DE202010007275U1 - extrusion head - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Abreinigung von Extrusionsköpfen (10) bei der Extrusion von thermoplastischen Kunststoffen, die aus einer Extrusionsdüse (14) ausgestoßen werden, dadurch gekennzeichnet, dass direkt unterhalb der Extrusionsdüse (14) mechanische Eingreifmittel (22) vorgesehen sind, die mit einem entsprechenden Antrieb (24) derart ausgestattet sind, dass die Eingreifmittel (22) in Wirkkontakt mit dem extrudierten schlauchförmigen Vorformling (12) bringbar sind.Device for cleaning extrusion heads (10) during the extrusion of thermoplastic materials which are ejected from an extrusion nozzle (14), characterized in that mechanical engagement means (22) are provided directly below the extrusion nozzle (14) and are equipped with a corresponding drive ( 24) are equipped in such a way that the engagement means (22) can be brought into active contact with the extruded tubular preform (12).
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abreinigung von Extrusionsköpfen bei der Extrusion von thermoplastischen Kunststoffen, die aus einer Extrusionsdüse ausgestoßen (extrudiert) werden.The present invention relates to an apparatus for cleaning extrusion heads in the extrusion of thermoplastics ejected (extruded) from an extrusion die.
Problematik:problem:
Bei der Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen wie Polyolefinen – vorwiegend bei mittel- und hochmolekularen Polyethylentypen wie z. B. HDPE beispielsweise beim Extrusionsblasformen, insbesondere bei kontinuierlicher Extrusion mit kontinuierlichem Schlauchaustritt, aber auch bei diskontinuierlichem Schlauchausstoß (Akkuköpfe) tritt folgender nachteiliger Effekt auf:
Beim Ausstoßen von schmelzflüssigem Kunststoff steht dieser innerhalb der Extrusionsvorrichtung (z. B. Extrusionskopf) unter hohem Druck. Nach Austritt aus der Extrusionsdüse entspannt sich der Kunststoff auf Atmosphärendruck und quillt dabei auf. Bei diesem Austrittsvorgang scheiden sich im Laufe der Zeit insbesondere bei kontinuierlicher Extrusion gelartige Produkte (Gleitmittel, Additive) aus dem heißen Kunststoffstrang aus und lagern sich als störende Materialanbackungen im Nahbereich der Düsenmündung und zwar hauptsächlich innenseitig auf dem Kern, aber auch auf dem außenseitigen Düsenmundstück ab. Bei ringförmigen Ausstoßdüsen besteht dabei das Problem, dass man diese Ablagerungen zudem auch nicht sehen kann. Die Ablagerungen (Ausscheidungen) stammen von niedermolekularen Bestandteilen der Polymerschmelze (z. B. kurze Polymerketten, Additive, wachsartige Bestandteile), die sich beim Austritt der Schmelze aufgrund des plötzlichen Druckabfalls und des Abfalls der Wandschubspannungen an den Austrittskanten des Düsenkanals absetzen.In the processing of thermoplastics such as polyolefins - mainly in medium and high molecular weight polyethylene types such. As HDPE, for example, in extrusion blow molding, especially in continuous extrusion with continuous hose outlet, but also in discontinuous hose ejection (battery heads), the following adverse effect occurs:
When ejecting molten plastic, it is under high pressure inside the extrusion device (eg extrusion head). After exiting the extrusion die, the plastic relaxes to atmospheric pressure and swells up. During this discharge process, gel-like products (lubricants, additives) are separated from the hot plastic strand over time, especially during continuous extrusion, and deposit as disruptive material caking in the vicinity of the nozzle orifice, mainly on the inside of the core, but also on the outside of the nozzle , In the case of annular ejection nozzles, there is the problem that these deposits can not be seen either. The deposits (precipitates) originate from low-molecular-weight constituents of the polymer melt (eg short polymer chains, additives, wax-like constituents) which settle at the outlet edges of the nozzle channel on exit of the melt due to the sudden drop in pressure and the decrease in wall shear stresses.
Die gelartigen Produkte unterliegen ständiger hoher Temperatureinwirkung und verharzen und verkoken in relativ kurzer Zeit. Dabei verspröden diese ständig wachsenden Ausscheidungen und brechen bzw. bröckeln unkontrolliert ab. Solche Krümel oder Brocken, die mehrere Zentimeter lang sein können, fallen in den extrudierten Schlauch und führen zu schadhaften Fertigprodukten (z. B. bei der Fassherstellung können undichte Bodenschweißnähte entstehen, wenn derartige poröse Verkokungspartikel in den Schweißnahtbereich gelangen. Die Partikel können beispielsweise nur lose auf der Innenwand des erblasenen Fertigproduktes (z. B. einem Spundfass) anhaften/ankleben und beim Befüllen des Hohlkörpers mit dem eigentlichen Füllgut abbrechen und abfallen und so in dieses Füllgut gelangen und es verunreinigen.The gel-like products are subject to constant high temperature action and harden and coke in a relatively short time. This embrittling ever-increasing excretions and break or crumble uncontrollably from. Such crumbs or chunks, which can be several centimeters long, fall into the extruded tubing and result in defective finished products (eg leaking bottom welds may occur during barrel manufacture when such porous coking particles enter the weld area.) For example, the particles may only be loose on the inner wall of the blown finished product (eg., A bung barrel) adhere / stick and break off when filling the hollow body with the actual contents and fall off and so get into this product and contaminate it.
Die Ablagerungen (gelartige Produkte, Anbackungen) haben zunächst eine niedrigviskose Konsistenz. Aufgrund der hohen Temperaturen von Düse und Kern und unter Einfluss von Sauerstoff aus der Umgebungsluft oxidieren die Ablagerungen aber im Laufe der Zeit und die Viskosität nimmt zu bis sich durch Verkokung schließlich erste feste Bereiche ausbilden. Diese äußeren Ablagerungen an der Austrittsdüse wachsen unkontrollierbar an. Insbesondere bei der Blasformtechnik, bei der ein schlauchförmiger Vorformling aus einer Ringdüse ausgestoßen wird, kann insbesondere bei kontinuierlichem Schmelzeaustritt der innere Kernbereich der Austrittsdüse nicht eingesehen werden. Die Ablagerungen werden von Zeit zu Zeit, wenn sie zu stark angewachsen und bröckelig geworden sind, durch die Innenseite des vorbeilaufenden Schmelzeschlauches mitgerissen und kleben sich auf der Innenoberfläche des zu fertigenden Produktes, z. B. einem Kunststoff-Spundfass an. Dies führt in nachteiliger Weise nach Befüllung des Fasses zu einer Kontamination des Füllgutes. Bei einem späteren Ablösen von der Innenwand eines Fasskörpers kann dies zu Verstopfungen oder Beschädigungen von Förderpumpen und zu erheblichen Beeinträchtigungen von Weiterverarbeitungsprozessen des Füllgutes führen. Wenn sich derartige Verkokungs-Partikel im Bereich der Schweißnaht eines blasgeformten Behälters befinden, führt dies zu einer sehr nachteiligen und unzulässigen Schwächung des Behälters. Weiterhin können derartige Ablagerungen zur Bildung von Längsstreifen und somit zu optischer und/oder technischer Beeinträchtigung des extrudierten und danach blasgeformten Produktes führen. Dieses Phänomen wird auch als ”die built-up” bezeichnet, bei dem die Anlagerungen von thermisch geschädigten Polymeren am Düsenauslauf zu unerwünschten Oberflächenunregelmäßigkeiten führen. Bei kommerziell erhältlichen Kunststoffen sind es in aller Regel einzelne Additive (wie Stabilisatoren oder Fließhilfen) zur Beeinflussung von Wandgleiteffekten, die zu den anhaftenden Ausscheidungen führen bzw. diese verursachen.The deposits (gel-like products, caking) initially have a low-viscosity consistency. Due to the high temperatures of the nozzle and the core, and under the influence of oxygen from the ambient air, the deposits oxidize over time and the viscosity increases until the first solid areas are formed by coking. These outer deposits on the outlet nozzle grow uncontrollably. In particular, in the blow molding technique, in which a tubular preform is ejected from an annular nozzle, the inner core region of the outlet nozzle can not be viewed in particular in continuous melt outlet. The deposits are from time to time, if they have grown too large and friable, entrained by the inside of the passing molten tube and stick to the inner surface of the product to be manufactured, eg. B. a plastic bung barrel. This leads disadvantageously after filling the barrel to contamination of the filling. In a later detachment from the inner wall of a barrel body, this can lead to blockages or damage of feed pumps and significant damage to Weiterverarbeitungsprozessen the contents. If such coking particles are in the region of the weld of a blow molded container, this leads to a very adverse and undue weakening of the container. Furthermore, such deposits can lead to the formation of longitudinal stripes and thus to optical and / or technical impairment of the extruded and then blow-molded product. This phenomenon is also referred to as "the built-up" in which the deposits of thermally damaged polymers at the nozzle outlet lead to undesirable surface irregularities. For commercially available plastics, it is usually individual additives (such as stabilizers or flow aids) for influencing wall sliding effects which lead to the adhering precipitates or cause them.
Stand der Technik:State of the art:
Diese Problematik ist z. B. auch aus dem Bereich der Blasfolienextrusion bekannt. Hierbei werden Ablagerungen mittels mechanischer Reinigungsvorrichtungen wie Schaber oder Abziehklingen abgestreift und in den Abfallbereich gefahren, welcher beim Folien blasen jeweils beim Wechsel der Wicklerspindeln entsteht. Bei dieser bisher üblichen Reinigung der Extrusionswerkzeuge muss allerdings der Extrusionsprozess gestoppt werden, damit die zumeist manuelle mechanische Reinigung des Düsenkerns direkt unterhalb der Austrittskante der Schmelze vorgenommen werden kann. Durch das Anhalten des Extrusionsprozesses kommt es einerseits zu einem durch den Stillstand bedingten Produktionsausfall; zum anderen muss die Anlage danach in der Regel von einem versierten Verfahrenstechniker wieder angefahren und in einen stabilen Betriebszustand geführt werden.This problem is z. B. also known in the field of blown film extrusion. Here deposits are stripped by means of mechanical cleaning devices such as scraper or Abziehklingen and driven into the waste area, which blow in the film each time when changing the winder spindles. In this conventional cleaning of extrusion tools, however, the extrusion process must be stopped so that the usually manual mechanical cleaning of the nozzle core can be made directly below the outlet edge of the melt. The halting of the extrusion process on the one hand leads to a loss of production due to the standstill; on the other hand, the plant must afterwards in the Usually approached by an experienced process engineer and led into a stable operating condition.
Aufgabe der Erfindung:Object of the invention:
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung des Austrittsbereiches von Extrusionswerkzeugen, insbesondere von Ringdüsen mit Kern, und zwar während des laufenden Betriebes der kontinuierlichen Extrusion ohne Unterbrechung des Produktionsprozess. Dabei sollen die Materialablagerung gezielt abgeführt und aus dem Produktionsprozess ausgeschleust werden.It is an object of the present invention to overcome the drawbacks of the prior art and a method and apparatus for cleaning the exit area of extrusion dies, particularly core ring dies, during continuous extrusion operation without interrupting the production process. Here, the material deposition should be specifically removed and discharged from the production process.
Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch mit den erfindungsgemäßen Merkmalen des Patentanspruches 1 derart gelöst, dass der schlauchförmige Vorformling kurzzeitig umgelenkt und aufgestaucht wird, wobei die außenseitig im Nahbereich des Austrittsspaltes der Extrusionsdüse anhaftenden Ablagerungen vom schlauchförmigen Vorformling abgewischt und abtransportiert werden. Der Clou der Erfindung besteht darin, dass der schlauchförmige Vorformling während seiner Umlenkung selbst als Reinigungselement verwendet wird. Auf diese an sich einfache Weise können Anbackungen, die sich im Laufe des Extrusionsprozesses ausgebildet und im Nahbereich der Austrittsdüe angesetzt haben, während des laufenden Betriebes der kontinuierlichen Extrusion ohne Unterbrechung des Produktionsprozess abgelöst und entfernt werden. In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Umlenkung des schlauchförmigen Vorformlinges zur Abreinigung der Extrusionsdüse in vorgebbaren Zeitabständen durchgeführt wird. In vorteilhafter Weise wird nämlich die Umlenkung des schlauchförmigen Vorformlinges zur Abreinigung der Extrusionsdüse gerade dann durchgeführt, wenn das Schlauchstück aus der Extrusionsdüse ausgestoßen wird, welches nachfolgend als Butzenstück von dem fertig geblasenen Hohlkörper als Abfallstück abgetrennt wird. Um die Materialablagerung gezielt abführen und aus dem Produktionsprozess ausgeschleusen zu können, werden nach dem Umlenken des schlauchförmigen Vorformlinges diejenigen Schlauchstücke, an welchen die abgereinigten Anhaftungen festsitzen, aus dem weiteren Produktionsprozess aussortiert.This object is procedurally achieved with the features of claim 1 according to the invention such that the tubular preform is briefly deflected and upsetting, wherein the outside adhering in the vicinity of the exit slit of the extrusion die deposits are wiped from the tubular preform and removed. The clou of the invention is that the tubular preform itself is used during its deflection as a cleaning element. In this simple manner can caking, which have formed in the course of the extrusion process and have set in the vicinity of the Austrittsdüe removed during operation of the continuous extrusion without interrupting the production process and removed. In an embodiment of the invention, it is provided that the deflection of the tubular preform for cleaning the extrusion die is carried out at predeterminable time intervals. Advantageously, namely, the deflection of the tubular preform for cleaning the extrusion die is performed just when the hose piece is ejected from the extrusion die, which is subsequently separated as a piece of sludge from the finished blown hollow body as waste. In order to be able to remove the material deposit in a targeted manner and to be able to discharge it from the production process, after the tubular preform has been deflected, those pieces of hose to which the cleaned deposits are stuck are sorted out of the further production process.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Umlenken des schlauchförmigen Vorformlinges mittels teilkreisförmiger Druckelemente, die den Vorformling direkt unterhalb der Austrittsdüse von außen um nahezu 360° umschließen und nach innen umlenken.In a preferred embodiment of the invention, the deflection of the tubular preform takes place by means of part-circular pressure elements which enclose the preform directly below the outlet nozzle from the outside by almost 360 ° and deflect inwards.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abreinigung von Extrusionsköpfen bei der Extrusion von thermoplastischen Kunststoffen, die aus einer Extrusionsdüse ausgestoßen werden, zeichnet sich zur Lösung der zugrunde liegenden Aufgabenstellung dadurch aus, dass direkt unterhalb der Extrusionsdüse mechanische Eingreifmittel vorgesehen sind, die mit einem entsprechenden Antrieb derart ausgestattet sind, dass die Eingreifmittel in Wirkkontakt mit dem extrudierten schlauchförmigen Vorformling bringbar sind. Die mechanischen Eingreifmittel können zwei oder mehr Kreissegment-Elemente umfassen, die durch Aktuatoren in Radialrichtung zugestellt d. h. bewegt werden können und dann in der eingefahrenen Position einen weitestgehend geschlossenen Kreisring bilden. Die Aktuatoren können auf verschiedenste Art betätigt werden und dazu mit einem z. B. elektro-pneumatischen, elektro-hydraulischen oder elektrischen Antrieb versehen sein.The inventive device for cleaning extrusion heads in the extrusion of thermoplastics which are ejected from an extrusion die, is characterized to solve the underlying problem by the fact that directly below the extrusion nozzle mechanical engagement means are provided which are equipped with a corresponding drive such in that the engagement means can be brought into operative contact with the extruded tubular preform. The mechanical engagement means may comprise two or more circular segment elements which are radially actuated by actuators d. H. can be moved and then form a largely closed circular ring in the retracted position. The actuators can be actuated in various ways and this with a z. B. electro-pneumatic, electro-hydraulic or electric drive.
Funktionsweise:Functionality:
Die zugefahrenen, einen Kreisring bildenden Kreissegment-Elemente stauchen den austretenden Schmelzeschlauch radial für eine einstellbare Zeit zusammen. Der gestauchte Schmelzschlauch fließt für die eingestellte Zeitdauer nach innen über die Kante des Kernes und reißt so das in diesem Bereich abgelagerte Material gezielt mit. Der Zeitpunkt des Einfahrens der Kreissegmente sowie die Haltezeit im eingefahrenen Zustand sind frei wählbar und einstellbar. Die Reinigungs-Zeiten werden vorzugsweise so eingestellt, dass die ringförmigen Ablagerungen, welche insgesamt rundum abgelöst werden, sich im Butzenbereich des nachfolgend hergestellten Behälters befinden. Dabei wird der austretende Schmelzschlauch selbst als Reinigungsmedium eingesetzt. Es kommt zu keiner mechanischen Berührung zwischen den Eingreifmitteln, den Aktuatoren oder den Kreissegmenten und dem Düsenwerkzeug. Dadurch erfolgt eine schonende Reinigung des innen liegenden Düsenkernes ohne direkten Eingriff von kratzenden, schabenden oder schneidenden mechanischen Hilfsmitteln. Durch die besondere Art der Düsenreinigung ist eine Beschädigung der präzise gefertigten Fließkanalgeometrien im Düsenbereich ausgeschlossen.The closed circle segment elements forming a circular ring compress the exiting melt tube radially for an adjustable time. The compressed melt tube flows inward over the edge of the core for the set period of time, thus deliberately tearing the material deposited in this area. The time of retraction of the circle segments and the holding time in the retracted state are freely selectable and adjustable. The cleaning times are preferably adjusted so that the annular deposits, which are completely removed on the whole, located in the slug area of the subsequently produced container. The emerging melt tube itself is used as a cleaning medium. There is no mechanical contact between the engagement means, the actuators or the circle segments and the nozzle tool. This results in a gentle cleaning of the inner nozzle core without direct intervention of scratching, scraping or cutting mechanical aids. Due to the special type of nozzle cleaning, damage to the precisely manufactured flow channel geometries in the nozzle area is excluded.
Die Kreissegment-Elemente bewegen sich berührungsfrei unterhalb der Extrusionsdüse Bei der Düsenreinigung kommt es durch das kurzzeitige Stauchen des Schlauches gegen den Düsenkern aufgrund des kontinuierlichen Schmelzeaustritts gleichzeitig zu einem Aufschwellen des Schlauches in Umfangrichtung (nach außen) zwischen Düsenaustrittskante und eingefahrenen Kreissegmenten. Der auch nach außen aufschwellende Schmelzeschlauch reißt dadurch auch die an der außenseitigen Düsenaustrittskante anhaftenden ringförmigen Ablagerungen mit.The circular segment elements move without contact underneath the extrusion nozzle During nozzle cleaning, the short-term compression of the hose against the nozzle core results in swelling of the hose in the circumferential direction (outwards) between the nozzle outlet edge and retracted circular segments due to the continuous melt outlet. The swelling hose, which also swells outwards, thereby also tears the annular deposits adhering to the outside nozzle outlet edge.
Verfahrenstechnisch ist der Reinigungszyklus (z. B. alle 2 Stunden, alle x-Zyklen) mit Reinigungswiederholungen (1× oder mehrfach hintereinander) frei einstellbar, je nach Ablagerungsneigung des verarbeitenden Rohstoffes und Wachstum der Anbackungen. Kontaminierte Schlauchabschnitte oder kontaminierte Butzenabfälle können ganz gezielt separiert und ausgeschleust werden. Dadurch kann eine Verunreinigung des Rohstoffkreislaufs (Regranulat) mit Verkokungsablagerungen enthaltendem Material verhindert werden. Falls Butzenbereiche für eine vollständige Abreinigung zu kurz sind (z. B. bei zu hoher Schlauchaustrittsgeschwindigkeit), kann z. B. auch der nachfolgende gesamte Artikel ausgeschleust und entsorgt werden (nur ein Ausschussprodukt). In terms of process technology, the cleaning cycle (eg every 2 hours, every x cycles) can be freely adjusted with cleaning repetitions (1 × or several times in succession), depending on the tendency of the processing raw material to deposit and the growth of the caking. Contaminated hose sections or contaminated waste can be separated and discharged in a very targeted manner. This can prevent contamination of the raw material cycle (regranulate) with material containing coking deposits. If slug areas are too short for complete cleaning (eg if the hose outlet speed is too high), z. B. also the following entire article be discharged and disposed of (only one reject product).
Das erfindungsgemäße Verfahren und die dafür konzipierte Vorrichtung sind in vorteilhafter Weise grundsätzlich für alle Extrusionsblasformmaschinen mit kontinuierlichem Schmelzeaustritt nachrüstbar. Prinzipiell ist das Verfahren und die entsprechende Vorrichtung natürlich auch an Akkukopfmaschinen mit diskontinuierlichem Schmelzeaustritt nachrüstbar.The method according to the invention and the device designed for this purpose can in principle be retrofitted in principle for all extrusion blow molding machines with continuous melt outlet. In principle, the method and the corresponding device can of course also be retrofitted to battery-operated machines with discontinuous outflow of melt.
Die Anwendbarkeit des Verfahrens und der besonderen Vorrichtung ist vielseitig und mit den verschiedensten Extrusionskopfausführungen kombinierbar, so z. B. mit fester Düse/Kern-Ausführung (ohne axiale Wanddickeneinstellung), mit konventioneller Düse/Kern-Ausführung (nur axiale Wanddickensteuerung) oder mit voll einstellbaren Wanddicken des extrudierten schlauchförmigen Vorformlings mit Düse und/oder Kern mit statisch und/oder dynamisch flexibel einstellbaren Durchmessergeometrien (axiale und radiale Wanddickenverstellung).The applicability of the method and the particular device is versatile and can be combined with a variety of extrusion head designs, such. B. with fixed nozzle / core design (without axial Wanddickeneinstellung), with conventional nozzle / core design (axial wall thickness control only) or with fully adjustable wall thickness of the extruded tubular preform with nozzle and / or core with static and / or dynamically adjustable Diameter geometries (axial and radial wall thickness adjustment).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben. Es zeigen The invention will be explained and described in more detail with reference to embodiments schematically illustrated in the drawings. Show it
In
In
Eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Extrusionskopfes
In
Mit dieser Erfindung wird die technische Lehre vermittelt, wie verfahrens- und vorrichtungsmäßig auf vergleichsweise einfache und kostengünstige Weise mit geringem konstruktiven Mittelaufwand der Austrittsbereich von Extrusionswerkzeugen während des laufenden Betriebes der kontinuierlichen Extrusion ohne Unterbrechung des Produktionsprozess automatisch gereinigt werden kann. Dabei werden die produktverunreinigenden Materialablagerung gezielt abgeführt und aus dem Produktionsprozess ausgeschleust.With this invention, the technical teaching is taught how process and device can be automatically cleaned in a relatively simple and cost-effective manner with low design cost of the exit area of extrusion dies during ongoing operation of the continuous extrusion without interrupting the production process. In the process, the product-contaminating material deposits are deliberately removed and removed from the production process.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Extrusionskopfextrusion head
- 1212
- schlauchförmiger Vorformlingtubular preform
- 1414
- Austrittsdüseexhaust nozzle
- 1616
-
Gehäusering
16 housing ring 16 - 1818
- Kerncore
- 2020
- Anbackungencaking
- 2222
- Eingriffsmittelengagement means
- 2424
- Aktuatoractuator
- 2626
- Kreissegment-ElementeCircular segment elements
- 2828
- Kunststoff-SpundfassPlastic tight-head drum
- 3030
- ButzenstückeButzenstücke
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202010007275U DE202010007275U1 (en) | 2010-05-27 | 2010-05-27 | extrusion head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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