DE2718537C3 - Extrudiereinrichtung zum Herstellen eines aus wenigstens zwei Schichten bestehenden Verbundrohres aus thermoplastischen Kunsts - Google Patents
Extrudiereinrichtung zum Herstellen eines aus wenigstens zwei Schichten bestehenden Verbundrohres aus thermoplastischen KunstsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Extrudiereinrichtung gemäß dem Gattungsbegriff von Anspruch 1.
Insbesondere befaßt sich die Erfindung damit, geschmolzene thermoplastische Kunststoffe in einer
Extrudiereinrichtung wirkungsvoll miteinander zu verbinden.
In den letzten Jahren wurden bei der Laminierung von Kunststoffen ständig Fortschritte gemacht, um die
charakteristischen Eigenschaften oder Kunststoffe wirkungsvoll auszunützen und besseres Verpackungsmaterial
zu erzeugen. Insbesondere werden auf mannigfache Weise rohrförmige mehrschichtige Gebilde
durch Verbindung geschmolzener extrudierter Kunststoffe innerhalb von Extrudiereinrichtungen gewonnen.
Die meisten der zur Herstellung dieser mehrschichtigen geeigneten Extrudiereinrichtungen
(z. B. AT-PS 3 25 299) sind derartig aufgebaut, daß man
zunächst einen ersten theimoplastischen Kunststoff über die Außenzone eines Kreuzformkörpers fließen
läßt, so daß ein rohrförmiges Vorgebilde entsteht
Danach wird ein zweiter thermoplastischer Kunststoff von außen oder aus einem Kern heraus an das
rohrförmige Vorgebilde in rohrförmigem Zustand herangeführt, so daß es mit dem rohrförmigen
Vorgebilde verschmilzt und sich ein aus Schichten aufgebautes rohrförmiges Endgebilde ergibt
Bei der Herstellung von Verbundrohren in dieser
Weise ergibt sich das Problem, einen gleichförmigen Fluß dünner Harzschichten zu erreichen. Ferner ergibt
sich das Problem der Haftung zwischen einander benachbarten Schichten. Zur Lösung des ersten
Problems wurden Extrudiereinrichtungen in bekannter Weise %o ausgebildet, daß Abweichungen in der
Schichtdicke jeder Schicht korrigiert werden können, um die Dicke der Schicht gleichförmig zu machen.
Hinsichtlich der Schichtdicke gibt es jedoch eine natürliche Grenze der mechanischen Arbeitsgenauigkeit
Das zweite Problem, d. h. die Verbesserung der Haftung zwischen einander benachbarten Schichten,
kann durch eine entsprechende Auswahl der Kunststoffe gelöst werden. Ferner wurden in bekannter Weise
dem Kunststoff haftungsverbessernde Kunststoffe beigemischt Diese Maßnahmen haben jedoch zu anderen
Schwierigkeiten geführt, wie beispielsweise der Beeinträchtigung der Transparenz und einem Anwachsen der
Sauerstoffdurchlässigkeit, wodurch die ursprünglich erwünschten Eigenschaften der Kunststoffe verloren
gingen.
Im Gegensatz zu den genannten Maßnahmen ist das Einfügen einer weiteren Haftschicht zwischen zwei
einander benachbarte Schichten wirkungsvoll. In diesem Fall wird jedoch bei den oben beschriebenen
üblichen Extrudiereinrichtungen der Aufbau kompliziert. Auch ist das Einbringen einer dünnen Haftschicht
in der erforderlichen gleichmäßigen Dicke schwierig, und diese Haftschicht wird unnötig dick. Als Folge
hiervon entstehen weitere Probleme, wie die Abnahme der Haftwirkung zwischen einander benachbarten
Schichten und eine Beeinträchtigung der Transparenz.
Es ist an sich bekannt (GB-PS 14 22 625), in derselben Extrudiereinrichtung zwei thermoplastische Kunststoffe,
die durch ein gemeinsames Mundstück extrudiert werden, jeweils längs einer konischen Erzeugenden
durch eine Vielzahl von Verbindungskanälen zwischen Zuführkanal und Mundstück zu führen. Es ist auch an
sich bekannt (DE-OS 21 00 192), zur Herstellung eines wenigstens einen längs verlaufenden Nahtbereich
aufweisenden Verbundschlauches aus thermoplastischem Kunststoff, einen Ausgangsmaterialstrom unter
einem Winkel zur Längsachse des Verbundschlauches zuzuführen und dabei im wesentlichen koaxial zueinander
verlaufende, schlauchartige Einzelströme vorzusehen, deren Nahtbereiche in Umfangsrichtung gegeneinander
versetzt sind, und diese Einzelströme im plastischen Zustand zur Bildung des Verbundschlauches
radial zusammenzufügen. Die Einzelströme werden dabei zunächst nur über einen Teil des Umfangs eines
Kegelmantels eines Zentraldorns geführt, auf dem sie
sich mit unterschiedlicher Ausbreitungsrichtung allmählich überlagern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Extrudiereinrichtung zu schaffen, mit der aus wenigstens
zwei Schichten bestehende Verbundrohre selbst bei sehr dünner Schichtdicke mindestens einer Schicht
unter sehr großer Gleichmäßigkeit der Schichtdicke und
sehr guter Haftung der Schichten extrudiert werden können. Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgeujäßen
Extrudiereinrichtung gemäß dem Kennzeichen von Anspruch ί gelöst
Bei der erfindungsgemäßen Extrudiereinrichtung werden die zwei thermoplastischen Kunststoffe unter
Druck innerhalb derselben Extrudiereinrichtung so geleitet, daß sie gleichzeitig in einer rohrförmigen
Doppelschicht einen divergierenden Fließweg einnehmen und dabei in gleichförmige dünne Schichten mit
zunehmend verbesserter Haftung aneinandergebracht werden. Die miteinander fließenden Schichten werden
durch das ringförmige Mundstück der Exundiereinrichtung
stromabwärts des divergierenden Flußweges gemeinsam extrudiert, wodurch ein aus mindestens den
zwei Schichten bestehendes Verbundrohr mit sehr guter Haftung der Schichten aneinander entsteht
Die Ansprüche 2 bis 5 zeigen vorteilhafte bauliche Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Extrudiereinrichtung.
Die erfindungsgemäße Extrudiereinrichtung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung von
zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Extrudiereinrichtung
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zum Extrudieren eines dreischichtigen Verbundrohres,
F i g. 2 eine Teilschnittansicht der Extrudiereinrichtung gemäß F i g. 1 in größerer Darstellung,
Fig.3 eine Teilschnittansicht der Extrudiereinrichtung
nach F i g. 1 in einer gegenüber F i g. 2 geänderten Ausführungsform in größerer Darstellung,
Fig.4 einen Längsschnitt durch eine Extrudiereinrichtung
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und
Fig.5 eine Teilschnittansicht der Extrudiereinrichtung
nach F i g. 4 in größerer Darstellung.
Ein erster Kunststoff A, der in einem nicht dargestellten Extruder geschmolzen wird, wird in die
Extrudiereinrichtung durch ein Einlaßrohr 1 eingeführt und durch einen zylindrischen Zuführkanal 15 in einem
zylindrischen Strom in die Nähe einer Nasenspitze eines Zentraldornes 3 mit einer kegeiförmigen Nase geleitet.
Von hier aus fließt er abwärts und auseinanderstrebend durch einen sich erweiternden Kanal 24, der zwischen
der konischen Nase des Zentraldornes 3 und einer konkav konischen Innenwand eines Adapters 2 gebildet
ist, der koaxial an einem armkreuzartigen Dornhalter 4 befestigt ist. Dieser ist seinerseits koaxial an einem
Adapter 6 befestigt. Der Kunststoff A fließt ferner an einer Randzone 5 des Dornhalters 4 entlang und
durchläuft einen zylindrischen Abschnitt des Kanals 24 zwischen der Innenwand des Adapters 6 und der
Außenfläche eines Dornschaftes 7, der koaxial in dem Adapter 6 angeordnet ist und einen koaxialen Teil des
Zentraldornes 3 darstellt. Der Kunststoff A fließt schließlich aus der Extrudiereinrichtung durch eine
ringförmige Austrittsöffnung 26. die zwischen einem Dorn 8 und einem Ring 9 ausgebildet ist.
Ein zweiter Kunststoff, der in einem nicht dargestellten zweiten Extruder geschmolzen wurde, wird durch
ein Einlaßrohr 10 in die Extruderform eingeführt, durchströmt einen in der Randzone 5 des Dornhalters 4
ausgebildeten Zuführkanal 11, durch den er in einen mittleren axialen Bereich geleitet -.vird. Von hier aus
wird er mittels eines zweiten Domes 12 ausgebreitet,
der an einem Armkreuz 13 befestigt ist Der Kunststoff fließt in einem Ringkanal 14 ent'ang und zwischen dem
Dom 8 und der Innenwand des Dornschaftes 7 hindurch. An einer Stelle G fließt er mit dem Kunststoff A
zusammen, wodurch die aus den Kunststoffen A und C bestehende zweischichtige rohrförmig^ Struktur aus der
Extrudiereinrichtung durch die Austrittsöffnung 26.
Die Haftung zwischen den Schichten der Kunststoffe A und C wird erhöht, indem eine dünne Schicht eines
Kunststoffes B gleichmäßig eingebracht wird. Zur Einführung einer dünnen Schicht des Kunststoffes B ist
ein Zuflußband 16 in einem Rohr 25 so angeordnet daß sein unteres Ende koaxial zu dem Zuführkanal 15 der
Scheitelspitze des Zentraldornes 3 mit geringem Abstand gegenüberliegt Das obere Ende des Zuführkanals
16 ist mit einem Ein'aßrohr 18 verbunden. Das Rohr
25 ist in vertikaler Rieh, jpg relativ zu dem Zentraldorn
3 durch eine Änderung eier Dicke eines Abstandelementes
17 verstellbar, das zwischen einem Halteglied 22, in welches das Einlaßrohr 18 eingeschraubt ist und dem
oberen Abschnitt des Adapters 2 liegt.
Der dritte Kunststoff B, der in einem dritten nicht dargestellten Extruder geschmolzen wurde, wird mit
konstanter Flußgeschwindigkeit durch das Einlaßrohr 18 eingeführt Es fließt durch den Zuführkanal 16 gegen
die Spitze des Zentraldornes 3 und fließt von dort ab konfluent mit dem Kunststoff A (Fig. 2). Die äußerste
Spitze des Zentraldornes 3 kann dabei in der in Fig.3
dargestellten Weise abgewandelt werden, um auf diese Weise einen gleichmäßigen Fluß des Kunststoffes B
bezüglich des Zentraldornes 3 zu erreichen.
Die Kunststoffe A und B, die auf diese Weise zu einem
Zusammenfluß gebracht wurden, werden gezwungen, längs der konischen Oberfläche der Nase des Zentraldornes
3 zu divergieren. Während des Flusses ist die Schicht des Kunststoffes B besonders dünn. Wenn der
Kunststoff Bso ausgewählt wird, daß seine Viskosität im
geschmolzenen Zustand gleich oder größer ist als die Viskosität des Kunststoffes A, verteilt er sich gleichförmig
als Folge seiner Wechselwirkung mit der Außenoberfläche des Zentraldornes 3. Wenn dann der
gemeinsame Strom die Randzone 5 des Dornhalters 4 passiert und die Stelle G erreicht, treten die Schicht des
Kunststoffes B und die Schicht des Kunststoffes C in
direkten Kontakt miteinander und fließen gemeinsam weiter. Dadurch wird ein Verbundrohr aus drei
Schichten gebildet und aus der Austrittsöffnung 26 extrudiert. Die Dicke fan dem konischen Abschnitt oder
der stromaufwärts liegenden Nasenspitze des Zentraldornes 3 oder an dem divergierenden oder auseinanderstrebenden
Flußweg der Kunststoffe, die Dicke ta an dem Dornschaft 7, die Dicke tb an dem konvergierenden
Flußweg der Kunststoffe und die Dicke rc an der Austrittsöffnung 26 können gleiche oder verschiedene
Werte aufweisen, die aber alle in dem Bereich von 0,5 bis 10 mm liegen.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel (F i g. 4 und 5) wird der Kunststoff B durch die Nasenspitze des
Zentraldornes 3 nach oben zugeführt durch einen Zuführkanal 19, der in der Achse des Zentraldornes 3
führt und der an seinem unteren Ende mit einem Kanal 19a verbunden ist, der in der Randzone 5 des
Dornhalters 4 ausgebildet ist. Das äußere Ende des Kanals 19a steht mit dem Ende eines Einlaßrohres 18a in
Verbindung, das in die Randzone 5 eingeschraubt ist.
Darüberhinaus ist ein Führungsbolzen 20 koaxial innerhalb des zur Zufuhr des Kunststoffes A dienenden
Zuführkanales 15 angeordnet, der sich nach unten in Richtung auf eine untere Endstellung nahe der Spitze
des Zentraldornes 3 erstreckt und eine konkav vertiefte Endfläche aufweist Dieser Führungsbolzen 20 weist an
seinem oberen Ende einen Bolzenkopf 27 auf, der an der
Außenseite der Extrudiereinrichtung gedreht werden kann und in ein am oberen Ende des Adapters 2
befestigtes Deckelteil 21 eingeschraubt ist. So kann durch Drehung des Führungsbolzens 20 der Spalt
zwischen seinem unteren Ende und der Spitze des Zentraldornes 3 fein eingestellt werden. Aufgrund des
oben beschriebenen Aufbaus fließt der geschmolzene Kunststoff B, der unter Druck durch dlas Einlaßrohr 18a
eingeführt wird, durch den Kanal I9a und aufwärts durch den Zuführkanal 19, um an der Nasenspitze des
Zentraldornes 3 auszutreten, wonach er an dem unteren mit einer Vertiefung versehenen Ende des Führungsbolzen
20 abgelenkt wird und seine Flußrichtung ändert. Der Kunststoff 5 wird dadurch in der Weise umgeleitet,
daß er zwischen dem unteren Ende des Führungsbolzens 20 und der Nasenspitze des Zentraldornes 3
auseinanderfließt und dabei mit dem Strom des Kunststoffes A verschmelzend mit diesem gemeinsam
weiterfließt (Fig. 5). Das gemeinsame Fließen der Kunststoffe A und B und der darauffolgende Zusammenfluß
des gemeinsamen Stromes mit dem Strom des Kunststoffes Cerfolgt in der gleichen Weise wie es oben
anhand des ersten Ausführungsbeispieles beschrieben wurde.
Claims (5)
1. Extrudiereinrichtung zum Herstellen eines aus wenigstens zwei Schichten bestehenden Verbundrohres
aus thermoplastischen Kunststoffen, mit zwei an je einen Extruder angeschlossenen Zuführkanälen,
die jeweils koaxial zu einem Zentraldorn in einen Kanal münden, der vom Mündungsbereich ausgehend
entlang eines Kegelmantels des Zentraldorns in einem Abschnitt divergierend und danach zu
einem ringförmigen Mundstück verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zuführkanäle
(15 und 16 bzw. 15 und 19) in den Mündungsbereich des gleichen divergierenden Abschnittes des Kanals
(24)mündea
2. Extrudiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen eines aus
v/enigstens drei Schichten bestehenden Verbundrohres ein an einen dritten Extruder angeschlossener
dritter Zuführkanal (11) in die Innenseite des Kanals
(24) stromabwärts von den Einmündungen der ersten und zweiten Zuführkanäle (15 und 16 bzw. 15
und 19) einmündet
3. Extrudiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Dorn (8) in einem
innerhalb des Zentraldorns (3) gelegenen Hohlraum unter Bildung eines Ringkanals (14) angeordnet ist,
der einen Abschnitt des dritten Zuführkanals (11) bildet.
4. Extrudiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite
Zuführkanal (16) in einem koaxial zur Achse des Zentraldorns (3) angeordneten geraden Abschnitt
eines Rohres (25) mündet und daß der erste Zuführkanal (15) konzentrisch um den geraden
Abschnitt des Rohres (25) ausgebildet ist.
5. Extrudiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite
Zuführungskanal (19) in seinem der Spitze des Zentraldorns (3) nahen Abschnitt von einer geraden,
koaxial zur Achse des Zentraldorns (3) liegenden Bohrung in dem Zentraldorn (3) gebildet ist, daß ein
axial verstellbarer und koaxial zur Achse des Zentraldorns (3) angeordneter Führungsbolzen (20)
mit einer eine Vertiefung aufweisenden Endfläche *5 der Austrittsöffnung des zweiten Zuführkanals (19)
mit geringem Abstand gegenüber liegt, und daß der erste Zuführungskanal (15) in seinem der Spitze des
Zentraldorns (3) nahegelegenen Abschnitt von einem geraden Ringkanal gebildet ist, der konzentrisch
um den Führungsbolzen (20) ausgebildet ist und mit seiner ringförmigen Austrittsöffnung in den
Kanal (24) nahe der mit der Vertiefung versehenen Endfläche des Führungsbolzens (20) gelegen ist.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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