DD136368B1 - Extruderwerkzeug, insbesondere zur beschickung eines kalanders - Google Patents

Description

Titel der Erfindung

Extruderwerkzeug, insbesondere zur Beschickung eines Kalanders

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Extruderwerkzeug, welches insbesondere zur Beschickung eines Kalanders für die Kunststoffverarbeitung dient·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, an druckaufbauenden Piastizieraggregaten, beispielsweise Extrudern, Breitschlitzdüsenv/erkzeuge anzuschließen, welche die Kunststoffschmelze zu einer Vorfolie formen, um damit anschließend einen Kalander zu beschicken·

Auf Grund der auf Kalandern nach unterschiedlichen Rezepturen herzustellenden Folien und deren ebenfalls unterschiedlichen Abmessungen in der Dicke und Breite ergeben sich relativ große Durchsatzmengenbereiche, in denen die Beschickungseinrichtungen für die Kalander stabil arbeiten müssen· Die bisher zur Kalanderbeschickung eingesetzten

Extruder mit Breitschlitzdüsen gestatten jedoch nur einen kleinen Stellbereich der Durchsatzmenge. Veränderungen bzw. Anpassungen an die erforderliche Durchsatzmenge erfolgen meist über eine Umrüstung der Breitschlitzdüsenwerkzeuge und/oder der Schneckengeometrie des Extruders.

Eine Veränderung des Durchsatzes durch Vergrößerung der Schneckendrehzahl bewirkt eine Erhöhung der Fördergeschwindigkeit des Kunststoffes in der Schnecke. Vergrößerte Fördergeschwindigkeiten führen dazu, daß die zum Werkzeug strömende Kunststoffschmelze mit hohen Anteilen an noch nicht aufgeschlossenen inhomogenen Masseteilchen versetzt ist, die die Qualität des Extrudates in Form von Querschnittsveränderungen, Formabweichungen, Trübungen und OberflachenmängeIn etc. stark beeinflussen. Eine gute Homogenisierung erfordert für ganz bestimmte Durchsatzmengen und Rezepturen einen ganz bestimmten Werkzeugwiderstand bzw· Gegendruck im Extruder. An Breitschlitzdüsenwerkzeugen sind bekanntlich quer zur Extrusionsrichtung verstellbare Lippen und/oder eingebaute Staubalken vorhanden, welche den Werkzeugwiderstand beeinflussen.

Diese Verstellmöglichkeiten an den Breitschlitzdüsenwerkzeugen dienen vorwiegend dazu, die vom Extruder kommende Kunststoffschmelze von einem kreisförmigen Kanal auf einen rechteckigen Kanal überzuleiten und gleichmäßig zu verteilen. Dabei ist es erforderlich, in der Mitte der Düse infolge des kürzeren Weges der Schmelze Strömungswiderstände anzubringen. Durch Verstellung von Staubalken und Düsenlippen wird versucht, annähernd gleichgroße Düsenwiderstände über die Düsenbreite zu realisieren. Sowohl durch Veränderung des austrittsseitigen Düsenspaltes mittels Lippenverstellung als auch durch Verstellung der Staubalken werden nur in sehr engen Bereichen Beeinflussungen des Druckaufbaues und damit des Durchsatzes bzw. der Homogenität ermöglicht. Neben hohem werkzeugtechnischen Aufwand besteht ein weiterer entscheidender Nachteil derartiger Breitschlitzdüaenwerkzeuge darin,

aaß durch die Staueinrichtungen im Werkzeug tote Räume entstehen, in denen die Kunststoffschmelze qualitätsmindernden Einflüssen ausgesetzt ist.

Es ist eine weitere in der DE-AS 15 29 774 beschriebene Einrichtung zur Regelung des Rückdruckes in einem Extruder bekannt, die aus einem an der Extrudermündung angeschlossenen Drosselblock besteht. Das druckregelnde Organ ist hierbei ein zylindrischer Dorn mit einer Kogelspitze, die zur Erzeugung eines ringförmigen Regelspaltes in den Ausstoßkanal der Extrudermündung hineinragt. Der Drosseldorn ist in einer Hülse geführt und durch zweckentsprechende Stellelemente axial in Richtung der Schneckenachse verstellbar. Die Pührungshülse des Drosseldorns ist an ihrem dem Regelspalt zugewendeten Ende mit einer keilförmigen Schneide versehen, die den austretenden Plaststrang längs in zwei Hälften aufschneidet und durch eine im Drosselblock befindliche untere Öffnung austreten läßt. Diese bekannte Lösung, die von ihrer zugrundliegenden Aufgabenstellung ausgehend zur Regelung des Rückdruckes in einem von zwei Mehrfachextrudern dient, also zur Systemtrennung zwischen einem Piastizier- und einem Austragsextruder ein-8etzbar ist, erscheint zwar geeignet zur Extrusion eines als Vorfolie ansprechbaren Extrudats, weist aber einige wesentliche Mängel auf, die einer prinzipiellen Übernahme dieser Einrichtung zum Herstellen einer Vorfolie zur Kalanderbeschickung entgegenstehen.

Die wesentlichsten Mängel dieser nach DE-AS 15 29 774 bekannten Einrichtung bestehen darin, daß der Massestrom innerhalb des Drosselblockgehäuses von unterschiedlich langen Fließwegen umgelenkt wird und durch eine unterhalb des Ausstoßkanals liegende Öffnung austritt. Auch das Längstrennen des aus dem Düsenkanal austretenden

Gebildes und dessen ungezielter Austritt aus der Einrichtung erweist sich als nachteilig für die Zwecke der KalanderbeSchickung.

- 4 Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Vermeidung der Kachteile bekannter Lösungen und der Verringerung des technischen Aufwandes zur optimalen Anpassung eines Extruders an die unterschiedlichen Rezepturen und Durchsat zmengen für die Kalanderbeschickung zur Herstellung qualitativ hochwertiger Kunststoffolien.

Darlegung des Y/esens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Extruderwerkzeug zur Kalanderbeschickung zu schaffen, welches den Druckaufbau im Extruder und die Durchsatzmenge in einfacher Weise beeinflußt und zur Gewährleistung einer guten stofflichen Homogenität des Plastes kurze strömungsgünstige Fließwege sowie besonders gestaltete Mittel besitzt, die eine extrudierte Vorfolie in bestimmten Abmessungen dem Kalander zuzuleiten gestattet·

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe sieht ein Extruderwerkzeug vor, das ein an die Mündung eines Extruders anechließbares Kopfgehäuse besitzt, an dessen der Einlaufeeite gegenüberliegenden Stirnseite eine auswechselbare Düsenplatte angeordnet ist. Zur Erzielung gleichmäßiger Pließbedingungen für die Kunststoffschmelze ist das Gehäuse einlaufseitig mit einer der Form der Schneckenspitze des Extruders entsprechenden Kegelbohrung versehen, die in einen zylindrischen Ausstoßkanal überleitet. In der Düsenplatte ist ein an den Ausstoßkanal anschließender Einlaufkonus vorhanden, der sich zu einer zylindrischen Düse erweitert. An einer mittels Verbindungssäulen an der Düsenplatte befestigten Endplatte ist ein auswechselbarer mit einer Kegelspitze versehener Verdrängerkörper außerhalb des Werkzeuges fliegend gelagert. Der Verdrängerkörper ragt derartig in die Düsenöffnung der Düsenplatte hinein, daß ein

kreisringförmiger Regelspalt vorhanden ist, der durch axiales Verstellen des Verdrängerkörpers zur Regelung des Staudruckes im Extruder verändert werden kann. An der Endplatte sind zweckentsprechende Mittel zur zentrischen Führung und axialen Verstellung des Verdrängerkörpers vorhanden. Ein an der Düsenplatte angeordnetes Trennmesser, dessen Schneide radial zur Düsenöffnung gerichtet ist, dient dazu, den aus der Düsenöffnung austretenden schlauchfönnigen Plaststrang längs aufzuschneiden·

In Extrusionsrichtung hinter dem Trennmesser und mit diesem fluchtend ist ein Ausbreiter angeordnet, der den extrudierten längs aufgeschnittenen Plaststrang zu einer Vorfolie ausbreitet. Zur Führung der vom Werkzeug nach unten sinkenden Vorfolien ist eine Leitrolle vorhanden, die in einem an der Endplatte höhenverstellbar befestigten Rollenhalter gelagert ist. Von der Leitrolle wird die Vorfolie einem Abzugswalzenpaar zur Beschickung des Kalanders zugeführt. Zur Anpassung des Extruders an die unterschiedlichen Rezepturen und/oder Durchsatzmengen der auf dem Kalander zu verarbeitenden Kunststoffmassen liegt es im Rahmen des Erfindungsgedankens, für das Extruderwerkzeug mehrere Düsenplatten mit unterschiedlichem Düsendurchmesser, oder in die Düsenplatte einsetzbaren Düsen, einschließlich der im Durchmesser angepaßten Verdrängerkörper bereitzustellen, die entsprechend den verarbeitungstechnischen Erfordernissen leicht auszuwechseln sind.

Durch diese vorzusehenden Maßnahmen ist die Veränderung des Staudruckes in einem großen Bereich möglich und ebenso auch die Einstellung einer bestimmten Dicke und Breite der Vorfolie.

Ein weiterer Gedanke der Erfindung ist darin zu sehen, zur automatischen Veränderung des Staudruckes die Endplatte mit einer hydraulischen Stelleinrichtung in Form eines Arbeitszylinders zu versehen, dessen Kolbenstange den angekoppelten Verdrängerkörper axial verstellt.

Ebenso ist die Verwendung anderer an sich bekannter Stelleinrichtungen zur axialen Verstellung des Verdrängerkörpers denkbar, die auf elektromechanischen!, elektrischem oder pneumatischem Wege eine Verstellbewegung des Verdränge rkörpers bewirken.

Die Verstellung des Verdrängerkörpers mittels einer der vorgenannten Stelleinrichtungen kann in Abhängigkeit bestimmter Prozeßparameter durch Verwendung an sich bekannter Meß-, Steuer- und Regeleinrichtungen erfolgen, wobei sich vorteilhafterweise die Erfassung des Massedruckes als Regelgröße durch Druckmessung im Ausstoßkanal anbietet. In einer zweckentsprechenden Regeleinrichtung werden die für eine bestimmte Rezeptur und/oder Durchsatzmenge erforderlichen Prozeßparameter als Sollwerte gespeichert und ein SoIl-Istwertvergleich durchgeführt und bei Abweichung von diesen Werten ein Regelsignal gebildet, welches als Ausgangsgröße zur Verstellung des Verdrängerkörpers benutzbar ist.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung gegenüber dem bekannten Stand der Technik bestehen in der

• guten Anpaßbarkeit des Extruders an die unterschiedlichen Rezepturen und/oder Durchsatzmengen des Kunststoffes für die Kalanderbeschickung, die ohne Umrüstung des Extruders erreichbar ist,

• Gewährleistung gleichbleibender Extrudatqualität durch gute stoffliche Homogenität bei unterschiedlichen Rezepturen und/oder Durchsatzmengen,

• Verringerung des technischen Aufwandes für das Extruderwerkzeug zur Kalanderbeschickung·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigt:

Pig» 1: den Längsschnitt durch das Extruderwerkzeug

Pig· 2s den Längsschnitt nach Pig. 1 in verkürzter Darstellung und radialer Drehung um 90°.

Die Pig. 1 zeigt das Extruderwerkzeug im Längsschnitt. An der Einlaufseite des Kopfgehäuses 1 befindet sich die Kegelbohrung 2, in welche die Schneckenspitze 3 eines in der Zeichnung nicht dargestellten Extruders hineinragt. Die Kegelbohrung 2 leitet in den zylindrischen Ausstoßkanal 4 über. An der Stirnseite des Kopfgehäuses 1 ist die Düsenplatte 5 befestigt, die den Einlaufkonus 6 besitzt, der an den Ausstoßkanal 4 anschließt. Der Einlaufkonus 6 geht in die zylindrische Düse 7 mit der Öffnung 8 über. In die Düse 7 ragt der Verdrängerkörper 9, der mit der Kegelspitze versehen ist. Der Verdrängerkörper 9 ist an dem endseitig als Gewindespindel 11 ausgebildeten Schaft befestigt. Außerhalb der Düse 7 wird der Verdrängerkörper 9 durch die Piihrungsbuchse 13 zentriert und mittels der Gewindebuchse und Gewindespindel 11 axial verstellt. Die Gewindebuchse und Führungsbuchse 13 sind in der Endplatte 14 befestigt, die durch zwei Säulen 15 mit der Düsenplatte 5 verbunden ist. Auf der Führungsbuchse 13 ist der keilförmige Ausbreiter 17 befestigt, der den aus der Düsenöffnung 8 austretenden Plaststrang 20 nach dem Längstrennen ausbreitet.

In der Pig· 2 ist das Extruderwerkzeug im Längsschnitt nach Pig. 1 verkürzt und um 90° gedreht dargestellt. An der Düsenöffnung 8 der Düsenplatte 5 ist radial das Trennmesser 16 befestigt, welches den aus der Öffnung 8 austretenden schlauchförmigen Plaststrang 20 längs auftrennt. Der längsgetrennte Plaststrang 20 wird durch den keilförmigen Ausbreiter 17 breitgelegt und aus dem Werkzeug nach unten abgeleitet. An der Endplatte 14 ist der Rollenhalter 18 höhenverstellbar befestigt und über die beitrolle 19 wird der zu einer Vorfolie ausgebreitete Plaststrang 20 mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Abzugswalzenpaares zur Beschickung einem Kalander zugeleitet.

Die Punktion des Extruderwerkzeuges zur Kalanderbeachickung stellt sich wie folgt dar:

Das Kopfgehäuses 1 ist an der Extrudermündung befestigt. Der vom Extruder kommende unter Druck stehende Plastmassestrom fließt über die Schneckenspitze 3 und die Kegelbohrung 2 in den zylindrischen Ausstoßkanal 4 und über den Einlaufkonus 6 in die Düse 7 zur Düsenöffnung 8. An der kreisringförmigen Düsenöffnung 8 wird der schlauchförmige Plaststrang 20 durch das Trennmesser 16 in Längsrichtung aufgeschnitten. Die nachdrängende Plastmasse schiebt den aufgetrennten Strang auf die keilförmigen Ausbreiter der diesen nach beiden Seiten ausbreitet und nach unten aus dem Y/erkzeug ablenkt. Zur Führung wird der breitgelegte Schlauch über die unterhalb der Düsenöffnung 8 angeordnete Leitrolle 19 geleitet, um von dort durch ein Abzugswalzenpaar abgezogen zu werden.

Erfolgt auf dem zu beschickenden Kalander ein Rezeptur- und/oder Durchsatzmengenwechsel, so muß eine Veränderung der Durchsatzmenge und damit der Schneckendrehzahl des

Extruders vorausgehen. Der bei einer ganz bestimmten Durchsatzmenge und Homogenität der Plastschmelze erforderliche Werkzeugwiderstand wird durch das axiale Verstellen des Verdrängerkörpers 9 mittels der Gewindespindel 11 verändert. Zur Erhöhung des Staudruckes im Extruder wird der Verdrängerkörper 9 mit der Kegelspitze 10 in Richtung des Einlaufkonus 6 axial verstellt, so daß eine Verengung des Ringspaltes im Einlaufkonus 6 entsteht· Zur Druckverminderung im Extruder wird der Verdrängerkörper 9 in Richtung der Düsenöffnung 8 mittels des Gewindes 11 axial verstellt und derRinfespalt erweitert.

Claims (2)

-40- Erfindungsanspruch

1· Extruderwerkzeug, insbesondere zur Kalanderbeschickung, bestehend aus einem mit Ausstoßkanal versehenen Kopfgehäuse und einem in den Auastoßkanal hineinragenden axial verstellbaren Verdrängerkörper zur Staudruckregelung des Extruders, gekennzeichnet dadurch, daß an einer an dem Kopfgehäuse (1) auswechselbar angeordneten Düsenplatte (5) mittels einer aus Säulen (15) und einer Endplatte (14) bestehenden Halterung der Verdrängerkörper (9) außerhalb des Werkzeuges fliegend gelagert und an der Endplatte (14) ein mit dem Verdrängerkörper (9) achsparallel fluchtender Ausbreiter (17) angeordnet ist.

2· Extruderwerkzeug nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß DUsenplatten (5) oder in die Düsenplatte (5) eineetzbare Düsen mit unterschiedlich großen Düsenöffnungen (8) und dazu im Durchmesser angepaßte Verdrängerkörper (9) vorhanden und am Werkzeugkopfgehäuse (1) auswechselbar sind.

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