DE3332262C2

DE3332262C2 - Spritzwerkzeug für eine Kunststoff-Schneckenstrangpresse

Info

Publication number: DE3332262C2
Application number: DE3332262A
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: 1986-01-16
Also published as: DE3332262A1

Abstract

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. Im Verteilerblock ist auf zumindest einem Kegelmantel eine Mehrzahl von Schmelzeverteilerkanälen angeordnet, deren Kanalachse auf dem Kegelmantel liegt. Die Schmelzeverteilerkanäle gehen von der Einrichtung für die axiale und zentrale Schmelzeeinführung aus und enden in einem Ringspaltraum des Formgebungsblockes bzw. des Homogenisierungszwischenstückes. Zwischen den Schmelzeverteilerkanälen befinden sich kanalbildende Stege. Die kanalbildenden Stege weisen in einem Schnitt, der durch den Kegelmantel geführt ist, einen Querschnitt auf, der sich (von innen nach außen) aus einem keilförmig erweiterten Einlaufteilstück und einem daran angeschlossenen, keilförmig zusammenlaufenden Auslaufteilstück zusammensetzt. Die Schmelzeverteilerkanäle besitzen im Bereich des engsten Kanalquerschnittes einen kreisförmigen Querschnitt, im Bereich der Auslaufteilstücke der Stege sind sie zu einem Auslaufteilstück hin ellipsenförmig erweitert. Die kleinen Ellipsenrundungen liegen in den Auslaufteilstücken.

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Spritzwerkzeug für eine Kunststoff-Schneckenstrangpresse mit

Verteilerblock,

Formgebungsblock und

ggf. Homogenisierungszwischenstück,
wobei der Verteilerblock eine Einrichtung zur axialen und zentralen Schmelzeeinführung und der Formgebungsblock zumindest einen Austrittsspalt für eine axiale Strangabführung aufweist, wobei fernerhin im Verteilerblock auf einem Kegelmantel eine Mehrzahl von Schmelzeveneilerkanälen angeordnet ist, deren Kanalachse auf dem Kegelmantel liegt und in der Projektion radial verläuft, die von der Einrichtung für die axiale und zentrale Schmelzeeinführung ausgehen, in einem Ringspaltraiim des Formgebungsblockes bzw. des Homogenisierungszwischenstückes enden und zwischen denen kanalbildende Stege angeordnet sind, wobei die kanalbildenden Stege in einem Schnitt, der durch den Kegelmantel geführt ist. einen Querschnitt aufweisen, der sich von innen nach außen gesehen aus einem keilförmig erweiterten Einlaufteil und einem daran angeschlossenen, keilförmig zusammenlaufenden Auslaufteil zusammensetzt. 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 insbes. bei der Verwendung von Blasfolienanlagen durch das Spritzwerkzeug auch eine Zuführung von Kühlluft oder von Stützluft erfolgt, wozu z. B. entsprechende Luftzuführungs- und Abführungskanäle zwischen den Schmelzeverteüerkanäien angeordnet werden können.

Bei der bekannten gattungsgemäßen Ausführungsform (DE-AS 20 59 898) besitzen die Schmelzeverteilerkanäle einen rechteckigen Querschnitt deren Ecken Strömungstoträume bilden.

Im Ergebnis konzentriert sich die Strömung der Schmelze nur auf tHien Teilquerschnitt. Das führt am Auslauf der Verteilerkanäle in der strömenden Schmelze zu Theologischen Verhältnissen, die gleichsam eine Abbildung des Strömungsschatten zwischen benachbarten Verteilerkanälen als Textur in der Wand der hergestellten Gegenstände darstellen. Diese Textur beeinträchtigt häufig die Festigkeit. Darüber hinaus ist der Druckverlust in den Strömungskanälen erheblich, was hohe Drücke verlangt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Spritzwerkzeug so weiter auszubilden, daß bei sehr kompakter Bauweise eine durch den Strömungsschatten zwvrhen benachbarten Verteilerkanälen 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 Schrnclzeverteilerkanäle im Bereich des engsten Kanalquerschnittes einen kreisförmigen Querschnitt und im Bereich der Auslaufteile der Stege einen zu den Auslaufteilen hin elüpsenförmig erweiterten Kanalquerschnitt aufweisen, wobei die kleinen Ellipsenrundungen

so in den Auslaufteilen liegen, und daß die Schmelzeverteilerkanäle im Bereich der Einlaufteile als zylindrische Kanäle geführt sind. 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 Einlaufteile als zylindrische Kanäle geführt sind. Dazu ist fernerhin vorteilhaft, daß die Schmelzeverteilerkanäle im Bereich der Einrichtung zur Schmelzeeinführung in eine kegelförmige Verteilerspit-

ze mit zentraler Achse übergehen, was an sich bekannt ist.

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 Obergänge 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 Strörnungsrichtung der Verteilerkanäle deren Querschnittsfläche größer. Damit wird auch das von der Schmelze zu durchmessende Volumen größer. Das führt auch in der hochviskosen Schmelze vermutlich zu Querströmungen der Schmelze in den Verteilerkanälen im Bereich der Ausiaufteiie der Stege, welche Querströmungen im Sinne de. 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 insbes. 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 !Coordination von mehreren Steuerungsachsen für das Werkstück bzw. für die Werkzeuge mit dem Ziel der Herausarbcitur.g der beschriebenen Kanäle, wobei der Kanalanfang aus zirkulär 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

F i g. 1 einen Axialschnitt durch ein Spritzwerkzeug nach der Erfindung,

F i g. 2 in gegenüber der F i g. 1 vergrößerten Maßstab den Verteilerblock aus dem Gegenstand nach Fig. 1. so

F i g. 3 eine Abwicklung der Mantelfläche MM des Vertei'erblockes der F i g. 5 mit geschnittenen, kanalbildenden Stegen,

Γ i g. 4 in gegenüber der F i g. 2 und 3 vergrößertem Maßstab einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach F i g. 2,

F i g. 5 entsprechend der F i g. <*· einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand nach F i g. 2 und

F i g. 6 entsprechend der F i g. 4 einen Schnitt in Richtung C-Cdurch den Gegenstand nach F i g. 2.

Das in den Figuren dargestellte Spritzwerkzeug ist für eine Kunststoff-Schneckenstrangpresse bestimmt. Diese wird beispielsweise unterhalb des in F i g. 1 dargestellten Gegenstandes mit vertikaler Achse angeordnet. Zum Spritzwe^rkzeug gehören im grundsätzlichen Aufbau

ein Verteilerblock t,

ein Formgebungsblock 2 und

im Ausführungsbeispiel auch ein Homogenisierungszwischenstück 3.

Der Verfeilerblock 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 Ausführungsb^pispiel auf einem Kegelmantel 8 eine Mehrzahl von Schmelzeverteüerkanälen 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 .1. Zwischen den Schrne'zevencüerkanälcn S sind kar.aibi^!dende Stege 11 angeordnet.

Aus einer vergleichenden Betrachtung der F i p. 2 und 3 entnimmt man. daß die kanalbildenden Stege Il in einem Schnitt, der durch den Kegelmantel 8 geführt ist. einen Querschnitt aufweisen, der sich von innen nach außen gesehen aus einem keilförmig erweiterten Einlaufteil 12 und einem daran angeschlossenen, keilförmig zusammenlaufenden Auslaufteil 13 zuf ammensetzt. wobei die Schmelzeverteilerkanäle 9 im Bereich 14 des engsten Kanalquerschnittes einen kreisförmigen Querschnitt Q und im Bereich der Auslaufteile 13 der Stege 11 einen zu den Auslaufteilen 13 hin ellipsenförmig erweiterten Kanalquerschnitt Q₁ aufweisen, wobei die kleinen Eilipsenrundungen 15 in den Auslaufteilen 13 liegen. — Dazu wird auf die F i g. 4 bis 6 verwiesen. Im Ausführungsbeispiel ist die Anordnung im übrigen so getroffen, daß die Schmelzeverteilerkanale 9 in Richtung orthogonal zum Kegelmantel 8 über ihre Länge überall den gleichen Kanaldurchmesser D aufweisen. D..S erkennt man in den F i g. I und 2. aber auch aus einer vergleichenden Betrachtung der F i g. 3 bis 6. Im Bereich der Einlaufteile 12 der kanalbildenden Stege 11 sind die Schmelzeverteilerkanale 9 im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform zylindrische Kanäle. Im Bereich der Einrichtung 4 für die Schmelzeeinführung gehen sie in eine kegelförmige Verteiierspitze 16 mit zentraler Achse über. In den Fig. Ί und 3 erkennt man, daß die kanalbildenden Stege 11 einlaufseitig und auslaufseitig mit Durchdringungsverrundungen 17 versehen sind. Eine vergleichende Betrachtung der Figuren insgesamt macht deutlich, daß eine weitgehend stromlinienförmige Gestaltung vorliegt. Im Rahmen der Erfindung liegt es. im Übergangsbereich zwischen Verteilerblock 1 und Homogeniiierungszwischenstück 3 einen Lochring anzuordnen, dessen Bohrungen von der Schmelze durchströmt werden und der zur Homogenisierung weiter beiträgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sprit2\verkzeug für eine Kunststoff-Schneckenstrangpresse mit

Verteilerblock.

Formgebungsblock und

ggf. Homogenisierungszwischenstück,
wobei der Verteilerblock eine Einrichtung zur axialen und zentralen Schmelzeeinführung und der Formgebungsblock zumindest einen Austrittsspalt für eine axiale Strangabführung aufweist, wobei fernerhin im Verteilerblock auf einem Kegelmantel eine Mehrzahl von Schmelzeveneilerkanälen angeordnet ist. deren Kanalachse auf dem Kegelmantel liegt und in der Projektion radial verläuft, die von der Einrichtung für die axiale und zentrale Schmelzeeinführung ausgehen, in einem Ringspaltraum des Formgebungsblockes bzw. des Homogenisiei ungszwischensi jckes enden und zwischen denen kanalbildende Stege angeordnet sind, wobei die karsalbildenden Stege in einem Schnitt, der durch den Kegelmantel geführt ist. einen Querschnitt aufweisen, der sich von innen nach außen gesehen aus einem keilförmig erweiterten Einlaufteil und einem daran angeschlossenen, keilförmig zusammenlaufenden Auslaufteil zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzeverteilerkanäle (9) im Bereich (14) des engsten Kanalquerschnittes einen kreisförmigen Querschnitt (Q) und im Bereich der Auslaufteilc ',{3) der Stege (11) einen zu den Auslaufteilen (13) hin elüpsenförmig erweiterten Kanalquerschnitt (Q,) aufweisen, wobei die kleinen Ellipsenrundungen (15) in den Air,laufteilen (13) liegen, und daß die Schmelzeverteilerkanäie (9) im Bereich der Einlauf teile (12) als zylindrische Kanäle geführt sind.

2. Spritzwerkzeug nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die kanalbildenden Stege (31) einlaufseitig und auslauiseitig mit Durchdringungsverrundungen (17) versehen sind.

3. Spritzwerkzeiig nach einem der Ansprüche 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzeverteilerkanäle (9) in Richtung orthogonal zum Kegelmantel (8) über ihre Länge überall den gleichen Kanaldurchmesser (D) aufweisen.

4. Spritzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzeverteilerkanäle (9) im Bereich der Einrichtung (4) zur Schmelzeeinführung in eine kegelförmige Verteilerspitze (16) mit zentraler Achse übergehen.