DE10062590A1 - Düsenanordnung zur Coextrusion - Google Patents
Düsenanordnung zur CoextrusionInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Düsenanordnung für die Koextrusion eines Produktes mit wenigstens zwei Schichten, wobei ein an die Extruder angrenzender Verteilerabschnitt 14 vorgesehen ist, über den Extrusionsmassen aus den Extrudern austragbar sind, und wobei ein Verteilerabschnitt 12 zur Extrusion der Extrusionsmasse an den Verteilerabschnitt anschließt, wobei erfindungsgemäß zwischen dem Verteilerabschnitt und dem Düsenabschnitt eine Montage- und Anschlussbasis 16 vorgesehen ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Düsenanordnung für die Coextrusion, wobei ein einem Extruder
zugewandter Verteilerabschnitt vorgesehen ist, über den eine Extrusionsmasse austragbar ist
und wobei ein Düsenabschnitt zur Coextrusion der Extrusionsmasse vorgesehen ist, gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Extrudern bzw. Strangpressvorrichtungen sind derartige Ausgestaltungen von Düsenan
ordnungen geläufig. Ein bekannter Coextrusions-Spritzkopf ist üblicherweise an wenigstens
einen Extruder in der Form angebracht, dass der Düsensatz gegen einen anderen Düsensatz
ausgetauscht werden kann, beispielsweise um andere Rohrdurchmesser, Schichtprofile für
Rohre oder dgl. ausbilden zu können. Dabei muss der Anschlussbereich zwischen dem Ab
schnitt der Düsen und dem Verteilerabschnitt des Spritzkopfes, der selten ausgewechselt wird,
erheblichen Drücken widerstehen können.
Wird ein Düsensatz eines Spritzkopfes für die Coextrusion ausgewechselt, müssen nach dem
Stand der Technik die diversen Abschnitte des Düsensatzes, mit dem Spritzkopf bestückt ist,
der Reihe nach von dem Verteilerabschnitt des Coextrusions-Spritzkopfes abgebaut und vom
Extrudat gereinigt werden. Daraufhin müssen sie entsprechenden Abschnitte des Düsensatzes,
auf den die Produktionseinrichtung umgerüstet werden soll, angebracht werden. Die diversen
Abschnitte müssen zueinander justiert und eingestellt werden, um ein brauchbares Produkt
extrudieren zu können. Die Justierung erfordert einen erheblichen Zeitaufwand und im Verlaufe
des Justierungsprozesses wird ein mangelhaftes Produkt erzeugt, das sich wirtschaftlich
nicht verwerten lässt. Es werden hier also sehr teure Maschinen, ein Extruder sowie daran
anschließende Produktionsmaschinen, etwa ein Korrugator, über längere Zeit deaktiviert, bis
die Umrüstung des Spritzkopfes abgeschlossen ist.
Bei der Demontage und Reinigung der Abschnitte des Düsensatzes im heißen Zustand besteht
eine Unfall- und Beschädigungsgefahr. D. h., das Aufbauen der Düsenteile birgt in sich eine
nicht unerhebliche Beschädigungsgefahr und das Reinigen der Düsenteile muss im heißen
Zustand erfolgen, wobei mit einer Wärmequelle nachgewärmt werden muss. Dies ist eine
aufwändige Tätigkeit, die zum Verkratzen der Oberfläche der Düsenteile führt, wobei Kratzer
später durch Polieren entfernt werden müssen. Dieses führt jeweils zu einem Materialabtrag,
der letztlich einen Verschleiß mit sich bringt.
Während der Montage des neuen Düsensatzes zur Coextrusion und den nachfolgenden Justa
getätigkeiten wirken auf den eingewechselten Coextrusions-Düsensatz ganz erhebliche zum
Teil auch azentrische Kräfte ein, die den Düsensatz hohen mechanischen Belastungen unter
ziehen und dessen Lebensdauer ganz erheblich verringern können.
Zusammenfassend lässt sich folglich festhalten, dass nach dem Stand der Technik sowohl
große Ausfallzeiten, Materialausschuss als auch Verschleißerscheinungen am Düsensatz des
Spritzkopfes selbst in Kauf genommen werden müssen, um einen Spritzkopf von einem Pro
dukt auf ein anderes Produkt umstellen zu können.
Es ist die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, Düsenanordnungen nach dem Stand
der Technik so weiterzubilden, dass die aufgezeigten Nachteile zumindest teilweise ausge
räumt werden.
Insbesondere soll gemäß der Erfindung eine Möglichkeit geschaffen werden, um einen Dü
sensatz für die Coextrusion besonders schnell auswechseln zu können.
Diese Aufgabe wird durch eine Düsenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
gelöst. Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Düsenanordnung gehen
aus den Unteransprüchen hervor. Eine Extrusions- bzw. Coextrusionseinrichtung, mit der die
besagte Aufgabe bzw. die besagten Aufgaben ebenfalls zu lösen ist bzw. sind, wird durch den
Patentanspruch 10 definiert.
Die gemäß der Erfindung erzielbaren Vorteile beruhen auf einer Düsenanordnung, bei der
eine Montage- und Anschlussbasis zwischen dem Verteilerabschnitt und dem Düsenabschnitt
vorgesehen ist. Vorteilhafterweise ist es damit möglich, den Austrittsdüsenabschnitt in einer
bestimmten Montageanordnung beizubehalten, die auch bei der Demontage des Montage- und
Anschlussabschnittes mit dem Düsenabschnitt gegenüber dem Verteilerabschnitt erhalten
bleibt. Ist später ein anderer Düsenabschnitt, der ebenfalls vorjustiert auf einer Montage- und
Anschlussbasis fixiert ist, an dem Verteilerabschnitt der Düsenanordnung des Spritzkopfes
anzubringen, ist praktisch keine Justage bzw. quasi kein Probelauf des Spritzkopfes nötig, um
ein fertiges Produkt herstellen zu können. Ferner ist es möglich, da kaum eine Justage der
Düsenabschnitte des Coextrusions-Düsensatzes erforderlich ist, den gesamten Düsensatz auf
eine gewünschte Betriebstemperatur, die für einen bestimmten Kunststoff eingestellt ist, vor
geheizt zu montieren, so dass die von der Produktionszeit ansonsten abgehenden Umbau-,
Montage- und Vorheizzeiten noch weiter reduziert werden können.
Sollten Justagearbeiten nötig sein, sind diese gegenüber dem Stand der Technik sehr redu
ziert, wenn nicht sogar vernachlässigbar.
Auch die mechanischen Belastungen des Düsensatzes können erheblich reduziert werden, da
zusätzliche Belastungen durch eine Justage im Wesentlichen, wenn nicht sogar vollkommen
vermieden werden können.
Natürlich kann die Montage- und Anschlussbasis auch aus mehreren Abschnitten aufgebaut
sein und muss nicht zwangsläufig einstückig sein. Bevorzugt ist die einstückige Ausbildung
der Montage- und Anschlussbasis. Jedoch kann auch eine beispielsweise zweistückige Mon
tage- und Anschlussbasis in verringertem Ausmaße die oben aufgeführten Merkmale bereit
stellen, die gemäß der Erfindung erzielbar sind. So ist es beispielsweise denkbar, dass bei
einem Coextrusions-Düsensatz etwa zentrisch innen liegende Abschnitte des Düsensatzes für
sich alleine montiert werden und lediglich auf weiter außen liegende Abschnitte des Düsensatzes
auf die Montage- und Anschlussbasis vormontiert an dem Verteilerabschnitt ange
bracht werden.
Bevorzugt weist die Montage- und Anschlussbasis auch jeweilig Leitungskanäle auf, die die
Extrusionsmasse von dem Verteilerabschnitt zu dem Düsenabschnitt weiterleiten. Dabei kann
der Verteilerabschnitt und/oder kann der Düsenabschnitt Kanalerstreckungen aufweisen, die
den Abstand zwischen diesen Abschnitten überbrücken, wobei die zum Einsatz kommende
Montage- und Anschlussbasis entsprechende Ausnehmungen aufweist, um die Kanalerstre
ckungen aufnehmen zu können. Für diesen Fall ist es möglich, die Anzahl der Lichtungen zu
reduzieren, so dass, obwohl die Montage- und Anschlussbasis zwischen dem Verteilerab
schnitt und dem Düsenabschnitt angeordnet ist, die Anzahl der Dichtungen auf die Anzahl der
nach dem Stand der Technik erforderlichen Dichtungen reduziert werden kann, da es für die
Zuleitungen lediglich eine Stoßebene gibt, jedoch auch die Durchbrüche für die Verbindungs
stege abzudichten sind.
Um auch bei hohen Drücken, denen die Extrusionsmasse regelmäßig ausgesetzt werden muss,
eine hinreichende Dichtigkeit der erfindungsgemäßen Düsenanordnung gewährleisten zu
können, ist es vorteilhaft, wenn an den jeweiligen Stoßstellen bzw. -ebenen Dichtmittel vor
gesehen sind. So können beispielsweise zwischen den besagten Kanalerstreckungen und dem
anschließenden Verteiler- und/oder Düsenabschnitt Dichtungen vorgesehen sein. Sind die
Dichtflächen auf die Montage- und Anschlussbasis verlegt, sind dementsprechend an deren zu
den jeweils anschließenden Abschnitten zugewandten Seiten oder an den angrenzenden Ab
schnitten selbst entsprechende Dichtmittel vorgesehen.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn Dichtmittel eingesetzt werden, die bei
Auftreten einer Druckbelastung selbsttätig eine größere Dichtwirkung entfalten. Die Dicht
wirkung eines entsprechenden Dichtmittels kann über einen großen Druckbereich proportio
nal bzw. abhängig zum Druck ansteigen, d. h., es ist nicht nötig, mechanische Krafteinwirkun
gen aufzubringen, die eine Dichtung auf eine maximal zu erwartende Druckbelastung ein
stellen, da sich das Dichtmittel selbst automatisch in seiner Dichtwirkung an die Druckbelas
tung anpasst. Flüssiges Material, das im Falle der Leckage austritt, gibt auf die geometrische
Form der Dichtung einen Druck, der zu einer verstärkten Anpressung der Dichtflächen der
Dichtung an die angrenzenden Vorrichtungsabschnitte führt, so dass Lecks geschlossen wer
den. Auch können duktile Metalle für die Dichtungen eingesetzt werden. Zum Beispiel Kup
fer, Zinn oder dgl. kommen hierfür in Betracht.
Vorteilhafterweise kann die Montage- und Anschlussbasis aus mehreren beispielsweise kon
zentrisch angeordneten Ringscheiben aufgebaut sein, zwischen denen Verbindungsleitungs
ringspalte vorgesehen sind, um die Extrusionsmasse passieren zu lassen.
Andererseits kann die Montage- bzw. Anschlussbasis vorteilhafterweise auch in der Form
einer Steg- und/oder Lochscheibe konstruiert sein, so dass durch die Löcher bzw. zwischen
den Stegen die weiterzuleitende Extrusionsmasse hindurchgeführt werden kann.
Vorteilhafterweise ist wenigstens eine Zentrieranordnung vorzusehen, um die Montage- und
Anschlussbasis gegenüber dem Verteilerabschnitt zu zentrieren und die Abschnitte des Dü
sensatzes gegenüber der Montage- und Anschlussbasis zu justieren bzw. zu zentrieren. Hierzu
sind bevorzugt jeweilige Zentner- und Justieranordnungen vorhanden, so dass beispielsweise
mittels der Einstellung einer oder mehrerer Schrauben eine Zentrierung durchgeführt werden
kann.
Natürlich kann die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Düsenanordnung entsprechend auch
für mehr als zwei Extrusionsmassenströme ausgebildet werden. Gerade bei mehr als zwei
schichtigen Extrusionsprodukten, bei denen eine Justagearbeit noch bei weitem komplizierter
und aufwändiger wäre, ist die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft anwendbar.
Die vorliegende Erfindung soll nun anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Merk
malen gemäß der Erfindung näher beschrieben werden. Dabei werden unter Bezugnahme auf
die Darstellung weitere Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile gemäß der Erfindung offen
bart, wobei die
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Düsenanordnung mit Merkmalen gemäß der Erfindung
zeigt.
In der Fig. 1 ist eine Coextrusionsdüsenanordnung 10 mit einem Verteilerabschnitt 14, einer
Montage- und Anschlussbasis 16 und einem Düsenabschnitt 12 in einem axialen Längsschnitt
dargestellt. Der Verteilerabschnitt 14 ist von herkömmlicher Art und braucht folglich hier
nicht weiter erörtert zu werden. Über den Verteilerabschnitt sei lediglich bemerkt, dass dieser
beispielsweise für eine Coextrusion mit zwei Schichten zwei Zulaufkanäle 52, 54 aufweist,
über die eine oder jeweilige Extrusionsmassen zugeführt werden können. Mittig durch den
Verteilerabschnitt 14 ist ein Versorgungskanal 50 angeordnet, über den beispielsweise Kühl
flüssigkeit einem (nicht dargestellten) Kühl- und Kalibrierdorn zugeführt werden kann, der im
Stand der Technik ebenfalls hinreichend bekannt ist und folglich hier nicht weiter erörtert
werden muss. Der Dorn steht aus dem Kanal 50 aus einem Austrittsende 94 des Düsenab
schnittes 12 hervor und ist innerhalb des austretenden warmplastisch verformbaren Extrusion
sergebnisses angeordnet.
Der Düsenabschnitt 12 weist mehrere koaxial angeordneten Düsenabschnitte auf. Ein äußeres
Düsenteil 70 bildet in Verbindung mit einem radial nach innen daran anschließenden Düsen
teil 72 einen äußeren Düsenkanal 78, der in einen Ringdüsenringspalt 90 am Auslassende 94
des Düsenabschnittes 12 mündet. Radial nach innen schließt hieran eine entsprechende An
ordnung eines äußeren Düsenteils 74 und eines inneren Düsenteils 76 an, die zusammen wie
derum einen ringförmigen Fließkanal 80 bilden, der in einen Ringdüsenspalt 92 des Düsenab
schnitts 12 mündet.
Erfindungsgemäß ist zwischen dem Verteilerabschnitt 14 und dem Düsenabschnitt 12 eine
Montage- und Anschlussbasis 16 angeordnet. Die diversen Bestandteile des Düsenabschnittes
12 sind an dieser Basis 16 fixiert und die Basis 16 wiederum ist mit dem Verteilerabschnitt 14
in einer wohl definierten Lage verbindbar.
Die Montage- und Anschlussbasis 16 wird über einen massiven Spannring 26 oder dgl. mit
dem Verteilerabschnitt 14 verbunden. Dabei kann die Basis 16 in Verbindung mit einem An
schlussflansch des Verteilerabschnittes 14 und in Verbindung mit dem Spannring 26 so zu
sammenwirken, dass eine exakt fluchtende Positionierung ohne maßgebliche Justagearbeiten
möglich ist. Zwischen der Stirnfläche des Verteilerabschnittes 14 und der dieser gegenüber
liegenden Stirnfläche der Montage- und Anschlussbasis 16 sind Dichtungen 18 vorgesehen,
um die Fließkanäle 52, 54 an die Fließkanäle 30, 32 innerhalb der Basis 16 anzuschließen,
gegenüber der Umgebung abzudichten.
Die Montage- und Anschlussbasis 16 weist mehrere konzentrisch angeordnete ringförmig
ausgebildete Abschnitte 16a, 16b, 16c auf, zwischen denen die Fließkanäle 30, 32 ausgebildet
werden. Die Fließkanäle 30, 32 können in der Form von kreisringförmig angeordneten Boh
rungen oder durch über Stege verbundene Kreisringe ausgebildet sein.
Das Düsenteil 70 ist über einen Spannflansch 24 mit der Basis 16 verbunden, wobei einerseits
eine Befestigung über eine Schraube 24a und andererseits eine Zentrierung über eine Schrau
be 22 ermöglicht werden kann. Auch in Bezug auf die Stoßfläche zwischen der Basis 16 und
dem Düsenabschnitt 12 sind Dichtungen 18 vorgesehen.
Um eine schnelle Fixierung eines Düsenabschnittes 12 an einem Verteilerabschnitt 14 zu er
möglichen, ist es lediglich notwendig, den Spannring 26 und die Verspannung des Düsenteils
76 mit dem Verteilerabschnitt 14 zu öffnen bzw. zu lösen, die angeflanschte Basis 16 mit dem
darin befestigten Düsenabschnitt 12 einstückig zu entfernen und eine andere Basis 16 mit
einem daran fertig justiert festgelegten anderen Düsenabschnitt 12 wiederum über den Spann
ring 26 festzulegen. Eine Demontage und Reinigung der einzelnen Düsenteile, aus denen der
Düsenabschnitt 12 zusammengesetzt ist, erübrigt sich folglich und es ist möglich, eine sach
gerechte Justierung ohne großen Zeitaufwand und ohne die Produktion einer größeren Menge
an Ausschuss zu erzielen, wobei gleichzeitig der Düsenabschnitt von Verschleiß durch Justa
getätigkeiten weitestgehend verschont bleibt.
Claims (10)
1. Düsenanordnung (10) für einen Coextrusionsprozess, mit einem Extrudern zuge
wandten Verteilerabschnitt (14), über den Extrusionsmassen austragbar sind, und mit einem
Düsenabschnitt (12) zur Extrusion der Extrusionsmassen, die als eine Komponente wenigs
tens einen Kunststoff enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass eine Montage- und An
schlussbasis (16) zwischen dem Verteilerabschnitt (14) und dem Düsenabschnitt vorgesehen
ist, wobei die Montage- und Anschlussbasis (16) den Düsenabschnitt (12) in einer be
stimmten Montageanordnung zu halten vermag, die bei der Demonatage der Montage- und
Anschlussbasis (16) mit dem Düsenabschnitt (12) gegenüber dem Verteilerabschnitt (14)
erhalten bleibt.
2. Düsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Montage- und
Anschlussbasis (16) auch Leitungskanäle enthält, um die Kanäle (52, 54) in dem Verteiler
abschnitt (14) an die Kanäle (78, 80) in dem Düsenabschnitt (12) anzuschließen.
3. Düsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerab
schnitt (14) und/oder der Düsenabschnitt (12) Kanalerstreckungen aufweist bzw. aufweisen,
die den Abstand zwischen diesen Abschnitten (12, 14) aufgrund der Erstreckung der Mon
tage- und Anschlussbasis (16) überbrücken.
4. Düsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
an wenigstens einer der Stoßstellen zwischen der Montage- und Anschlussbasis (16) und
anschließenden Abschnitten (12, 14) und/oder zwischen diesen selbst Dichtmittel (18) vor
gesehen sind.
5. Düsenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmittel
(18) bei Auftreten von Innendruck selbsttätig eine größere Dichtkraft bzw. -wirkung ent
falten.
6. Düsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Montage- und Anschlussbasis (16) mehrere Ringscheiben (16a, 16b, 16c) umfasst, zwi
schen denen sich unterbrochene Verbindungsleitungsringspalte (30, 32) ergeben, um die
Extrusionsmasse passieren zu lassen.
7. Düsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Montage- bzw. Anschlussbasis (16) als Steg- und/oder Lochscheibe ausgebildet ist, wo
bei die Löcher bzw. Freiräume zwischen den Stegen die Extrusionsmasse durchlassen.
8. Düsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine Zentrieranordnung (22) vorgesehen ist, um die Montage- und Anschlussba
sis (16) gegenüber dem Verteilerabschnitt 814) zu zentrieren und die Abschnitte des Düsen
satzes (12) gegenüber der Montage- und Anschlussbasis (16) zu justieren bzw. zu zentrie
ren, wobei bevorzugt jeweilige Zentrierorgane vorgesehen sind.
9. Düsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Düsenanordnung für zwei oder mehr Extrusionsmassenströme eingerichtet ist.
10. Düsenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Montage- und Anschlussbasis (16) gegenüber dem Verteilerabschnitt (14) durch we
nigstens ein Spannmittel fixiert ist.
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