DE10246662A1

DE10246662A1 - Werkzeugform eines Extruders

Info

Publication number: DE10246662A1
Application number: DE10246662A
Authority: DE
Inventors: Hans Friedrich Mayer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-10-06
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2003-05-08
Also published as: DE10149376A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugform zum Herstellen eines extrudierten Gegenstands mit einer wabenförmigen Struktur. In der Ausstoßzone der Werkzeugform sind mehrere Profile beliebigen Querschnitts angeordnet, wobei die freien Enden der Profile in Extrudierrichtung weisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung extrudierter Gegenstände mittels einer Werkzeugform eines Extruders. Die extrudierten Gegenstände sollen eine wabenförmige Struktur erhalten. Besonders Körper aus zeolithischer Formmasse mit einer derartigen Struktur eignen sich für eine Reihe von Anwendungen. Sie können beispielsweise als Katalysatoren zur Reduktion von NOX fungieren oder als Adsorber für Kohlenwasserstoffe verwendet werden. Daher betrifft die Erfindung insbesondere die Herstellung von Wabenkörpern aus zeolithischer Formmasse.
Wünschenswert ist eine Wabenstruktur in der aufgrund der Querschnittsgeometrie ein hoher Wirkungsgrad der NO_x-Reduktion erreicht werden kann.
Zur erleichterten Erzeugung von Waben mit Durchgangslöchern in Katalysatoren schlägt die Erfindung gemäß Patentanspruch 1 vor, mehrere Profile beliebigen Querschnitts innerhalb der Ausstoßzone der Werkzeugform anzuordnen. Diese umströmten Profile führen bei dem späteren Endprodukt zu Durchgangslöchern. Vorzugsweise sind die Profile in Matrixform gleichmäßig angeordnet. Die Profile erzeugen die entsprechenden Hohlräume in dem extrudierten Gegenstand, so dass die Größe und Anzahl der Hohlräume oder Durchgangslöcher im wesentlichen der Größe und Anzahl der Profile entspricht. Durch die geeignete Wahl der Profile und der Anzahl der Profile wird eine optimale Wabenstruktur erreicht. Es können Profile mit unterschiedlichen Querschnitten eingesetzt werden, je nachdem, welchen Querschnitt eine Wabe haben soll. Wird beispielsweise ein runder Querschnitt gewählt, können die Profile gut benetzt werden und der Druckverlust beim Durchströmen der Ausstoßzone wird gering gehalten. Der Massenstrom wird nur unwesentlich beeinflusst (geringe Scherkräfte durch die runden Profile). Totzonen werden minimiert. Es kommt zu einem geringen Plate-Out-Effekt. Es sind jedoch auch andere, z. B. asymmetrische Querschnittsformen denkbar, die je nach Einsatzzweck der Wabenstruktur ausgewählt werden.
Vorzugsweise wird als Halterung eine Platte vorgeschlagen, an der die als Stifte ausgebildeten Profile senkrecht zur Plattenebene angeordnet sind. An Stelle der Platte kann auch eine andere Halterung ausgebildet sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Profile zumindest an ihrem freien Ende einen sechseckigen Querschnitt aufweisen. Durch diese Maßnahme wird während des Extrudierens der Zwischenraum zwischen den Profilen mit Formmasse ausgefüllt, so dass eine Wabenstruktur mit sechseckigen Waben entsteht. Auf diese Weise kann ein Katalysator gefertigt werden, der aufgrund seiner Querschnittsgeometrie einen erhöhten Wirkungsgrad bei der NO_x-Reduktion hat. Außerdem weist eine Struktur mit im Querschnitt sechseckigen Waben ein besseres mechanisch-dynamisches Verhalten auf. Das Reiß- und Weiterreißverhalten in der Extrudierform und beim Trockenen des Extrudats vor dem Tempern wird verbessert. Außerdem wird bei der Herstellung einer solchen Wabenform weniger Material verbraucht.
Insbesondere wenn die Profile zumindest an ihrem freien Ende einen runden Querschnitt aufweisen, können zur Realisierung der Profile auch herkömmliche Drähte oder Stifte aus Metall verwendet werden. Vorzugsweise sind die Profile mit rundem Querschnitt und mit einem Durchmesser von ca. 0,8 mm in Matrixform gleichmäßig angeordnet.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Profile an ihrem dem freien Ende gegenüberliegenden Ende einen sich zur Platte hin verjüngenden Abschnitt auf. Dies bewirkt, dass sich die Hohlräume zwischen den Profilen über einen bestimmten Weg verengen. Der Rückstau der Formmasse kann dadurch reduziert werden.
Bei einer Weiterbildung ist der sich verjüngende Abschnitt im wesentlichen kegelförmig ausgebildet. Diese Maßnahme bewirkt eine nahezu ideale Strömung der Formmasse durch die Werkzeugform.
Wenn die Profile einen ersten Abschnitt mit einer ersten Querschnittsfläche und mindestens einen sich in Extrudierrichtung anschließenden zweiten Abschnitt mit größerer Querschnittsfläche aufweisen, so entsteht in den Hohlräumen zwischen den Profile in Extrudierrichtung eine Art Flaschenhals. Die Formmasse muss nicht schlagartig durch eine kleine Öffnung strömen, sondern wird über eine gewisse Strecke in einem sich verengenden Kanal geführt. Dadurch verbessert sich das Rückstauverhalten. Der Rückstaudruck kann durch die Anzahl der sich aneinander anschließenden Abschnitte mit sich in Extrudierrichtung vergrößerndem Querschnitt und die Länge der Abschnitte eingestellt werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass sich die Profile in Extrudierrichtung stetig im Querschnitt vergrößern, so dass sie im Wesentlichen eine Kegelform oder Keilform aufweisen.
Vorteilhafterweise sind in der Platte Öffnungen vorgesehen, die in zwischen den Stiften gebildeten Hohlräume münden. Die auszuformenden Hohlräume schließen sich direkt an die Öffnungen, durch die die Formmasse zugeführt wird, an. Dadurch muss die Formmasse nur geringe Wege quer zur Extrudierrichtung zurück legen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand den Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Die Erfindung wird anhand einer schematischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Platte für eine Ausstoßzone einer Werkzeugform;
Fig. 2 eine Ansicht der Rückseite der Werkzeugform der Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Profil der Werkzeugform;
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, dass an einer Platte 1 eine Vielzahl von als Stifte ausgebildeten Profilen 2 mit sechseckigem Querschnitt angeordnet sind. Die nur einenends befestigten Stifte 2 ragen senkrecht von der Platte 1 auf. In der Fig. 1 ist nur eines der Profile mit einer Bezugsziffer 2 bezeichnet. Die Platte 1 ist Teil eines an sich bekannten und daher nicht näher beschriebenen Werkzeugform zur Herstellung von Wabenstrukturen aus einem zeolithischen Rohstoff. Die Platte 1 soll im Bereich der Ausstoßzone der Werkzeugform angeordnet werden. Dabei weisen die freie Enden der Stifte 2 im eingebauten Zustand der Platte 1 in Extrudierrichtung einer Extruderdüse.
Zunächst nimmt der Extruder in einer Einzugszone eine Formmasse (Granulat, Pulver) auf, verdichtet und erwärmt die Formmasse. Nach der Plastifizierung in einer Umwandlungszone wird die Formmasse der Ausstoßzone zugeführt, um sie zu homogenisieren, zu verdichten und aus der Ausstoßzone mit der richtigen Temperatur auszustoßen. Um einen endgültigen Übergang des verarbeiteten Werkstoffs in den festen Zustand zu erreichen, muss der extrudierte Gegenstand meist noch abkühlen.
Innerhalb der Werkzeugform umströmt die Formmasse vor dem Verlassen der Ausstoßzone, d. h. dem Austritt aus der Extruderdüse, die Profile 2. Daher bildet sich eine wabenförmige Struktur des extrudierten Gegenstands mit sechseckigen Löchern aus. Formmasse kann die Extruderdüse nur zwischen den Profilen 2 verlassen, so dass sich komplementäre Hohlräume in dem extrudierten Gegenstand bilden. Der Durchmesser der Profile 2, die Länge und der Querschnitt der Profile 2 und der Freiraum zwischen den Profilen 2 ist so gewählt, dass eine einwandfreie Umströmung und eine Ausbildung von Löchern in dem Endprodukt entstehen kann.
Fig. 2 zeigt die Rückseite der Platte 1. Die Platte 1 weist Öffnungen 3 auf, durch die Formmasse in die Hohlräume zwischen den Profilen strömt. Die Öffnungen 3 sind im Ausführungsbeispiel in den Eckbereichen der Profile angeordnet, so dass eine gedachte Verbindung der Öffnungen wiederum ein Sechseck darstellt.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Profil 2 der Fig. 1. Das Profil 2 weist an seinem dem freien Ende 5 gegenüber liegenden Ende 6 einen sich verjüngenden Abschnitt 7 auf. An den sich verjüngenden Abschnitt 7 schließt sich ein erster Abschnitt 8 mit einer ersten Querschnittsfläche an, der in einen zweiten Abschnitt 9 mit größerer Querschnittsfläche übergeht. Der Übergangsbereich 10 zwischen erstem und zweitem Abschnitt 8, 9 ist abgeschrägt.

Claims

1. Werkzeugform zum Herstellen eines extrudierten Gegenstands mit einer wabenförmigen Struktur, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ausstoßzone der Werkzeugform mehrere Profile (2) beliebigen Querschnitts angeordnet sind, wobei die freien Enden (5) der Profile in Extrudierrichtung weisen.

2. Werkzeugform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (2) durch Stifte ausgebildet sind, die an einer Platte (1) senkrecht zur Plattenebene angeordnet sind.

3. Werkzeugform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (2) zumindest an ihrem freien Ende (5) einen runden oder sechseckigen Querschnitt aufweisen.

4. Werkzeugform nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (2) an ihrem dem freien Ende (5) gegenüberliegenden Ende (6) einen sich zur Platte (1) hin verjüngenden Abschnitt (7) aufweisen.

5. Werkzeugform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der sich verjüngende Abschnitt (7) im wesentlichen kegelförmig ausgebildet ist.

6. Werkzeugform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profile (2) einen ersten Abschnitt (8) mit einer ersten Querschnittsfläche und mindestens einen sich in Extrudierrichtung anschließenden zweiten Abschnitt (9) mit größerer Querschnittsfläche aufweisen.

7. Werkzeugform nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Platte (1) Öffnungen (3) vorgesehen sind, die in zwischen den Profilen (2) gebildeten Hohlräume münden.

8. Werkzeugform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der extrudierte Gegenstand aus einer zeolithischen Formmasse herstellbar ist.