DE102009026562A1

DE102009026562A1 - Rohrkopf zur Extrusion

Info

Publication number: DE102009026562A1
Application number: DE102009026562A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dohmann; Johann Wiens; Thomas Gesper
Original assignee: Battenfeld Extrusionstechnik GmbH
Current assignee: Battenfeld Cincinnati Germany GmbH
Priority date: 2009-05-28
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2029-05-29
Also published as: DE102009026562B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Extrusionswerkzeug bestehend aus einem Grundwerkzeug (5) und einem dimensionsabhängigen Düseneinsatz (6), wobei das Grundwerkzeug (5) mindestens aus einem Zwischendorn (5a) und einer Zwischenhülse (5b) und der Düseneinsatz (6) mindestens aus einem Dorn (6a) und einer Hülse (6b) besteht, wobei der Zwischendorn (5a) und der Dorn (6a) die innere und die Zwischenhülse (5b) und die Hülse (6b) die äußere Kontur eines Kunststofffließkanals (7) bestimmen und das Grundwerkzeug (5) mit dem Düseneinsatz (6) verbunden ist, wobei mindestens der Zwischendorn (5a) und der Dorn (6a) rotatorisch um deren Mittelachse (8) verbunden sind und ein dem Dorn (6a) zugeordnetes Heizelement (10) im Zwischendorn (5) zentrisch angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass ein Thermoelement (9) zur Anordnung des Heizelementes (10) beabstandet im Zwischendorn (5a) befestigt ist und mittels des Thermoelementes die Temperatur des Dornes (6a) messbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft Extrusionswerkzeug bestehend aus einem Grundwerkzeug und einem dimensionsabhängigen Düseneinsatz, wobei das Grundwerkzeug mindestens aus einem Zwischendorn und einer Zwischenhülse und der Düseneinsatz mindestens aus einem Dorn und einer Hülse besteht, wobei der Zwischendorn und der Dorn die innere und die Zwischenhülse und die Hülse die äußere Kontur eines Kunststofffließkanales bestimmen und das Grundwerkzeug mit dem Düseneinsatz verbunden ist, wobei mindestens der Zwischendorn und der Dorn rotatorisch um deren Mittelachse verbunden sind und ein dem Dorn zugeordnetes Heizelement im Zwischendorn zentrisch angeordnet ist.
Bei der Extrusion, insbesondere bei der Rohrextrusion, kommen Extruder zum Einsatz, an deren Ausgang die plastifizierte Masse einem Werkzeug zugeführt wird. Solche Werkzeuge sind hinlänglich als Rohrköpfe bekannt. Mittels dieser Rohrköpfe wird die Kunststoffmasse aufgeteilt und vorgeformt, damit mittels eines kontinuierlichen Prozesses die Kunststoffmasse durch diesen Rohrkopf ähnlich einer Matrize hindurchgepresst werden kann und anschließend in sogenannten Kalibriervorrichtungen zu dem gewünschten Produkt kalibriert, also endgeformt und anschließend abgekühlt wird.
Damit die extrudierte Kunststoffmasse die richtige Konsistenz, sprich die richtige Temperatur, aufweist, um ein qualitätsmäßig optimales Produkt herzustellen, ist es erforderlich, entsprechende Rückgabewerte über die Temperatur an die Steuerung des Extruders zu erfassen und zu übermitteln.
Bekannt ist es, derartige Temperaturmessungen innerhalb der Kalibrierung bzw. am Ausgang des Rohrkopfes zu erfassen. Wünschenswert wä re aber eine Temperaturmessung, die möglichst nahe an der entsprechenden Kunststoffschmelze erfasst werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Temperaturmessmöglichkeit möglichst nahe an der Schmelze sowie nahe am Ausgang des Extruders bereitzustellen.
Die Lösung der Erfindung ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, ein Thermoelement zur Anordnung des Heizelementes beabstandet im Zwischendorn befestigt ist und mittels des Thermoelementes die Temperatur des Dornes messbar ist.
Es ist also vorgesehen, den Rohrkopf so zu teilen, dass im Inneren des Dornes ein Thermoelement angeordnet werden kann, mittels dem ohne durch eine größere Materialschicht hindurch die Temperatur des Kunststoffstranges erfasst werden kann. Die Befestigung des Thermoelements selbst ist aber am Zwischendorn, wodurch beim Wechsel des Düseneinsatzes das Thermoelement am Zwischendorn verbleibt, obwohl es für die Temperaturmessung am Dorn vorgesehen ist.
Erfahrungen haben gezeigt, dass nach relativ kurzer Produktionszeit der Dorn des Rohrkopfes, der komplett von der Kunststoffschmelze, also dem Kunststoffstrang, umströmt wird, sich der Temperatur der Schmelze annähert oder mit dieser weitgehend identisch ist. Folglich ist es möglich, die mit diesem Thermoelement gemessene Temperatur der Schmelze im Rohrkopf bzw. dem Dorn gleichzusetzen. Es kann somit ohne komplizierte Rückrechnung auf den Istzustand der gemessene Temperaturwert direkt an die Steuerung weitergegeben werden und bei entsprechender Abweichung von der Solltemperatur sofort, falls erforderlich, Gegenmaßnahmen ergriffen werden, sprich, die Temperierung der Schmelze entsprechend anzupassen, was durch Erhöhung oder Minimierung der Heizleistung geschehen kann.
Durch die erfindungsgemäße neue Anbringung des Thermoelementes sind somit empirisch ermittelte Temperaturwerte, die entfernt von der gewünschten Temperatur im Rohrkopf gemessen und dann auf einen theoretischen Kunststoffschmelzetemperaturwert im Dorn zurückgerechnet werden, entbehrlich.
Weiterbildungsgemäß ist eine Aussparung um die Mittelachse im Dorn vorgesehen in das das Thermoelement eingreift. Es reicht völlig aus diese Aussparung als Ringkanal auszuführen wodurch sichergestellt ist, dass das Thermoelement problemlos montiert werden kann wenn und durch die rotatorische Montage des Düseneinsatzes mit dem Grundwerkzeug nicht beschädigt wird. Wird die rotatorische Montage zum Beispiel über einen Bajonettverschluss realisiert genügt es wenn der Ringkanal nur ein Teilringkanal ist, als der Kanal nur soweit um die Mittelachse ausgeführt ist wie der Drehwinkel des Bajonetts umfasst.
Weiterhin hat es den Vorteil, dass eine gleichmäßige Masseverteilung des Dornes gewährleistet ist und somit keine Fehlmessungen entstehen.
Als eine Alternative ist erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 8 vorgesehen, dass ein Thermoelement zur Anordnung des Heizelementes beabstandet im Dorn befestigt ist und mittels des Thermoelementes die Temperatur des Dornes messbar ist, wobei für die elektrische Versorgung des Thermoelementes Schleifringen zwischen dem Dorn und dem Zwischendorn angeordnet sind.
Es ist also vorgesehen, das Thermoelement im Dorn anzuordnen, aber die Versorgungsleitungen, sprich Kabel, mittels Schleifringen zu trennen. Bei der rotatorischen Montage von Dorn 6a und Zwischendorn 5a wird der Kontakt wieder geschlossen ohne das die Gefahr der Beschädigung von Kabeln besteht.
In den Zeichnungen ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben.
1 zeigt den Grundaufbau einer Extrusionslinie
2 einen Teil des Werkzeuges und
3 den Teil des Werkzeuges gemäß 2 in einer auseinander gezogenen Darstellung
1 zeigt eine schematisch dargestellte Standard-Extrusionslinie mit einem Extruder 1, dem Extrusionswerkzeug 2, der Kalibrier- und Kühlvorrichtung 3, einem Abzug sowie weitere daran angeordnete Nachfolgeeinrichtungen können sich entlang der Extrusionsachse 4 anschließen. Die entsprechende Erfindung ist in dem Werkzeug 2 wiedergegeben, welches in einer Schnittdarstellung in Extrusionsrichtung in 2 gezeigt wird.
2 zeigt den Schnitt durch das Extrusionswerkzeug 2 das ein Grundwerkzeug 5 und einen Düseneinsatz 6 umfasst, beide Teile sind rotatorisch um die Mittelachse 9 mit einander verbunden. Das Grundwerkzeug 5 besteht aus einem Zwischendorn 5a und einer Zwischenhülse 5b. Der Düseneinsatz 6 wird aus einem Dorn 6a und einer Hülse 6b gebildet.
Zwischenhülse 5b und Hülse 6b bildet eine äußere Kontur für den Kunststofffließkanal 7, Zwischendorn 5a und Dorn 6a eine innere Kontur für den Kunststofffließkanal 7.
Der Dorn 6a ist im Zwischendorn 5a eingeschraubt. Der Dorn 6a weist weiterhin eine Aussparung 12 auf, in der das Thermoelement 9 eingreift, aber jedoch im Zwischendorn 5a angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist an einem Heizelement 10, hier eine Heizpatrone, ein Befestigungselement 13 angeordnet in der das Thermoelement 9 eingeschraubt ist. Heizpatrone 10 und Thermoelement 9 sind dann wiederum im Zwischendorn 5a befestigt. Die Aussparung 12 ist hier als Ringkanal um die Mittelachse 8 des Dorns 6a ausgeführt und befindet sich auf der Stirnseite die dem Zwischendorn 5a zugeordnet ist. Das Thermoelement 9 selbst ist wie bereits beschrieben im Zwischendorn 6a angeordnet, wobei jedoch der Teil des Thermoelementes 9 mit dem Temperaturfühler in die Aussparung 12 des Dorns 6a ragt, nach dem beide Teil zusammenmontiert wurden. Die elastische Lagerung des Thermoelements 9 ist hier mittels einer Feder 14 realisiert, wodurch ein Kontakt zwischen dem Thermoelement 9 und der Oberfläche des Dorns 6a in der Aussparung 12 gewährleistet wird.
3 verdeutlicht den Zusammenbau des Grundwerkzeuges 5 mit dem Dorn 6. Im Grundwerkzeug 5 sind Heizelement 10 und das Thermoelement 9 über das Befestigungselement 13 im Zwischendorn 5a des Grundwerkzeuges 5 montiert. Die elektrischen Versorgungsleitungen sind durch das Grundwerkzeug 5 hindurch geführt (nur angedeutet). Es kann nun ohne das die Gefahr besteht die Versorgungsleitungen, sprich Kabel, zu beschädigen, der Düseneinsatz 6 montiert werden. Zunächst wird der Dorn 6a in den Zwischendorn 5a geschraubt, dabei taucht das Heizelement 10 in die Bohrung des Dornes 6a und das Thermoelement 9 in die Aussparung 12 ein. Bedingt durch die Feder 14 ist das Thermoelement 9 elastisch gelagert und liegt nach der Endmontage des Dornes 6a an dessen Oberfläche an. Die Hülse 6b kann nun über den Dorn 6a geschoben und befestigt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, die Schmelzetemperatur innerhalb des Rohrkopfes weitgehendst exakt zu bestimmen und somit eine optimale Prozesssteuerung umzusetzen.

1: Extruder
2: Werkzeug
3: Kalibrierung
4: Extrusionachse
5: Grundwerkzeug
5a: Zwischendorn
5b: Zwischenhülse
6: Düseneinsatz
6a: Dorn
6b: Hülse
7: Kunststofffließkanal
8: Mittelachse
9: Thermoelement
10: Heizelement
11: Extrusionsrichtung
12: Aussparung
13: Befestigungselement
14: Feder

Claims

Extrusionswerkzeug bestehend aus einem Grundwerkzeug (5) und einem dimensionsabhängigen Düseneinsatz (6), wobei das Grundwerkzeug (5) mindestens aus einem Zwischendorn (5a) und einer Zwischenhülse (5b) und der Düseneinsatz (6) mindestens aus einem Dorn (6a) und einer Hülse (6b) besteht, wobei der Zwischendorn (5a) und der Dorn (6a) die innere und die Zwischenhülse (5b) und die Hülse (6b) die äußere Kontur eines Kunststofffließkanales (7) bestimmen und das Grundwerkzeug (5) mit dem Düseneinsatz (6) verbunden ist, wobei mindestens der Zwischendorn (5a) und der Dorn (6a) rotatorisch um deren Mittelachse (8) verbunden sind und ein dem Dorn (6a) zugeordnetes Heizelement (10) im Zwischendorn (5) zentrisch angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Thermoelement (9) zur Anordnung des Heizelementes (10) beabstandet im Zwischendorn (5a) befestigt ist und mittels des Thermoelementes die Temperatur des Dornes (6a) messbar ist.
Extrusionswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement (9) so im Zwischendorn (5a) angeordnet, dass es in Extrusionsrichtung (11) elastisch bewegbar ist.
Extrusionswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoelement (9) federnd gelagert ist.
Extrusionswerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (6a) eine Aussparung (12) aufweist, in die das Thermeelement (9) eingreift.
Extrusionswerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (12) eine Ringnut ist.
Extrusionswerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (12) eine Teilringnut ist.
Extrusionswerkzeug nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, der Düseneinsatz (6) und das Grundwerkzeug (5) rotatorisch verbunden sind.
Extrusionswerkzeug bestehend aus einem Grundwerkzeug (5) und einem dimensionsabhängigen Düseneinsatz (6), wobei das Grundwerkzeug (5) mindestens aus einem Zwischendorn (5a) und einer Zwischenhülse (5b) und der Düseneinsatz (6) mindestens aus einem Dorn (6a) und einer Hülse (6b) besteht, wobei der Zwischendorn (5a) und der Dorn (6a) die innere und die Zwischenhülse (5b) und die Hülse (6b) die äußere Kontur eines Kunststofffließkanales (7) bestimmen und das Grundwerkzeug (5) mit dem Düseneinsatz (6) verbunden ist, wobei mindestens der Zwischendorn (5a) und der Dorn (6a) rotatorisch um deren Mittelachse (8) verbunden sind und ein dem Dorn (6a) zugeordnetes Heizelement (10) im Zwischendorn (5) zentrisch angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Thermoelement (9) zur Anordnung des Heizelementes (10) beabstandet im Dorn (6a) befestigt ist und mittels des Thermoelementes die Temperatur des Dornes (6a) messbar ist, wobei für die elektrische Versorgung des Thermoelementes (9) Schleifringen zwischen dem Dorn (6a) und dem Zwischendorn (5a) angeordnet sind.