用于通過擠出生產(chǎn)泡沫體的方法以及用于生產(chǎn)泡沫體的擠出裝置的制造方法
【專利說明】用于通過擠出生產(chǎn)泡沫體的方法從及用于生產(chǎn)泡沫體的擠 出裝置
[0001] 本發(fā)明設(shè)及泡沫擠出領(lǐng)域，并且特別設(shè)及借助于串聯(lián)擠出設(shè)備生產(chǎn)塑料泡沫。
[0002] 已知借助于第一擠出機(jī)并且借助于下游第二擠出機(jī)來生產(chǎn)泡沫體，該第一擠出機(jī) 從塑料顆粒產(chǎn)生塑料烙體，該第二擠出機(jī)接收所述塑料烙體，用熱的方法改變它并且將它 擠壓穿過出口噴嘴。該塑料烙體具有添加到其中的發(fā)泡劑，該發(fā)泡劑對塑料烙體從出口噴 嘴出來時的膨脹具有顯著貢獻(xiàn)。
[0003] 對于許多應(yīng)用，有利的是泡沫體W可能最均勻的機(jī)械特性形成，其中所述特性顯 著地與作為發(fā)泡劑膨脹的結(jié)果形成的泡孔的安排和幾何形狀相關(guān)聯(lián)。因此，該泡沫體通常 進(jìn)行后處理，W便均化泡孔結(jié)構(gòu)，其中為了此目的，例如，從熱成型領(lǐng)域已知多種方法，或?qū)?泡沫體按已知的方式加熱和/或存儲W進(jìn)行后膨脹。
[0004] 因?yàn)槠褚阎暮筇幚矸椒ú煌耆珴M足均勻泡沫結(jié)構(gòu)的需求，所W本發(fā)明的一個 目的是詳細(xì)說明一種可W至少部分實(shí)現(xiàn)所述目的的方法。 陽00引發(fā)明的披露內(nèi)容
[0006] 所述目的通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求所述的方法和擠出裝置來實(shí)現(xiàn)。有利的實(shí)施例由 從屬權(quán)利要求中顯現(xiàn)。
[0007] 此處所描述的方法使得被引導(dǎo)通過出口噴嘴的塑料烙體有可能具有在該塑料烙 體的截面上的低溫度差，從而在出口噴嘴處的膨脹過程同樣在出口噴嘴的截面上W均勻的 方式發(fā)生。該膨脹與溫度相關(guān)聯(lián)，使得在出口噴嘴處的塑料烙體的均勻溫度導(dǎo)致均勻的泡 孔形成，由此，已經(jīng)在出口噴嘴處，由于膨脹的結(jié)果形成的泡孔的尺寸相比于較不均勻溫度 分布的情況（如常規(guī)方法中產(chǎn)生的）下呈現(xiàn)顯著更小的分散。因此，在出口噴嘴處已經(jīng)獲 得的泡沫塑料體具有均勻結(jié)構(gòu)，并且可W在塑料體上進(jìn)行的進(jìn)一步后處理過程（用于該 結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步均勻化，例如加熱、熱成型和存儲）因此建立在比常規(guī)的方法中的更均勻的 結(jié)構(gòu)上。因此，有可能相對于已知方法產(chǎn)生具有較小厚度變化和更均勻的特性特征曲線 (profile)的塑料體，其中此外，使用運(yùn)里所描述的方法，與已知方法相比，相對于塑料體的 內(nèi)部該塑料體的邊緣層的泡孔大小差異減少。因此，此處所描述的方法解決了已經(jīng)在出口 噴嘴處的膨脹過程，運(yùn)樣使得在已經(jīng)具有更均勻的泡沫塑料體的情況下，可運(yùn)樣的方 式進(jìn)行任何后處理，使得該后處理導(dǎo)致比用已知方法獲得的更均勻的結(jié)構(gòu)。被進(jìn)料（基本 上W所述均勻的溫度分布）到用于塑料烙體膨脹的出口噴嘴的塑料烙體的截面上的溫度 分布的熱均化能夠W各種不同的方式來實(shí)現(xiàn)，如下面所討論。
[000引因此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，描述了一種通過擠出生產(chǎn)泡沫體的方法。在第一擠 出機(jī)的殼體內(nèi)產(chǎn)生塑料烙體。為了運(yùn)個目的，將塑料-例如呈顆粒的形式-進(jìn)料到該第一 擠出機(jī)中。在其被進(jìn)料到該第一擠出機(jī)中的運(yùn)個點(diǎn)處，該塑料可能已經(jīng)包括一種或多種添 加劑和/或發(fā)泡劑，其中一種或多種添加劑和/或發(fā)泡劑也可W加入到該塑料中、或由其形 成的塑料烙體中（在已經(jīng)將該塑料進(jìn)料到該第一擠出機(jī)之后），例如借助于將該至少一種 添加劑和/或發(fā)泡劑進(jìn)料到該第一擠出機(jī)或在該方法中使用的在該第一擠出機(jī)之后的部 件中。發(fā)泡劑優(yōu)選進(jìn)料到產(chǎn)生該塑料烙體的步驟中的塑料烙體（在第一擠出機(jī)中）中，其 中根據(jù)應(yīng)用，該發(fā)泡劑可w進(jìn)料到將該第一擠出機(jī)連接到下游的第二擠出機(jī)上的烙體管線 中的塑料烙體中。
[0009] 該塑料還可W作為塑料起始材料或塑料起始材料混合物進(jìn)料，其中該塑料起始材 料或塑料起始材料混合物通過聚合或縮聚被轉(zhuǎn)化為塑料或塑料烙體，特別是在第一擠出機(jī) 中。塑料烙體的產(chǎn)生因而可W包括特別是在該第一擠出機(jī)和/或在通向該第一擠出機(jī)的進(jìn) 料管線內(nèi)烙融和/或轉(zhuǎn)化該塑料起始材料或塑料起始材料混合物。
[0010] 此外，塑料烙體的產(chǎn)生可W包括將至少一種發(fā)泡劑和/或至少一種添加劑進(jìn)料到 該塑料烙體中。例如有可能添加抗靜電劑、穩(wěn)定劑、著色劑、填充材料、阻燃劑和/或成核劑 作為添加劑。合適的起泡劑是固體和液體物質(zhì)，在包括該至少一種發(fā)泡劑的塑料烙體被引 導(dǎo)時，運(yùn)些物質(zhì)例如作為至少部分轉(zhuǎn)化成氣相的結(jié)果膨脹（通過化學(xué)反應(yīng)和/或通過物理 膨脹）。還有可能在環(huán)境條件下添加液體或氣體形式的氣態(tài)物質(zhì)作為發(fā)泡劑，它們由于在出 口噴嘴處塑料烙體的膨脹而進(jìn)一步膨脹，并由此形成了泡沫塑料體的泡孔。合適的發(fā)泡劑 是例如酸、控、酬、醋、第Ξ和第四代空氣調(diào)節(jié)氣體（氨氣控肥0和氨氣締控HF0)、二氧化碳 或其他氣體如氮?dú)?。發(fā)泡劑可W特別作為發(fā)泡劑溶液被進(jìn)料。
[0011] 用于產(chǎn)生塑料烙體的合適塑料特別包括熱塑性塑料，例如聚乙締、聚丙締、聚苯乙 締、聚氯乙締、聚丙締臘、聚酷胺、聚醋、聚丙締酸醋、一種或多種生物塑料（聚乳酸、纖維素 產(chǎn)品、淀粉、熱塑性淀粉）、多種不同熱塑性塑料的混合物、或化學(xué)上相應(yīng)但不同類型的熱塑 性塑料的混合物。特別是，可W使用再生塑料。塑料作為顆?；蚍勰┍贿M(jìn)料至該第一擠出 機(jī)，W在該第一擠出機(jī)中產(chǎn)生該塑料烙體，或者作為通過化學(xué)反應(yīng)自其產(chǎn)生該塑料烙體的 起始材料或起始材料混合物被進(jìn)料。在第一擠出機(jī)中，特別地制備該塑料烙體，由此該第一 擠出機(jī)也可W被稱為制備擠出機(jī)。
[0012] 將該塑料烙體傳送到出口噴嘴。所述出口噴嘴具體地是第二擠出機(jī)的出口噴嘴。 所述第二擠出機(jī)直接經(jīng)由烙體管線，或經(jīng)由另一個擠出機(jī)（其可W被稱為連接擠出機(jī)）被 定位在該第一擠出機(jī)的下游。被傳送到出口噴嘴的塑料烙體具有該至少一種發(fā)泡劑 及，如果合適的話，至少一種另外的添加劑）。該塑料烙體可W，如上所述，包括該至少一種 發(fā)泡劑。該塑料烙體在被引導(dǎo)通過該出口噴嘴之后膨脹，特別是由于它穿過出口噴嘴時發(fā) 生的膨脹。（膨脹對應(yīng)于，或產(chǎn)生自擠出機(jī)內(nèi)部和環(huán)境壓力之間的壓力差。）所述塑料烙 體已被引導(dǎo)通過出口噴嘴之后并且也可能在塑料烙體正在被引導(dǎo)通過該出口噴嘴時發(fā)生 塑料烙體的膨脹。特別由該至少一種發(fā)泡劑的膨脹引起塑料烙體膨脹，其中發(fā)泡劑由于在 塑料烙體穿過該出口噴嘴時該塑料烙體內(nèi)壓力減小而體積增加，其中，運(yùn)特別是與發(fā)泡劑 到氣相的相變相關(guān)的。將塑料烙體特別是引導(dǎo)通過出口噴嘴的至少一個間隙W產(chǎn)生泡沫塑 料層作為泡沫塑料體。該間隙可W沿著閉合線延伸，例如沿著沿圓形、楠圓形或多邊形延 伸。將該塑料烙體引導(dǎo)通過的間隙可進(jìn)一步具有矩形的截面，特別是扁平的矩形截面，例如 具有至少為1:5、1:10、1:15、1:20、1:50或更大的邊長比。因此，泡沫塑料體能夠W周向封 閉殼的形式，或者扁平層的形式或W錐片（具有如上所述的邊長比）的形式，從出口噴嘴出 現(xiàn)。
[0013] 為了獲得在塑料體內(nèi)的均勻分布的泡孔尺寸，條件是將該塑料烙體引導(dǎo)通過出口 噴嘴，在塑料烙體的截面上的溫度分布被均化。將W運(yùn)種方式已熱均化的所述塑料烙體引 導(dǎo)通過出口噴嘴。溫度差的減小因此也被稱為熱均化。
[0014] 在截面中不同位置之間的溫度差（特別是在塑料烙體的截面中不同的徑向位置 之間）被減小優(yōu)選至不超過8°C或5°C的最大溫度差，優(yōu)選不大于2°C，并且特別不大于 rc。最大溫度差對應(yīng)于塑料烙體同一截面內(nèi)的塑料烙體的最高溫度減去塑料烙體的最低 溫度。塑料烙體截面中的最冷點(diǎn)和最暖點(diǎn)之間的差因此不會大于所陳述的溫度差。所述溫 度差優(yōu)選設(shè)及出口噴嘴的直接上游的塑料烙體的截面，并且可W進(jìn)一步設(shè)及所述區(qū)段直接 上游的塑料烙體的截面，特別是該塑料烙體的溫度差減小的點(diǎn)處或直接下游（相對于塑料 烙體傳送方向）的塑料烙體的截面。優(yōu)選的情況是在塑料烙體截面的溫度差減小的點(diǎn)與出 口噴嘴之間，截面上的溫度分布的分散不增加。在塑料烙體被引導(dǎo)通過出口噴嘴之前，在截 面上的溫度的分散因此減小。徑向位置指由該截面的中屯、法線的間距限定的位置。在不同 徑向位置處的塑料烙體部分具有該截面的中屯、法線的不同間距。
[0015] 在第一和/或在第二擠出機(jī)中，借助于擠出機(jī)螺桿裝置傳送該塑料烙體。所述擠 出機(jī)螺桿裝置具有多個螺桿軸。運(yùn)些螺桿軸圍繞該擠出機(jī)螺桿裝置周向分布。運(yùn)些螺桿軸 W凹入方式在該擠出機(jī)螺桿裝置的圓周表面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。該擠出機(jī)螺桿裝置同樣旋轉(zhuǎn)。作為運(yùn) 些運(yùn)動的結(jié)果，特別是運(yùn)些螺桿軸所覆蓋的大表面積的結(jié)果，位于塑料烙體截面的不同位 置或半徑處的塑料烙體部分被混合。W運(yùn)種方式，在塑料烙體截面內(nèi)的溫度差減小。與此 同時，優(yōu)選的情況是借助于螺桿軸，在塑料烙體內(nèi)建立壓力，或至少，壓力損失至少部分地 由混合過程補(bǔ)償。W運(yùn)種方式，在塑料烙體被引導(dǎo)通過出口噴嘴之前，在塑料烙體截面中的 不同徑向位置之間的溫度差減少，并且W運(yùn)種方式已熱均化的塑料烙體在預(yù)定的壓力下被 引導(dǎo)通過該出口噴嘴。
[0016] 在該方法中使用的擠出機(jī)螺桿裝置在在此所描述的擠出裝置的一個實(shí)施例中可 具有不同長度區(qū)段。第二擠出機(jī)、并且特別是其擠出機(jī)螺桿裝置具有帶有不同混合特性或 傳送特性的第一和第二長度區(qū)段。該第一和第二縱向區(qū)段賦予傳送動作，或者被設(shè)計(jì)用于 此目的，例如由于它們具有螺紋（優(yōu)選是連續(xù)的或者另外是部分?jǐn)嗬m(xù)的）。運(yùn)些第一長度區(qū) 段特別地被設(shè)計(jì)用于混合并且例如具有混合結(jié)構(gòu)，并且優(yōu)選被設(shè)計(jì)為由于它們具有斷續(xù)螺 紋和/或一些其他的混合結(jié)構(gòu)（例如獎葉或有孔螺紋）而用于混合。運(yùn)些第二長度區(qū)段特 別地被設(shè)計(jì)用于建立壓力W便部分地或完全補(bǔ)償，例如，由于第一區(qū)段或者由于其他混合 結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的壓力損失。為了運(yùn)個目的，運(yùn)些第二長度區(qū)段可具有連續(xù)或優(yōu)選斷續(xù)的螺紋。 出口噴嘴上游的區(qū)段優(yōu)選是第一長度區(qū)段。
[0017] 第一和第二長度區(qū)段（同一擠出機(jī)的或同一擠出機(jī)螺桿裝置的）交替。優(yōu)選的是 多個（即兩個或更多）第一長度區(qū)段設(shè)置在一個擠出機(jī)中（特別是在第二擠出機(jī)中）。此 夕F，優(yōu)選的是多個（即兩個或更多）第二長度區(qū)段設(shè)置在一個擠出機(jī)中（即，在相同的擠出 機(jī)中）（特別是在第二擠出機(jī)中）。特別地，在該第一和第二長度區(qū)段（同一擠出機(jī)螺桿裝 置或同一擠出機(jī)的）之間，不設(shè)置不具有螺紋的過渡部。運(yùn)些長度區(qū)段優(yōu)選地直接彼此跟 隨，其中運(yùn)特別適用于同一擠出機(jī)或同一擠出機(jī)螺桿裝置。該塑料烙體被交替引導(dǎo)通過的 第一和第二長度區(qū)段直接彼此鄰接。因?yàn)檫\(yùn)些長度區(qū)段還反映了加工該塑料烙體的步驟的 順序，第二擠出機(jī)中混合步驟和壓力建立步驟彼此跟隨，優(yōu)選W交替的方式，并且特別是直 接地。還有可能在第一擠出機(jī)中或在第一和第二擠出機(jī)之間的連接擠出機(jī)中設(shè)置運(yùn)些長度 區(qū)段、優(yōu)選地第一和第二長度區(qū)段中的至少一個。該塑料烙體在第一擠出機(jī)內(nèi)傳送，或也在 該連接擠出機(jī)內(nèi)傳送。具體地，混合或建立壓力或運(yùn)兩者也在那里進(jìn)行，優(yōu)選多次并且特別 是交替地。在不同擠出機(jī)的長度區(qū)段之間可w設(shè)置連接部，使得不實(shí)現(xiàn)長度區(qū)段的直接序 列。另外，該第一擠出機(jī)可具有第一和/或第二長度區(qū)段，優(yōu)選按在此對于該第二擠出機(jī)描 述的方式。
[0018] 特別地，該擠出機(jī)螺桿裝置（特別是同一擠出機(jī)螺桿裝置）的第一和第二長度區(qū) 段直接彼此鄰接。該擠出機(jī)螺桿裝置的螺紋沿著該擠出機(jī)螺桿裝置的第一長度區(qū)段、第二 長度區(qū)段并且優(yōu)選運(yùn)兩個長度區(qū)段延伸。該螺紋可W是連續(xù)的，可W具有彼此鄰接的連續(xù) 螺紋區(qū)段，或可具有通過混合結(jié)構(gòu)鄰接的至少一個螺紋或至少一個螺紋區(qū)段，所述混合結(jié) 構(gòu)交替地橋接運(yùn)些螺紋區(qū)段。該混合結(jié)構(gòu)可W具有在旋轉(zhuǎn)方向上斷續(xù)（并且直接彼此鄰 接）的螺紋和/或其他混合結(jié)構(gòu)，例如獎葉或具有孔的螺紋。
[0019] 該擠出機(jī)螺桿裝置因此具有指向相應(yīng)擠出機(jī)的殼體并且延伸遠(yuǎn)至該殼體的邊緣。 如果該擠出機(jī)螺桿裝置具有混合結(jié)構(gòu)，則后者具有邊緣并延