DE1803896A1

DE1803896A1 - Strangpressvorrichtung

Info

Publication number: DE1803896A1
Application number: DE19681803896
Authority: DE
Inventors: Komikazu Azuma
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-08-21
Filing date: 1968-10-18
Publication date: 1970-04-16
Also published as: DE1803896B2; US3588955A

Description

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Kimikazu Azuma

FujJBawa,, Kanagawa , Japan

Strangpressvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Strangpreßvorrichtung zur Herstellung von vielzelligen Schaumstoffgegen3tänden durch Einverleibung eines normalerweise in flüssigem Zustand vorliegenden Blähmittels in ein geschmolzenes thermoplastisches Kunstharz.

Bs sind bereits zahlreiche· Arten von Strangpreßvorrichtungen zur Herstellung von vielzelligen Schaumstoffgegenständen durch Strangpressen von geschmolzenen thermoplastischen Kunstharzen entwickelt worden. Eine derartige Konstruktion besteht aus einer Einfachtrornmel-Strangpreßvorrichtung, die eine Heizzone zum Schmelzen eines thermoplastischen Kunstharzes, eine Blähmittel-Einspritzzone zum Zumischen des Blähmittels zum geschmolzenen Kunstharz und eine Kühlzone zum Abkühlen des so entstandenen Gemisches aufweist. Diese Strangpreßvorrichtung ist so ausgebildet, daß jede dieser Zonen entweder mit einer Heizeinrichtung oder mit einer Kühleinrichtung versehen ist, die sich im wesentlichen außerhalb des Zylinders der Vorrichtung befinden. Der Zylinder besitzt hierbei jedoch eine so große Wanddicke, daß er den vergleichsweise hohen Innendrucken zu widerstehen vermag, und besitzt folglich niadrige _} Wärmeleitfähigkeit. Aus diesem Grund war es zur schnellen Regulierung der Temperatur des aufschäumbaren geschmolzenen Kunstharzes, welches durch eine Schnecke unter Druck durch den Zylinder gefördert wird, erforderlich, die vcn

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den Heiz- und Kühl einrichtungen in der Strangpreßvbrrichtung eingenommenen Abschnitte au vergrößern. Diese vergrößerten Flächenabaonnitte der Heiz- und Kühleinrichtungen erforderten wiederum eine beträchtliche Vergrößerung sowohl der Längs- als auch der Radialabmessungen der ganzen Strangpreßvorrichtung. Hauptsächlich die Kühxaone stellt einen bedeutenden Abschnitt der Vorrichtung dar, da ihr die Aufgabe der Regulierung des aufschäurabaren geschmolzenen Kunstharzes übertragen wird, welches unmittelbar vor dem Strangpressen in den gewünschten Temperaturzustand versetzt werden soll. Ob die Kühlzone eine zufriedenstellende Kühlwirkung zu gewährleisten vermag oder nicht, hat einen entscheidenden Einfluß auf die Herstellungswirksamkeit sowie auf die Qualität der hergestellten Gegenstände. Infolgedessen führten die Bestrebungen zur Gewährlei- · stung einer zufriedenstellenden Arbeitsweise der Kühleinrichtung zum Erforiernis der Vergrößerung des von der Kühlzone eingenommenen Vorrichtungsabschnitts, so daß die gewünschte Kühlfunktion erzielt werden konnte. Dies führte jedoch zu einer weiteren Vergrößerung sowohl der Länge als auch der Radialabmessung der Strangpreüvorrichtung.

Außerdem ist eine Strangpreßvorrichtung bekannt, die aus der Kombination einer Strangpresse mit einer Heizzone und einer 31ähmittel-15inspritzzone sowie einer weiteren, nur mit einer Kühlzone ausgestatteten Strangpresse besteht, welche derart arbeitet, daß das im Zylinder der Strangpresse befindliche geschmolzene Kunstharz sowohl innerhalb als auch außerhalb des Zylinders durch ein Kühlmedium gekühlt werden kann, welches durch das Innere der Schnekkenwelle der Kühlstrangpresse geleitet wird. Diese Strang-

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preßvorrichtung ist jedoch insofern unvorteilhaft, als sie hinsichtlich des Leistungsbedarfs unwirtschaftlich ist, da die Vorrichtung aus zwei getrennten Strangpressen besteht, und außerdem die für die genannte Innenkühlung benötigte Kühleinrichtung unweigerlich kompliziert wird,

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Aufgabe der Erfindung is*t mithin die Schaffung einer ver- - besserten Strangpreßvorrichtung, die derart arbeitet, daß " das thermoplastische Kunstharz, welches in der Strangpresse geschmolzen und durch Einbringen und Dispergieren des Blähmittels im geschmolzenen Kunstharz aufschäumbar gemacht worden ist, ohne weiteres nach Belieben in der Stufe unmittelbar vor dem eigentlichen Auspressen aus der Vorrichtung in einen Temperaturzustand versetzt werden kann, der für die Ausdehnung bzw. das Aufschäumen des strangpressten Kunstharzes vorteilhaft ist.

Ein anderes Erfindungsziel bezweckt die Schaffung einer Strangpreßvorrichtung mit verringerter Gesamtlänge, die folglich keinen übermäßig großen Einbauraum in Anspruch nimmt.

Die erfindungsgemäße Strangpreßvorrichtung besteht aus einer Kombination einer Strangpresse mit verbessertem Aufbau und neuartigen Einrichtungen zur Regulierung der Temperatur des in der Strangpresse befindlichen aufschäumbaren geschmolzenen Kunstharzes, so daß ein für das Strangpressen des Kunstharzes zum Aufschäumen desselben vorteilhafter Zustand erreicht wird.

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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Temperaturregeleinrichtung kann die Temperatur des aufsohäumbaren geschmolzenen Kunstharzes sohneil naoh Wunsch reguliert werden, so daß das geschmolzene Kunstharz in einem gewünschten Zustand in die Form eines Schaumstoffgegenstands stranggepresst werden kann.

Im folgenden sind zwei Auaführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 ■ eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Strangpreßvorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,.

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Fig. 3 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Er« findung und

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Fig, 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.

Beide dargestellten Ausführungsformen der Erfindung sind für die Herstellung von Gegenständen aus aufgesohäumten, geschmolzenen thermoplastischen Kunstharzen vorgesehen, die ein durch Einspritzen einverleibtes Blähmittel enthalten.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist eine Strangpresse 1 mit einem Fülltrichter 3_t einem aus zwei mit Hilfe nicht dargestellter Schrauben miteinander vereinigten !eilen 4 und 4a bestehenden Zylinder, einer im Zylinder angeordnete drehbaren Schnecke 5, einer

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Rührwelle 6 sowie einer am Austrittsende der Vorrichtung angeordneten Kühleinheit in Form eines Wärmetauschers 2 auf. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Strangpresse 1· in zwei Arbeitszonen unterteilt, nämlich in eine näher am Fülltrichter 3 gelegene Heizzone A und eine näher am Austrittsende gelegene Einspritz- und Dispersionszone B.

Der sich in der Zone A befindende Zylinderteil 4 ist mit einem Heizmantel 7 versehen, der entweder mit nicht dargestellten elektrischen Heizelemente/versehen ist oder eine Anordnung aufweist, mit deren Hilfe ein flüssiges Heizmedium durch ihn hindurch in Umlauf versetzt werden kann. Die Schnecke 5 weist einen Schneckengang 8 zum zwangsläufigen Fördern des Kunstharzes auf. Der in der Zone B befindliche Zylinderteil 4a ist mit einem ähnlichen Heizmantel 7 wie derjenige der Zone¹ A versehen. Die Rührwelle 6 weist eine Anzahl von radial abstehenden Rührschaufeln 9 auf, die unter Festlegung eines geringen Zwischenraums von der Innenwandfläche des Zylinders 4a in einer axial verlaufenden Reihe am Wellenumfang angeordnet sind. Der Zylinder 4 kommuniziert mit dem Zylinder 4a über ein gekrümmtes Rohr 10 von vergleichsweise geringem Durchmesser und der Zylinder 4a wei3t an einer der öffnung des gekrümmten Rohrs 10 praktisch gegenüberliegenden Stelle einen Einlaß 11 für ein Blähmittel auf.

Am austrittseitigen Ende des Zylinders 4a ist ein mit dem Inneren des Zylinders 4a kommunizierendes trichterartiges Verteilerrohr 12 angebracht_r dessen erweitertes Ende in den aus einer Vielzahl von Rohren bestehenden Wärmetau-/ scher 2 zum Kühlen des aufschäumbaren Kunstharzes übergeht. Am austrittseitigen Ende des Wärmetauschers 2 ist ein trichterförmiges Sammelrohr 14 befestigt. Der Wärmetauscher 2 weist eine Kammer 15 auf und ist auf nicht dar-

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gestellte Weise mit einem Einlaß 16 und einem Auslaß 17 zum Einführen eines Kühlmittels durch die Kammer bzw. zum Ableiten des Kühlmittels verbunden.

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausführungeform der Erfindung dargestellt, die sich nur dadurch von der Vorrichtung gemäß Fig. 1 unterscheidet, daß sich die Rührwelle 6 in das Innere des Sammelrohrs H erstreckt und daß dieser RUhrwellenabsclmitt 6a ebenfalls mit Rührschaufeln 9a ähnlich den .HUhrsehaufein 9 versehen ist.

Im Betrieb der Vorrichtungen gemäß den Fig. 1 und 3 werden dem Zylinder 4 Teilchen eines thermoplastisohen Kunstharzes, wie Polystyrol, zugeführt. Der-besseren Darstellung halber ist das Kunstharz in den Figuren nicht veranschaulicht. Das Kunstharz wird in der Zone A auf eine Temperatur von 130 - 15O⁰O erwärmt und das geschmolzene Kunstharz wird durch die sich drehende Schnecke 5 vorwärtsgefördert, wobei es nach Durchlaufen des gekrümmten Rohrs 10 in die Zone B gelangt, wo es mit einem normalerweise in flüssigem Zustand vorliegenden Blähmittel, wie Pentan oder Butan, versetzt wird, das über den Einlaß 11 in das geschmolzene Kunstharz hineingedruckt wird. In der Zone B wird das zugeführte Blähmittel gründlich mit dem geschmolzenen Kunstharz vermischt, während letzteres auf etwa 17ΟΠ3 erwärmt wird« Das einen vergleichsweise kleinen Durchmesser besitzende gekrümmte Rohr 10 vermag während dieses Mischvorgangs wirksam einen Rückfluß von Blähmittel aus der Zone B in die Zone A zu verhindern. Die gründlich vermischte aufschäumbare Kunstharzschmelze wird dann weiter durch das Verteilerrohr 12 in den Wärmetauscher 2 gefördert, in welchem sie durch das Kühlmittel, das aus Wasser oder einer anderen Flüssigkeit bestehen kann, abgekühlt wird.

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Hierauf wird die [Temperatur des entstandenen aufschäumbaren Kunstharzes auf einen für das Aufschäumen geeigneten Temperaturwert von beispielsweise etwa 10O⁰O weiter gesenkt. Das gekühlte, aufachaumbare Kunstharz wird sodann im Sammelrohr 14 gesammeLt und über die nicht dargestellte Strangpreßdüee zum Aufschäumen zur Außenluft hin ausgepresst.

Falls sich beim vorstehend beschriebenen Verfahren keine ausreichende Dispersioji des Blähmittels in der Kunstharzschmelze· ergibt, läßt sioh diese Schwierigkeit ohne weiteres durch Nachmiachen des Blähmittels und der Kunstharzschmelzi mittels der bei der Vorrichtung gemäß ^ig. 3 vorgesehenen Rührwelle 6a lösen. Bei Verwendung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 kann der Innendurchmesser des Basisabechnitts 12a des Verteilerrohrs 12 je nach der Viskosität der Kunstharzschmelze nach Belieben geändert werden. Zur Erleichterung der Förderung der Kunstharzschmelze durch den Zylinder 4a kann in diesem Fall eine Zahnradpumpe am Basisabschnitt 12a vorgesehen sein.

Die Ausführungsformen der erfiniungsgemäßen Strangpreßvorrichtung sind jeweils mit einem Wärmetauscher guter Wärmeleitfähigkeit ausgestattet, welcher somit als Einrichtung fcum Abkühlen des aufschäumbaren geschmolzenen Kunstharzes dient. Diese Anordnung ermöglicht in einer Stufe unmittelbar vor dem Strangpressen eine schnelle Regulierung der Temperatur der aufschftumbaren Kunstharzschmelze, so daß sie sich in einem optimalen Zustand für das Aufschäumen befindet. Die erfindungsgemäße Strangpreßvorrichtung kann folglich vergleichsweise wirkungsvoll betrieben werden, während auBerdem die hergestellten Gegenstände von gleichmäßiger Qualität sind. Darüberhinaus besitzt die erfindungs-

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gemäße Strangpreßvorriohtung wesentlich geringere Gesamtlänge als die herkömmlichen Strangpreßvorriohtungen, die mit einer Kühlzone versehen sind, walohe ihrerseits bereits "beträchtliche länge besitzt. Auf diese Weise bietet die erfindungsgemäße Strangpreßvorriohtung insofern einen wirtschaftlichen Vorteil, als sie nur eine begrenzte Aufstellfläche benötigt.

»Zusammenfassend sohafft die Erfindung somit eine Vorrichtung zum Strangpressen von thermoplastischen Kunstharzen, bestehend aus einer Strangpresse mit einer Heizzone zum Schmelzen des thermoplastischen Kunstharzes, einer Blähmittel-Binspritz- und Dispersionszone zum Einbringen eines Blähmittels in die Kunstharzeohmelze und einer am austrittseitigen Ende vorgesehenen Kühleinheit zur Regulierung der Temperatur der gebildeten aufschäumbaren Kunstharzsohmelze*

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Claims

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P ά t e η t a η a ρ r Ü ο h e

2.

Strangpressvorrichtung rait einer Einrichtung zur förderung eines Kunstharzes vom Eintrittsende der Strangpresse zu deren Austrittsende, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangpresse (1) einen aus zwei miteinander fluchtenden, durch ein gekrümmtes Rohr (10) von vergleichsweise kleinem Innendurchmesser mitteinander kommunizierenden Abschnitten (4, 4a) bestehenden Zylinder aufweist, daß die Fördereinrichtung eine im eintrittseitigen Zylinderabsohnitt (4) arbeitende drehbare Schnecke (5) und eine im austrittseitigen Zylinderabschnitt (4a) arbeitende, in AxialVerlängerung der Schnecke angeordnete, mit Rührschaufeln (9) versehene Rührwelle (6) aufweist, und daß der austrittseitige Zylinderabschnitt einen Einlaß (16) zum Einspritzen eines Blähmittels in das Kunstharz aufweist und an seinem austrittseitigen Ende mit einem Verteilerrohr (12) versehen ist, welches mit einem aus einer Vielzahl von Rohren bestehenden Wärmetauscher (2) zum Kühlen des Kunstharzes kommuniziert, der mittels des Verteilerrohrs am austrittseitigen Ende der Strangpresse montiert ist und an seinem austrittseitigen -ünde mit einem Sammelrohr (17) versehen ist.

Vorrichtung.nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Sammelrohr (17) auf einer Axialverlängerung der Rührwelle (6) eine weitere Rühreinrichtung (6a) vorgesehen ist.

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