DE2844485C2

DE2844485C2 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen eines Profilstrangs

Info

Publication number: DE2844485C2
Application number: DE19782844485
Authority: DE
Inventors: Karl-Josef 4000 Düsseldorf Gardenier
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1978-10-12
Filing date: 1978-10-12
Publication date: 1984-07-12
Also published as: DE2844485A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines Profilstrangs, zum Beispiel eines endlosen Voll- bzw. Hohlstabes oder -bandes, konstanten Querschnitts aus einer Schmelze mit verzögerter Rekristallisationsgeschwindigkeit, insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem die Schmelze in einem Wärmetauscher bis zu einem zähviskosen aber noch fließfähigen Zustand ihres Erstarrungsbereichs abgekühlt und dann fortlaufend durch eine Düse hindurch zu dem Profilstrang ausgeformt sowie bis zum Erhärten in einem Kühlbad erkaltet wird.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist in den DE-OS 51 521 und 27 16 876 beschrieben. Nach dem bekannten Verfahren können endlose Profilstäbe — gegebenenfalls auch Hohlprofile — mit relativ großen Querschnitten, von zum Beispiel 15 bis 20 mm Durchmesser, hergestellt werden. Man geht dabei vorzugsweise von Schmelzen aus, die eine verzögerte Rekristallisationsgeschwindigkeit aufweisen, und leitet die Schmelze unter Druck durch einen Wärmetauscher. In letzterem wird die Schmelze soweit abgekühlt, daß sie trotz hoher Viskosität gerade noch ausreichend fließfähig ist, um sie in pine bzw. durch eine zu kühlende Hohlform zu pressen.

Um ein Verkleben des Schmelzguts mit der Wand der Kühlform zu vermeiden, wird die Innenfläche der Form oder die Außenfläche des Schmelzestrangs mit einer das Verkleben ausschließenden, antiadhäsivcn Beschichlung versehen. Letztere wird in der Regel nach wenigstens äußerlichem Erhärten des Profiis wieder von diesem entfernt

Der Schmelzestrang wird schließlich zum endgültigen Verfestigen bzw. Erstarren durch ein Kühlbad, zum Beispiel ein Wasserbad, geleitet Bei dem bekannten Verfahren ist es wesentlich, die Schmelze vor dem Einbringen in das Kühlbad solange in der Hohlform zu kühlen, bis ein verfestigter Mantel um den Schmelzestrang entsteht, der die restliche Schmelze in dem nachfolgenden Kühlbad wie eine (sich allmählich verstärkende) Schutzhaut oder Pelle einschließt sowie in der gewünschten Außenform zusammenhalt und der der Kraft des vom Wärmetauscher bzw. einer vorgeschalteten Pumpe her auf die Schmelze wirkenden Drucks widerstehen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das aus den vorgenannten DE-OS bekannte Verfahren und die zugehörige Vorrichtung dergestalt zu vereinfachen, daß die zusätzliche Anordnung eines Wärmetauschers in Form einer zu kühlenden Hohlform entbehrlich wird.

Das gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß die Maßnahmen gemäß Hauptanspruch getroffen werden.

Da erfindungsgemäß ein auf ein einheitliches Temperaturprofil gebrachter Schmelzestrang im Anschluß an die Düse unmittelbar in das Kühlbad gelangt, bildet sich an dessen temperaturhomogener Oberfläche beim Eindringen in das Kühlbad fortlaufend sofort ein überall gleicher Mantel aus erstarrter Substanz der Schmelze. Bei inhomogener Temperaturverteilung auf dem Querschnitt des aus der Düse kommenden Schmelzestrangs würde beim Eintauchen des flüssigen Strangs in das Kühlbad zwar auch ein Mantel entstehen. Entsprechend der Temperaturverteilung am Umfang des Schmelzestrangs bildete sich der Mantel jedoch nicht gleichzeitig auf dem gesamten jeweils gerade in das Kühlbad gelangenden Umfang sondern nur abschnittsweise. An den übrigen Umfangsteilen kann die — in der Regel noch unter Druck stehende — Schmelze dann ausbrechen, so daß der fertige Strang entsprechend uneben wird. Um Profile mit immer gleichem Querschnitt zu erzeugen, führte man daher den Schmelzestrang durch eine gekühlte und geschmierte Hohlform, wo der Mantel gebildet wurde.

Diese zum Herstellen bestimmter profilierter Stränge oder Bänder für unbedingt erforderlich gehaltenen kühlenden Hohlformen, werden erfindungsgemäß letztlich dadurch entbehrlich, daß man die Schmelze zum Gewährleisten eines homogenen Theologischen Verhaltens im Kühlbad auf eine bestimmte und konstant bleibende Temperatur bringt. Hierzu eignen sich der Düse unmittelbar vorgeschaltete Wärmetauscher mit statischen Mischelementen besonders gut.

Um zu verhindern, daß der sich beim Eindringen des Schmelzestrangs in das Kühlbad bildende Mantel infolge zu großen (Innen-)Drucks der Schmelze »platzt«, ist es zweckmäßig, die Fließgeschwindigkeit des Schmelzestrangs am kühlbadseitigen Ausgang der Düse weniger durch auf die Schmelze ausgeübten Druck als durch auf den Schmelzestrang vom Kühlbad wirkende Zugkraft vorzugeben. Es ist daher gemäß einer Weiterbildung der Erfindung günstig, den Schmelzesirang mit möglichst konstanter Geschwindigkeit aus der Düse in das Kühlbad hineinzuziehen. Um das zu erreichen, wird zweckmäßig eine übliche Abziehvorrichtung zum Wei-

lertransport des erhärteten Profils am der Düse gegenüberliegenden Ende des Kühlbades angebracht Erfindungsgemäß lassen sich auf diese Weise Profilstäbe mit einem Durchmesser von bis zu etwa 15 mm, maximal etwa 20 mm und mit einem Querschnitt von maximal etwa 4 cm² herstellen.

Neben einer besonderen zwischen Düse und Kühlbad eingeschalteten Kühl-Hohlform entfallen beim erfindungsgemäßen Verfahren auch spezielle Gleit- oder Schmiermittel, da die bis kurz vor dem vollständigen Erstarren itaf eine konstante und über den ganzen Querschnitt gleichmäßige Temperatur abgekühlte, hochviskose Schmelze nicht mit längeren festen Kühlflächen in Berührung kommt Pur ein einwandfreies Gleiten in der Düse selbst kann es jedoch günstig sein, die Düse zu beheizen. Der dadurch an der Oberfläche des Schmelzestrangs entstehende dünne Schmierfilm niedrigerer Viskosität ist wegen seiner definierten Temperatur auch insofern vorteilhaft, als durch ihn das zum gleichmäßigen Abkühlen des Strangs in dem Kühlbad erforderliche in bezug auf die Strangachse symmetrische Temperaturfeld noch exakter und noch unmittelbarer vor dem Eindringen in das Kühlbad eingestellt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt besonders gute Ergebnisse, wenn ein Kühlmittel mit einer der Dichte der Schmelze annähernd gleichen Dichte verwendet wird. Im übrigen soll das Kühlmittel natürlich gegenüber der Schmelze inert sein.

Anhand der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 Längsschnittansicht einer Vorrichtung mit εη die Düse unmittelbar anschließendem Kühlbad; und

F i g. 2 Ausschnittsvergrößerung von F i g. 1.

In der Anordnung gemäß F i g. 1 und 2 fließt die Schmelze 1 aus einem Behälter 2 über ein Filter 3 einer Pumpe 4 zu. Von dieser aus wird die Schmelze 1 unter gewisser Druckerhöhung über einen Wärmetauscher 5 durch den Kanal einer Düse bzw. Ringdüse 6 unmittelbar in ein mit flüssigem Kühlmittel, wie Wasser, gefülltes Kühlbad 7 gefördert. An dem der Düse 6 gegenüberliegenden Ende des Kühlbades 7 ist eine Abziehvorrichtung 8 angeordnet, mit Hilfe derer der Schmelzesträng 9 mit konstanter Geschwindigkeit aus dem Kühlbad 7 und damit auch aus der Düse 6 abgezogen werden kann. Im Anschluß an die Abziehvorrichtung 8 kann der erkaltete und erhärtete Profilstrang 10 auf einen Wickel 11 aufgerollt oder auf andere Weise in voller Länge gespeichert oder aber in Einzelstücke abgeteilt gelagert werden.

Die Schmelze 1 wird im Wärmetauscher 5 so bis in die Nähe des Erstarrungspunkts abgekühlt, daß das hochviskose und entsprechend zähe in die Düse 6 gelangende Material zumindest am Düsenausgang bzw. Kühlbadeingang eine über den Strangquerschnitt konstante oder doch wenigstens axial symmetrische Temperaturverteilung aufweist. Schichten mit gleichem Abstand zur Oberfläche des Schmelzestrangs 9 soilen also beim Eintritt in das Kühlbad 7 auf dem ganzen Umfang überall praktisch dieselbe Temperatur haben. Ein in diesem Sinne sehr guter Temperaturausgleich an der Oberfläche des durch die Ringdüse 6 hindurch geförderten Schmelzestrangs 9 ergibt sich, wenn die Ringdüse 6 mit einem Heizmante! 12 versehen ist, derart, daß der Schmelzestrang 9 beim Eintritt in das Kühlbad 7 auf seinem Umfang mit einer dünnen Schmelzeschicht praktisch vollkommen gleicher Temperatur umgeben ist.

F i g. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung das Wachsen des Mantels 13 von der Oberfläche des Schmelzestrangs 9 in Richtung auf dessen Seele. Kriiisch ist vor allem die Stelle am Übergang zwischen Düse β und Kühlbad 7. Hier muß die Temperatur an der Oberfläche des Schmelzestrangs 9 längs des ganzen Umfangs praktisch

vollkommen gleich sein, um zu erreichen, daß der Mantel 13 überall am Umfang zugleich und homogen gebildetwird.

Wie durch die Pfeile 14 und 15 in der Düse 6 bzw. an der Abziehvorrichtung 8 angedeutet worden ist, wird

ίο der Schmelzestrang 9 zweckmäßig sowohl von der Düse 6 aus in Richtung auf das Kühlbad 7 gepreßt als auch von letzterem aus mit Hilfe der Abziehvorrichtung 8 aus der Düse 6 herausgezogen. Die zusätzliche Kraftwirkung von der Abziehvorrichtung her hat den Vorteil, daß der Druck der Schmelze 1 innerhalb des Mantels 13 unterhalb Werten gehalten werden kann, bei denen der Mantel 13 andernfalls platzte.

1	Schmelze
2	Behälter
3	Filter
4	Pumpe
5	Wärmetauscher
6	Ringdüse bzw. Düse
7	Kühlbad
8	Abziehvorrichtung
9	Schmelzestrang
10	Profilstrang
11	Wickel
12	Heizmantel
13	Mantel
14,15	Pfeile

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines Profilstrangs, z. B. eines endlosen Voll- bzw. Hohlstabes oder -bandes, konstanten Querschnitts aus einer Schmelze mit verzögerter Rekristallisationsgeschwindigkeit, insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem die Schmelze in einem Wärmetauscher bis zu einem zähviskosen aber noch fließfähigen Zustand ihres Erstarrungsbereichs abgekühlt und dann fortlaufend durch eine Düse hindurch zu dem Profilstrang ausgeformt sowie bis zum Erhärten in einem Kühlbad erkaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze (1) in dem Wärmetauscher (5) auf eine in der nachgeschalteten, formgsbenden Düse (6) über den ganzen Querschnitt des geförderten Schmelzestrangs (9) gleiche Temperatur kontinuierlich abgekühlt und nach dem Durchlauf durch die Düse (6) unmittelbar in das Kühlbad (7) eingebracht wird, wobei die Fließgeschwindigkeit des Schmelzestrangs (9) beim Austritt aus der Düse (6) bzw. Eintritt in das Kühlbad (7) mit Hilfe einer der Düse (6) in bezug auf das Kühlbad (7) diametral gegenüberliegenden Abziehvorrichtung (8) konstant gehalten wird, wobei für das Kühlbad (7) ein inertes Kühlmittel mit einer der Dichte der Schmelze (1) annähernd gleichen Dichte verwendet wird

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Profilstrang (10) mit einem Durchmesser von bis zu etwa 20 mm bzw. mit einem Querschnitt von bis zu etwa 4 cm² hergestellt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem Behälter für die Schmelze, einem Filter, einer Pumpe, einem Wärmetauscher, einem Kühlbad sowie einer Wickeleinrichtung, gekennzeichnet durch eine vor dem Kühlbad angeordnete beheizbare Düse (6) und durch statische Mischelemente im Wärmetauscher (5).