DE102009037754A1

DE102009037754A1 - Extrusionsvorrichtung für Filamente

Info

Publication number: DE102009037754A1
Application number: DE102009037754A
Authority: DE
Inventors: Marco Sacher; Bert Wöllner
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2009-08-17
Filing date: 2009-08-17
Publication date: 2011-02-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Extrusionsvorrichtung zum Extrudieren von synthetischen Filamenten mit einer Vielzahl im wesentlichen ringförmig angeordneter Düsenbohrungen. Der Schmelzestrom wird in einem ringförmigen, sich erweiternden Ringschlitzkanal den Düsenbohrungen zugeführt. Die Innenseite des Ringschlitzkanals wird durch einen Verdränger gebildet. Erfindungsgemäß ist der Verdränger mit einer separaten Heizeinrichtung direkt beheizbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Extrusionsvorrichtung zum Extrudieren von synthetischen Filamenten mit ringförmiger Anordnung der Spinndüsen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Extrusionsvorrichtungen weisen eine zentrale Zuführung für Schmelze auf, die mittels eines Verdrängers auf die ringförmig angeordneten Spinndüsen verteilt werden und sind beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 29 20 676 bekannt. Dabei bildet der Verdränger zusammen mit dem umgebenden Gehäuse einen Ringschlitzkanal, über den die Schmelze geführt wird. Bevorzugt weisen die gattungsgemäßen Extrusionsvorrichtungen dabei einen kegelförmigen Verdränger auf, der mit einem korrespondierenden Hohlraum im Gehäuse in der Form zusammenwirkt, dass die Schmelze durch einen kegelmantelförmigen Ringschlitzkanal verteilt wird. Ein solcher kegelförmiger Verdränger ist beispielsweise in der der Offenlegungsschrift DE 21 13 327 gezeigt.
Üblicherweise werden die Extrusionsvorrichtungen von außen durch halbschalenförmige elektrische Widerstandsheizungen beheizt. Insbesondere für die Herstellung von Monofilamenten sind die Extrusionsvorrichtungen relativ groß und weisen somit eine hohe Masse auf.
Gerade bei dem Aufheizen nach einer Produktionsunterbrechung ergibt sich das Problem, dass der im Inneren der Extrusionsvorrichtung gelegene Verdränger nicht direkt beheizt und damit nur verzögert erwärmt wird. Erschwerend kommt hinzu, dass zwischen dem von außen beheizten Gehäuse und dem Verdränger der Ringschlitzkanal als Luftspalt isolierend wirkt. Es ist zwar möglich, die Extrusionsvorrichtung im ausgebauten Zustand in einem Ofen vorzuwärmen. Dies führt aber zu erheblichem Aufwand bei der Montage der heißen Bauteile.
Beim Inbetriebsetzen einer gattungsgemäßen Extrusionsvorrichtung, bei der die innen liegenden Bauteile nicht die Betriebstemperatur aufweisen, besteht das Problem, dass die Schmelze beim Kontakt der innenliegenden Bauteile an Temperatur verliert und somit zunächst eine gewisse Zeit lang Ausschuss produziert wird.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Extrusionsvorrichtung nach dem Stand der Technik dahingehend weiterzuentwickeln, dass sich eine verbesserte Aufheizeigenschaft ergibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der innen liegende Verdränger mittels einer separaten Heizeinrichtung direkt beheizbar ausgeführt ist.
Bevorzugt erfolgt dies durch eine Induktionsheizung, bei der der Verdränger mittels von einer Induktionsspule erzeugten Wirbelströmen erwärmt wird.
Es ist zwar aus der Offenlegungsschrift DE 1 629 714 bekannt, ein Spritzwerkzeug für Kunststoff innenseitig induktiv zu beheizen. Die Lösung der Aufgabe wird hierdurch jedoch nicht nahegelegt, da es sich dabei um eine direkte Beheizung der Düsenschlitze, durch die die Schmelze austritt, handelt, welche für den kontinuierlichen Betrieb vorgesehen ist.
Die Erfindung zielt dagegen darauf ab, die Schmelze bei der Zuführung und der Verteilung innerhalb der Extrusionsvorrichtung möglichst von Beginn an ohne wesentlichen Wärmeentzug führen zu können, so dass nach einer Prozessunterbrechung oder einem Prozessneustart kein wesentlicher Ausschuss produziert wird. Durch die direkte Beheizung des Verdrängers im Innern der Extrusionsvorrichtung lässt sich der Ringschlitzkanal bis hin zu der zentralen Schmelzezufuhr mit beheizten Kanalwänden ausführen.
In einer Variante der Erfindung erfolgt die Beheizung des Verdrängers durch eine Widerstandsheizung.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Spinndüsen in einer Düsenplatte vorgesehen, die direkt oder mit einer Zwischenplatte mit dem Verdränger verbunden ist.
Die elektrischen Zuleitung, über die die Induktionsheizung mit der Energieversorgung verbunden ist, muss von außen in den inneren Bereich der Extrusionsvorrichtung geführt werden. Dabei muss der Schmelzestrom oder die ringförmig angeordneten austretenden Filamente überkreuzt werden. Bevorzugt weist die Zwischenplatte Leitungsführungen auf, die die Leitungen an der in der Zwischenplatte durch mehrere Schmelzebohrungen geführte Schmelze vorbeiführt. Alternativ kann diese Leitungsführung auch in der Spinndüsenplatte integriert sein.
Bevorzugt ist der Verdränger kegelförmig ausgeführt, um die zentral zufließende Schmelze über den Ringschlitzkanal zu verteilen, wobei der Kegel sich in Schmelzefließrichtung verbreitert. Erfindungsgemäß sind auch andere Querschnittskonturen eingeschlossen, die eine Vergrößerung des Durchmessers des Ringschlitzkanals in Schmelzefließrichtung bewirken.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Verdränger mit einer Temperaturmesseinrichtung verbunden. Diese Temperaturmesseinrichtung kann verwendet werden, um die Temperatur des Verdrängers zu regeln oder um die Induktionsheizung zu steuern.
Ein Ausführungsbeispiel wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es stellt dar:
1 ein Ausführungsbeispiel der Extrusionsvorrichtung im Schnitt
In 1 ist im Schnitt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäße Extrusionsvorrichtung dargestellt. Über eine hier nicht gezeigte Schmelzeleitung wird von einer Schmelzequelle wie beispielsweise einem Extruder einer Schmelzezufuhr 2 Schmelze zugeführt.
Die Extrusionsvorrichtung ist aufgebaut aus einem Träger 1 und dem darin mittels einer Bajonettverriegelung 4 eingesetzten Spinnpaket 3. Die zentral über die Schmelzezufuhr 2 dem Spinnpaket 3 zugeführte Schmelze wird zunächst einem Einsatz 6 zugeleitet, in welchem die Schmelze in einem zwischen dem Einsatz 6 und einem kegelförmigen Verdränger 7 gebildeten Ringschlitzkanal 8 radial verteilt wird. In einem sich unterhalb des Ringschlitzkanals 8 anschließenden oberen Ringkanal 12 vergrößerte sich der Querschnitt gegenüber dem Ringschlitzkanal. Dies dient der besseren Verteilung der Schmelze in tangentialer Richtung.
Unterhalb des Einsatzes 6 und des Verdrängers 7 ist eine Zwischenplatte 9 vorgesehen. In dieser Zwischenplatte 9 wird die Schmelze durch mehrere Zwischenplattenbohrungen 13 einem unteren Ringkanal 14 zugeführt, welcher zwischen der Zwischenplatte 9 und einer Düsenplatte 10 gebildet wird. Ausgehend von dem unteren Ringkanal 14 sind mehrere Vorbohrungen 15 in der Düsenplatte 10 vorgesehen, die unterseitig der Düsenplatte 10 in Düsenbohrungen 16 münden. Aus diesen Düsenbohrungen 16 wird die Schmelze zu einer Vielzahl von Monofilamenten extrudiert. Die Düsenplatte 10, die Zwischenplatten 9 und der Verdränger 7 sind mit einer Befestigung 11 miteinander verbunden. Die so gebildete Baugruppe ist zusammen mit dem Einsatz 6 in einen topfförmigen Halter 5 eingesetzt, der unterseitig offen ist und am oberen Ende eine Bajonettverriegelung 4 aufweist, die den Halter 5 mit dem Träger 1 verbindet.
Die Extrusionsvorrichtung ist im wesentlichen rotationssymmetrisch um ihre Mittelachse ausgeführt. Sowohl die Zwischenplattenbohrungen 13 als auch die Vorbohrungen 15 mit den Düsenbohrungen 16 sind mehrreihig ausgeführt und vielfach ringförmig um die Mittelachse herum vorgesehen.
Am Außenumfang ist je eine Beheizung 17 und 18 angeordnet. Beispielsweise handelt es sich hierbei um je zwei die Extrusionsvorrichtung umschließende Halbschalen, die in Form einer Widerstandsheizung elektrisch beheizbar sind. Die Beheizungen 17 und 18 beheizen von außen die Extrusionsvorrichtung. Insbesondere nach Betriebsunterbrechungen ist es jedoch wichtig, dass die Extrusionsvorrichtung gleichmäßig erwärmt ist. Beim Vorheizen mittels der Beheizung 17 und 18 muss der Wärmestrom von außen die gesamte Extrusionsvorrichtung durchdringen. Dabei behindert der zu diesem Zeitpunkt mit Luft gefüllte Ringschlitzkanal den Wärmeübergang auf den Verteiler 7. Daher ist in Inneren der Extrusionsvorrichtung zusätzlich eine Induktionsspule vorgesehen, die die Induktionsheizung 19 bildet. Hierdurch wird eine induktive Beheizung des aus einem ferromagnetischen Material gefertigten Verdrängers 7 ermöglicht. Eine Temperaturmesseinrichtung 22 ist mit dem Verdränger 7 verbunden und ist optional zur Steuerung der Induktionsheizung 19 oder zur Regelung der Temperatur des Verdrängers 7 einsetzbar.
Anstelle der Induktionsspule kann hier auch eine Widerstandsheizung zum Einsatz kommen.
Die Induktionsspule kann dabei in eine Ausnehmung im Verdränger leingebracht sein. Ebenfalls ist es möglich und in der Erfindung eingeschlossen, die Spule in der Zwischenplatte 9 oder an einem anderen Ort in der Nähe des Verdrängers 7 vorzusehen. Wichtig ist hier nur, dass die magnetischen Feldlinien den Verdränger 7 durchdringen.
Die elektrische Zuleitung 20 zu der Induktionsheizung 19 ist durch eine Leitungsführung 21 nach außen geführt. Dabei wird die Tatsache genutzt, dass in Bezug auf die Mittelachse der Extrusionsvorrichtung in tangentialer Richtung gesehen zwischen den Zwischenplattenbohrungen 13 Lücken bestehen. Somit ist es möglich, die elektrische Zuleitung an dem Schmelzestrom vorbei zu führen. Zur vereinfachten Darstellung ist in 1 die Leitungsführung bogenförmig hinter den Zwischenplattenbohrungen 13 hindurch geführt. In der Praxis jedoch wird die Leitungsführung 21 in Form einer geraden Bohrung von außen nach innen zwischen zwei Zwischenplattenbohrungen hindurch geführt. Gegebenenfalls wird die Leitungsführung 21 aus mehreren kleinen Bohrungen gebildet, wenn die Platzverhältnissen dies erfordern. Ebenfalls ist es möglich, die Temperaturmesseinrichtung 22 auf diese Weise anzuschließen.
Durch den erfindungsgemäß beheizbaren Verdränger ist es möglich, nach Betriebsunterbrechungen die Extrusionsvorrichtung sowohl von außen als auch von innen vorzuheizen. Dadurch wird ein besonders gleichmäßiges Temperaturprofil erreicht, das es erlaubt, bereits kurz nach dem Anfahren Monofilamente mit geringer Ausschussrate zu produzieren.
Bezugszeichenliste

1: Träger
2: Schmelzezufuhr
3: Spinnpaket
4: Bajonettverriegelung
5: Halter
6: Einsatz
7: Verdränger
8: Ringschlitzkanal
9: Zwischenplatte
10: Düsenplatte
11: Befestigung
12: Oberer Ringkanal
13: Zwischenplattenbohrungen
14: Unterer Ringkanal
15: Vorbohrungen
16: Düsenbohrungen
17: Beheizung
18: Beheizung
19: Induktionsheizung
20: Zuleitung
21: Leitungsführung
22: Temperaturmesseinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 2920676 A [0002]
- DE 2113327 A [0002]
- DE 1629714 A [0009]

Claims

Extrusionsvorrichtung zum Extrudieren von synthetischen Filamenten, mit einer Vielzahl im wesentlichen ringförmig angeordneter Düsenbohrungen (16), mit einer zentralen Schmelzezufuhr (2) und mit einem sich direkt an die zentrale Schmelzezufuhr anschließenden Ringschlitzkanal (8) mit einem sich erweiternden Durchmesser, der die Schmelze ringförmig zu den Düsenbohrungen (16) verteilt, wobei der Ringschlitzkanal (8) durch einen inneren Verdränger (7) und einer außen angeordneten Schmelzeführung (6) geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdränger (7) von einer separaten Heizeinrichtung (19) zur direkten Beheizung des Verdrängers (7) beheizbar ist.
Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung eine Induktionsheizung (19) ist.
Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung eine Widerstandsheizung ist.
Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenbohrungen in einer Düsenplatte (10) vorgesehen sind und dass der Verdränger (7) direkt oder über eine Zwischenplatte (9) mit der Düsenplatte (10) verbunden ist.
Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsheizung (19) eine elektrische Zuleitungen (20) aufweist und dass die Zwischenplatte (9) oder die Düsenplatte (10) eine Leitungsführung (21) aufweist, über die die Zuleitung (20) aus der Extrusionsvorrichtung herausführbar ist.
Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdränger (7) in Schmelzefließrichtung sich im wesentlichen verbreiternd, bevorzugt kegelförmig ausgeführt ist.
Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionsvorrichtung zur Extrusion von Monofilamenten vorgesehen ist.
Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdränger (7) mit einer Temperaturmesseinrichtung (22) verbunden ist und dass die Temperaturmesseinrichtung (22) zur Steuerung oder Regelung der Induktionsheizung (19) einsetzbar ist.