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Verfahren und Vorrichtung zur herstellung eines Folienschlauches aus
Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Herstellung eines Folienschlauches aus Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen.
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Bei der Herstellung von Schlauchfolie ist es bekanntlich eine wesentliche
Voraussetzung für die Erzielung einer zufriedenstellenden Qualität, daß der Folienschlauch
über seinen ganzen Umfang hinweg möglichst die gleiche Wanddicke aufweist, da hiervon
sowohl seine gleickmäßige Transparenz als auch seine physikalischen Eigenschaften
wie beispielsweise Zug- und Zerreißfestigkeit abhängen. Diese Voraussetzung ist
naturgemäß leichter zu erfüllen bei Werkzeugen, bei denen die plastische Kunststoffmasse
in ein und derselben Richtung zugeführt und extrudiert wird. Aus verschiedenen Anlässen,
beispielsweise aus Platz- und Raumgründen ist es jedoch oft nicht möglich, diese
optimale Materialführung anzuwenden, vielmehr muß oft die Kunststoffmasse dem Werkzeug
in einer von der Ausstoßrichtung abweichenden Richtung zugeführt werden. Durch die
Notwendigkeit der Umlenkung des Massestromes ergeben sich dabei erhebliche Probleme
in Bezug auf die Erzielung einer über den ganzen Umfang,eines ringförmigen Werkzeuges
hinweg gleichmäßigen Fließgeschwindigkeit bzw. eines gleichmäßigen Austritts der
plastischen Masse am Düsenende, die sowohl für ~die optischen als auch die physikalischen
Eigenschaften eines Polienschläuches von ausschlaggebender Bedeutung sind.
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Bekannt sind Schlauchfolienextrusionswerkzeuge, sogenannte Pinolenköpfe,
bei denen ein zentraler Massestrom in radialer Richtung in einen Ringraum eingeführt
wird und sich dann nach beiden Seiten über den ganzen Umfang des Ringraums, der
nach
der einen Stirnseite hin geschlossen ist und sich nach der anderen Stirnseite hin
zu einem düsenförmigen Spalt verjüngt, verteilt um schließlich aus dem Düsenspalt
auszutreten. Infolge der unterschiedlichen Wege für den Kunststoffmassestrom ist
hierbei eine gleichmäßige Verteilung und ein gleichmäßiger Austritt aus der Düse
nicht gegeben.
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Bei einem anderen bekannten Blaskopf wurde versucht, diesen Nachteil
dadurch zu beseitigen, daß man den radialen Massestrom zunächst bis zur Achse des
Ringraums führt, dann in die Richtung der Achse des Ringraums umlenkt und über eine
trichterförmige Erweiterung nach der geschlossenen Stirnseite zu in diesen verteilt,
von wo er in entgegengesetzt er Richtung durch den sich verengenden Ringraum zum
Düsenspalt fließt und aus diesem austritt. Mit diesem Werkzeug wird zwar eine bessere
und gleichmäßigere Verteilung der Masse und damit eine gleichmäßigere Fließgeschwindigkeit
erreicht, es hat jedoch den Nachteil, daß beim Zuführen des Massestromes zur Ringraumachse
der Ringraum durchquert werden muß, so daß sich eine Trennung der Masse im Ringraum
beim Weg zur Düse ergibt, die sich dann auf dem kurzen Weg bis zum Austritt aus
der Düse nur unzureichend wieder beseitigen läßt.
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Die Erfindung bezweckt, die Nachteile der bekannten Lösungen zu vermeiden
und schlägt daher vor, den Kunststoff als zentralen Massestrom zunächst in zumindest
angenähert radialer Richtung in eine ringförmige Vorkammer einzuführen, dann
über
einen Durchlaß mit von der EinlalS-seitb der Vorkammer nach deren gegenüberliegender
Seite abnehmendem Qüerschnitt in eine ringförmige Ausgleichskammer und schließlich
in den Spalt einer ringförmigen Düse zu befördern und aus diesem auszubringen.
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Zur Durchführung. dieses Verfahrens sieht die Erfindung eine Vorrichtung
vor, die gekennzeichnet ist durch ein Extrusion werkzeug mit Ringscshlitzdüse, das
eine an einen zentralen radialen MassezufXlrkanal angeschlossene ringförmige Vorkammer
und eine koaxial dazu angeordnete, über einen Durchlaß mit sich von der Einlaßseite
der Vorkammer nach-deren gegenüberliegender Seite zu abnehmendem Querschnitt mit
der Vorkammer in Verbinduc: stehende Ausgleichskanumer.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird erreicht, daß der zentral ankommende Strom der plastischen Kunststoffmasse
zunächst gleichmäßig über den Umfang der Vorkammer verteilt wird und dann nach seiner
Umlenkung über den Durchlaß auf dem ganzen Umfang mit gleicher Geschwindigkeit in
die Ausgleichskammer gelangt und über diese schließlich mit über den ganzen Umfang
gleicher Fließgeschwindigkeit, also mit einer gleichmäßigen Fließfront, als ringförmiger
Massestrom aus der Düse austritt. Die Formen und Abmessungen der Teile des Extrusionswerkzeuges
werden dabei zur Anpassung an- die jeweiligen Gegebenheiten selbstverständlich entsprechend
gewählt. Von Vorteil im Sinne der Erzielung einer über den Umfang betrachtet glochmäßigen
Pließfront und damit einer bestmöglichen von Streifen und Trübungen freien Transparenz
des Folienschlauches kann es dabei sein, die Vorkammer gemäß einem weiteren Vorschlag
der Erfindung mit von der Material einlaßseite nach ihrer gegenüberliegenden Seite
zu abnehmendem lichten Querschnitt auszubilden. In gleicher Weise wirkt sich auch
der weitere erfindungsgemäße Vorschlag aus, die Breite der Vorkammer an allen Stellen
des Umfangs größer auszubilden als die größte Breite der über den Umfang an allen
Stellen gleich breiten, zum Düsenspalt hin bevorzugt aber mit allmählich sich verringerder
Breite
ausgebilueten Ausgleichskammer.
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Eine funktionsmäßig einwandfreie und fertigungstechnisc# insbesondere
einfache Lösung stellt es dar, den Durchlaß zwischen Vorkammer und Ausgleichskalniner
als einen von der Materialeintrittsseite nadh der gegenüberliegenden Seite zu sich
gleichmäßig sich erweiternden Ringspalt auszubilden. Anstelle eines Ringspaltes
kann nach einem anderen Vorschlag aber auch eine Anzahl von ringförmig angeordneten
Öffnungen vorgesehen werden, wobei diese bevorzugt schlitzförmig oder auch als kreisrunde
Löcher mit von der Materialeintrittsseite nach der gegenüberliegenden Seite zu gleichmäßig
oder auch Übschnittsweise zunehmendem lichten Querschnitt ausgebildet werden können.
Die Ausbildung des Ringspaltes bzw; der Öffnungen wird selbstverständlich in jedem
Falle auf die Form und Abmessungen der Vorkammer und der Ausgleichskamrner jeweils
so vorgenommen, daß dem jeweils längeren Weg, den die plastische Kunststoffmasse
von der Stelle ihres Eintritts in die Vorkammer bis zu einer davon jeweils weiter
entfernteren Stelle zurückzulegen hat, in der richtigen Weise Rechnung getragen
ist, so daß bereits beim Eintritt in die Ausgleichskammer eine gleichmäßige Fließgeschwindigkeit
bzw. Fließfront in Richtung zur Düse hin sichergestellt ist.
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Von besonderem Vorteil ist es, den Durchlaß zwischen Vorkammer und
Ausgleichskanimer als ganz oder teilweise austauschbares Ringteil auszubilden. Damit
ist es möglich, sowohl die Form und die Querschnittsabmessungen der Vorkammer und
der Ausgleichskammer als auch die Form und die Querschnittsabmessungen des Durchlasses
in sehr einfacher und bequemer Weise und mit geringsinöglicher Weise und mit geringstinöglichem
Aufwand an unterschiedliche Gegebenheiten beispielsweise unterschiedliche zu verarbeitende
Materialien, anzupassen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in Ausführungsbeispielen gezeigt
und wird anhand dieser im folgenden noch erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 in einem Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Extrusionswerkzeuges, Fig. 2 dazu einen Querschnitt längs der
Linie A -Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel ebenfalls im Längsschnitt und Fig.
4 dazu einen Querschnitt längs der Linie B - B.
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Die Teile 1 und 2 bilden miteinander die Vorkammer 3 und den wesentlichsten
Teil der Ausgleichskanmer 4 zusammen mit dem Ringteil 5 bildet das Teil 1 ferner
noch den restlichen Teil der Ausgleichskammer 4 sowie den i>ü'senspalt 6. Die
hier über ihren ganzen Umfang hinweg mit gleichbleibendem lichten Querschnitt ausgebildete
Vorkammer ist einerseits an den zentralen Massezufuhrkanal 7 angeschlossen, der
seinerseits mit einem nicht gezeigten Extruder in Verbindung steht, und andererseits
über den Ringspalt 8 mit der Ausgleichskammer 4 verbunden, die in ebenen senkrecht
zur Achse über den ganzen Umfang gleiche, in Richtung zum Düsenspalt 6 hin jedoch
eine zunehmend geringere Breite aufweist. Der Ringspalt 8 weist auf der Materialeintrittsseite
geringere ~ Breite auf als auch der gegenüberliegenden. Wie insbesondere aus Fig.
2 klar zu ersehen, nimmt die Breite des Ringspaltes 8 von der Materialeintrittsseite
zur gegenüberliegenden Seite stetig zu. Dabei ist der Ri-ngspalt 8 zum Teil durch
das austauschbare Ringteil 9 gebildet, wodurch es leicht möglich ist, sich an unterschiedliche
Gegebenheiten
in einfacher Weise anzupassen, d.h. die Querschnitte bzw. Abmessungen von Vorkammer
3 und Ausgleichskammer 4 sowie Ringspalt 8 in der gewünschten Weise zu beeinflussen,
insbesondere wenn - wie durch die gestrichelten Linien angedeutet - der Ringspalt
8 durch einen inneren und äußeren austauschbaren Ringteil gebildet werden und dazu
noch durch solche Ringteile entsprechender Größe und Ausbildung.
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Die zentrale axiale Durchbrechung des Teils 1 dient zur Aufnahme bzw.
Hindurchführung eines nichtgezeigten Funktionsrohres für die BeSestigung eines ebenfalls
nicht gezeigten Kühldorns sowie für die Aufnahme der Kühlmittelzufuhrleitungen und
der Kühlmittelabflußleitungen sowie ggf. weiterer Einrichtungen.
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Die Vorrichtung gemäß den Figd 3 und 4, in denen für gleiche Teile
wieder die gleichen Bezugszeichen verwendet sind, entspricht im Prinzip und in ihrer
Funktionsweise derjenigen der Fig. 1 und 2. Unterschiedlich ist lediglich die abweichende
Ausbildung des Durchlasses zwischen Vorkammer 3 und Ausgleichskammer 4 anstatt als
Ringspalt als eine Anzahl von ringförmig angeordneten länglichen Schlitzen 11 bzw.
kreisrunden Löchern 12. Sowohl im Falle der länglichen Schlitze 11 als auch der
kreisrunden Löcher 12 werden diese zweckmäßig von der Materialeintrittsseitenach
der gegenüberliegenden Seite mit zunehmend größerem lichten Querschnitt ausgebildet.
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Diese Querschnittszunahme kann von Öffnung zu Öffnung und dazu noch
gleichmäßig vorgesehen werden, in den meisten Fällen genügt es jedoch, wenn dies
abschnittsweise der Fall ist, d.h. wenn Materialeintrittsseitig innerhalb eines
gewissen Winkelbereiches Schlitze bzw. Löcher gleichen kleinen lichten Querschnitts
ausgebildet sind, auf der gegenüberliegenden Seite ebenfalls innerhalb eines gewissen
Winkelbereiches Schlitze bzw. Löcher gleichen größeren lichten Querschnitts und
in den dazwischenliegenden Winkelbereichen Schlitze bzw.
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Löcher gleichen lichten Querschnitts, der in seiner Größe zwischen
derjenigen der eintrittsseitigen und der gegenübeiliegenden
Öffnungen
liegt. Selbstverständlich könnte auch - wie in Fig. 4 eingezeichnet - von materialeintrittsseitigen
kreisrunden Löchern 12 nach der gegenüberliegenden Seite zu auf ~schlitzförmige
Öffnungen 11 größeren lichten Querschnitts übergegangen werden.
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Selbstverständlich sind alle hier gezeigten geometrischen Ausbildungsformen
und Abmessungen der Vorkammer 3 der Ausgleichskammer 4, des Materialzufuhrkanals
7, des Düsenspältes 6 sowie auch insbesondere des als Ringspalt 8 bzw. als Löcher
11 und 12 ausgebildeten Durchlasses nur beispielhaft aufzufassen. Vorteillhaft könnte
beispielsweise die Vorkammer 30 in ihren Quertschittsabmessungen von der Materialeintrittsseite
nach der gegenüberliegenden Seite hin verringern und ebenso könnte anstatt der konischen
Erweiterung der Ausgleichskammer 4 zum Düsenspalt 6 hin auch beispielsweise eine
konische Verjüngung vorgesehen sein, je nach dem, wie die vorhandenen Verhältnisse
und Voraussetzungen dies erfordern.