DE3026822A1

DE3026822A1 - Vorrichtung zum herstellen eines schlauchfoermigen stranges aus thermoplastischem kunststoff

Info

Publication number: DE3026822A1
Application number: DE19803026822
Authority: DE
Inventors: Reiner Dipl.-Ing. 5205 St.Augustin Kader
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-07-16
Filing date: 1980-07-16
Publication date: 1982-01-28
Also published as: DE3026822C2

Description

"Vorrichtung zum Herstellen eines schlauch-
förmigen Stranges aus thermoplastischem Kunststoff" Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines schlauchförmigen Stranges aus thermoplastischem Kunststoff, wie er mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1 beschrieben ist.
Es ist eine Vorrichtung zum Herstellen eines schlauchförmigen Stranges aus thermoplastischem Kunststoff bekannt (DT-GM 70 43 802), bei der ein Spritzkopf verwendet ist, dessen ringförmiger und in den Speicherraum einmündender Zuführungskanal von einem feststehenden Teil des Spritzkopfes und dem Ringkolben begrenzt ist. Die Zuführung deithermoplastischen Kunststoffes erfolgt über einen normalen kontinuierlich oder diskontinuierlich fördernden Extruder, und zwar wird das Material in Form eines Vollstranges in den Spritzkopf eingeführt, um sodann nach Umströmen eines feststehenden Spritzkopfteiles in den ringförmigen Zuführkanal zu gelangen und damit eine ringförmige Form zu erhalten.
Bei der Umformung vom Vollstrang in den ringförmigen Querschnitt wird das Material mindestens einmal aufgeschnitten und nach Umströmen des feststehenden Spritzkopfteiles wieder verschweißt. Dadurch treten in dem thermoplastischen Kunststoff Inhomogenitäten auf, die in Temperaturunterschiede benachbarter Materialteilchen oder in unterschiedlichen Orientierungen der Molekülketten bestehen können. Eine wesentliche Aufgabe des vorerwähnten Zuführkanals besteht darin, die Homogenität des Kunststoffes durch eine gleichmäßise Verweilzeit im Zuführkanal soweit wie möglich wieder herzustellen. Bei der bekannten Vorrichtung ist jedoch unvermeidbar, daß sich die Länge des Zuführkanals entsprechend der axialen Kolbenbewegung ändert und damit die Verweilzeit und Homogenisierung des thermoplastischen Kunststoffes je nach Stellung des Ringkolbens unterschiedlich wird.
Aus der DE-PS 21 61 356 ist bekannt, den ZufUhrkanal innerhalb der Stirnfläche des als Doppelmantelkolben ausgebildeten Ringkolbens anzuordnen, in dessen Außenmantel ein zur Zylinderwand des Spritzkopfes und zur Zuführöffnung des Extruders offener, gegenüber der Stirnfläche des Ringkolbens abgeschlossener und dem Hub des Ringkolbens entsprechender Längskanal angeordnet ist, welcher einen Durchgang zu dem der Stirnfläche des Ringkolbens abgewandten Ende zur Zuführkanals aufweist.
Aus der DE-OS 26 17 898 ist es bekannt, das vom Extruder eingesp-eiste Material durch einen in der Pinole angeordneten zentralen Zuführungskanal über von dort radial nach außen gerichtete Querkanäle und Längs kanäle und Auslaßöffnungen in den Ringkanal des Doppelmantelkolbens gelangen zu lassen.
Bei der Hubbewegung des Ringkolbens tritt innerhalb der Längskanäle teilweise ein Stillstand des Materialflusses ein, was zu unterschiedlichen Verweilzeiten der Materialpartikel beim Durchfließen der Längskanäle führt. Dies kann vor allem bei der Verarbeitung von hochmolekularen thermoplastischen Kunststoffen zu unerwünschten Inhomogenitäten im ausgestoßenen schlauchförmigen Strang führen, was wiederum unerwünschte Unterschiede in der Wandstärke der Endprodukte zur Folge haben kann. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß wegen der notwendigerweise ständIgen Abdeckung der Längskanäle durch den Ringkolben dieser eine relativ große Bauhöhe bedingt, was die Herstellungskosten des Spritzkopfes nachteilig beeinflußt.
Die beiden letztgenannten Veröffentlichungen weisen einen als Doppelmantelkolben ausgebildeten Ringkolben auf. Insbesondere bei der Verarbeitung von hochmolekularen thermoplastischen Kunststoffen bilden sich bei der Umformung der Einzelvollstränge in einen gemeinsamen ringförmigen Strang an den Zusammenflußstellen Inhomogenitäten aus, die zu unerwünschten Dünnstellen in der Wandung des Endproduktes führen können.
Aus der DE-OS 27 12 911 ist es bekannt, das vom Extruder eingespeiste Material über mehrere, außerhalb der Pinole angeordnete Kanäle in den Ringkanal des Ringkolbens gelangen zu lassen. Bei dieser Spritzkopfkonstruktion ist bei Verwendung von nur einem Extruder die Materialeinspeisung in die außerhalb der Pinole angeordneten Kanäle nur dann möglich, wenn ein zusätzliches, kostenaufwendiges Verteil system zwischengeschaltet wird. Da die Kanäle stets vom Ringkolben überdeckt sein müssen, ergibt sich zwangsläufig eine relativ große Bauhöhe für den Ringkolben, was die Herstellungskosten des Spritzkopfes nachteilig beeinflußt. Nachteilig ist ferner, daß der Ringkolbenmantel sehr dick auszuführen ist, um die in den Ringkolbenmantel eintauchende Längskanalhülse aufnehmen zu können.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Spritzkopf der eingangsbeschriebenen Art konstruktiv so zu gestalten, daß weitgehend gleiche Verweilzeit der einzelnen Materialteilchen auf dem Fließweg vom Extruder zum Speicherraum bei möglichst kleiner Bauhöhe des Ringkolbens gewährleistet ist, und bei der Umformung der Einzelvollstränge zu einem gemeinsamen ringförmigen Strang an den Zusammenflußstellen keine sich nachteilig auf das Endprodukt auswirkende Inhomogenitäten sich ausbilden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Spritzkopf vorgeschlagen, wie er in den Merkmalen der Ansprüche beschrieben ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
Es zeigen in Längsschnitten Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung mit Doppelmantelkolben in oberer und unterer Kolbenstellung und durch Vorsprünge des Ringkolbens nach oben begrenzte Langskanäle; Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung mit Doppelmantelkolben in oberer und unterer Kolbenstellung, wobei der Ringkolben oberseitig mit einer zentralen Schiebehülse versehen ist; Fig. 3 eine Ausführungsform der Erfindung mit Doppelmantelkolben in oberer und unterer Kolbenstellung, wobei die von der zentralen Materialzuführung in den im Ringkolben angeordneten Ringkanal hineinführenden Durchlässe aus einer Vielzahl von auf dem Umfang der Pinole und dem Ringkolbeninnenteil angeordneten Bohrungen bestehen, wobei zwischen den Bohrungssystemen ein freier Ringraum verbleibt; Fig. 4 eine Ausführungsform der Erfindung mit Dreifachmantelkolben in unterer Kolbenstellung; Fig. 5 eine Ausführungsform der Erfindung mit Dreifachmantelkolben in unterer und oberer Kolbenstellung, wobei Vorsprünge des Ringkolbens die Längskanäle nach oben begrenzen; Fig. 6 eine Ausführungsform der Erfindung mit Dreifachmantelkolben in unterer und oberer Kolbenstellung, wobei der Ringkolben mit einer zentralen Schiebehülse versehen ist; in Querschnitten Fig. 7 einen schlauchförmigen Strang, wie er bei Anwendung des Doppelmantelkolbens mit Zweifach-Materialeinspeisung in den Ringkolben entsteht; Fig. 8 einen schlauchförmigen Strang, wie er bei Anwendung des Doppelmantelkolbens mit Vierfach-Materialeinspeisung in den Ringkolben entsteht; Fig. 9 einen schlauchförmigen Strang, wie er beispielsweise bei Anwendung des Dreifachmantelkolbens mit einer Zweifach-Materialeinspeisung in in den Ringkolben entsteht; Fig.10 einen schlauchförmigen Strang, wie er beispielsweise bei Anwendung des Dreifachmantelkolbens mit einer Vierfach-Materialeinspeisung in den Ringkolben entsteht.
In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform strömt der thermoplastische Kunststoff vom Extruder 14 zunächst durch die Kanäle 13 und 8 und nach Aufteilung in mindestens zwei Teilströme durch die entsprechende Anzahl Querkanäle 9 und auf der Außenfläche der Pinole 2 angeordneten Längskanälen 10 und den kreisförmigen Durchgängen 11 und gelangt nach Umströmen des Ringkolbeninnenteils 4 in den ringförmigen Zuführkanal 7 und von dort in den Speicherraum 12. Der als Doppelmantelkolben ausgebildete Ringkolben 3 ist oberseitig mit radial nach innen ragenden Vorsprüngen 15 versehen, die die Längskanäle 10 nach oben begrenzen. Dadurch wird erreicht, daß die wirksame Länge der Längskanäle 10 sich entsprechend dem Hub des Ringkolbens 3 verändert, und damit ein Stillstand des Materialflusses vermieden wird. Damit ergibt sich ebenfalls eine geringe Bauhöhe, da die Ringkolben 3 die Längskanäle 10 nicht mehr in ihrer vollen Länge auch in unterer Ringkolbenstellung überdecken müssen.
Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist der konstruktive Aufbau wie bei der Ausführungsform der Figur 1 im wesentlichen beibehalten worden. Unterschiedlich ist, daß der als Doppelmantelkolben ausgebildete Ringkolben 3 oberseitig zentral eine in die Materialzuführung 8 eintauchende Schiebehülse 20 aufweist.
Die Schiebehülse 20 bewirkt, daß sich die wirksame Länge der Materialzuführung 8 entsprechend dem Hub des Ringkolbens 3 ändert, und sich dadurch kein Stillstand des Materialflusses einstellen kann.
Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform strömt der thermoplastische Kunststoff vom Extruder 14 zunächst durch den Querkanal 13 und anschließend in die senkrecht hierzu verlaufende zentrale Materialzuführung 26. Aus dieser gelangt das Material über eine Vielzahl von auf dem Umfang der Pinole 2 und dem Ringkolbeninnenteil 4 angeordneten Bohrungen 19, 18 in den ringförmigen Zuführkanal 7 und von dort in den Speicherraum 12. Zwischen den Bohrungen 19 und 18 liegt ein freier Ringraum 15, dessen wirksame Länge sich entsprechend dem Hub des Ringkolbens 3 ändert, und dadurch ein Stillstand des Materialflusses vermieden wird. Der freie åu 15 ist oberseitig durch einen radial nach innen ragenden, ringförmigen Vorsprung 17 des Ringkolbens 3 abgeschlossen. Die Vielzahl der Bohrungen 18, 19 bewirkt, daß sich der schlauchförmige Strang aus einer der Anzahl der Bohrungen 18 entsprechenden Anzahl von Teilsträngen zusammensetzt.
Die beim Durchfließen des Materials durch die Bohrungen 18, 19 erfolgende starke Materialscherung bewirkt, daß sich nur geringfügige Inhomogenitäten im schlauchförmigen Strang ausbilden und nachteilige Dünnstellen beim Endprodukt weitgehend vermieden werden.
Dies ist insbesondere bei der Verarbeitung von hochmolekularen thermoplastischen Kunststoffen wichtig.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist der Ringkolben 3 als Dreifachmantelkolben ausgebildet, der aus dem Ringkolbenaußenteil 5, dem Ringkolbenmittelteil 5 a und dem Ringkolbeninnenteil 4 besteht, und in dem ein innerer Ringkanal 7 und ein äußerer Ringkanal 6 angeordnet sind. Der thermoplastische Kunststoff strömt vom Extruder 14 zunächst durch den Querkanal 13 in die senkrecht hierzu verlaufende zentrale Materialzuführung 8. Von dort strömt das Material nach Aufteilung in mindestens zwei Teilströme durch eine entsprechende Anzahl von Querkanälen 9 in die Längskanäle 10 und von dort durch weitere Querkanäle 11. Ein Teilstrang gelangt von dort nach Umströmen des Ringkolbeninnenteils 4 in den inneren Ringkanal 7 und von dort in den Speicherraum 12. Der andere Teilstrang fließt über einen weiteren Querkanal lla nach Umströmen des Ringkolbenmittelteils 5 a in den äußeren Ringkanal 6 und von dort in den Speicherraum 12. Dabei bildet sich beispielsweise, wie in Figur 9 und 10 gezeigt, ein schlauchförmiger Strang aus, der aus sich überlappenden Teilsträngen besteht. Dadurch werden unerwünschte Inhomogenitäten im schlauchförmigen Strang und daraus resultierendeengbegrenzte Dünnstellen im Endprodukt weitgehend vermieden. Die Anzahl der Teilströme entspricht der Anzahl der sich überlappenden Teilstränge im schlauchförmigen Strang.
Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform ist der konstruktive Aufbau wie bei der Ausführungsform der Figur 4 im wesentlichen beibehalten. Ergänzt ist lediglich das in der Ausführungsform der Figur 1 beschriebene Konstruktionsteil 15 mit gleichen technischen Wirkungen und Vorteilen.
Bei der in Figur 6 dargestellten Ausführungsform ist der konstruktive Aufbau wie bei der Ausführungform der Figur 4 im wesentlichen beibehalten. Ergänzt ist lediglich das in der Ausfürhungsform der Figur 2 beschriebene Konstruktionsteil 20 mit gleichen technischen Wirkungen und Vorteilen.
Die Figuren 7 und 8 zeigen Querschnitte von möglichen Ausführungsformen des schlauchförmigen Stranges, wie sie unter Verwendung von Doppelmantelringkolben entstehen.
Die Figuren 9 und 10 zeigen Querschnitte von möglichen Ausführungsformen des schlauchförmigen Stranges, wie sie unter Verwendung von Dreifachmantelringkolben entstehen.
Die Längskanäle 10 können auch auf der Innenfläche des Ringkolbeninnenteils angeordnet sein.
L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche 1. Vorrichtung zum Herstellen eines schlauchförmigen Stranges aus thermoplastischem Kunststoff, bestehend aus einem WinkelspritzKopf, der einen in Austrittsrichtung verlaufenden ringförmigen Speicherraum für den thermoplastischen Kunststoff aufweist, wobei der Speicherraum mittels eines Ringkolbens in Richtung auf die Spritzdüse entleerbar ist, und wobei der Speicherraum mit einem oder mehreren Extrudern durch ein teilweise im Ringkolben angeordnetes Kanalsystem verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der als Doppelmantelkolben ausgebildete Ringkolben (3) oberseitig radial nach innen ragende Vorsprünge (15) aufweist, die die L;ingskanäle (10) nach oben begrenzen.
2. Vorrichtung zum Herstellen eines schlauchförmigen Stranges aus thermoplastischem Kunststoff, bestehend aus einem Winkelspritzkopf, der einen in Austrittsrichtung verlaufenden ringförmigen Speicherraum für den thermoplastischen Kunststoff aufweist, wobei der Speicherraum mittels eines Ringkolbens in Richtung auf die Spritzdüse entleerbar ist, und wobei der Speicherraum mit einem oder mehreren Extrudern durch ein teilweise im Ringkolben angeordnetes Kanalsystem verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der als Doppelmantelkolben ausgebildete Ringkolben (3) oberseitig zentral eine in die Materialzuführung (8) eintauchende Schiebhülse (15) aufweist.
3. Vorrichtung zum Herstellen eines schlauchförmigen Stranges aus thermoplastischem Kunststoff, bestehend aus einem Winkelspritzkopf, der einen in Austrittsrichtung verlaufenden ringförmigen Speicherraum für den thermoplastischen Kunststoff aufweist, wobei der Speicherraum mittels eines Ringkolbens in Richtung auf die Spritzdüse entleerbar ist, und wobei der Speicherraum mit einem oder mehreren Extrudern durch ein teilweise im Ringkolben angeordnetes Kanalsystem verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die von der zentralen Materialzuführung (16) zum Ringraum (7) des Ring- * verlaufenden Materialdurchlässe aus einer Vielzahl von auf dem Umfang der Pinole (2) und dem Riwkolbeninnenteil (4) angeordneten Bohrungen (18,19) bestehen, und zwischen den Bohrungssystemen ein freier Ringraum (15) angeordnet ist.
4. Vorrichtung zum Herstellen eines schlauchförmigen Stranges aus thermoplastischem Kunststoff, bestehend aus einem Winkelspritzkopf, der einen in Austrittsrichtung verlaufenden ringförmigen Speicherraum für den thermoplastischen Kunststoff aufweist, wobei der Speicherraum mittels eines Ringkolbens in Richtung auf die Spritzdüse entleerbar ist, und wobei der Speicherraum mit einem oder mehreren Extrudern durch ein teilweise im Ringkolben angeordnetes Kanalsystem verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ringkolben (3) als Dreifachmantelkolben ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Ringkolben (3) oberseitig radial nach innen ragende Vorsprünge (15) aufweist, die die Längskanäle (10) nach oben begrenzen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Ringkolben (3) oberseitig zentral eine in die Materialzuführung (8) eintauchende Schiebhülse (15) aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der innere Ringkanal (7) und der äußere Ringkanal (6) mit der zentralen Materialzuführung (8) jeweils über ein oder mehrere Kanalsysteme verbunden sind, wobei die Anzahl der Kanalsysteme einander entsprechen.