DE1212716B - Spritzkopf zum Herstellen von Hohlstraengen aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Description

• Spritzkopf zum Herstellen von Hohlsträngen aus thermoplastischen Kunststoffen Die Erfindung betrifft einen Spritzkopf zum Herstellen von Hohlsträngen aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere von höherer Schmelzviskosität, bei dem in einem Düsenkanal ein Dorn angeordnet und dieser Dorn gegenüber der Kanalinnenwand durch Halteteile abgestützt ist und bei dem die Halteteile auf ihren freien Seiten quer zur Spritzkopfachse ausgerichtete Leitflächen zur Führung des auszupressenden Kunststoffes aufweisen.
• Bei der Verformung plastischer Massen, bei welcher der Massefluß im Spritzkopf durch den Dorn oder dessen Halteteile an einer oder mehreren Stellen zerschnitten und dann wieder zusammengeführt wird, besteht bekanntlich die Schwierigkeit, den Massefluß wieder zu einem strukturell einheitlichen Ganzen zu vereinigen. Je nach der Schmelzviskosität des zu verarbeitenden Materials ergeben sich mehr oder weniger deutliche Fließnähte im Erzeugnis, welche von den verzögerten Grenzschichten an den Schnitträndern herrühren und einmal das Aussehen des Erzeugnisses, zum anderen aber auch dessen Festigkeit beeinträchtigen. In vielen Fällen, so beispielsweise bei der Herstellung von durchsichtigen Schlauchfolien aus thermoplastischen Kunststoffen von höherer Schmelzviskosität, insbesondere Hart-Polyvinylchlorid, Weich-Polyvinylchlorid, Zelluloseazetat u. dgl., sind solche Mängel von entscheidender Bedeutung, und man hat deshalb immer wieder versucht, solche unerwünschten Fließerscheinungen durch die verschiedensten Maßnahmen zu verhüten oder zu verwischen, ohne daß man aber eine befriedigende Lösung gefunden hätte.
• Die Dornhalteteile bestehen bei Axialspritzköpfen üblicherweise aus symmetrisch und radial zur Dornachse angeordneten Stegen oder Armen von stromlinienartigen oder rhombusförmiger Querschnittsfläche. Es ist auch schon bekannt, die Längsachse solcher Querschnittsflächen nicht parallel, sondern etwas geneigt zur Dornachse anzuordnen und längs der zum Dorn radialen Erstreckung des Steges diese Neigung der Querschnittslängsachse beizubehalten.
• Man hat nun bereits zur Behebung der geschilderten nachteiligen Fließerscheinungen vorgeschlagen, diese Stege durch solche von spiralförmig bzw. von tangential zwischen Dorn und Gehäuse verlaufender Anordnung zu ersetzen, um hierdurch die unvermeidliche Aufteilung des Flusses in möglichst konzentrischen Schichten zu erreichen und damit die unterschiedliche Strukturierung des Flusses und die Bildung von Sektoreneffekten mit Fließnähten auszuschließen. Ferner wurde schon vorgeschlagen, die Längsmarkierungen im Erzeugnis dadurch zu ver- wischen, indem man dem Massefluß im Bereich der einerseits vom Gehäuse und andererseits vom Dorn gebildeten Begrenzungswände des Ringführungskanals hinter den Stegen mittels entsprechender Gewinde- und Gegengewindeeindrehungen in den Kanalwänden eine gegensinnige Drehung erteilt, so daß sich die innere und die äußere Schicht der Masse gegenüber dem Hauptfluß verschieben. Abgesehen davon, daß auch diese Anordnungen die durch die Stege bedingten Fließerscheinungen im Erzeugnis nicht völlig zu vermeiden oder zu verwischen vermögen, ist die Anfertigung derselben wegen ihrer verwickelten Formen in der Praxis sehr schwierig und kostspielig.
• Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es zur Erzielung einer strukturell einheitlichen Masse vor allem auf eine gute Durchmischung derselben ankommt und daß dies auch und in erhöhtem Maße für den aufgeteilten Massefluß - unmittelbar vor Verlassen des Spritzkopfes gilt, sei es, daß dieser als Axialspritzkopf ausgebildet ist, bei welchem die durch die Dornhalterung in mehrere Einzelstränge aufgeteilte Masse wieder zusammengeführt werden soll, sei es, daß dieser als Umlenkspritzkopf ausgebildet ist, bei welchem die durch den Dorn geteilte Masse wieder vereinigt werden soll. Bekanntlich sind die Einzelmassenstränge zwischen den Stegen im Durchgangskanal in ihren verschiedenen Zonen, von den Mittelpartien zu den Grenzschichten, unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten unterworfen, und wie Versuche mit einem Axialspritzkopf gezeigt haben, treffen beim Wiederzusammenführen der Einzelstränge hinter den Stegen Zonen gleicher Fließgeschwindigkeiten, zumal solcher, die in der Grenzschicht eine starke Verzögerung erfahren haben, aufeinander, was als Ursache für die besonders ausgeprägten strukturellen Störungen im Erzeugnis anzusehen ist. Das gleiche gilt genauso für Umlenkspritzköpfe mit einer üblicherweise den Dorn umschließenden hülsenartigen Halterung, bei welchen der Massefluß durch den Dorn geteilt und von einem als Kurvenbahn ausgebildeten Ende der Dornhalterung umgelenkt und wieder zusammengeführt wird.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die aufgeteilte Masse im Durchgangskanal so zu führen, daß bei der Wiedervereinigung eine Durchmischung der Masse, insbesondere an den Schnitträndern, erfolgt.
• Zu diesem Zweck wird für einen oben näher bezeichneten Spritzkopf erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Leitfiächen zumindest an ihren nach dem Düsenaustritt hin gelegenen Ende von zwei sich schneidenden Wendelflächen gebildet sind und die Schnittkante zum zwischen Kanalinnenwand und Dorn gelegenen Durchflußquerschnitt sekantial verläuft. Die Wendelflächen weisen dementsprechend einen stetigen Verlauf auf. Es kann aber in gewissen Fällen auch von Vorteil sein, daß -die Wendelflächen von der Kanalinnenwand zum Dorn hin abgestuft sind und die so gebildeten Teilwendelfiächen verschiedene Anstellwinkel aufweisen. Bei stegförmig ausgebildeten Halteteilen des Dornes eines Axialspritzkopfes können diese Halteteile rhombusähnliche Querschnittsflächen aufweisen, wobei die dem Dorn unmittelbar benachbarte Querschnittsfläche mit einer ihrer Seiten etwa parallel zur Dornachse liegend ausgerichtet ist und durch stetige Schraubung um eine zur Dornachse senkrecht stehende Achse die der Kanalinnenwand unmittelbar benachbarte Querschnittsfläche mit derjenigen Seite etwa parallel zur Dornachse ausgerichtet ist, welche über den spitzen Winkel an der zuerst genannten Querschnittsseite anliegt. Der gleiche Gedanke ist auch auf Umlenkspritzköpfe mit einer den Dorn hülsenartig umschließenden oder bundartigen verstärkenden Halterung anzuwenden, und es wird deshalb weiterhin erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einem derartigen Halteteil eines Winkelspritzkopfes die nach dem Düsenaustritt hin gelegenen Stirnflächen der Halteteile als Leitfiächen auszubilden, die aus zwei sich schneidenden, eine Kante bildenden Wendelflächen bestehen. Die Schnittkante kann dann sekantial zum Umfang der Dornhalterung und gegebenenfalls schräg zur Radialebene des Dornes gerichtet sein.
• Durch die entgegengerichtete Wendelung der Leitflächen an den Dornhalterungsteilen wird eine unterschiedliche schichtweise Versetzung der Strömungsmassen der Masseneinzelströme in tangentialer Richtung des Ringkanals erzielt, wodurch das Maximum der Strömungsgeschwindigkeit in den einzelnen Teilströmen zur Seite verschoben wird, so daß in der Nachbarschaft der wieder zusammentretenden Randflächen der Masseneinzelströme unterschiedliche Geschwindigkeitsenergien in jeder betrachteten Massenschicht vorhanden sind, die eine intensive Verwirbelung der jeweiligs in einer Schicht zusammentreffenden Randteilflächen herbeiführt. Auf solche Weise wird eine Querdurchmischung der Wiedervereinigungsbereiche hinter einem Masseflußteiler erzielt, die eine völlige Wiedervereinigung der Teilmasseströme zu einem Gesamtmassestrom herbeiführt.
• Die besondere Wirkungsweise dieser Maßnahmen soll an Hand der inden Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert werden..
• Es zeigt Fig 1 die Anordnung des Durchgangskanals in einem Axialspritzkopf flach der Erfindung unter Fortlassung aller unwesentlichen Teile, F i g. 2 einen der radialen Stege, welche den Dorn im Durchgangskanal haltern, F i g. 3 die Anwendung- des Erfindungsgedankens bei einem Umlenkspritzkopf, - F i g. 4 die Anordnung der den Massefluß umlenkenden Kurvenbahn am Ende der hülsenartigen Halterung für den Dorn.
• Fig. 1 stellt den für die Erfindung wesentlichen Teil eines Axialspritzkopfes dar, bei welchen zwischen dem Gehäuse 1 und dem Dorn 2 ein Kanal 3 von ringförmigem Querschnitt für den Durchfluß der zu verformenden Masse gebildet wird. Der Dorn 2 ist in üblicher Weise mittels feststehender radialer Stege 4 gehaltert. Diese Stege 4 sind'als Leit- und Mischkörper ausgebildet und mit einem Profil nach Art eines rhombusähnlichen Schiffsrumpfes ausgebildet, dessen Bug5 und Heck6 gegenüber der Symmetrieebene 7 des Ausgangskörpers in dessen Längsrichtung entgegengesetzt angestellt sind (F i g. 2).
• Beim Durchfluß der zu verformenden thermoplastischen Masse durch den Kanal 3 in der Richtung des Pfeiles wird der Massefluß durch die Stege 4 in mehrere Einzelstränge aufgeteilt, die sich hinter den Stegenden 6 wieder vereinigen. Infolge der den Stegen erteilten verwundenen Formgebung werden die Ränder der beiden jeweils von einem Steg geteilten Einzelstränge verschiedenen Geschwindigkeiten unterworfen und mit diesen so zusammengeführt, daß sich Masse von verzögerter Geschwindigkeit mit solcher von beschleunigter Geschwindigkeit vereinigt und ineinanderschiebt, wodurch eine gute Durchmischung gewährleistet wird. Auf diese Weise lassen sich die sonst üblichen Fließerscheinungen und Sektoreneffekte im Erzeugnis verhüten oder zumindest so weit verwischen, daß sie nicht mehr nachteilig in Erscheinung treten.
• Fig. 3 stellt den für die Erfindung wesentlichen Teil eines Umlenkspritzkopfes dar, bei welchem der aus dem Schneckenkanal 8 in den Spritzkopf eintretende Massefluß in den zur Schneckenachse rechtwinkelig liegenden Durchgangskanal 9 umgelenkt und hierbei von dem DornlO zerschnitten wird. Der Dorn sitzt in üblicher Weise in einer im Spritzkopfgehäusell befindlichen hülsenartigen Halteeinrichtung 12, deren Stirnringfläche 13 als Kurvenbahn derart ausgebildet ist, daß sie in einer Kante 14 aus läuft, welche sekantial zum Umfang der Dornhalterungshülse und gegebenenfalls schräg zur Radialebene gerichtet ist. Hierbei kann die Schrägung, wie das in F i g. 4 dargestellte Beispiel zeigt, in Stufen 15, 16 ausgebildet sein. Durch diese Maßnahme wird genauso wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel den beiden Schnitträndern des Masseflusses eine unterschiedliche Geschwindigkeit vermittelt, welche bei der Wiedervereinigung der geteilten Masse eine günstigere Durchmischung in dieser Zone gewährleistet.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. ~Spritzkopf zum Herstellen von Hohlsträngen aus thermoplastischen Kunststoffen, bei dem in einem Düsenkanal ein Dorn angeordnet und-dieser Dorn gegenüber der Kanalinnenwand durch Halteteile abgestützt ist und bei dem die Halteteile auf ihren freien Seiten quer zur Spritzkopfachse ausgerichtete Leitflächen zur Führung des auszupressenden Kunststoffes aufweisen, d a -durch gekennzeichnet, daß die Leitflächen zumindest an ihren nach dem Düenaustritt hin gelegenen Ende von zwei sich schneidenden Wendelflächen gebildet sind und die Schnittkante zum zwischen Kanalinnenwand und Dorn gelegenen Durchflußquerschnitt sekantial verläuft.
2. 2. Spritzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelflächen von der Kanalinnenwand zum Dorn hin abgestuft sind und die so gebildeten Teilwendelflächen verschiedene Anstellwinkel aufweisen.
3. 3. Spritzkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei stegförmig ausgebildeten Halteteilen diese Halteteile rhombusähnliche Querschnittsflächen aufweisen und die dem Dorn unmittelbar benachbarte Querschnittsfläche mit einer ihren Seiten etwa parallel zur Dornachse liegend ausgerichtet ist und durch stetige Schraubung um eine zur Dornachse senkrecht stehende Achse, die der Kanalinnenwand unmittelbar benachbarte Querschnittsfläche mit der Seite etwa parallel zur Dornachse ausgerichtet ist, welche über den spitzen Winkel an der zuerst genannten Querschnittsseite anliegt.
4. 4. Spritzkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem hülsenförmigen Halteteil eines Winkelspritzkopfes die nach dem Düsen austritt hin gelegenen Stirnflächen der Halteteile als Leitflächen von zwei sich schneidenden, eine Kante bildenden Wendelflächen gebildet sind. ~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 085 120; USA.-Patentschriften Nr. 1 371 576, 574 577; »Kunststoffe«, 49. Jahrgang, Heft 5, S. 252 bis 256, »Rheologische Formgebung einfacher Spritzwerkzeuge für Extruder«, von Dr.-Ing. G. Schenkel.