DE2621770A1

DE2621770A1 - Extruder-spritz- oder blaskopf zur herstellung von hohlprofilen, beispielsweise von schlauchfolien

Info

Publication number: DE2621770A1
Application number: DE19762621770
Authority: DE
Inventors: Hans Altig; Juergen Dr Rothe
Original assignee: Demag Kunststofftechnik Zweigniederlassung der Demag AG
Current assignee: Demag Kunststofftechnik Zweigniederlassung der Demag AG
Priority date: 1976-05-15
Filing date: 1976-05-15
Publication date: 1977-12-08
Also published as: FR2350941A1; GB1553459A; IT1085139B

Description

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DEMAG Kunststofftechnik Zweigniederlassung der DBMAG Aktiengesellschaft, 85 Nürnberg, Rennweg 37

Extruder-Spritζ- oder Blaskopf zur Herstellung von Hohlprofilen, beispielsweise von Schlauchfolien

Die Erfindung betrifft einen Extruder-Spritz- oder Blaskopf zur Herstellung von Hohlprofilen, z.B. von Schlauchfolien, mit einer Düse und einem Dorn, der in der Düse durch Stege od. dgl. gehalten ist und mit dieser einen vom Kunststoffmaterial durchflossenen Ringraum bildet, welcher im Austrittsspalt des Blaskopfes mündet.

Ein bekanntes Problem bei der Herstellung von Schlauchfolien im IOIienblasverfahren besteht darin, dass die den Dorn mit der Düse verbindenden Stege_f Lochplatten od. dgl. den Massestrom zerteilen, so dass im Bereich der Stege eine gewölbte !Fliessfront vorhanden ist. Trotz strömungsgünstiger Ausbildung der Stege ändern sich im Bereich der Fliessfrontwölbung aufgrund von ungleichmässigem Wärmeübergang, Zusammenflies sen von

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Masse unterschiedlicher Temperatur und anderen unkontrollierbaren physikalischen Auswirkungen die Masseeigenschaften, so dass eine Längsnahtbildung, die sogenannten Steg- oder Fliessmarkierungen, insbesondere bei der Verarbeitung von hochmolekularen Kunststoffen nicht -vermieden werden kann. Man hat zwar zur Abhilfe bereits verlängerte Zylinderführungen am Austrittsspalt, sogenannte Bügelstrecken, vorgeschlagen, die jedoch nur eine relativ geringfügige Verminderung der Ausprägung von Stegmarkierungen zur Folge haben, diese Markierungen jedoch nicht zu beseitigen gestatten.

Die Stegmarkierungen sind deshalb von Nachteil, weil in ihrem Bereich sich die mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Kunststoffmaterials beträchtlich von dem übrigen Folienbereich unterscheiden und auch in der Regel Dickentoleranzen von weniger als 10 <f<> nicht erreichbar sind. Letzteres äussert sich insbesondere in einer ausgeprägten Wulstbildung beim Flachlegen und Aufwickeln der im Folienblasverfahren hergestellten Schlauchfolie, zu deren Vermeidung aufwendige konstruktive Lösungen notwendig sind. Diese bestehen im wesentlichen in einer rotierenden Anordnung des Blaskopfes, der Aufwickelvorrichtung oder der Schneckenpresse mit Blaskopf, um hierdurch die Stegmarkierungen gleichmässig über die Wickelbreite zu verteilen. Man hat somit das Auftreten der Stegmarkierungen als unvermeidbar betrachtet und lediglich Lösungen vorgeschlagen, um die nachteiligen Auswirkungen dieser Stegmarkierungen zu beseitigen.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Möglichkeit, das Auftreten der Stegmarkierungen selbst weitgehend einzuschränken oder sogar zu verhindern, was dadurch erreicht wird, dass stromabwärts von den Stegen in dem Ringraum des Blaskopfes eine Anzahl von in Fliessrichtung aufeinanderfolgenden ringförmigen Umschichtelementen angeordnet ist.

Der angestrebte Erfolg wird somit überraschenderweise dadurch erreicht, dass zusätzlich &il den. Stegan« Jjochplatten od. dgl. nach

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weitere von der Masse zu umfliessende Teile im Ringraum angeordnet werden, die jedoch die Masse in einer Vielzahl von Einzelströmen führen, umlenken und teilen, so dass eine gegenseitige "Faltung" und Vermischung der Einzelströme erreicht wird. Dadurch werden die von den Stegen hervorgerufenen, lokal ausgeprägten Masseveränderungen ausgeglichen, so dass am Austrittsspalt die Masse bezüglich ihrer Eigenschaften weitgehend homogen ist. Da die Umschicbtelemente keine Haltefunktion auszuüben haben, kann ihre Wandstärke sehr dünn gehalten werden. Das begünstigt das Abströmverhalten der Masse von den Umschichtelementen selbst und ergibt schon kurze Zeit nach dem Anfahren eine Aufheizung der Umschichtelemente auf die volle Massetemperatür, so dass diese selbst keine oder kaum Markierungen hinterlassen. Je nach der Anzahl der im Ringraum vorgesehenen Umschichtelemente erhält man eine Aufteilung und Vermischung der Masse bis in den Bereich von 1OOOstel mm. Das ergibt erheblich geringere Dickenschwankungen der Schlauchfolie als bisher und macht die aufwendigen tlassnahmen zur Verhinderung der V/ulstbildung beim Aufv/ickeln unnötig.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Vorschlages besteht darin, dass die Umschichtelemente auch in bereits bestehende Anlagen eingebaut werden können, da sie nur stationär angeordnet werden müssen, ein Antrieb also nicht notwendig ist. Es hat sich auch gezeigt, dass gegebenenfalls eine niedrigere Massetemperatur gefahren werden kann, ohne dass Stegmarkierungen zu befürchten sind. Dies wirkt sich betriebstechnisch günstig aus, weil die am Austrittsspalt entstehende Blase, die normalerweise sehr empfindlich ist, stabiler wird und die Kühlstrecke verkürzt oder der Durchsatz erhöht werden kann. Auch stellt sich ein geringerer Druckaufbau vor dem Blaskopf ein, weil die Strömungsquerschnitte im Ringraum grosser gemacht v/erden können.

Die Umschichteleraente bestehen vorteilhafterweise aus zylindrischen oder konischen Ringen, die um zur Fliessrichtung parallele Achsen verwundene Schaufeln tragen. Hierdurch lenken die Schaufeln den

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ihnen jeweils zugeordneten Masse-Teilstrom um und "falten" die einzelnen Teilströme miteinander.

Zum Zweck der Stabilisierung der Umschichtelemente ist es von Vorteil, wenn sich die Schaufeln eines ümschichtelements mit ihren freien Enden jeweils auf dem zugeordneten Ring des nächstfolgenden Umschichtelements abstützen. Eine Steigerung der Gestaltfestigkeit dieser Konstruktion wird erreicht, wenn die freien Schaufelenden Einschnitte aufweisen, in welche der zugeordnete Ring des jeweils nächstfolgenden Umschichtelements einrasten kann.

Eine besonders vorteilhafte, weil herstellungstechnisch einfache und daher billige Lösung besteht darin, dass die Umschichtelemente aus Blech bestehen, wobei die Schaufeln durch in Achsrichtung des zugeordneten Ringes verlaufende Einschnitte und anschliessendes Verdrehender zwischen den Einschnitten liegenden Ringteile um eine zu den jeweiligen Ringteilen mittig verlaufende Erzeugende des zugeordneten Rings gebildet werden. Für den Fall, dass die genannten Einschnitte zueinander parallel und in Achsrichtung des zugeordneten Rings laufen und dass die zwischen den Einschnitten liegenden Ringteile im gleichen Drehsinn tordiert werden, weist ein so hergestelltes Umschichtelement lauter gleiche Schaufeln auf. Hiervon abweichend können aber an jedem Umschichtelement Schaufelgruppen unterschiedlicher Verdrehung, Fläche und/oder Orientierung geschaffen werden. Zweckmässig wird es jedoch immer sein, die Schaufelbreite an deren freiem Ende und die Verdrehung der Schaufeln so miteinander in Relation zu setzen, dass die Ringkanalbreite durch die Schaufeln ganz überdeckt wird. Hierdurch wird vermieden, dass in den Wandbereichen des Ringkanals unbeeinflusste Masseschichten strömen, die die Stegmarkierungen noch enthalten.

Die einzelnen Umschichtelemente können auch jeweils mit dem Dorn und untereinander, z.B. durch Schweissen, verbunden sein, um

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hierdurch die Festigkeit des Umschichtelementensatzes zu erhöhen.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben siah aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Blaskopflängsachse, aus dem die allgemeine Zuordnung des Blaskopfes zu einem Extruder hervorgeht und aus dem aus Übersichtlichkeitsgründen die Umschichtelemente weggelassen sind;

Fig. 2 einen zu Fig. 1 analogen Schnitt durch den Blaskopf alleine in vergrössertem Maßstab, aus welchem Einzelheiten der Anordnung von Umschichtelementen nach der Erfindung hervorgehen;

Fig. 3a, b eine Einzeldarstellung zweier ringförmiger Umschichtelemente in Seitenansicht und Draufsicht (teilweise abgeschnitten), und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Umschichtelementensatz.

Der in Fig. 1 dargestellte im ganzen mit 1 bezeichnete Blaskopf steht über einen Umlenkblock 2 mit einem rechtwinklig zur Blaskopflängsachse angeordneten Extruder 3 in Verbindung. Die Kunststoffmasse wird dem Blaskopf über einen Kanal 4 unter Druck zugeführt und verteilt sich am Eintritt in den Blaskopf 1 über mehrere Bohrungen 5, die zu einer Lochplatte 6 führen. An der Lochplatte 6 ist der Kalibrierdorn 7 angeflanscht, der zusammen mit dem ihn umgebenden Düsenring 8 einen Ringraum 9 sowie den Austrittsspalt 10 für die in Schlauchform austretende Folie 11 bildet. Der Düsenring 8 und die Lochplatte 6 enthalten in bekannter Weise Zuführleitungen 12, die in einer zentralen Längsbohrung 13 des Dornes 7 münden und die Zufuhr von Druckluft

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in das Innere der Schlauchfolie 11 gestatten. Auf Einzelheiten der Ankopplung des Blaskopfes 1 an die weiteren Anlagenteile 2 und 3 braucht hier nicht näher eingegangen zu v/erden.

Der Dorn 7 wird von in Fig. 1 im Schnitt und in Fig. 2 in der Ansicht erkennbaren Stegen 15 der Lochplatte 6 gehalten, die die von der Masse auf den Dorn 7 ausgeübte Druckbelastung aufnehmen und auf den Düsenring 8, der anderweitig abgestützt ist, übertragen. Da die Luftzuleitungen 12 durch die Stege hindurch verlaufen und auch aus Festigkeitsgründen haben die Stege 15 eine beträchtliche Dicke, die trotz strömun^stechnisch günstiger Profilierung der Stege aufgrund des Zerteilens der durchfliessenden Kunststoffmasse Veränderungen in dieser hervorruft, die an den bekannten Blasköpfen die eingangs geschilderten Stegmarkierungen zur Folge haben. Um diese Stegmarkierungen zu verhindern, ist in den Ringraum 9 ein Verbund von beispielsweise neun ringförmigen Umschichtelementen 16 angeordnet, die in .Fliessrichtung hintereinander liegen und den Ringraum 9 bis su der Stelle ausfüllen, an der der Ringraum 9 sich zum Austrittsspalt 10 zu verjüngen beginnt. Wie aus den Figuren 3 und 4 hervorgeht, bestehen die Umschichtolemente 16 im unteren, dem zylindrischen Bereich des Ringraums 9 zugeordneten Teil aus zylindrischen und im oberen, dem konischen Bereich des Ringraums 9 zugeordneten Teil aus konischen Blechringen kurzer Länge (z.B. von 3 cm), die Umlenkschaufeln 18 tragen. Die Umlenkschaufeln 18 eines Umschichtelements 16 haben im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils gleiche Abmessungen und Orientierung. Sie sind durch in Achsrichtung des jeweiligen Blechringes verlaufende Einschnitte und durch ein ausschliessendes Verdrehen der zwischen solchen Einschnitten gebildeten Ringteile um die Mittel-Längsachse dieser Ringteile erzeugt. Im Ausführungsbeispiel sind die Umlenkschaufeln 18 um 90° verdreht, so dass ihre freien Endkanten 19 radial zum Blechring des Umachichtelements 16 stehen. Die freien Endkanten 19 tragen mittig Einschnitte 20, deren Breite der Blechdicke entexiricht, so dass der die Schaufeln 18 tragende Blechring darin eingeschoben und ge-

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halten werden kann (vgl. Fig. 5a). An den so geschaffenen Verbindungsstellen können die Umschichtelemente 16 durch Schweissen miteinander verbunden werden, so dass der in Pig.4 gezeigte Verbund entsteht, der ausserdem am unteren Ende durch einen eingeschweissten Haltering 22 versteift ist. Zur Erhöhung der Gestaltfestigkeit können die Innenkanten der Schaufeln 18 durch Schweissen an die Aussenfläche des Dorns 7 geheftet sein.

Es versteht sich, dass die Ausbildung der Umschichtelemente 16, insbesondere deren Schaufeln 18, entsprechend den vom Ringraum 9 gegebenen Erfordernissen zu erfolgen hat. So lichtet sich der Durchmesser der zylindrischen bzw. leicht konischen Blechringe und auch der Verlauf der Aussen- und Innenkanten der Schaufeln 18 nach dem Durchmesser und dem Wandverlauf des Ringraumes 9. Auch bestimmt sich die Schaufelbreite an den Endkanten 19 oder das Ausmass der Verdrehung der Schaufeln 18 nach der radialen Breite des Ringraumes 9. Die im Ausführungsbeispiel gezeigte radiale Ausrichtung der freien Endkanten 19 der Schaufeln 18 ist deshalb zweckmässig, weil hierdurch einerseits die radiale Breite des Ringraumes 9 durch die Schaufeln 18 vollkommen überdeckt v/erden kann, zugleich aber die maximal mögliche Schaufelzahl an einem Umschichtelement 16 realisierbar ist. Es ist dabei aber zweckmässig, die Länge der freien Endkanten 19 der Schaufeln 18 nicht vollkommen gleich der radialen Breite des Ringraumes 9 zu machen, um die üblichen Kalibriereinstellungen des Austrittsspaltes 10 durch Verschiebung des Domes 7 relativ zum Düsenring 8 zu ermöglichen.

Anstelle der im Ausführungsbeispiel gezeigten Verdrehung der Umlenkschaufeln 18 um 90° kann auch eine stärkere oder schwächere Verdrehung ausgeführt werden. Vorteilhaft kann es auch sein, die ümlenkschaufeln 18 des in Fliessrichtung letzten Umschichtelements 16 so weit zu verdrehen, dass ihre freien Endkanten 19 weitgehend in Umfangsrichtung des Ringraumes 9 verlaufen. Auch ist es zweckmässig, die Einschnitte 20 an

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jeweils aufeinanderfolgenden Umschichtelementen 16 in Umfangsrichtung gegeneinander zu versetzen, so dass eine mehr oder v/eniger grosse schraubenförmige Verwindung des Schmelzestrom3 die Folge ist. Auch dies trägt dazu bei, Stegmarkierungen weitgehend zu verhindern.

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Claims

Ansprüche

Extruder-Spritz- oder Blaskopf zur Herstellung von Hohlprofilen, z.B. von Schlauchfolien mit einer Düse und einem Dorn, der in der Düse durch Stege od. dgl. gehalten ist
und mit dieser einen vom Kunststoffmaterial durchflossenen Ringraum bildet, v/elcher im Austrittsspalt des Blaskopfes
mündet, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts von den
Stegen (15) in dem Ringraum (9) eine Anzahl von in Fliessrichtung aufeinanderfolgenden ringförmigen Umschichtelementen (16) angeordnet ist.
2. Blaskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschichtelemente aus der Form und dem Querschnitt des Ringraums angepassten, z.B. zylindrischen und/oder konischen
Ringen bestehen, die um zur Fliessrichtung parallele Achsen verwundene Schaufeln (18) tragen.
3· Blaskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (18) eines Umschichtelements (16) sich mit ihren freien Enden (19) auf dem Ring des nächstfolgenden Umschichtelements (16) abstützen.
4. Blaskopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Schaufelenden (19) Einschnitte (20) aufweisen, in welche der Ring des nächstfolgenden Umschichtelements (16) einrasten kann.

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5. Blaskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschichtelemente (16) aus Blech bestehen, wobei die Schaufeln (18) durch in Achsrichtung des Rings verlaufende Einschnitte und anschliessendes Verdrehen der zwischen den Einschnitten liegenden Ringteile um eine zu den jeweiligen Ringteilen mittig verlaufende Erzeugende des Ringes gebildet sind.
6. Blaskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschichtelemente (16) untereinander und/oder mit dem Dorn (7) verbunden sind.
7. Blaskopf nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der freien Endkanten (19) der Schaufeln (18) zumindest einiger Umschichtelemente (16) jeweils angenähert gleich der örtlichen radialen Breite des Ringraums (9) ist und die freien Endkanten (19) der Schaufeln (18) jeweils radial zu dem Ring des zugehörigen Umschichtelements (16) stehen.
8. Blaskopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Endkanten der Schaufeln (18) des in Fliessrichtung letzten Umschichtelements (16) in Umfangsrichtung verlaufen.
9. Blaskopf nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die Einschnitte (20) aufeinanderfolgender Umschichtelemente (16) in Umfangsrichtung jeweils um einen vorzugsweise gleichen Betrag und in gleicher Richtung versetzt sind.