DE19725810B4

DE19725810B4 - Düse zum Ausbringen von unter Druck stehendem verflüssigtem Kunststoff

Info

Publication number: DE19725810B4
Application number: DE19725810A
Authority: DE
Inventors: Helmut Knorr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-06-18
Filing date: 1997-06-18
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2017-06-19
Also published as: DE19725810A1

Abstract

Verfahren zum Ausbringen von unter Druck stehendem, verflüssigtem Kunststoff, aus einer aus Metall gefertigten Düse, dadurch gekennzeichnet, daß Schwingungen von Schwingungsgebern auf formgebende Teile lokal unterschiedlich übertragen werden, so daß das Fließverhalten ohne Temperaturänderung beeinflusst wird, wobei das austretende Kunststoffprofil vermessen und die Messwerte als Stellgröße für die Schwingungsgeber verwendet werden.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Ausbringen von unter Druck stehendem, verflüssigtem Kunststoff nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zum Extrudieren von Kunststoff, insbesondere von Kunststoffolien, werden Breitschlitzdüsen verwendet, die mit Hilfe von Schraubbolzen eingestellt werden. Um Folien in gleichmäßiger Stärke über die gesamte Breite herstellen zu können, ist bei der Einstellung große Erfahrung und viel Geschick erforderlich. Doch selbst bei sehr exakter Einstellung kommt es zu Unregelmäßigkeiten, wenn während des Extrudierens die Produktionsbedingungen gewissen Schwankungen unterworfen sind. So können beispielsweise örtlich Temperaturänderungen oder auch Drukkunterschiede auftreten, die entsprechend zu einer Erhöhung oder Verminderung der Folienstärke führen.

In der GB 2307881 A ist ein Verfahren zum Extrudieren von Kunststoff beschrieben, bei dem das Fließverhalten des Kunststoffs über eine Temperaturänderung erfolgt. Hierzu wird die Wärmeenergie kontaktlos über Ultraschall, Mikrowellen oder Laser in den Kunststoff eingebracht.

Aus der EP 45564 A2 ist ein Verfahren bekannt geworden, mit dem die Materialeigenschaften des Kunststoffs in der Düse beeinflusst werden sollen. Zu diesem Zweck ist ein Schwingungsgeber vorgesehen, der Ultraschall in den zu extrudierenden Kunststoff einbringt.

Es war daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ausbringen von unter Druck stehendem, verflüssigtem Kunststoff so auszugestalten, daß während des Extrudiervorganges auf sich ändernde Bedingungen reagiert und eine Nachstellung der Düse mit einfachen Mitteln automatisch vorgenommen werden kann.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1. Durch die Schwingungsgeber läßt sich das Fließverhalten des Kunststoffes, ohne eine örtliche Temperaturerhöhung oder -absenkung, so beeinflussen, daß mit einer entsprechenden Ansteuerung auf Änderungen der Produktionsbedingungen reagiert werden kann. Hierbei spielt es keine Rolle, ob dazu die Produktionsbedingungen direkt erfaßt oder die Auswirkungen auf das Produkt, wie beispielsweise die Stärke einer Folie, gemessen wird.

Auch kommt es beim Extrudieren von Kunststoff während des Betriebes durch Verunreinigungen im Kunststoff und durch örtliche Überhitzung zu Ablagerungen, die sich auf den hochglanzpolierten Innenflächen der Düse absetzen und dazu führen, daß die Oberfläche der Folie Riefen aufweist. Um einen so bedingten Produktionsausschuß zu vermeiden, müssen die Düsen daher in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen demontiert und gereinigt werden. Dies führt zu hohen Ausfallzeiten und birgt weiterhin das Risiko in sich, daß der notwendige Zeitpunkt für die Reinigung verpaßt wird. Auch hier schafft das erfindungsgemäße Verfahren Abhilfe.

Die Düse wird durch die Schwingungsgeber mit einer Schwingung beaufschlagt, die bereits geringe Verunreinigungen, die sich an der polierten Innenfläche abgesetzt haben, löst und mit dem Kunststofffluß entfernt. Da dies entweder in sehr kurzen Zeitabständen oder kontinuierlich erfolgt ist durch die entfernten Partikel kein negati ver Einfluß auf die Oberflächenqualität der Folie zu befürchten. Weiterhin werden dadurch keine Demontagezeiten und damit lange Maschinenausfälle verursacht. Auch wird der Produktionsausschuß stark vermindert da der notwendige Zeitpunkt für die Reinigung nicht übersehen werden kann.

Die Erfindungslehre läßt sich nicht nur auf Breitschlitzdüsen zur Produktion von Kunststoffolien sondern ebenso auf Extruderdüsen für Strangpreßprofile und Ringdüsen für die Herstellung von Blasfolien verwenden.

Es besteht die Möglichkeit als Schwingungserzeuger einen Stoßwellengenerator einzusetzen. Es hat sich jedoch als materialschonender erwiesen einen Ultraschallgeber zu verwenden. Als leistungsstarke und preiswerte Ultraschallgeber haben sich piezo-elektrische keramische Bauteile bewährt.

Die Steuerung zur Erregung des Schwingungserzeugers kann so aufgebaut sein, daß ein Reinigungsvorgang in kürzeren Zeitintervallen durchgeführt wird. Bevorzugt wird der Schwingungsgeber jedoch kontinuierlich zur Regelung der Düse betrieben, wobei die Reinigung als Nebeneffekt auftritt.

Bei einer Strangpreßdüse, die ein Profil komplizierter Geometrie aufweisen kann, oder bei einer Breitschlitzdüse kann es vorteilhaft sein, mehrere Schwingungserzeuger einzusetzen.

Um die Schwingung mit möglichst hohem Wirkungsgrad auf den Kunststoff übertragen zu können, werden die formgebenden Teile der Düse als Membran ausgebildet. Damit diese Membran den in einer Extruderdüse vorherrschenden hohen Drücken standhält, ist die Membran mit einer Art Spannzange verbunden. Die Zange ist in so viele Bereiche unterteilt wie Schwingungserzeuger vorgesehen sind. Dadurch wird es möglich, die in den Kunststoff einzubringende Schwingungsenergie lokal unterschiedlich zu dimensionieren.

Die Spannzange wird mit Schraubbolzen in herkömmlicher Weise vorgespannt, so daß eine Grobeinstellung vor Produktionsbeginn manuell vorgenommen werden kann. Die Schwingungsgeber, die die Feinregelung während der Produktion übernehmen, werden vorteilhaft in Aussparungen der unterteilten Bereiche der Spannzange vorgesehen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße, aufgeschnittene Breitschlitzdüse in perspektivischer Darstellung und
2 einen Schnitt durch eine Breitschlitzdüse mit einer Steuerung.
Der metallische Düsenkörper 1, 2 weist an seiner Austrittsseite einen Extrudierschlitz 3 auf. An der Innenfläche des Düsenoberteils 1 ist eine Metallmembran 4 angebracht. Das Düsenoberteil 1 bildet mit dem Riegel 7 und den unterteilten Bereichen 5 eine Spannzange für die Schraubbolzen 8, die in Gewinden des Riegels 7 geführt sind.
In den unterteilten Bereichen 5 sind Öffnungen vorgesehen, in die die Ultraschallgeber 6 eingeschoben sind.
In 2 ist über die Leitungen 9 eine Steuerung 10 mit den Ultraschallgebern 6 verbunden. Gleichzeitig wird die Stärke der Folie 12 durch die Meßeinrichtung 11 ermittelt und an die Steuerung 10 weitergeleitet. In vorteilhafter Weise ist für jeden Ultraschallgeber eine Meßeinrichtung vorgesehen. Die Ultraschallgeber 6, die Steuerung 10 und die Meßeinrichtung 11 bilden so einen geschlossenen Regelkreis zum Konstanthalten der Folienstärke.
Für den Produktionsbetrieb wird die Düse nun über die Schraubbolzen so eingestellt, daß der Extrudierschlitz 3 über seine gesamte Breite eine gleichmäßige Höhe aufweist. Sobald sich nun während der Produktion eine Bedingung ändert, die zu einer Änderung der Stärke der Folie, beispielsweise im mittleren Düsenbereich, führt, so wird diese Änderung durch die entsprechende Meßeinrichtung 11 sofort festgestellt und an die Steuerung 10 weitergeleitet. Diese verändert entsprechend die Amplitude der Erregerfrequenz des mittleren Ultraschallgebers. Bei einer Erhöhung der Amplitude erhöht sich auch die Fließfähigkeit des Kunststoffes an dieser Stelle, so daß die Stärke der Folie in diesem Bereich abnimmt. Umgekehrt erhöht sich die Stärke bei einer Abnahme der Amplitude.
Sollen die Ultraschallgeber nicht zur Regelung der Folienstärke eingesetzt werden, können sie auch ohne Verwendung der Meßeinrichtungen 11 zur Reinigung der Düse eingesetzt werden. Dies kann im kontinuierlichen Betrieb mit geringer Amplitude oder diskontinuierlich mit größerer Amplitude erfolgen.

Claims

Verfahren zum Ausbringen von unter Druck stehendem, verflüssigtem Kunststoff, aus einer aus Metall gefertigten Düse, dadurch gekennzeichnet, daß Schwingungen von Schwingungsgebern auf formgebende Teile lokal unterschiedlich übertragen werden, so daß das Fließverhalten ohne Temperaturänderung beeinflusst wird, wobei das austretende Kunststoffprofil vermessen und die Messwerte als Stellgröße für die Schwingungsgeber verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Düse eine Breitschlitzdüse verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwingungsgeber ein Ultraschallgeber verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ultraschallgeber ein piezo-elektrisches Bauteil verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsgeber über eine Steuerung erregt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil an mehreren Stellen vermessen wird und mehrere Schwingungsgeber mit gleicher Frequenz so angesteuert werden, dass deren Schwingungsamplitude der jeweiligen Stellgröße entspricht.
Düse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die formgebenden Teile als Membran ausgebildet sind.
Düse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit dem Kunststoff in Berührung kommende Seite der Membran mit mehreren Schwingungsgebern gekoppelt ist.
Düse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsgeber mit kammartigen Fortsätzen einer Spannzange gekoppelt sind.
Düse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kammartigen Fortsätze als Widerlager für Einstellbolzen dienen.