DE10308909A1

DE10308909A1 - Verfahren und Extrusionsdüse zur Beseitigung von Oberflächenschmelzbrüchen bei der Extrusion von thermoplastischen Polymeren

Info

Publication number: DE10308909A1
Application number: DE10308909A
Authority: DE
Inventors: Oleg Kulikov; Klaus Hornung
Original assignee: Hornung Klaus Dr; Kulikov Oleg L Dr
Current assignee: Hornung Klaus Dr; Kulikov Oleg L Dr
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-09
Also published as: WO2004076151A2; EP1606095A2; WO2004076151A3

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur wesentlichen Beseitigung von Oberflächenschmelzbrüchen während der Extrusion thermoplastischer Polymere wie z. B. geschmolzene lineare Polyethylene niedriger Dichte durch Verwendung einer Düse, welche einen elastischen Überzug auf ihrer inneren Oberfläche besitzt im Anschluß an den Düsenaustritt.

Description

Hintergrund der Erfindung:
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Verarbeitung von thermoplastischen Polymeren durch Extrusion. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung von Blasfolien, Röhren und Drahtummantelungen mit einem guten Oberflächenaussehen. In einer mehr spezifischen Hinsicht betrifft die Erfindung ein Verfahren für thermoplastische Polymere (z.B. Polyolefine), welche eine enge Verteilung an Molekulargewichten haben. Die Erfindung betrifft des weiteren eine Düsenkonstruktion, welche eine hohe defektfreie Extrusionsrate geschmolzener Kunststoffe liefert.

Beschreibung des Standes der Technik:

Heutige Polymere einschließlich Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Acryl usw. zeichnen sich durch eine enge Verteilung an Molekulargewichten aus und durch vorteilhafte mechanische Eigenschaften, aber sie unterliegen insbesondere Strömungsinstabilitäten, welche auftreten wenn die Extrusionsrate einen bestimmten kritischen Wert übersteigt. Für eine Übersicht über die existierende Literatur siehe [1–7].

Die Oberflächeneigenschaften des Extrudates zeigen im allgemeinen, daß bei niedriger Scherspannung das austretende Extrudat glatt und glänzend ist. Bei einem kritischen Wert der Spannung zeigt das Extrudat einen Verlust an Oberflächenglanz. Dieser Verlust an Glanz ist zurückzuführen auf eine feinskalige Rauhigkeit der Extrudatoberfläche, welche unter einem Mikroskop bei moderater Auflösung (20-40X) beobachtet werden kann. Diese Bedingung markiert den "Einsatz" von Oberflächenirregularitäten und der Großteil der Fachleute glaubt, daß dies bei einer bestimmten kritischen linearen Geschwindigkeit durch die Düse auftritt. Bei Extrusionsraten oberhalb der kritischen können bei den meisten Polymerschmelzen zwei Haupttypen von Extrudat-Irregularitäten unterschieden werden: Oberflächenirregulartäten und grobe Irregularitäten. Der Oberflächenschmelzbruch ist, wie der Name sagt, nur auf die Extrudatoberfläche beschränkt und der Kern des Extrudates scheint keine Irregularität zu zeigen.

Die verfügbare Literatur zum Oberflächenschmelzbruch zeigt folgendes:

(a) Der Einsatz des Oberflächenschmelzbuches ist relativ unabhängig von der Düsenabmessung (Durchmesser, Länge zu Durchmesser Verhältnis L/D, und Neigungswinkel am Eingang) und von den Materalien zur Konstruktion der Düse.
(b) Der Einsatz von Schmelzbruch wird erheblich verzögert durch Erhöhung der Temperatur der Schmelze.
(c) Polymere mit linearer Struktur (zum Beispiel Polyethylen hoher Dichte) zeigen erhöhte Tendenz zu Oberflächenschmelzbruch im Vergleich zu solchen mit einer verzweigten Struktur.
(d) Polymere mit enger Verteilung an Molekulargewichten zeigen gravierendere Schmelzbrüche als solche mit einer breiten Verteilung.

Es herrscht weitgehende Einigkeit unter verschiedenen Fachleuten, daß Oberflächenschmelzbuch durch Effekte am Düsenausgang verursacht wird, wo die viskoelastische Schmelze hohen lokalen Spannungen ausgesetzt ist, wenn es die Düse verlässt, was zu zyklischem Auf- und Abbau von Oberflächen Schubspannungen führt. Als Ergebnis tritt ein differentieller Spannungsausgleich auf zwischen der Außenfläche und dem Kern des Extrudates.

Wenn die Extrusionrate weiter erhöht wird, weisen die austretenden Extrudate grobe Irregularitäten auf (im weiteren als grober Schmelzbruch bezeichnet), welche nicht länger auf die Oberfläche der Extrudate beschränkt sind. Dies ist ein katastrophaler Defekt in den Extrudaten und er hat in der Literatur große Beachtung gefunden. Der Ausdruck "Schmelzbruch" welcher durch Tordella [1] geformt wurde, sollte ursprünglich diese groben Irregularitäten bezeichnen. Im Gegensatz zu dem Oberflächenschmelzbruch, tritt der grobe Schmelzbruch unter nichtstationären Bedingungen auf mit spiraligen Strömungsinstabilitäten am Düseneingang und es liegen Fluktuationen in Druck und Strömungsrate vor. Abhängig von den molekularen Eigenschaften des Polymers, zeigt das austretende Extrudat eine Vielfalt von Verformungen angefangen von solchen mit einer gewissen Periodizität (abwechselnd glatt und rauh, wellenartig, bambusartig, schraubengewindeartig usw.) bis hin zu Verformungen ohne Regularität.

Die umfangreiche Literatur zum groben Schmelzbruch zeigt das folgende:

(a) Der Einsatz von grobem Schmelzbruch geschieht bei einer kritischen Scherspannung und ist relativ unabhängig von der Düsenlänge, dem Düsendurchmesser und der Temperatur.
(b) Die kritische Spannung für groben Schmelzbruch ist unabhängig von der Verteilung der Molekulargewichte aber die kritische mittlere Produktgeschwindigkeit nimmt mit der Breite der Verteilung zu.
(c) Der Düseneintritt kann einen signifikanten Einfluss haben auf die kritische mittlere Produktgeschwindigkeit für den Einsatz von grobem Schmelzbruch.
(d) Die kritische mittlere Produktgeschwindigkeit nimmt sowohl mit zunehmendem L/D Verhältnis, als auch mit zunehmender Schmelztemperatur zu.

Lineare Polyethylen Kunststoffe niedriger Dichte ("linear low density polyethylenes": LLDPF) haben im wesentlichen eine lineare Struktur mit einer sehr engen Verteilung an Molekulargewichten ("molecular weight distribution": MWD) im Gegensatz zu den herkömmlichen Hochdruck Polyethylen Kunststoffen niedriger Dichte ("high pressure low density polyethylenes: HP-LDPE), welche eine langkettige verzweigte Struktur und eine viel breitere MWD haben. Bei Folienanwendungen übertreffen Produkte, die aus LLDPE Kunststoffen hergestellt werden, jene aus HP-LDPE Kunststofffen wegen dieser Unterschiede in der molekularen Architektur. Jedoch ist die Extrusionsverarbeitung von LLDPE mit herkömmlichen Foliendüsen, welche für HP-LDPE optimiert sind, begrenzt durch das Auftreten von gravierenden "Schmelzbrüchen" bei den gegenwärtigen kommerziellen Raten.

Während Polypropylen (PP) Kunststoffe generell bessere dielektrische Eigenschaften und Abriebsfestigkeit haben als Polyethylen (PE) Kunststoffe, sind Strömungsinstabilitäten stärker ausgeprägt und weniger leicht zu beherrschen für Polypropylen Kunststoffe [8]. Gravierende Schmelzbrüche bei der Extrusionsummantelung von elektrischen Leitern führen zu einer nichtuniformen Dicke der Isolation rund um den Leiter, d.h. Exzentrizität. Ein Fehlschlag in der Positionierung des Leiters genau im Kabelzentrum kann zu reduzierten elektrischen Signaleigenschaften führen. Darüberhinaus sind jene Abschnitte, wo die Dicke der isolierenden Schicht ungenügend ist, anfälliger für kleine Löcher und Bruchstellen durch Biegung oder Abrieb. Weil die Drahthersteller kontinuierlich zu einer Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit drängen, wird Exzentrizität zu einer der hauptsächlichen begrenzenden Faktoren [9].

Es gibt mehrere Methoden zur Beseitigung von Oberflächenschmelzbrüchen unter kommerziellen Produktionsbedingungen. Sie zielen auf eine Reduzierung der Scherspannungen in der Düse und beinhalten folgendes:

(a) Erhöhung der Temperatur der Schmelze.
(b) Verwendung von Gleitadditiven im Kunststoff, um die Reibung an der Wand zu reduzieren.
(c) Lokale Heizung oder Kühlung des Bereiches des Düsenvorlandes ("die Land area").
(d) Modifizierung der Düsengeometrie.
(e) Modifikation des Materials des Düsenvorlandes, wie die Verwendung von Materialien und Überzügen zur Erhöhung oder zur Reduzierung der Oberflächenadhäsion des geschmolzenen Kunststoffes an der Oberfläche des Düsenvorlandes.

Eine Erhöhung der Schmelzetemperatur ist kommerziell nicht sinnvoll, weil sie die Falienproduktionsrate senkt, verursacht durch Instabilitäten der Blase und durch Begrenzungen im Wärmeübergang. Ein Ansteigen der Schmelzetempertaur führt zu thermischer Dekomposition des Kunststoffes in toten Ecken und zu einem Verlust an mechanischer Festigkeit des Produktes.

Additive als Produktionshilfen, um eine Verminderung von Schmelzbrüchen in Extrudaten zu erzielen [10,11], sind teuer und die Zusatzkosten können, je nach benötigter Konzentration, ihre Verwendung verbieten in Kunststoffen, wie LLDPE, welche für Gebrauchsartikel-Anwendungen vorgesehen sind. Additive beeinflussen auch die rheologischen Eigenschaften des Basiskunststoffes. In Überschussmengen können sie kritische Folieneigenschaften in der entgegengesetzten Richtung beeinflussen, wie Glanz, Transparenz, Trübung und Verschweissbarkeit des Produktes.

Eine weitere Methode, um Oberflächenbrüche zu unterdrücken, könnte in einer lokalen Erhitzung der Düsenlippe ("die lip") auf Temperaturen wesentlich oberhalb der Schmelztemperatur bestehen [12,13] oder in einer Kühlung einer äußeren Schicht des Polymers [14], während das Innere der Schmelze auf optimaler Arbeitstemperatur bleibt. Diese Methoden sind jedoch schwierig in Anwendung und Regelung.

Modifikationen der Düsengeometrie sind entwickelt worden, um die Scherspannungen im Bereich des Düsenvorlandes auf einen Wert unter den kritischen Spannungswert zu senken, durch eine Vergrößerung des Spaltes [15] oder einfach durch eine lokale Vergrößerung des Spaltes nahe den Düsenlippen [16,17]. Vergrößerung des Düsenspaltes führt zu dicken Extrudaten, welche während des Blasfolienprozesses gestreckt und gekühlt werden müssen. Während LLDPE Kunststoffe hervorragende Streckeigenschaften haben, vergrößern dicke Extrudate die molekulare Orientierung in Maschinenrichtung und führen zu einer Richtungsungleichheit und zu einer Abnahme kritischer Folieneigenschaften wie Reissfestigkeit. Auch begrenzen dicke Extrudate die Leistungsfähigkeit konventioneller Blasenkühlsysteme was zu niedrigeren Raten bei stabilen Betriebsbedingungen führt.

Ein Beschichten des Bereichs des Düsenvorlandes mit Substanzen, welche die Adhäsion des Polymermaterials an den Oberflächen des Düsenvorlandes erhöhen oder erniedrigen [18,19], beseitigt Oberflächenbrüche bei höheren Extrusionsraten. Zum Beispiel gibt die Verwendung von Messing oder von einer Mischung aus etwa 80% bis 99% Nickel und etwa 1% bis 20% Phosphor bessere Ergebnisse im Vergleich zu normalem Edelstahl. Es ist auch bekannt [21,22], daß die Verwendung von dünnen Schichten aus fluorinierten Polymeren wie auch die Verwendung von PTFE für das Gebiet des Düsenvorlandes es ermöglicht, die Rate defektfreier Extrusion auf das bis zu 3.5 fache zu erhöhen.

In [22,23] wurde entdeckt, daß einige Füller aus der Gruppe der Schaumzellen-Nukleatoren (wie Bornitrid, fluorinierte Polymere), wenn sie dem thermoplastischen Polymer beigesetzt werden, als sehr effektive Verarbeitungshilfen wirken, um die maximale Extrusionsrate zu erhöhen, bevor die Extrudatoberfläche von glatt zu rauh wechselt. Schaumzellen-Nukleatoren werden normalerweise verwendet, um die Bildung von Bläschen im Polymer Extrudat einzuleiten, aber ohne die Anwesenheit von Aufschäummittel zum Zeitpinkt der Extrusion ist das extrudierte Polymer ungeschäumt. Der Anteil an Bornitrid und Additiven aus fluorinierten Polymeren kann weniger als 0.02 Gew.% betragen um, ungeschäumtes Extrudat mit einer Rate zu produzieren, die weit über dem liegt, was für das Polymer alleine festgestellt wurde. Trotzdem macht die Verwendung von Mikropulver- Füllern das extrudierte Polymer undurchsichtig, was für Drahtbeschichtung kein Problem ist, aber für die Blasfolienproduktion stellt es ein ernstes Problem dar.

Der vorliegenden Erfindung kommt ein Patent am nächsten [19], welches ein Verfahren zur Beseitigung von Oberflächen Schmelzbruch bei Extrusion eines thermoplastischen Polymers beschreibt, durch Verwendung einer Düse mit gegenüberliegenden Flächen, welche das Vorlandgebiet definieren, von denen mindestens eine mit einer Mischung aus etwa 80% bis 99% Nickel und etwa 1% bis 20% Phosphor überzogen ist.

Generell sind alle oben beschriebenen Verfahren geeignet, um das von Auftreten Haifischhautdefekten ("shark skin defects") zu verzögern. Jedoch sind noch weitere Verbesserungen notwendig, um die Extrusionsraten weiter zu steigern.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eines oder mehrere der oben beschriebenen Probleme zu überwinden und zu hohen Raten defektfreier Extrusion der geschmolzenen Kunststoffe zu gelangen. Weitere Aufgaben und Vorteile können der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, sowie den Beispielen und den Patentansprüchen entnommen werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren für ein thermoplastisches Polymer, aufweisend die Schritte der Heizung des thermoplastischen Polymers über die Schmelztemperatur und der Extrusion des geschmolzenen Polymers durch einen Düsenspalt, wobei die Düse gegenüberliegende Oberflächen hat, die einen Düsenvorlandbereich ("die Land area") definieren und das thermoplastische Polymer eine Oberfläche besitzt, welche in Kontakt mit besagten gegenüberliegenden Oberflächen ist, und die Verbesserung darin besteht, daß mindestens eine der besagten gegenüberliegenden Oberflächen im Anschluss an den Düsenaustritt mit einem elastischen Material überzogen ist, wodurch Schmelzbrüche grundlegend auf derjenigen Oberfläche des Polymers beseitigt werden, welche an die besagte überzogene Oberfläche angrenzt.

In einem Aspekt der Erfindung ist das Polymer aus Polyolefinen mit einer engen Verteilung an Molekulargewichten ausgewählt, vorzugsweise ist das Polymer ein Lineares Polyethylen niedriger Dichte.

In dem bevorzugten Betriebsmodus ist es wünschenswert, die Prozesstemperatur auf einen Bereich von etwa 110% bis 150% von T_o zu reduzieren, wobei T_o der Schmelzpunkt des Polymers ist.

Die Erfindung besteht ebenfalls in einer Vorrichtung zur Verarbeitung thermoplastischer Polymere, wobei die Vorrichtung eine Materialzuführung, Heizelemente, Pressextruder und eine Düse, vorzugsweise eine Ringdüse, welche gegenüberliegende Oberflächen besitzt, die einen Düsenvorlandbereich definieren, aufweist, und die Verbesserung darin besteht, daß mindestens eine der besagten Oberflächen im Bereich angrenzend an den Düsenaustritt mit einem elastischen Material überzogen ist.

Vorzugsweise sind beide gegenüberliegende Oberflächen in einem Bereich angrenzend an den Düsenaustritt mit einem elastischen Material aus Elastomeren überzogen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Hydrierte Nitrilgummi, Fluorinierte Hydrokarbon Elastomere, Perfluorinierte Elastomere, Silikon Elastomere und Fluorosilikon Elastomere.

In einer anderen Ausführungsform beinhaltet besagtes elastisches Material Mikropulver aus Additiven mit niedriger Oberflächenenergie.

In einer weiteren Ausführungsform hat der elastische Überzug eine Länge längs der Düsenachse, die nicht kleiner als 10% des Düsenspaltes ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

1 ist eine Querschnittsansicht von röhrenförmigen Düsen in folgenden Varianten: 1A ist eine übliche röhrenförmige Düse aus Metall, 1B und 1C sind Düsen mit elastischen Überzügen, die für einen Extrusionsprozess bei hoher Geschwindigkeit ohne Oberflächendefekte geeignet sind.

2 ist eine Querschnittsansicht einer röhrenförmigen Düse (A) und einer Ringdüse (B) mit elastischen Ringen von rechteckigem Querschnitt, welche in den Rahmen der Metalldüse eingepresst sind.

3 ist eine Querschnittsansicht einer Ringdüse. (7) ist eine "spinnenartige" Aufhängung des Kerns (8). Der Kern ist an der Auflhängung mit einer Schraube (9) befestigt. (10) ist der Rahmen der Düse, (11) ist der Düsenkragen, befestigt am Rahmen mit Schrauben (12), (13) ist ein Drucksensor, befestigt innerhalb eines Messingrings (14), (15) ist eine Verschlusskappe, (16) ist ein Stift.

4 ist ein Beispiel einer "Strömungskurve", d.h. Druckabfall an der Düse vs. mittlere Produktgeschwindigkeit.

5 zeigt die Temperaturabhängigkeit der kritischen mittleren Produktgeschwindigkeit, welche diejenige Extrusionsrate ist, bei der die Extrudatoberfläche von glatt zu rauh wechselt.

6 zeigt die Abhängigkeit der kritischen mittleren Produktgeschwindigkeit von der Länge der röhrenförmigen Düse.

7 ist die "Strömungskurve" für den Fall einer Düse mit elastischem Überzug, wie in 1B dargestellt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung beinhaltet die Entdeckung, daß ein elastischer Überzug des Gebietes des Düsenvorlandes anschließend an den Düsenaustritt als sehr effektive Verarbeitungshilfe wirkt, um die Extrusionsrate zu erhöhen, bevor die Extrudatoberfläche von glatt zu rauh wechselt.

Alle elastischen Materialien stellen komplexe Mischungen aus Elastomeren oder Gummi, Füllern und anderen Additiven dar. Die Bezeichnungen Elastomer und Gummi sind wissenschaftlich identisch und austauschbar. Heutige Elastomere sind synthetische Gummi, welche allgemein Öl- Nebenprodukte sind. Die meisten synthetischen Elastomere sind nicht so elastisch wie natürlicher Gummi, aber alle können in einer reversiblen Art und Weise gestreckt (oder sonstwie deformiert) werden bis zu einem Grade, welcher sie leicht von allen anderen festen Materialien unterscheidet.

Beispiele für synthetischen Gummi sind die folgenden Kategorien: Butylgummi, Ethylen-Propylengummi, Fluorinierte Hydrokarbon Elastomere, Perfluorinierter Elastomer, Fluorosilikon Elastomer, Latexgummi, Neopren (Polychloropren), Nitrilgummi (Acrylnitril), Hydrierter Nitrilgummi, Polybutadien, Silikongummi, Styren-Butadien Gummi, Urethangummi usw. Unter ihnen haben Hydrierter Nitrilgummi, Fluorinierte Hydrokarbon Elastomere, Perfluorinierter Elastomer, Silikon Elastomere und Fluorosilikon Elastomere überragende Hitzebeständigkeit und chemische Widerstandsfähigkeit.

Hydrierter Nitrilgummi ist bekannt unter folgenden Handelsnamen: Therban, Tornac, Zetpol. Die Eigenschaften von hydriertem Nitrilgummi hängen vom Acrylnitrilgehalt ab und vom Grad der Hydrierung. Sie haben den generellen Vorteil über einen normalen Nitrilgummi, daß sie höhere Temperaturbeständigkeit und höhere Festigkeit haben. Sie besitzen gute Hochtemperaturöl- und chemische Beständigkeit und sind gegenüber Aminen beständig. Sie eignen sich für den Gebrauch mit Methanol und/oder Methanol/Kohlenwasserstoff Mischungen, falls das korrekte Acrylnitril- Niveau eingestellt ist. Sie besitzen gute Beständigkeit gegenüber heißem Wasser und Dampf. Sie können ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aufweisen, wie Festigkeit, Dehnung und Riss . Auch Abriebbeständigkeit, Kompressionsfestigkeit und Extrusionswiderstand. Es wird berichtet, daß sie in Öl zufriedenstellend bis zu Temperaturen um 180°C sind. Voll gesättigte Mischungen haben exzellente Ozonfestigeit. Sie haben unzureichende Festigkeit gegenüber einigen oxydierten Lösungsmitteln und aromatischen Kohlenwasserstoffen.

Fluorinierte Hydrokarbon Elastomere, oder Fluoroelastomere sind unter folgenden Handelnamen bekannt: Dai-El, Fluorel, Technoflon, Viton. Dies ist eine Familie von Elastomeren, welche für die Verwendung bei sehr hohen Temperaturen entwickelt wurden. Sie können kontinuierlich bei Temperaturen etwas oberhalb von 200°C operieren, abhängig von der Zusammensetzung, und kurzzeitig bis Temperaturen von 300°C. Sie besitzen außergewöhnliche Widerstandfähigkeit gegen chemische Angriffe durch Oxydation, durch Säuren und durch Kraftstoffe. Sie haben gute Ölbeständigkeit. Jedoch bei den hohen Betriebstemperaturen sind sie schwach, so daß jede Konstruktion geeignete Stützungen gegen äußere Kräfte bereitstellen muß. Sie besitzen begrenzte Widerstandsfähigkeit gegenüber Dampf, heißem Wasser, Methanol und anderen hochpolaren Fluiden. Sie werden durch Amine, starke Laugen und viele Freone angegriffen.

Perfluorinierte Elastomere sind bekannt unter folgenden Handelsnamen: ChemrazR, Kalrez, Perfluor, Simriz, Zalak. Diese sind Materialien, welche sogar noch größere Hitze- und chemische Widerstandfähigkeit aufweisen, als die Fluoroelastomere. Sie können unter extremen Bedingungen verwendet werden, bis zu Temperaturen um 300°C oder noch höher mit spezieller Zusammensetzung. Ihre Nachteile sind schwierige Verarbeitung, sehr hohe Kosten und unzureichende physikalische Eigenschaften bei hoher Temperatur.

Silikonelastomere und Fluorosilikonelastomere sind in folgende Klassen unterteilt: mit Methylgruppen in der Kette, mit Methyl- und Vinylgruppen, mit Methyl- und Phenylgruppen, mit Methyl- und Fluorgruppen. Die herausragende Eigenschaft dieser Materialien ist ihr weiter Temperaturbereich. Typischerweise ist es ein Bereich von –60°C bis 250°C und höher. Sie haben keine sehr guten physikalischen Eigenschaften, aber die Eigenschaften, die sie haben, sind bis zu hohen Temperaturen erhalten. Fluorisilikon- Elastomere haben bessere Öl- und Wasserbeständigkeit als die anderen.

Die Verwendung von Silikongummi Überzügen auf Wärmefixierungsrollen von Kopiermaschinen, Laserdruckern, Faxgeräten und so weiter mit Arbeitstemperaturen bis zu 250°C ist wohl bekannt [24]. Silikongummi hat niedrige Oberflächenenergie (von etwa 21 bis etwa 25 dyn/cm). Der elastische Überzug kann eine mehrlagige Struktur haben, z.B. die erste Schicht aus Silikongummi hat eine Oberflächenbeschichtung aus Fluoriniertem Silikongummi [25], oder aus einem fluorinierten Kunststoff und/oder Fluoriniertem Gummi [26,27]. Der Vorteil der Benutzung von Überzügen aus Fluoriniertem Silikongummi und/oder aus Fluorinierten Polymeren liegt in der höheren Oberflächenhärte im Vergleich zu reinem Silikongummi. Zusätzlich tendieren Perfluorinierte Polymere und Elastomere nicht zu Aufquellen im Beisein von Ölen. Öl und besonders Silikonöl wird oft benutzt in der Zusammensetzung von Polymermischungen [29].

Silikongummi, welcher für höhere Temperaturen entwickelt wurde, enthält einen Füller, einen Hitzebeständigkeits-Verbesserer usw. Der Hitzbeständigkeits-Verbesserer kann z.B. enthalten: Rußkohle, Graphit, fluorinierten Kohlenstoff und Eisenoxid. Der Füller ist meist ein anorganischer Füller auf Quarzbasis, z.B. SiO₂ Rauch, aber gemäß unserer Erfindung kann die Gummimischung Mikropulver Füller von niedriger Oberflächenenergie ausgewählt aus der Gruppe von Fluroinierten Polymeren, Bornitrid mit hexagonaler Kristallform, Graphit, Molybdändisulfid, Talkum enthalten, mit einem gesamten Anteil von etwa 0.1 bis etwa 80 Gew.%. Die Verwendung von Füllern mit niedriger Oberflächenenergie verbessert die Abriebsfestigkeit der Überzüge [29]. Zusätzlich wirkt sie als Verarbeitungshilfe, um Störungen der Produktoberfläche bei hohen Extrusionsraten zu unterdrücken.

Der elastische Überzug oder der elastische Einsatz kann aus mehreren Teilen bestehen, die nicht miteinander verbunden sind.

Die Dicke des Überzuges kann sich entlang dem Düsenvorland verändern.

"Polyolefine" ist der ursprünglich benutzte Name, für die Beschreibung der Familie von Polymeren, welche sich aus der Polymerisation von Propylen und Ethylen Gasen herleiten, und die Familie enthält folgende Materialien: Polypropylen, Polyethylen, Mischungen aus Polypropylen und Polyethylen, Ethylen Propylen Kopolymere und Ethylen Propylengummi Kopolymere. Jeder Polyolefin Kunststoff besteht aus einer Mischung von großen und kleinen Ketten, d.h. Ketten mit hohen und niedrigen Molekulargewichten. Das Molekulargewicht der Polymerkette geht allgemein in die Tausende. Das Mittel von diesen wird, sehr zutreffend, das mittlere Molekuargewicht genannt. Die relative Verteilung von großen, mittleren und kleinen Molekülketten in einem Polyolefin Kunststoff ist wichtig für seine Eigenschaften. Wenn die Verteilung aus Ketten besteht, die nahe der mittleren Länge sind, spricht man von einem Kunststoff mit "enger Verteilung von Moleklargewichten".

Der Zusammensetzung des thermoplastischen Polymers können auch verschiedene Materialien beigesetzt werden, welche Pigmente, Gleitmittel, Antioxidanzien, Mittel zur Verhinderung von Trübung ("antiblock agents") und ähnliche in Mengen enthalten, die nach dem Stande der Technik wohl bekannt sind. Vorzugsweise enthält sie zusätzlich einen Mikropulverfüller aus Additiven mit niedriger Oberflächenenergie. Beispiele von Additiven mit niedriger Oberflächenenergie beinhalten unter anderen Fluorinierte Polymere, Bornitrid mit hexagonaler Kristallform, Graphit, Molybdändisulfid, Wolframdisulfid, Talkum und Glimmer, sind auf diese allerdings nicht beschränkt. Ein Gesamtanteil von Additiven niedriger Oberflächenenergie könnte etwa 0.1 bis etwa 80 Gew.% betragen.

Eine versuchsweise Erklärung für die Verzögerung von Oberflächenrauigkeit im Falle einer Düse mit elastischen Wänden könnte wie folgt sein. Unter Haftungs- Randbedingungen erfährt die Oberflächenschicht des Produktes eine große Streckung, die durch die Geschwindigkeitszunahme von Null an der Wand innerhalb des Düsenkanals auf eine mittlere Geschwindigkeit außerhalb des Kanals verursacht wird. Gleichzeitig wird der Kern des Produktes von einem höheren Wert innerhalb des Kanals auf den niedrigeren außerhalb des Kanals verzögert. Man kann also zwischen Außen – und Kernschichten des Produktes unterscheiden. Im Kern ist das Material unter Kompression und es wird verzögert, während in der Außenschicht das Material unter Zug steht und beschleunigt wird. Zugdeformation der Oberflächenschicht reduziert deren Dicke und dies könnte zu einem "Adhäsionsversagen" des Produktes von der Wand unmittelbar nahe dem Düsenaustritt führen. Ein schnell sich ausbreitender Scherbruch trennt das Produkt von der Wand und löst sein schnelles Gleiten entlang der Wand aus. Das gleitende Material erfährt bereits innerhalb des Kanals einen großen Zug und dann nach seinem Austritt aus der Düse eine Streckung. Eine lokale Zugverformung führt zu einer lokalen Einbuchtung in der Produktoberfläche. Außerhalb der Düse könnte diese Einbuchtung über die Außenschicht in Richtung auf den Produktkern wachsen und einen Riss bilden. Das "Adhäsionsversagen" könnte also zu einem "Kohäsionsversagen" der äußeren Oberflächenschicht führen, d.h. zu einem Bruch der äußeren Oberflächenschicht außerhalb der Düse. Ein solcher Scherbruch oder das "Adhäsionsversagen" wird im Falle einer elastischen Wand der Düse nicht stattfinden weil das elastische Material einen sehr niedrigen Wert des Young-Modulus besitzt. Auf diese Weise würde der Gummiüberzug der Düsenwand den Einsatz von Oberflächendefekten verzögern.

Die vorgeschlagene Vorrichtung zur Formung thermoplastischer Materialien enthält in einer allgemeinsten Variante die folgenden bekannten Teile und Baugruppen, die für ihre Funktion notwendig sind: eine Materialzuführung, Heizelemente, Pressextruder, welches Mittel sind um das geschmolzene Polymer einer Düse zuzuführen, und die Düse selbst. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die Mittel zur Zuführung geschmolzener thermoplastischer Polymere vom Stande der Technik her als bekannt vorausgesetzt. Sie sind daher in den Zeichnungen nicht dargestellt. Das Wesentliche des Vorschlages ist lediglich in Modifikationen der Düsengestaltung ausgedrückt, und es sind ausschließlich Varianten der Düsengestaltung in den Abbildungen dargestellt. In den untenstehenden Beispielen wird der elastische Überzug als eine Gummibeschichtung oder als ein Gummiring ausgebildet.
Beispiel 1
Das Beispiel zeigt die konventionelle Gestaltung einer röhrenförmigen Düse (1A) und Varianten der Düsengestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung (1B und 1C), worin (1) der Metallrahmen der Düse ist, (2) ist ein Gummiüberzug, (3) ist ein Gummiring von rechteckigem Querschnitt.
Der Metallrahmen der Düse in 1B wurde aus Messing hergestellt mit schraubenförmigem Gewinde M7·0.75 und M8·1. Die Gummiüberzüge wurden durch Auftragen eines Einkomponenten-Silikongummis "Ceresit" von Henkel KGaA hergestellt (maximale Arbeitstemperatur ist 315°C) [30] oder durch Auftragen eines Zweikomponenten-Silikongummis "RTV-ME 622A" von Wacker-Chemie GmbH [31]. Die Überzüge wurden durch Heizen bei 150°C vulkanisiert.
Die Gummiringe für den Entwurf in 1C wurden aus Schläuchen aus Silikongummi oder Fluoriniertem Gummi (Viton) mit Innendurchmesser 6 mm herausgeschnitten. Die Ringe wurden in den Metallrahmen geklebt und von der Eingangsseite her mit Scheiben von 5 mm Durchmesser abgeschlossen.
Beispiel 2
Das Beispiel zeigt die folgenden Varianten des Düsenentwurfs mit Gummiringen von rechtwinkligem Querschnitt: Eine röhrenförmige Düse (2A) und eine Ringdüse (2B), wobei (4) der Metallrahmen der Düse ist, (5) ist ein Gummiring der röhrenförmigen Düse, (6) sind Schraube und Mutter, um die Gummiringe (5) in den Düsenrahmen (4) zu pressen.
Die Verwendung kurzer Gummiringe, welche in den Düsenrahmen eingepresst sind, erlaubt ein einfaches Austauschen der Ringe und das Reinigen der Düsen-Frontseite.
Beispiel 3
Das Beispiel zeigt die Extrusion von thermoplastischen Polymeren mit Hilfe eines konventionellen Düsenentwurfes. Wir benutzten LL1030XV – ein kommerzielles LLDPE von ExxonMobil Chemical [32], welches besonders für Blasfolienproduktion empfohlen wird. Einige seiner Eigenschaften sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1: Physikalische Eigenschaften des verwendeten Polyethylens (Exxon LL1030XV).
Für die Extrusion bei kontrollierter Strömungsrate verwendeten wir einen hydraulisch angetriebenen Pressextruder von LOOMIS PORDUCTS [33] mit einem Zylinder von 60 mm Durchmesser und 200 mm Länge. Der maximale Druck im Zylinder konnte bis zu 400 bar betragen. Die Temperatur des Zylinders wurde mit Heizern kontrolliert und mit einem Thermopaar- Thermometer gemessen. Das Vorgehen beim Befüllen des Zylinders war wie folgt: Portionen von LLDPE Granulat wurden in den geheizten Zylinder (200 bis 210°C) eingefüllt und wurden nach Evakuierung des Zylinders geschmolzen. Diese Prozedur wurde wiederholt, bis der Zylinder vollkommen mit LLDPE Schmelze gefüllt war. Die Temperatur der Schmelze wurde auch innerhalb des Zylinders mit einem Kontakt- Thermopaar- Thermometer gemessen. Die Düsentemperatur und die Temperatur des extrudierten Produktes wurde mit einem berührungslosen Infrarot-Pyrometer gemessen. Die Experimente wurden bei Temperaturen zwischen 135 und 210°C durchgeführt. Der Druck wurde im unteren Teil des Zylinders mit Hilfe eines Drucksensors von WINTEC [34] gemessen, welcher eine Linearität von 0.5% im Bereich von 0 bis 100 bar aufweist. Die Position des Kolbens wurde mit einem Aufnehmer von BALLUF [35] gemessen, welcher eine Präzision von etwa 5 Mikrometern besitzt. Analoge Ausgangssignale der Druck- und Positionsaufnehmer wurden jede 0.6 Sekunden mit einer Genauigkeit von 24 bit mit Hilfe eines Analog/Digital Wandlers LTC 2400 von LINEAR TECHNOLOGY [36] digitalisiert und einem Pentium IV Computer über serielle Schnittstellen zugeführt. Ein analoges Ausgangssignal von der PCI6023E Karte von NATIONAL INSTRUMENTS [37] wurde verwendet, um die Strömungsrate durch die Düse zu regeln, im Bereich von 0.5 bis 250 mm/sec. Die Messungen wurden mit Hilfe Lab View Software automatisiert.
Die Extrusionsrate wurde allmählich heraufgesetzt von 0.1 bis 250 mm pro sec. Die Strömungsrate, für den Fall einer röhrenförmigen Messingdüse des konventionellen Düsenentwurfes (1A, Länge – 24 mm, Durchmesser – 6 mm, Temperatur der Extrusion – 145°C) ist in 4 durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Bei sehr niedriger mittlerer Produktgeschwindigkeit hat das extrudierte Produkt eine glänzende Oberfläche und dann bei einer Extrusionsrate von etwa 2.4 mm/sec traten kleinskalige Defekte ("Mikro-Oberflächenrauhigkeit") auf. Mit steigender Extrusionsrate erscheint eine gewisse Periodizität ("Haifischhaut-Defekte", "shark skin defects"). Mit weiter steigender mittlerer Produktgeschwindigkeit enthält das Produkt periodische Änderungen von defekter und glatter Oberfläche ("Haft-Gleit Defekte"). Wegen der Zeitmittelung der Druckwerte (innerhalb der Datenerfassung) konnten wir keinerlei Oszillationen des Druckes sehen, sondern lediglich eine Änderung in der Steigung der Kurve. Bei einer bestimmten Geschwindigkeit ergibt die Extrusion ein defektfreies Produkt mit glänzender Oberfläche und der Druck fällt ab. Dies könnte eine Folge eines Übergangs zu kontinuierlichem Gleiten innerhalb der Düse sein. Bei höherer mittlerer Produktgeschwindigkeit bekommt das Produkt einige irreguläre Einkerbungen auf seiner Oberfläche und Krümel aus Polymer sammeln sich an der Austrittsfläche der Düse an. Die Zahl dieser Kerben wächst bis die gesamte Oberfläche durch viele kraterähnliche Hohlräume gestört ist ("grober Schmelzbruch").
Beispiel 4
Das Beispiel veranschaulicht die Temperaturabhängigkeit der kritischen mittleren Produktgeschwindigkeit für den Einsatz von "sharkskin". Wir führten Messungen durch, um den Temperatureinfluß für das Polyethylen, welches wir benutzt haben, zu verifizieren. Die Düse war aus Messing mit L = 24 mm und D = 6 mm hergestellt. Der Zylinder wurde bei einer Temperatur von 210°C befällt und auf Extrusionstemperatur abgekühlt (zwischen 130 und 206°C). Der Zeitraum von einer Messung bis zur nächsten war 4 Stunden lang um eine homogene Wärmeverteilung innerhalb des Zylinders zu erhalten. Sodann wurde durch den Kolben Druck beaufschlagt und der Einsatz von Oberflächen-"sharkskin" Defekten wurde bei einem bestimmten Wert der mittleren Produktgeschwindigkeit festgestellt. Ein Verlauf der kritischen mittleren Produktgeschwindigkeit für den Einsatz von "sharskin" in Abhängigkeit von der Schmelzetemperatur ist in 5 dargestellt. Maximale "sharkskin" Bildung wird bei Temperaturen zwischen 145 und 150°C beobachtet. In einem engen Temperaturintervall zwischen der Schmelztemperatur und der Temperatur maximaler "sharkskin"-Formation fällt der Strömungswiderstand signifikant ab und defektfreie Extrusion ist möglich für höhere mittlere Produktgeschwindigkeit. Polymermaterialien werden normalerweise bei so niedrig wie möglichen Temperaturen der Schmelze extrudiert, aber es besteht ein Risiko für Verfestigung des Polymers innerhalb des Extruders, und in der Praxis ist die untere Grenze der Polymer-Schmelzetemperatur oberhalb der Tempertur maximaler "sharkskin"-Formation. Exxon Mobil [32] empfiehlt Extrusionstemperaturen zwischen 180 und 200°C, weil die kritische mittlere Produktgeschwindigkeit der Extrusion in diesem Bereich steigt.
Beispiel 5
Das Beispiel veranschaulicht Längenabhängigkeiten der kritischen mittleren Produktgeschwindigkeit für den Einsatz von "sharkskin". Wir haben die scheinbare kritische mittlere Produktgeschwindigkeit bestimmt, welche notwendig ist für den Einsatz des "sharskin" Defektes für eine röhrenförmige Edelstahldüse mit innerem Durchmesser D = 6 mm für verschiedene Längen L sowie für eine scharfe Blende. Die Schmelzetemperatur war 160°C. Die langen Düsen hatten einen sprialenförmiges Heizelement um sie herum um die Oberfläche der Röhre gleichmäßig geheizt zu halten. Ergebnisse sind in 6 zusammen mit Werten für den Zylinderdruck P dargestellt. Die Abbildung zeigt, daß nur eine kleine Änderung in der kritischen mittleren Produktgeschwindigkeit vorliegt, wenn man die Düsenlänge von 0 bis 96 mm ändert. Korrespondierende Druckwerte zeigen eine viel größere relative Variation von 2 bar für den Fall der Blende bis über 90 bar für den Fall der längsten Düse (96 mm). Daher werden wir in den folgenden Diskussionen die scheinbare mittlere Produktgeschwindigkeit (8·V/D) anstelle der scheinbaren Scherspannung (P/4)/(L/D) verwenden, um kritische Situationen für den Einsatz von Instabilitäten zu charakterisieren.
Beispiel 6
Das Beispiel zeigt Materialabhängigkeiten der kritischen mittleren Produktgeschwindigkeit für den Einsatz von "sharkskin". Wie weiter oben erwähnt, ist das Material der Düse ein beitragender Faktor, und Defekte können bei Benutzung von Materialien mit niedriger Oberflächenenergie verzögert werden. Um diese Effekte zu zeigen, haben wir Extrusionen für röhrenförmige Düsen (L = 12 mm, D = 6 mm) aus Edelstahl, Messing, Teflon und Bornitrid (BN) durchgeführt. Kritische mittlere Produktgeschwindigkeiten für "Mikro-Oberflächenrauhigkeit" sind in Tabelle 2 dargestellt. Wir konnten beobachten, daß das Auftreten der Mikro-Oberflächenrauhigkeit für Messingdüse zu höheren Geschwindigkeiten im Vergleich zum Fall einer Edelstahldüse verzögert ist, was schon in [4] gefunden wurde. Eine Düse aus Teflon ergibt eine weitere Verzögerung der Mikrorauhigkeit. Die Düse aus BN liefert die höchste defektfreie Extrsionsrate. Dieses Material (CDBN – mit 97% Anteil an BN) wurde von Henze BNP GmbH [38] bezogen. Tabelle 2: Kritische mittlere Produktgeschwindigkeit für den Einsatz von Oberflächendefekten.
Beispiel 7
Das Beispiel veranschaulicht den Extrusionsprozess, wenn der Düsenentwurf nach 1B verwendet wird. Wir verwendeten einen "Ceresit" Kompound und ein Gewinde M8·1 mit L = 12 mm. Polyethylen wurde durch die Düsen extrudiert, und eine resultierende Strömungskurve für die erste Variante ist in 7 dargestellt. Die Extrusion war defektfrei bis zum Moment des mechanischen Bruches des elastischen Überzuges innerhalb der Düse. Der Moment dieses Bruches ist in der Kurve mit einem Kreuz markiert. Ein Vergleich der Strömungskurven von 4 und 7 zeigt, daß letztere viel näher einer geraden Linie ist. Der Unterschied könnte der Abwesenheit von "Haft-Gleit"- Übergängen innerhalb der Düse bei Anwesenheit eines elastischen Überzuges zugeschrieben werden. Bei Verwendung des Zweikomponentengummis auf einem Gewinde M7·0.75 wurde die Düse bis zu 250 mm/sec hinauf nicht zerstört (scheinbare mittlere Produktgeschwindigkeit – 330 s^–1), welches die maximale Grenze für den verwendeten Extruder darstellt. Resultierende Werte für die kritische mittlere Produktgeschwindigkeit sind in Tabelle 3 zusammengefasst. "Shark-Skin" war vollkommen abwesend. Deshalb sind die kritischen mittleren Produktgeschwindigkeitswerte in Tabelle 3 auf solche Instabilitäten bezogen, welche zuerst nach der defektfreien Extrusion auftreten. Diese Instabilitäten, welche bei sehr hohen Extrusionsraten auftreten, besitzen ein deutlich anderes Aussehen verglichen mit dem Fall starrer Düsen. Im "Ceresit" – Fall konnten wir keinerlei Defekt beobachten, daher nehmen wir den letzten Wert, welcher vor dem Bruch des Einsatzes auftrat. Die Daten zeigen klar, daß elastische Wände den Einsatz von Oberflächendefekten verzögern können in einem Ausmaße, das weit jenseits von dem liegt, was bislang für starre Düsen erreicht worden ist. Tabelle 3: Kritische mittlere Produktgeschwindigkeit für den Einsatz von Oberflächendefekten.
Beispiel 8
Das Beispiel veranschaulicht den Extrusionsprozess, wenn die vorgeschlagene Düsenkonstruktion gemäß 1C und 2A verwendet wird. Gummieinsätze wurden aus Silikon- und Viton- Schläuchen auf Längen von 1.5, 6 und 12 mm herausgeschnitten. Die Einsätze sind mechanisch stabil in dem untersuchten Bereich von Strömungsraten. Die sich ergebenden Werte für die kritische mittlere Produktgeschwindigkeit sind in Tablelle 4 zusammengefasst. Tabelle 4: Kritische mittlere Produktgeschwindigkeit für den Einsatz von Oberflächendefekten.
Beispiel 9
Das Beispiel veranschaulicht den Extrusionsprozess, wenn eine starre Ringdüse und die vorgeschlagene Düsenkonstruktion, die in 3 dargestellt ist, verwendet wird. Resultierende Werte für die kritische mittlere Produktgeschwindigkeit sind in Tabelle 5 zusammengefasst. Die Ringdüse hat eine "spinnenartige" Aufhängung des Kernes. Der Düsenkragen ist mit der Möglichkeit der Justierung in eine bestimmte Position senkrecht zur Achse gefertigt, um eine gleichmäßige Dicke der extrudierten Röhre zu erhalten. Der Spalt der starren Düse war 1.0 mm, die Düsenvorland-Länge ist 5 mm und der Produktdurchmesser ist 20 mm. In der zweiten Variante wurde der Düsenkragen mit Silikongummi überzogen, indem er in flüssigen Silikon-Kompound eingetaucht wurde, welcher mit Xylen verdünnt war, und danach dem Heizen und der Polymerisation bei einer Temperatur von etwa 200°C unterzogen. Für eine bessere Adhäsion wurde er mit einer offenen Flamme bearbeitet, um die Metalloberfläche vor dem Vergießen zu oxidieren. Die Dicke des Überzuges betrug etwa 0.2 mm. Auf dem Produkt sind "shark-skin" Defekte nur auf der äußeren Oberfläche unterdrückt. In der dritten Variante war der Düsenkern ebenfalls überzogen. Bis zu etwa 50 mm/sec ist keine Oberflächenstörung für den Düsenspalt 0.6 mm und 1.5 mm zu sehen. Die Silikongummiüberzüge sind mechanisch stabil in dem untersuchten Bereich von Strömungsraten. Tabelle 5: Kritische mittlere Produktgeschwindigkeiten für den Einsatz von Oberflächendefekten.
Zusammenfassung für die Beispiele 1 bis 9:
In den vorliegenden Experimenten untersuchten wir zuerst Strömungskurven und Extrusionsinstabilitäten für traditionelle Düsen aus Stahl, Messing, Glas, Teflon und BN, um einen sicheren Bezug für die vorliegenden experimentellen Bedingungen zu haben. Dann wurde ein neuer Düsenentwurf vorgeschlagen, um diese Irregularitäten zu unterdrücken. Bei Verwendung dieses neuen Düsenentwurfes wird defektfreie Extrusion bis hinauf zu Geschwindigkeiten 25 bis 35 mal größer verglichen mit dem Fall von starren Düsen von gleichem Durchmesser und Länge nachgewiesen. Die Verwendung von elastischen Elementen hat den zusätzlichen Vorteil, daß sie eine Senkung der Prozesstemperatur erlaubt. Dieses verbessert die Stabilität der aufgeblasenen Blasen und reduziert die thermische Dekomposition des Polymers in toten Ecken des Extruders. Die Experimente wurden mit LLDPE ausgeführt, und die Ergebnisse können daher zu einer Verbesserung der Extrusion thermoplastischer Polymere beitragen, welche eine enge Verteilung an Molekulargewichten besitzen. Im Besonderen können die Ergebnisse einen Einfluss auf die Verbesserung der Verarbeitung von Polymeren bei der Blasfolienextrusion, Spritzgiessen, Kunstfaserspinnen sowie auch auf die Messung von Viskositätswerten in Rheometern haben.
Literatur:

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34. WINTEC GmbH, Mess- und Datentechnik, Muelastr., 23, D-86938 Schondorf
35. Gebhard Balluff GmbH & Co., Gartenstr., 21 – 25, D-73765 Neuhauser/Filder
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37. http://www.ni.com/pdf/products/us/2mhw249-250e.pdf
38. http://www.henze-bnp.de

Claims

Ein Verfahren für thermoplastisches Polymer, aufweisend die Schritte der Heizung des thermoplastischen Polymers über die Schmelztemperatur und des Extrudierens des geschmolzenen Polymers durch einen Düsenspalt, wobei die Düse gegenüberliegende Flächen besitzt, welche einen Düsenvorland-Bereich definieren, wobei besagtes thermoplastische Polymer eine Oberfläche besitzt, welche in Kontakt mit den gegenüberliegenden Oberflächen steht, und wobei die Verbesserung darin besteht, daß mindestens eine der besagten gegenüberliegenden Oberflächen im Gebiet anschließend an den Düsenaustritt mit einem elastischen Material überzogen ist, wodurch Schmelzbruch auf derjenigen Oberfläche des Polymers, welche an die besagte überzogene Oberfläche angrenzt, wesentlich beseitigt wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Polymer aus Polyolefinen mit einer engen Verteilung an Molekulargewichten ausgewählt ist, vorzugsweise das Polymer ein lineares Polyethylen niedriger Dichte ist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Heizung des thermoplastischen Polymers bis zu einer Temperatur von etwa 110% bis 150% T_o geschieht, wobei T_o der Schmelzpunkt besagten Polymers ist.
Eine Vorrichtung zur Verarbeitung thermoplastischer Polymere aufweisend eine Materialzuführung, Heizelemente, Pressextruder und eine Düse, vorzugsweise eine Ringdüse, wobei die Düse gegenüberliegende Oberflächen besitzt, welche einen Düsenvorland-Bereich definieren und die Verbesserung darin besteht, daß mindestens eine der besagten gegenüberliegenden Oberflächen im Gebiet im Anschluß an den Düsenaustritt mit einem elastischen Material überzogen ist.
Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das elastische Material Elastomere enthält, die aus der Gruppe ausgewählt wird, wobei die Gruppe aus: Hydrierte Nitrilgummi, Fluorinierte Hydrokarbon Elastomere, Perfluorinierte Elastomere, Silikon Elastomere und Fluorosilikon Elastomere besteht.
Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das elastische Material Mikropulver aus Additiven mit niedriger Oberflächenenergie enthält.
Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der elastische Überzug eine Länge längs der Achse hat, welche nicht kleiner ist als 10% des Düsenspaltes ist.