DE2308593A1

DE2308593A1 - Verfahren zum verbessern der stroemung eines geschmolzenen thermoplastischen materials in einer leitung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2308593A1
Application number: DE19732308593
Authority: DE
Inventors: Rene Bourassin; Jean-Louis Dauba; Claude Lindenlaub; Jean-Pierre De Loof
Original assignee: Aquitaine Total Organico
Current assignee: Aquitaine Total Organico
Priority date: 1972-02-22
Filing date: 1973-02-21
Publication date: 1973-08-30
Also published as: DD101848A5; FR2172788B1; CH566861A5; FR2172788A1; SE7302439L; JPS504154A; IT983466B

Description

(Priorität: 22. Februar 1972 - Frankreich - Nr. 72 05859)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzielung einer verbesserten Strömung bzw. eines verbesserten Fließens eines geschmolzenen thermoplastischen Materials, das durch eine Leitung strömt.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art ist die von dem Material durchflossene Leitung glatt. Die Reibungskräfte zwischen der Leitung und dem Material sind beträchtlich, so daß der Energieaufwand für die Vorrichtung, mit der der Druck aufgebracht wird, beispielsweise eine Presse oder eine Schnecke, sehr hoch sein muß. Beim Extrudieren von Kunststoff hat darüber hinaus das erhaltene Extrudat Mangel wie Trübungen, Streifen oder Riefen. Es kann sogar reißen, wenn man eine hohe Strömungsgeschwindigkeit haben möchte.

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Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gestatten es, diese Nachteile zu vermeiden. Die Reibungskräfte zwischen der Leitung und dem die Leitung durchströmenden Material sind durch Zwischenschaltung eines Fluidfilms zwischen die Leitung und das Material beträchtlich verringert, was zu einer Druckreduzierung in dem Material führt, die entsprechend der Größe der Einschnürung bzw. Verengung der Leitung mehr als 3o % des Wertes erreichen kann, den man ohne Benutzung der Erfindung mißt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht im Falle der Extrusion von Kunststoff darin, daß man eine beträchtliche Reduzierung des Schwellens des Extrudats am Auslaß der Düse bzw. des Strangpreßwerkzeuges erhält.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verbessern der Strömung eines flüssig gemachten thermoplastischen Materials in einer Leitung umfaßt die Erzeugung und Aufrechterhaltung eines unter ■ Druck stehenden Fluidfilms zwischen der Leitung und dem die Leitung durchströmenden Material, um so die Reibung zu vermindern. Gemäß einer bevorzugten Durchführung wird der Fluidfilm dadurch erzeugt, daß ein unter Druck stehendes Fluid beginnend bei einer Rohrdüse eingedüst und der Film dadurch aufrechterhalten wird, daß er auf wenigstens einem Teil der Leitung gespeist wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt erste Einrichtungen, welche eine Rohrdüse sein können und mit einer Druckfluidquelle mittels eines Verteilungsraumes verbunden sind, sowie zweite Einrichtungen, welche entweder Öffnungen in der Leitung oder eine poröse Leitung sein können, wobei diese Leitungen mit einer Druckfluidquelle derart verbunden sind, daß der Film erzeugt und aufrechterhalten wird.

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Die ersten Einrichtungen bzw. die Rohrdüse wird vorzugsweise durch die Kombination einer Zuführungsleitung für das Material und einer Leitung gebildet, die von dem Material durchströmt wird. Wenn diese Leitung einen konvergent verlaufenden Teil hat, sind diese Einrichtungen stromauf von diesem Teil und diesen berührend angeordnet.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren sowie die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens können beim Extrudieren von Kunststoff verwendet werden, insbesondere dann, wenn die Extruderdüse einen geringen Querschnitt bezogen auf die Zuführungsleitung für das Material hat.

Besonders vorteilhafte Anwendungsgebiete sind das Extrudieren von Kunststoff zum Überziehen von Draht bzw. Fadenmaterial, zum Herstellen von Hohlkörpern, Schläuchen, Rohren oder Platten.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch einen Spritzkopf, dessen Spritzwerkzeug mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist.

Fig. 3 zeigt einen Spritzkopf mit einer Versuchsanordnung.

Fig. k und 5 zeigen die Kurven für die Abhängigkeit des Druckes P von der Stromstärke A bzw. vom Durchsatz Q.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung für das Überziehen von Draht.

Fig. 7 und 8 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung für das Herstellen von Hohlkörpern.

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Fig. 9 und Io zeigen eine Ausführungsform der Erfindung für die Herstellung von Schläuchen.

Fig. 11 bis 15 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung für die Herstellung von Platten.

Das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Spritzwerkzeug 1 ist Teil eines erfindungsgemäßen Spritzkopfes A und diesem am Austritt des eigentlichen Extruders B zugeordnet, von dem in den Figuren nur ein Teil gezeigt ist. Dieser fehlende Teil des Extruders ist an sich bekannt und umfaßt eine Vorrichtung zur Aufbringung des Druckes, wie eine Presse oder eine Schnecke, welche das Metall oder das erwärmte Material durch das Spritzwerkzeug drückt.

Der Spritzkopf A hat eine Leitung 2, deren Außenende 3 beispielsweise mit einem Gewinde versehen ist und die mit dem Ende der Zuführungsleitung k für das Material verbunden ist, das durch die den Druck aufbringende Vorrichtung im Zwangsstrom geführt wird.

Außerhalb der Leitung 2 sitzt eine Ringmuffe 5 derart, daß ein Raum 6 gebildet wird, der mit einem gasförmigen oder flüssigen unter Druck stehenden Fluid durch die Leitung 7 beschickt wird. Das stromab gelegene Ende der Leitung 2 ist so ausgebildet, daß es mit der Muffe 5 eine Düse oder eine ringförmige Rohrdüse 8 bildet, aus der das in dem Raum 6 verteilte Fluid tangential an der Innenwand der Muffe 5 und in Kontakt mit dem Material ausgedüst wird.

Die Muffe 5 setzt sich stromab von der Düse 8 in Form eines konvergenten Abschnittes 5», dann als geradliniger Teil 5b, der ringförmig oder zweidimensional sein kann, was von der Form abhängt, die man dem Extrudat geben will, sowie gegebenenfalls als divergenter Abschnitt 5c (Fig. 2) fort.

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Um das stromabseitige Ende der Muffe, welche insbesondere den konvergenten Abschnitt 5a und den geradlinigen Abschnitt 5b aufweist, ist ein zweiter Raum 9 angeordnet, der beispielsweise gemäß Fig. 1 durch den zusätzlich vorgesehenen Zylinder 11 begrenzt wird, der an einem Vorsprung 12 der Muffe 5 befestigt ist und dessen freies Ende mit einem an der Büchse ausgesparten ringförmigen Lager I3 über eine Dichtung lk zusammenwirkt.

Dieser Raum wird über eine Leitung 15 von einer geeigneten, nicht gezeigten Quelle für gasförmiges oder flüssiges, unter Druck stehendes Fluid beschickt und dient als Verteilungskammer für dieses Fluid, um eine Vielzahl von kalibrierten Bohrungen oder Offnungen l6 zu speisen, die durch den konvergenten Abschnitt 5a und den geradlinigen Abschnitt 5b der Büchse hindurchgehend vorgesehen sind, um das Fluid in Kontakt mit dem Material in das Spritzwerkzeug bzw. die Düse einzuführen.

Am Umfang des Spritzwerkzeuges ist eine an sich bekannte Heizeinrichtung 17 vorgesehen. Sie kann aus einem elektrischen Widerstand oder, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, aus einer Rohrschlange l8 bestehen, durch die ein Fluid mit geeigneter Temperatur strömt und die von der Umgebung durch eine thermische Isolation 19 getrennt ist.

Beispielsweise kann bei einem Spritzwerkzeug bzw. einer Düse mit einem Durchmesser von Io mm das Fluid, mit dem die beiden Räume gespeist werden, entweder Druckluft von 6 bis 5o bar oder unter einem Druck von 15 bis 5o bar stehendes Wasser sein. Die Rohrdüse 8 hat eine variable Stärke, wobei die Einstellung durch dünne Streifen aus Rauschgold erfolgt. Bei der ersten Montage beträgt die Stärke o,l nun, wobei die Bohrungen l6 einen Durchmesser von o,5 nun bei einer Teilung bzw. einem Abstand von 5 nun haben.

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Fig. 3 zeigt eine Versuchsanordnung, bei welcher die erfindungsge,mäße Vorrichtung, wie sie in den Figuren 1 und 2 beschrieben ist, bei A gezeigt ist.

Diese Vorrichtung A ist mit der Mündung der Zuführungsleitung 22 für das von der Schnecke 21 zwangsweise zugeführte Material derart verbunden, daß sie mit der Leitung 22 einen im wesentlichen rechten Winkel bildet, es liegt also eine rechtwinklige Anordnung vor. In der Verlängerung der Zuführungsleitung 22 ist ein Stauschieber 23 angeordnet, dessen Gewindestange 2k mit dem Ende der Leitung zusammenwirkt. Ein Handrad 25 ermöglicht die Betätigung des Stauschiebers 23, dessen Durchlaßöffnung abhängig vom Druck reguliert wird, der in der Leitung 22 herrscht und von dem Manometer 26 angezeigt wird.

Die Beschickung der Räume 6 und 9 mit Fluid erfolgt durch eine Druckfluidquelle, im vorliegenden Fall durch einen Speicherbehälter mit komprimiertem Gas 27, dessen Auslaßleitung 28 ein Reduzierventil 29 aufweist. Ein T-förmiges Verbindungsstück 31 ermöglicht die gleichzeitige Beschickung der beiden Räume, wobei eine Regulierung des Drucks des Raumes 9 durch den Schieber 32 möglich ist.

Manometer 33, "}k und 35 machen den Druck am Austritt des Speicherbehälters 27, des Reduzierventils 29 bzw. des Schiebers J2 erkennbar.

Vor der Benutzung der den Druck aufbringenden Vorrichtung und demzufolge vor der Ankunft des Materials an der erfindungsgetnäßen Vorrichtung ist es erforderlich, die Rohrdüse 8 und die Bohrungen 19 mit Druckfluid zu beschicken, um zu vermeiden, daß sie von dem Material verschlossen werden. Wenn diese Beschickung gewährleistet ist, durchströmt das unter Druck stehende Material die Leitung 22. Das Manometer 26 zeigt den Druck an, der in dieser Leitung herrscht. Der Stauschieber 23,

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der durch das Handrad 25 von Hand betätigbar ist, ermöglicht das Anpassen des. Durchtrittquerschnitts an den Durchsatz und an den für das benutzte Spritzwerkzeug zulässigen Druck.

Das Material tritt dann in die Leitung 2 ein und unterliegt, wenn es an der Stelle der Rohrdüse 8 ankommt, dem Einfluß des ausgedüsten Fluids, welches das Schmiermittel des konvergenten Abschnittes 5a bildet und die Reibung des Materials an der Wand infolge der Zwischenschaltung eines Fluidfilms verringert. Dieser Film wird in dem geradlinigen Abschnitt 5b der Muffe durch das Fluid aufrechterhalten, das durch die Bohrungen 16 austritt. Auf diese Weise wird ein Fluidlager zwischen dem Material und der Wand hergestellt.

Einer der Hauptvorteile der Erfindung besteht in der Verringerung des Druckes in dem Material infolge der Benutzung des Fluidlagers. Entsprechend der Größe der Einschnürung bzw. Verengung des Spritzwerkzeuges, was durch den Auslaßquerschnitt gekennzeichnet ist, kann diese Druckreduzierung mehr als Jo % des Wertes erreichen, der ursprünglich bei herkömmlichen Zuständen gemessen wurde, d. h. ohne Benutzung der Erfindung. Diese Druckreduzierung ist bei Werkzeugen mit einem sehr geringen Auslaßquerschnitt umso bedeutender.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich durch die beträchtliche Reduzierung des Schwellens des Extrudats am Austritt des Spritzwerkzeuges.

Dieses Schwellen ist definiert durch den Prozentsatz der Durchmesservergrößerung des Extrudates bzw. des Stabes bezogen auf den Durchmesser des Spritzwerkzeuges. Dieses Verhältnis wird manchmal auch Rückstellwirkung oder Thermorückfederung genannt.

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Bei Polyäthylenen niedriger Dichte liegt dieses Schwellen sehr häufig zwischen 80 % und loo %, während bei Polyäthylenen hoher Dichte dieses Verhältnis meistens zwischen loo und 12o % liegt. Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Spritzwerkzeuges fällt dieses Schwellen auf 25 % und bleibt darüber hinaus unabhängig von der Extrusionsleistung konstant. Dies kann unter Zuhilfenahme der physikalischen Bedeutung des Schwellens am Austritt aus dem Spritzwerkzeug erklärt werden. Durch die Wandreibung stellt sich im Inneren des Materials ein Geschwindigkeitsgradient ein, wobei die maximale Geschwindigkeit sich im Kern des Querschnitts befindet, während an der Berührungsstelle mit der Wand nach der klassischen Theorie die Geschwindigkeit null, nach der Stronifadentheorie (ecoulement en baton) positiv ist, jedoch unter der Maximalgeschwindigkeit liegt.

Die durch diesen Geschwindigkeitsgradienten hervorgerufene Scherwirkung dehnt die Moleküle des hochpolymeren Materials insbesondere in dem engeren Durchtrittsbereich, d. h. stromauf vom Austrittsquerschnitt des Spritzwerkzeuges. Unmittelbar nach dem Austritt des Extrudats in die Umgebung und bei fehlender Reibung verschwinden die Scherspannungen und die Moleküle möchten in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren, so daß das Extrudat bzw. der extrudierte Stab einer Schwellung unterliegt, weil sich die Moleküle aus der Zusammenballung befreien wollen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der geringe Verbrauch ari Druckfluid. Die Aufrechterhaltung des dazwischengelegten Fluidfilms ist tatsächlich vernachlässigbar infolge des Schwellens des Extrudats, das , wenn auch im wesentlich geringerem Ausmaße, jedoch trotzdem vorhanden ist und ein Entweichen des Fluids vermeidet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wirkt wie ein Fluidlager beim Durchsatz null, so daß eine schwache Quelle, beispielsweise ein Druckfluidspeicherbehalter, benutzt werden kann.

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Die nachstehende Tabelle zeigt die Versuchsergebnisse für ein Stab-Spritzwerkzeug mit Io mm Durchmesser. Die oberen Werte einer jeden Reihe geben die Versuchsergebnisse an, die man ohne Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhält, während die in der gleichen Reihe darunter stehenden Werte bei Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielt werden.

TABELLE

Geschwin- Strom-

digkeit stärke

der Extru- in

derschnecke Ampere

Materialdurchsatz in g/mm

Stabdurchniesser in

mm

Rück- Druck stellung in in % bar

27 T/mm

9o T/mm

5*3 5,3

lol,5 Io4

19,3
12,5

93

Düse ist gebrochen
35o 12,5 25

32 29

40 T/mm	5,9 5,6	154 154	19,7 12,5	97 25	37 32
60 T/mm	7,1 6,6	221 233	19,8 12,5	98 25	41 37
80 T/mm	8,5 8,4	308 314	19,9 12,5	99 25,	45 41

42

Temperaturprofil des Extruders :

Kopf

Düse

loo°C

125°C

13o°C

12o°C

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Die in der vorstehenden Tabelle aufgeführten Werte zeigen, daß bei allen Geschwindigkeiten der Schnecke für das Aufbringen des Drucks es, vergleicht man die herkömmlichen Vorrichtungen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,möglich ist, den Strom und somit die dem Extruder zuzuführende Leistung, den Materialdurchsatz, den Stabdurchmesser, die Rückstellwirkung bzw. die Thermofederung und den Druck zu verringern.

Man stellt fest, daß bei 9o T/mm die Düse der herkömmlichen Vorrichtung bricht, daß sie jedoch, wenn sie mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen wird, weiter perfekt arbeitet .

In den Figuren k und 5 ist der Druck P in bar als Funktion der Stromstärke A bzw. des Durchsatzes Q aufgetragen. Man sieht, daß die Kurven 36 und 37» welche gestrichelt gezeichnet sind und die Werte bei Verwendung Her erfindungsgemäßen Vorrichtung wiedergeben, immer unterhalb der ausgezogen gezeichneten Kurven 38 und 39 liegen, welche die Werte der herkömmlichen Vorrichtung zeigen. Man sieht, daß bei einem bestimmten Durchsatz der Druck für die erfindungsgemäße Vorrichtung geringer sein muß.

Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere für das Überziehen von Draht, beispielsweise von Telefondraht, geeignet ist.

Das Problem beim Überziehen besteht darin, daß die Stärken der Überzüge, die auf den Metalldrähten abgeschieden werden, welche selbst einen sehr geringen Querschnitt haben, nämlich 4/I0 bis 6/I0 mm Durchmesser, sehr gering sind und in der Größenordnung von I5/I00 mm liegen.

Das Bestreben, die Ausbeuten zu verbessern, hat dazu geführt, daß mit Geschwindigkeiten gearbeitet wird, die 1800 m/min erreichen können. Bei diesen Extrusionsgeschwindigkeiten zeigen die meisten bekannten Kunststoffe die

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Erscheinung, daß das Extrudat reißt oder daß sich zumindest auf der Oberfläche des Überzugs eine beträchtliche Unebenheit einstellt, so daß demzufolge die Isolation und die dielektrischen Eigenschaften sehr ungleichförmig sind.

Die Untersuchung der Optimierung der Strukturparameter des Kunststoffs, der diese Geschwindigkeiten erlaubt, führt häufig zu der Erkenntnis, daß eine technische Realisierung nicht möglich ist.

Einer der großen erfindungsgemäßen Vorteile besteht darin, diese Art der Herstellung der Verwendung eines speziellen Materials zu erschließen, da die Wandreibung in dem kritischen Teil des Werkzeuges reduziert, wenn nicht sogar ausgeschaltet ist, d. h. an der Stelle der geringsten Querschnitte und dort, wo die Drucke, denen das extrudierte Material ausgesetzt ist, erheblich sind.

Aus Fig. 6 ist der Raum 6, seine ringförmige Rohrdüse 8 sowie der Raum 9 und ihre Beschickungsleitung 7 und 15 zu sehen. Als Variante der anhand der vorstehenden Figuren beschriebenen Ausführungsformen besteht die Muffe ^l in ihrem konvergenten und geradlinigen Abschnitt aus porösem Material, welches den Durchtritt des Fluids in den Raum 9 zu dem Material gestattet, um den fluiden Film bzw. das Fluidlager zu erhalten, dessen Anfang durch das Fluid geschaffen wird, das aus der Rohrdüse 8 strömt.

In der Rohrachse des Spritzwerkzeuges ist stromauf von dem gerade verlaufenden Abschnitt der Muffe kl eine Drahtführung bzw. ein Dorn k2 angeordnet, der an einem an sich bekannten hohlen Spritzdornträger kj befestigt ist, welcher den Durchtritt des Fadens kk gestattet.

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Das durch die Leitung 45 ankommende Material strömt durch den Ringkanal 46, der von dem Raum zwischen dem Dornträger 43 und der Leitung 2 und dann von der porösen Muffe 4l gebildet wird. Das aus der Rohrdüse 8 tangential zur konvergenten Wand der Büchse 41 austretende Fluid erzeugt einen Film oder ein Fluidlager, das zwischen dem Material und der Muffe liegt. Dieser Film bzw. dieses Lager wird mittels des Fluids aufrechterhalten, das die Muffe ausgehend vom Raum 9 durchquert.

Eine bekannte Regel dieses Fachgebietes sagt, daß die Qualität der Oberfläche des Hohlkörpers nicht über der des Schlauches liegt, aus dem er hervorgeht. Tatsächlich läßt das starke Andrücken des Materials dieses Schlauches an die gekühlten Wände der Form die Fehler der Außenfläche des Schlauches hart werden und begünstigt ihre Beseitigung nicht. Die Hohlkörper sind oft Verpackungsbehälter, die auf ihrer Außenfläche in genauer Anordnung einen Werbeaufdruck erhalten. Die Qualität dieses Aufdrucks hängt vom Zustand dieser Oberfläche ab. Einer der Bereiche, der für die Anwendung der Erfindung ausgewählt wird, ist aus diesem Grund die Herstellung von Hohlkörpern.

Ein weiterer Grund für die Zuhilfenahme der Erfindung in diesem Bereich besteht darin, daß bei der Herstellung von blasgeformten Verpackungen in Großserie meistens Maschinen mit Blasformeinrichtungen verwendet werden, die beispielsweise auf einer sich drehenden Trommel oder auf einem Karussell angeordnet sind, und daß die Beschickung dieser mehrfach vorhandenen Einrichtungen hohe lineare Extrusionsgeschwindigkeiten von einem oder mehreren Extrudaten erfordert, die durch den Extruderkopf gefördert werden.

Durch die starke Verringerung der Wandreibung des Materials, hauptsächlich im Bereich maximaler Geschwindigkeit, stellt die Erfindung ein wählbares Mittel dar, dessen Anwendung bei

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der Technologie der Maschinen zum Blasformen von Hohlkörpern sehr fortschrittlich ist.

Fig. 7 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Verwendung beim Blasformen von Hohlkörpern. Bei dieser Technik werden Extruder- bzw. Spritzköpfe verwendet, die aufgrund ihres beträchtlichen Gewichtes, was mehrere Kilogramm beträgt, und für die Herstellung von großen Hohlkörpern erforderlich ist, "Anhäufungszylinder" (pot d'accumulation) bezeichnet werden. Wenn solche Extrudate kontinuierlich extrudiert werden sollen, ist die Abkühlzeit dieser Hohlkörper in den Formen so lang, wie sich die Extrudate unter ihrem eigenen Gewicht dehnen bzw. recken.

Die Vorrichtung mit dem Anhäufungszylinder umfaßt einen Raum 51, dessen Boden von dem Ansatz 52 eines Kolbens 53 begrenzt ist, der in an sich bekannter Wei»e betätigt wird. Dieser Raum 51 ist tangential mit dem Spritzkopf A, welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist, durch eine Leitung ^k verbunden, in die quer die Zuführungsleitung 55 für das aus dem Extruder B kommende Material mündet.

Zu Beginn des Arbeitsablaufes ist das Volumen des Raumes minimal, wobei der Kolben 53 sich in seiner voll ausgefahrenen Stellung befindet. In Angleichung an die Ankunft des Materials über die Leitung 55 wird der Kolben 53 zurückgezogen, wodurch das Material in den Raum 5I gezogen wird, bis man das Materialvolumen erreicht hat, das für die Herstellung des Hohlkörpers erförderlich ist. Wenn dieses Volumen erreicht ist, wird der Kolben in entgegengesetzter Richtung bewegt, wobei die den Druck aufbringende Vorrichtung festgehalten wird, um ein Wiedereindringen des Materials in den Extruder zu verhindern. Das Material durchströmt dann schnell die Leitung 54 und tritt in den Kopf des Extruders A tangential bei der Ringleitung 56 ein, wobei es eine Spirale bzw. Schraubenlinie beschreibt.

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Man sieht, daß die Zeit für den Arbeitsvorgang auf ein Minimum reduziert ist. Dadurch ergeben sich sehr hohe Schergeschwindigkeiten, so daß die nachteilige Erscheinung auftritt, daß das Extrudat reißt, was hauptsächlich bei bestimmten Polyäthylenarten hoher Dichte der Fall ist. Die Erfindung bietet also ein Mittel, um diesen Nachteil auf einem Gebiet vollständig zu beseitigen, auf dem die Herstellungsrentabilität oft dem Kunststoffverarbeiter die Möglichkeit für die wirksame Beseitigung solcher Mangel entzieht.

Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung zur Regulierung der Stärke der Hohlkörper. Längs der Achse des Spritzkopfes wird auf den mittleren Kern 57 eingewirkt, der an seinem stromab gelegenen Ende einen im wesentlichen kegelstumpfförmigen Ansatz hat, wodurch die Stärke des Spaltes 59 für den Extrudataustritt variierbar ist.

Fig. 9 zeigt eine neuartige Anwendung der Erfindung beim Blasspritzen von rohrförmigen Schläuchen.

Das Blasspritzen von rohrförmigen Schläuchen dient zur Herstellung von Feinfolien, die häufig für die Verpackung in Form von Säcken und Beuteln oder von zusammenziehbaren bzw. schrumpfbaren Hüllen bestimmt sind.

Die Transparenz dieser Feinfolien ist dabei insoweit ein Verkaufsfaktor, als die unter der Folie verpackten Gegerstände weder hinsichtlich ihrer Farben noch ihrer Einzelheiten durch Mängel entstellt werden, vie Trübungen, Streifen oder Riefen. Der größte Teil dieser Mangel wird durch eine mangelhafte Strömung in den Köpfen und Düsen und ganz speziell durch die Wandreibung des geschmolzenen Materials verursacht. Diese Reibung ist meistens durch die Dissymmetrie der Geometrie der den Kopf bildenden Teile und durch ihre Einwirkungsorgane, wie Flügel, Leitbleche usw.,

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nicht ausgeglichen. Derartige Mangel verbleiben in dem ge schmolzenen Material infolge des "Gedächtnisses" des Materials und der unzureichenden Verweilzeit in dem Kopf bei hohen Durchsätzen, die für die Rentabilität der Arbeitsgänge der Verarbeitung erforderlich sind.

Dies zeigt deutlich, daß das Extrudieren von rohrförmigen Folien ein weiterer Bereich für den Einsatz der Erfindung ist. Die dadurch erzielbaren beträchtlichen Vorteile hinsichtlich der Durchsatzerhöhung haben, um daraus Gewinn zu ziehen, zur Kombination mit weiteren Einrichtungen geführt. Um den er höhten Durchsatz auszunutzen, kann die Einbeziehung einer Kühlung durch Kontakt des Schlauches auf einem inneren Dorn vorteilhaft sein.

Dieser Dorn 61 ist stromab vom Spritzkopf A, der die erfin dungsgemäße Vorrichtung aufweist, durch zwei konzentrische Rohre 62 und 63 gehalten, die längs der Achse eines Hohl- dornes Sk angeordnet sind. Das Rohr 63 wird ausgehend von einem Verteilergehäuse 65 von einem Kühlfluid, beispielsweise Wasser, durchströmt. Nachdem dieses Fluid seine Kühlwirkung in dem Dorn 6l erfüllt hat, wird es durch das Rohr 62 mittels einer nicht gezeigten Abziehvorrichtung, beispielsweise einer Pumpe, entfernt.

Das aus der Leitung 66 kommende Material wird wie im Fall der vorstehend beschriebenen Hohlkörper in den Raum 69 zwischen dem Dorn Sk und dem Düsenhalter 67 gedrückt. Bei der rechtwinkligen Anordnung, d. h. der Spritzkopf A ist quer mit der Extruderachse verbunden, gestattet eine Umlenkeinrichtung in dem Raum 69 eine gleichförmige Verteilung des Materials in diesem Raum. Die erfindungsgemäße Vorrichtung für das Eindüsen des Fluids besteht, wie vorstehend beschrieben, aus einem Bereich der Schaffung des Films (Rohrdüse 8) und aus einem Bereich für dessen Aufrechterhaltung (Offnungen l6).

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Stromab von der Düse sind zwei mit Nuten versehene Rollen 71 angeordnet, deren Achsen 7² von zwei Halterungen 73 abgestützt sind, die an einem Gehäuse Jk befestigt sind, welches die Abdeckung des Raumes 9 bildet.

Diese Rollen ersetzen das stromab gelegene, nicht mit Bohrungen versehene Ende des Spritzkopfes. Sie ersetzen als bewegliche Wände die letzte statische Oberfläche, die von dem Material vor seinem Austritt beaufschlagt wird.

Das Extrudieren auf dem gelfühlten Dorn erfordert manchmal ein größeres Aufblähen des Extrudates, um das Aufliegen des Schlauches auf dem Dorn zu unterstützen. Die Rollen 71 geben ihm dabei den erforderlichen mechanischen Halt.

Da stromab von dem durch die Vereinigung der beiden Nuten der Rollen gebildeten Hals die Haltefläche nicht mehr rotationssymmetrisch ist, kann der innere Kühldorn eine Form haben, die ebenfalls nicht rotationssymmetrisch, sondern in der den beiden Rollen gemeinsamen Drehebene abgeflacht ist, was aus Fig. zu ersehen ist.

Bei der vorstehenden Ausführungsform mit einem inneren Dorn kann die erfindungsgemäße Vorrichtung selbstverständlich der Erzeugung eines Fluidfilms zwischen dem Dorn und dem Material angepaßt werden. Dieser Film kann durch Ausdüsen des Fluids ausgehend von Offnungen erzeugt werden, die am Umfang des Dorns vorgesehen und mit einem Kanal im Inneren des Dorns verbunden sind. Diese Variante kann mit den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen kombiniert oder unabhängig davon benutzt werden.

Fig. 11 bis 15 zeigen eine Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem Spritzkopf für eine zweidimensionaIe Düse, wobei die eine Abmessung beträchtlich größer ist als

die.nd.re. 309835/0983

Die Zuführungsleitung 2 des von der den Druck aufbringenden Vorrichtung zwangsweise geförderten Materials mündet in eine erweiterte, profilierte Kammer 75» die sich zur stromab gelegenen Seite hin verengt, wobei dort die Rohrdüse 8 mündet, welche das Druckfluid für die Erzeugung des Fluidfilms zwischen dem Material und der Rohrdüse zuführt. Die Kammer setzt sich als zweidimensionale erweiterte Leitung fort, die von Offnungen 16 für die Zuführung und Aufrechterhaltung des Fluidfilms durchsetzt ist, welche mit de« Raum 9 verbunden sind. Bei den abgeänderten Ausführungsformen der Figuren 13 bis 15 mündet die Zuführungsleitung 2 für das Material in eine Kammer, die sich in Richtung der einen Abmessung 76 erweitert und in Richtung der anderen Abmessung 77 verengt. Daran schließt sich ein Teil an, das in Richtung der beiden Abmessungen 78 und 79 konvergiert und in einem Spalt 8l endet, dessen Stärke bezogen auf seine Länge gering ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für dieses Problem, bei welchem die Reibung des Materials an der Düse sehr groß ist, ebenfalls besonders geeignet.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

I^ Verfahren zur Erzielung einer verbesserten Strömung

V von Kunststoff in einem Extruderspritzwerkzeug, bei welchem zwischen das Spritzwerkzeug und das durch das Spritzwerkzeug hindurchgehende Material ein Druckfluidfilm vorgesehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Eintritt des Spritzwerkzeuges der Kunststoffstrom von einem Druckfluidfilm umgeben wird, der durch eine ringförmige Rohrdüse zugeführt wird, daß der Film dann aufrechterhalten wird, indem eine zusätzliche Menge Druckfluid durch die Wand des Spritzwerkzeuges stromab von der Rohrdüse in einem Bereich eingeführt wird, wo das Spritzwerkzeug Innenabmessungen hat, die im wesentlichen gleich den Außenabmessungen des extrudierten Profils sind.
2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid durch die Rohrdüse am Eintritt des Spritzwerkzeugs mit einem Druck zugeführt wird, der für die Erzeugung einer Einschnürung des Querschnitts des Kunststoff Stroms von dieser Stelle an ausreicht, und daß diese Einschnürung beibehalten wird, indem das Spritzwerkzeug stromab von der Rohrdüse einen Querschnitt erhält, der kleiner als der Strömungsquerschnitt des Kunststoffs stromauf von der Rohrdüse ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfluid ein Gas ist.

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4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß längs der Achse des Spritzwerkzeuges ein Metalldraht geführt wird, dessen Querschnitt kleiner ist als der der Düse und der im wesentlichen mit der Geschwindigkeit des Kunststoffs in der Düse vorwärtsbewegt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis k mit einem Extruder, einem Spritzwerkzeug und Einrichtungen zum Einführen des Druckfluids, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rohrdüse (8), die mit einer Druckfluidquelle verbunden ist, am Eintritt des Spritzwerkzeuges angeordnet ist und daß die Wand (5) des Spritzwerkzeuges so ausgebildet ist, daß sie Druckfluid hindurchläßt, und von einem Raum (9) umgeben ist, der mit einer Druckfluidquelle verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (5a, 5b) des Spritzwerkzeuges eine Vielzahl von kalibrierten Bohrungen (l6) aufweist.
7· Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (5a1 5b) des Spritzwerkzeuges aus porösem Material besteht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7i gekennzeichnet durch ein rechtwinklig angeordnetes Spritzwerkzeug mit einem Drahtführungsdorn (42, 43) für das Zuführen eines Metalldrahtes längs der Achse des Spritzwerkzeuges .

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