DE2435807B2

DE2435807B2 - Vorrichtung zum steuern des druckes und der fliessgeschwindigkeit von plastischen stoffen in einem schneckenextruder

Info

Publication number: DE2435807B2
Application number: DE19742435807
Authority: DE
Inventors: Frant 5216 Mondorf Wienand Michael Dipl Ing 5200 Siegburg Pnmessing
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1974-07-25
Filing date: 1974-07-25
Publication date: 1977-07-14
Also published as: DE2435807C3; DE2435807A1

Description

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern des Druckes und der Fließgeschwindigkeit von plastischen Stoffen im Bereich des Fließkanals zwischen dem Plastifizierabschniu und der Extrusionsdüse bzw. innerhalb der Extrusionsdüse eines Schneckenextruders, wobei im Fließkanal eine von außerhalb des Fließkanals verstellbare und den gesamten Fließkanalquerschnitt beeinflussende Steuerlamelle mit in Fließrichtung etwa linsenförmig verlaufendem Querschnitt angeordnet ist. die Steuerlamelle zylindrische, gegebenenfalls abgestufte Ansätze zum abdichtenden Einbau in die Fließkanalwände aufweist und mit einer als Verstellwelle dienenden Verlängerung des Ansatzes versehen ist.

Ein bekanntes Verarbeitungsverfahren für thermoplastische Kunststoffe ist das Extrudieren in einem Exlruder, bei dem Plastifizierwerkzeug und Formwerkzeug in einer Maschine zusammengefaßt sind. Hierbei wird in dem Plastifizierwerkzeug der Kunststoffrohstoff vollständig aufgeschmolzen, komprimiert und unter Druck durch das sich anschließende Formwerkzeug ausgedrückt. Um diesen Druck in dem Extruder zu beeinflussen, ist es bekannt, in den Fließweg zwischen

ίο Plastifizierwerkzeug und Formwerkzeug feststehende Staueinrichtungen in Gestalt von Lochplatten oder Sieben einzubauen. Diese bekannten Staueinrichtungen haben den Nachteil, daß zwar ein bestimmter Widerstand im Fließkanal erreicht wird, eine Änderung dieses Widerstandes aber nur durch den Austausch der Regulierelemente erreicht werden kann. Zur Regulierung des Flusses innerhalb des Formwerkzeuges ist es beispielsweise bei Breitschlitzwerkzeugen bekannt, mittels des sogenannten Staubalkens sowohl den Rückdruck als auch den Druck über die Breite des Werkzeuges und damit den Fluß zu beeinflussen. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß es sich beim Breitschlitzwerkzeug grundsätzlich um ein Werkzeug mit einem konstanten Querschnitt über die gesamte Breite handelt und der Staubalken stets den gesamten Querschnitt verändert. Darüber hinaus ist es bei ungleichmäßigen Flußquerschnitten in Formwerkzeugen bekannt, durch Ausarbeiten der Fließwege bzw. Einbauen von Verdrärigerkörpern in den Fließweg des Formwerkzeuges den Fluß /u beeinflussen. Diesen bekannten Maßnahmen haftet n/doch der Nachteil an, daß sie nicht regulierbar sind, d. h. daß während des Extrusionsprozesses keine Veränderung der Fließquerschnitte vorgenommen werden kann. Da jedoch die Verarbeitungsbedingungen für die verschiedenen •Kunststoffrohstoffe von deren speziellen Eigenschaften in hohem Maße abhängig sind und diesen angepaßt werden müssen, beispielsweise ihrer Viskosität, der Abhängigkeit der Viskosität von Temperatur und Druck, der Wärmeempfindlichkeit, dem Schüttvolumen, ergibt sich während des Extrusionsprozesses bereits bei geringen Temperatur- oder Ansalzschwankungen bzw Durchsatzmengenänderungen eine Veränderung des Druckes in dem Extruder und damit eine Veränderung des Ausstoßes durch das Formwerkzeug.

Aus der BE-PS 7 03 752 ist eine Vorrichtung zum Beeinflussen der Fließverhältnisse in einem Extruder bekannt, bei dem in den Fließkanal nach einer fesi eingebauten Lochscheibe vor der Teilung des Fließka· nals eine bewegliche Lamelle eingebaut ist, die vertikal zur Fließrichtung mittels eines Stellorganes verstellbar ist. Diese bekannte Lamelle weist senkrecht zur Fließrichtung über ihre Höhe einen sich verändernden Querschnitt auf, wobei diese Lamelle im Bereich in der Mitte des Fließkanals mittig den kleinsten Querschniti aufweist, der sich nach außen hin zu den Wandungen des Fließkanals erheblich vergrößert. Eine Beeinflussung der Fließgeschwindigkeiten geschieht nun durch transversales Verschieben dieser Lamelle, wobei die

fto unterschiedliche Querschnittgeslaltung dann an der entsprechenden unterschiedlichen Stellen des Fließka nals zur Wirkung kommt. Diese hieraus bekannte Möglichkeit die Fließverhältnisse innerhalb des Fließka nals während des Exirusionsprozesses von außen zi

fr5 verändern, ist einerseits auf die Beeinflussung de* gesamten Fließkanalquerschnittes gleichzeitig be schränkt und des weiteren nur entsprechend dei vorgegebeneii Formgebung der Lamelle in bestimmter

Verhältnissen, nämlich entsprechend der gewünschten Teilung des Fließstromes in zwei nachfolgende Teilströme möglich.

Diese bekannte Einrichtung zum Steuern der Fließverhältnisse versagt jedoch, wenn beispielsweise gewünscht wird, innerhalb eines einzigen FließkanaU mit über den Kanalquerschnitt unterschiedlichen, d. h. asymmetrischen Querschnittbereichen in nur einem Teilbereich eine regelbare Sieuermöglichkeit vorzusehen. Diese bekannte Vorrichtung ist darüber hinaus auch nicht in der Lage, einen einheitlichen Querschnitt einheitlich über den gesamten Querschnitt gleichmäßig mehr oder weniger zu verändern.

Es hat sich nun gezeigt, daß Schwierigkeiten insbesondere beim Extrudieren von zähviskosen Stoffen auftreten, da bereits geringe Schwankunge.i in der Temperatur bzw. in der Durchsatzmenge zu Veränderungen der Fließverhältnisse innerhalb des Extruders bzw. des Formwerkzeuges führen, die einen ungleichmäßigen Ausstoß des Extrudates bewirken.

Die Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, eine Vorrichtung zum Steuern des Druckes und der Fließgeschwindigkeit von plastischen Stoffen in einem Schneckenextruder zu schaffen, die auch während der laufenden Extrusion, d. h. während des Extrusionsprozesses bei sich ändernden Extrusionsbedingungen wirksam werden kann, d.h. eine kontinuierliche Beeinflussung des Druckes bzw. der Fließgeschwindigkeit in Teilbereichen oder einheitlich über den gesamten Querschnitt ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Veränderung des Fließwiderstandes ist dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Steuerlamelle quer zur Fließrichtung über die gesamte Fließkanalbreite konstant ist und die Steuerlamelle durch Drehung mittels der Verstellwelle kontinuierlich verstellbar ist.

Mit der erfindungsgemäß in den Fließkanalquerschnitt eingebauten Steuerlamelle ist es möglich, während des Extrudierens beispielsweise durch Drehen der Lamelle den Fluß zu lenken Ausgehend von einer Anordnung der Steuerlamelle parallel zur Fließrichtung kann durch Schrägstellen der Steuerlamelle die Fließgeschwindigkeit verringert werden. Dies: Verringerung der Fließgeschwindigkeit, die auch als Brernsregulierung bc/.eichnet werden kann, ist jedoch nur bis zu einer gewissen Schrägstellung der Lamelle zur Flußnchtung wirksam, d. h. nur so lange, wie das Material an der Steuerlamelle gleitet, also die Scherfestigkeit des Materials größer ist als die gleitende Reibungskraft auf der Lamelle. Dieser maximale Schrägstellwinkel richtet sich nach den Eigenschaften des Materials, insbesondere der Viskosität, und liegt bei Hart-Polyvinylchlorid bei etwa 10". Wird dieser Winkel der Schrägstellung der Lamelle zur Flußrichtung überschritten, so tritt eine Abscherung auf, d. h. das Material bleibt auf der Lamelle stehen. Bei Hart-Polyvinylchlorid wäre die Folge Verbrennungen, da die Lamelle in diesem Fall wie ein fester Einbau mit Totraum wirken würde.

Der Regulierbereich der Fließgeschwindigkeit der plastischen Massen mit Hilfe der erfindungsgemäöcn '»> Steuerlamelle richtet sich einerseits nach den /u regulierenden Fließquerschnitten und andererseits unter anderem nach den Materialeigenschaften. l:s isi jedoch ohne weiteres möglich, durch Einsetzen einer einzigen Steuerlamelle eine Verringerung der Fließge- ⁽ⁱs schwindigkeit in bestimmten Bereichen um etwa 25 % und mehr zu erreichen, ohne das eine Abscherung des Mim··rials an der Steuerlamelle erfolgt.

Mit dem erfindungsgemäßen Einbau einer Steuerlamelle in den Fließkanal zwischen dem Plastifizierabschnitt und der Extrusionsdüse ist es also möglich, den Widerstand des Fließkanals kontinuierlich während des Extrusionsprozesses zu verändern, wodurch Druckschwankungen infolge Temperaturschwhnkungen bzw. Materialansatzschwankungen bzw. Durchsatzmengenschwankungen laufend ausgeglichen werden können, damit also Druck und Fließgeschwindigkeit steuerbar sind.

Es ist jedoch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht nur möglich, den Druck zwischen Plastifizierwerkzeug und Formwerkzeug zu ändern, sondern auch die Fließunterschiede im Formwerkzeug selbst auszugleichen. Zur Erfüllung dieser Aufgabe wird die erfindungs gemäße Steuerlamelle in den Fließweg innerhalb der ExlrusJonsdüse an den entsprechenden Stellen eingebaut. Hierdurch wird insbesondere möglich, Formwerkzeuge, die keinen konstanten Extrudatquerschnitt über die gesamte Breite aufweisen, d. h. also Formwerkzeuge für asymmetrische Profile, kontinuierlich in bezug auf den Druck und den Fluß zu regeln. Dieses ist insbesondere bei solchen Querschnitten von Extrudaten von Bedeutung, bei denen in bestimmten Querschnittbereichen Maierialverdickungen gegenüber anderen Bereichen vorliegen. Es ist bekannt, daß in einem größeren Querschnitt das Material schneller fließt als in einem engeren Querschnitt. Hier wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung die Möglichkeit gegeben, kontinuierlich während des Extrusionsprozesses die über den Querschnitt gesehen unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten in dem Formwerkzeug bei erneut eintretenden Störungen kontinuierlich auszuregeln.

Die Größe und Anzahl der Steuerlamellen richtet sich nach dem zu beeinflussenden Fließquerschnitt einerseits in dem Fließkanal zwischen Plastifizierabschnitt und Extrusionsdüse, d. h. Formwerkzeug andererseits innerhalb des letzteren. Es ist möglich, beispielsweise in einem Fließkanal die Steuerlamelle so auszubilden, daß sie in der Höhe den gesamten Fließquerschniit erfaßt, während es in anders gelagerten Fällen, beispielsweise innerhalb des Formwerkzeuges /.weckmäßig sein könnnte, die Steuer'amelle in ihrer Höhe nur einen Teil des Fließquerschnittes ausfüllen zu lassen. Für die Fälle, in denen der Regulierspielraum einer Steuerlamelle nicht ausreicht, können in Weiterbildung der Erfindung zwei oder mehr Steuerlamellen nebeneinander und/ oder hintereinander im Fheßkanalquerschniti angeordnet werden. Auf diese Weise ist es möglich, über den gesamten Fließquerschnitt hinweg in bestimmten Bereichen unabhängig von anderen Bereichen kontinuierlich regulierend einzugreifen. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen der Steuerlamelle entsprechen den Kennzeichen der Ansprüche 2,4 bis 7.

Die erfindungsgemäße Steuerlamelle ist in den Zeichnungen dargestellt u id wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F ^; g. 1 das Arbeitsschema eines Schneckencctruders.

F i g. 2a. b. c drei Schnitte in verschiedenen Ebenen durch einen Fließkanal mit eingebauter Steuerlamelle,

F i g. 3 eine weitere Ausgestaltung der Steuerlamelle in Seitenansicht,

F i g. 4 einen Querschnitt durch einen Fließkanal mit mehreren nebeneinander angeordneten Steuei lamellen.

F i g. 5a. b zwei zueinander senkrechte Schnitte durch einen Fließkanal mit mehreren neben und hintereinander angeordneten Steuerlamelien,

I·" 1 g. 6a, b zwei Schnitte durch einen Fließkanal mit

geteilten Steuerlamellen,

Fig. 7a, b zwei Querschnitte durch einen Flicßkanal mit rundem Querschnitt mit Steucrlamelle,

Fig.8 ein extrudiertes Profil mit asymmetrischem ungleichstarkem Querschnitt,

F i g. 9a, b, c drei Ansichten eines Formwerkzeuges im Auszug für das Profil nach Fig. 8 mit eingebauter Steuerlamelle,

F i g. 10a, b zwei weitere Ansichten auf die eingebaute Stcuerlamelle nach F i g. 9 in Funktion.

In der Fig. 1 ist das Arbeitsschema eines Schneckenextruders im Querschnitt schematisch dargestellt. Die Einfüllung des Rohstoffes 31 erfolgt in den Trichter 30. der am Ende des die Schnecke 32 umgebenden hohlzylindrischcn Gehäuses angebracht ist. Das Gehäuse 34 ist außenseitig mit Kühlkanälcn 33 bzw. Heizbändern 42 ausgestattet. Der eingefüllte Rohstoff 31 wird in der Zone I eingezogen und verdichtet, nachfolgend in der Zone 11 erwärmt und plastifiziert und in der anschließenden Zone III komprimiert und ausgestoßen. Am Ende dieses durch die Schnecke 32 bestimmten Plastifizierwerkzcugs schließt sich das Formwerkzeug 36 an. Der Übergang zwischen der Schnecke 32 und dem Formwerkzeug 36 wird durch den Fließkanal 41 gebildet. Zur Regulierung des Flicßdrukkcs ist beispielsweise in den Flicßkanal 41 eine Lochplatte 39 fest eingebaut. Innerhalb des Formwerkzeuges 36 kann die Flußregulierung beispielsweise durch fest eingebaute Verdrängerkörper gesteuert werden. Das Formwerkzeug 36 kann beispielsweise als Breitschlitzdüse, Rohrdüse, Lochdüse, Profildüsc od. dgl. ausgebildet sein. Am Düsenmund 37 verläßt das F.Ntrudat 38 den Schneckenextruder. Der Bereich zwischen der Schneckenspitze 35 und dem Formwerkzeug 36 wird als Fließkanal 41 bezeichnet, der außen von der Flicßkanalwandung 1 begrcn/l ist. Die Plastifi/iercinhcit kann auch aus mehreren Schnecken bestehen.

Fine Möglichkeit zum Steuern des Druckes bzw. Flusses in dem Fließkanal zwischen Plastifizierwcrkzeug und Formwerkzeug bzw. innerhalb des Formwerkzeuges ist durch Anwendung der Steuerlamellc nach Fig. 2a, b und c gegeben. In der Fig. 2 ist die Vorrichtung in ihrer einfachsten Form in drei Ansichten dargestellt. Der den Fluß der plastischen Masse beherbergende Fließkanal 41 ist von der Fließkanal wandung 1 begrenzt. In dem gezeigten Beispiel ist die l-licükanalwandung I aus einem Stück gearbeitet. Der Pfeil 19 gibt die FluDrichtung an. Die zur regelbaren Veränderung des Widerstandes im Fließkanal 41 vorgesehene Stcuerlamelle 2 ist an beiden Enden mit einem zylindrischen Ansatz 3 ausgebildet, art den Flicßkanol 4t gegenüber der Fließkanalwandung 1 abdichtet und vermeidet. daQ lote Stellen im Fluß entstehen. Gleichzeitig dienen die zylindrischen Ansätze 3 als Fuhrung für die Stcuerlamelle 2. Die Ansetze 3 sit/cn in Bohrungen 11, 12 des Gehäuses passend und abdichtend. An dem einen Ende ist die Steucrlomcllc 2 über den zylindrischen Ansatz 3 hinaus verlangen in Gestalt der Vcrstcllwcllc 4, die ein Verdrehen der Stcuerlamelle 2, beispielsweise mittels des Vierkantes 6 ermöglicht. In der Aufsicht auf den Schnitt AA der F i g. 2b nach F i g. 2c ist die Drehrichtung 3 der Stcuerlamelle 2 eingezeichnet. Die Mutter 7 hat die Aufgabe, nach Festlegung der Stellung der Stcucrlnmel Ic 2 diese in ihrer jeweiligen Stellung zu halten. Der Querschnitt 20 der Stcuerlamelle 2 ist linsenförmig ausgebildet, so daß strömungstcchnisch gesehen keine Totstellen entlang der Steuerlamelle entstehen können wo beispielsweise ein thermisch empfindliches Material wie z. B. Polyvinylchlorid, sich festsetzen und durch Überhitzung zersetzen könnte. Der Querschnitt 20 der Steuerlamellc 2 ist so dünn gehalten, wie es statisch möglich ist, um durch den dünnen Querschnitt möglichst wenig Materialvolumcn im Querschnitt des Fließkanals betrachtet wegz.unehmen. Durch Verdrehen der Steuerlamclle 2 in der Drehrichtung 5, d. h. durch Schrägstcllen

ίο der Stcuerlamelle in bezug auf die Flußrichtung 19, tritt eine Beeinflussung des Flusses durch Abbremsen der Fließgeschwindigkeit ein. Diese Flußregulierung kann von außerhalb des Fließkanals während des Fließvorganges, d. h. während des Extrudierens durch einfaches Drehen der Lamelle erfolgen. Eine solche Regulierung des Druckes bzw. der Fließgeschwindigkeit innerhalb des Fließkanals ist beispielsweise erforderlich, wenn durch unterschiedliche Fütterung des Extruders mil unterschiedlichen Materialchargcn sich die Druckvcrhältnisse innerhalb des Extruders verändern und damit eine Veränderung des Ausstoßes, d. h. der Abmessungen des Extrudats bewirken. Mit der Steuerlamelle ist e; möglich, diese Veränderungen des Druckes bzw. dci Flicßgcschwindigkcit der plastischen Masse während des laufenden Prozesses auszugleichen.

Die Beeinflussung der Fließgeschwindigkeit mit der Stcuerlamelle ist bei thermisch empfindlichen Stoffer bis zu einer gewissen Schrägstellung begrenzt. Hier isi die Drehung der Stcuerlamelle solange wirksam, wit das plastische Material an der Lamelle noch gleitet, als( die Scherfestigkeit des Materials größer ist als dit gleitende Reibungskraft an der Lamelle. Bei Überschreiten eines bestimmten Winkels der Schrägstellung der Lamelle, der matcrialabhängig ist, tritt eine Abschcrunji

.15 auf, d. h. das Material bleibt auf der Lamelle stehen, unc nachfolgend ergeben sich Verstopfungen bzw. Zersetzungen des Materials. Dieser maximale Verdrehwinke der Sieuerlamcllc 2 beträgt beispielsweise bei Hart-Po Iyvinylchlorid etwa 10". Diese Gefahr ist bei thermiscl· unempfindlichen Stoffen nicht gegeben. Die Größe dei Beeinflussung der Fließgeschwindigkeit bzw. des Druk kes innerhalb des Fließkanals hängt von den Maßver hältnissen zwischen dem Querschnitt des l'ließkanal; utid der Stcuerlamelle sowie von den Materialcigen schäften ab. F.inc einzelne Stcuerlamelle hat nur einer bestimmten Rcgulicrbcreich. der jedoch bei der Verringerung der Fließgeschwindigkeit um 25% um mehr liegen kann. Reicht die Rcgulicrmoglichkeit einci einzigen Stcuerlamelle nicht aus, so ist es möglich, aucr

so zwei oder mehr Stcuerlamcllen sowohl ncbcncinundci und/oder hintereinander einzusetzen. Beispiele hicrfui sind in der Fig.4 dargestellt. Hier sind über der Querschnitt des Fließkanals 41 parallel nebcncinundci über die gesamte Höhe des Flicßkonals 41 reichend vici Sleucrlamellen 2 nebeneinander angeordnet. Mit cinci solchen Anordnung mehrerer Stcuerlamcllen ist es aucr möglich, falls erwünscht, über den Querschnitt de; Flicßkanals hinweg unterschiedlich zu steuern, wa: beispielsweise für nachgcschaltete Formwerkzeuge mi

to asymmetrischen Formgebungsquerschnitten von Be dcutung ist. In den beiden Schnitten nach F i g. Sd und t ist die Anordnung mchrcisr Steucrlamellen 2 in zwe verschiedenen Querschnittebcnen des Flicßkanals 41 dargestellt, wobei die Stcuerlamcllen In den beider

<"< Ebenen 16 bzw. 17 zusatzlich um 90° zueinondei versetzt verlaufen, wie aus Schnitt B-B der Fi g. 3a nncl· Fig. 3b hervorgeht. Mit einer solchen, wie in Fig. 3t und b gezeigten Anordnung von Stcuerlamcllen ist ei

möglich, einen sehr großen Querschnitt des lließkanals 41 außerordentlich einfach in bezug auf die lließge schwindigkeit in den ein/einen Bereichen zu steuern. Mit den in den Fig. 4 und 5a und b gezeigten Anordnungen mehrerer Steuerlamellen in dem Quer schnitt des lließkanals 41 ist es nicht nur möglich, den Ri'ickdruck zur Schnecke hin zu variieren, sondern auch den Druck und damit die Fheßgeschwindigkeii über den gesamten Querschnitt des lließkanals 411 zu steuern, so daß damit das Hinfließen des Materials in das vorgesetzte Formwerkzeug laufend kontinuierlich gesteuert werden kann.

In der I i g. 3 ist eine Ansicht einer Sieucrlamelle 2 gezeigt, deren Gestalt strömungstechnis.ch bestimmten Anforderungen angepaßt ist. In diesem Fall sind die Aussparungen 10 im Bereich der Fließkanalwandung 1 an der Sieuerlamcllc 2 ausgebildet, um den Widerstand entlang der lließkanalwandung 1 weniger zu erhöhen als in der Mitte des Fließkanals. Damit ist die Bremswirkung der Steuerlamelle in dieser /one geringer als im mittleren Bereich. Im übrigen ist es vorteilhaft, die Steuerlamelle 2 mit den zylindrischen Ansätzen 3 und der Verstellwelle 4 aus einem einzigen Stück /u arbeiten, beispielsw eise aus hochfestem Stahl.

In tier F i g. ba und b ist ein Fließkanal 41 dargestellt. dessen Gehäuse in tlas Oberteil 1/iund das Unterteil 1.7 unterteilt ist. Bei einem solchen geteilten Gehäuse 1 ist es beispielsweise auch möglich, tlie Steuerlamelle 2 zu teilen, und wie in der I i g. ba und b dargestellt, eine untere und eine obere Steuerlamelle 2;i. 2/) vorzusehen .v> In diesem Fall verbleibt /wischen den beiden l'.nden tier Steuerlamellen 2.7. 2/) tier Spalt Π. Aus diesem Beispiel nach I i g. ba und b geht auch hervor, daß die I lohe der Steuerlamelle nicht identisch sein muß mit tier I lohe ties Querschnittes bzw. dem Durchmesser des I ließkanals. 's Die Abmessungen tier Sieucrhimelle richten sich grundsatzlich nach den Abmessungen der I ließkan.ile und Jen an die Regulierung ties Flusses gestellten ■\nlorderungen.

In den beulen Schnuten nach Fig. 7a und b ist H¹ beispielsweise em I Iießkanal4l mit rundem Querschnitt daigestellt, in den die Steuerlamelle 2 eingebaut ist. Die StCIiCi lamelle 2 entspricht in ihrer I lohe hier dem Durchmesser ties lließkanals. In den Bereichen, wo die zylindrischen Ansätze \ tier Sietierliimelle 2 in der -ι*· I ließk.inalwantlung 1 sitzen, ist die liinniwaiidflache im Bereich 14 soweit angepaßt, daß beim Verdrehen der .Stcui'i lamelle hiei Weihe totstellen im Matenallluß entstehen können

Die Vorrichtung zum Steuern tier Flicßgeschwindig ^M' keil ist mil all ihren in den vorangehenden I iguren erläuterten Variationen nicht nur für den lließkanal /wischen Schnecke und Formwerkzeug einset/bar. um den Druck zwischen Schnecke und Formwerkzeug zu lindern, sondern auch um die Fücßuntersehicde innerhalb des Formwerkzeuges auszugleichen, indem sie in das Formwerkzeug eingebaut wird In den nachfolgenden Fig.8, ¹Ia. b und c, IOn und b ist ein Beispiel gezeigt, das den llinbau einer Sleuerlamelle in den I heßweg eines Formwerkzeuges eines usvmmcin <«> sehen /u cxtrudierenden Profils darstellt Die I ig 8 zeigt ein solches ungleichmäßiges Profil 21 im Querschnitt, bei dem Bereiche sehr starker M.itenalan haufungcn mn anderen Bereichen abwechseln Die Siegdicke 22 wird beispielsweise im Bereich des Wulstes ''* 24 um ein Mehrfaches überschniien Bei einem solchen Profilqucrsi-hnitl treten bei der l'.xirusion erhebliche Schwierigkeiten auf, da im Bereich des größten Querschnittes, das ist hier im Bereich des Wulstes 24. das Profil beim Austritt aus dem Formwerkzeug wesentlich schneller läuft als in den siegartigen Bereichen 22. Dieser Tatsache ist bisher in der Regel dadurch Rechnung getragen worden, daß die F.inlaufkanülc innerhalb des Formwerkzeuges entsprechend ausgearbeitet wurden bzw. in den großen Querschnitt Verdrängerkörper fest eingebaut wurden, um so den Fluß im Werkzeug dem Profilquersehnitt anzupassen Diese Maßnahmen versagen jedoch dann, wenn wahrend des Fxtrusionsvorganges Veränderungen in der Temperatur, im Durchsat/ usw. eintreten, die laufend die Fließgeschwindigkeit bzw. den Druck in dem l'ormwerkzeug verändern. Diese laufend eintretenden Veränderungen in den Fließbedingungen können durch die bekannten Maßnahmen von festeingebauten Verdrängerkörpern bzw. entsprechende Fließquerschniite nicht mehr beeinflußt werden. Auch hier kann mit der Steuerlamelle 25 Abhilfe geschaffen werden. Durch F.inbau der Steuerlamelle 25 nach F i g. 9a beispielsu eise in den Querschnittbereich des Profiles mit der größten Materialanhäufung ist es möglich, in diesem Bereich den Fluß im Werkzeug laufend, d.h. während ties F.xmi sionsvorganges zu beeinflussen. Das Formwerkzeug, das ein geteiltes Werkzeug ist. enthält das Wcrk/eugun lerleil 3(w und das Werk/.eugoberieil 36/). Die Steuerlamelle 25 ist so in den Formgebungsquerschnitt des Formwerkzeuges nahe dem Austritt aus dem Formwerkzeug angeordnet, daß es gleichzeitig den verdickten Quersehnitibereich des Wulstes 24 gleichmä ßig unterteilt. Die Steuerlamelle 25 reicht hierbei nur über einen I eil der Höhe des Querschnittes. In der F ig ¹V ist eine Aufsicht auf die Steuerlamelle 25 dargestellt, während in l'ig 4b eine Seilenansicht der Steuerlamelle 25 mit dem F.inbau in das Werkzeugunierteil Jh;/ gezeigt isi. Die Maße der Steuerlamelle 25 richten sich hierbei nach den I lieBquerschniiten innerhalb des Formwerkzeuges bzw. nach ilen Maßen des /u exlnidicrenden Profils 21. In dem gezeigten Beispiel betragt die Fange 2h und die Hohe 2? der Sieuei lamelle 25 jeweils die dreifache Stegdicke (.SV 22 des Profils 21 Verwendet man als Material fur das /u eMiudierende Profil 21 beispielsweise Hart PoKvi n> lchlorul, so ist es mit der in Fi g. 4a. I¹ und c gezeigten Steuerlamelle 25 möglich, die lließgeschwindigkeit im Bereich des Wulstes 24 des Prodis 21 durch Verdrehen der Sieuerlanu'llc schräg zur Flugrichtung um etwa ^r> um JO¹¹M zu vermindern.

Fine solche BeeinfliCiung der I licllgesehwindigkeii innerhalb des I ormwerk/euges ist insoweit von erhebliclui Bedeutung, als bereits geringe Temperatur Schwankungen oder Materinlansnlz.schwnnkungen die I ließvcrhaltnissc m dem Schneckenextruder verandern und damn das Geradeauslaufen des Profiles aus dem Formgebungswerk/eug verändern, l-'ur alle die FlIlIe nttmlich. bei denen beispielsweise der verdickte Bereich des Wulstes 24 des Profils durch Vcrtlnderungen in den F.xirusionsbcdingungcn plot/hch auch nur geringfügig schneller aus dem Formwerkzeug cxiruilicrt wird als der schmale Steg des Profiles, tritt eine Krümmung des Profiles ein. die natürlich keineswegs erwünscht ist.

In der F ig 1On ist ein schcmalischer Querschnitt durch das Werk/eugunlerteil I611 und das Werkzeug oberteil Ihh gezeigt, mit vollständig eingebauter Stcucrl.imellc 2*5. die über den in die Verslellwclle 4 gesteckten Nebel 28 in bezug auf die IluUrichtung schräg gestellt werden kann, wie aus der Aufsicht auf das Werk/etigunierteil 16λ nach F i g. lOb zu ersehen ist

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Hierbei zeigi der Pfeil 18 die Drehrichtung an, wodurch die Sehrügstellung der Steuerlamelle 25 in bezug auf die Flugrichtung 29 erfolgt. DtT Austritt des Profils 21 aus dem Formwerkzeug erfolgt an der Austrittsseite b/.w. dem Düsenmund 37.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Steuern des Druckes und der Fließgeschw'indigkeit von plastischen Stoffen im Bereich des Fließkanals zwischen dem Plastifizierabschnitt und der Extrusionsdüse bzw. innerhalb der Extrusionsdüse eines Schneckenextruders, wobei im Fließkanal eine von außerhalb des Fließkanals verstellbare und den gesamten Fließkanalquerschnitt beeinflussende Steuerlamelle mit in Fließrichtung etwa linsenförmig verlaufendem Querschnitt angeordnet ist, die Steuerlamelle zylindrische, gegebenenfalls abgestufte Ansätze zum abdichtenden Einbau in die Fließkanalwände aufweist und mit einer als Verstellwelle dienenden Verlängerung des Ansatzes versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Steuerlamelle (2) quer zur Fließrichtung über die gesamte Fließkanalbreite konstant ist und die Steuerlamelle durch Drehung mittels der Verstellwelle (4) kontinuierlich verstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Fließrichtung etwa linsenförmig verlaufende Querschnitt der Steuerlamelle in den an die Fließkanalwände angrenzenden Bereichen verkleinert ist(Fi g. 3).

J. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Steuerlamellen (2) nebeneinander und/oder hintereinander im Fließkanalquerschnitt angeordnet s.ind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Fließkanalquerschnitt eine obere und eine untere einander in der Höhe ergänzende Steuerlamellen (2a, 26) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer'.amelle (25) in einem Teilquerschnitt des Fließkanals so angeordnet ist, daß die Fließgeschwindigkeit eines Teilstromes veränderbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Steuerlamelle (2) quer zur Fließrichtung nur über einen Teilquerschnitt des Fließkanals erstreckt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Steuerlamellen (2) neben- und/oder hintereinander in dem Fließkanalquerschnitt angeordnet sind.