Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schlauchfolien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schlauchfolien durch Extrudieren thermoplastischer Kunststoffe aus der Ringspaltdüse einer Spritzmaschine, bei welcher der den Spritzkanal begrenzende Düsenmantel und der Düsendorn relativ zueinander bewegt werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schlauchfolien kontinuierlich herzustellen, die sich ohne Schwierigkeiten aufwickeln lassen, eine Forderung, die mit Rücksicht auf das Verhalten thermoplastischer Kunststoffe sowie aus konstruktiven Gründen in der Praxis auf erhebliche Schwierigkeiten stösst. Es hat sich nämlich erwiesen, dass eine Blasdüse, mittels deren die Schlauchfolie ausgespritzt wird, nicht so genau eingestellt werden kann, dass letztere an allen Stellen mit gleichmässiger Wandstärke austritt. Schon eine geringfügige Verdickung der Schlauchfolie an einer Stelle wirkt sich aber als überaus nachteilig bei der anschliessenden Aufwicklung der Folie aus.
Wird nämlich eine solche Folie in einer grösseren Länge auf eine Rolle aufgewickelt, so bilden sich infolge der Ungleichmässigkeit der Wandstärke entsprechende Wulste, die ein glattes Aufliegen der Windungen unmöglich machen.
Um Schlauchfolien mit möglichst gleichbleibender Wandstärke herzustellen, hat man schon vorgeschlagen, bei einem Extruder, der von unten nach oben bläst, die ganze Maschine mitsamt dem Blaskopf rotieren zu lassen, während die Blas- und Abnahmevorrichtung für die aufgeblasene Folie still steht. Man wollte hierdurch die an sich geringfügigen aber sich in der Praxis sehr erheblich auswirkenden Unterschiede im Materialfluss in der Ringspaltdüse ausgleichen. Da aber ein solcher Extruder ein erhebliches Gewicht und auch eine beachtliche räumliche Ausdehnung besitzt, ist die erwähnte Anordnung nicht empfehlenswert. Sie erfordert überdies einen zu hohen Kostenaufwand.
Stattdessen hat man auch schon einen Blaskopf verwendet, bei dem entweder der Innenteil der Düse oder der Aussenteil oder beide Teile rotieren, wobei die Rotationsachse gemeinsam ist. Hierbei entfallen die baulichen Schwierigkeiten, wie sie bei der drehbaren Anordnung eines Extruders vorliegen. Aber auch diese Lösung befriedigt nicht, da das Problem nicht durch eine einfache konzentrische Bewegung, bei welcher die Ringspaltbreite praktisch immer gleich bleibt, gelöst werden kann.
Bekannt ist auch eine Blasvorrichtung, bei welcher mittels eines rotierenden Kühlringes ein Luftstrom aussen um den ausgeblasenen Schlauch geblasen wird. Abgesehen davon, dass diese Apparatur sehr kostenaufwendig ist, hat sie auch nicht die gewünschte Wirkung gezeitigt.
Die Nachteile der bekannten Arbeitsweise werden bei dem erfindungsgemässen Verfahren dadurch vermieden, dass mindestens ein Teil des Düsendornes und/oder des Düsenmantels eine Taumelbewegung nach Art eines Kreispendels um die zentrale Achse des Systems ausführt, wobei der Schwingungsmittelpunkt an einer beliebigen Stelle dieser Achse liegt.
Durch diese Taumelbewegung wird der Düsenspalt kontinuierlich in seinem Querschnitt an einer im Kreise wandernden Stelle etwas verengt und an der gegenüberliegenden Stelle entsprechend verbreitert, wobei diese Verengung bzw. Verbreiterung längs der Kreisringdüse des Düsenspaltes entsprechend der Schwingungsfrequenz ständig weiter wandert bzw. umläuft. Um die erfindungsgemässe Wirkung herbeizuführen, genügen ganz kleine Schwingungsamplituden, ebenso wie auch die Umlaufgeschwindigkeit der Verengung bzw. Verbreiterung eine sehr geringe sein kann.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Teil der Ringspaltdüse mittels einer Führungsfläche in Form einer Kugelzone schwingbeweglich auf einer entsprechenden Kugelzone des feststehenden Teiles der Ringspaltdüse abgestützt ist. Diese Art der Abstützung ist wesentlich für eine möglichst reibungsarme Taumelbewegung des Düsendornes, wobei gleichzeitig auch eine gute Abdichtung gegenüber der an dem Düsendorn vorbeiströmenden Masse erzielt wird. Bei dieser Anordnung liegt der Einlasskanal für die Spritzmasse oberhalb der Kugelzone.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung kann der Düsendorn mittels einer an seiner Mantelfläche befindlichen, zur Mittelachse symmetrischen Führungsfläche in Form einer Kugelzone schwingbeweglich auf einer entsprechenden Kugelzone an der Innenseite des Düsenmantels abgestützt sein.
Bei einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung kann der Düsendorn aus einem vorzugsweise kegelförmig gestalteten, im Düsenmantel festsitzenden Teil, in welchem ein Kanal für die Zuleitung der Spritzmasse eingearbeitet ist, und aus einem im Querschnitt T-förmigen beweglichen Teil bestehen, der mit kugelig gestalteten Flächen auf den entsprechend kugeligen Flächen des feststehenden Teiles aufliegt und dessen verlängerter Ansatz durch einen Hohlraum des feststehenden Teiles mit Spiel hindurchragend mit einem exzentrisch umlaufenden Maschinenelement formschlüssig gekuppelt ist. Durch diese Art der Abstützung des inneren Dornteiles gegenüber dem äusseren Dornteil auf einer ringförmigen Kugelzone ist eine reibungsfreie Taumelbewegung des beweglichen Düsendornes gewährleistet.
Um dem Düsendorn die gewünschte Taumelbewegung aufdrücken zu können, kann ein verlängerter Teil des Düsendornes in der exzentrischen Ausnehmung einer topfförmigen, formschlüssig mit der Abtriebswelle eines mechanischen Antriebs verbundenen Hülse gleitend gehalten sein. Diese Hülse, die starr oder flexibel mit der Getriebewelle gekuppelt sein kann, erzeugt somit die exzentrische Bewegung des Düsendornansatzes (Kreisbewegung).
Vorteilhaft kann weiterhin die topfförmige Hülse von einer zweiten Hülse mit einer äusseren umlaufenden exzentrischen Gleitfläche umschlossen sein, die durch einen im Gestell des Spritzkopfes senkrecht zur Düsenachse verschiebbaren und durch Arretierungen verstellbaren Ring gehalten ist, gegen welchen sich die exzentrische Gleitfläche an der Aussenseite der zweiten Hülse abstützt. Diese zweite Hülse bzw. der an dieser Hülse angebrachte äussere Exzenter ermöglicht eine Verstellung der ersten Hülse aus deren Achsmitte heraus, so dass eine Regelung der Exzentrizität der ersten Hülse durch Drehung der zweiten Hülse bewirkt werden kann. Die Einstellung ist derart möglich, dass beide Exzentrizitäten sich addieren oder aufheben. Diese Massnahme gestattet eine sehr weite Regelbarkeit der Taumelbewegung.
In diesem Falle ist es natürlich erforderlich, die Antriebswelle der Hülse bzw. die Verbindung mit der Abtriebswelle des Getriebes so zu gestalten, dass die erste Hülse selbst sich entsprechend der aufgedrückten Kreisschwingung bewegen kann. Die Kupplung zwischen Hülse und Getriebe kann in an sich bekannter Weise mittels Kreuzgelenk, Malteserkreuz oder auch über elastische Zwischenglieder erfolgen.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemässen Vorrichtung kann der dem Austrag zugewandte obere Teil des durch zur Achse symmetrischen Trennflächen geteilten Düsenmantels mittels einer an seiner Trennfläche befindlichen, zur Mittelachse senkrechten Führungsfläche in Form einer Kugelzone schwingbeweglich auf einer entsprechenden Kugelzone an der Trennfläche des unteren Teiles des Düsenmantels abgestützt sein, wobei beide Teile durch elastische Mittel kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform ist also der Düsenmantel geteilt, so dass der eine Teil taumelförmige Bewegungen zur Verengung bzw. Verbreiterung des Düsenspaltes unabhängig von dem anderen Teil ausführen kann.
Diese Taumelbewegungen können dadurch eingeleitet werden, dass der obere Teil des Düsenmantels über ein ein- oder mehrfaches, vorzugsweise dreifaches Gestänge mit einem Exzentertrieb in Verbindung steht, von dem aus die Taumelbewegungen dem oberen Teil des Düsenmantels aufgedrückt werden.
Anstelle des Exzentergetriebes kann auch jede andere an sich bekannte mechanische Einrichtung benutzt werden, um den beweglichen Teil des Düsenmantels in entsprechender Weise in Kreis schwingungen zu versetzen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens veranschaulicht und zwar zeigen:
Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Ringspaltdüse zur Herstellung von Schlauchfolien mit in Ansicht gezeichnetem Antrieb;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1;
Fig. 4 einen Teilschnitt durch die topfförmige Hülse nach der Linie IV-IV der Fig. 1;
Fig. 5 und 6 Darstellungen der Stellung der Exzenter bei Addition der Exzentrizitäten und Ausgleich der Exzentrizitäten der inneren und äusseren Hülse;
Fig. 7 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Ringspaltdüse zur Herstellung von Schlauchfolien mit in Ansicht gezeichnetem Antrieb mit in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse geteiltem Düsenmantel;
Fig. 8 eine Ansicht von oben auf die Ringspaltdüse gemäss Fig. 7.
Der Spritzkopf, vgl. Fig. 1-4, besteht aus dem Spritzkopfmantel 1 mit dem Einlassstutzen 2, dessen Kanal 3 mit einem in dem Dorn 23 eingearbeiteten Kanal 24 in Verbindung steht. Der kegelförmige feststehende Teil 23 des Dornes besitzt an der dem Auslass zu gewandten Seite eine kugelige Fläche 22 auf welcher der innere bewegliche Teil 21 des Dornes mit einer entsprechenden kugeligen Fläche 22a schwing- beweglich abgestützt ist, so dass der Dornteil 21 Schwingbewegungen um seine vertikale Achse ausführen kann, wobei der Schwingungsmittelpunkt auf dieser zentralen Achse beliebig, z. B. bei Mi liegt.
Durch den zweigeteilten Düsendorn 21, 23 und den Mantel 1 des Spritzkopfes wird der Ringspalt 25 begrenzt, aus welchem das über den Kanal 3 zugeführte Material ausgespritzt wird. Der innere Teil 20 des Düsendornes 21 besitzt einen zylindrischen Ansatz 26, auf dessen abgesetzten Teil 7 das Kugellager 8 aufgebracht ist. Der äussere Ring dieses Kugellagers ist in eine exzentrische Ausnehmung 9 einer Hülse 10 eingepresst, die über die Welle 11 von einem Motorgetriebe 12 in drehende Bewegung versetzt wird.
Hierbei führt der zylindrische Ansatz 7 des Düsendornes Taumelbewegungen um den Schwingungsmittelpunkt Mt aus, welche entgegengesetzte Taumelbewegungen des Düsendornes um den gleichen Mittelpunkt zur Folge haben. Die topfförmige exzentrische Hülse 10 ist von einer weiteren Hülse 13 umschlossen, die auf ersterer Hülse gleiten und mittels der Stellschraube 14 festgestellt werden kann. Diese zweite Hülse trägt im Gegensatz zur erstgenannten Hülse eine exzentrische Ausnehmung an der Aussenseite, über welche das Kugellager 15 aufgezogen ist.
Der äussere Ring dieses Kugellagers ist in einem Stellring 16 eingesetzt, der in einem mit dem Getriebe 12 festverbundenen Gehäuse 18 gehalten ist, welches Gehäuse über das Zwischenstück 19 mit dem Ringdüsenkörper 1 in fester Verbindung steht. Der Ring 16 kann mittels der Stellschrauben 20 in einer Lage festgestellt werden. Die Relativverdrehung der inneren und äusseren Büchsen ermöglichen es, die beiden Exzenter so einzustellen, dass sich einmal die Exzentrizitäten e zu 2e addieren und das andere Mal subtrahieren, vgl. Fig. 5 und 6, in welch letzterem Falle der Dorn in seiner zentralen Lage unbeweglich bleibt. Zwischen dieser Ruhelage und dem maximalen Schwingungsausschlag sind alle Zwi schenstufeti kontinuierlich durch Verstellung der Büchsen und Arretierungen mittels der Schrauben 20 einstellbar.
Aus den Fig. 5 und 6 ist im Prinzip und in schematischer Darstellung erkennbar, wie durch Verstellung der inneren und äusseren Exzenterbüchsen die Schwingungsanschläge von 0 bis zum Höchstwert, nämlich der Summe der beiden Exzentrizitäten e + e beeinflusst werden können.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 ist der Düsenmantel der Spritzdüse in einer Ebene senkrecht zur Achse geteilt, wobei der obere bewegliche Teil 28 gegenüber dem unteren feststehenden Teil 31 Taumelbewegungen ausführen kann. Zu diesem Zweck sind die Sitzflächen an den Trennfugen der beiden Mantelleile als Kugelzonen 29, 30 ausgebildet. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen beiden Teilen erfolgt über die gefederten Schrauben 32, die an einem Ringflansch des unteren festen Mantelteiles unter Zwischenlage von Tellerfedern 34 abgestützt sind. Der Antrieb erfolgt durch ein dreifaches Gestänge 36, welches mit dem in Fig. 1 beschriebenen und identischen Exzentertrieb 9, 10, 11, 16 in formschlüssiger Verbindung steht. Diese formschlüssige Verbindung ist einstellbar durch die Schrauben 37 mit Feststellmutter 38.
Um den notwendigen Anpressdruck zwischen den kugeligen Flächen 22 und 22a zu erzielen, ist zwischen dem Kugellager 9 und dem unteren Teil 19 des Düsenkopfes eine Tellerfeder 39 angeordnet.