DE2855607A1

DE2855607A1 - Strangpresskopf zum herstellen von schlauchfolien aus thermoplastischen kunststoffen

Info

Publication number: DE2855607A1
Application number: DE19782855607
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Ing Hessenbruch
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1978-12-22
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1980-06-26
Also published as: DE2855607C2

Description

"Strangpreßkonf zum Herstellen von
Schlauchfolien aus thermoplastischen Kunststoffen" Die Erfindung bezieht sich auf einen Strangpreßkopf zum Herstellen von Schlauchfolien aus thermoplastischen Kunststoffen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Derartige, von einer Rotiervorrichtung umlaufend oder reversierend angetriebene Strangpreßköpfe sind in verschiedenen Bauarten bekannt. Einerseits gibt es Strangpreßköpfe in axialer Bauart, beispielsweise nach der DE-PS 1 808 883 oder der DE-OS 1 925 460. bei dem ein - in Strangpreßrichtung gesehenerster Bauteil stationär vorliegt und an einer oder mehreren stationären Schmelzequellen angeschlossen ist. während ein im stationären Bauteil drehbar gelagertes und durch eine Rotiervorrichtung antreibbares Düsenwerkzeug in Strangpreßrichtung gesehen dahinter vorliegt.
Ferner gibt es deratige Strangpreakäpfe in radialer Bauart, beispielsweise nach der DE-OS 26 26 3511 bei denen ein stationärer äußerer Bauteil mit mindestens einer am Inne num fang mündenden Zuleitung für mindestens einen von einer Schmglzequelle gelieferten plastifizierten Kunststoff vorliegt und bei denen ein koaxiales, von einer Rotiervorrichtung angetriebenes Düsenwerkzeug im äußeren Bauteil gelagert und durch mindestens einen Ringkanal an der (den) Zuleitung(en) angeschlossen ist.
Beide Bauarten gibt es für die Herstellung von Schlauchfolien aus einem einzigen plastifizierten Kunststoff und für die Herstellung von Verbundschläuchen.
Bei derartigen Strangpreßköpfen bereitet das Führen der Schmelzeströme vom stationären Bauteil in das rotierende Bauteil Schwierigkeiten, da aufgrund der Relativbewegung der Bauteile unvermeidbarer Verschleiß auftritt, der zu Leckagen bei den vorliegenden hohen Schmelzedrücken führt. Bei der Herstellung von Verbundschläuchen führen solche Undichtigkeiten wiederum zu unkontrollierbaren Vermischungen und zu einer unzulässigen Kontamination der unter hohem Druck getrennt bis zu den ringförmigen Austrittsspalten geführten, plastifizierten Kunststoffe. Eine solche Vermischung ist aber unerwünscht, da die Dicke der Einzeischichten mit ihren unterschiedlichen Eigenschaften ungleichmäßig ist und so die Qualität des erzeugten Verbundschlauchs gemindert wird.
Zur Vermeidung der genannten Schwierigkeiten wurde bereits der Weg beschritten, einen nicht drehbaren Strangpreßkopf, dessen Abdichtung unproblematisch ist, mit mehreren Schielzequellen fest zu verbinden und die Schmelzequellen samt dem Strangpreßkopf auf einer Rotiervorrichtung anzuordnen (CH-PS 477 274).
Diese Lösung hat sich für die Co-Extrusion von iehrschichtigen Verbundschläuchen bewährt, ist jedoch maschinentechnisch aufwendiger als die alleinige Anwendung eines rotierbaren Strangpreßkopfes, mit dem im wesentlichen das gleiche Ziel erreicht wird, unvermeidliche Dickenschwsnkungen der Schlauchfolie für einen guten Folienwickelaufbau über den Umfang gleichmäßig zu verteilen.
Bei dem eingangs genannten Strangpreßkopf nach der DE-OS 26 26 351 sind zwischen dem ßtationaren äußeren Bauteil und des koaxialen Düsenwerkzeug am Umfang des Schaft es des Dilsenwerkzeuges nicht näher beschriebene Dichtungsringe vorgesehen, die bei der Montage oder bei Wartungsarbeiten wie Kolbenringe im Durchmesser aufgeweitet und über den Rotor geschoben werden müssen. Zwischen zwei benachbarten Dichtungsringen befinden sich bei dem bekannten Strangpreßkopf Durchtrittsnuten, in denen sich durchgedrungene, kontaminierte Kunststoffschmelze am Umfang sammeln kann, die durch radiale Bohrungen in den äußeren Bauteil abgeführt wird.
Bei diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessert es Dichtungssystem zwischen stationären und rotierenden Teilen von Strangpreßköpfen radialer oder axialer Bauart zu schaffen, das gleichermaßen günstig für Einfach- und Mehrfach-Spritz köpfe anwendbar ist und das auch bei hohen Temperatur und Druckbeanspruchungen eine wirkungsvolle Abdichtung nach außen gestattet und in Hehrfach-Spritzköpfen die Kontamination der plastifizierten Kunststoffe verhindert.
Die Lösung der genannten Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 und für Mehrfach-Spritzköpfe im Kennzeichen des Anspruchs 2 angegeben.
Danach besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß der Spalt zwischen dem stationären Bauteil und dem drehbaren Düsenwerkzeug beidseits jeder Zuleitung und des mit dieser Zuleitung verbundenen Ringkanals durch in Drehrichtung verlaufende Profil-Dichtringe abgedichtet ist, bei denen die erforderliche radiale Dichtkraft durch die direkte Beaufschlagung der Rückseiten der Profildichtringe durch den abzudichtenden vollen Druck des jeweiligen plastifizierten Kunststoffes erfolgt.
Vorteilhafte Wcithrbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 10 angegeben.
Danach weisen die Profil-Dichtringe zwei gegeneinander abgewinkelte Dichtflächen auf, welche gegen zwei unter dem gleichen Winkel abgewinkelte Dichtflächen des stationären Bauteils einerseits und des rotierenden Düsenwerkzeuges andererseits angepreßt werden.
Derartige Profil-Dichtringe können beispielsweise in V-Form oder K-Form vorliegen. Bevorzugt ist jedoch ein U-förxiges Querschnitts.
profil der Dichtringe, da eine solche Querschnittsform besonders gut geeignet iet, um den Dichtring durch den Druck des plastifizierten Kunststoffes von der Innenseite her zu beaufschlagen und hierdurch eine gute Anpressung der Dichtflichen an das umlaufende Bauteil einerseits und an die Ausnehmung im stationären Bauteil andererseits zu erzielen. Dabei läßt sich die Beaufschlagung des Profildichtringes durch mindestens eine Bohrung zwischen dem Schmelzezufluß und der offenen Seite des U-förmigen Querschnittsprofils einfach bewerkstelligen.
Eine bevorzugte konstruktive Lösung ist in Anspruch 6 angegeben.
Bei dieser Lösung stützen sich die vom Druck der plastifizierten Kunststoffe beaufschlagten Profildichtringe in Rücken an Rücken-Anordnung an Zwischenringen aus Messing, Sinterbronze oder einem geeigneten Lagermetall ab. Diese Zwischenringe können auch von einem Kühlmittel durchströmt sein, wenn unter erschwerten Arbeitsbedingungen zusätzliche Maßnahmen zur Verhinderung von Schmelzeleckagen erforderlich sind. Durch eine solche Kühlung wird die Steifigkeit der Profildichtringe bei erhöhten Temperaturen verbessert und außerdem wird sämtliche, ggf. am Dichtring noch entlangkriechende Kunststoffschmelze verfestigt.
Schließlich sind in den Ansprüchen 9 und 10 Maßnahmen angegeben, um den Profildichtring beim Anfahren, d.h. vor dem Aufbau des vollen Schuelzedruckes, gespreizt und seine Dichtechenkel in Anlage an den abzudichtenden Bauteilen zu halten. Der Spreizring kann hierbei bevorzugt als im Querschnitt kegelstumpfförmiger Ring ausgebildet werden, der beim Zusammenbau des#Strangpreßkopfes axial vorgespannt wird. Es ist aber auch möglich, zu diesem Zweck einen radial wirkenden Federring zu verwenden.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in einem aus den aufgezeigten konstruktiven Lösungen herzuleitenden Baukaetensystee für umlaufend angetriebene Strangpreßköpfe für die Schlauchfolienherstellung aus einer oder mehreren Schichten.
In solchen Anlagen sind dabei Standardanlagenteile zum Dosieren, Aufschmelzen und Plastifizieren der Kunststoffe verwendbar1 so daß die gegenüber anderen bekannten Ausführungen erforderlichen Sonderkonstruktionen mit niedrigen Stückzahlen und dementsprechend hohen Investitionskosten nur noch für Sonderfälle angewandt werden.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt in der Anwendung der in den plastifizierten Kunststoffen aufgebauten Drücke für die Selbstdichtung der relativ zueinander bewegten Bauteile, wobei die am Dichtungselement radial wirkende Abdichtkraft proportional mit dem Druck des entsprechenden plastifizierten Kunststoffes ansteigt. Schließlich ist als weiterer Vorteil zu erwähnen, daß das erfindungsgemäße Maschinenelement aufgrund der gewählten Werkstoffe besonders wartungsfreundlich ist, da es sich bei Abrieb selbst nachstellt und eine hohe Standzeit und damit einen hohen Ausnutzungsgrad der damit ausgerüsteten Blasfolienanlagen ermöglicht.
Beim Betrieb einer mit einem Strangpreßkopf nach der Erfindung ausgerüsteten Mehrschicht-Blasfolienanlage hat sich gezeigt, daß das Abdichtsystem zwischen den relativ zueinander bewegten Bauteilen des Strangpreßkopfes über eine längere Betriebszeit völlig funktionssicher arbeitet. Obwohl zunächst vermutet wurde, daß die in den Verbindungskanälen zwischen den Schmelzezuleitungen und den zugehörigen Dichtsystemen unter hohem Druck stehenden plastifizier ten Kunststoffe infolge ihrer hohen Verweilzeit bei gleichzeitiger Temperaturbelastung thermisch geschädigt würden, könnte in überraschender Weise festgestellt werden, daß keine Depolymerisations oder Abbauprodukte entstanden, die die erzeugten Kunststoffolien verunreinigten. So konnte über die gesamte Betriebszeit eine erstklassige Folienqualität erzielt werden. Selbst nach dem Stillsetzt der Anlage, bei dem der Strangpreßkopf noch über längere Zeit warm gehalten wurde, und einer späteren erneuten Inbetriebsetzung konnten keine Undichtigkeiten, Verunreinigungen oder Abbauprodukte der Kunststoffe festgestellt werden, die den Betrieb der Anlage oder die Folienqualität beeinträchtigt hätten.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der lediglich ein bevorzugtee Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Im einzelnen stellen dar: Fig. 1 einen Strangpreßkopf in Radialbauweise für die Herstellung von Verbundschlauchfolien; Fig. 2 das Abdichtsystem für den Strangpreßkopf gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.
Der in Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Strangpreßkopf für die Herstellung von Verbundschläuchen oder Verbundachlauchfolien besteht aus einem stationären Bauteil 21 der an zwei nicht näher dargestellte Schmelzequellen, beispielsweise zwei Extruder angeschlossen ist. Diese Schuelzezufuhr ist durch zum Werkzeug gerichtete, axial zueinander versetzte Pfeile angedeutet.
In den stationären Teil 2 verlaufen in radialer Richtung die Kanäle 3, 4 für die Zufuhr des plastifizierten Kunststoffes zu den Ringschlitzen 5, 6 des drehbaren Düsenwerkzeuges 7. Die Kanäle 31 4 enden an der Innenseite an der in dem stationären Bauteil 2 vorliegenden Bohrung für die Aufnahme des Domes 8 des Düsenwerkzeuges 7. Der Dorn 8 ist in Wälzlagern 9, 10 gelagert und von dein Elektromotor 11 angetrieben. Dieser ist mittels Konsole 12 rrn stationären Bauteil 2 des Strangpreßkopfes 1 befestigt.
Der Elektromotor 11 treibt über ein Untersetzungsgetriebe 13 ein Kettenrad 14 an, von dein das am unteren Ende des Dorn 8 aufgekeilte Kettenrad 15 über Kette 16 mitgedreht wird. Die beschriebene Antriebaverbindung kann ebenso in jeder anderen bekannten Weise ausgeführt sein.
Radial dem Ende der Zufuhrkanäle 31 4 gegenüberliegend weist der Dorn 8 jeweils Ringkanäle 17, 18 auf, von denen aus die plastifizierten Kunststoffe über radiale und axiale Bohrungen 19, 20 bzw. 21, 22 zu den Wendelkanälen 231 24 weitergeleitet und zu den Ringschlitzen 5, 6 geführt werden, um das Düsenwerkzeug als Verbundschlauch in noch plastischem Zustand zu verlassen. Die Blas~ luft zum Aufweiten des extrudierten Verbundschlauches wird durch den mit 25 bezeichneten Kanal im Zentrum des Düsenwerkzeuges 7 zugeführt. Dieser ist mit einer geeigneten Druckquelle, beispielsweise einem Gebläse verbunden.
Der stationäre Bauteil des Strangpreßkopfes t, der bis hierher im wesentlichen konventionell aufgebaut ist, ist in Fig. 2 zur Verdeutlichung der Erfindung nochmals vergrößert dargestellt.
Fig. 2 zeigt im einzelnen daß der stationäre Bauteil 2 aus konstruktiv im wesentlichen gleichen Ringelementen 200, 201 besteht, die entsprechend den Erfordernissen des herzustellenden Verbundschlauches in der gewünschten Anzahl axial hintereinandergereiht und durch Schraubverbindungen 202, Zuganker oder dergleichen miteinander druckdicht verbunden sind. Den Ringelementen 200, 201 sind die Endabschnitte 203 und 204 zugeordnet, welche die Wälzlager 9, 10 für die drehbare Lagerung des Dornes 8 aufnehmen und am Umfang bevorzugt nicht näher dargestellte Einrichtungen zur Befestigung des Strangpreßkopfes 1 in einer Tragkonstruktion aufweisen. Diese Endabschnitte 203, 204 sind mit den Ringelementen 200, 201 ebenfalls verschraubt oder in einer anderen geeigneten Weise druckdicht verspannt. Wie bereits zuvor erwähnt, ist an jedem der Ringelemente 200, 201 eine Schmelmequelle, beispielsweise ein Extruder angeschlossen. Durch diese werden die plastifizierten Kunststoffe getrennt radial zugeführt1 über das Kanalsystem im Dorn 8 in das drehend antreibbare Düsenwerkzeug 7 weitergeleitet und auf die Ringschlitzdüsen t 6 verteilt und ausgepreßt.
Zur Vermeidung von Undichtigkeiten und insbesondere von Veriischungen der getrennt geführten und unter hohem Druck stehenden plastifizierten Kunstetoffetröme ist - in Strangpreßrichtung gesehen - in jedem Ringelerent vor und hinter den Schmelzezufuhrkanälen 3, 4 bzw. den zugeordneten Ringkanälen 17, 18 im Dorn 8 ein im Querßchnitt U-förmig ausgebildeter Profil-Dichtring 26 angeordnet. Es sei erwähnt, daß die Ringkanäle 17, 18 alternativ auch im stationären Bauteil 2 vorliegen können, während ihnen im Dorn 8 eine oder mehrere radiale oder schräge Bohrungen 191 21 zugeordnet sind, welche zu den Axialbohrungen 201 22 führen.
Die as Unfang in sich geschlossenen Profil-Dichtringe 26 bewirken eine Abdichtung des engen, in Fig. 2 übertrieben weit dargestellten Spaltes 27 zwischen dem stationären Bauteil 2 und de rotierenden Dorn 8 des angetriebenen Düsenwerkzeuges 7. Somit wird einerseits eine Leckage zwischen den Dichtflächen 205 der Ringelemente 200, 201 bzw. zwischen Ringelementen und den Endabschnitten 203, 204 und andererseits eine Vermischung der Kunststoffströme längs des Domes 8 vermieden.
Nach Fig. 2 sind die Profil-Dichtringe 26 in kreisringförmige Ausdrehungen 28 in den Stirnflächen der Ringelemente 200, 201 des stationären Bauteils 2 eingesetzt und stützen sich gegen einen Zwischenring 29 ab, der jeweils für zwei axial benachbarte Baugruppen gemeinsam vorliegt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß jeweils zwei Profil-Dichtringe 26 in Rücken an Rücken-Anordnungge6en einen Zwischenring 29 in Anlage gehalten sind und zwar so, daß sie beim Betrieb des Strangpreßkopfes von den Schmelzezufuhrkanälen 3, 4 her über eine oder mehrere umfangsverteilte Bohrungen 30 auf der dem Zwischenring 29 abgewandten Fläche mit annähernd dem vollen Schmelzedruck beaufschlagt und angepreßt sind.
Bevorzugt haben die Profil-Dichtringe 26 im Querschnitt ein U-, V- oder K-förmiges Profil und die Bohrungen 30 münden auf der offenen Profilseite 261, so daß die Kunststoffschmelze über den vorliegenden Ringkanal 262 gleichförmig auf den Umfang verteilt wird und die seitlichen, biegeweicheren Schenkel 263 der Profil-Dichtringe 26 gegen die zugeordneten Dichtflächen am stationären Bauteil 2 und am rotierenden Düsenwerkzeug angepreßt und bei auftretendem Verschleiß selbsttätig nachgestellt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Profil-Dichtringes 26 ist in die am rotierenden Dorn 8 anliegende Dichtfläche des Schenkels 263 ein metallisches Ringelement 264 eingesetzt1 durch welches die Kantenfestigkeit des beispielsweise aus einem fluorierten Kohlenwasaerstoffpolymeren wie TrifluorpolyKthylen, Tetrafluorpolyäthyben oder Polysinylhexafluorpropylen (Viton) bestehenden Dichtringes, insbesondere bei thermisch hoher Beanspruchung, erhöht wird.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß in den Profi1#-Dichtring 26 bei dessen Montage - von der offenen Profilseite her - ein ~Feder-oder Spreizring 31 eingesetzt ist, der nach der Verspannung der Ringelemente des stationären Bauteils 2 den innen liegenden Schenkel 263 des Profil-Dichtringes 26 radial gegen die Dichtfläche des Dorns 8 drückt, so daß der Spalt 27 dort bereits abgedichtet wird, bevor Kunststoffschmelze zwischen die Dichtfläche eindringen kann.

Claims

Ansprüche e Strangpreßkopf zum Herstellen von Schlauchfolien aus thermoplastischen Kunststoffen, bestehend aus einem stationären Bauteil, der mindestens eine Zuleitung für einen plastifizierten Kunststoff aufweist, und einem von einer Rotiervorrichtung angetriebenen, drehbaren Düsenwerkzeug, das mit den Zuleitungen verbundene Ringkanäle zur Weiterleitung der plastifizierten Kunststoffe an die Austrittodüse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (27) zwischen dem stationären Bauteil (2) und dem drehbaren Düsenwerkzeug (7) beidseits jeder Zuleitung (3, 4) und des mit dieser Zuleitung (3, 4) in Verbindung stehenden Ringkanals (17, 18) durch in Drehrichtung verlaufende Profil-Dichtringe (26) abgedichtet ist, welche Profil-Dichtringe (26) Dichtflächen aufweisen, die auf ihrer Rückseite durch den Druck des plastifizierten Kunststofres beaufschlagt sind.
2. Strangpreßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Verbundechläuchen der Spalt (27) zwischen dem stationären Bauteil (2) und dem drehbaren Düsenwerkzeug (7) auch zwischen den einzelnen Zuleitungen (3, 4) und den ihnen zugeordneten Ringkanälen (17, 18) durch in Drehrichtung verlaufende Profil-Dichtringe (26) abgedichtet ist, welche Profil-Dichtringe (26) Dichtflächen aufweisen, die auf ihrer Rückseite durch den Druck jeweils eines der plastifizierten Kunststoffe beaufschlagt sind.
3. StrangpreBkopf nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnets daß die Profil-Dichtringe (26) zwei gegeneinander abgewinkelte Dichtflächen aufweisen, welche gegen zwei unter dem gleichen Winkel abgewinkelte Dichtflächen des stationären Bauteils (2) einerseits und des rotierenden Düsenwerkzeugs (7) andererseits anliegen, und daß die Profil-Dichtringe (26) in einer ringförmigen Ausdrehung (28). welche durch Stichkanäle (30) mit jeweils einer Zuleitung (3. 4) für die plastifizierten Kunststoffe in Verbindung steht, derart angeordnet sind, daß der Profil-Dichtring (26) durch den Druck des plastifizierten Kunststoffes gegen die Dichtflächen gedrückt wird.
4. Strangpreßkopf nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, daß die Profil-Dichtringe (26) ein U-fbrmiges. am äußeren Umfang scharfkantiges Querschnittsprofil aufweisen.
5. Strangpreßkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Profil-Dichtringe (26) in Ausdrehungen (28) des stationären Bauteils (2) in Rücken an Rücken-Anordnung angeordnet sind, wobei die am Umfang offene Seite (261) des Querschnitts jedes Profil-Dichtringes (26) der Zuleitung (3, 4) für einen der plastifizierten Kunststoffe gegenüberliegt und mit der Zuleitung (3, 4) durch eine Bohrung (30) im stationären Bauteil (2) direkt verbunden ist.
6. Strangpreßkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das stationäre Bauteil (2) in axialer Richtung geteilt ist und daß sich jeweils zwei Profil-Dichtringe (26) gegen einen in einer Trennfuge (205) des stationären Bauteils (2) angeordneten Zwischenring (29) abstützen.
7. Strangpreßkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenring (29) Anschlüsse aufweist und von einem Kühlmittel durchströmbar ist.
8. Strangpreßkopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Profil-Dichtring (26) aus einem fluorierten Polyolefin, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen, besteht.
9. Strangpreßkopf nach Anspruch 81 dadurch gekennzeichnet, daß in diejenige Dichtfläche des Profil-Dichtringes (26) die an der Dichtfläche des rotierenden Düsenwerkzeuges (7) anliegt, ein metallisches Ringelement (264) eingesetzt ist.
10. Rotierbarer Strangpreßkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (263) des U-förmigen Profil-Dichtringes (26) durch mindestens einen Spreizring (31) in Anlage an den Dichtflächen des stationären Bauteils (2) einerseits und des rotierenden Düsenwerkzeuges (7) andererseits gehalten sind.