DE3332262A1

DE3332262A1 - Spritzwerkzeug fuer eine kunststoff-schneckenstrangpresse

Info

Publication number: DE3332262A1
Application number: DE19833332262
Authority: DE
Inventors: Hans Reifenhäuser; Paul 5210 Troisdorf Reitemeyer
Original assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Current assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date: 1983-09-07
Filing date: 1983-09-07
Publication date: 1985-03-21
Also published as: DE3332262C2

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Spritzwerkzeug
für eine Kunststoff-Schneckenstrangpress e mit Verteilerblock, Formgebungsblock und gegebenenfalls Homogenisierungszwischenstück, wobei der Verteilerblock eine Einrichtung für eine axiale und zentrale Schmelzeeinführung und der Formgebungsblock zumindest einen Austrittsspalt für eine axiale Strangabführung aufweist, wobei fernerhin im Verteilerblock auf zumindest einem Kegelmantel eine Mehrzahl von Schmelzeverteilerkanälen angeordnet ist, deren Kanalachse auf dem Kegelmantel liegt und radial verläuft, die von der Einrichtung für die axiale und zentrale Schmelzeeinführung ausgehen, in einem Ringspaltraum des Formgebungsblockes bzw. des Homogenisierungszwischenstückes enden und zwischen denen kanalbildende Stege angeordnet sind. Ein derartiges Spritzwerkzeug kann für die verschiedensten Zwecke eingerichtet werden, beispielsweise für die Herstellung von Rohren, Profilen, Schläuchen oder auch zur Verbindung mit einer Blasfolienanlage, wobei mit Hilfe des Spritzwerkzeuges zunächst ein Schlauch stranggepreßt und dieser zur Blasfolie aufgeblasen wird. Es versteht sich, daß insbesondere bei der Verwendung in Blasfolienanlagen durch das Spritzwerkzeug auch eine Zuführung von Kühlluft oder von Stützluft erfolgt, wozu z. B. entsprechende Luftzuführungs- und Abführungskanäle zwischen den Schmelzeverteilerkanälen angeordnet werden können.
Bei dem bekannten gattungsgemäßen Spritzwerkzeug (DE-PS 23 06 834) sind die Schmelzeverteilerkanäle zylindrische Bohrungen mit kreisförmigem Querschnitt Das führt in der strömenden Schmelze zu rheologischen Verhältnissen, die gleichsam eine Abbildung der Stege als Textur in der Wand der hergestellten Gegenstände (z. B. der Rohre, Schläuche oder Folien) darstellen. Diese Textur beeinträchtigt häufig die Festigkeit.
Tatsächlich nimmt die bekannte Ausführungsform zwar Rücksicht auf Mengenstromprobleme, insbesondere bezüglich der Kühlluftführung, jedoch nicht auf die komplizierten hydrodynamischen Zusammenhänge in der strömenden Schmelze mit ihrer eigentümlichen Rheologie.
Um die beschriebene Textur zu verwischen, ist es bei den bekannten Spritzköpfen bekannt, die Durchmesser und Kompressionsverhältnisse zu verändern, was jedoch im Ergebnis zu großen Spritzkopfdurchmessern insgesamt führt und daher aufwendig ist.
Auch arbeitet man mit immer größeren Drücken, ohne zu reproduzierbaren Erfolgen zu kommen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Spritzwerkzeug so weiter auszubilden, daß bei sehr kompakter Bauweise eine durch die kanalbildenden Stege bedingte Textur in den hergestellten Gegenständen praktisch nicht mehr auftritt, und zwar auch dann nicht, wenn mit verhältnismäßig niedrigen Drücken gearbeitet wird, Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die kanalbildenden Stege in einem Schnitt, der durch den Kegelmantel geführt ist, einen Querschnitt aufweisen, der sich (von innen nach außen) aus einem keilförmig erweiterten Einlaufteilstück und einem daran angeschlossenen, keilförmig zusammenlaufenden Auslaufteilstück zusammensetzt, und daß die Schmelzeverteilerkanäle im Bereich des engsten Kanalquerschnittes einen kreisförmigen Querschnitt, im Bereich der Auslaufteilstücke der kanalbildenden Stege einen zu den Auslaufteilstücken hin ellipsenförmig erweiterten Kanalquerschnitt aufweisen, wobei die kleinen Ellipsenrundungen in den Auslaufteilstücken liegen.
In Richtung orthogonal zum Kegelmantel können die Schmelzeverteilerkanäle in Strömungsrichtung sowohl zunehmenden als auch abnehmenden Querschnitt aufweisen, solange die Querschnittsfläche insgesamt in Strömungsrichtung zunimmt. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzeverteilerkanäle in Richtung orthogonal zum Kegelmantel über ihre Länge überall den gleichen Kanaldurchmesser besitzen. Einlaufseitig wird im Rahmen der Erfindung hauptsächlich dafür gesorgt, daß eine gleichmäßige Verteilung der Schmelze auf alle Verteilerkanäle erfolgt. Dazu lehrt die Erfindung, daß die Schmelzeverteilerkanäle im Bereich der Einlaufteilstücke als zylindrische Kanäle geführt sind.
Dazu ist fernerhin vorteilhaft, daß die Schmelzeverteilerkanäle im Bereich der Einrichtung für die Schmelzeeinführung in eine kegelförmige Verteilerspitze mit zentraler Achse übergehen.
Bei einem erfindungsgemäßen Spritzwerkzeug kommt es zu Durchdringungen der Verteilerkanäle und der vorgeschalteten bzw.
nachgeschalteten Strömungsräume für die Schmelze. Es versteht sich, daß man im Rahmen der Erfindung all diese übergänge gleichsam stromlinienförmig gestaltet und mit Verrundungen versieht, wobei eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die zu einer sehr homogenen Struktur des Kunststoffes in der Wandung der hergestellten Gegenstände führt, dadurch gekennzeichnet ist, daß die kanalbildenden Stege einlaufseitig und auslaufseitig mit Durchdringungsverrundungen versehen sind.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Spritzwerkzeuges wird in Strömungsrichtung der Verteilerkanäle deren Querschnittsfläche größer. Damit wird auch das von der Schmelze zu durchfließende Volumen größer. Das führt auch in der hochviskosen Schmelze vermutlich zu Querströmungen der Schmelze in den Verteilerkanälen im Bereich der Auslaufteilstücke der Stege, welche Querströmungen im Sinne der Hydrodynamik Drallkomponenten darstellen und zu Turbulenz und Wirbelerscheinungen führen, die eine innige Durchmischung bewirken. Diese Durchmischungsströme übergreifen am Auslauf der Verteilerkanäle in Umfangsrichtung die Stege, und zwar insbesondere dann, wenn die beschriebenen Durchdringungsverrundungen auslaufseitig an den Stegen vorgesehen sind. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß die Verteilerkanäle eines erfindungsgemäßen Spritzwerkzeuges sich mit modernen Werkzeugmaschinen überraschend einfach herstellen lassen. Die Bearbeitung erfolgt durch die kontinuierliche Koordination von mehreren Steuerungsachsen für das Werkstück bzw. für die Werkzeuge mit dem Ziel der Herausarbeitung der beschriebenen Kanäle, wobei der Kanalanfang aus zirkular angeordneten Nutsegmenten besteht, die in einem Kreisquerschnitt enden. Für die Bearbeitung werden Gesenkfräser eingesetzt, die sowohl im kugeligen als auch im zylindrischen Bereich schneiden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Spritzwerkzeug nach der Erfindung, Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 vergrößertem Maßstab den Verteilerblock aus dem Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 3 eine Abwicklung der Mantelfläche MM des Verteilerblockes der Fig. 2 mit geschnittenen, kanalbildenden Stegen, Fig, 4 in gegenüber den Fig. 2 und 3 vergrößertem Maßstab einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 2, Fig. 5 entsprechend der Fig. 4 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand nach Fig. 2 und Fig. 6 entsprechend der Fig, 4 einen Schnitt in Richtung C-C durch den Gegenstand nach Fig. 2.
Das in den Figuren dargestellte Spritzwerkzeug ist für eine Sunststoff-Schneckenstrangpresse bestimmt. Diese wird beispielsweise unterhalb des in Fig. 1 dargestellten Gegenstandes mit vertikaler Achse angeordnet. Zum Spritzwerkzeug gehören im grundsätzlichen Aufbau ein Verteilerblock 1, ein Formgebungsblock 2 und im Ausführungsbeispiel auch ein Homogenisierungszwischenstück 3.
Der Verteilerblock 1 besitzt eine Einrichtung 4 für eine axiale -und zentrale Schmelzeeinführung. Der Formgebungsblock 2 besitzt zumindest einen Austrittsspalt 5 für eine axiale Strangabführung. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Austrittsringspalt 5, so daß der stranggepreßte Gegenstand ein Rohr oder ein Schlauch ist. - Angedeutet wurde in Fig. 1, daß zum Zwecke der Kühlung auch Luft oder ein anderes Kühlmittel eingeführt werden kann, wozu auf die Kanäle 6, 7 verwiesen wird.
Im Verteilerblock 1 befinden sich im Ausführungsbeispiel auf einem Kegelmantel 8 eine Mehrzahl von Schmelzeverteilerkanälen 9, deren Kanalachse auf dem Kegelmantel 8 liegt und in der Projektion radial verläuft, Die Schmelzeverteilerkanäle 9 gehen von der Einrichtung 4 für die axiale und zentrale Schmelzeeinführung aus. Sie münden in einen Ringspaltraum 10 des Homogenisierungszwischenstückes 3. Zwischen den Schmelzeverteilerkanälen 9 sind kanalbildende Stege 11 angeordnet.
Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 2 und 3 entnimmt man, daß die kanalbildenden Stege 11 in einem Schnitt, der durch den Kegelmantel 8 geführt ist, einen Querschnitt aufweisen, der sich (von innen nach außen) aus einem keilförmig erweiterten Einlaufteilstück 12 und einem daran angeschlossenen, keilförmig zusammenlaufenden Auslaufteilstück 13 zusammensetzt, wobei die Schmelzeverteilerkanäle 9 im Bereich des engsten Kanalquerschnittes bei 14 einen kreisförmigen Querschnitt Q und im Bereich der Auslaufteilstücke 13 der Stege 11 einen zu den Auslaufteilstücken 13 hin ellipsenförmig erweiterten Kanalquerschnitt Q1 aufweisen, wobei die kleinen Ellipsenrundungen 15 in den Auslaufteilstücken 13 liegen. - Dazu wird auf die Fig. 4 bis 6 verwiesen. Im Ausführungsbeispiel ist die Anordnung im übrigen so getroffen, daß die Schmelzeverteilerkanäle 9 in Richtung orthogonal zum Kegelmantel 8 über ihre Länge überall den gleichen Kanaldurchmesser D aufweisen. Das erkennt man in den Fig. 1 und 2, aber auch aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 3 bis 6. Im Bereich der Einlaufteilstücke 12 der kanalbildenden Stege 11 sind die Schmelzeverteilerkanäle 9 im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform zylindrische Kanäle. Im Bereich der Einrichtung für die Schmelzeeinführung 4 gehen sie in eine kegelförmige Verteilerspitze 16 mit zentraler Achse über. In den Fig. 1 und 3 erkennt man, daß die kanalbildenden Stege 11 einlaufseitig und auslaufseitig mit Durchdringungsverrundungen 17 versehen sind. Eine vergleichende Betrachtungider Figuren insgesamt macht deutlich, daß eine weitgehend stromlinienförmige Gestaltung vorliegt.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, im übergangsbereich zwischen Verteilerblock 1 und Homogenisierungszwischenstück 3 einen Lochring anzuordnen, dessen Bohrungen von der Schmelze durchströmt werden und der zur Homogenisierung weiter beiträgt.
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Claims

Spritzwerkzeug für eine Kunststoff-Schneckenstrangpresse Patentansprüche: 1. Spritzwerkzeug für eine Kunststoff-Schneckenstrangpresse mit Verteilerblock, Formgebungsblock und gegebenenfalls Homogenisierungszwischenstück, wobei der Verteilerblock eine Einrichtung für eine axiale und zentrale Schmelzeeinführung und der Formgebungsblock zumindest einen Austrittsspalt für eine axiale Strangabführung aufweist, wobei fernerhin im Verteilerblock auf zumindest einem Kegelmantel eine Mehrzahl von Schmelzeverteilerkanälen angeordnet ist, deren Kanalachse auf dem Kegelmantel liegt und radial verläuft, die von der Einrichtung für die axiale und zentrale Schmelzeeinführung ausgehen, in einem Ringspaltraum des Formgebungsblockes bzw. des Homogenisierungszwischenstückes enden und zwischen denen kanalbildende Stege angeordnet sind, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die kanalbildenden Stege (11) in einem Schnitt, der durch den Kegelmantel (8) geführt ist, einen Querschnitt aufweisen, der sich (von innen nach außen) aus einem keilförmig erweiterten Einlaufteilstück (12) und einem daran angeschlossenen, keilförmig zusammenlaufenden Auslaufteilstück (13) zusammensetzt, und daß die Schmelzeverteilerkanäle (9) im Bereich (14) des engsten Kanalquerschnittes einen kreisförmigen Querschnitt (Q), im Bereich der Auslaufteilstücke (13) der Stege (11) einen zu den Auslaufteilstücken (13) hin ellipsenförmig erweiterten Kanalquerschnitt (Q1) aufweisen, wobei die kleinen Ellipsenrundungen (15) in den Auslaufteilstücken (13) liegen.
12. Spritzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzeverteilerkanäle (9) in Richtung orthogonal zum Kegelmantel (8) über ihre Länge überall den gleichen Kanaldurchmesser (D) aufweisen.
3. Spritzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzeverteilerkanäle 69) im Bereich der Einlaufteilstücke (12) als zylindrische Kanäle geführt sind
4. Spritzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzeverteilerkanäle (9) im Bereich der Einrichtung (4) für die Schmelzeeinführung in eine kegelförmige Verteilerspitze (16) mit zentraler Achse übergehen.
5. Spritzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kanalbildenden Stege (11) einlaufseitig und auslaufseitig mit Durchdringungsverrundungen (17) versehen sind.