DE2900858A1

DE2900858A1 - Vorrichtung zum extrudieren flacher plastischer straenge

Info

Publication number: DE2900858A1
Application number: DE19792900858
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl Ing Macura; Georg Woithe
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1979-01-11
Filing date: 1979-01-11
Publication date: 1980-07-24
Also published as: ES487587A1; FR2446169B1; FR2446169A1; DE2900858C2

Description

Henkelstraße 67 . Henkel KGaA

4000 Düsseldorf, den 9- Januar 1979 ". ZR-PE/Patente

• Bor/Pe

Patentanmeldung C) . ■_:.-. ■ -.. D 5854-

"VorrichtunR zum Extrudieren flacher plastischer Stränge"-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Extrudieren flacher Stränge bzw. Bänder oder· Folien aus plastischer Masse mit Hilfe eines eine Düse aufweisenden Spritzkopfes. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Spritzen eines Bandes mit rechteckigem Querschnitt bzw. zum gleichzeitigen Spritzen mehrerer solcher Bänder. Als . plastische Kasse können dabei z. B. elasto-plastische

und gegebenenfalls klebrige Kautschukprodukte bzw. Kitt C 10 vorgesehVn werden. Bei den flachen Strängen kann es sich beispielsweise um plastische Dichtungsbandprofile handeln.

Zum Herstellen solcher Flachprofile werden beispielsveii·³ in der Kautschukindustrie Spezialspritzköpfe mit auf- -15 wendigen Innenkonturen zum Beeinflussen und Auf teil ^j der Produkcströmung eingesetzt. Zu dem jeweiligen Spritzkopf gehört ferner eine Profildüse. In dar Regel kann mit einer solchen Kombination von Spritr-.kop" und Düse nur ein Querschnitt einer bestimmten plastischen

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Produktmischung extrudiert werden. Bei Änderung der Mischung und/oder des Strangquerschnitts müssen daher Düse und/oder Spritzkopf ausgewechselt werden.

Zum Rationalisieren ist man bestrebt, mehrere flache c Stränge bzw. Bänder oder Folien mit gleicher Breite und gleicher Stärke gleichzeitig zu spritzen. Wegen des ; stark produktabhängigen Kanalflusses im Spritzkopf muß hierbei die Konstruktion der Spritzwerkzeuge häufig in mehreren Versuchen optimiert werden, um u. a. zu erreichen, daß keiner der Stränge gegenüber einem anderen ■ voreilt oder zurückbleibt. In vielen Fällen kann dies Ziel nur erreicht werden, wenn die Spritzleistung - unter Umständen bis an die Schwelle der Wirtschaftlichkeit herabgesetzt wird. V/erden die Spritzwerkzeuge den jeweiligen Erfordernissen.nicht genau angepaßt, so treten außer Unterschieden in Breite und Stärke der einzelnen Stränge Kräuseleffekte und Wellen auf der Strangoberfläche auf. Eine weitere Folge können eine geänderte Fließorientierung oder Einschnürungen sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung eingangs genannter Art einschließlich der Extrusionsdüse und den übrigen Zusatzeinrichtungen so auszubilden, daß mehrere Arten von sich nach Produktmischung und/oder Fließeigenschäften unterscheidenden parallelen Flachprofilen bzw. Bändern oder Folien ohne Wechsel des jeweiligen Spritzkopfes, insbesondere auch bei gleicher Austrittsgeschwindigkeit aller Profile, extrudie.rt werden können. Die Profiibreite und im begrenzten Rahmen auch die Profilhöhe sowie die Zahl der gespritzten Flachprofile soll dabei aof einfache V/eise verändert wer-

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den können. Zum Gewährleisten einer einwandfreien Produktqualität soll ferner die Verweilzeit der jeweiligen Produktmischung im Spritzkopf bzw. in den Extrusions-Werkzeugen durch Verringern dss Produktvolumens des Spritzkopfes auf ein Minimum herabgesetzt sein.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Düse einen in einen geraden Auslaßkanal mit Austritt sschlitζ mündenden Einlaufbereich mit rechteckigem, C~) sich zwischen zwei einander gegenüberliegenden Flächen konvex verengendem Durchflußquerschnitt aufweist und daß der Auslaßkanal an dem Austrittsschlitz durch mindestens einen quer zur Schlitzlänge verlaufenden, als Strangaufteiler dienenden Mittelsteg unterteilt ist. Vorzugsweise soll der Mittelsteg außen auf dem Austrittsschlitz liegen und in Längsrichtung des Schlitzes verschiebbar angeordnet: sein. Es ist ferner günstig, wenn außer einem oder mehreren als Strangbegrenzer dienenden Mittelstegen außen auf den Längsenden des Austrittsschlitzes je ein als Bandbegrenzer dienender Randsteg liegt.

Im wesentlichen wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe also durch eine besondere innere Düsenform und einen oder mehrere außen auf den Düsenaustrittsschlitz gesetzte verstellbare Strangaufteiler gelöst. Die Düse soll an ihrer der Austrittsseite des Spritzkopfes zugewandten Eintrittsseite einen größeren und an ihrer Aus- - trittsseite einen kleineren rechteckigen Querschnitt und einen dazwischen liegenden sich verengenden Kanalabschnitt aufweisen, der vor dom DüsenaustrlöLsschlitz in eine relativ kurze, zum Beispiel 3 bis 5 mm lunge, gera-

JO de Kanal-Zone übergeht;. Der Düsenabschnitt zwischen dem

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Düseneingang und Düsenausgang soll sich dabei im Prinzip

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etwa nach der Formel y - const. — parabeiförmig verengen.

Der Düsenlängsschnitt ähnelt demgemäß also dem Längsschnitt einer Trompete.

Der oder die am Austrittsschlitz der Düse, insbesondere

in Querrichtung verstellbar, befestigten Strangaufteiler ; ermöglichen im bestimmten Bereich das Spritzen jeder be-'' liebigen Anzahl von parallel laufenden flachen Strängen bzw. Bändern oder Folien mit der jeweils gewünschten ^: Breite. Wesentlich ist dabei, daß das Aufteilen in Stränge durch an den Düsenaustrittsschlitz dicht angepreßte Stege bzw. Bügel erfolgt, weil an dieser Stelle die Spritzmischung wegen der vorgeschalteten Kanal- bzw. Kalibrierzone schon weitgehend entspannt ist.

Um an den mit der zu spritzenden Mischung in Berührung kommenden Seitenkanten des jeweiligen zum Aufteilen des flachen Strangs in Einzelbänder verwendeten als Bügel · ausgebildeten Mittelstegs und Randstegs das Bilden von unerwünschten Wirbeln zu vermeiden, werden diese Seiten- oder Bügelkanten zweckmäßig abgerundet. Als Krümmungsradius der Kanten kann vorzugsweise ein Radius von r = 0,2 mm gewählt werden.

Die Spritzmischung ist zwar schon weitgehend entspannt, wenn sie auf den jeweiligen Strangaufteiler-Bügel am Ausgang des Düsensch.11 tzes trifft. Sie quellt aber nach . dem Verlassen der Düse noch weiterhin auf. Da die Flachprofile dadurch breiter als die jedem Einzelband entsprechenden Düsenschlitze sind, ist es erforderlich, den jeweiligen Strangaufteiier-Bügel möglichst dünn zu machen.

j,0 Als günstiger Wert hat sich beispielsweise eine Stärke von nur etwa 0,6 mm erwiesen. D_a sich so dünne Stege bei

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Betrieb biegen würden, ist eine mechanische Stabilisierung erforderlich. Zum Verstärken des dünnen Strangaufteiler-Bügels darf jedoch nur eine im Prinzip so keilförmig ausgebildete Rippe eingesetzt werden, die auf das sich beim Verlassen der Düse in der Breite entspannende Plachprofil keinen seitlichen Druck ausübt. Letzterer würde zum Beispiel bei Verwendung stärkerer bzw. runder Bügel höhere, das gleichzeitige Spritzen von mehreren Strängen ausschließende Austrittswiderstände zur Folge haben.

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Anhand der schematisehen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

!Fig. 1 einen Extruder mit Spritzeinrichtung; Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt von Fig. 1; Fig. 3 die Ansicht "A" der Spritzdüse gemäß 5¹IS. 1; Fig. 4· einen vergrößert gezeichneten Strangaufteiler;

und
Fig. 5 den Schnitt längs der Linie V-V von Fig. 4-.

Die erfindungsgeroäße Vorrichtung gemäß Fig. 1 bis 5 besteht aus einem Sehnecken-Extruder 1, einer Strainerplatte 2, einem beheizbaren Spritzkopf 3i einer Düse 4- und einem oder mehreren Strangaufteilern 5· Der Ausgang des Extruders 1 und die Strainerplatte 2 sind in ihren Formen so ausgeführt, daß eine schneckenbedingte PuI-sierung., Drallbewegung und der ungleichmäßige Fluß der zugeführten plastischen Masse v/ei t geh end aufgehoben werden. Im Spritzkopf 3 wird der runde Strang in einen flachen übergeführt, in die ströraungsgerechte Düse 4- gepreßt und in einzelne rechteckige Flachbänder durch die Strangaufteiler 5 getrennt.

Der gezeichnete Spritzkopf 3 besteht aus einem zu beheizenden Ring, an dem die Düse 4- befestigt ist. Die Düse 4- kann aus zwei Teilen zusammengesetzt sein. Um ein durch den opritzdruck bedingtes Auseinanderspreizen der Düsenteile zu verhindern, wird die Düse 4· vor^iigsv/uise in einen festen Rahmen 7 eingebaut und mit Andruekschraa-8 festgehalten.

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Die zu spritzende Masse gelangt im Anschluß an die ßtrainerplatte 2 durch einen gerundeten, sich von dem Spritzkopf ein tritt 9 und zu dem Spritzkopf atistritt 10 erstreckenden Raum in einen am Spritzkopf austritt 10 bzv/. Düseneintritt 11 beginnenden und bis sum Düsenoustritt 12 reichenden, in einen schmalen Düsenschlitz 1-3 auslaufenden Düsenraum. Zum gegenseitigen Abtrennen und ι Begrenzen der zu extrudierenden Flachprofile dienen die _r- - Strangaufteiler 5 vor dem mittleren Bereich des Düsen-Schlitzes 13 sowie die an den Längsenden des Schlitzes ■ 13 vorgesehenen zu verstellenden Bandbegrenzer 6. Das wesentliche konstruktive Merkmal des Strangaufteilers 5 und des Bandbegrenzers 6 sind die abgerundeten Kanten und die flache, dünne Ausführung des mit dem Spritzgut in Berührung kommenden sowie seitlich verstellbaren Bügels 15- Ein Querschnitt durch den Bügel 15 ist in Fig. 5 vergrößert dargestellt. Der gesamte Strangaufteiler 5 •besteht aus dem flachen Bügel 15 und einer darauf gesetzten, schmaleren und keilförmig auslaufenden Ver- . Stärkungsrippe 16. Letztere ist so konstruiert, daß sie

auch mit der aufquellenden, gespritzten plastischen ( Masse nicht in Kontakt kommt.

Um die Strangaufteiler 5 waagerecht verstellen zu können, sind an ihnen je zwei Langlöcher 17 und am Düsenschlitz "13 ,je zwei passende Führungen 18 (Fig. 3) vorgesehen. An der Stirnfläche beiderseits des DüsenSchlitzes 13 slxio. noch zwei Reihen mit mehreren Gewindobohrupgen zum Befestigen der Strangaufteiler 5 eingesetzt. Der Abstand dieser Bohrungen und die Breite der Langlöcher sind so aufeinander abgestimmt, daß jeder beliebige Teilbcreicb des Düsenschlitzes 13 aufgedeckt werden kann.

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Eine weitere Voraussetzung für das erfindungsgemäße störungsfreie Spritzen ist die zwischen Düseneintritt 11

2 1 und Düsenaustritt 12 nach Art der Punktion y = — konisch verengte Form der Düse 4. Bei dieser Düsenform 1st das Verhältnis von Druckaufbau im Extruderkopf und Spritzgeschwindigkeit optimal einzustellen. Bei allen früheren Vorrichtungen eingangs genannter Art mußten entweder viel höhere Drucke im Extruderkopf aufgebaut werden, um die erfindungsgemäß erzielbaren Spritzgeschwindigkeiten zu erreichen, oder aber man mußte sich mit geringeren Spritz geschwindigkeiten zufrieden geben. Das rührte daher, daß zum Aufteilen der Stränge bestimmte Vorrichtungen im Produktraum eingebaut waren und dadurch im Bereich höchster Scherspannung der plastischen Masse ein zusätzlicher Widerstand in Kauf zu nehmen war. Dieser Widerstand führte vor allem zu einer starken Abbremsung der äußeren Kanten des jeweiligen ein- oder mehrteiligen Profils bzw. zu einem partiellen Voreilen der Mitte des Stranges. Das gespritzte flache Band war damit im Querschnitt nicht rechteckig sondern in der Mitte dicker als an den Rändern. Zu.-Einstellen eines rechteckigen Querschnitts mußten daher schrittweise Korrekturen von Hand an der Düse vorgenomrer. werden. Diese Korrekturen galten aber nur für bestim.rxe Qualitäten und Mischungen des jeweiligen plastischen Katerials. Bei einer größeren Produktpalette mit verschiedenen plastischen Massen und verschiedenen Flachprofiler. war daher eine Vielzahl von aufwendigen Pr-ofildüsen ooviie Zusatzeinrichtungen zum Extrudieren erforderlich- Bei zu hohen Drücken und fo.lgiioh.su hohen Temperaturen durch Spaltrückfluß oder zu geringer Durchflußgeschwindigkeit der plastischen Masse bestand ferner - je nach den speziellen Materialeigenschaften - häufig die Gefahr ejner vorzeitigen Vulkanisierung.

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Die vorgenannten Schwierigkeiten werden durch die erfindungsgemäße Düse behoben, weil sich der Spritzkopf bis zum Düsenaustritt sehr steil von einem ursprünglich runden in einen rechteckigen Querschnitt verengt und weil die Strangaufteiler 5 nicht innerhalb des Produktraums sondern außen auf dem Austrittsschlitz 13 der Düse 4- aufliegen. Durch das erfindungsgemäße Zusammenwirkender Strainerplatte 2, des kurzen Spritzkopfes 3 und der Spritzdüse 4- mit den verstellbaren Strangaufteilern 5 wurde es möglich, die ganze Produktpalette mit den unterschiedlichsten Eigenschaften und Eonfektionierungsformen als Flachprofile zu extrudieren, ohne daß - auch bei in dieser Hinsicht kritischen Materialien - vorzeitig eine Vulkanisierung eingeleitet wird.

Durch die erfindungsgemäße, verstellbare Spritzeinrichtung ist dafür gesorgt, daß alle Flachprofile - bei gleichzeitigem Extrudieren mehrerer Stränge, Bänder, Folien etc. - rechteckig sind und innerhalb sehr enger vorgeschriebener Toleranzen die gleichen Abmessungen ha-

2Q ben. Trotz erheblicher Steigerung der'Spritzleistung , wurde dabei keine nennenswerte Seherung und damit eine verminderte ProduktquaIitat nicht beobachtet.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Strangprofilzahl und -breite in einem bestimmten Bereich an einer einzigen Düse beliebig variiert werden. Die Strang?cUrke läßt sich u.a. mit Hilfe einον das jeweils gerveßte Flachprofii mit einstellbarer Zugkraft abnehmenden Folgeeinrichtung bestimmen. Irgendwelche Störungen innerhalb der Düse können bei der exfin^ungsgemälSen Vorrichtung nicht auftreten, da die Strangauf teiler und <iie cntaprechsj^en Widerstände aus dem Druckbereich in der Düse in den Entspa.a-

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" nungsbereich außerhalb der Düse verlegt worden sind. Insbesondere aus diesem Grund kann die Spritzleistung der erfindungsgemäßen Düse auf das Mehrfache bisheriger Profildüsen eingestellt werden, ohne das Schwierigkeiten betreffend die Homogenitat der extrudierten flachen Stränge, Eänder, Folien usw. auftreten.

■ Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht zudem

keine nennenswerte Gefahr von Störungen infolge von Verunreinigungen. Solche Verunreinigungen, zum Beispiel ■ ungelöste Ka ut schulet eil chen, Bepudarungsklumpen und ähnliches werden von Ausnahmen abgesehen, abgeflacht und durch den engen Düsenschlitz mit der Extrudiergeschwindigkeit hindurchgepx'eßt. Die Strangqualität wird dadurch nicht beeinträchtigt. Dieser Vorteil ist im we-' sentlichen darauf zurückzuführen, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung alle in bezug auf Verunreinigungen eventuell nachteiligen Übergänge innerhalb des Strömungskanals weggelassen bzw. ausgeglichen und - soweit erforderlich - an den Düsenausgang verlegt wor-

den sind. ' '

Da plastische Massen in Vorrichtungen eingangs genannter Art im letzten Extrusionsabschnitt auf die Endprodukttemperatur erhitzt sein können und eine längere Verweilzeit bei dieser Temperatur ein Vulkanisieren im Spritzkopf auslosen kannj muß der übergang zwischen der runden Eintrittsöffnung 9 und der flachen Austrittsöffmiug 10 des Spritzkopfes 3 auf einem sehr kurzen axialen Weg erfolgen (Pig. 2). Auf diesem Weg dürften doshalb auch keine nennenswerten, druckerhöhenden Widerstündo vorhanden sein. Bei plastischen Massen, die

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bei zu großem Widerstand nicht mehr fließfähig sind, ist letzteres besonders wichtig. Bei dem glatt an den Spritzlcopfhohlraum anschließenden sich konisch verengenden Düsenkanal mit rechteckigem Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden vorgenannte Bedingungen in geradezu idealer V/eise erfüllt, weil der Produktraum auf ein Minimum verkleinert bzw. in FÜeßrichtung verkürzt ist und nennenswerte Strömungswiderstände nicht enthält.

In einem Ausführungsbeispiel hat ein erfindungsgemäß aufgebauter Spritzkopf bei einem übergang von 1OS mm Durchmesser auf 18 χ 90 mm Querschnitt eine Länge von nur 50 mm. Die üblicherweise bisher mit einem so kurzen Spritzkopf verbundenen Strömungsnächteile werden durch die erfindungsgemäß verstellbare Düse voll ausgeglichen, weil der Produktraum keinerlei Mechanismen zum Abteilen der Einzelstränge mehr enthält.

Mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wurden bisher Flachprofile zwischen 0,2 und 2,5 mm Stärke und S bis 100 mm 5reite in verschiedensten Korabinationen von Stärke und Breite gespritzt. Die Strangstärke ist durch den Düsenschlitz vorgegeben. Diese Stärke kann aber noch durch änderung der Zugkraft im Strang bis zu +_0,2 mm korrigiert werden. Die Stranggeschwindigkeit konrjbe gegenüber derjenigen bei bisherigen konstanten Profildüsen in vielen Fällen mehr als verdoppelt, werden, v/obei die Geschwindigkeitsgrenze im wesentlichen durc'.i die Leistungsfähigkeit der nachgeschalteten Konfektioniereinrichtung gesetzt wird.

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Liste der Bezup^szeichen

1 = Extruder

2 = Strainerplatte

3 = Spritzkopf

4 = Düse

5 = Strangaufteiler

6 = Bandbegrenzer

7 = Rahmen

8 = Andruckschrauben

9 = Spritzkopfeintritt 10= Spritzkopfaustritt

11 = Düseneintritt

12 = Düsenaustritt

13 = Schlitz

14 = Kanten von 15

15 = Bügel

16 = Verstärkungsrippe

17 = Langlöcher

18 = Führungen

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Leerseite

Claims

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"Vorrichtung zum Extrudieren flacher plastischer Strände" \

Patentan sprüche

Vorrichtung zum Extrudieren flacher Stränge bzw. Bänder oder. Folien aus plastischer Masse mit Hilfe : eines eine Düse aufweisenden Spritzkopfes, dadurch ^; gekennzeichnet, daß die Düse (4·) einen in einem geraden Auslaßkanal mit Austrittsschlitz (13) rnünden- : den Einlaufbereich mit rechteckigem, sich zwischen zwei einander gegenüberliegenden Flächen konvex verengendem Durchflußquerschnitt aufweist und daß der Auslaßkanal an seinem Austrittsschlitz (13) durch mindestens einen quer zur Schlitzlänge verlaufenden als Strangaüfteiler (5) dienenden Mittelsteg unterteilt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kittelsteg außen auf dem Austrittsschlitz (13) der Düse (4) liegt"und längs'des Schlitzes verschiebbar angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem als Strangbegrenzer (5) dienende Mittelsteg bzw. den Mittelstegen außen an den Schlitzenden je ein als Bandbegrenzer (8) dienender Randsteg 15ogt.
4·· Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß die Strangaufteiler C50 aus je einem in Flußrichtung des Strongs

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relativ dünnen Bügel (15) mit einer im Querschnitt etwa dreieckigen Bügelverstärkungsrippe (16) bestehen .
5* Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (15) mit einem Krümmungsradius von größenordnungsmäßig r = 0,2 mm abgerundete Kanten aufweist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche , 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzkopf (3) einen bis auf ein Minimum verringerten Produktraum beim übergang vom runden auf rechteckigen Raum querschnitt aufweist.
7. Vorrichtung nach .'einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß-die Düse (4) aus zwei längs des Düsenschlitzes (13) getrennten, ■ insbesondere in einem Rahmen (7) mit mehreren Andruckschrauben (8) zusammenzupressenden, Teilen besteht . ·' -

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