DE2428321A1 - Mischvorrichtung fuer plastische, insbesondere thermoplastische oder nicht vernetzte elastomere massen - Google Patents

Description

• Mischvorrichtung f#r plastische, insbesondere thermoplastische oder nicht vernetzte elastomere Massen Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung für plastische, insbesondere thermoplastische oder nicht vernetzte elastomere Massen zur Einmischung von deren wandnahen Grenzschichten in den ZuführungskanAlen zum aus formenden Werkzeug mit sich kreuzenden Kanälen.
• Bei der Verarbeitung von plastischen Massen mit hohen Ausstoßleistungen ergibt sich in den wandnahen Schichten der Zuführungskanäle infolge der sich nach einer Fließparabel in diesen Bereichen stark verzögerten Fließgeschwindigkeit eine zusätzliche Temperaturerhöhung. Diese hat eine Abnahme der Viskosität und eine gewisse Entmischungswirkung zur Folge, durch die insgesamt das Fließverhalten der wandnahen Schichten spürbar verändert wird. Diese Veränderungen in dem Fließverhalten des geförderten Materials rufen in der Regel meß- und sichtbare Fehlstellen in dem aus dem Ausformwerkzeug extrudierten Schlauch oder Strang hervor. Diese Fehlstellen werden insbesondere sichtbar, wenn ein Farbwechsel in der verarbeiteten plastischen Masse vorgenommen wird, da die wandnahen Schichten wegen ihrer Anhaftung an den Kanalwandungen zum Freispülen durch die neue Farbe erheblich längere Zeit benötigen als das im Fließkanalzentrum strömende Frischmaterial. Die Grenzschichtfehler machen sich besonders bei der Herstellung von Folien aus thermoplastischem Material störend bemerkbar, wenn diese mit den heute möglichen hohen Ausstoßleistungen hergestellt werden.
• Zur Vergleichmäßigung der von einer Schneckenstrangpresse geförderten plastischen Masse ist es beispielsweise aus der DT-GS 6 752 197 bekannt, eine Lochplatte am Ende der Förderschnecke anzuordnen, die durch abwechselnd axial und schräg zueinander verlaufende Bohrungen einen zusätzlichen Mischeffekt in der Schmelze bewirken soll. Aus der DT-PS 2 o23 910 ist ein Mischring für Schneckenpressen bekannt, bei dem die Durchtrittsöffnungen als sich schräg abwechselnd vom kernnahen zum zylindernahen Bereich und umgekehrt durch diesen erstreckende Durchtrittskanäle ausgebildet sind. Diese bekannten Mischelemente bewirken eine Einmischung der wandnahen Schichten, haben jedoch auf die nachteilige Grenzschichtbildung in den nachfolgenden Kanälen keinen Einfluß.
• Bei aus der DT-PS 1 926 488, der DT-AS 1 954 242, der DT-AS 2 129 971 und der DT-OS 1 956 459 bekannten Mischvorrichtungen der eingangs beschriebenen Art erfolgt eine Einmischung von wandnahen Grenzschichtbereichen nur durch eine durch die Hauptachse des Schmelzekanals verlaufende Ebene. Soll bei Einsatz derartiger Mischvorrichtungen das gesamte wandnahe Grenzschichtmaterial zum Zentrum des Schmelzekanals geführt werden, müssen zwei um 900 gegeneinander verdrehte Mischvorrichtungen hintereinander angeordnet werden. Die bekannten Mischvorrichtungen weisen einen erhöhten Strömungswiderstand und ferner eine gewisse Unsymmetrie in der Zusammenführung der wandnahen Grenzschichten zum Zentrum des Schmelzekanals auf.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mischvorrichtung zum Einmischen der wandnahen Grenzschichten zu schaffen, die bei möglichst geringem Strömungswiderstand die Grenzschicht vollständig einmischt und dadurch besonders für den Einsatz bei zentral-eingespeisten Folienblasköpfen geeignet ist.
• Diese Aufgabe wird bei einer Mischvorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß diese an ihrer Einlaufseite eine gegen die Strömung weisende Ringschneide aufweist, die den Einlaufkanal in einen Kernkanal und einen Ringkanal trennt und den Materialstrom in einen Kernstrom und einen diesen umgebenden Ringstrom aufteilt, daß der Ringkanal in Umfangsrichtung konveraierende und in radialer Richtung sich entsprechend verbreiternde Kanäle aufgeteilt ist, die in Kanäle münden, die sich am Ende des Mischteils in einer Austrittsringschneide zu einem neuen Kernkanal vereinigen, und daß der Kernkanal in Kanäle aufgeteilt ist, die'die Kanäle des Einlaufringkanals versetzt kreuzend in in Umfangsrichtung divergierende und in radialer Richtung sich entsprechend verengende Kanäle mUnden, die sich am Ende des Mischteils zu einem neuen, den Kernkanal einfassenden Ringkanal vereinigen.
• Durch die erfindungsgemäße Mischvorrichtung wird der gesamte wandnahe Grenzschichtbereich radial-symmetrisch zum Zentrum des Zuführungskanals eingemischt, wobei der Gesamt-Quorschnitt aller Fließkanäle über die Länge der Mischvorrichtung im wesentlichen gleich bleibt und somit dem Querschnitt des zu- bzw. ableitenden Schmelzekanals entspricht, so daß eine unerwUnschte Widerstandserhöhung in der Mischvorrichtung vermieden wird.
• Zur Vermeidung einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in der Mischvorrichtung weisen zweckmäßigerweise der Einlaufkanal und der Kernkanal eine etwa gleiche Querschnittsfläche auf. Eine widerstandsarme Durchströmung der Mischvorrichtung ist insbesondere dann sichergestellt, wenn der Gesamt-Querschnitt aller Kanäle über die axiale Länge der Mischvorrichtung im wesentlichen flächengleich mit dem Querschnitt der zu- bzw. ableitenden Schmelzekanäle ausgeführt ist.
• Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Mischvorrichtung einen im wesentlichen doppelkegelstumpfförmigen Mischeinsatz aufweist, der von zwei entsprechend hohlkegelig ausgebildeten Gehäuseschalen eingefa#t ist, die mit den Einlauf- und Auslaufkanälen versehen sind, daß die einander gegenüberliegenden Basisflächen des doppelkegelstumpfförmigen Mischeinsatzes mit den konzentrischen Ringschneiden versehen sind, daß auf den Mantelflächen des Mischeinsatzes die in ~Umfangsrichtung konvergierenden und divergierenden Kanäle eingearbeitet und deren im Bereich der einander zugekehrten Basisflächen des doppelkegelstumpfförmigen Mischeinsatzes liegenden Enden durch Bohrungen mit den durch die Ringschneiden eingefaßten Teilen der Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen verbunden sind.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 5 bis 7 beschrieben worden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Mischvorrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II>II durch die Mischvorrichtung nach Fig. 1 zur Darstellung der materialführenden Bohrungen in der Kreuzungsebene und Fig. 3 eine auf eine Ebene projizierte Abwicklung der zylindrischen Mantelflächen des Mischeinsatzes in entsprechend verzerrter Darstellung.
• Zwischen dem Anschlußflansch 1 mit der Materialbohrung 2 und dem schematisch angedeuteten Boden 6 eines nicht dargestellten Folienblaskopfes mit der Materialbohrung 7 sind die Gehäusehälften 3 und 4 des Mischeinsatzes 5 mittels der Schrauben 8 zusammengespannt.
• Der zentrale Mischeinsatz 5 ist doppelkegelstumpfförmig ausgebildet, wobei die größeren Basisflächen der Kegelstümpfe über den verbreiterten Flansch 5' miteinander verbunden sind. Der Mischeinsatz 5 weist in den kleineren Basisflächen seiner Kegelstümpfe Ringschneiden 13 und 14 auf, die den Einlauf- bzw. Auslaufkanal in einen Kernkanal und einen Ringkanal trennen.
• Zur Trennung des Ringkanals und des Kernkanals in Teilkanäle sind die zwischen diesen befindlichen Wandungen ebenfalls mit Einlaufschneiden 11 versehen. Auf der Abströmseite sind eintsprechend ausgebildete Auslaufschneiden 13 vorgesehen.
• In die Zylindermäntel des Mischeinsatzes 5 sind keilförmig zusammenlaufende Kanäle 10, die Materialsainrneltaschen bilden und in Bohrungen 12 münden, und an der Auslaufseite keilförmig sich verbreiternde Kanäle 16, die Verteilertaschen bilden und in die die Bohrungen 15 münden, einem arbeitet.
• Die die von den Ringschneiden 13 und 14 eingefaßten Einlauf- bzw. Auslaufkernkanäle ibrtsetzenden Teilkanäle sind an ihren Einlauf- bzw. -Auslaufseiten mit Einlaufschneiden 15' und 12' versehen.
• Die an der Wandung des Zuführungskanals 2 anhaftende und durch eine dicke strich-punktierte Linie dargestellte Grenzschicht 9 wird durch die Schneiden 11 des Einlaufrinqkanals aufgeteilt und über die Material-Sarnmeltaschen 1o den Materialbohrungen 12 zugeführt, die diese Materialströme dem Zentrum des Kanals 7 zuführen. Die Ausströmseite der Bohrungen 12 ist durch die Schneiden 12' bzw. die Ringschneide 13 strömungsgünstig ausgestaltet. Die Verlagerung der Grenzschicht 9 in den Kernbereich ist in dem Kanal 7 ebenfalls durch die dicke strich-punktierte Linie dargestellt.
• Das im Zentrum des Zuführungskanals 2 fließende Frischmaterial wird durch die Rinqschneide 14 sowie die Einlaufschneiden 15' die Materialbohrungen 12 versetzt kreuzend durch die Materialbohrungen 15 in die Verteilertaschen 16 eingeleitet. Von der Einmündungsstelle der Bohrungen 15 in die Verteilertaschen 16 wird das Fr3Se.hmaterial über den Umfang verteilt und fließt an den Schneiden 17 zusammen, so daß es zwischen die. Wandlung des ableitenden Kanals 7 und die zum Zentrum dieses Kanals geführte Grenzschicht 9 eingeleitet wird.
• Zur Verdeutlichung der Material-Sammeltaschen lo bzw. der Verteilertaschen 16 sind die verbleibenden Mantelflächen des Kegeleinsatzes 1o' bzw. 16' quer schraffiert hervorgehoben.
• Der Mischeinsatz 5 läßt sich verhältnismäßig einfach auf eine Fräsmaschine im Teilkopfverfahren herstellen, wobei als Aufspann- und später Demontierhilfe der Flansch 5' mit den Befestigungsbohrungen 5'' dienen kann.
• In Fig. 3 ist näher dargestellt, wie durch die Taschen 1o das Grenzschichtmaterial zusammengefaßt und durch die Bohrungen 9 zum Zentrum der ableitenden Bohrung 7 und über die Bohrung 15 das Frischmaterial aus dem Zentrum des Zuführungskanals 2 in die Verteilertaschen 16 geführt werden. Durch die schematisierte, auf eine Ebene projizierte Abwicklung des Mischteils 5 ist die Darstellung in Fig. 3 insofern verzerrt, als die Bohrungen 12 bzw. 15 jeweils im Zentrum der Schmelzekanäle 2 bzw. 17 zusammengeführt werden.
• Wie bereits ausgeführt, gewährleistet die erfindungsgemäße Mischvorrichtung einen im wesentlichen konstant bleibenden Strömungsquerschnitt über ihre Länge, eine einfache Herstellmöglichkeit des Mischteils auf einer Fräsmaschine mit einem Teilkopf und ferner eine leichte Reinigun##Lwfl8glichkeit, falls das Mischteil ausgebaut werden muß. Der Gestaltung des Mischteils 5 sind weite Grenzen gesezt, weil die Winkel des Doppelkegels sowie die Anzahl der Taschen lo, 16 und damit der Bohrungen 12, 15 beliebig gewählt#rden kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Mischeinsatz 5 voll symmetrisch ausgebildet, so daß seine Einbaulage beliebig ist. Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, durch unterschiedliche Festlegung der Tiefe der Taschen 10 bzw. 16 sowie entsprechend angepaßte Durchmesser der Bohrungen 12 bzw. 15 die Lage der zum Zentrum geführten Grenzschicht 9 in weiten Bereichen zu beeinflußen. Werden die Taschen lo flacher als die ableitenden Taschen 16 ausgebildet, gelangt die Grenzschicht 9 näher an die Wandung des ableitenden Schmelzekanals 7. Werden dagegen die Material-Sammeltaschen lo tiefer als die ableitenden Taschen 16 ausgebildet, gelangt das Grenzschichtmaterial 9 näher zum Zentrum des ableitenden Schmelzekanals 7.
• Weiterhin ist die Anzahl der Sammel- bzw. Verteilertaschen frei wählbar wie auch die Anzahl der sich kreuzenden Kanäle 12 bzw. 15. Im Prinzip genügt je eine Tasche bzw. Materialbohrung, während bei größeren Mischeinsätzen zweckmäßigerweise ein gradzahliges Vielfaches, d. h. 2, 4, 6 usw., vorgesehen werden kann.
• In dem Ausführungsbeispiel ist der Einsatz 5 der Mischvorrichtung in den Gehäusehälften 3, 4 zwischen einem vorhandenen Anschlußflansch 1 und dem Spritzkopf 6 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, die Mischvorrichtung 5 organisch in den Spritzkopf einzubauen, wobei der Mischeinsatz 5 sowohl in der zentralen Zuführungsbohrung des Spritzkopfes als auch jeweils in den Teilkanälen des Spritzkopfes angeordnet werden kann, falls sich diese verzweigen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRUCHE

   Q9 ischvcrrichtuna für plastische, insbesondere thermoplastische oder nicht vernetzte elastomere Massen zur Einmischung von deren wandnahen Grenzschichten in den Zuführungskanälen zum ausformenden Werkzeug mit sich kreuzenden Kana#len, -dadurch gekennzeichnet, daß diese an ihrer Einlaufseite eine gegen die Strömung weisende Ringschneide (14) aufweist, die den Einlaufkanal in einen Kernkanal und einen Ringkanal trennt und den Materialstrom in einen Kernstrom und einen diesen umgebenden Ringstrom aufteilt, daß der Ringkanal in Umfangsrichtung in konvergierende und in radialer Richtung sich entsprechend verbreiternde Kanäle (io) aufgeteilt ist, die in Kanäle (12) münden, die sich am Ende des Mischteils (5) in einer Austrittsringschneide (13) zu einem neuen Kernkanal vereinigen, und daß der Einlaufkernkanal in Kanäle (15) aufgeteilt ist, die die Kanäle (12) des Einlaufringkanals versetzt kreuzend in in Umfangsrichtung divergierende und in radialer Richtung sich entsprechend verengende Kanäle (16) münden, die sich am Ende des Mischteils (5) zu einem neuen, den Kernkanal einfassenden Ringkanal vereinigen.
2. 2. Mischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkanäle sowie die Kernkanle eine etwa gleiche Querschnittsfläche aufweisen.
3. 3. Mischvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesantguerschnitt aller Kanäle (10, 12, 15, 16) über die axiale Länge des Mischteils (5) im wesentlichen flächengleich mit dem Querschnitt der zu- bzw. ableitenden Schmelzekanele (2, 7) ausgebildet ist.
4. 4. Mischvorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen im wesentlichen doppelkegelstumpfförmigen Mischeinsatz (5) aufweist, der von zwei entsprechend hohlkegelig ausgebildeten Gehäuseschalen (3, 4) eingefaßt ist, die mit den Einlauf-und Auslaufkanälen (2, 7) versehen sind, daß die einander gegenüberliegenden Basisflächen des doppelkegelstumpfförmigen Mischteils (5) mit den konzentrischen Ringschneiden (13, 14) versehen sind, daß auf den Mantelflächen des Mischteils (5) die in Umfangsrichtung konvergierenden bzw. divergierenden Kanäle (lo, 16) eingearbeitet und deren im Bereich der einander zugekehrten Basisflächen des doppelkegelstumpfförmigen Mischteils (5) liegenden Enden durch Bohrungen (12, 15) mit den durch die Ringschneiden (13, 14) eingefaßten Teilen der Eintritts- bzw. Austrittskanäle (2, 7) verbunden sind.
5. 5. Mischvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzungspunkte der Bohrungen (12, 15) auf einem Durchmesser liegen, der größer ist als der Durchmesser der zu- bzw. ableitenden Schmelzekanäle (2, 7).
6. 6. Mischvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelkegelstumpffdrmige Einsatz (5) als Spann- und Demontierhilfe mit einem Flansch (5') und den Befestigungsbohrunaen (5'') versehen ist.
7. 7. Mischvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich des Zentrums des Mischteils (5) zusammenlaufenden Materialbohrungen (12, 15) in Fließschneiden (12', 15') auslaufen.

   L e e r s e i t e