DE1939528A1

DE1939528A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Mehrschichtblasfolien

Info

Publication number: DE1939528A1
Application number: DE19691939528
Authority: DE
Inventors: Schippers Dipl-Ing Heinz
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1969-08-02
Filing date: 1969-08-02
Publication date: 1971-02-11
Also published as: CH500832A; GB1316868A; US3650649A

Description

Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Mehrschichtblasfolien

B a r m a g Barmer Maschinenfabrik Aktiengesellschaft

Sitz Wuppertal

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Blasfolien aus thermoplastischen Werkstoffen. Vorrichtungen dieser Art sind an sich bekannt. Je nach ihrem konstruktiven Aufbau dienen sie zur Herstellung von Ein- oder Mehrschichtblasfolien.

Vorrichtungen zur Herstellung von Einschichtfolien weisen nur einen einzigen Extruder auf, in dem der zu verarbeitende thermoplastische Werkstoff geschmolzen und im schmelzflüssigen Zustand einem Extrusionswerkzeug, das eine Ringspaltdüse aufweist, zugeführt wird. Der aus der Düse austretende Schlauch wird nach seiner Abkühlung mithilfe einer geeigneten Vorrichtung, meist mittels zweier Quetschwalzen, zusammengequetscht und alsdann aufgewickelt. In das Innere des Schlauches kann Luft oder ein anderes geeignetes Gas mit geringem Überdruck eingeleitet werden, so daß der Schlauch unmittelbar nach seinem Austritt aus der Düse, also im noch thermoplastischen Zustand, um ein gewisses Maß aufgeweitet und die Wandstärke dementsprechend reduziert wird.

Der Extruder ist bei den bekannten Ausführungsformen entweder als Horizontalextruder (USA Patent 2 844 846) oder als Vertikalextruder (Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 746 772) ausgebildet. Um zu vermeiden, daß die erzeugte Schlauchfolie immer in gleicher Lage auf der Aufwickelrolle abgelegt wird und sich Wandstärkenunterschiede folglich an der stets gleichen Stelle des Wickels addieren würden, ist es bekannt, eine langsame Relativbewegung zwischen dem Extrusionswerk-

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zeug einerseits und den Abquetschwalzen und der Aufwickelvorrichtung andererseits zu erzeugen. Diese Relativbewegung kann dadurch herbeigeführt werden, daß, wie im Falle des USA Patentes 2 844 846 der Horizontalextruder mitsamt dem in senkrechter Richtung arbeitenden Umlenkblaskopf auf einer gemeinsamen rotierenden Basis montiert wird, oder daß, wie im Falle des USA Patentes 2 632 206, der Extruder stillsteht und lediglich das Extrusionswerkzeug langsam gedreht wird.

Weiter ist es zu diesem Zweck bekannt, einen Vertikalextruder mit unmittelbar angesetztem Extrusionswerkzeug zu benutzen und diesen zusammen mit der Extruderfüllvorrichtung auf eine gemeinsame rotierende Basis zu setzen (DBP 1 141 775).

Vorrichtungen zur Herstellung von Mehrschichtblasfolien sind ebenfalls bekannt. Diese weisen eine der Anzahl der zu erzeugenden Schichten entsprechende Anzahl von Extrudern auf, welche auf ein gemeinsames Blaswerkzeug einwirken. Die Anordnung kann dabei so aufgebaut sein, daß die von den Extrudern gelieferten Schmelzeströme vor ihrem Eintritt in das Blaswerkzeug miteinander vereint werden und zwar so, daß sie nach ihrer Vereinigung als koaxial ineinander angeordnete rohr- bzw. stabförmige Schichten fließen. Die Schichten treten danach in das Extrusionswerkzeug ein, werden dort kegelförmig aufgespalten und dem ringförmigen Extrusionsschlitz zugeführt (DBP 1 999 485) .

Bei anderen bekannten Anordnungen weist das Extrusionswerkzeug mehrere konzentrisch ineinander angeordnete Ringspalte auf, aus denen die von einzelnen Extrudern zugeführten Schmelzeströme getrennt austreten und kurz nach ihrem Austritt, also im noch thermoplastischen Zustand, miteinander vereint werden (DBP 1 028 325). Es sind aber-auch Anordnungen bekannt, bei denen die getrennt dem Werkzeug zugeführten Schmelzeströme im Innern des Werkzeuges . 009887/1775

miteinander vereint werden und dann bereits als Verbundschlauch aus dem ringförmigen Extrusionsspalt des Werkzeuges austreten (DBP 1 218 708). Auch bei Vorrichtungen zum Herstellen von Mehrschichtschläuchen besteht das Problem, unvermeidbare Wandstärkenunterschiede auszugleichen, damit diese sich nicht beim Aufwickeln an einer Stelle des Wickels addieren. Auch bei diesen Vorrichtungen wird hierzu eine Relativbewegung zwischen dem Extrusionswerkzeug einerseits und der Abquetsch- und Aufwickelvorrichtung andererseits erzeugt.

Die Notwendigkeit, zur Herstellung von Mehrschichtblasfolien verschiedene Werkstoffe entweder vor oder^ im Werkzeug zusammenzuführen bringt erhebliche konstruktive Probleme mit sich. So läßt es sich praktisch kaum vermeiden, daß die Werkstoffe außerhalb oder innerhalb des Blaswerkzeuges mehr oder weniger stark umgelenkt werden und dabei, entsprechend den geometrischen Verhältnissen, unterschiedliche Verweilzeiten auf dem Weg vom Extruderaustritt bis zum Austritt aus der Ringspaltdüse haben. Dies führt bei einigen Werkstoffen, so beispielsweise bei Polyvinylchlorid und dessen Mischpolymerisaten zu Zersetzungserscheinungen und zu Schwierigkeiten bei der Haf*- tung an der aus einer anderen Kunststoffkomponente bestehenden Nachbarschicht. Andererseits haben Beobachtungen gezeigt, daß nicht alle thermoplastischen Werkstoffe gegen Uberhitzungen und unterschiedliche Verweilzeiten im Innern des Werkzeuges bzv/. der Werkzeugzuleitung so empfindlich sind wie gerade Polyvinylchlorid und dessen !Copolymerisate. Polyolefine aber auch Polyamide und andere Stoffe zeigen eine derart hohe Empfindlichkeit nicht, sofern die Verarbeitungstemperatur bestimmte, bekannte Mindestgrenzen nicht überschreitet. Trotz dieser an sich bekannten Verhältnisse bereitet die Herstellung von Mehrkomponenten-Schlauchfolien unter Verwendung überhitzungsempfindlicher Komponenten immer

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noch erhebliche Schwierigkeiten, da es an geeigneten Vorrichtungen fehlt, die diesen Eigenschaften Rechnung tragen, und die wenigstens für eine Komponente Umlenkungen und zu große Verweilzeiten mit Sicherheit ausschließen.

Bei diesem Stande der Technik besteht die Aufgabe, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Blasfolien aus thermoplastischen Werkstoffen anzugeben, bei der sichergestellt ist, daß wenigstens eine der miteinander zu verarbeitenden Komponenten auf kürzest möglichem Wege und unter Vermeidung jeglicher Umlenkungen und Ver-™ Weilzeitunterschieden durch die Vorrichtung geführt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einer Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Blasfolien aus thermoplastischen Werkstoffen ausgegangen, die ein um seine vertikale Arbeitsachse drehbares Extrusionswerkzeug aufweist, das mit einem Extruder verbunden ist, dessen Schneckenachse mit der Verlängerung der Arbeitsachse des Extrusionswerkzeuges zusammenfällt. Ferner weist die Vorrichtung noch eine in Arbeitsrichtung hinter dem Extrusionswerkzeug befindliche ortsfeste Abzugs-und Aufwickelvorrichtung auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch k gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Mehrschichtblasfolien mit dem drehbaren Extrusionswerkzeug wenigstens ein zusammen mit dem Werkzeug umlaufender zusätzlicher Extruder verbunden ist. Diese Anordnung schafft die Möglichkeit durch den in der Achsverlängerung des Extrusionswerkzeuges angeordneten Extruder beispielsweise ein überhitzungs- und umlenkungsempfindliches Material, etwa Polyvinylchlorid zu verarbeiten und weniger empfindliche Komponenten, beispielsweise Polyäthylen oder dergl. durch die seitlichen Zusatzextruder unter Inkaufnahme von Umlenkungen dem Werkzeug zuzuführen.

Auch beim erfindungsgemäßen Aufbau hat die Erzeugung einer

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Relativbewegung zwischen dem Extrusionswerkzeug und der Aufwickelvorrichtung nur den Zweck, die Addition von unvermeidbaren Wandstärkeunterschieden an einer Stelle des Wickels zu vermeiden. Dementsprechend wird im vorliegenden Zusammenhang unter "Drehbarkeit" nicht nur die Umdrehung in stets dem gleichen Sinn verstanden, sondern auch eine periodische Hin- und Herdrehung um beispielsweise 350°. Bei einer derartigen, an sich ebenfalls bekannten Pendeldrehbewegung ergibt sich der Vorteil, daß die Energie- und Kühlmittel- Zu- und Ableitungen an den Zusatzextrudern konstruktiv einfacher zu gestalten sind, da dort flexible Leitungen verwendet werden können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes steht der in der axialen Verlängerung des Extrusionswerkzeuges angeordnete Extruder fest und die Zusatzextruder - einer oder mehrere - laufen zusammen mit dem Extrusionswerkzeug um. Dies kann erreicht werden, wenn das drehbare Extrusionswerkzeug sowie der oder die Zusatzextruder an einem gemeinsamen umlaufenden Gestell befestigt sind, welches einen für Werkzeug und Extruder gemeinsamen Umlaufantrieb aufweist. Vorteilhafterweise sind bei diesen Anordnungen der oder die Zusatzextruder Vertikalextruder, da sich auf diese Weise eine besonders kompakte Baueinheit ergibt.

Je nach Größe der Zusatzextruder können diese wie bereits erwähnt, entweder an einem gemeinsamen Gestell, welches auch das Extrusionswerkzeug trägt, befestigt sein, oder aber die Zusatzextruder können am vom Werkzeug abgewandten Ende zusätzlich abgestützt sein. Zur Abstützung kann entweder eine kreisringförmige Basis dienen oder auch entsprechend verlegte Schienen, auf denen der oder die Extruder mithilfe von Laufrädern aufliegen.

Andererseits ist es aber auch möglich, die erfindungsge- mäße Konzeption dadurch zu verwirklichen, daß aar in der

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axialen Verlängerung des Extrusionswerkzeuges angeordnete Extruder und der oder die Zusatzextruder auf einem gemeinsamen Drehtisch angeordnet sind.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausfuhrungsform,

bei der ein Extruder feststeht und zwei Zusatz-

ψ extruder zusammen mit dem Drehwerkzeug umlaufen,

wobei diese auf einem ebenfalls mit·umlaufenden Gestell angeordnet sind;

Fig. 2 eine andere Ausführungsform, bei der ebenfalls ein Extruder feststeht und zwei umlaufen, die beiden umlaufenden Extruder sich jedoch auf einem kreisringförmigen Drehtisch abstützen.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung dient zur Herstellung einer Dreischichtblasfolie. Die drei Komponenten werden in den nur schematisch dargestellten Extrudern 1, 2 und 3 auf-. geschmolzen und im geschmolzenen Zustand dem Blaswerkzeug 4 zugeführt. Der Extruder 1 ist so angeordnet, daß sich seine Schneckenwelle in der axialen Verlängerung der Drehachse des Blaswerkzeuges 4 befindet, so daß der von ihm aufgeschmolzene und dem Blaswerkzeug zugeführte Kunststoff ohne Umlenkung auf kürzestem Wege in das Blaswerkzeug eintreten kann. Im dargestellten Beispiel ruht der Extruder 1 auf einer feststehenden Basis 5, wodurch sich der Vorteil einer sehr leichten Füllung über den Fülltrichter 6 ergibt. Die erforderliche Relativbewegung zwischen dem Blaswerkzeug 4 und der nicht dargestellten Aufwickelvorrichtung wird dadurch erzielt, daß das Blaswerkzeug im Sinne des Pfeiles 7 gedreht werden kann. Es ist hierzu an einem Drehgestell 8 befestigt, welches an seinem Umfang einen Zahnkranz 9 aufweist, an dem der ortsfest gelagerte Getriebemotor 10 angreifen und das

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Drehgestell 8 in Umdrehung versetzen kann. Die Anordnung setzt voraus, daß zwischen dem Blaswerkzeug 4 und dem ortsfest angeordneten Hauptextruder 1 eine druckfeste Schleifkupplung 11 vorhanden ist, wie diese an sich bekannt sind, so daß auf die Darstellung von Einzelheiten hier verzichtet werden kann.

Am Drehgestell 8 sind im dargestellten Beispiel zwei Podeste 12 und 13 befestigt, auf denen die beiden Zusatzextruder 2 und 3 angeordnet sind. Die Podeste 12 und 13 werden von den Gestellkonstruktionen 14 und 15 getragen und laufen mit dem Drehgestell 8 um. Die Zusatzextruder 2 und 3, die sich infolge dieser Anordnung nach der Art von Trabanten um den Hauptextruder bewegen, sind über die Leitungen 16 und 17 mit dem Blaswerkzeug verbunden, über diese Leitungen werden die weniger überhitzungs- und umlenk- empfindlichen Zusatzkomponenten dem Blaswerkzeug zugeführt.

Die Speisung der Zusatzextruder 2 und 3 läßt sich bei der gewählten Anordnung nicht so einfach durchführen, wie die Speisung des Hauptextruders 1. Weil jedoch der Umlauf dieser Extruder nur sehr langsam erfolgt, ist es ohne· Schwierigkeiten möglich, entsprechende Reservetrichter während des Umlaufes aus ortsfest angeordneten Vorratsbehältern zu füllen.

Auf dem Drehgestell 8 ist weiter noch eine an sich bekannte Kalibriervorrichtung 18 angeordnet, die der Führung des aus dem Blaswerkzeug 4 austretenden und sich stark erweiternden Mehrschichtenblasschlauches 19 dient.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Auch dort ist der Hauptextruder 1 ortsfest auf einer feststehenden Basis 5 montiert und das Blaswerkzeug 4 ist gegenüber dem Hauptextruder drehbar, was durch Zwischenschaltung der Schleifkupplung 11 erfolgt.

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Die beiden Zusätzextruder 2 und 3 sind aber nicht auf Podesten montiert, die über Gestellkonstruktionen an einem Drehgestell befestigt sind, welches außer den Extrudern auch noch das Blaswerkzeug trägt, sondern sie stehen auf einer ringförmigen Basis 20, die drehbar auf der feststehenden Basis 5 angeordnet ist und beispielsweise von einem Getriebemotor 21 angetrieben werden kann, der an der Basis 20 befestigt ist, und der beispielsweise an einem Zahnkranz 22 angreift, der sich am Umfang der feststehenden Basis 5 befindet.

w Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform wird bevorzugt, wenn für die Zusatzextruder größere Maschinentypen verwendet werden müssen.

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Claims

Patentansprüche

II) jVorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Blas-Nw/folien aus thermoplastischen Werkstoffen, mit einem um seine vertikale Arbeitsachse drehbaren Extrusionswerkzeug, das mit einem Extruder, dessen Schneckenachse mit der Verlängerung der Arbeitsachse des Extrusionswerkzeuges zusammenfällt, verbunden ist, sowie einer in Arbeitsrichtung hinter dem Extrusionswerkzeug befindlichen ortsfesten Abzugs- und Aufwickelvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Mehrschichtblasfolien mit dem drehbaren Extrusionswerkzeug (4) wenigstens ein zusammen mit dem Werkzeug umlaufender zusätzlicher Extruder (2,3) verbunden ist.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der axialen Verlängerung des Extrusionswerkzeuges (4) angeordnete Extruder (1) feststeht, und daß der oder die Zusatzextruder (2,3) zusammen mit dem Extrusionswerkzeug (4) umlaufen.
3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Extrusionswerkzeug (4) sowie der oder die Zusatzextruder (2,3) an einem gemeinsamen umlaufenden Gestell (8) befestigt sind, welches einen für Werkzeug (4) und Extruder (2,3) gemeinsamen Umlauf-Antrieb (10) aufweist.
4) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Zusatzextruder (2,3) Vertikalextruder sind.
5) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Zusatzextruder (2,3) mit ihren Schmel-

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zeaustrittsoffnungen am Extrusionswerkzeug (4) befestigt und gegebenenfalls am entgegengesetzten Ende abgestützt sind.
6) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in der axialen Verlängerung des Extrusionswerkzeuges (4) angeordnete Extruder (1) und der oder die Zusatz-Extruder (2,3) auf einem gemeinsamen Drehtisch angeordnet sind.

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