DE10205697A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Verteilen von plastischer Kunststoffmasse - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Verteilen von plastischer Kunststoffmasse

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verteilen von plastischer Kunststoffmasse in einem Extrusionswerkzeug, insbesondere einem Rohrextrusionswerkzeug, wobei die Schmelze über einen Hauptverteiler (1) auf mindestens zwei Unterverteiler (2) aufgeteilt wird, und wobei am Ausgang der Unterverteiler (2) weitgehendst gleiche Masseströme vorherrschen. DOLLAR A Erfindungswesentlich ist, dass der Massestrom mittels mindestens eines veränderbaren Widerstandes (3) im Unterverteiler (2) einstellbar ist. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verteilen von plastischer Kunststoffmasse in einem Extrusionswerkzeug, insbesondere Rohrextrusionswerkzeug, weist die Schritte auf: a) Zuführen von plastischer Kunststoffmasse über einen Hauptverteiler (1) an ein Extrusionswerkzeug, b) Aufteilen der plastischen Kunststoffmasse in mindestens zwei Schmelzestränge (5), wobei der Massestrom in den Schmelzesträngen (5) weitgehendst gleich gehalten wird. Erfindungswesentlich ist hierbei, dass der Massestrom im jeweiligen Schmelzestrang (5) gesteuert und/oder geregelt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verteilen von plastischer Kunststoffmasse in einem Extrusionswerkzeug, insbesondere einem Rohrextrusionswerkzeug, wobei die Schmelze über einen Hauptverteiler auf mindestens zwei Unterverteiler aufgeteilt wird, und wobei am Ausgang der Unterverteiler weitgehendst gleiche Masseströme vorherrschen, sowie ein Verfahren zur Beeinflussung des Massestromes.
  • Zur Herstellung von Rohren ist es erforderlich, die von einem Extruder erzeugte Kunststoffschmelze in einem Extrusionswerkzeug gleichmäßig über den Umfang in einem Ringspalt zu verteilen. Bei Kunststoffen, die einen deutlichen Memory-Effekt (Reduzierung der Druckfestigkeit durch Störeinfluß von Stegmarkierungen) aufweisen, ist zusätzlich eine Verwischung der Schmelze über den Umfang erforderlich. Die hier bekanntesten Verfahren sind das Wendelverteil- und Siebkorbverfahren. Insbesondere der Wendelverteiler benötigt bereits beim Eintritt der Schmelze in den Verteiler eine über den Umfang gleichmäßigen Druck sowie Volumenstrom, um seine Funktion sicher stellen zu können.
  • Mit Hilfe von zwei am Markt bekannten Verfahren wird die oben erforderliche Vorverteilung bisher sicher gestellt. Bei der Pinolenverteilung kommt die Schmelze exzentrisch zur Extrusionsachse über eine Herzkurve in einem konzentrischen Ringspalt zum Wendeleintritt. Und bei der Spinnenverteilung wird die zur Extrusionsachse konzentrisch fließende Schmelze in Unterverteilkanäle aufgeteilt, die alle geometrisch gleich gestaltet sind und gleichmäßig über den Umfang aufgeteilt in den Wendelverteiler gelangen. Bei beiden Verteilverfahren wird mit Hilfe von gleichen Strömungslängen und Querschnitten eine ausreichende Vorverteilung sicher gestellt.
  • Die obigen Verteilverfahren benötigen, insbesondere bei der Coextrusion von Mehrschichtrohren mit großem Durchmesser, relativ lange Strömungswege vom Extruder bis zum Wendelverteiler. Der Druckverlust und die Verweilzeit im Vorverteiler sind relativ groß. Weiterhin nachteilhaft ist die geometrisch aufwendige Gestaltung (entsprechend hohe Herstellkosten) und die in Extrusionsrichtung relativ große Baulänge.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verteilsystem bereit zu stellen, mit dem Druckunterschiede am Ausgang der Verteilerkanäle beseitigt werden können und damit die unterschiedlich langen Wege in den Strömungswegen kompensiert werden.
  • Die Lösung der Aufgabe ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Massestrom mittels mindestens einem veränderbaren Widerstand (3) im Unterverteiler (2) einstellbar ist. Druckdifferenzen am Ende der Unterverteilkanäle (2), die bedingt durch unterschiedliche Längen und Querschnitte entstehen, werden durch zusätzliche Widerstände (3) in den entsprechenden Kanälen kompensiert. Idealer Weise sind die Drosselhülsen (4) austauschbar. Es ist aber auch denkbar, Querschnittsverengungen in den Fließkanal des Grundkörpers einzuarbeiten oder außerhalb der Vorrichtung ähnlich einer Druckregelungsarmatur eine Veränderung des Querschnittes anzusteuern.
  • Die Vorteile des obigen Verfahrens mittels Massestromregelung bzw. Druckausgleich gegenüber den bisher bekannten Verfahren mit Strömungslängenausgleich macht sich besonders bei Werkzeugen für große Querschnitte von Mehrschichtrohren bemerkbar. Die Schmelzeverweilzeit und Druckverluste im Vorverteiler können auf ein Minimum herabgesetzt werden. Auch der Fertigungsaufwand sowie Baulänge lassen sich so erheblich reduzieren.
  • Des weiteren lassen sich Druck- bzw. Volumenstromdifferenzen durch Fertigungsungenauigkeiten mit einer nachträglichen Angleichung der Widerstände ausgleichen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Massestrom im jeweiligen Schmelzestrang (5) gesteuert und/oder geregelt wird.
  • Dies kann durch Verkleinern oder Vergrößern des Querschnittes des Schmelzestranges (5) erreicht werden. Durch zusätzliche oder nur durch Temperierung der Schmelzestränge kann ebenfalls der Massestrom wirksam verändert werden, was durch Heizen oder Kühlen des Schmelzestranges (5) erreicht wird.
  • Vorteilhafterweise wird die Veränderung des Massestromes in Abhängigkeit des im Schmelzestrang (5) gemessenen Massestromes durchgeführt und erfolgt über die Extrudersteuerung. Da der Massestrom direkten Einfluß auf die Qualität bzw. Maßgenauigkeit des zu extrudierenden Rohres hat, sollte die gemessene Wanddicke des extrudierten Rohres eine Eingangsgröße für die Steuer- und/oder Regelung des Massestromes sein.
  • Die Druckdifferenz wird über den Einsatz von Drosselhülsen (4) relativ einfach realisiert. Es wird somit möglich, über eine dezentrale Einspeisung und einen umlaufenden Ringkanal mehrere Kanäle zu versorgen und in der Versorgungsleitung den Querschnitt derart anzupassen, dass die Druckverhältnisse gleich sind, unabhängig von der Gesamtlänge des Kanales von der Einspeisungsstelle bis zur Austrittsstelle.
  • Je nach eingesetztem Material und durch Temperaturschwankungen können sich die Drücke in den Versorgungsleitungen verändern. Um auch diesem gerecht zu werden wird vorgeschlagen, ein Verteilsystem einzusetzen, bei dem die Querschnitte auch nach dem Einbau der Drosselhülsen verändert werden können. Dies wird ermöglicht, wenn der Drosselquerschnitt der Drosselhülse (4) über Mittel verstellt werden kann. Es wird hierbei an von außen eingesetzte Schrauben gedacht, die einen flexiblen Mantel der Drosselhülse (4) einschnüren oder erweitern und somit den Querschnitt verändern. Es ist ebenfalls denkbar, dies elektrisch oder elektronisch zu bewerkstelligen, d. h. kleine Stellmotore einzusetzen. Auch weitere Hilfsmittel wie hydraulische oder pneumatische sind denkbar.
  • Um einen festen Sitz der Drosselhülse (4) zu gewährleisten ist vorgesehen, in der Versorgungsleitung einen Bund anzuordnen, an dem sich die Hülse abstützt.
  • In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
  • Fig. 1 zeigt schematisch einen Verteiler und
  • Fig. 2 eine Vergrößerung aus Fig. 1
  • Das Verteilsystem wird dezentral über einen Hauptverteiler 1 mit Schmelze versorgt und über einen umlaufenden Ringkanal 6 auf Unterverteiler 2 in unterschiedliche Schmelzestränge 5 aufgeteilt und sternförmig an den inneren Wendel 7 weiter verteilt. Der zurückzulegende Weg von der Einspeisungsstelle 1 bis zum Eintritt in den Wendel 7 ist unterschiedlich. Ohne geeignete Gegenmaßnahmen sind unterschiedliche Masseströme vorgegeben. Es würden somit Druckunterschiede auftreten, wenn nicht die Masseströme in den Versorgungsleitungen entsprechend verändert werden. Durch Einsetzen von Drosselhülsen 4 mit unterschiedlichen Drosselquerschnitten wird die Schmelze derart beeinflußt, dass die Masseströme in den einzelnen Unterverteilern 2 weitgehendst identisch sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Drosselhülse 4 in dem axialen Unterverteiler 2 vor dem Ausgang eingesetzt und stützt an einen Bund ab.
  • Die Drosselhülsen 4 sind einfach herzustellende Drehteile mit gleichen Außendurchmessern aber unterschiedlichen Innendurchmessern. Die Drosselhülsen 4 können somit individuell in den Unterverteiler 2 eingesetzt werden, je nach dem welcher Massestrom erreicht werden soll.
  • Um den Unterverteiler 2 können auch Temperierungsmittel wie Heizbänder integriert sein, um durch Veränderung der Temperatur im Schmelzestrang 5 den Massestrom, hier die Fließgeschwindigkeit durch Veränderung der Viskosität, zu beeinflussen.
  • Mit dem vorgeschlagenen Verteilsystem wird es ermöglicht, Materialien dezentral einzuspeisen, ohne dass am Ausgang der Versorgungsleitungen Unterschiede im Massestrom auftreten. Die Vorrichtung und das Verfahren eignen sich auch zum Einsatz mehrerer und auch unterschiedlicher Materialien. Bezugszeichenliste 1 dezentraler Hauptverteiler
    2 Unterverteiler
    3 Widerstand
    4 Drosselhülse
    5 Schmelzestrang
    6 Ringkanal
    7 Wendel

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Verteilen von plastischer Kunststoffmasse in einem Extrusionswerkzeug, insbesondere einem Rohrextrusionswerkzeug, wobei die Schmelze über einen Hauptverteiler (1) auf mindestens zwei Unterverteiler (2) aufgeteilt wird, und
wobei am Ausgang der Unterverteiler (2) weitgehendst gleiche Masseströme vorherrschen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Massestrom mittels mindestens einem veränderbaren oder austauschbarem Widerstand (3) in mindestens einem Unterverteiler (2) variierbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der veränderbare Widerstand (3) eine Drosselhülse (4) zur Veränderung des Querschnittes im Unterverteiler (2) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselhülse (4) austauschbar ist, um in dem Unterverteiler (2) den Massestrom individuell anzupassen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Drosselhülse (4) über Mittel verstellbar ist.
5. Verfahren zum Verteilen von plastischer Kunststoffmasse in einem Extrusionswerkzeug, insbesondere Rohrextrusionswerkzeug, das die Schritte aufweist:
a) Zuführen von plastischer Kunststoffmasse über einen Hauptverteiler (1) an ein Extrusionswerkzeug,
b) Aufteilen der plastischen Kunststoffmasse in mindestens zwei Schmelzestränge (5), wobei der Massestrom in den Schmelzesträngen (5) weitgehendst gleich gehalten wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Massestrom im jeweiligen Schmelzestrang (5) gesteuert und/oder geregelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Massestromes durch Verkleinern oder Vergrößern des Querschnittes des Schmelzestranges (5) verändert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Massestrom durch Heizen oder Kühlen des Schmelzestranges (5) verändert wird.
8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Massestromes in Abhängigkeit des im Schmelzestrang (5) gemessenen Massestromes durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Massestromes über die Extrudersteuerung erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Wanddicke des extrudierten Rohres eine Eingangsgröße für die Steuer- und/oder Regelung des Massestromes ist.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE68907136T2 (de) * 1988-05-04 1994-01-13 Alphacan La Celle Saint Cloud Vorrichtung und Verfahren zum Extrudieren von homogenen Rohren aus Kunststoff.
DE19802646C1 (de) * 1998-01-24 2000-02-17 Heinz Gros Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Bahn mit geringen Schichtdickentoleranzen
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