BE1019318A5

BE1019318A5 - EXTRUSION MATCH.

Info

Publication number: BE1019318A5
Application number: BE2010/0261A
Authority: BE
Inventors: Wit Marc De
Original assignee: Pro C Ept
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2012-06-05
Also published as: WO2011135512A1

Abstract

Extrusiematrijs omvattende een veelheid aan eerste en tweede openingen die verbonden zijn door middel van een kanaal waarbij een te extruderen materiaal door genoemde kanalen kan worden geduwd, waarbij de extrusiematrijs een in hoofdzaak holle structuur heeft, waarbij een holte zich zodaning binnenin de extrusiematrijs uitstrekt dat de holte ten minste een deel van de kanalen omringt en afgesloten is van de kanalen en/of openingen waarbij de holte verder verbonden is met een buitenoppervlak van de extrusiematrijs door middel van één of meerdere instroom-openingen en uitstroom-openingen, zodanig dat een warmte-overdragend fluïdum doorheen de holte van extrusiematrijs kan stromen.Extrusion die comprising a plurality of first and second openings connected by means of a channel through which a material to be extruded can be pushed through said channels, the extrusion die having a substantially hollow structure, a cavity extending within the extrusion die such that cavity surrounds at least a portion of the channels and is sealed from the channels and / or openings, the cavity being further connected to an outer surface of the extrusion die by means of one or more inflow openings and outflow openings, such that a heat sink transferring fluid can flow through the extrusion die cavity.

Description

Extrusiematrijs, werkwijze voor het maken van de extrusiematrijs en gebruik van de extrusiematrijs.Extrusion die, method for making the extrusion die and use of the extrusion die.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een extrusiematrijs volgens de aanhef van de eerste conclusie en op een werkwijze voor het maken van een dergelijke matrijs.The present invention relates to an extrusion die according to the preamble of the first claim and to a method for making such a die.

De huidige uitvinding betreft ook een werkwijze voor het maken van de extrusiematrijs alsook het gebruik van de extrusiematrijs.The present invention also relates to a method for making the extrusion die as well as the use of the extrusion die.

Extrusie is een vaak gebruikte vormgevingstechniek waarbij een vervormbaar materiaal door een matrijs met één of meerdere openingen, wordt geperst. Deze openingen in de matrijs kunnen complexe vormen hebben die het uiteindelijk geëxtrudeerde staafmateriaal, of extrusieprofiel, een welbepaalde vorm zullen geven. Het persen van het materiaal door de extrusiematrijs kan zowel onder hoge als lage druk gebeuren, maar gebeurt vaak onder een zeer hoge wrijving omdat de te extruderen materialen vaak zeer viskeuze of zelfs vaste stoffen zijn. Bij bepaalde vaste stoffen wordt het basismateriaal of granulaat dat dient geëxtrudeerd te worden soms zodanig onder druk gezet en gekneed dat de temperatuur hiervan zeer sterk stijgt ten gevolgen van de hoge wrijvingskrachten die het granulaat in een dergelijke situatie ondervindt. Dit kan tot gevolg hebben dat het granulaat smelt of instabiel wordt.Extrusion is a frequently used shaping technique in which a deformable material is pressed through a mold with one or more openings. These openings in the mold can have complex shapes that will give the final extruded rod material, or extrusion profile, a specific shape. The pressing of the material through the extrusion die can be done under both high and low pressure, but often under very high friction because the materials to be extruded are often very viscous or even solids. With certain solids, the base material or granulate to be extruded is sometimes pressurized and kneaded in such a way that the temperature thereof rises very sharply as a result of the high frictional forces that the granulate experiences in such a situation. This can cause the granulate to melt or become unstable.

In de meeste gevallen is extrusie een continu proces waarbij het te extruderen materiaal naar de matrijs wordt aangevoerd door middel van bijvoorbeeld één of twee schroeven, zoals een archimedesschroef, die omvat zit in een nauw bij deze schroef of schroeven aansluitende buis. Indien meer dan één schroef wordt gebruikt, kunnen deze schroeven coroterend of contraroterend worden opgesteld.In most cases, extrusion is a continuous process in which the material to be extruded is supplied to the mold by means of, for example, one or two screws, such as an archimedean screw, which is contained in a tube closely fitting to this screw or screws. If more than one screw is used, these screws can be arranged in a rotating or counter-rotating manner.

Het te extruderen materiaal of granulaat wordt bij het begin van de schroef in de buis aangevoerd door middel van een aanvoertrechter of een hopper. Bij een continue aanvoer van granulaat kan dankzij een permanent draaiende schroef, een continu extrusieproces worden verkregen.The material or granulate to be extruded is fed into the tube at the start of the screw by means of a feed hopper or hopper. With a continuous supply of granulate, a continuous extrusion process can be obtained thanks to a permanently rotating screw.

In bepaalde sectoren zoals de metaalsector worden eveneens niet-continu extrusieprocessen gebruikt. In dit geval wordt geen schroef gebruikt, maar zal een pers die zich tussen twee posities kan bewegen, gedurende meerdere opeenvolgende cycli telkens een hoeveelheid te extruderen materiaal, door de matrijs persen.Non-continuous extrusion processes are also used in certain sectors such as the metal sector. In this case, no screw is used, but a press that can move between two positions will press a quantity of material to be extruded through the die during several consecutive cycles.

Extrusietechnieken worden toegepast in verschillende sectoren voor het extruderen van een grote verscheidenheid aan producten. Zo wordt deze techniek bijvoorbeeld toegepast in de kunststoffensector voor het extruderen van kunststof profielen, maar eveneens in de voedingssector, bijvoorbeeld voor het extruderen van pasta. Ook in de metaalsector wordt gebruik gemaakt van extrusietechnieken.Extrusion techniques are used in various sectors for extruding a wide variety of products. This technique is used, for example, in the plastics sector for extruding plastic profiles, but also in the food sector, for example for extruding pasta. Extrusion techniques are also used in the metal sector.

In de meeste van de hierboven beschreven toepassingen van extrusietechnieken wordt deze vormgevingstechniek aangewend voor het maken van langwerpige profielen met een welbepaalde vorm en doorsnede. Dit is echter niet steeds het geval.In most of the applications of extrusion techniques described above, this shaping technique is used to make elongated profiles with a specific shape and cross-section. However, this is not always the case.

In de farmaceutische sector bijvoorbeeld worden extrusietechnieken vaak gecombineerd met spheronisatietechnieken in een zogenaamd extrusie-spheronisatieproces. Deze techniek wordt gebruikt voor de productie van pellets, en kan dus bij de formuleringstechnieken in de farma-industrie worden gerekend. Pellets zijn kleine bolletjes opgebouwd uit farmaceutische componenten en/of actieve stoffen, die een verschillende dikte kunnen hebben afhankelijk van de beoogde toepassing. Dergelijke pellets worden naast, de farmaceutische industrie ook vaak gebruikt in de agro- en plastic-industrie.In the pharmaceutical sector, for example, extrusion techniques are often combined with spheronization techniques in a so-called extrusion-spheronization process. This technique is used for the production of pellets, and can therefore be counted among the formulation techniques in the pharmaceutical industry. Pellets are small balls made up of pharmaceutical components and / or active substances, which can have a different thickness depending on the intended application. In addition to the pharmaceutical industry, such pellets are also often used in the agricultural and plastic industries.

Bij een extrusie-spheronisatieproces worden farmaceutische componenten eerst gemixt of gekneed in een aparte mixer. Eventueel kan deze mixer ook deel uitmaken van de extruder of extrusiemachine. Het eindproduct van dit deelproces is een ruwe natte pasta die het voorbewerkt product vormt voor het extrusieproces. Dit extrusieproces is een natte extrusie waarbij het granulaat door een matrijs met een groot aantal verschillende openingen of kanalen, wordt geperst. Doordat de natte pasteuze massa hierbij onder hoge druk door de smalle kanalen worden geperst, wordt een zeer hoge wrijving bekomen, wat kan leiden tot een sterke opwarming. Als eindproduct van dit extrusieproces worden langwerpige korte slierten verkregen die eens ze een bepaalde lengte bereikt hebben, afbreken en in een opvangbank vallen. Eventueel kunnen deze slierten ook mechanisch worden afgesneden.In an extrusion-spheronization process, pharmaceutical components are first mixed or kneaded in a separate mixer. Optionally, this mixer can also be part of the extruder or extruder. The end product of this sub-process is a raw wet paste that forms the pre-processed product for the extrusion process. This extrusion process is a wet extrusion in which the granulate is pressed through a mold with a large number of different openings or channels. Because the wet pasty mass is pressed through the narrow channels under high pressure, a very high friction is obtained, which can lead to a strong heating. As an end product of this extrusion process, elongated short strands are obtained that, once they have reached a certain length, break off and fall into a collection bank. Optionally, these strings can also be cut off mechanically.

Deze dunne slierten vormen het basisproduct voor het spheronisatieproces dat de derde fase van het volledige proces vormt. Tijdens de spheronisatie worden de extrudaten op een wrijvingsplaat van de spheronizer rondgedraaid tot pellets. Deze wrijvingsplaat bestaat bijvoorbeeld uit een geruit patroon om de wrijvingen en botsingen zo optimaal mogelijk te laten plaatsvinden. Het is net door deze wrijvingskrachten dat de pellets kunnen gevormd worden.These thin strands form the basic product for the spheronization process that forms the third phase of the entire process. During spheronization, the extrudates are spun into pellets on a friction plate of the spheronizer. This friction plate consists of, for example, a checkered pattern to allow the frictions and collisions to take place as optimally as possible. It is precisely because of these frictional forces that the pellets can be formed.

Het spheroderen van een product duurt meestal 2-10 minuten, en met een rotatiesnelheid tussen 100-3000 rpm is een mooie ronde pellet te verkrijgen. Deze rotatiesnelheid is afhankelijk van de grootte van de spheronisator en van de pellet. Meer nog dan de absolute snelheid, is vooral de snelheid in combinatie met de diameter van de wrijvingsplaat en de diepte van het gekozen patroon op de wrijvingsplaat van belang.Spheroding a product usually takes 2-10 minutes, and with a rotation speed between 100-3000 rpm a nice round pellet can be obtained. This rotation speed depends on the size of the spheronizer and the pellet. Even more than the absolute speed, the speed in combination with the diameter of the friction plate and the depth of the chosen pattern on the friction plate is particularly important.

Na dit spheronisatieproces worden de verkregen pellets gedroogd, waarna ze geschikt zijn om bijvoorbeeld in een gelatinecapsule te worden verpakt of verder te worden verwerkt in tablets, of te worden gecoat, enz. Deze pellets kunnen ook een basis vormen voor de rest van een formulering. De actieve bestanddelen worden in dit geval gecoat op de pellets of met de pellets gemixt, waarna ze verder worden verwerkt. Vermits deze pellets kunnen bestaan uit een polymeer kunnen ze ook opnieuw samen met een actief bestanddeel geëxtrudeerd worden.After this spheronization process, the pellets obtained are dried, after which they are suitable, for example, to be packaged in a gelatin capsule or further processed in tablets, or to be coated, etc. These pellets can also form a basis for the rest of a formulation. The active ingredients are in this case coated on the pellets or mixed with the pellets, after which they are further processed. Since these pellets can consist of a polymer, they can also be re-extruded together with an active ingredient.

De extrusiestap is uiteraard van zeer groot belang in het bovengeschreven extrusie-spheronisatieproces. Een probleem dat echter met de extrusiestap gepaard gaat, is dat het granulaat soms door de zeer hoge druk en wrijving sterk wordt opgewarmd in de extruder. Meer specifiek wordt het granulaat zeer sterk opgewarmd vlak voor de extrusiematrijs en in de openingen en kanalen van de extrusiematrijs. Een dergelijke opwarming zal in verschillende industriële sectoren geen probleem vormen, en is in bijvoorbeeld de kunststofindustrie zelfs wenselijk. In de farmaceutische industrie echter, wordt vaak gewerkt met zeer gevoelige farmaceutische of biologisch actieve stoffen, kan een dergelijke hoge opwarming nefast zijn voor de stof in kwestie. De opwarming in de huidige bestaande extrusiematrijzen vormt dan ook een groot probleem in deze sectoren.The extrusion step is of course of great importance in the above-described extrusion spheronization process. However, a problem associated with the extrusion step is that the granulate is sometimes strongly heated in the extruder due to the very high pressure and friction. More specifically, the granulate becomes very strongly heated just before the extrusion die and in the openings and channels of the extrusion die. Such heating will not present a problem in various industrial sectors, and is even desirable in, for example, the plastics industry. In the pharmaceutical industry, however, very sensitive pharmaceutical or biologically active substances are often used, such a high warming can be detrimental to the substance in question. The warming in the existing existing extrusion molds is therefore a major problem in these sectors.

Er is bijgevolg behoefte aan een extrusiematrijs waarbij de temperatuur van het te extruderen materiaal beter kan worden gecontroleerd dan in de bestaande extrusiematrijzen.There is therefore a need for an extrusion die where the temperature of the material to be extruded can be controlled better than in the existing extrusion die.

Dit wordt bereikt met een extrusiematrijs die de technische kenmerken vertoont van het kenmerkend deel van de eerste conclusie.This is achieved with an extrusion die that exhibits the technical features of the characterizing part of the first claim.

Daartoe heeft de extrusiematrijs een in hoofdzaak holle structuur, waarbij een holte zich zodanig binnenin de extrusiematrijs uitstrekt dat de holte ten minste een deel van de kanalen omringt en afgesloten is van de kanalen en/of openingen door middel van de eerste zijde, tweede zijde en de kanaalwanden zodat dat de holte zelf niet in direct contact staat met de kanalen of de eerste of tweede openingen, waarbij de holte verder verbonden is met een buitenoppervlak van de extrusiematrijs door middel van één of meerdere instroom-openingen en één of meerdere uitstroom-openingen, zodanig dat een warmte-overdragend fluïdum doorheen de holte van extrusiematrijs kan stromen waarbij genoemd fluïdum de holte instroomt doorheen genoemde instroom-openingen en de holte uitstroomt doorheen genoemde uitstroom-openingen.To that end, the extrusion die has a substantially hollow structure, a cavity extending within the extrusion die such that the cavity surrounds at least a portion of the channels and is sealed off from the channels and / or openings by means of the first side, second side and the channel walls so that the cavity itself is not in direct contact with the channels or the first or second openings, the cavity being further connected to an outer surface of the extrusion die by means of one or more inflow openings and one or more outflow openings such that a heat transfer fluid can flow through the extrusion die cavity wherein said fluid flows into the cavity through said inflow openings and the cavity flows out through said inflow openings.

Een dergelijke extrusiematrijs kan gedurende het extrusieproces worden afgekoeld door bijvoorbeeld een koelvloeistof, wat een belangrijk voordeel is. Deze koelvloeistof zal via de instroom- en uitstroom-openingen door de holte stromen, en zal op deze manier warmte kunnen uitwisselen met de kanalen waardoor het te extruderen materiaal wordt geperst. Gevoelige farmaceutische stoffen zullen bijgevolg een sterk verminderd risico lopen op thermische beschadiging door de opwarming ten gevolge van de hoge druk.Such an extrusion die can be cooled during the extrusion process by, for example, a cooling liquid, which is an important advantage. This cooling liquid will flow through the inflow and outflow openings through the cavity, and in this way will be able to exchange heat with the channels through which the material to be extruded is pressed. Sensitive pharmaceutical substances will therefore run a greatly reduced risk of thermal damage due to heating due to the high pressure.

De extrusiematrijs volgens de huidige uitvinding is eveneens niet beperkt tot afkoeling van de te extruderen materialen. Indien dit wenselijk is kan het te extruderen materiaal ook bijkomend opgewarmd worden door bijvoorbeeld warm water of een ander warm fluïdum door de holte in de matrijs te laten stromen.The extrusion die according to the present invention is also not limited to cooling of the materials to be extruded. If this is desired, the material to be extruded can also be additionally heated by, for example, allowing hot water or other hot fluid to flow through the cavity in the mold.

Een additioneel voordeel van een dergelijke extrusiematrijs is dat de extrusiesnelheden zullen kunnen verhoogd worden, gezien de geproduceerde hitte nu beter onder controle kan worden gehouden.An additional advantage of such an extrusion die is that the extrusion speeds can be increased, since the heat produced can now be better controlled.

De extrusiematrijs volgens de huidige uitvinding is echter geenszins beperkt tot toepassingen in de farmaceutische sector en zal in iedere sector waarin extrusietechnieken gebruikt worden, kunnen worden ingezet.The extrusion die according to the present invention is, however, by no means limited to applications in the pharmaceutical sector and can be used in any sector in which extrusion techniques are used.

De wanden van de extrusiematrijs volgens de huidige uitvinding kunnen erg dun worden uitgevoerd. Zo is de wanddikte beperkt tot 0.5 of 1 mm, eventueel zelfs tot 0.3 mm of minder.The walls of the extrusion die according to the present invention can be made very thin. For example, the wall thickness is limited to 0.5 or 1 mm, possibly even to 0.3 mm or less.

In bepaalde voorkeuruitvoeringsvormen van deze uitvinding wordt de holte in de matrijs begrensd wordt door binnenzijden, waarbij de holte verder een rooster omvat dat deze binnenzijden met elkaar verbindt.In certain preferred embodiments of this invention, the cavity in the mold is bounded by inner sides, the cavity further comprising a grid connecting these inner sides to each other.

Doordat de matrijs volgens deze uitvinding een holte omvat, en dus op bepaalde plaatsen een dubbelwandige structuur verkrijgt, wordt ook de sterkte van de matrijs op deze plaatsen gedeeltelijk aangetast. Om een voldoende stevigheid van de matrijs te garanderen kan ervoor gekozen worden een roosterstructuur in de matrijs aan te brengen, die de binnenzijden van de holte met elkaar verbindt, of met ander woorden de wanden van de dubbelwandige structuur met elkaar verbindt.Because the mold according to the present invention comprises a cavity, and thus acquires a double-walled structure at specific locations, the strength of the mold at these locations is also partially affected. In order to guarantee a sufficient rigidity of the mold, it may be decided to provide a lattice structure in the mold, which connects the inner sides of the cavity, or in other words connects the walls of the double-walled structure.

Dit rooster kan elk soort rooster zijn gekend door de vakman, en wordt bij voorkeur zodanig uitgevoerd in de matrijs, dat de doorstroming van warmte-overdragende fluïda in de extrusiematrijs op een minimale wijze beïnvloed wordt, dit wil bijvoorbeeld zeggen waarbij de temperatuurscontrole van het te extruderen materiaal door middel van het doorstromen van warmte-verdragende fluïda nog steeds goed kan worden gecontroleerd.This grid can be any kind of grid known to the person skilled in the art, and is preferably designed in such a way that the flow of heat-transferring fluids into the extrusion die is influenced in a minimal manner, that is to say for example where the temperature control of the Extruding material through the flow of heat-bearing fluids can still be properly controlled.

In een voorkeuruitvoeringsvorm van de huidige uitvinding dat de extrusiematrijs de vorm heeft van een koepel, waarbij de eerste zijde een concave zijde is en de tweede zijde een convexe zijde is.In a preferred embodiment of the present invention that the extrusion die is in the form of a dome, wherein the first side is a concave side and the second side is a convex side.

Deze koepel kan de vorm hebben van een sfeer,een dome, een ellips, enz.This dome can take the form of an atmosphere, a dome, an ellipse, etc.

In deze uitvoeringsvorm wordt de pasteuze massa van het te extruderen materiaal of het granulaat vanuit de binnenzijde van de koepelvormige extrusiematrijs naar de buitenzijde van deze matrijs geduwd doorheen de verschillende kanalen in de matrijs. Dankzij de koepelvormige structuur zal het te extruderen materiaal bij het einde van het aanvoerapparaat, bijvoorbeeld de schroef, in een radiaal buitenwaardse richting doorheen de kanalen worden geperst. Hierbij wordt een zeer goede drukverdeling verkregen waardoor een efficiëntere extrusie, een verlaagde wrijving en bijgevolg een verlaagde temperatuur, wordt verkregen.In this embodiment, the pasty mass of the material to be extruded or the granulate is pushed from the inside of the dome-shaped extrusion die to the outside of this die through the various channels in the die. Thanks to the dome-shaped structure, the material to be extruded at the end of the feed device, for example the screw, will be pressed through the channels in a radially outward direction. A very good pressure distribution is hereby obtained, whereby a more efficient extrusion, a reduced friction and, consequently, a reduced temperature, is obtained.

In een verdere voorkeuruitvoeringsvorm van de huidige uitvinding bevinden de hechtingsmiddelen zich tussen de eerste en de tweede zijde.In a further preferred embodiment of the present invention, the adhesive means are located between the first and the second side.

Op deze manier kan de extrusiematrijs zeer eenvoudig en stevig worden vastgehecht op een extrusiemachine of extruder, zonder dat de hechtingsmiddelen de te extruderen materialen hinderen.In this way the extrusion die can be very easily and firmly attached to an extrusion machine or extruder, without the adhesive means hindering the materials to be extruded.

Bij voorkeur is de extrusiematrijs uit een metaal gemaakt.The extrusion die is preferably made from a metal.

Hierbij gaat verdere voorkeur uit naar roestvrij staal of titanium.In this regard, stainless steel or titanium is further preferred.

Een dergelijke extrusiematrijs moet aan zeer hoge drukken kunnen weerstaan, en moet bijgevolg uit een stevig materiaal gemaakt zijn. Metalen voldoen in het algemeen aan alle voorwaarden die benodigd zijn voor het materiaal waaruit een extrusiematrijs wordt gevormd.Such an extrusion die must be able to withstand very high pressures, and must therefore be made of a sturdy material. Metals generally meet all the conditions required for the material from which an extrusion die is formed.

Deze uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het produceren van een extrusiematrijs waarbij de extrusiematrijs wordt geproduceerd door middel van een techniek gekozen uit de groep van 3D-printen, laser sinteren, RM-Precies Rapid Manufacturing Lasermelting, Electron Beam Melting (EBM), stereolithogragie, en combinaties hiervan, bij voorkeur wordt de extrusiematrijs geproduceerd door middel van RM-Precies Rapid Manufacturing Lasermelting.This invention also relates to a method for producing an extrusion die wherein the extrusion die is produced by a technique selected from the group of 3D printing, laser sintering, RM-Precise Rapid Manufacturing, Laser Melting, Electron Beam Melting (EBM), stereolithogragy, and combinations thereof, preferably the extrusion die is produced by RM-Precise Rapid Manufacturing Laser Melting.

Een complexe structuur zoals de hierboven beschreven extrusiematrijs zal zeer moeilijk kunnen worden geproduceerd met klassieke productietechnieken zoals bijvoorbeeld draaien en frezen. Het feit dat de extrusiematrijs bij voorkeur uit een stevig materiaal zoals een metaal gevormd wordt, bemoeilijkt dit productieproces nog verder.A complex structure such as the extrusion die described above will be very difficult to produce with traditional production techniques such as, for example, turning and milling. The fact that the extrusion die is preferably formed from a sturdy material such as a metal further complicates this production process.

De hierboven beschreven technieken zijn echter wel in staat om dergelijke complexe structuren te produceren. Door middel van bijvoorbeeld sintertechnieken worden de structuren met een laser laag na laag opgebouwd, waardoor constructies kunnen worden geproduceerd die vroeger moeilijk of niet te maken waren. De lagen die met dergelijke technieken worden opgebouwd hebben bovendien een zeer beperkte laagdikte. Zo kunnen laagdiktes van enkele tienden van een millimeter worden verkregen.However, the techniques described above are capable of producing such complex structures. By means of, for example, sintering techniques, the structures are built up layer by layer with a laser, so that structures can be produced that were previously difficult or impossible to make. The layers that are built up with such techniques also have a very limited layer thickness. Layer thicknesses of a few tenths of a millimeter can thus be obtained.

Bovendien kunnen deze technieken vandaag de dag ook worden toegepast op metalen, terwijl deze tot enkele jaren terug enkel op kunststoffen konden worden toegepast. Zo kunnen bijvoorbeeld structuren uit titanium worden geproduceerd.Moreover, these techniques can now also be applied to metals, whereas until a few years ago they could only be applied to plastics. For example, structures can be produced from titanium.

De materialen die gevormd worden door middel van sinterprocessen zijn bovendien zeer hard doordat de materiaalkorrels tot een temperatuur worden verhit waarop ze net niet smelten. Op deze manier groeien de contactpunten tussen de korrels waardoor zeer harde materialen kunnen worden verkregen. Gesinterd wolfraamcarbide is bijvoorbeeld één van de hardste materialen die momenteel bestaan. Bovendien is het corrosievast en aanvaardbaar voor de Good Manufacturing Practice (GMP) in de farmaceutische industrie.Moreover, the materials formed by sintering processes are very hard because the material grains are heated to a temperature at which they do not melt. In this way the contact points between the grains grow, so that very hard materials can be obtained. Sintered tungsten carbide, for example, is one of the hardest materials currently available. Moreover, it is corrosion-resistant and acceptable for the Good Manufacturing Practice (GMP) in the pharmaceutical industry.

Zoals hierboven reeds vermeld, is het dus mogelijk met de werkwijze volgens deze uitvinding een extrusiematrijs met een holte te verkrijgen, waardoor de extrusiematrijs op bepaalde plaatsen een dubbelwandige structuur verkrijgt. Het is bovendien mogelijk met de werkwijze volgens de huidige uitvinding, deze extrusiematrijs zodanig te produceren dat de dikte van een enkele metalen wand slechts 0.3 mm of minder bedraagt, waardoor de totale dikte van de extrusiematrijs beperkt kan blijven tot 0.5 tot 2 mm, zelfs op de plaatsen waar de extrusiematrijs een dubbelwandige structuur heeft.As already stated above, it is thus possible with the method according to the present invention to obtain an extrusion die with a cavity, whereby the extrusion die acquires a double-walled structure at certain locations. Moreover, with the method according to the present invention, it is possible to produce this extrusion die such that the thickness of a single metal wall is only 0.3 mm or less, so that the total thickness of the extrusion die can be limited to 0.5 to 2 mm, even at the places where the extrusion die has a double-walled structure.

Dit maakt het mogelijk een dubbelwandige extrusiematrijs te produceren, waarbij de temperatuur optimaal gereguleerd kan worden dankzij de doorstroming van een warmte-overdragend fluïdum, waarbij de totale lengte van de kanalen toch beperkt blijft tot 0.5 tot 2 mm, wat een groot voordeel is.This makes it possible to produce a double-walled extrusion die, in which the temperature can be optimally regulated thanks to the flow of a heat-transferring fluid, whereby the total length of the channels is nevertheless limited to 0.5 to 2 mm, which is a great advantage.

Door de hoge sterkte van de laser-gesmolten materialen bewaart de matrijs bovendien zijn stevigheid en sterkte, ondanks de dun uitgevoerde structuur. Hierdoor zal een dun uitgevoerde dubbelwandige matrijs met holte toch bestand zijn tegen een zeer hoge druk.Moreover, due to the high strength of the laser-fused materials, the mold retains its sturdiness and strength, despite the thin structure. As a result, a thin-walled double-walled mold with cavity will nevertheless withstand a very high pressure.

Deze uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het produceren van een onderdeel van een extrusiemachine waarbij het onderdeel van een extrusiemachine wordt geproduceerd door middel van een techniek gekozen uit de groep van 3D-printen, laser sinteren, RM-Precies Rapid Manufacturing Lasermelting, Electron Beam Melting (EBM), stereolithogragie, en combinaties hiervan, bijvoorkeur wordt het onderdeel van een extrusiemachine geproduceerd door middel van RM-Precies Rapid Manufacturing Lasermelting.This invention also relates to a method for producing a part of an extrusion machine wherein the part of an extrusion machine is produced by a technique selected from the group of 3D printing, laser sintering, RM-Precise Rapid Manufacturing, Laser Melting, Electron Beam Melting (EBM), stereolithogragy, and combinations thereof, preferably the part of an extrusion machine is produced by RM-Precise Rapid Manufacturing Laser Melting.

Deze technieken zijn dezelfde als deze hierboven beschreven en bieden bijgevolg dezelfde voordelen. Het is dan ook voordelig om niet enkel de hierboven beschreven extrusiematrijs door middel van deze technieken te produceren, maar eveneens andere onderdelen van de extrusiemachine, gezien deze ook een complexe vorm of structuur kunnen vertonen, waardoor ze moeilijk met klassieke productiemethoden te produceren zijn.These techniques are the same as those described above and therefore offer the same advantages. It is therefore advantageous not only to produce the extrusion die described above by means of these techniques, but also other parts of the extrusion machine, since these can also have a complex shape or structure, which makes them difficult to produce with traditional production methods.

Zo kan het onderdeel van de extrusielmachine gekozen wordt uit de groep van een schroef, een extrusiematrijs, een koepelvormige extrusiematrijs, een pers, een extrusiebuis, een aanvoertrechter, een hopper, een extrusie-as en hechtingsmiddelen om verschillende onderdelen van een extrusiematrijs aan elkaar te hechten.For example, the part of the extrusion machine can be selected from the group consisting of a screw, an extrusion die, a dome-shaped extrusion die, a press, an extrusion tube, a feed hopper, a hopper, an extrusion shaft and bonding means for joining together various parts of an extrusion die. attach.

Al deze onderdelen hebben vaak een complexe vorm, waardoor het voordelig is ze door bovenstaande technieken te laten produceren. Het dient opgemerkt te worden dat in de hierboven vermelde groep van onderdelen, ook een extrusiematrijs en een koepelvormige extrusiematrijs worden vermeld. Hiermee worden extrusiematrijzen in het algemeen bedoeld en dus niet enkel de hierboven beschreven extrusiematrijs waarin zich een holte uitstrekt. Deze uitvinding heeft met andere woorden ook betrekking op de bovenstaande werkwijze voor het produceren van klassieke extrusiematrijzen zoals deze bijvoorbeeld in de kunststoffensector worden gebruikt, omdat ook deze klassieke matrijzen zeer efficiënt kunnen geproduceerd worden met behulp van bovenbeschreven technieken.All of these parts often have a complex shape, making it advantageous to have them produced by the above techniques. It should be noted that in the above-mentioned group of components, an extrusion die and a dome-shaped extrusion die are also mentioned. By this is meant extrusion molds in general and therefore not only the extrusion mold described above in which a cavity extends. In other words, this invention also relates to the above method for producing classical extrusion dies such as they are used, for example, in the plastics sector, because these classical dies can also be produced very efficiently using the techniques described above.

De uitvinding verder betrekking op een werkwijze voor het produceren van een onderdeel van een extrusiemachine waarbij het onderdeel van de extrusiemachine een in hoofdzaak holle structuur heeft, waarbij een holte zich binnenin het onderdeel van de extrusie machine uitstrekt waarbij de holte verbonden is met een buitenoppervlak van het onderdeel van de extrusiemachine door middel van één of meerdere instroom-openingen en één of meerdere uitstroom-openingen, zodanig dat een warmte-overdragend fluïdum doorheen de holte van het onderdeel van de extrusiemachine kan stromen waarbij genoemd fluïdum de holte instroomt doorheen genoemde instroom-openingen en de holte uitstroomt doorheen genoemde uitstroom-openingen.The invention further relates to a method for producing a part of an extrusion machine wherein the part of the extrusion machine has a substantially hollow structure, a cavity extending inside the part of the extrusion machine, the cavity being connected to an outer surface of the part of the extruder through one or more inflow openings and one or more outflow openings, such that a heat transfer fluid can flow through the cavity of the part of the extruder, said fluid inflowing the cavity through said inflow openings and the cavity flows out through said outflow openings.

Op deze manier kan niet enkel een extrusiematrijs met een holle structuur worden geproduceerd, maar kan elk onderdeel van de extrusiemachine van een analoge holte worden voorzien.In this way, not only an extrusion die with a hollow structure can be produced, but each part of the extrusion machine can be provided with an analogue cavity.

Zo wordt het bijvoorbeeld mogelijk een schroef te voorzien van een dergelijke holte, zodat de schroef opgewarmd of afgekoeld kan worden door een warmte-overdragend fluïdum en dit voor, na of gedurende het extrusieproces.For example, it becomes possible to provide a screw with such a cavity, so that the screw can be heated or cooled by a heat-transferring fluid before, after or during the extrusion process.

Het wordt op deze manier mogelijk om van ieder onderdeel van een extrusiemachine een variant te ontwerpen en te produceren, waarvan de temperatuur op een veel betere manier kan gereguleerd worden dan in de bestaande versies.In this way it becomes possible to design and produce a variant of each part of an extruder, the temperature of which can be regulated in a much better way than in the existing versions.

Zo kan bijvoorbeeld op een eenvoudige wijze apparatuur ontwikkeld worden voor bijvoorbeeld meltextrusie. Meltextrusie is een extrusietechniek waarbij het te extruderen materiaal verschillende thermische behandelingen ondergaat gedurende het extrusieproces. Door de extrusiematrijs en eventueel andere onderdelen van de extrusiemachine van een dergelijke holte te voorzien waardoor warmte-overdragende fluiïda kunnen stromen, kan een proces voor meltextrusie worden ontwikkeld waarbij het te extruderen materiaal meerdere thermische behandelingen ondergaat, en waarbij het proces veel beter gecontroleerd kan worden dan bij de bestaande meltextrusietechnieken.For example, in a simple manner, equipment can be developed for, for example, meltrusion. Meltextrusion is an extrusion technique in which the material to be extruded undergoes various thermal treatments during the extrusion process. By providing the extrusion die and possibly other parts of the extrusion machine with such a cavity through which heat transfer fluids can flow, a process for meltex extrusion can be developed in which the material to be extruded undergoes multiple thermal treatments, and in which the process can be controlled much better than with the existing meltex extrusion techniques.

De uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van bijgevoegde figuren.The invention will be further elucidated with reference to the annexed figures.

Figuur 1 toont een dwarsdoorsnede van een extrusiematrijs omvattende een holte die met de werkwijze volgens de huidige uitvinding kan geproduceerd worden.Figure 1 shows a cross-section of an extrusion die comprising a cavity that can be produced with the method according to the present invention.

Figuur 2 toont een bovenste perspectiefaanzicht van de extrusiematrijs uit figuur 1, waarop ook aanvoer- en afvoerslangen te zien zijn.Figure 2 shows an upper perspective view of the extrusion die of Figure 1, on which supply and discharge hoses can also be seen.

Figuur 3 toont een bovenste perspectiefaanzicht van de extrusiematrijs uit figuur 1 waarop ook aanvoer- en afvoerslangen te zien zijn.Figure 3 shows an upper perspective view of the extrusion die of Figure 1 on which supply and discharge hoses can also be seen.

Figuur 4 toont een tweede uitvoeringsvorm van een extrusiematrijs die met de werkwijze volgens de huidige uitvinding kan geproduceerd worden.Figure 4 shows a second embodiment of an extrusion die that can be produced with the method according to the present invention.

Figuur 5 toont de doorsneden van enkele voorkeuruitvoeringsvorm van de kanalen in de extrusiematrijs volgens de huidige uitvinding.Figure 5 shows the cross-sections of some preferred embodiment of the channels in the extrusion die according to the present invention.

Figuur 6 toont de doorsneden van enkele voorkeuruitvoeringsvormen van extrusiematrijzen en bijhorende schroeven die met de werkwijze volgens de huidige uitvinding kunnen geproduceerd worden.Figure 6 shows the cross-sections of some preferred embodiments of extrusion dies and associated screws that can be produced with the method according to the present invention.

Figuur 7 toont de doorsneden van enkele verdere voorkeuruitvoeringsvorm van extrusiematrijzen die met de werkwijze volgens de huidige uitvinding kunnen geproduceerd worden.Figure 7 shows the cross-sections of some further preferred embodiments of extrusion dies that can be produced with the method according to the present invention.

Figuur 8 toont enkele detailweergaven van een extrusiematrijs volgens de huidige uitvinding, waarop de holte is weergegeven.Figure 8 shows some detailed views of an extrusion die according to the present invention, on which the cavity is shown.

Figuur 9 toont enkele verdere detailweergaven van een extrusiematrijs volgens de huidige uitvinding, waarop de holte is weergegeven.Figure 9 shows some further detailed views of an extrusion die according to the present invention, on which the cavity is shown.

Fig. 10 toont een doorsnede van een kanaal met een ontluchting-/ontwateringkanaal.FIG. 10 shows a section of a channel with a venting / dewatering channel.

1. Extrusiematrijs 2. Kanaal 3. Eerste opening 4. Tweede opening 5. Eerste zijde 6. Tweede zijde 7. Holte 8. Hechtingsmiddelen 9. Instroom-opening 10. Uitstroom-opening 11. Schroef 12. Ontluchting-/ontwateringkanaal1. Extrusion die 2. Channel 3. First opening 4. Second opening 5. First side 6. Second side 7. Cavity 8. Adhesives 9. Inflow opening 10. Outflow opening 11. Screw 12. Venting / dewatering channel

De extrusiematrijs getoond in figuur 1 is een voorbeeld van een extrusiematrijs die volgens de werkwijzen van de huidige uitvinding kan geproduceerd worden. De extrusiematrijs omvat een holte waardoor een warmte-overdragend fluïdum kan stromen, hechtingsmiddelen om de extrusiematrijs met een extrusiemachine te verbinden, en meerdere kanalen die begrens die elk begrens worden door een kanaalwand, een eerste en een tweede opening.The extrusion die shown in Figure 1 is an example of an extrusion die that can be produced according to the methods of the present invention. The extrusion die comprises a cavity through which a heat transferring fluid can flow, adhesion means for connecting the extrusion die to an extrusion machine, and a plurality of channels that are each bounded by a channel wall, a first and a second opening.

De holte waardoor het warmte-overdragend fluïdum kan stromen is in deze uitvoeringsvorm van de extrusiematrijs ringvormig en beperkt zich dus tot het omringen van de kanalen die zich het dichts tegen een rand van de extrusiematrijs bevinden. De uitvinding is hier geenszins toe beperkt en in andere uitvoeringsvormen van deze uitvinding strekt de holte zich verder uit binnen de extrusiematrijs, waardoor de holte een groter deel van de kanalen kan omringen.In this embodiment of the extrusion die, the cavity through which the heat-transferring fluid can flow is annular and is therefore limited to surrounding the channels closest to an edge of the extrusion die. The invention is by no means limited to this, and in other embodiments of this invention, the cavity extends further within the extrusion die, whereby the cavity can surround a larger portion of the channels.

Een dergelijke uitvoeringsvorm wordt getoond in figuren 8 en 9. In deze figuren is een voorkeuruitvoeringsvorm van een extrusiematrijs volgens de huidige uitvinding te zien. De matrijs heeft een dubbele koepelstructuur waarin een groot aantal verschillende kanalen te zien zijn, die elk begrensd worden door een eerste opening, een tweede opening en kanaalwanden. Deze extrusiematrijs omvat twee koepels omdat de matrijs bedoeld is voor een extruder met twee schroeven. In deze extrusiematrijs strekt de holte zich verder uit binnenin de matrijs. Zo is duidelijk te zien dat de holte de verschillende kanalen omringt. Hierdoor zal een zeer goede warmte-uitwisseling worden bekomen met het te extruderen materiaal dat door deze kanalen wordt geperst.Such an embodiment is shown in figures 8 and 9. In these figures a preferred embodiment of an extrusion die according to the present invention can be seen. The mold has a double dome structure in which a large number of different channels can be seen, each of which is bounded by a first opening, a second opening and channel walls. This extrusion die comprises two domes because the die is intended for an extruder with two screws. In this extrusion die, the cavity extends further inside the die. This way you can clearly see that the cavity surrounds the different channels. A very good heat exchange will hereby be obtained with the material to be extruded which is pressed through these channels.

De extrusiematrijs heeft in de uitvoeringsvorm getoond in figuren 1-3 en in de uitvoeringsvormen getoond in figuren 8 en 9 een koepelvormige structuur. De uitvinding is hiertoe ook geenszins beperkt en iedere andere structuur voor de extrusiematrijs kan vrij bepaald worden door de vakman.The extrusion die has a dome-shaped structure in the embodiment shown in Figures 1-3 and in the embodiments shown in Figures 8 and 9. The invention is also by no means limited to this and any other structure for the extrusion die can be freely determined by those skilled in the art.

De kanalen getoond in de extrusiematrijs op figuren 1-3 zijn in hoofdzaak lineair, maar ook tot deze vorm van kanalen is de uitvinding geenszins beperkt. Zo kunnen bijvoorbeeld kanalen met een conische structuur of kanalen met een versmalling of verbreding in het centrum, worden gekozen. In figuur 5 worden enkele voorbeelden van voorkeuruitvoeringsvormen van kanalen getoond. De vormen van de kanalen zijn van belang omdat ze gedurende de extrusie effecten zoals relaxatie, callibratie en/of compressie van het te extruderen materiaal kunnen teweegbrengen, wat in specifieke situaties zeer wenselijk kan zijn. In klassieke matrijzen is het soms moeilijk om verschillende dergelijke stappen achtereenvolgens in één matrijs door te voeren, waardoor er bijvoorbeeld verschillende extrusiestappen nodig zijn. Doordat met de werkwijze volgens deze uitvinding gemakkelijk kanalen met een complexe structuur kunnen worden gevormd, is het nu mogelijk deze stappen achtereenvolgens in één matrijs te doorlopen.The channels shown in the extrusion die in Figures 1-3 are substantially linear, but the invention is by no means limited to this form of channels. For example, channels with a conical structure or channels with a narrowing or widening in the center can be selected. Figure 5 shows some examples of preferred embodiments of channels. The shapes of the channels are important because, during extrusion, they can produce effects such as relaxation, callibration and / or compression of the material to be extruded, which may be highly desirable in specific situations. In traditional molds it is sometimes difficult to successively carry out various such steps in one mold, so that, for example, different extrusion steps are required. Because channels with a complex structure can easily be formed with the method according to the present invention, it is now possible to go through these steps successively in one mold.

Figuur 10 toont een voorbeeld van een dergelijk kanaal waarin eerst een compressie en vervolgens een relaxatie van het te extruderen product wordt verkregen. Tevens wordt op Figuur 10 een ontluchting-/ontwateringkanaal getoond dat op het kanaal is aangesloten.Figure 10 shows an example of such a channel in which first a compression and then a relaxation of the product to be extruded is obtained. Figure 10 also shows a venting / dewatering channel that is connected to the channel.

Volgens de werkwijze van deze uitvinding is het mogelijk een extrusiematrijs te produceren waarin elk kanaal een dergelijk ontluchting-/ontwateringkanaal omvat.According to the method of this invention, it is possible to produce an extrusion die in which each channel comprises such a venting / dewatering channel.

Verder kan de vorm van een doorsnede van een kanaal vrij gevarieerd worden. Zo kunnen vierkante, driehoekige, ovaalvormige, etc, doorsneden van de kanalen worden gekozen, waardoor het de vorm van het extrusieprofiel kan worden gevarieerd.Furthermore, the shape of a section of a channel can be varied quite widely. For example, square, triangular, oval-shaped, etc. cross sections of the channels can be selected, whereby the shape of the extrusion profile can be varied.

Op figuur 4 wordt een tweede uitvoeringsvorm van een extrusiematrijs getoond. Deze extrusiematrijs omvat geen holte voor de doorstroming van een warmte-overdragend fluïdum en valt dus niet onder de eerste conclusie, maar is wel een voorbeeld van een extrusiematrijs die volgens de wekwijze van deze uitvinding kan geproduceerd worden. Volgens deze werkwijze kan in principe elk onderdeel van een extrusiemachine worden geproduceerd door middel van een techniek gekozen uit de groep van 3D-printen, laser sinteren, RM-Precies Rapid Manufacturing Lasermelting, Electron Beam Melting (EBM), stereolithogragie, en combinaties hiervan, bijvoorkeur wordt het onderdeel van een extrusiemachine geproduceerd door middel van RM-Precies Rapid Manufacturing Lasermelting.Figure 4 shows a second embodiment of an extrusion die. This extrusion die does not include a cavity for the flow of a heat transferring fluid and is therefore not covered by the first claim, but it is an example of an extrusion die that can be produced according to the method of this invention. According to this method, in principle any part of an extrusion machine can be produced by means of a technique chosen from the group of 3D printing, laser sintering, RM-Precise Rapid Manufacturing, Laser Melting, Electron Beam Melting (EBM), stereo lithography, and combinations thereof, preferably the part of an extrusion machine is produced by means of RM-Precise Rapid Manufacturing Laser Melting.

De extrusiematrijs getoond in figuur 4 is een goed voorbeeld van een onderdeel dat met behulp van bovenstaande technieken kan geproduceerd worden, omdat het een vrij complexe structuur heeft. Een dergelijke structuur zal via de bestaande productiemethoden zoals draaien, frezen, etc. zeer moeilijk geproduceerd kunnen worden.The extrusion die shown in Figure 4 is a good example of a part that can be produced using the above techniques because it has a fairly complex structure. Such a structure will be very difficult to produce via the existing production methods such as turning, milling, etc.

Verdere voorbeelden van complexe extrusiematrijzen die met de werkwijze volgens de huidige uitvinding kunnen geproduceerd worden, worden getoond in figuren 6 en 7. In figuren 6 wordt bij twee voorkeuruitvoeringsvorm van een extrusiematrijs tevens een bijhorende schroef getoond waarvan de vorm complementair is aan de extrusiematrijs. Dergelijke complexe vormen van een complementaire extrusiematrijs en schroef kunnen eveneens moeilijk worden bereikt met de klassieke productiemethoden, maar vormen geen enkel probleem voor de werkwijze die beschreven staat in de huidige uitvinding.Further examples of complex extrusion dies that can be produced with the method according to the present invention are shown in figures 6 and 7. In two preferred embodiments of an extrusion die, an associated screw is also shown, the shape of which is complementary to the extrusion die. Such complex forms of a complementary extrusion die and screw are also difficult to achieve with the traditional production methods, but do not pose any problem for the method described in the present invention.

In de extrusiematrijzen weergegeven in figuren 6 en 7 is tevens de richting weergeven waarin de granulaten of het te extruderen materiaal zal worden geëxtrudeerd. Naargelang de positie van de Kanalen in de extrusiematrijs aan te passen kunnen deze richtingen naar wens aangepast en gevarieerd worden.The extrusion dies shown in figures 6 and 7 also show the direction in which the granules or the material to be extruded will be extruded. Depending on the position of the channels in the extrusion die, these directions can be adjusted and varied as desired.

Claims

An extrusion die (1) comprising a first side (5) and a second side (6), a plurality of first openings (3) located in said first side (5) and a plurality of corresponding second openings (4) which are located in said second side (6), wherein each first opening (3) is connected to a corresponding second opening (4) by means of a channel (2) bounded by channel walls which connect the first (5) and the second side (6) connecting, wherein a material to be extruded can be pushed through said channels (2) from the first side (5) to the second side (6) of the extrusion die (1), the extrusion die (1) further comprising adhesion means (8 ) to connect said extrusion die (1) to an extrusion machine, the extrusion die (1) having a substantially hollow structure, a cavity (7) extending within the extrusion die (1) such that the cavity (7) has at least part of the channels (2) is surrounded and closed off of the channels (2) and / or openings (3, 4) by means of the first side (5), second side (6) and the channel walls, the cavity (7) being further connected to an outer surface of the extrusion die ( 1) by means of one or more inflow openings (9) and one or more outflow openings (10), such that a heat transferring fluid can flow through the cavity (7) of extrusion die (1), said fluid being the cavity (7) flows in through said inlet openings (9) and the cavity flows out through said outlet openings (10), characterized in that the wall thickness is limited to 1 mm.

Extrusion die (1) according to claim 1, characterized in that the cavity (7) in the mold is bounded by inner sides, the cavity (7) further comprising a grid connecting these inner sides to each other.

Extrusion die (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the extrusion die (1) has the shape of a dome, the first side (5) being a concave side and the second side (6) being a convex side.

Extrusion die (1) according to any one of claims 1-3, characterized in that the adhesive means (8) are arranged between the first (5) and the second side (6).

Extrusion die (1) according to one of claims 1-4, characterized in that the extrusion die (1) is made of a metal.

Extrusion die (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the total length of the channels is limited to 2 mm.

Method for producing an extrusion die (1) according to any one of claims 1-6, characterized in that the extrusion die (1) is produced by a technique selected from the group of 3D printing, laser sintering, RM- Exactly Rapid Manufacturing Laser Melting, Electron Beam Melting (EBM), stereo lithography, and combinations thereof.

Method according to claim 7, characterized in that the extrusion die (1) produced by means of RM-Precise Rapid Manufacturing Laser Melting.

Use of the extrusion die according to one of claims 1 to 6 for extrusion of formable material.