DE1813010A1

DE1813010A1 - Extrusionsduese

Info

Publication number: DE1813010A1
Application number: DE19681813010
Authority: DE
Inventors: Eisenhardt Dr Dipl-Ing Hans; Horst Hoyer; Jacobi Dr-Ing Hans Rudolf
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1968-12-06
Filing date: 1968-12-06
Publication date: 1970-07-02
Also published as: GB1282123A; CH489355A; FR2025549A1; US3609808A

Description

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG

Unser Zeichen: O.Z. 25 912 Ms/GP

6700 Ludwigshafen, 4.12.1968

Extrusionsdüse

Die Erfindung betrifft eine Extrusionsdüse zur Einspeisung einer komprimierten Kunststoffschmelze in eine Zone niedrigeren Druckes zum Zwecke der Entgasung der Kunststoffschmelze.

Beim Aufbereiten eines thermoplastischen Kunststoffes in einem Extruder muß oftmals dafür Sorge getragen werden, daß die Kunststoffschmelze vor der Weiterverarbeitung, beispielsweise vor dem Eintritt in ein Spritzwerkzeug, von gasförmigen Komponenten, wie monomeren Restanteilen , Feuchtigkeit oder niedrigsiedenden Weichmacheranteilen befreit wird. Zu diesem Zweck wird die komprimierte Kunststoffschmelze durch eine Zone niedrigen Druckes, beispielsweise eine Vakuumkammer, gefördert, wobei der durch die hohe Schmelzentemperatur bedingte hohe Dampfdruck der flüchtigen Komponenten die Entgasung erleichtert. Da aber nur die freie Oberfläche der Kunststoffschmelze direkt entgast werden kann, während der übrige Teil der Schmelze seine flüchtigen Bestandteile nur über die sehr langsam ablaufenden Diffusionsvorgänge abgeben kann, ist es für eine wirksame Entgasung wichtig, daß eine möglichst große freie Oberfläche in der Entgasungszone zur Verfügung steht.

Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, die in einem Extruder komprimierte Kunststoffschmelze durch eine Ringdüse in Form eines dünnwandigen Schlauches der Entgasungszone zuzuführen. Die Ringdüse kann dabei eine festeingestellte oder veränderbare Spaltweite aufweisen. Wegen der Forderung einer möglichst großen freien Oberfläche in der Entgasungszone muß die Kunststoffschmelze in möglichst geringer Pilmstärke in die Entgasungszone eingespeist werden. Nachteilig ist dabei, daß bei geringem Düsenquerschnitt die Düsenaustrittegeschwindigfceit sehr hohe Werte erreicht, so daß die erzielte große Oberfläche der Schmelze nur für eine relativ

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kurze Zeit zum Absaugen der flüchtigen Bestandteile zugänglich ist.· -■■-■.:■■

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Extrusionsdüse zu- ₄. schaffen, die bei relativ geringer Düsenaustrittsgeschwindigkeit und damit verbundener langer Verweilzeit der Kunststoffschmelze im Bereich der·Entgasungszone für die Entgasung der Schmelze eine große freie Oberfläche zur Verfügung stellt.

Diese Aufgabe wurde bei der Einspeisung einer komprimierten Kunststoffschmelze in eine Zone niedrigeren Druckes zum Zwecke der Entgasung mit Hilfe einer Extrusionsdüse erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Fließkanal für die Kunststoffschmelze koaxial um einen Zentraldorn mehrere ineinandergesteckte, von einem am Gehäuse des Fließkanals befestigten Tragring umgebene Ringdüsen zur Schaffung von Ringspalten angeordnet sind, die Ringdüsen, der Zentraldorn und der Tragring mit im Bereich der Ringspalf~e angeordneten Ringnuten versehen sind und die Ringdüsen sich gegenseitig, gegen den Zentraldorn und gegen den Tragring mittels in den Ringnuten angeordneter und über mindestens jatfeils eine in den Ringnuten vorgesehene, zum Düsenaustrittsende hin gerichtete verschlossene Erweiterung eingebrachter Tragelemente abstützen. Die Tragelemente können aus Kugeln bestehen.Die der Einbringung der Tragelemente dienenden Erweiterungen der Ringnuten am Düsenaustrittsende sind mit Hilfe von Verschlußstücken verschlossen, die über eine mit dem Gehäuse des Fließkanals lösbar verbundene Lasche in ihrer Lage fixiert sind. Wenn die Ringdüsen infolge einer großen Querschnittsfläche oder eines hohen Druckes in der Kunststoffschmelze große Druckkräfte aufnehmen müssen, empfiehlt es sich, den Zentraldorn einseitig im Gehäuse des Fließkanals abzustützen.

Die erfLndungsgemäße Vorrichtung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Figur 1 stellt eine Draufsicht auf das Austrittsende der erfindungsgemäßen ExtrusionsdUse dar.

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Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Extrusionsdüse im Längsschnitt. Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Extrusionsdüse im Längsschnitt mit einem im Gehäuse des Fließkanals abgestützen Zentraldorn. .

Auf die Darstellung des sich an die Extrusionsdüse anschließenden Entgasungsrohres mit der Entgesungsvorrichtung wurde aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit verzichtet.

Gemäß den Figuren 1 bis 3 shd in dem Gehäuse 1 des Fließkanals für die Kunststoffschmelze drei ineinandergesteckte Ringdüsen 2 koaxial um einen Zentraldorn 12 derart angeordnet, daß zwischen den Ringdüsen 2, zwischen der inneren Ringdüse und dem Zentraldorn 12 und zwischen der äußeren Ringdüse und eineii mit dem Gehäuse 1 des Fließkanals 15 verbundenen Tragring 3 vier Ringspalte 9 gebildet werden. Die Ringdüsen 2, der Zentraldorn 12 und der Tragring 3 sind im Bereich der Ringspalte 9 mit Ringnuten 13 versehen, die der Aufnahme der als Tragelemente verwendeten Kugeln 4 dienen. Der Tragring 3> der mit Hilfe der Kugeln 4 die Halterung der Ringdüsen 2 und des Zentraldorns 12 übernimmt, ist mit den Schrauben 7 an den Gehäuse 1 des Fließkanals befestigt. Das Einführen der Kugeln 4 in die Ringnuten 13 erfolgt über Erweiterungen 14, die von den Ringnuten 13 zum Düsenaustrittsende hin gerichtet sind. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel ist jede Ringnut mit zwei solchen Erweiterungen versehen, die auf der Linie eines Düsendurchmessers angeordnet sind. Nach dem Einfüllen der als Tragelemente dienenden Kugeln 4 in die Ringnuten 13 werden die Erweiterungen l4 mit Verschlußkegeln 5 verschlossen, die mit Hilfe einer durch Schrauben 10 am Gehäuse befestigten Lasche 6 in ihrer Lage gehalten werden. An ihrer Außenseite kann die Extrusionsdüse mit einem Heizmantel 8 versehen sein.

Das in Figur 3 dargestellte AusfUhrungsbeispiel einer Extrusionsdüse unterscheidet sich von der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform lediglich dadurch, daß der Zentraldorn 12 zusätzlich zum Tragring 3 als Tragelement für die Ringdüsen 2 herangezogen ist und zu diesem Zweck auf einer Seite mittels einer Schrauben-

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mutter Il im Gehäuse 1 verankert ist. Eine solche Ausführungsform ist dann angezeigt, wenn die auf die Ringdüsen ausgeübten Druckkräfte der im Gehäuse 1 fließenden Kunststoffschmelze so groß werden, daß sie von dem Tragring 3 nicht mehr allein aufgenommen werden können.

Die Kunststoffschmelze, die durch den Fließkanal 15 des Gehäuses 1 gepreßt wird, wird durch die Ringdüsen 2 und den Zentraldorn in mehrere Teilströme zerlegt und gelangt nach Durchtritt durch die mit Stahlkugeln 4 gefüllten Ringnuten 13 zum Düsenaustrittsende. Da die Erweiterungen 14 der Ringnuten 13 auf der Düsenaustrittsseite durch Verschlußkegel 5 verschlossen sind, die von einer mit dem Gehäuse 1 verbundenen Lasche 6 gehalten werden, wird der Schmelzfluß des in die sich an die Extrusionsdüse anschließende, in der Zeichnung nicht dargestellte Entgasungskammer austretenden Kunststoffs an diesen Stellen unterbrochen. Dadurch ergießt sich die Kunststoffschmelze in Form mehrerer ineinandergesteckter längsgeschlitzter Schläuche in die Entgasungskammer, und die flüchtigen Bestandteile können von einer freien Oberfläche der Schmelze abgesaugt werden, die sich aus der Summe der Schlauchaußen- und Schlauchinnenflächen ergibt.

Die mit der erfindungsgemäßen Extrusionsdüse gegenüber der bisher gebräuchlichen Einspaltdüse erzielbaren Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß statt einer Einspaltdüse auf gleichem Raum mehrere Ringdüsen untergebracht werden können, die bei gleicher Spaltweite, wie sie die Einspaltdüse bisher aufwies, zur Entgasung der Schmelze eine um ein Vielfaches vergrößerte freie Oberfläche zur Verfügung stellen kann. Da die Summe der zum Durchtritt der Schmelze zur Verfügung stehenden Ringspalte sehr viel größer ist als der Querschnitt des Spaltes einer entsprechenden Einspaltdüse, wird die Austrittsgeschwindigkeit der Schmelze aus der Düse bei gleicher Filmdicke stark reduziert und die Verweilzeit der Schmelze in der Entgasungszone entsprechend verlängert. Dadurch wird erreicht, daß für die flüchtigen Bestandteile der Kunststoffschmelze genügend Zeit zur Verfügung steht, sich von der Schmelze zu trennen, bevor diese die Entgasungszone verläßt.

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Claims

- 5 - O.Z. 25 912 Patentansprüche

1. Extrusionsdüse zur Einspeisung einer komprimierten Kunststoffscimelze in eine Zone niedrigeren Druckes zum Zwecke der Entgasung, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Pließkanal (15) für die Kunststoffschmelze koaxial um einen Zentraldorn (12) mehrere ineinandergesteckte, von einem am Gehäuse (1) des Fließkanals befestigten Tragring (3) umgebene RingdUsen (2) zur Schaffung von Ringspalten (9) angeordnet sind, die RingdUsen, der Zentraldorn und der Tragring mit im Bereich der Ringspalte angeordneten Ringnuten (13) versehen sind und die RingdUsen sich gegenseitig, gegen den Zentraldorn und gegen den Tragring mittels in den Ringnuten angeordneter und über mindestens jeweils eine in den Ringnuten vorgesehene, zum DUsenaustrittsende hin gerichtete, verschlossene Erweiterung (14) eingebrachter Tragelemente (4) abstützen.

2. Extrusionsdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente (4) aus Kugeln bestehen.

3. Extrusionsdüse gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der Einbringung der Tragelemente (4) dienenden Erweiterungen (14) der Ringnuten (13) am DUsenaustrittsende mit Hilfe von Verschlußstücken (5), die über eine mit dem Gehäuse (1) des Fließkanals (15) lösbar verbundene Lasche (6) in ihrer Lage fixiert sind, verschlossen sind.

4. Extrusionsdüse gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentraldorn (12) einseitig im Gehäuse (l) des Flieükanals (15) abgestützt ist.

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG

Zeichn.

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