DE29500803U1

DE29500803U1 - Zweikanal-Coextrusionsdüse

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Publication number: DE29500803U1
Application number: DE29500803U
Authority: DE
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 1995-01-19
Filing date: 1995-01-19
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2005-01-20
Also published as: BE1009539A3; IT235988Y1; ITTO950258V0; ITTO950258U1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zweikanal-Coextrusionsdüse zur Herstellung zweischichtiger flacher Bahnen aus thermoplastischem Kunststoff

Stand der Technik

Kunststoffgegenstände, die aus mehreren Schichten bestehen finden eine breite Anwendung. Durch das Aufbringen einer zusätzlichen Kunststoffschicht auf der Oberfläche eines Basiskunstoffkörpers können zahlreiche zusätzliche Eigenschaften wie z.B. verbesserte Witterungsbeständigkeit oder Farbgestaltungen verwirklicht werden. Neben dem Laminieren und Kaschieren können thermoplastische Kunststoffe auch coextrudiert werden. Dabei werden die unterschiedlichen Kunststoffe in einem speziellen Werkzeug, einer Coextrusionsdüse, im geschmolzenen Zustand zusammengeführt und gemeinsam extrudiert. Dieses Verfahren bietet unter anderem den Vorteil eines besonders guten Zusammenhalts der Kunststoffschichten und ist zudem kostengünstig. Das Coextrusions-Verfahren ist insbesondere bei der Herstellung flacher Bahnen, Platten oder Folien, aus thermoplastischen Kunststoff von Bedeutung.

Bei den Coextrusionsdüsen unterscheidet man zwischen Adapter- und Mehrkanal-Coextrusionsdüsen. Bei den Adapter-Coextrusionsdüsen werden die unterschiedlichen Schmelzeschichten in einem Fließkanal mit kleiner Breite und Höhe zusammengeführt und dann gemeinsam auf die gewünschte Produktgeometrie verteilt. Da der gemeinsame Fließweg der Schmelzeströme relativ lang ist, ist die Adapter-Coextrusionsdüse besonders für Kunststoffe mit ähnlichem Fließverhalten und vergleichbaren Temperaturen geeignet.

Bei der Mehrkanal-Coextrusionsdüse hingegen werden die Schmelzeströme in getrennten Kanälen zunächst annähernd auf die gewünschte Extrudatgeometrie verteilt und erst am Ausgang der Düse zusammmengeführt. Mehrkanal-Coextrusionsdüsen sind konstruktiv

aufwendiger, bieten aber vor allem auch bei Kunststoffen mit sehr unterschiedlichem Fließverhalten Vorteile. Ein generelles Problem bei den Mehrkanal-Coextrusionsdüsen ist die Regulierung der einzelnen Schichtdicken über die Breite während des Betriebes . Diese ist notwendig, da sich Änderungen der Fließeigenschaften oder des Betriebspunktes bei Mehrkanal-Coextrusionsdüsen besonders stark auswirken.

Eine Mehrkanal-Coextrusionsdüse zur gleichzeitigen Extrusion von Kunststoffbahnen mit bis zu vier Schichten thermoplatischen Kunststoffs wird in der US Patentschrift 3,694,119 beschrieben. Die Schmeizeströme werden hierbei durch Zuströmkanäle in quer zur Extrusionsrichtung liegende Verteilerkanäle geleitet, von denen Stauspalte ausgehen. Die Stauspalte sind mit inneren und äußeren elastischen Lippen ausgeführt, deren Höhe mittels Stellelementen, z.B. Schrauben, reguliert werden kann. Auf diese Weise kann die Dicke der Schmelzeströme und damit der extrudierten Kunststoffschichten über die Breite hin individuell reguliert werden. Eine feine Regulierung der Schichtdicken ist jedoch aufgrund der massiven Ausführung der Lippen problematisch.

Eine Einkanal-Extrusionsdüse für Kunststoffbahnen, die eine sehr feine Regulierung des Schmelzestroms über die Breite hin erlaubt, ist aus EP-A 367 022 (US 4,990,079) bekannt. Bei dieser Extrusionsdüse ist die dünne Austrittslippe mit Lamellen versehen, über die quer ein flexibles Stahlband verläuft. Die Öffnung der Düse kann sehr fein und genau reguliert werden indem über Stellglieder Druck auf das Stahlband ausübt wird und dieses wiederum eine Verstellung der Lamellen bewirkt. Diese Ausführung der Austrittslippe wird in Fachkreisen als Superflexlippe bezeichnet.

Aufgabe und Lösung

Ziel der Erfindung war die Schaffung einer Zweikanal-Coextrusionsduse, die eine außerordentlich feine und genaue Regulierung der Kunststoffschichten ermöglicht. Die Aufgabe wurde gelöst durch eine Zweikanal-Coextrusionsduse zur Herstellung flacher Bahnen aus thermoplastischem Kunststoff, enthaltend zwei Zuströmkanäle (5a, 5b), zwei Verteilerkanäle (6a, 6b) mit Staubereichen (1a, 1b), eine Zwischenplatte (8) mit Spitze (8a), einen Zusammenströmbereich (7), eine obere Austrittlippe (2a) und eine untere Austrittslippe (2b) mit einer Vielzahl von Stellmitteln (3) bei der die beiden Austrittslippen als Superflexlippen mit Lamellen (9) und Stahlband (10) ausgeführt sind.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Figuren erläutert, ist aber nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt.

Figur 1: Erfindungsgemäße Zweikanal-Coextrusionsduse mit symmetrisch spitz zulaufender Zwischenplatte (8) im Längsschnitt in Extrusionsrichtung

Figur 2: Erfindungsgemäße Zweikanal-Coextrusionsduse mit asymmetrisch spitz zulaufender Zwischenplatte (8) mit Hohlraum (4) im Längsschnitt in Extrusionsrichtung

In den Figuren verwendete Bezugszeichen:

1a : Staubereich des oberen Kanals 1 b: Staubereich des unteren Kanals 2a : Obere Austritts lippe 2b : Untere Austrittslippe

3 : Stellmittel

4 : Hohlraum

5a: Oberer Zuströmkanal 5b : Unterer Zuströmkanal 6a : Oberer Verteilerkanal 6b : Unterer Verteilerkanal 7 : Zusammenströmbereich des oberen und unteren Kanals &dgr; : Zwischenplatte 8a : Spitze der Zwischenplatte

9 : Lamelle

10 : Stahlband

Die erfindungsgemäße Zweikanal-Coextrusionsdüse eignet sich zur Herstellung von zweischichtigen Bahnen aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere von Platten und Folien. Die Regulierung der Schmelzeströme über die Breite hin kann mitteis der Flexlippenausführung sehr genau und einfach erfolgen. Dies erlaubt einen raschen effektiven Ausgleich beim Betrieb der Extrusionsaniage auftretender Abweichungen von den gewünschten Schichtdicken, z.B. beim Anfahren, bei Chargenwechseln oder Viskositäts- oder Temperaturschwankungen der Schmelzeströme.

Ausführung der Erfindung

Die neue Zweikanai-Coextrusionsdüse enthält zwei Zustromkanäle (5a, 5b), in die die Kunststoffschmelzen z.B. unter dem Druck einer Förderschnecke eingespeist werden. Die Zustromkanäle sind üblicherweise rund ausgeführt und können z.B. einen Durchmesser von 2 mm bis 50 mm aufweisen. Sie münden in die Verteilerkanäle (6a bzw. 6b). Von den Verteilerkanälen aus werden die Kunststoffschmelzen in die Staubereiche gedrückt. Die beiden Staubereiche werden oben bzw. unten von der Zwischenplatte (8) und den Lippen (2a bzw. 2b) begrenzt.

Die Zwischenplatte (8) kann z.B. eine Höhe von 10 bis 200 mm aufweisen. Um Verwirbelungszonen zu vermeiden, soll sie im Zusammenströmbereich des oberen und unteren Kanals (7) spitz zulaufend ausgeführt sein. Dabei kann die Lage der Spitze (8a) entsprechend der sich im Fließkanal ausbildenden Lage der Schichtgrenze auch asymmetrisch ausgeführt sein (Figur 2). Die Verwendung einer Wärmetrennung mittels eines Hohlraumes (4) in der Zwischenplatte (8) kann optional vorgenommen werden. Eine Wärmetrennung kann z.B. von Vorteil sein wenn Kunststoffschmelzen mit sehr unterschiedlicher Temperatur coextrudiert werden sollen. In diesem Fall kann die Zwischenplatte (8) geteilt ausgeführt werden oder in bevorzugter Weise geteilt gefertigt und dann verschweißt werden, um Undichtigkeiten vorzubeugen.

Die obere und die untere Austrittslippe (2a bzw. 2b) werden, wie z.B. aus EP 367 022 bekannt, als Superflexlippen ausgeführt. Die Breite der Austritts lippen entspricht der Breite der zu extrudierenden Kunststoffbahn und kann z.B. von 100 bis 3000 mm betragen. Die Dicke der Lippen beträgt in der Regel weniger als 20 mm, z.B. 3 bis 10 mm, wodurch eine ausreichende Flexibilität erreicht wird.

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Über bzw. unter den Lippen verlaufen Lamellen (9), die gegeneinander verschiebbar sind und deren Bodenflächen in formschlüssigem Kontakt mit den Lippen stehen. Die Bodenflächen stehen bevorzugterweise, wie z.B. in EP 367 022 beschrieben, winklig zueinander. Die formschlüssige Verbindung zwischen den Lamellen und der Lippe kann dabei durch eine Stufe an der Lippenaußenseite und eine korrespondierende Nut in der Bodenfläche der Lamellen erreicht werden.

Die Stellmittel (3) übertragen die Stellkräfte über ein Stahlband (10) auf die Lamellen, die wiederum eine elastische Verformung der Lippen bewirken. Das Stahlband (10) soll eine solche Elastizität besitzen, daß es die von einem Stellmittel (3) ausgehende Stellkraft auf mehrere Lamellen überträgt, aber durch ein einzelnes Stellmittel (3) wirksam verformt werden kann. Bei einem Abstand der Stellmittel von z.B. 10 bis 40 mm eignet sich beispielsweise ein Stahlband (10) von weniger als 20 mm Dicke, z.B. 0,5 bis 10 mm, vorzugsweise von 0,5 mm bis 5 mm Dicke und 6 bis 30 mm Breite. Vorzugsweise wird ein über die gesamte Breite der Düse durchgehendes, also entsprechend langes Band verwendet.

Es ist bevorzugt, aber nicht unerläßlich, daß die Stellmittel (3) über die ganze Breite der Düse in gleichmäßigen Abständen von z.B. 10 bis 40 mm angeordnet sind und alle Lamellen (9) die gleiche Breite haben. Wenn hauptsächlich an den Seiten der Düse eine Feinsteuerung der Schlitzweite angestrebt wird, kann es genügen, daß dort die Stellmittel enger angeordnet sind als in der Mitte. Ebenso können z.B. außen Lamellen mit geringerer Breite als in der Mitte vorgesehen werden.

Als Stellmittel (3) eignen sich Schrauben oder Schraubenbolzen, die manuell oder auch motorisch verstellt werden können. Ebenso können thermische Dehnbolzen oder Piezotranslatoren verwendet werden, die ggf. in der Höhe mit Schrauben oder Schraubenbolzen verstellt werden können, so daß sich ein weiterer Stellbereich ergibt. Die Stellmittel (3) können ggf. mit einer Meß- und Regeleinrichtung z.B. zur Steuerung der

Wulsthöhe, wie sie z.B. aus DE 40 33 661 oder dem deutschen Gebrauchsmuster G 94 15 619.0 bekannt sind, verbunden sein und als Stellgrößen in entsprechende Regelkreise integriert sein.

Die Erfindung wird vorzugsweise zur Extrusion von zweischichtigen Kunststoffbahnen mit einer Dicke von 0,5 bis 50 mm und einer Breite von 100 bis 3000 mm angewendet. Es können praktisch alle thermoplastischen Kunststoffe wie z.B. Acryinitril/Butadien/Styrol-Propfcopolymere (ABS), Polymethylmethacrylat, Polycarbonate, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyester, Polysulfone oder Polyethersulfone verarbeitet werden.

Claims

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Zweikanal-Coextrusionsdüse zur Herstellung flacher Bahnen aus thermoplastischem Kunststoff, enthaltend zwei Zuströmkanäle (5a, 5b), zwei Verteiierkanäle (6a, 6b) mit Staubereichen (1a, 1b), eine Zwischenplatte (8) mit Spitze (8a), einen Zusammenströmbereich (7), eine obere Austrittslippe (2a) und eine untere Austrittslippe (2b) mit einer Vielzahl von Stellmitteln (3) dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Austrittslippen als Superflexlippen mit Lamellen (9) und Stahlband (10) ausgeführt sind.

2. Zweikanal-Coextrusionsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (8) symmetrisch spitz zulaufend ausgeführt ist.

3. Zweikanal-Coextrusionsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (8) asymmetrisch spitz zulaufend ausgeführt ist.

4. Zweikanal-Coextrusionsdüse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (8) einen Hohlraum aufweist.