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Strangpreßkopf zum Herstellen von Hohlsträngen aus thermoplastischem
Kunststoff Zur Herstellung fehlerfreier Schläuche aus thermoplastischen Kunststoffen,
z. B. aus Polyäthylen, im Extruder ist ein Strangpreßkopf erforderlich, in dem der
geschmolzene Kunststoff gleichmäßig um einen runden Dorn verteilt wird, bevor er
durch eine Ringdüse austritt. Dabei ist es nötig, den durch die Dornhalterung oder
den Dorn geteilten Kunststoffstrom wieder gleichmäßig zusammenzuführen, so daß innerhalb
der Ringdüse an jeder Stelle gleiche Fließbedingungen herrschen. Es gibt zahlreiche
Strangpreßköpfe, welche diese Bedingungen erfüllen, jedoch treten bei diesen unterschiedlichen
Bauarten andere Mängel auf, die durch ihre spezielle Konstruktion bedingt sind.
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Der geschmolzene Kunststoff kann von der Schneckenpresse radial oder
axial gegen den Dorn zugeführt werden. Bei einer radialen-Zuführung des Kunststoffes
versucht man, durch ein geeignetes Profil von Dorn oder Mantel, z. B. durch Herzstücke,
Führungskanäle, eine exzentrische Dornstellung oder durch Stauzonen, den Stoffzufluß
so auszugleichen, daß ein Schlauch mit ringsum gleichmäßiger Wanddicke extrudiert
wird. Dabei ist eine Zentriermöglichkeit in der Austrittsdüse unerläßlich, um einen
zufriedenstellenden Ausgleich zu erreichen. Jede Druckveränderung im Materialzufluß
und jeder Wechsel zu einem Material mit unterschiedlicher Schmelzviskosität erfordern
eine Prüfung und in fast jedem Fall eine Nachzentrierung des Düsenspaltes.
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Beim Verstellen des Zentrierringes bilden sich außerdem unvorteilhafte
Querkanten im Fließweg.
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Durch eine Dornhalterung mittels Loch- oder Stegscheibe wird es möglich,
das Material auch axial in Richtung auf den oben kegelförmig zulaufenden Dorn zu
führen. Dadurch wird der Materialzufluß geteilt. Er vereinigt sich unter der Scheibe
jedoch nur unvollständig, so daß im Schlauch Dickenunterschiede und Längsstreifen
entstehen können, die zu einer Schwächung der hergestellten Schläuche führen.
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Sowohl bei radialer wie auch bei axialer Zuführung des Materials
kann man die Gleichmäßigkeit des Schlauches durch Verlängerungen des Fließweges,
z. B. durch Umlenkungen, verbessern. Dabei wird jedoch der Aufwand wesentlich höher,
und durch die damit verbundene längere Verweilzeit kann das Material im Werkzeug
thermisch geschädigt werden.
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Es besteht auch die Möglichkeit, durch zwei getrennte. Zuführungen
zu den beiden Flanken der Schneide verschiedene oder verschieden eingefärbte Kunststoffschmelzen
einzuführen. Bei dieser gleichzeitigen Zufuhr von zwei unterschiedlichen Kunst-
stoffen
endet an den beiden Flanken der Schneide jeweils eine Zuführung.
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Es war die Aufgabe der Erfindung, einen Strangpreßkopf zum Herstellen
von Hohlsträngen aus thermoplastischem Kunststoff mit zentrisch angeordnetem Dorn,
einer Dornhalterung und einem kreissymmetrischen Stauwulst im Bereich zwischen Dornhalterung
und Ringdüse zu entwickeln, der es erlaubt, Folien mit optisch hervorragendem Aussehen
ohne Markierungen auf der Oberfläche zu erzeugen.
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Es ist zwar bekannt, in der Düsenöffnung eines Extruders einen Dorn
vorzusehen und ihn mit radial bzw. tangential angeordneten Stegen oder einer perforierten
Kreisplatte zu halten. Eine besonders hohe Oberflächengüte der damit hergestellten
Folien war aber nicht immer zu erreichen, zumal die Ansicht vertreten wurde, daß
bei der Produktion von Blasfolien z. B. aus Polyäthylen sich bloße Querschnittsänderungen
im Massefluß meistens als wirkungslos erweisen.
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Bekannt sind Anordnungen, bei denen der Dorn an das Ende der Extruderwelle
gesetzt wird und daher keines Steges mehr bedarf. Diese Ausführungsform hat sich
aber infolge der schwierigen Führung des Extruderwellenendes nicht durchgesetzt.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung des Strangpreßkopfes löst die genannten
Schwierigkeiten. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß bei axialer Materialzuführung
die Dornhalterung im Preßkopf als in Richtung des Stoffflusses vor dem Dorn liegende,
quer zur Achse des Preßkopfes ausgerichtete und aus einem in dem Mantel des Preßkopfes
befestigten Tragring ausgearbeitete Schneide ausgebildet, der Dorn hinter der Dornhalterung
in Richtung auf die Ringdüse zu mit konstantem bzw. zunehmendem Außendurchmesser
ausgeführt und wie die Wand
des Mantels des Preßkopfes in den Stau-
und Entspannungszonen glockenförmig ausgeführt ist und daß die Durchflußquerschnitte
in den Stauzonen in Richtung zur Ringdüse hin enger ausgebildet sind.
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Der Grund für die überraschend gute technische Wirkung des erfindungsgemäßen
Strangpreßkopfes ist die ausgezeichnete Materialführung indem Innenraum des Preßkopfes,
in dem der plastische Kunststoff hinter der Halterung mehrfach unter Druck gesetzt
und wieder entspannt wird. Hierbei nimmt der Außendurchmesser des Dornes aber, in
Strömungsrichtung gesehen, niemals ab, sondern bleibt konstant oder vergrößert sich.
Es konnte nach den bisher gemachten Erfahrungen nicht erwartet werden, daß ein einziger
durchgehender Steg den Dorn sicher und biegungsfest zentrieren würde und. daß sich
trotz der Dicke des Steges keine Markierungen in dem Fertigerzeugnis zeigen würden.
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Zur Erzeugung von Mehrschichten-Hohlprofilen sind mehrere Dorne mit
Schneiden-- und Stau-und Entspannungszonen zentrisch zueinander angeordnet.
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Wesentlich für den erfindungsgemäßen Strangpreßkopf ist die als Dornhalterung
ausgebildete, querliegene Schneide vor dem Dorn und den nachfolgenden glockenförmigen
Stau- und Entspannungszonen.
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Ein solcher Strangpreßkopf ist in den Zeichnungn beispielsweise skizziert
und wird in seiner Arbeitsweise im folgenen beschrieben. Es zeigt . . . .
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F i g. 1 einen Schnitt durch den gesamten Strangpreßkopf, F i g.
2 und die Schneide von der Seite und F i g. 3 die Schneide von vorn. «- -Das vom
Extruder kommende Material wird direkt oder über eine Umlenkung axial in den Strang
preßkopf geleitet und trifft auf eine Schneidel, die aus; einem kegelförmigen ode'-r-
zylindrischen Trag ring 2 2 ausgearbeitet ist. Die Schneide 1 kann auch im oberen
Mantel 5 angedrdnet werden. Sie geht in einen kurzen runden Hals 3 über; auf gleicher
Höhe endet der. Tragring 2. Der Hals setzt sich in einem glockenförmigen Dorn 4
a; 4 b fort. Der Dorn kann teilbar:- ausgefü'-hrt werden. Der obere Mantel5, in
dem der Tragring 2 ruht, bildet in Höhe des Halses 3 eine Ringkammer 7. Das Material
fließt an den Flanken der Schneide 1 entlang und wird in der Ringkammer 7 wieder
zusammengeführt, wobei der glockenförmige Dorn 4a, 4b mit einer seitlichen, ringdüsenförmigen
Materialableitung die Homogenisierung weitgehend bestimmt.
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Mit dem oberen Mantel 5 ist ein unterer Mantel 8 verbunden z. B.
mittels Schrauben, die in einer Bohrung 9 im oberen Mantel S geführt sind und in
Gewindebohrungen 10 im unteren Mantel 8 eingeschraubt werden. De'r' glockenförmige
Dorn 4 b und die innere Ausnehmung 11 des unteren Mantels-8 sind so ausgebildet,
daß sich- hinter einer Stauzone 12 in dem oberen Mantel 5 zwischen dem Dorn 4 bund
dem unteren Mantel 8 eine erweiterte Entspannungszone 13 bildet, die sich wieder
verengt und in einer Austrittsdüse 6 endet: Diese ist in Form eines Hohlzylindets
ausgeführt. Sie bildet den Mantel des Hohlkörpers aus Kunststoff: Die Zuführung
der Luft erfolgt durch. die- Boh-rungen 14 und 15.
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Die' Austrfttsdüse 6 besteht demnach aus einer ringförmigen - Parallelführung
16 mit einer -den jeweiligen Betriebsbedingungen entsprechenden Länge
und Spaltbreite.
Sie ist dementsprechend auswechselbar gestaltet. Auf eine Zentriermöglichkeit dieser
Düse kann infolge ihrer Steifheit und der Paßflächen 17, 18 verzichtet werden. Die
gesamte Vorrichtung wird mittels eines Gewindes 21 unter Zwischenlegen eines Druckringes
19 in das Kopfstück 20 des' Extruders eingeschraubt.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Strangpreßkopfes ist,
daß man auf die beiden Schneidenflanken aus zwei Schneckenpressen jeweils verschieden
eingefärbtes, farbloses oder gefärbtes und farbloses Material gleichzeitig führen
kann, wodurch es z. B. möglich wird, einen mehrfarbigen Schlauch mit scharfen Farbtrennungen
herzustellen. Dazu braucht der Kopf nicht verändert zu werden; lediglich das Anschlußstück
ist gegen ein anderes mit zwei getrennten Zuführungen auszuwechseln.
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Der beschriebene Strangpreßkopf zeichnet siEh durch eine-einfache
Konstruktion aus, ist leicht zu verwenden und-ergibt Hohlprofile, Röhre"," Blasfolien;
Schläuche und Hohlkörper von ausgezeichneter Qualität hinsichtlich Gleichmäßigkeit,
mechanischer Festigkeit und optischem Gesamtbild.
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Ein weiterer Verteil der Erfindung ist, daß es möglich ist, unter
Anwendung dieses Prinzips, nämlich der Aufgabe des Materials auf eine Schneie und
einer homogenen Verteilung in den anschließenden Stau- und Entspannungszonen, mehrschichtige
Hohlprofile, Rohre, Schläuche und Hohlkörper zu erzeugen. Hierbei wird der Dorn
als Hohldorn so ausgeführt, daß"4n- seiner Mitte eine zweite Karomer entsteht, die
in ihrer Form der Kammer entspricht, die den Do.ra außen umgibt. in. dieser Kammer
wird ein weiterer glockenförmiger Dorn angeordnet, so daß zentrisch zur äußeren
Ringdüse eine zweite Ringdüse entsteht. Die Zuführung des äußere Dornhalterung hindurch
in der oben beschriebenen Weise auf die Schneibe des inneren Dorns Auch der innere
Dorn kahn seinerseits wieder als Hohldorn in der en beschriebenen Art ansgebildet
und mit einer oder mehreren zusätzlichen Ringdüsen der gleichen Art versehen werden
Die Zuführung der Luft zum Aufblasen erfolgt für alle konzentrisch übereinander
entstehenden Schläuche gemeinsam in dem innersten Dorn 14, 15, so daß die inneren
1 Schichten sich beim Aufblasen an die äußeren Schle - anschmiegen und sich dadurch
innig - mit diesen verbinden. Die Luft wird hierbei von der Seite durch des obere
Mantelteil die Schneide und den Dorn 4 mittels der beiden senkrecht zueinander geführten
Bohrungen 14, 15 zugeführt.
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Die Vorrichtung kann durch elektrische Heizbandagen, Temperaturfühler
und Regeleinheiten in üblicher Art automatisch beheizt werden.