CH346356A - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von stab- oder rohrförmigen, endlosen Formlingen aus thermoplastischen Kunststoffen mit engem Schmelzbereich - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von stab- oder rohrförmigen, endlosen Formlingen aus thermoplastischen Kunststoffen mit engem Schmelzbereich
Stangenförmige Profilkörper aus Kunststoffen mit engem Schmelzbereich, z. B. aus linearen Polymeren wie Polyamiden, Polyestern, Polyäthylen usw., werden bis jetzt meist in diskontinuierlicher Arbeitsweise hergestellt, indem der geschmolzene Kunststoff in eine dem gewünschten Querschnitt entsprechende geschlossene Form eingepresst und unter Pressdruck gehalten wird, bis der Kunststoff sich durch Abkühlen verfestigt.

   Die beim Füllen der Form auftretenden Schwierigkeiten werden beispielsweise umgangen, indem an die Maschine, welche das geschmolzene Material unter Druck in eine Form presst, mehr als eine geschlossene Form angebaut wird, wobei die Zufuhrleitung zu der einen Form mit einem Sicherheitsventil versehen ist zur Abführung der nicht durch eine Form aufgenommenen Schmelze in eine zweite Form (deutsche Patentschrift Nr. 883062). Durch diese Änderung gestaltet sich wohl das Verfahren kontinuierlich, doch ist die Länge der Profilkörper durch die Verwendung geschlossener Formen beschränkt.



   Es wurde auch schon vorgeschlagen, das Verfahren zur Herstellung länglicher Profilkörper kontinuierlich zu gestalten, wobei die Länge der Profilkörper nicht beschränkt wird, indem an einem sogenannten Extruder ein offenes   Kühlrohr    angebaut wird, durch welches die Schmelze geführt wird, wobei sie allmählich erstarrt. Durch die Abkühlung schrumpft das verformte Material, und der verfestigte Formkörper löst sich von den Wänden der rohrförmigen Form (schweiz.



  Patentschrift Nr. 297508). Es zeigt sich aber, dass auf Polykondensatschmelzen wegen ihrer Dünnflüssigkeit zuerst ein Gegendruck in der genannten Form ausgeübt werden muss, bis sich die zuerst in das Rohr eingeleitete Schmelze verfestigt hat. Dadurch wird aber bewirkt, dass die immer auftretende Schrumpfung durch das durch die Schneckenpresse nachgedrückte Material wieder kompensiert wird, so dass der verfestigte Formkörper an der Rohrwand klebt.



   Eine kontinuierliche Herstellung von Stäben aus Polykondensaten lässt sich nach einem weiteren Vorschlag erreichen, wenn sogenannte gleitende Formen an einem Extruder verwendet werden, die den stabförmigen Formkörper so lange abstützen, bis er verfestigt ist. Eine solche Form besteht aus zwei Teilen: Der eine ist als Rohr fest mit dem Düsenmund des Extruders verbunden, während der zweite Teil als äusseres Rohr über das erste koaxial verschiebbar montiert ist. Der verschiebbare Teil wird bei Fabrikationsbeginn mit einem Deckel geschlossen. Wenn sich die Form mit Material füllt, lässt man den verschiebbaren Teil, der eventuell mit einer Kühlvorrichtung versehen ist, nach Massgabe der Schmelzlieferung in die Form und unter deren Druck vom Düsenmund weggleiten.



   Die Schmelze verfestigt sich in diesem Formteil, worauf das verschiebbare Rohr wieder gegen den Düsenmund zurückgeschoben wird. Da auch nach diesem Verfahren ein Verkleben des Formlings mit der Formwand nicht zu vermeiden ist, wird der verschiebbare Teil in Form von zwei sich zu einem Rohr ergänzenden Schalen ausgebildet, so dass das Ablösen vom verfestigten Stück des Formlings möglich wird.



  Dieses Verfahren ist jedoch ziemlich umständlich.



  Zudem erhält man keine saubere Oberfläche des Formlings, so dass eine Nachbearbeitung nötig ist.



   Es wurde nun gefunden, dass sich die Herstellung von endlosen Formlingen, wie Stangen oder Hohlkörpern, aus thermoplastischen Kunststoffen mit engem Schmelzbereich auf einfache Weise kontinuierlich gestalten lässt, ohne dass die Formlinge an der Formwand kleben bleiben. Erfindungsgemäss werden  die plastizierten Kunststoffe aus einem Extruder in eine offene Form gepresst. Während des Auspressens wird mittels eines Filters, welches einen den ganzen Querschnitt der Form umgebenden Teil der Formwand bildet und das einen Druckabfall erzeugt, der grösser ist als der Auspressdruck des Extruders, zwischen Formwand und Formling ein Schmiermittel auf den Formling in Form eines Filmes aufgebracht.



  Die Temperatur des Kunststoffes in der Form wird dabei reguliert, beispielsweise so, dass der Kunststoff zwischen der Düse des Extruders und dem Filter in plastischem Zustand gehalten wird, falls dies nötig ist.



  Nach dem Passieren des Filters kann der Formling gekühlt werden.



   Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Extruder und einer anschliessenden Form, wobei die Formwand ausser dem Filter weitere den ganzen Querschnitt umgebende Teile mit Vorrichtungen zur Temperaturregelung aufweist. Beispielsweise kann zwischen der Düse des Extruders und dem Filter eine Heizvorrichtung und nach dem Filter eine Kühlvorrichtung angebracht sein.



   Es wäre an und für sich denkbar, den Schmier  mittelfilm,    der das Kleben des Formlings an der Formwand bei der Verfestigung verhindert, durch einen Spalt in der Innenwand der Form aufzubringen.



  Bekanntlich treten aber an der Düse von sogenannten Schneckenpressen oder Extrudern grosse Druckschwankungen auf, so dass eine gleichmässige Schmiermitteldosierung durch einen Spalt nur schwer zu bewerkstelligen ist. Durch die Verwendung von Filtermaterial mit einem Filterwiderstand, der grösser ist als der Auspressdruck, wird erreicht, dass Druckschwankungen am   Extruderaustritt    auf die Schmiermittelzufuhr praktisch keinen Einfluss haben. Als Filter verwendet man vorzugsweise gesintertes Material, welches temperaturbeständig, gegen die austretende Schmelze inert und gegen das Schmiermittel korrosionsbeständig ist, wie etwa Sintereisen, Sinterkorund, Sinterglas usw.



   Die Erfindung soll anhand der Zeichnung, welche einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zeigt, beispielsweise erläutert werden.



   Die Schmelze 1 fliesst, gefördert durch die Schnecke 3, durch das Gehäuse 2 und durch den Düsenmund 4.



  Am Düsenmund ist mittels des Flansches 13 die Vorrichtung zur Formgebung angeschlossen. Diese besteht aus dem Filter 5 mit hohem Filterwiderstand, welches über eine Druckausgleichskammer 6 mit einer Zahnradpumpe 7 in Verbindung steht. Durch die Zahnradpumpe 7 wird der Druckausgleichskammer 6 und von hier über das Filter 5 dem am Düsenmund austretenden, noch schmelzflüssigen Strang ein Schmiermittel in Form eines die Oberfläche deckenden Filmes zugeführt. Das Schmiermittel wird dem Vorratsbehälter 8 entnommen. Unter Umständen ist es vorteilhaft, zwischen Filter und Düsenmund ein Zwischenstück 9, welches mit einer Heizeinrichtung 10 versehen ist, anzubringen, um der Gefahr des Erstarrens der Schmelze in der Düse entgegenwirken zu können.

   Anschliessend an das Filterstück ist die Form 11 mit einem Doppelmantel 12 versehen, damit die Verfestigung durch Kühlen beschleunigt werden kann.



   Da die Liefermenge der Schneckenpresse unabhängig vom Querschnitt des hergestellten Profils konstant bleibt, ändert sich mit dem Querschnitt nur die Vorschubgeschwindigkeit, so dass die Menge des zugeführten Schmiermittels praktisch konstant bleiben kann. Der Druck der Schmelze am Düsenmund schwankt normalerweise zwischen 20 und 50 at. Der Filterwiderstand soll unter diesen Umständen etwa 50-60 at betragen, so dass der Schmiermitteldruck in der Ausgleichskammer etwa 100-110 at betragen muss. Als Schmiermittel werden vorzugsweise Öle verwendet. Praktisch können alle Öle benützt werden, die bei der Arbeitstemperatur stabil bleiben und eine Viskosität aufweisen, die bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck die Schmierung sicherstellen.



  Das benützte Schmiermittel soll bei den in der Form herrschenden Bedingungen sich mit dem geschmolzenen Kunststoff nicht vermischen und diesem gegen über inert sein. Selbstverständlich ist eine geringe Absorption des Schmiermittels im Kunststoff nicht zu verhindern.



   Bei Beginn der Herstellung von stabförmigen Formlingen muss selbstverständlich in der Form mittels eines Kolbens, welcher möglichst genau in die Form passt und der sich möglichst nahe am Düsenmund befindet, ein Gegendruck auf die Schmelze ausgeübt werden. Dieser Kolben wird nach Massgabe des Vorrückens des Formlings in die Form zurückgeschoben und endlich entfernt.



   Beispiel 1
Ein Rundstab aus Polycaprolactam von 50 mm Durchmesser wird auf einer Strangpresse mit einer 45-mm-Schnecke hergestellt. Die Arbeitsgeschwindigkeit beträgt dabei etwa 5 kg/Std., was einem Vorschub von   22,5 m/Std.    entspricht. Die Temperatur der Schmelze beträgt am Düsenmund   250"C.    Durch das Filter wird Paraffinöl in einer Menge von etwa 0,1 bis   0,4 cm3/Min.    zugeführt. Der Druck der Schmelze beträgt an der Düse 50 at, der Filterwiderstand beträgt 60 at, so dass der Schmiermitteldruck im Druckausgleichsgefäss 110 at betragen muss.



   Nach dem gleichen Verfahren können natürlich auch Hohlkörper, wie Rohre usw., hergestellt werden.



  Dabei muss selbstverständlich eine Form mit einem Kern verwendet werden, wobei sowohl die äussere Wand der Form wie auch der Kern selbst möglichst auf gleicher Höhe nach dem Düsenmund als Filter ausgebildet sind, so dass der Schmiermittelfilm die äussere und innere Oberfläche des entstehenden Kunststoffrohres bedeckt.



   Beispiel 2
Ein Polystyrol-Formpulver wird zu einer Stange von 10 mm Durchmesser geformt, indem es in einer Schneckenpresse auf   225"C    erhitzt wird und durch den Düsenmund in eine Form, deren Wand teilweise  aus einem Filter aus Sintereisen besteht, eingeführt wird. Die Länge der Form beträgt 8 m. Das Schmiermittel   -      in    diesem Falle   Siliconöl - wird    mit einem Druck von 65 at aus dem Sintereisenfilter gepresst, und zwar in einer Menge von etwa 0,6 cm3/Min. so dass der Schmiermittelfilm die innere Oberfläche der Form dauernd bedeckt. Die Temperatur im Doppelmantelrohr beträgt   77"C    und wird mit Hilfe von Heisswasser aufrechterhalten. Die Stange wird mit einer Geschwindigkeit von 1,03   miMin.,    was 5 kg/Std. entspricht, ausgepresst.



   Beispiel 3
Nylon 66-Schnitzel werden auf einer Schneckenpresse bei   270"C      plastizieIt    und kontinuierlich durch eine Form von 6 m Länge und 20 mm Innendurchmesser ausgestossen mit einem Vorschub von 13 m/Std.



  Zwischen dem Düsenmund der Schneckenpresse und der Form, die mit Wasser gekühlt ist, ist ein Sintermetallring angebracht, durch den man mit einem Druck von 80 at Paraffinöl in einer Menge von 0,3 bis   0,5 cm3/Min.    einpresst. Das Paraffinöl umhüllt den Stab mit einem Schmiermittelfilm und verhindert so dessen Kleben an der Formwandung.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von stab- oder rohrförmigen, endlosen Formlingen aus thermoplastischen Kunststoffen mit engem Schmelzbereich durch Auspressen der plastizierten Kunststoffe in eine offene Form mittels eines Extruders, dadurch gekennzeichnet, dass während des Auspressens mittels eines Filters, welches einen den ganzen Querschnitt der Form umgebenden Teil der Formwand bildet und das einen Druckabfall erzeugt, der grösser ist als der Auspressdruck des Extruders, zwischen Formwand und Formling ein Schmiermittel auf den Formling in Form eines Filmes aufgebracht wird, wobei die Temperatur des Kunststoffes in der Form reguliert wird.

   II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, bestehend aus einem Extruder und einer anschliessenden Form, dadurch gekennzeichnet, dass die Formwand ausser dem Filter weitere den ganzen Querschnitt umgebende Teile mit Vorrichtungen zur Temperaturregelung aufweist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffe zwischen der Düse des Extruders und dem Filter durch Heizung in plastischem Zustand gehalten werden.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Formling nach dem Passieren des Filters gekühlt wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoffe Polyamide verwendet werden.

   4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Düse des Extruders und dem Filter eine Heizvorrichtung angebracht ist.

   5. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Filter eine Kühlvorrichtung angebracht ist.