DE2900858C2 - Vorrichtung zum Extrudieren flacher plastischer Stränge - Google Patents

Description

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abschnitt zwischen dem Düseneingang und Düsenausgang soll sich daher im Prinzip etwa nach der Formel

y² = const · —

parabelförmig verengen. Der Düsenlängsschnitt ähnelt demgemäß also dem Längsschnitt einer Trompete.

Der oder die am Austrittsschlitz der Düse, insbesondere in Querrichtung verstellbar, befestigten Strangaufteiler ermöglichen im bestimmten Bereich das Extrudieren jeder beliebigen Anzahl von parallel taufenden flachen Strängen bzw. Bändern oder Folien mit der jeweils gewünschten Breite. Wesentlich ist dabei, daß das Aufteilen in Stränge durch an den Düsenaustrittsschlitz dicht angepreßte Stege bzw. Bügel erfolgt, weil an dieser Stelle die Extrusionsmischung wegen der vorgeschalteten Kanal- bzw. Kalibrierzone schon weitgehend entspannt ist

Um an den mit der zu extrudierenden Mischung in Berührung kommenden Seitenkanten des jeweiligen zum Aufteilen des flachen Strangs in Einzelbänder verwendeten als Bügel ausgebildeten Mittelstegs und Randstegs das Bilden von unerwünschten Wirbeln zu vermeiden, werden diese Seiten- oder Bügelkanten zweckmäßig abgerundet Als Krümmungsradius der Kanten kann vorzugsweise ein Radius von r = 0,2 mm gewählt werden.

Die Extrusionsmischung ist zwar schon weitgehend entspannt, wenn sie auf den jeweiligen Strangaufteilcr-Bügei am Ausgang des Düsenschlitzes trifft. Sie quellt aber nach dem Verlassen der Düse noch weiterhin auf. Da die Flachprofile dadurch breiter als die jedem Einzelband entsprechenden Düsenschlitze sind, ist es erforderlich, den jeweiligen Strangaufteiler-Bügel möglichst dünn zu machen. Als günstiger Wert hat sich beispielsweise eine Stärke von nur etwa 0,6 mm erwiesen. Da sich so dünne Stege bei Betrieb biegen würden, ist eine mechanische Stabilisierung erforderlich. Zum Verstärken des dünnen Strangaufteiler-Bügels darf jedoch nur eine im Prinzip so keilförmig ausgebildete Rippe eingesetzt werden, die auf das sich beim Verlassen der Düse in der Breite entspannende Flachprofil keinen seitlichen Druck ausübt. Letzterer würde zum Beispiel bei Verwendung stärkerer bzw. runder Bügel höhere, das gleichzeitige Extrudieren von mehreren Strängen ausschließende Austrittswiderstände zur Folge haben.

Durch die erfindungsgemäße, verstellbare Spritzeinrichtung ist dafür gesorgt, daß alle Flachprofile — bei gleichzeitigem Extrudieren mehrerer Stränge, Bänder, Folien etc. — rechteckig sind und innerhalb sehr enger vorgeschriebener Toleranzen die gleichen. Abmessungen haben. Trotz erheblicher Steigerung der Spritzleistung wurde dabei keine nennenswerte Scherung und damit eine verminderte Produktqualität nicht beobachtet.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Strangprofilzahl und -breite in einem bestimmten Bereich an einer einzigen Düse beliebig variiert werden. Die Strangstärke läßt sich u. a. mit Hilfe einer das jeweils gepreßte Flachprofil mit einstellbarer Zugkraft abnehmender Folgeeinrichtung bestimmen. Irgendwelche Störungen innerhalb der Düse können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht auftreten, da die Strangaufteiler und die entsprechenden Widersiände aus dem Druckbereich in der Düse in den Entspannungsbereich außerhalb der Düse verlegt worden sind. Insbesondere aus diesem Grund kann die Extrusionsleistung der erfindungsgemäßen Düse auf das Mehrfache bisheriger Profildüsen eingestellt werden, ohne das Schwierigkeiten betreffend die Homogenität der extrudierten flachen Stränge, Bänder, Folien usw. auftreten. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht zudem keine nennenswerte Gefahr von Störungen infolge von Verunreinigungen. Solche Verunreinigungen, zum Beispiel ungelöste Kautschukteilchen, Bepuderungsklumpen und ähnliches werden von Ausnahmen abgesehen, abgeflacht und durch den engen Düsenschlitz mit der Extrudiergeschwindigkeit hindurchgepreßt Die Strangqualität wird dadurch nicht beeinträchtigt Dieser Vorteil ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung alle in bezug auf Verunreinigungen eventuell nachteiligen Übergänge innerhalb des Strömungskanals weggelassen bzw. ausgeglichen und — soweit erforderlich — an den Düsenausgang verlegt worden sind.

Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden die Einzelheiten der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Extruder mit Spritzkopf und Düse; F i g. 2 einen vertikalen Längsschnitt von F i g. 1; F i g. 3 die Ansicht »A« der Düse gemäß F i g. 1; Fig.4 einen vergrößert gezeichneten Strangaufteiler; und

F i g. 5 den Schnitt längs der Linie V-V von F i g. 4. Die Vorrichtung gemäß F i g. 1 bis 5 besteht aus einem Schnecken-Extruder 1, einer Strainerplatte 2, einem beheizbaren Spritzkopf 3, einer Düse 4 und einem oder mehreren Strangaufteilern 5. Der Ausgang des Extruders 1 und die Strainerplatte 2 sind in ihren Formen so ausgeführt, daß eine schneckenbedingte Pulsierung, Drallbewegung und der ungleichmäßige Fluß der zugeführten plastischen Masse weitgehend aufgehoben werden. Im Spritzkopf 3 wird der runde Strang in einen flachen übergeführt, in die strömungsgerechte Düse 4 gepreßt und in einzelne rechteckige Flachbänder durch die Strangaufteiler 5 getrennt

Der gezeichnete Spritzkopf 3 besteht aus einem zu beheizenden Ring, an dem die Düse 4 befestigt ist Die Düse 4 kann aus zwei Teilen zusammengesetzt sein. Um ein durch den Spritzdruck bedingtes Auseinanderspreizen der Düsenteile zu verhindern, wird die Düse 4 vorzugsweise in einen festen Rahmen 7 eingebaut und mit Andrückschrauben 8 festgehalten.

Die zu extrudierende Masse gelangt im Anschluß an die Strainerplatte 2 durch einen gerundeten, sich von dem Spritzkopfeintritt 9 und zu dem Spritzkopfaustritt so 10 erstreckenden Raum in einen am Spritzkopfaustritt 10 bzw. Düseneintritt 11 beginnenden und bis zum Düsenaustritt 12 reichenden, in einen schmalen Düsenschlitz 13 auslaufenden Düsenraum. Zum gegenseitigen Abtrennen und Begrenzen der zu extrudierenden Flachprofile dienen die Strangaufteiler 5 vor dem mittleren Bereich des Austrittsschlitzes 13 sowie die an den Längsenden des Austrittsschlitzes 13 vorgesehenen zu verstellenden Bandbegrenzer 6. Das wesentliche konstruktive Merkmal des Strangaufteilers 5 und des Bandbegrenzers 6 sind die abgerundeten Kanten 14 und die flache, dünne Ausführung des mit dem Spritzgut in Berührung kommenden sowie seitlich verstellbaren Bügels 15. Ein Querschnitt durch den Bügel 15 ist ein in F i g. 5 vergrößert dargestellt. Der gesamte Strangaufteiler 5 besteht aus dem flachen Bügel 15 und einer darauf gesetzten, schmaleren und keilförmig auslaufenden Verstärkungsrippe 16. Letztere ist so konstruiert, daß sie auch mit der aufquellenden, extrudierten plastischen

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Masse nicht in Kontakt kommt.

Um die Strangaufteiler 5 waagerecht verstellen zu können, sind an ihnen je zwei Langlöcher 17 und am Austrittsschlitz 13 der Düse 4 je zwei passende Führungen 18 (F i g. 3) vorgesehen. An der Stirnfläche beiderseits des Austrittsschlitzes 13 sind noch zwei Reihen mit mehreren Gewindebohrungen zum Befestigen der Strangaufteiler 5 eingesetzt. Der Abstand dieser Bohrungen und die Breite der Langlöcher sind so aufeinander abgestimmt, daß jeder beliebige Teilbereich des Austrittsschlitzes 13 aufgedeckt werden kann.

Eine weitere Voraussetzung für das störungsfreie Extrudieren ist die zwischen Düseneintritt 11 und Düsenaustritt 12 nach Art der Funktion y² = — konisch verengte Form der Düse 4. Bei dieser Düsenform ist das Verhältnis von Druckaufbau im Extruderkopf und Spritzgeschwindigkeit optimal einzustellen. Bei allen früheren Vorrichtungen eingangs genannter Art mußten entweder viel höhere Drücke im Extruderkopf aufgebaut werden, um die erfindungsgemäß erzielbaren Extrusionsgeschwindigkeiten zu erreichen, oder aber man mußte sich mit geringeren Extrusionsgeschwindigkeiten zufrieden geben. Das rührte daher, daß zum Aufteilen der Stränge bestimmte Vorrichtungen im Produktraum eingebaut waren und dadurch im Bereich höchster Scherspannung der plastischen Masse ein zusätzlicher Widerstand in Kauf zu nehmen war. Dieser Widerstand führte vor allem zu einer starken Abbremsung der äußeren Kanten des jeweiligen ein- oder mehrteiligen Profils bzw. zu einem partiellen Voreilen der Mitte des Stranges. Das extrudierte flache Band war damit im Querschnitt nicht rechteckig, sondern in der Mitte dicker als an den Rändern. Zum Einstellen eines rechteckigen Querschnitts mußten daher schrittweise Korrekturen von Hand an der Düse vorgenommen werden. Diese Korrekturen galten aber nur für bestimmte Qualitäten und Mischungen des jeweiligen plastischen Materials. Bei einer größeren Produktpalette mit verschiedenen plastischen Massen und verschiedenen Flachprofilen war daher eine Vielzahl von aufwendigen Profildüsen sowie Zusatzeinrichtungen zum Extrudieren erforderlich. Bei zu hohen Drücken und folglich zu hohen Temperaturen durch Spaltrückfluß oder zu geringer Durchfiußgeschwindigkeit der plastischen Masse bestand ferner — je nach den speziellen Materialeigenschaften — häufig die Gefahr einer vorzeitigen Vulkanisierung.

Die vorgenannten Schwierigkeiten werden durch die erfindungsgemäße Düse behoben, weil sich der Spritzkopf bis zum Düsenaustritt sehr steil von einem ursprünglich runden in einen rechteckigen Querschnitt verengt und weil die Stranggutteiler 5 nicht innerhalb des Produktraums, sondern außen auf dem Austrittsschlitz 13 der Düse 4 aufliegen. Durch das erfindungsgemäße Zusammenwirken der Strainerplatte 2, des kurzen Spritzkopfes 3 und der Spritzdüse 4 mit den verstellbaren Strangaufteilern 5 wurde es möglich, die ganze Produktpalette mit den unterschiedlichsten Eigenschaften und Konfektionierungsformen als Flachprofile zu extrudieren, ohne daß — auch bei in dieser Hinsicht kritischen Materialien — vorzeitig eine Vulkanisierung eingeleitet wird

Da plastische Massen in Vorrichtungen eingangs genannter Art im letzten Extrusionsabschnitt auf die Endprodukttemperatur erhitzt sein können und eine längere Verweilzeit bei dieser Temperatur ein Vulkanisieren im Spritzkopf auslösen kann, muß der Obergang zwischen dem runden Spritzkopfeintritt 9 und dem flachen Spritzkopfaustritt 10 auf einem sehr kurzen axialen Weg erfolgen (F i g. 2). Auf diesem Weg dürfen deshalb auch keine nennenswerten, druckerhöhenden Widerstände vorhanden sein. Bei plastischen Massen, die bei zu großen Widerstand nicht mehr fließfähig sind, ist letzteres besonders wichtig. Bei dem glatt an den Spritzkopfhohlraum anschließenden sich konisch verengenden Düsenkanal mit rechteckigen Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden vorgenannte Bedingungen in geradezu idealer Weise erfüllt, weil der Produktraum auf ein Minimum verkleinert bzw. in Fließrichtung verkürzt ist und nennenswerte Strömungswiderstände nicht enthält.

In einem Ausführungsbeispiel hat ein erfindungsgemäß aufgebauter Spritzkopf bei einem Übergang von 108 mm Durchmesser auf 18 χ 90 mm Querschnitt eine Länge von nur 50 mm. Die üblicherweise bisher mit einem so kurzen Spritzkopf verbundenen Strömungsnachteile werden durch die erfindungsgemäß verstellbare Düse voll ausgeglichen, weil der Produktraum keinerlei Mechanismen zum Abteilen der Einzelstränge mehr enthält.

Mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wurden bisher Flachprofile zwischen 0,2 und 2,5 mm Stärke und 8 bis 100 mm Breite in verschiedensten Kombinationen von Stärke und Breite extrudiert. Die Strangstärke ist durch den Düsenschlitz vorgegeben. Diese Stärke kann aber noch durch Änderung der Zugkraft im Strang bis zu ± 0,2 mm korrigiert werden. Die Stranggeschwindigkeit konnte gegenüber derjenigen bei bisherigen konstanten Profildüsen in vielen Fällen mehr als verdoppelt werden, wobei die Geschwindigkeitsgrenze im wesentlichen durch die Leistungsfähigkeit der nachgeschalteten Konfektioniereinrichtung gesetzt wird.

Liste der Bezugszeichen

1 = Extruder, Schneckenextruder

2 = Strainerplatte

3 = Spritzkopf

4 = Düse

5 = Strangaufteiler

6 = Bandbegrenzer

7 = Rahmen

8 = Andrückschrauben

9 = Spritzkopfeintritt

10 = Spritzkopfaustritt

11 = Düseneintritt

12 = Düsenaustritt

13 = Austrittsschlitz

14 = Kanten

15 = Bügel

16 = Verstärkungsrippe, Bügelverstärkungsrippe

17 = Langlöcher

18 = Führungen

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

29 OO 858 1 2 zeuge den jeweiligen Erfordernissen nicht genau ange- Patentansprüche: paßt, so treten außer Unterschieden in Breite und Stär ke der einzelnen Stränge Kräuseleffqkte und Wellen auf

1. Vorrichtung zum Extrudieren flacher Stränge. der Strangoberfläche auf. Eine weitere Folge können Bänder oder Folien aus plastischer Masse mit Hilfe 5 eine geänderte Fließorientierung oder Einschnürungen eines eine Düse aufweisenden Spritzkopfes, wobei sein.

die Düse einen in einem geraden Auslaßkanal mit Aus DE-AS 12 04 568 ist eine Matrize zur Herstellung

Austrittsschlitz mündenden Einlaufbereich mit von Graphitstangen bekannt Demgegenüber betrifft

rechteckigen, sich zwischen zwei einander gegen- die Erfindung im wesentlichen einen Spritzkopf und ei-

überliegenden Flächen konvex verengendem 10 ne Extrusionsdüse mit vertikal verstellbaren, variablen

Durchflußquerschnitt aufweist, dadurch ge- Stangaufteilern zur Herstellung von Flachprofilen und

kennzeichnet, daß der Auslaßkanal an seinem Folien.

Austrittsschlitz (13) durch mindestens einen quer zur Das gemäß bekanntem Verfahren zu verarbeitende

Schlitzlänge verlaufenden, als Strangaufteiler (5) Produkt ist plastisch formbar mit den bekannten Gra-

dienenden Mittelsteg unterteilt ist, daß der Mittel- 15 phit-Gleiteigenschaften. Bei dem Gegenstand der Erfin-

steg außen auf dem Austrittsschlitz (13) der Düse (4) dung werden demgegenüber Dichtungs- bzw. Klebe-

längs des Schlitzes verschiebbar angeordnet ist, daß massen verarbeitet Bekanntlich haben Klebemassen

außer dem als Strangaufteiler (5) dienenden Mittel- gerade keine Gleiteigenschaften, sondern sie sind für

steg bzw. den Mittelstegen außen an den Schlitzen- das Verbinden korrespondierender Teile vorgesehen,

den je ein als Bandbegrenzer (6) dienender Randsteg 20 Auch US-PS 27 20679 beschreibt eine Vorrichtung

liegt, und daß die Strangaufteiler (5) aus je einem in zum Extrudieren plastischer Stränge. Hierbei ist das zu

Flußrichtung des Strangs relativ dünnen Bügel (15) verarbeitende Produkt eine gut formbare plastische

mit einer im Querschnitt etwa dreieckigen Bügelver- Masse, die beliebig mit einer Messerklinge — ohne die-

stärkungsrippe (16) bestehen. se zu verkleben — bearbeitet werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann demzeichnet, daß die Düse (4) aus zwei längs ihres Aus- gegenüber auch eine extrem zähe, honigartige Masse trittsschlitzes (13) getrennten, inbesondere in einem auf ein silikonisiertes Trägerpapier abfallfrei aufge-Rahmen (7) mit mehreren Andrückschrauben (8) zu- bracht werden. Der Massestrang braucht nicht mit eisammengepreßten Teilen besteht nem Messer vom Hauptstrang abgezogen werden, wo·

30 bei die Messerklinge verschmiert werden könnte und

wobei sich zwischen dem Messer und der Düse ein Produktstropfen nicht festsetzen und die Anlage außer Betrieb setzen kann.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Extru- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Eindieren flacher Stränge, Bänder oder Folien aus plasti- 35 richtung eingangs genannter Art einschließlich der Exscher Masse mit Hilfe eines eine Düse aufweisenden trusionsdüse und den übrigen Zusatzeinrichtungen so Spritzkopfes, wobei die Düse einen in einem geraden auszubilden, daß mehrere Arten von sich nach Produkt-Auslaßkanal mit Austrittsschlitz mündenden Einlaufbe- mischung und/oder Fließeigenschaften unterscheidenreich mit rechteckigen, sich zwischen zwei einander ge- den parallelen Flachprofilen bzw. Bändern oder Folien genüberliegenden Flächen konvex verengendem 40 ohne Wechsel des jeweiligen Spritzkopfes, insbesonde-Durchflußquerschnitt aufweist. re auch bei gleicher AustrittsgeschwLndigkeit aller Pro-

Ais plastische Masse können dabei z. B. elasto-plasti- file, extrudiert werden können. Die Profilbreite und im sehe und gegebenenfalls klebrige Kautschukprodukte begrenzten Rahmen auch die Profilhöhe sowie die Zahl bzw. Kitt vorgesehen werden. Bei den flachen Strängen der extrudierten Flachprofile soll dabei auf einfache kann es sich beispielsweise um plastische Dichtungspro- 45 Weise verändert werden können. Zum Gewährleisten file handeln. einer einwandfreien Produktqualität soll ferner die Ver-

Zum Herstellen solcher Flachprofile werden bei- weitoeit der jeweiligen Produktmischung im Spritzkopf spielsweise in der Kautschukindustrie Spezialspritzköp- bzw. in den Extrusionswerkzeugen durch Verringern fe mit aufwendigen Innenkonturen zum Beeinflussen des Produktvolumens des Spritzkopfes auf ein Mini- und Aufteilen der Produktströmung eingesetzt. Zu dem 50 mum herabgesetzt sein.

jeweiligen Spritzkopf gehört ferner eine Profildüse. In Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht

der Regel kann mit einer solchen Kombination von in der Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß Hauptan-Spritzkopf und Düse nur ein Querschnitt einer bestimm- spruch.

ten plastischen Produktmischung extrudiert werden. Bei Vorzugsweise soll die Düse aus zwei längs ihres AusÄnderung der Mischung und/oder des Strangquer- 5s trittschlitzes getrennten, insbesondere in einem Rahmen schnittes müssen daher Düse und/oder Spritzkopf aus- mit mehreren Andrückschrauben zusammengepreßten gewechselt werden. Teilen bestehen.

Zum Rationalisieren ist man bestrebt, mehrere flache Im wesentlichen wird die der Erfindung zugrundelie-

Stränge bzw. Bänder oder Folien mit gleicher Breite gende Aufgabe also durch eine besondere innere Dü- und gleicher Stärke gleichzeitig zu spritzen. Wegen des 60 senform und einen oder mehrere außen auf den Düsenstark produktäbhängigen KanaifiusScS im Spritzkopf ausintisschiiiz gesetzte verstellbare Sirangauiteiier gemuß hierbei die Konstruktion der Spritzwerkzeuge hau- löst. Die Düse soll an ihrer der Austrittsseite des Spritzfig in mehreren Versuchen optimiert werden, um u. a. zu kopfes zugewandten Eintrittsseite einen größeren und erreichen, daß keiner der Stränge gegenüber einem an- an ihrer Austrittsseite einen kleineren rechteckigen deren voreilt oder zurückbleibt. In vielen Fällen kann 65 Querschnitt und einen dazwischen liegenden sich verendies Ziel nur erreicht werden, wenn die Spritzleistung — genden Kanalabschnitt aufweisen, der vor dem Düsenunter Umständen bis an die Schwelle der Wirtschaftlich- austrittsschlitz in eine relativ kurze, zum Beispiel 3 bis keit — herabgesetzt wird. Werden die Extrusionswerk- 5 mm lange, gerade Kanal-Zone übergeht. Der Düsen-