DE10355818A1

DE10355818A1 - Extrusionsdüse mit Wanddickensteuerung

Info

Publication number: DE10355818A1
Application number: DE10355818A
Authority: DE
Inventors: Dieter Lampart; Ludwig Kreth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-09

Abstract

Es wird eine Extrusionsdüse mit Wanddickensteuerung für das Extrusions-Press-Formverfahren beschrieben. Die Wandstärke wird durch mindestens einen Schieber gesteuert, der in das Düsenmundstück eingebaut ist. Das Düsenmundstück ist mittels eines Zwischenringes und des Halteringes unten am Gehäuse des Presskopfes befestigt. DOLLAR A Weiter ist vorzugsweise auf dem Düsenring eine messerartige Trennvorrichtung angebracht, die den schlauchartigen Vorformling noch dem Ausstoß aus der Düse in mindestens einen Vorhang auftrennt, so dass er direkt nach dem Ausstoß ergriffen, in oder auf ein Formwerkzeug gebracht und dort beispielsweise zu einem Tiefziehteil oder zu einem Behälter, bestehend aus zwei oder auch mehreren Schalen, weiterverarbeitet werden kann.

Description

Die bekannten Blasdüsen mit partieller Wanddickensteuerung (PWDS) haben eine Reihe von Nachteilen, die es schwer machen, sie für das Extrusions-Press-Formverfahren nach DE 10090010 A1 zu modifizieren.
So weist die bekannte Extrusionsblasdüse nach DE OS 28 23 999 folgende Nachteile auf Am oberen Teil des Einstellringes darf keine Undichthieit auftreten, da sonst die Schmelze dort hinein kriecht und zu Ausfällen führen kann, die Wanddicke lässt sich nicht gezielt an jeder Stelle der Düse regeln, und diese Düse lässt sich nur schwer an veränderte Anforderungen z.B. andere Querschnitte des Vorformlings anpassen. Ein Nacharbeiten der Düsenöffnungsweite ist nur unter sehr hohem Aufwand möglich.
Bei der Extrusionsdüse nach DE 3043228 C3 wäre es zwar möglich, eine Trennvorrichtung einzuführen. Um eine strömungstechnisch sicherlich vorteilhafte Bewegungsrichtung des Schiebers in einem möglichst stumpfen Winkel zur Extrusionsrichtung zu erreichen, ist ihr mechanischer Aufbau jedoch sehr kompliziert, so dass die Anpassung der Düse an wechselnde Produkte und ihre Wartung nur schwer möglich sind.
Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, eine Extrusionsdüse für das Extrusions-Press-Formverfahren anzugeben, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist, und in der Lage ist, einen vorzugsweise flächenförmigen Vorformling direkt als Vorhang zu erzeugen.
1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Extrusionsdüse mit dem Düsenkern (1), der Kernzugstange (2), der Pinole (3), dem Gehäuse des Presskopfes (4) und dem Heizband (6). Erfindungsgemäß sitzt die Wanddickensteuerung am äußeren Düsenmund (7) und die Schieber (8) bewegen sich zur Erzeugung von Verdickungen vom Düsenkern (1) weg. Anschließend bewegt er sich wieder in die Ausgangsstellung zurück (Anspruch 1). Das Ausformen von Dünnstellen ist im Gegensatz zu DE 3043228 C3 mit der hier angegebenen Düse nicht möglich. Dies ist aber auch nur selten sinnvoll.
Am Düsenausgang ist der Druck nicht mehr so hoch, dass die heiße Kunststoffschmelze in den geringsten Spalt eindringt oder sich auf Grund des Memory-Effektes der Schmelze Fließmarken bilden, die nicht nur das Aussehen beeinträchtigen, sondern auch zum Reißen des Vorformlings an diesen Stellen führen können. So können die Anforderungen an die Oberflächengestaltung und an die Dichtheit geringer sein. Aus dem gleichen Grund kann hier der Schieber (8) senkrecht zur Düsenrichtung (Anspruch 6) bewegt werden. Diese Ausgestaltung des Düsenmundes läßt sich besonders einfach fertigen.
Wenn bei dieser Ausgestaltung der heiße Kunststoff in den Spalt zwischen Schieber und Düsenmund kriechen sollte, ist es notwendig, die Schieber schräg, wie in 1 gezeigt, bis senkrecht zur Gleitfläche des Düsenmundstückes zu bewegen (Anspruch 7).
Wie 1 zeigt, wird der Schieber (8) über den Verbindungsbolzen (9) durch den Stellantrieb (10) bewegt. Die gesamte Schiebermechanik ist über den Halter (11) auf dem Düsenmundstück (7) mittels der Schrauben (12) befestigt. Als Stellantrieb (10) können Servo-Hydraulikzylinder, elektrische Stellmotoren, Piezoaktoren oder andere Stelleinrichtungen dienen.
Das Düsenmundstück (7) wird mit der gesamten partiellen Wanddickensteuerung (PWDS) und der hier nicht gezeigte Trennvorrichtung auf einem Zwischenring (5) montiert, der am Gehäuse des Presskopfes (4) mittels des Halterings (13) befestigt wird.
Bei einem Produktwechsel wird das Düsenmundstück (7) mit der PWDS und, nur wenn erforderlich, auch der Zwischenring (5) ausgetauscht.
Die Teilung des Düsenmundes in den Zwischenring (5) und das eigentliche Düsenmundstück (7) hat neben der einfacheren Herstellbarkeit den Vorteil, dass dadurch der Fließkanal im Bereich oberhalb des Düsenmundstückes leichter an verschiedene Düsenmundstücke angepasst werden kann. Die Befestigung von Zwischenring (5) und Düsenmundstück (7) über den Haltering (13) vereinfacht die Fertigung weiter (Anspruch 9).
Die 2 zeigt den Schnitt A–A, und mehrere Schieber (8) auf dem Düsenmundstück (7) angeordnet.
Bei der Gestaltung der Form der Schieberkanten muss die Viskosität und das dynamische Quellverhalten der verarbeiteten Kunststoffe einbezogen werden. Polygone, wie in 3 beispielhaft gezeigt, haben sich als vorteilhaft erwiesen (Anspruch 8 ). Dann fließt die Kunststoffschmelze an den Kanten glatt vorbei ohne zu reißen. Unebenheiten und Hohlstellen im Fließkanal, die unter dem hohen Druck weiter im Inneren der Extrusionsdüse zu unschönen Fließmarken oder zum Reißen des Vorformlings führen würden, werden bei dem niedrigen Druck am Düsenende meist problemlos toleriert.
Bei häufigem Produktwechsel kann es sinnvoll sein, Schieber kranzförmig auf dem gesamten Umfang des Zwischenrings anzuordnen. Dann entfällt die Umrüstzeit für die PWDS ganz (Anspruch 10). Ähnliches war schon für die Düse nach DE 3043228 C3 vorgeschlagen worden, wurde aber wegen der komplizierten und schwierig zu wartenden Bauart nur selten realisiert.
Für einen präzisen, vorzugsweise rechtwinkligen Schnitt ist das normale Aufschneiden des runden schlauchförmigen Vorformlings weiter weg von der Düsenmundkante nicht genau genug möglich. Die erfindungsgemäß am Düsenmund befindlichen Trennvorrichtungen nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5 stehen dagegen zur Düsenausstoßachse immer genau winkelrichtig. Dadurch erfolgt der Schnitt immer an der vorgesehenen Position, so daß die Greifer dann ohne Störung immer den gleich großen und in immer gleicher Lage befindlichen Vorhang prozesssicher abholen können (Anspruch 2). Natürlich können auch andere bekannte Trenneinrichtungen und -Verfahren, wie z.B. Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Heißluftschneiden, Druckluftschneiden, Ultraschallschneiden oder andersartige, eingesetzt werden.
Vorzugsweise kann das Auftrennen des sonst schlauchförmigen Vorformlings auf dreierlei Weise erfolgen: Nach Anspruch 3 wird durch einen scharfen Trennsteg der Vorformling so dünn ausgeformt, dass er beim Ergreifen durch die Transporteinrichtung gezielt aufreißt.
Nach Anspruch 4 wird der Vorformling durch einen beheizten Draht, der zwischen Düsenmundstück und Kern aufgehängt ist, gezielt aufgeschmolzen.
In Fällen, wo die Auftrennung bei bestimmten Gestaltungen des Vorformlings nach den Ansprüchen 3 oder 4 nicht prozesssicher gelingt, wird der Weg des Kunststoffes mit einer Trennvorrichtung, beispielsweise einem meist beheizten Messer (14), wie in 4–7, gezeigt, in Fließrichtung vollständig verschlossen, so dass der Vorformling dann ebenfalls nicht als Schlauch, sondern aufgetrennt als gerundeter Vorhang austritt, der an genau definierten Stellen durch die Schiebersteuerung verdickt ist (Anspruch 5).
4–7 zeigen beispielhaft eine Trennvorrichtung bestehend aus dem meist beheizten Messer (14) und dem ebenfalls meist beheizten Amboss (15), an dem sich das Messer (14) entlang bewegt, wenn der Düsenkern (1) bewegt wird. 4 zeigt die Trennvorrichtung in Seitenansicht, 5 zeigt das Detail X vergrößert, und 6 einen Schnitt durch das Messer (14) entlang der Ebene C–C, 7 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Trennvorrichtung aus Richtung Y (von unten).
Wenn für ein neues Produkt ein Vorformling mit größerer Breite erforderlich ist und nach Anspruch 9 ein Düsenmundstück (7) mit entsprechend größerem Innendurchmesser montiert wird, ist es möglich anstatt eines neuen, stärkeren Düsenkerns zusätzlich einen Verstärkungsring über den Düsenkern (1) anzuklemmen (Anspruch 11 ).
Dieser Verstärkungsring ist nach Anspruch 12 aus ferderhartem Stahl gefertigt und am Stoß überlappend geschäftet. Er sitzt aufgrund seiner Klemmkraft federnd fest auf dem Düsenkern (1). Sein Außendurchmesser kann mittels eines Spannkonus stufenlos eingestellt werden (Anspruch 13).
Selbstverständlich können die erfindungsgemäßen Extrusionsdüsen nicht nur einen runden, sondern auch einen ovalen, rechteckigen, rundeckigen oder sonstigen polygon geformten Austrittsquerschnitt aufweisen (Anspruch 14 ).
Ohne Trennvorrichtung lassen sich die beschrieben Düsentypen auch für das konventionelle Blasformverfahren einsetzen (Anspruch 15 ).

1: Düsenkern
2: Kernzugstange
3: Pinole
4: Gehäuse des Presskopfes
5: Zwischenring
6: Heizband
7: Düsenmundstück
8: Schieber
9: Verbindungsbolzen
10: Stellantrieb
11: Halter
12: Schraube
13: Haltering für Düsenmundstück
14: Messer
15: Amboss

Claims

Extrusionsdüse, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Schieber (8) am Düsenmundstück (7) beweglich befestigt sind und den Fließkanal am Ende des Düsenmundes programmiert mittels Stellantrieben (10) aller Art erweitern oder verengen, indem sie sich vom Kern (5) weg oder auf ihn zu bewegen, und so die Wanddicke des Vorformlings während seines Ausstoßes an dieser/n Stelle/n steuern.
Extrusionsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Extrusionsdüse, vorzugsweise direkt am Düsenmundstück (7), mindestens eine Trennvorrichtung angebracht ist, die bewirkt, dass der schlauchförmige Vorformling beim Ausstoßen aufgetrennt wird.
Extrusionsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Extrusionsdüse vorzugsweise am Düsenmundstück (7) mindestens ein scharfer Trennsteg angebracht ist, der den Düsenspalt an einer vorgesehenen Trennstelle beim Ausstoßen so weit verengt, dass der Vorformling durch die Einwirkung einer Handhabungseinrichtung an dieser Stelle reißt, wenn der Vorformling ergriffen und für die Weiterverarbeitung in der Pressform flachgezogen bzw. gebogen wird.
Trennvorrichtung für die Extrusionsdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung als beheizter Draht ausgebildet ist, der zwischen Düsenmundstück und Kern aufgehängt ist.
Trennvorrichtung für die Extrusionsdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung mittels eines Messers (14), das vorzugsweise am Düsenkern (1) befestigt ist, und eines Ambosses (15), der am Düsenmund befestigt ist, gebildet wird.
Schieber (8) für die Extrusionsdüse nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Schieber (8) senkrecht zur Richtung der Düsenachse beweglich sind.
Schieber (8) für die Extrusionsdüse nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Schieber (8) schräg oder senkrecht zur Gleitfläche des Düsenmundstückes der Düsenachse beweglich sind.
Schieber (8) für die Extrusionsdüse nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieberquerschnitt eine rechteckige, oder sonstige polygone Form aufweist.
Extrusionsdüse nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenmundstück (7) mittels des Zwischenringes (5), der zur flexiblen Anpassung für unterschiedliche Düsendurchmesser dient, und des Halteringes (13) unten am Gehäuse des Presskopfes (4) lösbar befestigt ist.
Extrusionsdüse nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung(en) und eine Vielzahl von Schiebern auf dem Düsenmundstück (7) einen geschlossenen Kranz bilden können.
Extrusionsdüse nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Düsenkern (1) zur Regulierung des Düsanspaltes ein Passring lösbar befestigt wird.
Passring zur Regulierung des Düsenspaltes nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass der Passring aus einem federharten Stahl besteht und am Stoß mittels Schäftung abdichtet und durch die Klemmkraft federnd auf dem Kern aufsitzt.
Passring zur Regulierung des Düsenspaltes nach Anspruch 12 und 13 dadurch gekennzeichnet, dass der federnde Passring mittels eines von unten her wirkenden Spannkonuses in seinem Außendurchmesser zur stufenlosen Kerndurchmesseranpassung verändert werden kann.
Extrusionsdüse nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionsdüse einen runden, ovalen, rechteckigen, rundeckigen oder sonstigen polygon geformten Austrittsquerschnitt aufweist.
Extrusionsdüse nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beschriebenen Düsentypen ohne Trennvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 auch im konventionellen Extrusionsblasverfahren eingesetzt werden können.