einem dritten mischenden Segmentabschnitt stromabwärts von und neben dem dritten fördernden Segmentabschnitt und (vii) einem vierten fördernden Segmentabschnitt stromabwärts von und neben dem dritten mischenden Segmentabschnitt, der vorzugsweise neben dem Extrusionsdüsenende des Hohlraums angeordnet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei bis zu 60 Gewichtsteile der Füllstoffkomponente (c) pro 100 Gewichtsteile der Zusammensetzung in den Hohlraum durch den zweiten Einlass, der neben einem zweiten fördernden Segmentabschnitt der Rotoren angeordnet ist, vorzugsweise durch einen weiteren Einlass, der stromabwärts vom zweiten Einlass und neben einem dritten fördernden Abschnitt der Rotoren angeordnet ist, eingespeist werden.

5. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Platten nach einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1-4.

6. Verwendung einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, wobei die Anlage umfasst:

einen Extruder (10) mit

einem länglichen, sich von einem Antriebsende (101) zu einem Extrusionsdüsenende (102) der Vorrichtung erstreckenden Hohlraum und mit

einem Paar im wesentlichen isomorphen, länglichen Rotoren (3), die in den Hohlraum passen und für die interpenetrierende Bewegung nebeneinander angeordnet sind;

jeder der Rotoren hat ein Längen-Durchmesser Verhältnis L/D im Bereich von 24 bis 36 und ist aus mindestens sechs aufeinanderfolgenden Rotorsegmenten gebildet, die mindestens drei fördernde Teilabschnitte (361,362,363) und mindestens drei mischende Teilabschnitte (371, 371,373) umfassen, die in einer Längsfolge von alternierenden fördernden und mischenden Teilabschnitten angeordnet sind;

ein fördernder Teilabschnitt ist neben dem Antriebsende des Hohlraums und ein fördernder Abschnitt ist neben dem Ex trusionsdüsenende des Hohlraums angeordnet;

einem ersten Einlass (16) zum Einspeisen des nicht kompoundierten Polyvinylchlorids und der stabilisierenden Additivzusammensetzung und mindestens einem zweiten Einlass (171) stromabwärts vom ersten Einlass zum Einspeisen von mindestens einem der Bestandteile (C) und (D), d.h. des Füllers und des Weichmachers;

einem Mittel zum Antrieb der Rotoren, so dass sie synchron und in einer gemeinsamen Richtung drehen; einer Schlitzdüse (481), die neben dem Extrusionsdüsenende des Hohlraums zur Herstellung eines kontinuierlichen flächigen Extrudats aus der Zusammensetzung angeordnet ist;

wobei die Anlage ausserdem ein Mittel (483) zum Schneiden des Extrudats für Herstellung der Platten aufweist.

7. Verwendung nach Anspruch 6, wobei die Rotoren umfassen (i) einen ersten fördernden Teilabschnitt neben dem Antriebsende des Hohlraums; (ii) einen ersten mischenden Abschnitt stromabwärts von und neben dem ersten fördernden Teilabschnitt; (iii) einen zweiten fördernden Teilabschnitt stromabwärts von und neben dem ersten mischenden Teilabschnitt; (iv) einen zweiten mischenden Teilabschnitt stromabwärts von und neben dem zweiten fördernden Teilabschnitt; (v) einen dritten fördernden Abschnitt stromabwärts von und neben dem zweiten mischenden Teilabschnitt; (vi) einen dritten mischenden Teilabschnitt stromabwärts von und neben dem dritten fördernden Teilabschnitt und (vii) einen vierten fördernden Teilabschnitt stromabwärts von und neben dem dritten mischenden Teilabschnitt.

8. Verwendung nach einem der Ansprüche 6 oder 7 mit getrennten Behältern für die Bestandteile (A), (B) und mindestens einen von (C) und (D);

Mitteln zur kontinuierlichen Einspeisung abgemessener Mengen der Bestandteile (A) und (B) durch den ersten Einlass ohne wesentliches vorheriges Mischen;

Mitteln zur kontinuierlichen Einspeisung abgemessener Mengen von mindestens einem der Bestandteile (C) und (D) durch den zweiten Einlass, wobei die Mittel zur Einspeisung der Bestandteile (C) und (D) vorzugsweise ein angetriebenes Einspeisungssystem für den Bestandteil (C) und/oder den Bestandteil (D) umfassen.

9. Verwendung nach Anspruch 8, wobei das angetriebene Einspeisungssystem für den Bestandteil (C) eine Einspeisungsschnecke ist, die seitlich des Hohlraums angeordnet ist und die sich in den zweiten Einlass öffnet, wobei ein weiterer Einlass für den Bestandteil (c) vorzugsweise stromabwärts vom zweiten Einlass angeordnet ist.

10. Verwendung nach Anspruch 8 oder 9, wobei das angetriebene Einspeisungssystem für den Bestandteil (D) eine Pumpe ist, die vorzugsweise mit dem Hohlraum durch mindestens zwei Zuleitungen verbunden ist, um Teile des Bestandteils (D) in verschiedene Bereiche des Hohlraums einzuspeisen.