DE2162261A1 - Spritzkopf zur verarbeitung thermoplastischer massen - Google Patents

Description

• Spritzkopf zur Verarbeitung thermoplastischer Massen.
• Die Weiterentwicklungen der Förderschnecken von Strangpressen für thermoplastische Massen sowie der Kühlvorrichtungen für die hergestellten Erzeugnisse haben in letzter Zeit die Ausstoßleistungen erheblich ansteigen lassen.
• Je nach verarbeitetem Materiala insbesondere bei inhomogenen, hochviskosen Typen, die für bestimmte Erzeugnisse von Bedeutung sind, treten dabei jedoch spritzkopfbedingt verstärkt Fließfeh ler auf, die ihre Erklärung im Fließverhalten der Schmelzen haben.
• Es ist bekannt,- daß derart hochviskose Schmelzen in der sogenannten t'Pfropfströmung" fließen. Ein mehrAoder weniger großer Bereich der Schmelze im Zentrum der Fließkanäle strömt dabei ohne Schichtverschiebung (d.h. als "Pfropf) über eine mehr oder weniger dünne Randschicht (Grenzschicht), in der eine sehr starke Schichtverschiebung, dXh. eine erhebliche Scherung auftritt. Die Folge hiervon ist eine Nachhomogenisierung dieser Schichten, verbunden mit einer beträchtlichen Temperaturerhöhung und einer erheblichen Viskositätsabnahme.
• Die Auswirkung dieser veränderten Grenzschichten ist auf das hergestellte Produkt gering, soweit es sich um die Schichten der etwa achsparallel verlaufenden Fließkanalwandungen handelt Der-Effekt wird jedoch erheblich, sobald die bei fast allen Spritzkopfarten erforderlichen Dornhalter oder ähnliches, die Schmelze radial, d.h. quer zur Strömungsrichtung durchtrennen, Hinter diesen Störungsstellen fließt dann ausschließlich verändertes Grenz schichtmaterial zusammen, das dann in dem Fertigprodukt eine deutraich sichtbare und meßbare Störungsstelle ergibt Am deutlionsten unter allen Spritzkopfarten zeigen B köpfe für Schlauchfolien die Auswirkungen dieser Störungsstel da die nach dem Verlassen des Blaskopfes nocn durch AufUlcP aufgeweitete Schlauchfolie die Fließfehler noch verstärk ervortreten läßt. Am Beispiel der Folienblasköpfe soll daher weiterhin die für alle Spritzkopfarten anwendbare Erfändung erläutert werden.
• Bei den Blasköpfen mit seitlicher, d.h. unsymmetrischter Einspeisung und der damit gegebenen Einbaumöglichkeit für eine leistungssteigernde Innenkühlvorrichtung treten diese FlieL-fehler besonders deutlich hervor, gleichgültig, wie aufwendig und sorgfältig das Verteilersystem für die Schmelze durchgcbiidet wird, da ab einer gewissen erzielten Leistung der störende Effekt der Viskositätserniedrigung an den radial verlaufende Flächen der die Schmelze trennenden Einbauten wieder hervotritt.
• Zur Lösung des Problems wird erfindungsgemäß ein Spritzkopf zur Verarbeitung thermoplastischer Massen mit strömungsteilenden winbauten mit Kühlvorrichtungen zum Kühlen der den Massestrom führenden Seitenflächen der Einbauten versehen. Durch die definierte Kühlung mindestens dieser Seitenflächen, deren Grenzschichtbildung die Qualität des Endproduktes, wie dargelegt, empfindlich beeinträchtigen kann, wird die--ViskositäLsnrnledrigung und damit die minder wertige Grenzschicht völlig vermieden.
• Zur Regelung dieses Effektes ist es dabei moglich, entweder den kühleffekt durch Regelung des Kühlmediums (öl, Wasser, Luft) zu beeinflussen, oder - was speziell bei Folienblasköpfen einfacher durchführbar ist- , die Kühlung mit einen gewissen Überschuß konstant wirken zu lassen und den Kühleffekt durch definiertes Gegenheizen mittels der vorhandenen Tremperaturregler zuregeln.
• Es hat sich gezeigt, daß auch bei sehr hohen Ausstoßleistungen aus vergleichsweise kleinen Blasköpfen durch die erfindungsgemäße Verbesserung sich die üblichen Foliendickenverninderungen an den beispielsweise bei einem Farbwechsel auch optisch hervortretenden Grenzschichtstreifen nicht nur verhindern lassen sondern durch weitere Temperaturernindrigung-des Grenzschichtkühlungsmediums sogar in ihr Gegenteil - d.h. Verdickungen -verkehren lassen.
• Es läßt sich die einfache Regel aufstellen, daß die Grenzschichtkühlung umso intensiver eingestellt werden muß, Je höher die Durchsatzleistung und damit der Schereffekt in den Grenzschichten getrieben wird. Bei sehr starker Zurücknahme der Durchsatzleistung wird dagegen bald der Punkt errecht, an dem die natürlichen Wärmeverluste des Blaskopfes ausreichen, die Grenzschichten hinreichend zu kühlen, während bei noch weitergegender Leistungsminderung (beispielsweise bei sehr schmalen und dünnen Folienformaten) diese Grenzschichtbereiche sogar höher beheizt werden müssen, um unerwünschte Dickenstellen in diesen Folienbereichen zu verhindern, ein BetriFszustand, der bei Hochleistungs-Folienblasköpfen in der Regel nicht auftritt, und der nur zur Verdeutlichung der exakten Beeinflußbarkeit der radial verlaufenden Grenzschichten angeführt ist.
• Die Erfindung wird anhand dreier verschiedener Blaskopf-Bauarten beschrieben, wobei die ersten beiden Beispiele bekannte Ausführungsformen (DAS 1 903 110 - und DOS 2 009 914 = ) von Spritzköpfen der Anmelderin betreffen, auf die auch bezüglich der grundsätzlichen Beschreibung rerwiesen wird.
• Es zeigen: Fig.1 im Querschnitt einen FolienblaskopS mit Folien-Innenkühlung und einem, den Kabelummantelungs-Spritzköpfen ähnlichen Verteilerkanal, Fig.2 eine Draufsil:t auf die Abwicklung der Verteilerkanäle nach Fig. 1 die Zeichenebene, Fig.3 im Querschnitt einen weiteren Folienblaskopf mit Folien-Innenkühlung und zweiwendelig verlaufenden Verteilerkanälen abnehmender Kanaltiefe, Fig.4 im Querschnitt einen insbesondere für zentral eingespeiste Folienblasköpfe großen Ringdüsen-Durchmesser verwendeten Blaskopftyp, und Fig. 5 eine Draufsicht mit Teilausschnitt auf den Blaskopf nach Fig.4.
• 3 In dem Beispiel nach Fig.1 und 2 wird die Schmelze aus der Bohrung unter Stromteilung über die gegabelten Kanäle 7 mit den Umlenkstellen 8 in die sich erweiternden Kanalbereiche 11 mit den die seitlichen Führungsflächen des Blaskopfeinbaus bildenden Kanalwandungen 9 geleitet. Bereits parallel den radialen Kanalwandungen 7 - nicht dargestellt -, spätestens jedoch parallel zu den radialen Kanalwandungen 9 werden im engen Abstand davon mindestens in Kanaltiefe Kühlkanäle 15 eingearbeitet, in die vorzugsweise im Gegenstrom durch die Zuführungsbohrungen 16,17 das Kühlmedium zugeführt und über die Bohrungen 18 abgeleitet wird. Insbesondere bei der vereinfachten Anordnung der Kühlkanäle nach Fig.2 ist es von Vorteil, wenn die Zuführungsbohrungen 16,17 voneinander unabhängig regelbar sind, um den bei dieser vereinfachten Ausführung ungleichen Kühleinfluß auf die Kanalbereiche 7 ausgleichen zu können.
• In dem Beispiel nach Fig.3 wird von der bei diesem Verteilersystem mit Spiralverteilereinbau mit den sich wendenden, an ihrem Anfang den Schmelzzustrom teilenden Verteilerkanäien 12', 12' ! und dem dargestellten Fölien-Innenkühlsystem mit Zuführung der Folien-Innenfühlluft durch den Ringraum 20 sich bietende, insbesonders einfachen Möglichkeit Gebrauch gemacht, durch Unterbrechurg der Wärmeisolierung 23 des Luftzuführungs-RinCjraumes 20 den bei diesem Verteilersystem kritischen Bereich der Kanäle 12', 12'' von den Einspeisungsstellen, z.B. 11 ", bis zum Beginn der Steige l; 14' insgesamt zu kühlen, wobei durch einen zusätzlichen Verdrängerkörper 24 über die gewählte Luftspaltvjeite 25 der Kühleffekt in gro9en Stufen vorbestimmt, und, wie zuvor bereits erwähnt, durch Gejen£ii ei geregelt werden kann.
• In dem dritten Beispiel nach Fig. 4 und -5, wo vereinfacht ein zentraleingespeister Blaskopf mit radial verlaufendem Verteilersystem dargestellt ist, wird die Erfindung an der Kühivorrichtung für die die Schmelze quer zur Flußrichtung durchtrennendenDistanzstücke näher erläutert. - Wie vertinfacht dargestellt, wird in das topfförmige Gehäuse 34 der Innendorn 26 mittels der Schrauben2 und der strömungsgünstigen Distanzstücke27 eingesetzt. Wie im Beispiel der Fig. 1 und 2 werden in geringem Abstand zu den die Schmelze durchtrennenden flächen der Distanzstücke 27 die Kühlkanäle 35 eingearbeitet, in die - vorzugsweise im Gegenstrom - aus der Ringleitung 29 über die Bohrungen 36 das Kühlmedium eingeleitet und über die Bohrungen 38 wieder abgeleitet wird.
• Die Ausgestaltung dieser Kühlkanäle beschränkt sich nicht auf die dargestellten Beispiele, sondern kann sinngemäß z. B. bei Großfolienköpfen ähnlich der Fig. 4 und 5. jedoch mit in die Dornscheibe 26 eingef kanälen, mit zu dere räsFep, sich verästelnden Materialverteilerwandungen parallel verlaufenden Kühl- kanälen angewandt werden.
• Es ist ferner möglich, auch bei normalen Zentralköpfen zu lien- oder zur Rohrherstellung mit einem Steghalfver, der r Fo- verlaufende, achsparallele strömungsgünstige Stege aufweist, beispielsweise mittels entsprechend gebohrter Kühlbohrungen nur die Stege zu kühlen.
• Wie bereits zuvor erwähnt, ist es auch möglich, das Spritzkopfgehäuse insgesamt zu kühlen, wobei auch die keine Störungen im Fertigprodukt verursachenden Grenzschichten gekühlt werden wie es beispielsweise aus anderen Gründen bei Spritzköpfen zur Ver arbeitung von elastomeren Materialien ausgeführt wird, wobei jedoch bei der Verarbeitung von thermoplastischen Materialien unnötig große Wärmemengen abgeführt werden müssen, , und ferner derartige Spritzköpfe einfacher für eine Kühlung von Ein@@-bereichen als für eine Gesamtkühlung hergereichtet werden können.

Claims (2)

P a t e n t a n s p r ü c h e.

1. Spritzkopf zur Verarbeitung thermoplastischer Massen mit strömungsleitonden Einbauten, gekennzeichnet durch Kühlvorrichtungen zum Kühlen der den Massestrom führenden Seitenflächen der Einbauten.

2. Spritzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Kühlung durch Regelung des Kühlmediums fest gelegt wird.

34 Spritzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium mit einem gleichbleibenden Kühlüberschuß eingesetzt und die Kühlintensität durch geregeltes Gegenheizen festgelegt wird4 L e e r s e i t e