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并且借助于下游第二擠出機來生產(chǎn)泡沫體，該第一擠出機 從塑料顆粒產(chǎn)生塑料烙體，該第二擠出機接收所述塑料烙體，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。
[0003] 對于許多應用，有利的是泡沫體W可能最均勻的機械特性形成，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進行后膨脹。
[0004] 因為迄今已知的后處理方法不完全滿足均勻泡沫結(jié)構(gòu)的需求，所W本發(fā)明的一個 目的是詳細說明一種可W至少部分實現(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)獨立權(quán)利要求所述的方法和擠出裝置來實現(xiàn)。有利的實施例由 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在塑料體上進行的進一步后處理過程（用于該 結(jié)構(gòu)的進一步均勻化，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，運樣使得在已經(jīng)具有更均勻的泡沫塑料體的情況下，可運樣的方 式進行任何后處理，使得該后處理導致比用已知方法獲得的更均勻的結(jié)構(gòu)。被進料（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 出機的殼體內(nèi)產(chǎn)生塑料烙體。為了運個目的，將塑料-例如呈顆粒的形式-進料到該第一 擠出機中。在其被進料到該第一擠出機中的運個點處，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)將該塑料進料到該第一擠出機之后），例如借助于將該至少一種 添加劑和/或發(fā)泡劑進料到該第一擠出機或在該方法中使用的在該第一擠出機之后的部 件中。發(fā)泡劑優(yōu)選進料到產(chǎn)生該塑料烙體的步驟中的塑料烙體（在第一擠出機中）中，其 中根據(jù)應用，該發(fā)泡劑可w進料到將該第一擠出機連接到下游的第二擠出機上的烙體管線 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 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和/或在通向該第一擠出機的進 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 導時，運些物質(zhì)例如作為至少部分轉(zhuǎn)化成氣相的結(jié)果膨脹（通過化學反應和/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 或其他氣體如氮氣。發(fā)泡劑可W特別作為發(fā)泡劑溶液被進料。
[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、或化學上相應但不同類型的熱塑 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料至該第一擠出 機，W在該第一擠出機中產(chǎn)生該塑料烙體，或者作為通過化學反應自其產(chǎn)生該塑料烙體的 起始材料或起始材料混合物被進料。在第一擠出機中，特別地制備該塑料烙體，由此該第一 擠出機也可W被稱為制備擠出機。
[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的出口噴嘴。 所述第二擠出機直接經(jīng)由烙體管線，或經(jīng)由另一個擠出機（其可W被稱為連接擠出機）被 定位在該第一擠出機的下游。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。（膨脹對應于，或產(chǎn)生自擠出機內(nèi)部和環(huán)境壓力之間的壓力差。）所述塑料烙 體已被引導通過出口噴嘴之后并且也可能在塑料烙體正在被引導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。將該塑料烙體引導通過的間隙可進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運種方式已熱均化的所述塑料烙體引 導通過出口噴嘴。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和最暖點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/或在第二擠出機中，借助于擠出機螺桿裝置傳送該塑料烙體。所述擠 出機螺桿裝置具有多個螺桿軸。運些螺桿軸圍繞該擠出機螺桿裝置周向分布。運些螺桿軸 W凹入方式在該擠出機螺桿裝置的圓周表面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。該擠出機螺桿裝置同樣旋轉(zhuǎn)。作為運 些運動的結(jié)果，特別是運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 由混合過程補償。W運種方式，在塑料烙體被引導通過出口噴嘴之前，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運種方式已熱均化的塑料烙體在預定的壓力下被 引導通過該出口噴嘴。
[0016] 在該方法中使用的擠出機螺桿裝置在在此所描述的擠出裝置的一個實施例中可 具有不同長度區(qū)段。第二擠出機、并且特別是其擠出機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)的或者另外是部分斷續(xù)的）。運些第一長度區(qū) 段特別地被設(shè)計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。運些第二長度區(qū)段特 別地被設(shè)計用于建立壓力W便部分地或完全補償，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。為了運個目的，運些第二長度區(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（同一擠出機的或同一擠出機螺桿裝置的）交替。優(yōu)選的是 多個（即兩個或更多）第一長度區(qū)段設(shè)置在一個擠出機中（特別是在第二擠出機中）。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)置在一個擠出機中（即，在相同的擠出 機中）（特別是在第二擠出機中）。特別地，在該第一和第二長度區(qū)段（同一擠出機螺桿裝 置或同一擠出機的）之間，不設(shè)置不具有螺紋的過渡部。運些長度區(qū)段優(yōu)選地直接彼此跟 隨，其中運特別適用于同一擠出機或同一擠出機螺桿裝置。該塑料烙體被交替引導通過的 第一和第二長度區(qū)段直接彼此鄰接。因為運些長度區(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中或在第一和第二擠出機之間的連接擠出機中設(shè)置運些長度 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內(nèi)傳送，或也在 該連接擠出機內(nèi)傳送。具體地，混合或建立壓力或運兩者也在那里進行，優(yōu)選多次并且特別 是交替地。在不同擠出機的長度區(qū)段之間可w設(shè)置連接部，使得不實現(xiàn)長度區(qū)段的直接序 列。另外，該第一擠出機可具有第一和/或第二長度區(qū)段，優(yōu)選按在此對于該第二擠出機描 述的方式。
[0018] 特別地，該擠出機螺桿裝置（特別是同一擠出機螺桿裝置）的第一和第二長度區(qū) 段直接彼此鄰接。該擠出機螺桿裝置的螺紋沿著該擠出機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] 該擠出機螺桿裝置因此具有指向相應擠出機的殼體并且延伸遠至該殼體的邊緣。 如果該擠出機螺桿裝置具有混合結(jié)構(gòu)，則后者具有邊緣并延