DE102012111439A1

DE102012111439A1 - Extrusionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012111439A1
Application number: DE201210111439
Authority: DE
Inventors: Wieland Hoffmann
Original assignee: Troester GmbH and Co KG
Current assignee: Troester GmbH and Co KG
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2032-11-27
Also published as: DE102012111439B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Extrusionsvorrichtung (1) mit mehreren Extrudern (2, 3, 4, 5, 6) für die Herstellung eines aus mehreren Komponenten bestehenden Erzeugnisses in einem gemeinsamen Spritzkopf (7). Die Extruder (2, 3, 4, 5, 6) sind sowohl vertikal übereinander als auch nebeneinander, also in verschiedenen horizontal beabstandeten vertikalen Ebenen angeordnet. Die in einer gemeinsamen horizontalen Ebene (8) nebeneinander angeordneten Extruder (3, 4) weisen jeweils eine Rotationsachse (9, 10) auf, die sich in einem virtuellen Schnittpunkt (s) schneiden. Hierdurch wird neben einer Vereinfachung des konstruktiven Aufwands für die Extrusionsvorrichtung (1) eine Optimierung der Materialströme und somit des Erzeugnisses erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine zur Extrusion mehrerer Komponenten bestimmte Extrusionsvorrichtung mit mehreren Extrudern und mit einem Spritzkopf.
Eine derartige Extrusionsvorrichtung mit einem Spritzkopf ist beispielsweise für die Herstellung eines Laufstreifenprofils für einen Autoreifen erforderlich. Diese bestehen heute bereits aus vier oder mehr verschiedenartigen, miteinander verbundenen Mischungen, nämlich der Laufflächen-Mischung, die aus hochabriebfestem Material besteht, der Schulterstreifen-Mischung, die aus sehr walkfähigem Material besteht, der sogenannten Untergummimischung, die als Grundlage für die Lauffläche dient und aus einer weicheren Mischung als die Lauffläche bestehen kann, und der sogenannten Kissengummimischung für eine gute Haftung an der Karkasse. Es müssen also vier oder mehr unterschiedliche Mischungen in einem Spritzkopf zu einem Laufstreifenprofil zusammengeführt werden. Bei Laufstreifenprofilen für moderne Hochleistungs-Autoreifen kann die Lauffläche aus – vorzugsweise zwei – verschiedenen Kautschukmischungen, die nebeneinander angeordnet sind, bestehen.
Die Herstellung von aus verschiedenen Mischungen bestehenden Reifenbauteilen erfolgt in nur einem Arbeitsgang mit Mehrfach-Spritzköpfen. Diese mit zwei, drei, vier oder auch mehr fest übereinander angebrachten Extrudern und passenden Spritzköpfen ausgerüsteten Huckepackanlagen haben die älteren Aufstellungsvarianten (Boxer- oder Y-Aufstellung) abgelöst. Die Extruderanordnung in einer Achse übereinander gestattet auch eine symmetrische Gestaltung der Fließkanäle. Die Kanäle sind mit Bohrungen für den Einsatz von Messsensoren zur Massedruck- und Temperaturmessung ausgestattet. Die Fließkanaleinsätze sind im jeweiligen Kopfunterteil befestigt und können dadurch schnell gewechselt werden.
Zur gemeinsamen Extrusion werden die für die jeweilige Komponente benötigten Extruder in einer gemeinsamen Extrusionsvorrichtung übereinander angeordnet. Die aus den Extrudern strömenden Komponenten werden dann im Extrusionskopf in Fließkanälen geführt.
Aus der GB 2 131 734 A ist eine Extruderanlage zum Herstellen von Flachprofilen aus zwei verschiedenartigen Mischungen bekannt. Der Strangpresskopf der Extruderanlage ist in zwei übereinander angeordneten Ebenen geteilt. Der Mittelteil des Kopfs ist fest mit den Extrudern verbunden, während das Oberteil und das Unterteil verschwenkbar ausgebildet sind.
Die EP 2 308 666 A2 beschreibt eine Extrusionsvorrichtung mit einer einfachen Möglichkeit zur Anordnung eines Zusatzextruders an der Extrusionsvorrichtung mit einem oder mehreren Extrudern und einem Spritzkopf, der eine Durchbrechung zu zumindest einem Fließkanal oder einem zwischen der Fertigleiste und dem Fließkanal angeordneten Überlappungsstück aufweist, welche eine Schneckenwelle eines Zusatzextruders aufnimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Extrusionsvorrichtung zur Verarbeitung mehrerer, durch verschiedene Extruder zugeführter Komponenten in einem gemeinsamen Spritzkopf zu schaffen, bei dem der konstruktive Aufbau wesentlich reduziert ist. Zugleich soll der für die Extrusionsvorrichtung erforderliche Platzbedarf reduziert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Extrusionsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist also eine Extrusionsvorrichtung vorgesehen, bei der mehrere Extruder in nebeneinander liegenden, horizontal beabstandeten vertikalen Ebenen angeordnet sind, die mittels eines jeweiligen Fließkanals mit einem Fließkanaleinsatz verbunden sind und in diesen einspeisen, sodass in der jeweiligen Ebene nebeneinander liegende Fließkanäle vorgesehen werden können, die mit unterschiedlichen Extrudern derselben horizontalen Ebene verbunden sind. Erfindungsgemäß wird es erstmals und in Abkehr des bisherig anerkannten Fachwissens durch die Anordnung der Extruder in derselben Ebene erreicht, dass die austretenden Stoffströme von der Steigung des jeweiligen Fließkanals nicht unterschiedlich beeinflusst werden. Die Extrusion von Laufflächen mit nebeneinander angeordneten, unterschiedlichen Kautschukmischungen wird durch die nebeneinander angeordneten Extruder sowie durch die dadurch bedingte vereinfachte Fließkanalführung und Spritzwerkzeuggestaltung wesentlich verbessert. Insbesondere entfällt die beim Stand der Technik nachteilige Strömungsumlenkung sowie die damit verbundene übermäßige Fließweglänge. Weiterhin wird auch der konstruktive Aufwand reduziert. Auf diese Weise können mit nebeneinander liegenden Extrudern innerhalb eines Huckepackaggregats in Bezug auf Mischung oder Materialquerschnitt unterschiedliche Komponenten nebeneinander erzeugt werden.
Weiterhin kann eine zusätzliche Komponente extrudiert werden, ohne dass ein zusätzliches, insbesondere bewegliches Kopfteil benötigt wird. Zudem werden der konstruktive Aufwand und damit die Werkzeugkosten reduziert, weil durch die nebeneinander liegende Anordnung mehrerer Extruder eine insgesamt reduzierte Höhe der Extrusionsvorrichtung realisierbar ist. Zugleich können die Fließkanäle optimiert werden, indem die Gesamtlänge reduziert und für ein gewünschtes homogenes Strömungsprofil unerwünschte Richtungsänderungen vermieden werden. Hierzu sind entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Extrusionsvorrichtung zumindest zwei in einer gemeinsamen horizontalen oder gegenüber dieser geneigten Ebene nebeneinander angeordnete Extruder vorhanden, die in einen gemeinsamen Fließkanaleinsatz in dem Spritzkopf einspeisen.
Alternativ ist es auch möglich, nicht nur verschiedene Komponenten mittels der nebeneinander liegenden Extruder zuzuführen, sondern beispielsweise auch die in derselben horizontalen oder gegenüber dieser geneigten Ebene nebeneinander oder zueinander horizontal beabstandeten vertikalen Ebenen angeordneten Extruder jeweils den gleichen oder einen unterschiedlichen Massestrom derselben Materialkomponente dem gemeinsamen Fließkanaleinsatz zuzuführen, sodass mittels des zusätzlichen Extruders der Massedurchsatz erhöht wird. Hierdurch kann die Extrusionsvorrichtung zur Anpassung an die erforderlichen Masseströme modulartig erweitert werden. Durch den Einsatz mehrerer kleiner Extruder können sich in Hinblick auf die Homogenisierung und Plastifizierung von Kautschukmischungen verfahrenstechnische Vorteile ergeben. Außerdem wird eine unerwünschte bauliche Enge verringert. Durch die Erfindung lassen sich die Fließkanäle und die übrigen Spritzwerkzeuge überraschend einfach und strömungsgünstig gestalten.
Selbstverständlich könnte das erfindungsgemäße Prinzip auch auf mehr als zwei nebeneinander angeordnete Extruder erweitert werden. Vorzugsweise sind genau zwei Extruder in derselben horizontalen oder gegenüber dieser geneigten Ebene angeordnet, um so eine gute Raumausnutzung bei zugleich guter Zugänglichkeit zu den einzelnen Extrudern zu realisieren.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Extrusionsvorrichtung in Bezug auf eine vertikale Mittelebene eine symmetrische Anordnung der Extruder auf beiden Seiten aufweist, um so zugleich eine gleichmäßige Verteilung bzw. Länge der Fließkanäle zu realisieren. Zudem wird dadurch eine gleichmäßige Verteilung der eingebrachten thermischen Energie erreicht, um so verbesserte Eigenschaften des hergestellten Erzeugnisses zu erreichen.
Dabei hat es sich zudem bereits als besonders praxisgerecht erwiesen, wenn die den nebeneinander liegenden Extrudern zugeordneten Fließkanäle parallel zueinander verlaufen und beispielsweise durch einen gemeinsamen Fließkanaleinsatz verbunden sind. Zudem kann vorgesehen sein, die Fließkanäle mit entsprechend geeigneten Einsätzen im Durchmesser zu reduzieren.
Eine andere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Abwandlung wird dadurch realisiert, dass die in derselben horizontalen oder gegenüber dieser geneigten Ebene angeordneten Extruder jeweils eine Rotationsachse aufweisen, die sich in zueinander geneigten Ebenen erstrecken. Insbesondere weisen die Rotationsachsen einen gemeinsamen, virtuellen Schnittpunkt auf, der vorzugsweise innerhalb des Fließkanaleinsatzes liegt.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in einer Prinzipdarstellung eine Extrusionsvorrichtung 1 mit mehreren Extrudern 2, 3, 4, 5, 6 zur Herstellung eines aus mehreren Komponenten bestehenden Erzeugnisses in einem gemeinsamen Spritzkopf 7. Wie zu erkennen, sind die Extruder 2, 3, 4, 5, 6 sowohl vertikal übereinander als auch nebeneinander, also in verschiedenen horizontal beabstandeten vertikalen Ebenen angeordnet. Diejenigen Extruder 3, 4, die in einer gemeinsamen Ebene 8 zueinander horizontal beabstandet angeordnet sind, sind mittels eines jeweiligen Fließkanals mit einem gemeinsamen Fließkanaleinsatz verbunden. Dabei weisen diese Extruder 3, 4 jeweils eine Rotationsachse 9, 10 mit einem Schnittpunkt s auf. Gegenüber der vertikalen Extruderanordnung nach dem Stand der Technik wird so in überraschender Weise neben einer Vereinfachung des konstruktiven Aufwands für die Extrusionsvorrichtung 1 eine Optimierung der Materialströme und somit des Erzeugnisses erreicht.
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

GB 2131734 A [0005]
EP 2308666 A2 [0006]

Claims

Eine zur Extrusion mehrerer Komponenten bestimmte Extrusionsvorrichtung (1) mit mehreren Extrudern (2, 3, 4, 5, 6) und mit einem Spritzkopf (7), dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Extruder (2, 3, 4, 5, 6) in nebeneinander liegenden, horizontal beabstandeten vertikalen Ebenen angeordnet sind, die mittels eines jeweiligen Fließkanals mit dem Spritzkopf (7) verbunden sind.
Extrusionsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionsvorrichtung (1) zumindest zwei in einer gemeinsamen horizontalen oder gegenüber dieser geneigten Ebene (8) angeordnete Extruder (3, 4) aufweist.
Extrusionsvorrichtung (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der in derselben horizontalen oder gegenüber dieser geneigten Ebene (8) nebeneinander angeordneten Extruder (3, 4) jeweils ein Massestrom derselben oder einer anderen Materialkomponente einem gemeinsamen Fließkanaleinsatz zuführbar ist.
Extrusionsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der nebeneinander angeordneten Extruder (3, 4) jeweils ein Massestrom derselben Materialkomponente dem gemeinsamen Fließkanaleinsatz zuführbar ist.
Extrusionsvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Extruder (3, 4) in derselben horizontalen oder gegenüber dieser geneigten Ebene (8) angeordnet sind.
Extrusionsvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionsvorrichtung (1) in Bezug auf eine vertikale Mittelebene eine symmetrische Anordnung der Extruder (2, 3, 4, 5, 6) aufweist.
Extrusionsvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Extrudern (3, 4) derselben horizontalen oder gegenüber dieser geneigten Ebene (8) zugeordneten Fließkanäle parallel zueinander verlaufen.
Extrusionsvorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in derselben horizontalen oder gegenüber dieser geneigten Ebene (8) angeordneten Extruder (3, 4) jeweils eine Rotationsachse (9, 10) aufweisen, die sich in zueinander geneigten Ebenen erstrecken.