DE102012004166A1

DE102012004166A1 - Ringspaltdüse sowie Verfahren zur Extrusion

Info

Publication number: DE102012004166A1
Application number: DE102012004166A
Authority: DE
Inventors: Thomas Froitzheim; Joachim Eckhardt; David Schenkel
Original assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Current assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2032-03-06
Also published as: US20180297261A1; WO2013131612A1; DE102012004166B4; US10005220B2; CN104136193B; CN104136193A; US20150021811A1; US10434696B2; EP2822749B1; EP2822749A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ringspaltdüse (1) an einem Extrusionskopf zur Herstellung von schlauchförmigen oder bahnförmigen Vorformlingen mit einem bogenförmigen Düsenaustrittsspalt, mit einem von einem Dorn (2) und einem Düsenkörper (3) begrenzten Schmelzekanal (4), wobei das Querschnittsprofil des Schmelzekanals (4) über Stellelemente veränderbar ist, wobei sich die Ringspaltdüse gemäß der Erfindung dadurch auszeichnet, dass der Außenumfang des Schmelzekanals (4) wenigstens teilweise unmittelbar von wenigstens einem radial verstellbaren Schieber (5) begrenzt wird, dass der Schieber (5) durch mehrere Segmente gebildet wird, die gemeinsam von wenigstens einer ersten Lage in wenigstens in eine zweite Lage verstellbar sind und dass die Segmente in jeder Lage einen jeweils geschlossenen Bogenabschnitt der Begrenzung des Schmelzekanals (4) bilden, wobei der Radius des Bogenabschnitts je nach Lage der Segmente verschieden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ringspaltdüse an einem Extrusionskopf zur Herstellung von schlauchförmigen oder bahnförmigen Vorformlingen, mit einem bogenförmigen Düsenaustrittsspalt, mit einem von einem Dorn und einem Düsenkörper begrenzten Schmelzekanal, wobei das Querschnittsprofil des Schmelzekanals über Stellelemente veränderbar ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Extrusion eines schlauchförmigen oder bahnförmigen Vorformlings aus plastifiziertem thermoplastischen Kunststoff mittels einer Ringspaltdüse mit einem bogenförmigen Düsenaustrittsspalt, mit einem von einem Dorn und einem Düsenkörper begrenzten Schmelzekanal, wobei das Verfahren das Verändern des Profils des Schmelzekanals während der Extrusion und/oder beim Einrichten der Ringspaltdüse umfasst.
Sowohl Ringspaltdüsen als auch Verfahren zum Extrudieren von schlauchförmigen Vorformlingen der vorbeschriebenen Art und Weise sind im Stand der Technik aus diversen Veröffentlichungen bekannt. Eine Vorrichtung und ein Verfahren sind beispielsweise aus der DE 199 29 381 D2 bekannt, wobei sich letztere Druckschrift insbesondere mit der Einrichtung einer Ringspaltdüse zur Herstellung von schlauchförmigen Vorformlingen befasst, die in einer Blasform zu Kunststoffbehältern aufgeweitet werden. Eine Einrichtung ist jedenfalls immer dann erforderlich, wenn Hohlkörper mit unterschiedlichen Querschnitten, verschiedenen Gewichten etc. hergestellt werden. D. h., dass das Einrichten in der Regel ein einmaliger Vorgang ist, der produktspezifisch vorgenommen wird.
Hiervon zu unterscheiden ist die Wanddickensteuerung während der Extrusion. Diese Wanddickensteuerung über Länge und Umfang des schlauch- oder bahnförmigen Extrudats ist im Stand der Technik ebenfalls grundsätzlich bekannt. Hier wird unterschieden zwischen der sogenannten axialen Wanddickensteuerung (WDS) und der radialen Wanddickensteuerung (PWDS). Bei der axialen Wanddickensteuerung wird die Stärke des Extrudats über die gesamte Länge in Extrusionsrichtung verändert, wobei die Wandstärke über den gesamten Umfang des Extrudats verändert wird. Bei der radialen Wanddickensteuerung kann über die gesamte Länge des Extrudats oder über einen Teil der Länge des Extrudats ein umfangsbezogenes Wandstärkenprofil erzeugt werden. Dies kann einerseits durch Zentrierung bzw. Dezentrierung des Dorns bezüglich des Düsenkörpers oder des Düsenkörpers bezüglich des Dorns erfolgen, andererseits kann dies durch zusätzliches Einspeisen von Material in den Schmelzekanal des Extrusionskopfs bewerkstelligt werden.
Bei einem in der DE 28 23 999 C2 beschriebenen Verfahren ist vorgesehen, durch programmgesteuerte axiale Stellbewegung des Dorns und des Düsenkörpers die Spaltbreite des Düsenaustrittsspalts während des Schlauchaustritts zu verändern.
Bei dem Extrusionskopf gemäß DE 199 29 381 C2 ist innerhalb des Extrusionskopfs bzw. innerhalb der Düse eine elastisch deformierbare Hülse in Form eines dünnwandigen Metallteils vorgesehen, das beim Einrichten der Ringspaltdüse mittels Stellelementen verformt wird, so dass auf diese Art und Weise ein spezifisches Schmelzekanalprofil erzeugt wird. So lässt sich die Verteilung des Materials am fertigen Extrudat verhältnismäßig exakt den Anforderungen des zu fertigenden Erzeugnisses, insbesondere der gewünschten Wandstärkenverteilung am Erzeugnis anpassen.
Alle bekannten Verfahren, bei welchen nicht das Zuführen weiterer Schmelzeströme im Bereich des Düsenaustrittsspalts (Besohlen) vorgesehen ist, sind mit dem Nachteil behaftet, dass eine Veränderung des Querschnittprofils des Schmelzekanals über einen Teil des Umfangs zu Lasten oder zu Gunsten der Weite des Schmelzekanals an einer anderen Stelle des Umfangs geht. Bezogen auf das Beispiel der deformierbaren Hülse bedeutet das, dass eine Einschnürung des Schmelzekanals an einer Stelle des Umfangs zwangsläufig mit einer Aufweitung des Schmelzekanals an der anderen Stelle des Umfangs und umgekehrt einhergeht.
Dadurch sind grundsätzlich der Einstellung des Querschnittprofils des Schmelzekanals Grenzen gesetzt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ringspaltdüse der vorbezeichneten Art diesbezüglich zu verbessern sowie ein Verfahren bereit zu stellen, welches die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine Ringspaltdüse an einem Extrusionskopf zur Herstellung von schlauchförmigen oder bahnförmigen Vorformlingen mit einem bogenförmigen Düsenaustrittsspalt, mit einem von einem Dorn und einem Düsenkörper begrenzten Schmelzekanal, wobei das Querschnittsprofil des Schmelzekanals über Stellelemente veränderbar ist, wobei sich die Ringspaltdüse dadurch auszeichnet, dass der Umfang des Schmelzekanals wenigstens teilweise unmittelbar von wenigstens einem radial verstellbaren Schieber begrenzt wird, dass der Schieber durch mehrere Segmente gebildet wird, die gemeinsam von wenigstens einer ersten Lage in wenigstens eine zweite Lage verstellbar sind und dass die Segmente in jeder Lage einen jeweils geschlossenen Bogenabschnitt der Begrenzung des Schmelzekanals bilden, wobei der Radius des Bogenabschnitts je nach Lage der Segmente verschieden ist.
Der oder die Schieber können den Außenumfang des Schmelzekanals oder alternativ den Innenumfang des Schmelzekanals begrenzen. Bei letzterer Variante können die Schieber beispielsweise auf dem Außenumfang oder an dem Außenumfang des Dorn vorgesehen sein. Der Dorn kann sozusagen als Spreizdorn ausgebildet sein.
Insbesondere dadurch, dass die Segmente des den Schmelzekanal zumindest teilweise begrenzenden Schiebers je nach Stellung des Schiebers jeweils einen geschlossenen Bogenabschnitt mit je nach Lage des Schiebers anderem Radius bilden, ist eine Veränderung des Querschnittprofils des Schmelzekanals über den gesamten Umfang des Schmelzekanals oder über Teile dessen Umfangs möglich und zwar einerseits ohne dass eine Verstellung in einem Bereich des Bogenabschnitts zu Lasten oder zu Gunsten der Breite des Schmelzekanals auf einem anderen Umfangsabschnitt ginge und andererseits ohne den Umfang des Schmelzekanals öffnen oder unterbrechen zu müssen. Dadurch ist es insbesondere möglich, die Ringspaltdüse so auszubilden, dass mehrere Schieber den Umfang des Schmelzekanals begrenzen. Bestenfalls kann eine Vielzahl von Schiebern vollständig über den gesamten Umfang des Schmelzekanals so angeordnet sein, dass jeder Schieber jeweils beidseitig an einem benachbarten Schieber angrenzt. Dies ermöglicht es, den Umfang des Schmelzekanals im Wesentlichen ohne Zwickelbildung zwischen den Segmenten zu vergrößern.
Im Wesentlichen ohne Zwickelbildung bedeutet im Sinne der Erfindung, dass der betreffende Umfang des Schmelzekanals quasi fugenlos ausgebildet ist, bzw. dass eine lückenlose fugenlose Aneinanderangrenzung aller den Schmelzekanal begrenzende Segmente vorgesehen ist. Fugenlos im Sinne der Erfindung kann beispielsweise bedeuten, dass die Fuge ≤ 3/10 mm lichte Weite aufweist, so dass wenn überhaupt Schmelze nur in geringst möglichem Umfang in die Fugen eindringen kann. Wenn vorstehend der Begriff „fugenlos” benutzt wurde, ist darunter zu verstehen, dass selbstverständlich vorhandene Fugen ein so geringes Spaltmaß aufweisen, dass die betreffende Begrenzungswand als quasi fugenlos bezeichnet werden kann.
Der von dem Schmelzekanal gebildete Düsenaustrittsspalt kann vollständig umlaufend und kreisförmig ausgebildet sein, dieser kann jedoch mehrere unterbrochene bzw. voneinander beabstandete Kreisbogensegmente ausbilden, beispielsweise um aus einem Schmelzestrom zwei separate jeweils halbkreisförmige oder bogenförmige Vorformlingsbahnen zu extrudieren. Mittels der radial verstellbaren Schieber gemäß der Erfindung lässt sich der Schmelzekanal gegebenenfalls auch stellenweise vollständig blockieren.
Der Extrusionskopf gemäß der Erfindung kann sowohl zur kontinuierlichen als auch zur diskontinuierlichen Extrusion einer oder mehrerer Schmelzeströme aus einem oder mehreren Extrudern ausgebildet sein. Dieser kann als Radialangusskopf oder als sogenannter Axialangusskopf ausgebildet sein.
Der Extrusionskopf kann so beschaffen sein, dass das Querschnittsprofil des Schmelzekanals während der Extrusion dynamisch, d. h. nach einem vorgegebenen Programm einstellbar ist, alternativ kann vorgesehen sein, den Schmelzekanal statisch, d. h. zwecks Einrichtung der Ringspaltdüse, zu verstellen.
Der oder die Schieber können mittels Spindelantrieben, pneumatischen, hydraulischen oder sonstigen elektrischen oder mechanischen Antrieben verstellbar sein.
Bei einer zweckmäßigen Variante der Ringspaltdüse gemäß der Erfindung ist das gesamte Querschnittsprofil des Schmelzekanals im Bereich des Düsenaustrittsspalts der Ringspaltdüse über radial verstellbare Schieber begrenzt, wobei über den gesamten Umfang verteilt eine Vielzahl von Schiebern nebeneinander angeordnet sind, die vollständig den Außenumfang des Schmelzekanals über einen Winkel von 360° definieren.
Bei einer zweckmäßigen und vorteilhaften Variante der Ringspaltdüse gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die einzelnen Segmente eines Schiebers kinematisch zwangsgekoppelt sind.
Zweckmäßigerweise umfasst der Schieber ein Hauptschiebersegment und zwei Hilfsschiebersegmente, die gemeinsam ein den Schmelzekanal begrenzendes Kreisbogensegment bilden. Die Hilfsschiebersegmente sind in vorteilhafter Weise jeweils über eine Kulissenführung mit dem Hauptschiebersegment gekoppelt.
Eine solche Kulissenführung ist nicht notwendigerweise erforderlich, eine Führung der Hilfsschiebersegmente kann vielmehr auch an einem Düsenkörper der Ringspaltdüse vorgesehen sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Führung der Hilfsschiebersegmente an dem Hauptschiebersegment in einem Winkel zur Verstellrichtung des Hauptschiebersegments vorgesehen ist. Die Hilfsschiebersegmente können beispielsweise senkrecht zur Verstellrichtung des Hauptschiebersegments geführt sein, es sind allerdings andere Führungswinkel denkbar, die eine radiale Verstellbewegung des Hauptschiebersegments und eine dazu überlagerte Querverstellbewegung der Hilfsschiebersegmente zufassen. Die Hilfsschiebersegmente umfassen jeweils einen etwa keilförmigen Grundkörper, die beiderseits des Hauptschiebers die Zwickel zwischen zwei benachbarten Schiebern ausfüllen. Weiterhin sind zweckmäßigerweise die Hilfsschiebersegmente jeweils mit etwa kreisbogenförmigen, bezogen auf den Schmelzekanal konkaven Stirnseiten versehen, die einen Teil der bogenförmigen Schieberstirnfläche definieren.
Bei einer vorteilhaften Variante der Ringspaltdüse gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hilfsschiebersegmente so geführt sind, dass eine radiale Verstellung des Hauptschiebersegments bezogen auf den Umfang des Schmelzekanals eine radiale und eine hierzu quer verlaufende überlagerte Verstellbewegung der Hilfsschiebersegmente bewirkt.
Zur Grundspaltverstellung des Schmelzekanals kann zusätzlich vorgesehen sein, dass der Dorn der Ringspaltdüse axial verstellbar ist.
Weiterhin optional kann vorgesehen sein, dass der Düsenkörper und/oder der Dorn so verstellbar sind, dass der Schmelzekanal asymmetrisch verstellbar ist.
Zweckmäßigerweise ist das Profil des Schmelzekanals während der Extrusion vollständig dynamisch verstellbar.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Extrusion eines schlauchförmigen und bahnförmigen Vorformlings aus plastifiziertem thermoplastischen Kunststoff mittels einer Ringspaltdüse mit einem bogenförmigen Düsenaustrittsspalt, mit einem von einem Dorn und einem Düsenkörper begrenzten Schmelzekanal, wobei das Verfahren das Verändern des Profils des Schmelzekanals während der Extrusion und/oder beim Einrichten der Ringspaltdüse umfasst und das Verfahren sich dadurch auszeichnet, dass eine Verstellung der Weite eines oder mehrerer Umfangsabschnitte des Schmelzekanals durchgeführt wird, ohne die Weite des oder der verbleibenden Umfangsabschnitte zu beeinflussen.
Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verstellung mittels mehrerer Schiebersegmente durchgeführt wird, die den Umfang des Schmelzekanals begrenzen und die unter Aufrechterhaltung einer geschlossenen Bogenkontur die Einstellung verschiedener Radien für einen oder mehrere Umfangsabschnitte des Schmelzekanals ermöglichen.
Eine bevorzugte Variante des Verfahrens zeichnet sich durch eine vollumfängliche Verstellung des Schmelzekanals mittels der Schiebersegmente im Sinne einer Durchmesserverstellung zwecks Anpassung an verschiedene Vorformlingdurchmesser aus. Auf diese Art und Weise kann mit der Ringspaltdüse gemäß der Erfindung eine Einstellung auf verschiedene Nennweiten erfolgen, ohne dass hierzu beispielsweise die Umrüstung einer betreffenden Extrusionsblasformmaschine erforderlich wäre. So kann eine Anpassung der Ringspaltdüse auf verschiedene Produkte ohne Umrüstung der Ringspaltdüse bzw. ohne deren Austausch erfolgen.
Eine solche vollumfängliche Verstellung kann beispielsweise ohne Profilierung des Schmelzekanals erfolgen.
Zweckmäßigerweise ist zusätzlich zu der Schieberverstellung eine Grundspaltverstellung des Schmelzekanals vorgesehen. Auch die Grundspaltverstellung des Schmelzekanals sowohl statisch als auch dynamisch erfolgen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch eine Ringspaltdüse eines Extrusionskopfs gemäß der Erfindung im Bereich des Düsenaustrittsspalts,
2 eine vergrößerte Ansicht aus 1, die einen den Schmelzekanal begrenzenden Schieber im Querschnitt zeigt, wobei der Schieber in einer ersten Stellung dargestellt ist,
3 eine der 2 entsprechende Ansicht, wobei der Schieber in einer zweiten Stellung dargestellt ist,
4 eine im Wesentlich den 2 und 3 entsprechende Ansicht, wobei die Lage mehrerer Schieber nebeneinander dargestellt ist,
5 bis 8 verschiedene Schnittansichten verschieden gestalteter Querschnittsprofile des Schmelzekanals,
9 eine Schnittansicht einer Ringspaltdüse gemäß der Erfindung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
10 eine Schnittansicht der Ringspaltdüse nach einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung und
11 eine Schnittansicht der Ringspaltdüse nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Ringspaltdüse 1 gemäß der Erfindung dient zur Extrusion schlauchförmiger, plastischer schmelzeheißer Vorformlinge aus thermoplastischem Material, die nach Ausstoß aus der Ringspaltdüse in noch plastischem und schmelzeheißen Zustand in einem Blasformwerkzeug zu einem im Wesentlichen geschlossenen Hohlkörper umgeformt bzw. ausgeformt werden. Die Umformung erfolgt in der Regel in der ersten Hitze des Extrudats, d. h. ohne Aufwenden weiterer Plastifizierungsenergie. Innerhalb des Blasformwerkzeugs werden eine oder mehrere Vorformlinge unter Anwendung von Differenzdruck in die von dem Werkzeug gebildete Kavität aufgeweitet und an diese angelegt. Die Kavität des Blasformwerkzeugs bestimmt die endgültige Gestalt des fertigen Artikels.
Die Ringspaltdüse gemäß der Erfindung umfasst einen Dorn 2, der an sich bekannter Art und Weise axial verstellbar ist und zwischen sich und einem diesen umgebenden Düsenkörper 3 einen Schmelzekanal 4 definiert.
Am austrittsseitigen Ende der Ringspaltdüse 1 umfasst der Düsenkörper 3 den Schmelzekanal 4 begrenzende Schieber 5, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über den gesamten Umfang der Ringspaltdüse 1 angeordnet sind. Jeder Schieber 5 bildet ein Bogensegment des Außenumfangs des Schmelzekanals 4. Die Schieber sind jeweils unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet, wobei in 1 der Einfachheit halber nur ein einziger Schieber 5 dargestellt ist. Einerseits ist eine Rundumausstattung mit Schiebern 5 (Vollbestückung) der Ringspaltdüse möglich, andererseits können Schieber 5 nur an einer oder an einigen wenigen Stellen des Umfangs der Ringspaltdüse 1 vorgesehen sein, so dass der Schmelzekanal 4 nur abschnittsweise verstellbar ist.
Jeder der Schieber 5 ist bezogen auf den Querschnitt der Ringspaltdüse radial verstellbar und begrenzt den Schmelzekanal 4 unmittelbar, so dass eine Verstellung des betreffenden Schiebers 5 eine Änderung der lichten Weite des Schmelzekanals 4 in dem betreffenden Bogenabschnitt bewirkt.
Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die Anzahl der die Umfassungswand des Schmelzekanals definierenden Schieber 5 in gewissen Grenzen variierbar ist.
Jeder der Schieber 5 umfasst ein Hauptschiebersegment 5a und zwei Hilfsschiebersegmente 5b, 5c, die kinematisch gekoppelt sind. Sowohl das Hauptschiebersegment 5a als auch die Hilfsschiebersegmente 5b, 5c sind bezogen auf den Umfang des Schmelzekanals 4 in dem Düsenkörper 3 radial geführt, wobei jeweils zwei Hilfsschiebersegmente 5b, 5c quer dazu in dem Hauptschiebersegment 5a geführt sind, d. h. bei radialer Bewegung des Hauptschiebersegments 5a eine zwangsgeführte Ausstellbewegung vollziehen, die quasi tangential zur Umfangsrichtung des Schmelzekanals 4 ist. Hierzu ist jedes Hilfsschiebersegment 5b, 5c mit einem Zapfen 6 versehen, der jeweils in einer Führungsbohrung 7 des Hauptschiebersegments 5a verschiebbar gelagert ist. Obwohl hier von Zapfen 6 und Führungsbohrungen 7 die Rede ist, kann die kinematische Kopplung der Schiebersegmente auch anders beschaffen sein, beispielsweise kann eine Kulissenführung mit rechteckigen Führungsprofilen oder Führungsschlitzen vorgesehen sein.
Die Hilfsschiebersegmente 5b, 5c bilden zusammen mit dem Hauptschiebersegment 5a eine Kulissenführung. Das Hauptschiebersegment 5a umfasst einen etwa rechteckigen Grundkörper 8, in dem sich quer zur vorgesehenen Verstellbewegung die Führungsbohrungen 7 erstrecken. Der Grundkörper 8 des Hauptschiebersegments 5a umfasst weiterhin ein Betätigungsorgan in Form eines Stempels 9 über welchen die Krafteinleitung einer Betätigungseinrichtung zwecks Verstellung erfolgt. Dieser Stempel 9 kann beispielsweise als Kolbenstange eines pneumatischen oder hydraulischen Stellzylinders ausgebildet sein. Alternativ kann der Stempel 9 als Gewindestange ausgebildet sein, die mit einer Stellmutter eines elektromotorischen Spindelantriebes zusammen wirkt.
Wie dies ohne Weiteres den 2 und 3 zu entnehme ist, würde zwischen zwei benachbarten Schiebern 5 ein Spalt oder Zwickel entstehen, wenn die Schieber über einen radial auswärts gerichteten Verstellweg betätigt würden. Diese Zwickelbildung wird bei Verstellung der lichten Weite des Schmelzekanals 4 hin zu einer größeren Weite zuverlässig durch die Hilfsschiebersegmente 5b, 5c verhindert diesen Raum einnehmen und daher im Querschnitt eineb etwa keilförmig gestalteten Grundkörper 8b, 8c aufweisen. Auf ihrer dem Schmelzekanal 4 zugewandten, unmittelbar an den Schmelzekanal 4 angrenzenden Stirnseite der Hilfsschiebersegmente 5b, 5c besitzen diese ein etwa sichelförmiges Profil, das einerseits den Schmelzekanal 4 schieberseitig abdichtet und andererseits eine etwa kreisbogenförmige Kontur mit einem variablen Radius bildet.
Die Hilfsschiebersegmente 5b, 5c liegen hierzu mit einer sich quer zur Verstellrichtung des Hauptschiebersegments 5a erstreckenden Dichtfläche 10 gegen die Stirnseite des Hauptschiebersegments 11 an. Die schieberseitige Abdichtung des Schmelzekanals 4 erfolgt hierbei über eine Flächenpressung zwischen der Dichtfläche 10 der Hilfsschiebersegmente 5b, 5c gegen die Stirnseite 11 des Hauptschiebersegments.
Auf der dem Schmelzekanal 4 abliegenden Seite sind die Hilfsschiebersegmente 5b, 5c jeweils mit Führungsstegen 12 versehen, die ebenso wie der Stempel 9 Durchführungen 13 des Düsenkörpers 3 durchsetzen.
Für den Fachmann ist ersichtlich, dass eine Verstellbewegung des Schiebers 5 insgesamt durch eine Krafteinleitung über den Stempel 9 des Hauptschiebersegments 5a, aber auch durch eine Krafteinleitung auf die Führungsstege 12 der Hilfsschiebersegmente 5b, 5c bewirkt werden kann, sofern die Kraft gleichmäßig auf die Hilfsschiebersegmente 5b, 5c verteilt wird, so dass gewährleistet ist, dass die Anordnung sich nicht verkantet.
Eine Verstellbewegung des Hauptschiebersegments 5a aus der in 2 dargestellten radial einwärtigen Stellung in die in 3 dargestellte radial auswärtige Stellung bewirkt eine Mitnahme der Hilfsschiebersegmente 5b, 5c. Wegen deren Kulissenführung an dem Hauptschiebersegment 5a wird diese Bewegung, die von einer Ausstellbewegung der Hilfsschiebersegmente 5b, 5c, d. h. einer Bewegung der Hilfsschiebersegmente 5b, 5c etwa senkrecht zur Hauptverstellbewegungsrichtung, überlagert, so dass im Ergebnis der Radius der den Schmelzekanal 4 außen begrenzenden Kreisbogenfläche sich vergrößert, jedoch die ganze Anordnung im Wesentlichen spaltfrei und abgedichtet bleibt.
2 zeigt beispielsweise einen Kreisbogenabschnitt des Schmelzekanals 4 mit zwei vollständig geöffneten, d. h. radial nach außen verstellten Schiebern 5, wohingegen die jeweils benachbarten Schieber zugefahren sind. Dabei ergibt sich eine segmentweise Verdickung des Extrudats 14 innerhalb des Schmelzekanals 4. Die 7 zeigt einen Querschnitt durch den Schmelzekanal 4, der etwa der Schieberstellung in 4 entspricht. 5 zeigt den vollständig verengten Schmelzekanal, 6 zeigt den Schmelzekanal mit einem eingezogenen, d. h. radial auswärts verfahrenen Schieber 5, wohingegen die 8 den Schmelzekanal 4 mit jeweils drei geöffneten Schiebern 5 darstellt.
Es ist ersichtlich, dass bei Vollbestückung der Ringspaltdüse mit Schiebern eine Vielzahl verschiedener Profile des Schmelzekanals herstellbar sind. Darüber hinaus kann der Dorn 2 zwecks Verstellung der Grundweite des Schmelzekanals 4 axial verstellbar sein.
Die Hilfsschiebersegmente 5b, 5c können zusätzlich in dem nicht dargestellten Querschnittsbereich des Düsenkörpers 3 radial geführt sein, beispielsweise durch oberseitig und/oder unterseitig vorgesehene Nuten und/oder Stege, die in entsprechende Nuten und/oder Stegen des Düsenkörpers 3 eingreifen. Eine Führung kann auch durch entsprechende Bemessung der Durchführungen 13 bewerkstelligt werden.
Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass mittels der Schieber 5 der Schmelzekanal 4 beispielsweise an diametral gegenüberliegenden Stellen vollständig absperrbar ist, so dass anstelle eines schlauchförmigen Extrudats 14 zwei bahnförmige, bogenförmige Extrudate bzw. bahnförmige Oder bogenförmige Vorformlinge hergestellt werden können.
Wie dies aus der Schnittansicht in 9 ersichtlich ist (die 9 zeigt ebenso wie die 10 und 11 nur einen Teil des Umfangs der Ringspaltdüse in der betreffenden Schnittebene), ist bei einer alternativen Ausgestaltung der Ringspaltdüse 1 gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Hilfsschiebersegmente 5b, 5c jeweils ein etwa C-förmiges Querschnittsprofil aufweisen und das Hauptschiebersegment 5a bzw. dessen Grundkörper 8 von außen umschließen und dadurch ebenfalls eine gegenseitige Führung der Hilfsschiebersegmente 5b, 5c an dem Hauptschiebersegment 5a gewährleistet ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Ringspaltdüse 1 gemäß der Erfindung ist aus der Teilschnittansicht in 10 zu entnehmen. Dort sind in dem Grundkörper 8 des Hauptschiebersegments 5a jeweils Führungsbohrungen 7 vorgesehen, die sich etwa in einem Winkel von 45° zur Hauptverstellbewegung des Hauptschiebersegments 5a erstrecken. Entsprechend erstrecken sich die Zapfen 6 der Hilfsschiebersegmente 5b, 5c in einem Winkel von etwa 45° zu deren Längserstreckung. Die Stirnfläche der Grundkörper 8b, 8c der Hilfsschiebersegmente 5b, 5c, die dem Schmelzekanal 4 zugewandt sind, sind teilweise ebenfalls um etwa 45° abgeschrägt, so dass bei einer Einziehbewegung des Hauptschiebersegments 5a ein gestufter Bogenabschnitt des Schmelzekanals 4 entsteht.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 11 sind die Hilfsschiebersegmente 5b, 5c im Wesentlichen entsprechend den Hilfsschiebersegmenten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet, wobei auf eine Kulissenführung der Hilfsschiebersegmente 5b, 5c an dem Hauptschiebersegment 5a vollständig verzichtet wurde. Vielmehr wird die gesamte Anordnung mittels Zugfedern 15 in ausgestellter Lage, d. h. in der den Schmelzekanal 4 erweiternden Lage gehalten, wobei der Schmelzedruck innerhalb des Schmelzekanals in der Regel ausreichend sein wird, um alle Schiebersegmente eines Schiebers 5 mit Hilfe der Zugfedern 15 in der betreffenden Lage zu halten. Anstelle von Zugfedern können andere Stellelemente vorgesehen sein, um die Schieberelemente in dieser Lage zu halten. Eine Betätigung beispielsweise des Hauptschiebersegments 5a kann daher gegen den Schmelzedruck einwärts mit einer entsprechenden Stelleinrichtung erfolgen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Hilfsschiebersegmente 5b, 5c in dem Düsenkörper 3 geführt, diese stützen sich auf der Stirnseite des Grundkörpers 8 des Hauptschiebersegments ab. Eine Führung der Hilfsschiebersegmente 5b, 5c an dem Hauptschiebersegment 5a im Sinne des ersten Ausführungsbeispiels ist nicht vorgesehen.
Bezugszeichenliste

1: Ringspaltdüse
2: Dorn
3: Düsenkörper
4: Schmelzekanal
5: Schieber
5a: Hauptschiebersegment
5b, 5c: Hilfsschiebersegmente
6: Zapfen
7: Führungsbohrung
8: Grundkörper des Hauptschiebersegments
8b, 8c: Grundkörper der Hilfsschiebersegmente
9: Stempel
10: Dichtfläche der Hilfsschiebersegmente
11: Stirnseite des Hauptschiebersegments
12: Führungsstege
13: Durchführungen
14: Extrudat
15: Zugfeder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19929381 D2 [0003]
DE 2823999 C2 [0005]
DE 19929381 C2 [0006]

Claims

Ringspaltdüse (1) an einem Extrusionskopf zur Herstellung von schlauchförmigen oder bahnförmigen Vorformlingen mit einem bogenförmigen Düsenaustrittsspalt, mit einem von einem Dorn (2) und einem Düsenkörper (3) begrenzten Schmelzekanal (4), wobei das Querschnittsprofil des Schmelzekanals (4) über Stellelemente veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Schmelzekanals (4) wenigstens teilweise unmittelbar von wenigstens einem radial verstellbaren Schieber (5) begrenzt wird, dass der Schieber (5) durch mehrere Segmente (5a, 5b, 5c) gebildet wird, die gemeinsam von wenigstens einer ersten Lage in wenigstens eine zweite Lage verstellbar sind und dass die Segmente (5a, 5b, 5c) in jeder Lage einen jeweils geschlossenen Bogenabschnitt der Begrenzung des Schmelzekanals (4) bilden, wobei der Radius des Bogenabschnitts je nach Lage der Segmente (5a, 5b, 5c) verschieden ist.
Ringspaltdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (5a, 5b, 5c) des Schiebers (5) kinematisch zwangsgekoppelt sind.
Ringspaltdüse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (5) ein Hauptschiebersegment (5a) und zwei Hilfsschiebersegmente (5b, 5c) umfasst, die gemeinsam ein den Schmelzekanal (4) begrenzendes Kreisbogensegment bilden.
Ringspaltdüse nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsschiebersegmente (5b, 5c) jeweils über eine Kulissenführung mit dem Hauptschiebersegment (5a) gekoppelt sind.
Ringspaltdüse nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führung der Hilfsschiebersegmente (5b, 5c) an dem Hauptschiebersegment (5a) in einem Winkel zur Verstellrichtung des Hauptschiebersegments (5a) vorgesehen ist.
Ringspaltdüse nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsschiebersegmente (5b, 5c) so geführt sind, dass eine radiale Verstellung des Hauptschiebersegments (5a) bezogen auf den Umfang des Schmelzekanals (4) eine radiale und eine hierzu überlagerte quer verlaufende Verstellbewegung der Hilfsschiebersegmente (5b, 5c) bewirkt.
Ringspaltdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schieber (5) den Umfang des Schmelzekanals (4) begrenzen.
Ringspaltdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (2) zur Grundspaltverstellung des Schmelzekanals (4) axial verstellbar ist.
Ringspaltdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (3) und/oder der Dorn (2) so verstellbar sind, dass der Schmelzekanal (4) asymmetrisch verstellbar ist.
Ringspaltdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil des Schmelzekanals (4) während der Extrusion dynamisch verstellbar ist.
Verfahren zur Extrusion eines schlauchförmigen oder bahnförmigen Vorformlings aus plastifiziertem thermoplastischem Kunststoff mittels einer Ringspaltdüse mit einem bogenförmigen Düsenaustrittsspalt mit einem von einem Dorn und einem Düsenkörper begrenzten Schmelzekanal, wobei das Verfahren das Verändern des Profils des Schmelzekanals während der Extrusion und/oder beim Einrichten der Ringspaltdüse umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstellung der Weite eines oder mehrerer Umfangsabschnitte des Schmelzekanals unter Beibehaltung der Weite des oder der verbleibenden Umfangsabschnitte des Schmelzekanals erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung mittels mehrerer Schiebersegmente durchgeführt wird, die vorzugsweise den Außenumfang des Schmelzekanals begrenzen und die unter Aufrechterhaltung einer im Wesentlichen geschlossenen Bogenkontur die Einstellung verschiedener Radien für einen oder mehrere Umfangsabschnitte des Schmelzekanals ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine vollumfängliche Verstellung des Schmelzekanals mittels der Schiebersegmente im Sinne einer Durchmesserverstellung zwecks Anpassung an verschiedene Vorformlingdurchmesser.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die vollumfängliche Verstellung ohne Profilierung des Schmelzekanals erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch eine Grundspaltverstellung des Schmelzekanals, die von der Verstellung mittels Schieber unabhängig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15 unter Verwendung einer Ringspaltdüse mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 10.