DE1729323A1 - Extrudierte Mehrschichtenformkoerper und Vorrichtung zu ihrer Herstellung - Google Patents

Extrudierte Mehrschichtenformkoerper und Vorrichtung zu ihrer Herstellung

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DE1729323A1
DE1729323A1 DE19671729323 DE1729323A DE1729323A1 DE 1729323 A1 DE1729323 A1 DE 1729323A1 DE 19671729323 DE19671729323 DE 19671729323 DE 1729323 A DE1729323 A DE 1729323A DE 1729323 A1 DE1729323 A1 DE 1729323A1
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Roehm GmbH Darmstadt
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Extrudierte Mehrschichtenformkörper und Vorrichtung zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft Mehrschichtenformkörper aus verschiedenen thermoplastisahen Kunststoffen, die durch Extrusion durch eine gemeinsame düse erzeugt sind, sowie eine Vorrichtung zur Herstellung solaher Formkörper.
  • Bei der Herstellung endloser stranggepreßter Formkdrper ist die Verweilzeit der Formmasse im Extruder von der Art und Größe des zu erzeugenden Profils unabhängig und kann duroh geeignete Bauart des Extruders verhältnismäßig kurz gehalten werden. Die Verweilzeit in der Düse hingt dagegen stark von der Art und Grume des Profils des zu erzeugenden Formkdrpers ab und nimmt in Düsen fUr plattenförmige Profile mit waohsender Breite der Profile erheblich zu. Da die Förderleistung eines Extruders keinen weiteren Spielraum zuläßt, ist die Fließgesohwindigkeit an der Austrittsöffnung umso geringer, je breiter und dicker das Profil ist. Bei der Extrusion von Platten muß die Fließgeschwindigkeit am Plattenrand und in der Plattenmitte gleiah groß sein, was einen gleichmäßigen Formmassendruok über die ganze Breite der Düse voraussetzt. Dies wird duroh einen Verteilerkanal im Innern der Düse erreicht, dessen Quersohnitt so gro# bemessen ist, da# der Strömungswiderstand darin erheblich geringer als in der $Austrittsöffnung ist, Die Flie#geschwindigkeit im Verteilerkanal nimmt mit zunehmendem Querschnitt ab, der Querschnitt und die LKnge des Verteilerkanals nehmen mit der Düsenbreite jedoch zu, Diese Umstkndo führen in breiten Extruslonsdüsen zu Verweilzeiten der Formmasse, die erheblich linger als im Extruder sind.
  • Bei der Auswahl der Formmase muS ihrer Verweilzeit im thermoplastischen Zustand d Rechnung getragen werden. Im Interesse einer hohen mechanischen Fertigkeit und Korrosionsbeständigkeit des erzeugten Formkdrporfl wird das Molekulargewicht der Formmasse möglichst hooh gewählt. Um die Formmasse bei der Verarbeitung nicht zu schädigen, dürfen Verarbeitungstemperatur, Schmelzviskosität und die Verweilzeit bestimmte, durch die Materialeigensohaften festgelegte Grenzen nicht überschreiten. Die wechselseitige ABhängiigkeit dieser Grö#en bedingt, da# für die Herstellung breiter extrudierter Formkörper mit hoher Verweilzeit des thermoplastisohen Materials Formmassen mit niedrigerem Molekulargewicht als fUr sahmale Profile verwendet werden mUßsen.
  • Wenn die Grenzwerte fUr Temperatur und Schmelzviskosität tberschritten werden, tritt durch Uberhitzung und durch Scherkr§fte eine Schädigung der Formmasse überwiegend in den unmittelbar an der beheizten Wandung der Dusse fließenden Zonen des Formmassenstromes auf. Die Heizelemente, die die erforderliche Mayentemperatur bis zum Austritt aus der DUse aufrechterhalten, arbelten grö#tenteils intermittierend, so da# die der beheizten Wandung am nächsten liegenden Schichten abweckselnd Temperaturen oberhalb und unterhalb des eingestellten Mittelwertes ausgesetzt sind, Die Höchsttemperatur, der die wandnahen Formmassenteile wthrend der Heizphasen auegeastzt sind, begrenzt daher mittelbar den Temperaturmittelwert in der Formmasse. Hierbei ist auah zu berücksichtigen, da9 gerade die wandnahen Formmassenanteile die niedrigste Strdmungsgesohwindigkoit und infolgedessen die höchste Verweilzeit haben. Daraus ergibt sikh, da8 die wandnah flie#enden Anteile der Formmasse der höchsten Beanspruchung duroh Temperaturspitzen und lange Verweilzeit ausgesetzt sind, wthrend die Hauptmenge der Formmasse die Düse mit einer Temperatur und einer Verweilzeit durchläuft, die deutlich unter den zulässigen Grenzwerten liegen Mit der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe gelöst. Mehrsohlohtenformkörper zu erzeugen, deren Kernschicht beim Herstellungsverfahren nicht den verschärften Bedingungen der äußeren Schicht des Formmassenstromes ausgesetzt ist und infolgedessen so ausgewählt sein kann, daß sie nur die milderen Bedingungen des Kernes des Formmassenstromes ohne Schädigung verträgt. Gegenstand der Erfindung sind daher Mehrschichtenformkörper aus zwei oder mehr thermoplastischen Kunststoffen, bei denen der Kern des Formkörpers von einer geschlossenen Schicht aus andersartigem Material umhUllt wird.
  • Erfindungsgemäß werden diese Mehrschichtenformkörper mit einer Vorrichtung erzeugt, die aus mindestens zwei Extrudern, einer ProfildUse und einem diese Einheiten verbindenden Zwischenstück bestehto In der beigefügten Abbildung ist ein Schnitt durch die Vorrichtung der Erfindung dargestellt. Darin bezeichnet 1 das ZwischenstUck, 2 und 3 die Kopfstücke zweier Extruder. Im Innenraum des ZwischenstUckes ist eine mit der Austrittsöffnung des Extruders 2 durch einen Massekanal 4 verbundene Düse 5 angeordnete die von mindestens einer weiteren Düse 6, die ihrerseits durch einen Massekanal 7 mit der Austritts8ffnung eines weiteren Extruders 3 in Verbindung steht, ringförmig umschlossen ist.
  • Der Innenraum des ZwischenstUckes ist mit der Eintrittsöffnung der ProfildUse 8 durch einen weiteren Massekanal 9 verbunden.
  • Es ist bemerkenswert, da# die im ZwischenstUck gebildete, das Kernmaterial umhüllende Schicht beim Durchlaufen der Profildüse trotz starker Verformung des Quers¢hnittes als geschlossene Schicht erhalten bleibt.
  • Extrudierte Formkdrper, die aus mehr als einer Formmasse hergestellt wurden, sind schon bekannt. Sofern die verschiedenen Formmassen in den bekannten Formkörpern zusammenhängendee voneinander scharf getrennte Zonen bilden, liegen diese zumeist nebeneinander und bilden z, B. verschiedenfarbige Streifen.
  • Es sind auch Verfahren bekannt, wonach Rohre und S¢hlOu¢he durch gemeinsames Extrudieren zweier Formmassen in der Weise erzeugt werden, da# die eine Formmasse die innere Seite, die andere Formmasse die äu#ere Seite der Rohrwandung bildet.
  • @iese bekannten Mehrschichtenformkörper werden in allon Flllen so hergestellt, da# verschiedene Formmassenströme erst unmittelbar an der Austrittsöffnung der Profildüse zusammenflie#en, so daB aie der thermiaohen Beanspruchung in der ProfildUse in vollem Ma#e ausgesetzt sind. Hierbei werden auch Vorrichtungen angewandt, bei dense die Trennwand zwischen zwei Formmassen-Strömen gegenüber der Düsenöffnung in oder gegen dis Fließriohtung stwas versohoben werden tanne Daduroh wird ein leichtes Überquellen eines der Formmassenströme Uber dan Profil seiner Austrittsöffnung ermöglicht, so da# das Dickenverhältnis benachbarter Sohiohten innerhalb gewisser Grenzen Verändert werden kann.
  • SohXleBlloh ist es auoh bekannte zwei von Je sima Extruder erzeugte Formmassenströme in jeweils mehrere flache Tu tri autsut llon und diese in tu Zwischenstück abc boy einanderzusohiohten. Der so orsougto mehrsohiohtigo Formmassenstrom tritt sodann in eine Breitschlitzdüse ein und wird dort zu einer aus vlelen dünnen, alternierenden Schichten aufgebauten Platte verformt. Hierbei wird jedooh keine Schicht von einer anderen vollständig umschlossen, wenn es bei diesem Verfahren auoh grundsätzlich möglich ist, Deckschichten aus thermostabilem und Scherbeständigem Material su bilden, so kann doch die Sohldigung einer empfindliahen Formmsse an den Stellen nioht vermieden werden, wo deren Sohiohten die hei#en Wandungen des Verteilerkanals berühren.
  • Die erfindungsgemä#en Produkte bieten gegenüber den bekannten Mehrsohiohtenformkörpern den Vorteil, da# aie ale Kernsohicht Formmassen enthalten könnene die allein nicht zu Formkörpern der gleichen Gestalt verarbeitet werden können ; ze B. kann die Kernzone aus hoohmolekularen Polymerisaten bestehen, die bei der angewandten Temperatur gerade noch gznUgend plastisoh sind, die aber bei Berührung mit der Wand duroh Scherbeanspruchung, Überhitzung und orhöhte Verweilzelt Zersetzungen erleiden würden. Die Folgen soloher Zersetzungsreaktionen sind dem Kunststoffverarbeiter als Streifen und Blasen in der Oberflächenschioht des extrudierten Materials wohl bekannt. Diese Fehleracheinungen können vermieden werden, wenn die Oberfläohensohioht aus einem Polymerisat mit niedrigerem Molekulargewicht besteht, das auch bei den Spitzentemperaturen der Wandung des Düsenkörpers nicht zersetzt wird und infolge einer gegenüber dem Kernmaterial herabgesetzten Schmelzviskosität durch Scherkräfte nicht stark beanspruaht wird. Die mechanisohe Festigkeit solcher Mehrsohichtenkörper wird duroh das hochmolekulare Kernmaterial, das vorzugsweise den Hauptteil des Produktes bildet, bestimmt. Auah die Korrosionsfestigkeit solcher Mehrschiohtenkörper ist gegenüber Produkten, die völlig aus dem Material der Außenwand aufgebaut sind, verbessert, da von der Oberfläche ausgehende Risse sich in der Regel im Kernmaterial niaht fortpflanzen. Naah diesem Prinzip aufgebaute Mehrschichtenformkörper aus Polymethylmethaorylat, bei dem die Kernschicht ein höheres Molekulargewicht als die Au#enschicht auRweist, haben besonders wertvolle Eigenschaften, Andere vorteilhafte Kombinationen enthalten als Kernschicht besonders preisgünstige Formmassen, ze B. Polyvinylchlorid, die jedoch nur eine begrenzte thermisohe Beanspruohung vertragen und deshalb bisher in großen Breiten überhaupt nicht oder nur mit erheblichen Mängeln extrudiert werden konnten, Weitere Kunststoffe, die als Material für die Kernschicht in Frage Kommen, sind die als ABS-Harze bekannten Acrylnitril-Butadien-Syrol-Mischpolymerisate oder sahlagfeste Polystyrolsorten. Als subers Sahicht komen vorzugsweise hochwertige Kunststoffe mit hoher thermischer Stabilität und Scherbestädnigkeit sowie hohem Glanz und guter Korrosionsbeständigkeit, insbesondere Polymethylmethaorylat, zur Anwendung.
  • Die Anwendung von Formteilen gemä# der Erfindung kann auoh dann vorteilhaft sein, wenn die AuBensohioht Zusatzstoffe enthält,dieimInnernderFormmasseunnützsind und dort aus Gründen der Kostenersparnis fortgelassen werden soldons Solche Zusatzetoffe können Farbstoffe, Pigmente oder Sohutzstoffe gegen bestimmte kußere Einflüsse, wie UV-Strahlung, Korrosionsmittel us dgl., sein. Umgekehrt kann auch die Kernsohloht Zusätze, wie Wolohmaoher odor flammhemmende Mittol, enthalten, die in der Oberflächenschicht nicht erwünscht sind. Durch teilweises AbRrKson der Deckschicht von Platten mit verschieden gefärbter Deck- und Kernschicht können farbige Schriftzüge und Ornamente orzougt werden.
  • Der Einsatz von mehr als zwei verschiedenen Formmassen bzw. vonmehr als zwei Extrudern ist nur in Sonderflllen erforderlich.
  • Mit mindestens drei Extrudern, von denen zwei die gleiohe Formmasse fdrdern können, wird bei der Herstellung gro#volumiger Hohlprofile gearbeitet. Die gegen thermisohe und Scherbeanspruahung zu schützende Kernschicht wird in diesem Palle an der Innen- und an der Au#enwandung des Hohlprofils von einer Schutzschicht aus thermoplastischom Material abgeschirmt.
  • Die wirtschaftliche Bedeutung der Extruslonsvorriohtung gemä# der Erfindung ist duroh die Tatsache gegeben, da# sis aus konventionellen Extrudern und ProfildUsen lediglich duroh Zwischenschalten eines besonderen Verbindungsstückes aufgebaut werden kann, so daß bei der Umstellung einer Extrusionsanlage auf die Herstellung von Mehrschichtenformkörpern die zuvor benutzten Anlagen nichet unbrauchbar werden.
  • Dan MengenverhKltnis der verschiedenen, am Autbau des Formmassenstranges beteiligten Kunststoffe ist innerhalb welter Grenzen beliebig Vorzugsweise wird der die äu#ere Schicht bildende Kunststoff in geringerer Menge als das Kernmaterial angewendet, z. B. zwischen 2 und 50 %, bezogen auf die Menge des Kernmaterials. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Sußere Düsenring des Zwischenstückes mittels beweglicher Stellglieder in seiner Breite verkndert werden Eine weitere Möglichkeit zur Variation des MengenverhSltnisses der verwendeten Formmasse liegt in der Regelung der Extrudierleistung bzw. in der Wahl von Extrudern mit geeignetem Leistungsverhältnis.

Claims (6)

  1. Patentansprüche ! 1.) Extrudierte Mehrschichtenformkörper aus zwei oder mehr thermoplastischen Kunststoffen, bei dem der Kern des Formkörpers von einer geschlossenen Sohiaht aus andersartigem Material umhüllt wird.
  2. 2.) Mehrsohiohtenformkorper nach Anspruch le daduroh gekennzeichnet, da# die äußere Schicht aus mindestens einer Formmasse mit gegenüber dem Kernmaterial erhöhter Warme-und/oder Scherbeständigkeit gebildet wird.
  3. 3.) Mehrschichtenformkörper nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurah gekennzeichnet, daß der Kern aus einer im wesentlichen aus Polyvinylchlorid, sohlagfestem Polystyrol oder einem Aarylnitril-Butadien-Styrol-Harz beetehanden Formmasse und die guère Schicht aus einer im wesentlichen aus Polymethylmethacrylat bestehenden Formmasse gebildet wird,
  4. 4. Vorrichtung zur Herstellung von extrudierten Mehrschichtenformkörpern aus thermoplastischen Formmassene bentehend aus mindestens zwei Extrudern, einer Profildüse und einem diese Einheiten verbindenden Zwischenstücke daduroh gekennzeichnet, da8 eine im Innenraum des Zwischenstückes angeordnete, mit der Austrittsöffnung eines Extruders duroh einen Massekanal verbundene Dusse von mindestens einer weiteren DUe, die duroh einen Massekanal mit der Austrittsöffnung eines weiteren Extruders in Verbindung steht, ringförmig umachlossen ist und da# der Innenraum des ZwisohenstUckes mit der Eintrittsöffnung der ProfildUse durah einen Maszekanal verbunden ist.
  5. 5.) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daB die Profildüse eine Breitschlitzdüse ist.
  6. 6.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurah gekenn-Zeichnet, da# das Mundstück der äu#ersten im Zwischenstück angeordneten Ringdüsen durch bewegliche Stellglieder in seiner Spaltbreite erindert werden kann, -Zeichnung- L e e r s e i t e
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT383991B (de) * 1985-11-14 1987-09-10 Klepsch Senoplast Verfahren zur herstellung von verbundplatten
DE3730452A1 (de) * 1987-04-29 1988-11-10 Coexpan Sa Fabrikationsverfahren von thermoplastischen folien/lamellen
US5253994A (en) * 1991-04-11 1993-10-19 Krauss-Maffei Aktiengesellschaft System for molding a synthetic-resin using plastic scrap

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT383991B (de) * 1985-11-14 1987-09-10 Klepsch Senoplast Verfahren zur herstellung von verbundplatten
DE3730452A1 (de) * 1987-04-29 1988-11-10 Coexpan Sa Fabrikationsverfahren von thermoplastischen folien/lamellen
US5253994A (en) * 1991-04-11 1993-10-19 Krauss-Maffei Aktiengesellschaft System for molding a synthetic-resin using plastic scrap

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