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Extrusionsvorrichtung zur Herstellung von Folien, Platten, Rohren, Schläuchen und Profilen aus Thermoplasten oder zur Ummantelung von vorgefertigten Halbzeugen wie beispielsweise Kabeln, metallischen Rohren oder Profilen mit einer Kunststoffschicht, die mindestens einen Fließkanal, durch den heiße Kunststoffschmelze gedrückt wird, besitzt. Sie muss einerseits beheizt werden, um sicherzustellen, dass die Schmelze innerhalb der Düse eine ausreichende Fließfähigkeit besitzt. Andererseits muss sie natürlich auch dem Druck standhalten, der erforderlich ist, um die Schmelze durch den Fließkanal zu fördern. Deshalb ist es Stand der Technik, Extrusionsvorrichtungen aus massiven geschmiedeten Stahlblöcken herzustellen, die eine große Masse besitzen. Dies hat zur Folge, dass es sehr lange dauert, bis eine Extrusionsvorrichtung nach dem Abstellen der Anlage wieder auf Raumtemperatur abgekühlt ist, beziehungsweise bis die Extrusionsvorrichtung auf die notwendige Verarbeitungstemperatur des jeweils zu verarbeitenden Kunststoffs aufgeheizt ist.
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Das ist allerdings problematisch, insbesondere wenn Schmelzen verarbeitet werden, die thermisch empfindlich sind. Sie verweilen dann während der Abkühl- und der Aufheizphase im Fließkanal der Extrusionsvorrichtung viel länger bei erhöhten Temperaturen, als das während des normalen Betriebs der Extrusionsanlage der Fall ist. Dabei baut die Kunststoffschmelze thermisch ab und bildet Gasblasen oder verkohlte Partikel. Beim Wiederanfahren dauert es dann in der Regel sehr lange, bis insbesondere verkohlte Partikel wieder aus der Extrusionsvorrichtung herausgespült sind. In dieser Zeit ist die Extrusionsanlage unproduktiv und es wird auch noch zusätzlich teurer Kunststoff verbraucht, um die Extrusionsanlage wieder frei zu spülen. Aufgabe war es somit, eine Extrusionsvorrichtung und ein Verfahren zu entwickeln, mit denen die Gefahr des thermischen Abbaus der Schmelze beim An- und Abfahren der Extrusionsanlage deutlich abgemildert ist.
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Stand der Technik
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Extrusionsvorrichtungen müssen so dimensioniert sein, dass sie dem Druck, der benötigt wird um die Schmelze durch den Fließkanal zu fördern, Stand halten. Somit werden Extrusionsvorrichtungen zur Verarbeitung von Kunststoffen vorzugsweise aus hochfesten Stählen herausgearbeitet und besitzen massive Wände und damit auch eine relativ große Masse. Sie müssen aber auch beheizbar sein, um die Fließfähigkeit der Schmelze zu erhalten. Dies erfolgt in der Regel elektrisch über Heizmanschetten, Heizplatten und Heizpatronen oder aber mit Hilfe eines Temperiermediums, das durch spezielle Temperierkanäle geleitet wird, die sich in der Extrusionsvorrichtung befinden. In aller Regel werden Extrusionsvorrichtungen auf eine einheitliche Temperatur aufgeheizt.
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Es ist aber auch Stand der Technik Extrusionsvorrichtungen zu realisieren, bei denen unterschiedliche Temperaturen in unterschiedlichen Bereichen eingestellt werden können. So wird beispielsweise in
DE 10 2010 051 732 B4 und
WO 2006/050549 beschrieben, separate vom eigentlichen Gehäuse der Extrusionsvorrichtung unabhängige Kühlvorrichtungen in den Fließkanal zu integrieren. Sinn dieser Kühlvorrichtungen ist es, die Temperatur der Schmelze, die durch die Extrusionsvorrichtung gefördert wird, bereits während des Durchströmens durch die Extrusionsvorrichtung vor dem Austritt aus der Extrusionsvorrichtung etwas abzusenken. Problematisch ist dabei aber die Abdichtung der separaten Kühlvorrichtung und des Gehäuses gegenüber der unter Druck befindlichen Schmelze. In
DE 20 2007 014 876 U1 wird vorgeschlagen einzelne Temperierbuchsen in den Fließkanal eines Extrusionswerkzeugs zu integrieren, um darüber gezielt die Viskosität und damit die Fließfähigkeit einer Schmelze lokal begrenzt verändern zu können. Ziel ist es dabei über die Beeinflussung der Massestromverteilung die Wanddicke der Schmelze, die aus der Extrusionsvorrichtung ausgetragen wird, bereichsweise zu verändern. Bei der Integration separater Vorrichtungen in den Kühlkanal von Extrusionsdüsen ist es allerdings kaum zu vermeiden, dass störende Totzonen im Fließkanal entstehen. Darüber hinaus wird durch sie in der Regel die Masse der Extrusionsvorrichtung nicht verringert, sondern im Gegenteil noch vergrößert.
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Das kann vermieden werden, wenn wie in
DE 10 2011 007 618 beschrieben, gerade verlaufende Temperierkanäle direkt in einzelne Düsenplatten einer Extrusionsdüse eingearbeitet werden. Nachteil dieser Lösung ist jedoch, dass darüber immer nur die Temperatur von gerade verlaufenden Fließkanalabschnitten in der Düsenplatte beeinflusst werden kann.
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Darüber hinaus ist diese Temperiervorrichtung speziell dazu ausgelegt und gestaltet, um jeweils die Temperatur der Schmelze zu beeinflussen. Sie hat natülich den großen Nachteil, dass sie immer nur gradlinig verläuft und damit natürlich nicht der Kontur einer sich ändernden Fließkanalgeomtrie folgen kann. Da sie sich zudem nur in begrenzten genau definierten Bereichen einer Extrusionsvorrichtung befindet, ist sie natürlich nicht gut geeignet, die gesamte Fließkanalwandung selbst schneller aufzuheizen. Sie ist auch nicht dazu ausgelegt, und damit auch schlecht geeignet, nach dem Abschalten der Extrusionsanlage die gesamte Extrusionsvorrichtung schnell abzukühlen- Sie kühlt nämlich nicht die Extrusionsvorrichtung selbst , sondern sie kühlt die Schmelze während des Betriebs der Anlage in eng begrenzten Bereichen. Mit ihr lässt sich somit der störende Abbau der Schmelze, die sich im Strömungskanal der Extrusionsvorrichtung befindet, nicht entscheidend verringern. Dies gelingt nur, wenn ein Weg gefunden wird, mit dem sich die Zeiten, die benötigt werden, um die Extrusionsvorrichtung aufzuheizen beziehungsweise um sie abzukühlen, gegenüber dem aktuellen Stand der Technik deutlich verkürzen lassen.
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Aufgabenstellung
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Aufgabe der Erfindung war es somit, eine Extrusionsvorrichtung zu realisieren, mit der kürzere Zeiten sowohl zum Abkühlen als auch zum Aufheizen der Extrusionsvorrichtung erreicht werden können, um beim Abstellen und beim Wiederaufheizen der Extrusionsvorrichtung den unerwünschten thermischen Abbau der Schmelze in der Extrusionsvorrichtung zu verringern. Diese Zeiten lassen sich verkürzen, wenn es gelingt die Masse der Fließkanalwandung, die aufgeheizt beziehungsweise abgekühlt werden muss, deutlich zu verringern, wobei natürlich die notwendige mechanische Stabilität der Fließkanalwandung erhalten bleiben muss und wobei es idealerweise ausgeschlossen sein sollte, dass unerwünschte Leckagen oder Totzonen im Fließkanal entstehen können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Extrusionsvorrichtung zur Aufnahme wenigstens eines Schmelzestroms und zum Umformen und Austragen des Schmelzestroms, enthaltend wenigstens eine Fließkanalwandung, die einen Fließkanal begrenzt und eine Schmelzeeinspeiseöffnung, in die der Schmelzestrom mittels eines an die Extrusionsvorrichtung angeschlossenen Schmelzeförderaggregats eingespeist wird und eine Schmelzeaustragsöffnung mit einer sich von der Schmelzeeinspeiseöffnung unterscheidenden Geometrie, über die der Schmelzestrom den Fließkanal wieder verlässt, wobei der Schmelzestrom innerhalb des Fließkanals zwischen der Schmelzeeinspeiseöffnung und der Schmelzeaustragsöffnung in die Geometrie der Schmelzeaustragsöffnung umgeformt wird, wobei die Fließkanalwandung einstückig ist und ein homogenes Gefüge besitzt, und wobei sich in der Fließkanalwandung mindestens ein Hohlraum befindet, der von der Fließkanalwandung begrenzt wird, und durch den die Masse der Fließkanalwandung um mindestens fünf Prozent gegenüber einer Fließkanalwandung ohne Hohlraum aber mit den gleichen Abmessungen, reduziert ist. Hohlräume in der Fließkanalwand haben immer wenigstens eine Öffnung zur freien Atmosphäre, die die Fließkanalwand umgibt, wobei die Verbindungslinie zwischen zwei Punkten der Kante, die die Öffnung begrenzt, immer kürzer ist, als die längste dazu parallele Verbindungslinie, die zwei gegenüberliegnde Oberflächenpunkte im Inneren des Hohlraums verbindet.
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Zur Ermittlung der Masse der Fließkanalwandung, die keine Hohlräume besitzt, werden alle in der Oberfläche der Fließkanalwandung vorhandenen Öffnungen zu den Hohlräumen mit einer Fläche, die die Randgeometrie der Öffnung stetig fortsetzt, verschlossen. Besonders vorteilhaft ist es allerdings, wenn Hohlräume in der Fließkanalwandung direkt als Temperierkanal ausgebildet sind, der eine Einspeiseöffnung besitzt, an die ein Temperiermittelförderaggregat angeschlossen ist, mit dem ein Temperiermittel eingespeist wird, und der eine Austragsöffnung besitzt, über die das Temperiermittel den Temperierkanal wieder verlässt, und dass der Kanal wenigstens bereichsweise einen gekrümmten Verlauf besitzt. Wenn die den Fließkanal begrenzende Oberfläche Krümmungen aufweist, dann sollte idealerweise der als Temperierkanal ausgebildete Hohlraum der Geometrie der inneren Oberfläche der Fließkanalwandung, die den Fließkanal begrenzt, folgen. Kanäle die sich aus geraden Abschnitten zusammensetzen, die in unterschiedlichen Richtungen verlaufen, sind somit keine Hohlräume in Sinne dieser Erfindung.
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Vorrangige Aufgabe der Fließkanalwandung ist es, den Fließkanal zu begrenzen und dem Förderdruck standzuhalten. Deshalb lässt sich Masse einsparen, wenn die Dicke der Wandung von der Schmelzeeinspeiseöffnung bis zur Schmelzeaustragsöffnung in erster Näherung konstant ist oder aber sogar entsprechend der Abnahme des Förderdrucks von der Schmelzeeinspeiseöffnung zur Schmelzeaustragsöffnung abnimmt.
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Besonders viel Masse lässt sich einsparen, wenn die Fließkanalwandung der Extrusionsvorrichtung zumindest bereichsweise eine äußere und eine innere Wand besitzt, die mittels Stützstrukturen voneinander beabstandet sind, und die sich gegenseitig abstützen. Derart gestaltete Fließkanalwandungen können sehr schnell aufgeheizt und wieder abgekühlt werden, wenn der Hohlraum zwischen der äußeren Wand und der inneren Wand als Temperierkanal ausgebildet ist, und wenn er eine Öffnung besitzt, an die ein Temperiermittelförderaggregat angeschlossen ist, wobei die Wände über Stützstrukturen voneinander beabstandet und stoffschlüssig miteinander verbunden sind, und wobei mittels des Temperiermittelförderaggregats ein Temperiermedium in den als Temperierkanal ausgebildeten Hohlraum eingespeist und aus der Austragsöffnung wieder ausgetragen wird. Bei Fließkanalwandungen, die aus zwei Wänden bestehen, kann die innere Wand relativ dünn ausgeführt werden, um eine schnelle Abkühlung der Schmelze über das Kühlmittel zu erreichen. Idealerweise sollte dafür die Wanddicke der inneren Wand an keiner Stelle größer als 20 mm sein.
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Mit erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtungen lassen sich nun vorteilhafte Verfahren zum Beheizen oder zum Kühlen einer Extrusionsvorrichtung realisieren, bei denen ein Extruder Schmelze durch den Schmelzekanal einer Extrusionsvorrichtung drückt, wobei die Fließkanalwandung mit Hilfe eines Temperiermittels gleichmäßig beheizt oder gekühlt wird, indem mit einem Temperiermittelförderaggregat über eine Einspeiseöffnung ein Temperiermedium durch mindestens einen als Temperierkanal ausgebildeten Hohlraum gefördert wird, und wobei das Temperiermedium den als Temperierkanal ausgebildeten Hohlraum über eine Austragsöffnung wieder verlässt.
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Die Erfindung wird nun im Detail an Hand der Zeichnung erläutert:
- 1 zeigt beispielhaft eine perspektivische Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Extrusionsvorrichtung.
- 2 zeigt einen Schnitt durch eine Fließkanalwandung (2)
- 3 zeigt eine Aufsicht auf eine Fließkanalwandung (2)
- 4 zeigt in einer transparenten Darstellung ein Beispiel eines Hohlraums (7), der als Temperierkanal ausgebildeten ist und der der Geometrie der Fließkanalwandung (2) folgt.
- 5 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Fließkanalwandung (2), bei der beispielhaft die Öffnung (8) eines Hohlraums (7) mit Abschlussflächen (17) abgeschlossen sind.
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Der Schmelzestrang, der mit Hilfe der Extrusionsvorrichtung umgeformt werden soll, wird mittels eines angeflanschten Schmelzeförderaggregats (5), beispielsweise einem Extruder oder einer Schmelzepumpe in die Schmelzeeinspeiseöffnung (4) der Extrusionsvorrichtung eingespeist. Die Extrusionsvorrichtung besitzt nun eine Fließkanalwandung (2), die einen Fließkanal (3) mit einer Schmelzeeinspeiseöffnung (4) und einer Schmelzeaustragsöffnung (6) umschließt und begrenzt, wobei die Öffnungen (4, 6) unterschiedliche Geometrien besitzen, um die Schmelze mit der gewünschten Geometrie aus der Extrusionsvorrichtung austragen zu können. Als Fließkanalwandung (2) ist im Sinne dieser Erfindung eine Fließkanalwandung (2) zu verstehen, die einstückig ist und ein stoffschlüssiges homogenes Gefüge besitzt. Einstückig bedeutet, dass die komplette Wandung aus einem einzigen Teil besteht. Ein stoffschlüssiges homogenes Gefüge ist ein Gefüge, das nur aus einem Material besteht und das über das gesamte Volumen absolut einheitlich ist und keine Gefügeveränderungen aufweist, wie sie beispielsweise eine Schweißnaht besitzt. Fließkanalwandungen (2), die in bestimmten Bereichen verschweißt oder auf andere Art aus ursprünglich mehreren Teilen zusammengefügt wurden, sind somit nicht einstückig und besitzen auch kein stoffschlüssiges homogenes Gefüge.
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1 zeigt beispielhaft eine Schnittdarstellung einer Rohrdüse. Es können natürlich auch alle anderen Arten von Extrusionsdüsen, wie beispielsweise Profil-, Platten-, Folien- oder auch Ummantelungsdüsen, entsprechend der Lehre dieser Erfindung ausgeführt werden. Bei der in 1 dargestellten Rohrdüse wird ein Schmelzevollstrang in eine durch eine Fließkanalwandung (2) begrenzte Schmelzeeinspeiseöffnung (4) eingespeist und zu einem Schmelzeschlauch umgeformt, der die Extrusionsvorrichtung über die Schmelzeaustragsöffnung (6) wieder verlässt. Im einfachsten Fall wählt man eine konstante Dicke für die Fließkanalwandung (2) und dimensioniert sie so, dass sie dem maximalen Druck im Fließkanal (3) sicher standhält. Will man noch mehr Masse einsparen, dann reduziert man die Wanddicke der Fließkanalwandung (2) von der Schmelzeeinspeiseöffnung (4) zur Schmelzeausstragsöffnung (6) entsprechend der Druckabnahme im Fließkanal (3).
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Die Masse der der Fließkanalwandung (2) ist nun durch gezielt eingebrachte Hohlräume (7) verringert, um ein schnelleres Abkühlen und Aufheizen der Fließkanalwandung (2) zu ermöglichen. Ein Hohlraum (7) im Sinne dieser Anmeldung ist ein Bereich innerhalb der Fließkanalwandung (2), der frei von jeglicher Masse der Fließkanalwandung ist und der mit Luft oder einem anderen Medium gefüllt werden kann. Ein Hohlraum (7) wird zu wenigstens neunzig Prozent, idealerweise sogar zu fünfundneunzig Prozent von der Fließkanalwandung (2) begrenzt und besitzt mindestens eine Öffnung (8). Durch einen Hohlraum (7) strömt während des Betriebs der Extrusionsvorrichtung keine Schmelze.
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In 2 ist eine Fließkanalwandung dargestellt, in der beispielhaft unterschiedliche mögliche Hohlraumgeometrien gezeigt sind. Die Öffnungen (8) der Hohlräume besitzen idealerweise einen runden Querschnitt, wobei der Durchmesser möglichst kein sein sollte. Vorteilhaft sind Durchmesse im Bereich von einem Millimeter oder kleiner. Natürlich können in Sonderfällen auch größere Durchmesser gewählt werden. In der 3 dargestellten Aufsicht auf eine Fließkanalwandung ist nun dargestellt, dass die Querschnittsflächen (QFÖ) der Öffnung (8) von erfindungsgemäßen Hohlräumen (7) ist immer kleiner ist als die parallel zur Öffnung (8) verlaufende Querschnittsfläche (QFH) des Hohlraums (7) selbst. Ein erfindungsgemäßer Hohlraum (7) besitzt keine Trennebenen oder Fügestellen wie beispielsweise Schweißnähte, die während des Betriebs der Extrusionsvorrichtung undicht werden können.
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Ein Hohlraum (7) kann natürlich auch zwei Öffnungen (8) besitzen. Es ist besonders vorteilhaft Hohlräume (7) gleich als Temperierkanäle auszubilden, um darüber die Fleißkanalwandung (2) zu kühlen oder auch erwärmen zu können. Als Temperierkanal ausgebildete Hohlräume (7) besitzen aber grundsätzlich zumindest bereichsweise einen zumindest in einer Raumrichtung gekrümmten Verlauf. Dann können sie der jeweiligen Kontur der Oberfläche des Fließkanals (3) folgen kann. Beispielhaft zeigt 4 einen als Temperierkanal ausgebildeten Hohlraum (7), der in alle drei Raumrichtungen eine stetig verlaufende Krümmung aufweist. So lässt sich eine sehr gleichmäßige Erwärmung oder auch Abkühlung der durch den Fließkanal (3) strömenden Schmelze erreichen. Sacklochbohrungen in der Fließkanalwandung (2), die eine gerade verlaufenden Mittelachsen besitzen, wie es beispielweise bei Bohrungen für Gewinde oder auch für Heizpatronen der Fall ist, sind nicht eingebracht, um die Masse der Fließkanalwandung zu reduzieren. Sie stellen folglich keine Hohlräume in Sinn diese Erfindung dar. Erfindungsgemäße Hohlräume (7) die wenigsten in einer Raumrichtung eine stetige Krümmung aufweisen, lassen sich inzwischen einfach erzeugen, wenn die Fließkanalwandung (2) nicht aus einem massiven Stahlblock gefertigt wird, sondern wenn sie über das selektive Laserschmelzverfahren hergestellt wird.
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Werden die Hohlräume (7) in den Abmessungen größer, so ist es beim selektiven Laserschmelzverfahren üblich, filigrane Stützstrukturen (16) zu verwenden, über die die äußere Wand (14) und die innere Wand (13) voneinander beabstandet und miteinander verbunden werden. Derartige Stützstrukturen (16) besitzen eine sehr geringe Masse, versteifen aber die Fließkanalwandung (2) erheblich. Sie sind von daher ideal geeignet, die Masse der Düse (11) zu reduzieren und trotzdem noch hohe mechanische Festigkeiten für die Fließkanalwandung (2) der Düse (11) zu realisieren, um dem Druck im Fließkanal (3) standhalten zu können. Der Fließkanal (3) zwischen der Schmelzeeinspeiseöffnung (4) und der Schmelzeaustragsöffnung (6) hingegen ist notwendig, um den Schmelzestrom (1) durch die Extrusionsvorrichtung fördern zu können, und dient nicht der Minimierung der Masse der Fließkanalwandung (2). Fließkanäle (3) sind deshalb im Sinne dieser Erfindung ebenso wenig Hohlräume (7), wie es Sacklöcher oder Durchgangsbohrungen in der Fließkanalwandung (2) sind, in denen sich während des Betriebs der Extrusionsvorrichtung Schrauben oder Heizpatronen befinden.
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Die Fließkanalwandung (2) einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung besitzt nun eine Masse, die um wenigstens fünf Prozent, idealerweise sogar um 10 Prozent geringer ist, als die Masse einer Fließkanalwandung (2), die keine Hohlräume (7) hat, die aber exakt die gleichen Abmessungen besitzt. Zur Ermittlung der Masse einer zum Vergleich herangezogenen Fließkanalwandung (2) ohne Hohlräume (7) mit identischen Abmessungen werden die Öffnungen (8, 9), die sich in der Fließkanalwandung (2) befinden, durch Flächen verschlossen, die der Kontur der Begrenzungskurven der Öffnungen (8, 9) folgen. In 5 ist in einer perspektivischen Darstellung für einen in der Praxis eher selten vorkommenden Fall, dass die Öffnung (8) eines Hohlaums (7) sich im Bereich einer sich nicht stetig ändernden Geometrie befindet, gezeigt, wie die Öffnung zu verschließen ist. Die Begrenzugskurven der Öffnung (8) zu allen drei Flächen der Fließkanalwandung (2) werden jeweils mittels eigenen schraffiert dagestellten Flächen (17) so verschlossen, dass die Flächen (17) der Begrenzungskurven der jeweils zugehörigen einzelnen Flächen stetig folgen.
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Den thermischen Abbau der Schmelze kann man natürlich noch effektiver bekämpfen, wenn man den oder die Hohlräume (7) als Temperierkanal ausbildet, durch den ein Temperiermedium gefördert werden kann, um die gesamte Fließkanalwandung (2) beim Abstellen der Extrusionslinie zu kühlen. Der Temperierkanal besitzt dazu sowohl eine Einspeiseöffnung (8) als auch eine Austragsöffnung (9). Zur Temperierung der Fließkanalwandung (2) kann im einfachsten Fall kalte Luft durch den Temperierkanal gedrückt werden. Es kann natürlich auch ein geschlossener Temperierkreislauf mit einem anderen gasförmigen oder aber auch mit einem flüssigen Temperiermedium an den Temperierkanal angeschlossen werden. Der Temperierkanal ist speziell so gestaltet, dass er ausschließlich zur Temperierung der gesamten Fließkanalwandung (2) geeignet ist, und dass insbesondere die Fließkanalwandung (2) vorrangig gekühlt wird, wenn die Extrusionslinie abgeschaltet wird. Vorzugsweise wird die Fließkanalwandung (2) erst dann gekühlt, wenn keine Schmelze mehr durch die Extrusionsvorrichtung gefördert wird.
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Es kann aber auch Sinn machen, mit der Kühlung der Fließkanalwandung (2) bereits kurz vor dem Abstellen des Extrusionsprozesses zu beginnen, um die Temperatur der Fließkanalwandung (2) bereits vor dem Stillsetzen der Anlage abzusenken. In diesem Fall muss man allerdings akzeptieren, dass sich die Eigenschaften des Schmelzeschlauchs, der aus der Extrusionsvorrichtung ausgetragen wird, mit dem Anstellen der Kühlung ändern.
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Natürlich kann man den als Temperierkanal ausgebildeten Hohlraum (7) auch dazu nutzen die Fließkanalwandung (2) zu beheizen. Sowohl für das Kühlen als auch für das Beheizen ist es von Vorteil, wenn der Temperierkanal der inneren Oberfläche der Fließkanalwandung in einem definierten, idealerweise in einem gleichen Abstand folgt. Das begünstigt ein gleichmäßiges Temperieren der Fließkanalwandung (2).
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Prinzipiell könnte die beispielhaft in der 1 dargestellte Extrusionsvorrichtung auch ohne die Düse (11) und das Domendstück (12) betrieben werden. Mit der angeschraubten Düse (11) und dem ebenfalls angeschraubten Dornendstück (12) können aber mit der gleichen Fließkanalwandung (2) schnell unterschiedliche Schlauchabmessungen realisiert werden, indem einfach nur die Düse (11) und das Domendstück (12) ausgetauscht werden. Natürlich ist es ratsam, auch in die Fließkanalwandung (2) der Düse (11) einen Hohlraum (7) einzubringen, um darüber auch die Düse (11) schneller abkühlen und aufheizen zu können. Auch in diesem Fall ist es hilfreich, wenn der Hohlraum (7) gleich als Temperierkanal ausgebildet ist, und wenn ein Temperiermittelförderaggregat (15) angeschlossen ist, mit dem ein Temperiermedium über eine Einspeiseöffnung (8) zugeführt werden kann, wobei das Külmittel die Düse (11) über die Austragsöffnung (9) wieder verlassen kann.
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Bei der Düse (11) ist eine weitere vorteilhafte Form eines Hohlraums (7) dargestellt. Die Düse (11) besitzt nämlich eine äußere Wand (14) und eine innere Wand (13), die über Stützstrukturen (16) voneinander beabstandet und miteinander verbunden sind. Auf diese Weise lassen sich auch mit sehr geringem Masseeinsatz steife Konstruktionen realisieren. Natürlich wird auch dabei der Abkühl- oder auch der Aufheizprozess je schneller, je geringer die Wanddicken sind. Deshalb sollten die Wanddicken d dreißig mm idealerweise sogar zwanzig mm nicht überschreiten.
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Bei Verwendung der beschriebenen Extrusionsvorrichtung lassen sich beim Betreiben einer Extrusionsanlage spezielle Temperierverfahren für die Fließkanalwandung (2) ausführen, mit denen sich die thermische Belastung der Schmelze erheblich verringern lässt. Dabei kann es durchaus sinnvoll sein, bereits vor dem Abstellen des Extruders die Fließkanalwandung (2) zu kühlen, indem ein Kühlmittelstrom über eine Einspeiseöffnung (8) durch einen als Temperierkanal ausgebildeten Hohlraum (7) gefördert wird. Über das Kühlmittel wird der Fließkanalwandung (2) insgesamt Energie entzogen, die dann mit dem Kühlmittel über die Austragsöffnung (9) aus der Fließkanalwandung (2) abgeführt wird. Auf jeden Fall wird die Fließkanalwandung (2) aber mit oder kurz nach dem Abschalten des Extruders gekühlt, um das Abkühlen der Fließkanalwandung (2) zu beschleunigen und damit die Schmelze schneller auf eine Temperatur zu bringen, die für den thermischen Abbau unkritisch ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schmelzestrom
- 2
- Fließkanalwandung
- 3
- Fließkanal
- 4
- Schmelzeeinspeiseöffnung
- 5
- Schmelzeförderaggregat
- 6
- Schmelzeaustragsöffnung
- 7
- Hohlraum
- 8
- Einspeiseöffnung
- 9
- Austragsöffnung
- 10
- Schmelzeförderaggregat
- 11
- Düse
- 12
- Domendstück
- 13
- innere Wand
- 14
- äußere Wand
- 15
- Temperiermittelförderaggregat
- 16
- Stützstruktur
- 17
- Flächen, die die Öffnung eines Hohlraums abschließen
- d
- Wanddicke
- QFH
- Querschnittsfläche eines Hohlraums
- QFÖ
- Querschnittsfläche einer Öffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010051732 B4 [0004]
- WO 2006/050549 [0004]
- DE 202007014876 U1 [0004]
- DE 102011007618 [0005]
