Verfahren zur Verbesserung des Materialflusses plastischer Stoffe in Düsen mittels Oszillation
Bei der Verformung plastischer Massen, insbesondere von Kunststoffen, mittels Druck in Düsen scheitert man oft an dem Problem, den Fluss des plastischen Materials über den gesamten Austrittsquerschnitt gleichmä ssig zu halten. Dies ist vor allem der Fall bei schlecht flie ssenden Materialien und bei komplizierten Querschnittformen der Fertigprodukte. Ein wirtschaftlich besonders wichtiges Beispiel ist die Herstellung von Folien, Bändern und Platten in Breitbanddüsen.
Die vorliegende Erfindung behandelt ein Verfahren, den Materialfluss in einer Düse total oder partiell durch eine Oszillation der plastischen Masse in der Düse zu verbessern bzw. zu beeinflussen. Hierbei kann sowohl die Frequenz als auch die Amplitude wie auch die Form des Werkzeugs für die Oszillation als veränderliche Regelgrösse benutzt werden.
Einige Beispiele von Ausführungsformen des Verfahrens sind in nachfolgenden Skizzen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 Längsschnitt durch eine Rohrdüse,
Fig. 2 Ansicht einer Rohrdüse, kg. 3 Längsschnitt durch eine Breitbanddüse mit durchgehender Oszillierzunge,
Fig. 4 Querschnitt nach Schnittlinie IV-IV der Fig. 3,
Fig. 5 Längsschnitt durch Breitbanddüse mit von aussen eingesetzter Oszillierzunge,
Fig. 6 Längsschnitt durch Breitbanddüse mit von aussen eingesetzter und durch Variation der Einspannlänge regelbarer Oszillationszunge,
Fig. 7 Längsschnitt durch Breitbanddüse mit Oszillierlippe und einer Mehrzahl von Oszillatoren,
Fig. 8 Querschnitt zu Fig. 7 nach Schnittlinie VIII bis VIII,
Fig. 9 Breitbanddüse mit 2 unabhängigen Oszillierlippen,
Fig. 10 Breitbanddüse mit einer Vielzahl von Os zillierlnppen,
Fig.
11 Oszilllerlippe mit Kreisschwingung,
Fig. 12 Querschnitt durch Fig. 11 nach der Schnittlinie XII-XII.
In Fig. 1 und 2 ist eine Rohrdüse dargestellt, die mit dem Flansch 12 des Gehäuses 11 an einem Extruder oder einer anderen Pressvorrichtung befestigt ist. Im Gehäuse 11 ist der Torpedo 13 mit dem Führungsnocken 14 und der Führungsstange 15 beweglich eingesetzt und wird mittels des Oszillators 16 oszillierend bewegt. Der Materialfluss kann der Art des Materials und dem Düsenquerschnitt durch Frequenz und Amplitude der Oszillation angepasst werden. Bei allen hier gezeichneten Düsen ist die Heizungs- bzw. Kühlmöglichkeit zur Vereinfachung der Skizzen nicht dargestellt.
Die weiteren Figuren zeigen verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung am Beispiel von Breitbanddüsen, deren Gehäuse 21 mittels Flansch 22 an einem Extruder oder einer anderen Pressvorrichtung befestigt ist.
In Fig. 3 und 4 wird die schwierige gleichmässige Verteilung des Materialflusses von dem kreisrunden Extruderanschluss 22 zu dem langen Schlitz 23 der Breitbanddüse mittels einer Oszillierzunge 24 bewerkstelligt, die sich über die ganze Länge der Düse erstreckt und mittels des Oszillators 25 durch die Wand des Gehäuses 21 angetrieben wird.
Man kann auch das Dichtproblem der Antriebsausführung umgehen, wenn gemäss Fig. 5 die Oszillier- zunge 30 durch die beiden Seiten des Düsenschlitzes nach aussen geführt ist. Sie ist dort in den beiden Lappen 31 und 32 seitlich des Gehäuses 21 geführt und wird vom Oszillator 33 angetrieben. Der Nachteil dieser Ausführung ist durch die Unregeimässigkeit der Seitenstreifen gegeben, die nach der Düse mittels einer geeigneten Schneidvorrichtung entfernt werden müssen.
Eine ähnliche Anordnung wie Fig. 5, jedoch mit beidseitigem Antrieb zeigt Fig. 6. Die Oszillierzunge 40 ist wiederum in den seitlichen Gehäuselappen 41 und 42 geführt und wird von den Oszillatoren 43 und 44 angetrieben. Die Oszillierzunge ist ausserdem mit Bohrungen 45 versehen. Zu diesen Bohrungen korrespondieren in der Fig. 6 nicht sichtbare Schrauben, die von oben her durch das Gehäuse 21 hindurchgehen und mit deren Hilfe die Oszillierzunge an den Bohrungen 45 fixiert werden kann. Hierdurch kann in Verbindung mit einer elastischen Ausführung der Oszillierzunge erreicht werden, dass die Bewegungsamplitude sich nach der Seite des Düsenschlitzes laufend vergrössert. Wird zum Beispiel die Oszillierzunge in der Achse des Eintrittsflansches 22 fixiert, so ist dore die Amplitude = 0 und vergrössert sich nach dem Gesetzt der elastischen Linie gegen aussen zu einem Maximum.
Durch weiteres Fixieren der nächst seitlichen Bohrungen lässt sich der Nullpunkt der Amplitude verschieben. Damit wird wiederum die Kurve der Amplitudenzunahme und als ihre Folge der Materialfluss beeinflusst.
Eine ähnliche Wirkung wird gemäss Fig. 7 und 8 dadurch erreicht, dass die Oszillierzunge 50 als dünne federnde Blechlippe oben und oder unten in den Düsenschlitz eingeschweisst wird. Auf der ganzen Länge des Schlitzes 23 sind eine Vielzahl von Oszillatoren angebracht, die der dünnen federnden Blechlippe über die Bolzen 51 eine oszillierende Bewegung erteilen. Durch entsprechende Einstellung der einzelnen Oszillatoren kann Frequenz und Amplitude der Oszillierbewegung über die ganze Länge des Düsenschlitzes variiert werden.
Eine solche Aufteilung der Oszillationsarbeit zeigen auch die individuell angetriebenen Oszillierzungen 60 und 61 in Fig. 9 bzw. 62, 63, 64, 65 in Fig. 10. Die Regelmöglichkeiten des Materialflusses sind hier noch dadurch erweitert, dass auch die Form der Oszillierzungen jeweils dem Material und Düsenquerschnitt angepasst werden kann.
Ebenso ist dies durch die Form der Oszillationsbewegung möglich, die axial, radial oder auch kreisförmig oszillierend sein kann. Eine Ausführung für eine kurvenförmig oszillierende Bewegung zeigt als Beispiel Fig. 11 und 12. Die im Querschnitt tropfenförmige Oszillierzunge 70 ist hierbei beidseits mittels der Stifte 71 in den Schlitzen 72 des Gehäuses 21 geführt. Der Antrieb erfolgt seitlich von aussen über die rotierende Welle 73 mit dem exzentrischen Stift 74, der in die Bohrung 75 der Oszillationszunge 70 eingreift. Es entsteht hierdurch eine kurvenschleifen-ähnliche Bewegung der Oszillationszunge.
Process to improve the material flow of plastic substances in nozzles by means of oscillation
When deforming plastic masses, in particular plastics, by means of pressure in nozzles, one often fails because of the problem of keeping the flow of the plastic material uniform over the entire outlet cross-section. This is especially the case with poorly flowing materials and with complicated cross-sectional shapes of the finished products. A particularly important example from an economic point of view is the production of foils, tapes and plates in broadband nozzles.
The present invention deals with a method for totally or partially improving or influencing the material flow in a nozzle by means of an oscillation of the plastic mass in the nozzle. Both the frequency and the amplitude as well as the shape of the tool can be used as a variable controlled variable for the oscillation.
Some examples of embodiments of the method are shown in the following sketches. Show it:
Fig. 1 longitudinal section through a tubular nozzle,
Fig. 2 view of a tubular nozzle, kg. 3 Longitudinal section through a broadband nozzle with a continuous oscillating tongue,
Fig. 4 cross section along section line IV-IV of Fig. 3,
5 shows a longitudinal section through a broadband nozzle with an oscillating tongue inserted from the outside,
6 shows a longitudinal section through a broadband nozzle with an oscillation tongue inserted from the outside and adjustable by varying the clamping length,
7 shows a longitudinal section through a broadband nozzle with an oscillating lip and a plurality of oscillators,
FIG. 8 cross-section to FIG. 7 along the section line VIII to VIII,
Fig. 9 broadband nozzle with 2 independent oscillating lips,
Fig. 10 broadband nozzle with a large number of Oszillierlnppen,
Fig.
11 oscillator lip with circular oscillation,
FIG. 12 cross section through FIG. 11 along the section line XII-XII.
In Fig. 1 and 2, a tubular nozzle is shown which is attached to the flange 12 of the housing 11 on an extruder or other pressing device. In the housing 11, the torpedo 13 with the guide cam 14 and the guide rod 15 is inserted movably and is moved in an oscillating manner by means of the oscillator 16. The material flow can be adapted to the type of material and the nozzle cross-section through the frequency and amplitude of the oscillation. With all of the nozzles drawn here, the heating or cooling option is not shown to simplify the sketches.
The other figures show various possible embodiments of the invention using the example of broadband nozzles, the housing 21 of which is fastened to an extruder or other pressing device by means of a flange 22.
In Fig. 3 and 4 the difficult uniform distribution of the material flow from the circular extruder connection 22 to the long slot 23 of the broadband nozzle is accomplished by means of an oscillating tongue 24 which extends over the entire length of the nozzle and by means of the oscillator 25 through the wall of the housing 21 is driven.
The sealing problem of the drive design can also be avoided if, according to FIG. 5, the oscillating tongue 30 is guided to the outside through the two sides of the nozzle slot. It is guided there in the two tabs 31 and 32 on the side of the housing 21 and is driven by the oscillator 33. The disadvantage of this design is given by the irregularity of the side strips, which have to be removed after the nozzle by means of a suitable cutting device.
FIG. 6 shows an arrangement similar to FIG. 5, but with a drive on both sides. The oscillating tongue 40 is again guided in the lateral housing tabs 41 and 42 and is driven by the oscillators 43 and 44. The oscillating tongue is also provided with bores 45. These bores correspond to screws, not visible in FIG. 6, which pass through the housing 21 from above and with the aid of which the oscillating tongue can be fixed to the bores 45. In this way, in conjunction with an elastic design of the oscillating tongue, it can be achieved that the movement amplitude increases continuously towards the side of the nozzle slot. If, for example, the oscillating tongue is fixed in the axis of the inlet flange 22, then the amplitude = 0 and increases to a maximum according to the law of the elastic line towards the outside.
The zero point of the amplitude can be shifted by further fixing the next holes on the side. This in turn influences the curve of the amplitude increase and, as a consequence, the material flow.
A similar effect is achieved according to FIGS. 7 and 8 in that the oscillating tongue 50 is welded into the nozzle slot as a thin, resilient sheet metal lip at the top and or at the bottom. A large number of oscillators are attached over the entire length of the slot 23, which oscillate the thin, resilient sheet metal lip via the bolts 51. By setting the individual oscillators accordingly, the frequency and amplitude of the oscillating movement can be varied over the entire length of the nozzle slot.
Such a division of the oscillation work is also shown by the individually driven oscillating tongues 60 and 61 in FIG. 9 and 62, 63, 64, 65 in FIG. 10. The control options for the material flow are further expanded here by the fact that the shape of the oscillating tongues is also Material and nozzle cross-section can be adjusted.
This is also possible through the shape of the oscillating movement, which can oscillate axially, radially or even circularly. An embodiment for a curved oscillating movement is shown as an example in FIGS. 11 and 12. The oscillating tongue 70, which is teardrop-shaped in cross section, is guided in the slots 72 of the housing 21 on both sides by means of the pins 71. The drive takes place laterally from the outside via the rotating shaft 73 with the eccentric pin 74, which engages in the bore 75 of the oscillation tongue 70. This creates a loop-like movement of the oscillating tongue.