DE3716884C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Coextrusionskopf zur Herstellung einer aus wenigstens zwei, vorzugswei­ se drei und mehr Schichten bestehenden Kunststoff- Schlauchstruktur, in der mindestens die Außen­ schicht und Innenschicht aus einem thermisch emp­ findlichen Material, z. B. Hart-PVC bestehen, zwi­ schen denen entweder eine weitere Schicht aus die­ sem Material als Mittelschicht oder eine oder meh­ rere Schichten anderen Materials wie Sperrschicht, Haftvermittlerschichten und Regeneratschicht, an­ geordnet sein können.

In der Kunststoff-Blasformtechnologie gehören mehr­ schichtige Schlauchstrukturen, deren Aufbau dem Verwendungszweck des herzustellenden Gegenstandes angepaßt ist, seit einiger Zeit zum Stand der Tech­ nik. Diese mehrschichtigen Schlauchstrukturen wer­ den in Coextrusionsköpfen hergestellt, in denen zunächst die einzelnen Schläuche der herzustellen­ den Schlauchstruktur ausgebildet und dann zusam­ mengeführt werden, bevor die fertige Schlauchstruk­ tur durch eine Düse den Coextrusionskopf verläßt.

In den bisher bekannten Coextrusionsköpfen werden in der Regel thermisch stabile Kunststoffschmelzen, wie z. B. PP und PE sowie gegebenenfalls zugehörige Haft- und Sperrschichten verarbeitet, wobei diese thermisch stabilen Schmelzen von der Seite her in den Extrusionskopf eingebracht und auf sogenannten "Herzkurven" mit einseitig offenen Kanälen auf Pino­ len bzw. Verteilerhülsen verteilt und zu Schläuchen geformt werden. Zur Verarbeitung von thermisch empfindlichen Kunststoffmaterialien sind diese Coextrusionsköpfe nicht geeignet, da solches Material im Übergangsbereich des offenen Kanals zum benachbarten Bauteil stagnieren und sich durch Wär­ meeinfluß innerhalb kurzer Zeit zersetzen würde. Um aus einem solchen Kunststoff einen Schlauch zu er­ zeugen, muß dieser axial gegen einen Dorn geführt werden, der den Strang zu dem gewünschten Schlauch verteilt.

Deshalb sind Coextrusionsköpfe, z. B. durch die DE 30 44 535 A1, bekannt geworden, in denen die zusam­ men mit dem sie umgebenden Gehäuse ringförmige Ka­ näle für die Schlauchschichtenbildung herstellenden Dorne in ihrem jeweils entgegen der Fließrichtung oben liegenden Teil als Spitzkegel ausgebildet sind. Der in den Coextrusionskopf einfließende Kunststoff strömt dann gegen die Spitze des Kegels und verteilt sich über den gesamten Dornmantel, wodurch ein Schlauch gebildet wird. Mehrere Schichten einer Schlauchstruktur werden dadurch erzeugt, daß mehrere Spitzkegeldorne axial übereinander angeordnet sind, deren oberster direkt axial angeströmt wird, während der darunter liegende durch einen im darüber liegenden Spitzkegeldorn seitlich liegenden Einführkanal beaufschlagt wird, der in der Dornachse nach unten in Richtung auf die Spitze des in Fließrichtung darunter liegenden Kegeldorns umgelenkt wird. Diese bekannten Coextrusionsköpfe haben Nachteile, deren einer ist, daß die übereinander liegenden Spitzkegeldorne eine große Bauhöhe bedingen, also z. B. für die Herstellung eines dreischichtigen Schlauches drei übereinander liegende Dorne im Kopf untergebracht werden müssen. Ein weiterer Nachteil ist eine schlechte Führung der Einzelströme bis zur Vereinigung mit anderen Schichten.

Den Nachteil einer durch mehrere übereinander liegende Spitzkegel bedingten hohen Bauweise besitzt eine Ausführungsform eines in der nicht vorveröffentlichten DE 37 04 698 A1 beschriebenen und dargestellten, zur Verarbeitung thermisch empfindlicher Kunststoffe geeigneten Coextrusionskopfes nicht, weil bei ihm die äußere und die innere Tragschicht und andere dazwischen liegende Schichten nicht durch übereinander liegende Spitzkegel ausgeformt werden. Bei dieser Ausführungsform wird vielmehr der von oben senkrecht auf den Spitzkegel eines Dornes auftreffende Materialstrang in Fließrichtung unterhalb der Kegelspitze durch einen im Querschnitt dachförmigen Ring in zwei ringförmige Materialstränge für die Ausformung der äußeren und inneren Tragschicht aufgeteilt.

Zu den thermisch empfindlichen Materialien gehört insbesondere das physiologisch unbedenkliche Hart- PVC, aber auch z. B. PVDC und PET. Auch EVAL, das für die Coextrusion bevorzugt als Sperrschicht eingesetzt wird, gehört eigentlich zu dieser Gruppe. Es kann in bekannten Coextrusionsköpfen nur dann ohne Schwierigkeiten verarbeitet werden, wenn es eine sehr dünne innen liegende Schicht bildet, die im Kopf nicht mit heißen Wänden in Berührung gelangt, wie das bei der Verarbeitung als Sperrschicht meist der Fall ist. Da Hart-PVC ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel ist, wird zur Vereinfachung der Darstellung nachfolgend nur hierauf Bezug genommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den der DE 37 04 698 A1 zugrunde liegenden Gedanken zu erweitern und zu verbessern und damit einen Coextrusionskopf anzugeben, mit dem thermisch instabiles, empfindliches Material, insbesondere Hart-PVC, bei gedrungener Kopfbauweise mehrschichtig allein oder zusammen mit anderem Material verarbeitet werden kann. Zur Aufgabe gehört ferner, in dem Kopf auf einfache Weise auch die Schlauchschichtbildung für nicht empfindliche Kunststoffe unterbringen zu können und jeder Schicht bis zur Zusammenführung mit anderen Schichten eine einwandfreie Führung zu geben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße Coextrusionskopf hat einen Doppeldorn mit einem oberen, durch einen zentralen Kanal von oben angeströmten Spitzkegel, und einen zweiten unteren, entgegengesetzt zum oberen Kegel gerichteten Spitzkegel, der von einem ebenfalls in einem zentralen Kanal von unten nach oben geführten Materialstrang angeströmt wird. Auf bzw. in diesem Doppeldorn werden zwei Materialströme zu je einem Schlauch ausgeformt, wobei der von unten nach oben geführte Materialstrom im Ausformungsprozeß nach unten umgelenkt und bei gleicher Fließrichtung wie derjenigen der Schlauch-Außenschicht später mit dieser vereinigt wird. Der obere und der untere Spitzkegel sind dabei koaxial zueinander angeordnet.

Zur Ausbildung der inneren Schlauchschicht ist ein innerer Anströmring koaxial innerhalb des Doppel­ dorns angeordnet, dessen zentrale Durchgangsboh­ rung den unteren zentralen Kanal bildet, durch den der Materialstrang nach oben gegen den unteren Spitzkegel geführt wird. Die Schlauchschicht wird zwischen der Außenwand dieses inneren Anströmrin­ ges und der beabstandeten Innenwand des Doppeldorns ausgebildet.

Der erfindungsgemäß vorgesehene Doppeldorn ermög­ licht die Ausbildung zweier Schlauchschichten aus einem thermisch empfindlichen Material, wie z. B. Hart-PVC, bei einem geringen Raumbedarf, wobei der Coextrusionskopf ferner nur eine geringe Anzahl von Bauteilen aufweist. Auch hinsichtlich der Verfah­ renstechnik und seiner Fertigung ist der erfindungs­ gemäße Coextrusionskopf besonders günstig.

Gemäß der Erfindung wird ferner vorge­ schlagen, daß der Coextrusionskopf eine Kernhalter­ platte aufweist, die die konstruktive Verbindung zwischen dem Kopfgehäuse und sämtlichen innenlie­ genden Bauteilen herstellt. Dies gilt nicht nur für den Doppeldorn, der sich auf einem Mittelring der Kernhalterplatte abstützt, und den inneren Anström­ ring, der im mittleren Bereich der Kernhalterplat­ te gehalten ist, sondern auch für einen unterhalb der Kernhalterplatte angeordneten Mittelringaus­ lauf oder ein statt dessen angeordnetes Verteiler­ hülsenpaket sowie für einen inneren Kernhalter oder Kern.

Die auf dem Doppeldorn ausgebildeten Schlauchschich­ ten werden durch Ringkanäle in der Kernhalterplatte nach unten geführt, wobei diese Ringkanäle den Mit­ telring der Kernhalterplatte begrenzen, der durch Stegbrücken mit den angrenzenden Bereichen der Kernhalterplatte verbunden ist. Durch diese Steg­ brücken werden sämtliche innen benötigte Materi­ alstränge hindurchgeführt, wobei ihre Fließkanä­ le innerhalb der Kernhalterplatte lagerichtig umgelenkt werden.

Wenn mit dem erfindungsgemäßen Coextrusionskopf eine aus drei Schichten bestehende Schlauchstruk­ tur hergestellt werden soll, ist in der Kernhal­ terplatte ein weiterer Kanal ausgebildet, der einen seitlich in den Coextrusionskopf eingespeisten Ma­ terialstrang zur Mitte der Kernhalterplatte führt und dort nach unten umlenkt, wo der Materialstrang auf den oberen Spitzkegel eines weiteren Dornes auftrifft, der unterhalb der Kernhalterplatte und innerhalb des oberen Dornes angeordnet ist und die Schlauch-Innenschicht ausformt.

Wenn anstelle des Mittelringauslaufs ein aus vier Hülsen bestehendes Hülsenpaket an der Unterseite des Mittelrings der Kernhalterplatte angeordnet ist, kann mit dem erfindungsgemäßen Coextrusions­ kopf eine aus fünf Schichten bestehende Schlauch­ struktur hergestellt werden, die aus der auf dem Doppeldorn ausgeformten Außen- und Innenschicht aus einem thermisch empfindlichen Material sowie einer mittigen Sperrschicht mit zwei angrenzenden Haftschichten besteht. Die dem Hülsenpaket zuge­ führten Materialstränge werden wiederum in seit­ liche Kanäle der Kernhalterplatte eingespeist, durch Stegbrücken in den Mittelring der Kernhalter­ platte geführt und dort zum Eintritt in die jewei­ ligen Verteilerkanäle nach unten umgelenkt.

Eine aus sechs Schichten bestehende Schlauchstruktur ist mit dem erfindungsgemäßen Coextrusionskopf dann herstellbar, wenn der vorstehend beschriebene Kopf zur Herstellung einer Fünf-Schicht-Schlauchstruktur zusätzlich den unterhalb der Kernhalterplatte ange­ ordneten einfachen Dorn aufweist, der auch bei der Herstellung einer aus drei Schichten bestehenden Schlauchstruktur Verwendung findet. Bei der Herstel­ lung einer aus sechs Schichten bestehenden Schlauch­ struktur kann am inneren Spitzkegel des Doppeldornes z. B. der Strang einer Regeneratschicht zu dem ge­ wünschten Schlauch aufgeteilt werden, während die aus einem fließtechnisch empfindlichen Material be­ stehende Innenschicht auf dem unteren Dorn ausge­ formt wird. Zwischen den Hülsen des Hülsenpakets werden wiederum die Sperrschicht sowie die beiden angrenzenden Haftschichten ausgeformt.

Der erfindungsgemäß angeordnete Doppeldorn, der ganzflächig an beiden Seiten von Kunststoffmaterial umströmt ist, gewährleistet bei minimalem Raumbedarf eine problemlose Ausformung von zwei Einzelsträngen zu zwei Schlauchschichten, die selbstverständlich aus unterschiedlichen Materialien bestehen können. Die ferner erfindungsgemäß angeordnete Kernhalter­ platte stützt nicht nur den Dorn, sondern stellt die konstruktive Verbindung zwischen dem Kopfgehäuse und allen innenliegenden Bauteilen, also auch eines un­ teren Dorns oder Kerns und des zugehörigen Kernhal­ ters her. Außerdem enthält die Kernhalterplatte die Zufuhrkanäle für sämtliche innen benötigten Materi­ alstränge.

Der Gegenstand der Er­ findung ist nachfolgend anhand der Zeichnung dreier bevorzugter Ausführungsformen erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Coextrusionskopf zur Herstellung einer aus drei Schichten bestehen­ den Schlauchstruktur;

Fig. 2 einen Längsschnitt gemäß Fig. 1 durch eine zweite Ausführungsform des Coextrusionskopfes zur Her­ stellung einer aus fünf Schichten bestehenden Schlauchstruktur und

Fig. 3 einen Längsschnitt gemäß den Fig. 1 und 2 durch eine dritte Ausfüh­ rungsform des Coextrusionskopfes zur Herstellung einer aus sechs Schichten bestehenden Schlauch­ struktur.

Der in Fig. 1 dargestellte Coextrusionskopf hat im Zentrum des Gehäuses 1 einen Doppeldorn 2 mit einem oberen Spitzkegel 3 und einem unteren Spitzkegel 4, die koaxial zueinander oder entgegengesetzt gerich­ tet ausgebildet sind. Innerhalb des Doppeldornes 2 ist koaxial zu diesem ein innerer Anströmring 5 an­ geordnet, der den unteren zentralen Einströmkanal 6 begrenzt, durch den ein Materialstrang gegen den un­ teren Spitzkegel 4 geführt und dort zu einem Schlauch aufgeteilt wird, der zwischen dem inneren Anströmring 5 und dem Doppeldorn 2 ausgebildet wird.

Der obere Spitzkegel 3 teilt einen Materialstrang auf, der durch einen oberen zentralen Einströmka­ nal 7 zugeführt wird.

Der Doppeldorn 2 stützt sich umlaufend auf einem Mittelring 8 einer Kernhalterplatte 9 ab, die auch den inneren Anströmring 5 hält. Der Mittelring 8 ist durch in der Zeichnung nicht dargestellte Steg­ brücken mit den benachbarten Abschnitten der Kern­ halterplatte 9 verbunden.

Durch diese Stegbrücken führen zwei seitliche Zuführ­ kanäle 10 und 11 zur Mitte der Kernhalterplatte 9, wo der Kanal 10 nach oben umgelenkt wird und in den zentralen Einströmkanal 6 einmündet, der seinen Ma­ terialstrang gegen den unteren Spitzkegel 4 führt. Der Zuführkanal 11 wird im Zentrum der Kernhalter­ platte 9 nach unten umgelenkt und führt seinen Ma­ terialstrang gegen einen Spitzkegel 12 des Innen­ dorns 13, auf dem die Innenschicht 14 der aus drei Schichten bestehenden Schlauchstruktur hergestellt wird. Die Innenschicht 14 besteht ebenso wie die auf dem Doppeldorn 2 ausgebildete Außenschicht 15 aus einem thermisch instabilen Material. Auch die im Doppeldorn erzeugte Mittelschicht 16 kann aus einem thermisch instabilen, aber auch aus einem an­ deren Material bestehen. Die beiden Schichten 15 und 16 werden am unteren Ende eines unten an dem Mittel­ ring 8 der Kernhalterplatte 9 anschließenden Mittel­ ringauslaufs 17 zusammengeführt, bevor sie sich mit der Innenschicht 14 zu der Dreischicht-Schlauchstruk­ tur vereinigen.

In den Fig. 2 und 3 sind diejenigen Bauteile, die Bauteilen der Fig. 1 entsprechen, mit denselben Be­ zugszeichen gekennzeichnet. Bei dem in Fig. 2 dar­ gestellten Extrusionskopf ist der Mittelringauslauf 17 durch ein aus vier Hülsen 18 bis 21 bestehendes Hülsenpaket ersetzt, das an der Unterseite des Mit­ telrings 8 der Kernhalterplatte 9 anschließt. An Stelle des Innendornes 13 ist ein Kern 22 angeord­ net, der ebenfalls mit der Kernhalterplatte 9 ver­ bunden ist. In der Kernhalterplatte 9 sind zur Zu­ fuhr von Materialsträngen zu dem Hülsenpaket 18 bis 21 seitliche Zuführkanäle 23 bis 25 ausgebildet, die durch Stegbrücken in den Mittelring 8 der Kernhal­ terplatte führen und dort zum Eintritt in Verteiler­ kanäle 26 bis 28 nach unten umgelenkt werden. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform des Co­ extrusionskopfes wird eine aus fünf Schichten beste­ hende Schlauchstruktur hergestellt, die eine Außen­ schicht 15 und eine Innenschicht 29 aus einem ther­ misch empfindlichen Material sowie eine mittige Sperrschicht 30 mit beidseitig daran anschließenden Haftvermittlerschichten 31 und 32 aufweist.

Der in Fig. 3 dargestellte Coextrusionskopf enthält zusätzlich zu demjenigen gemäß Fig. 2 den bereits aus der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bekannten In­ nendorn 13a, dessen Spitzkegel 12a den durch den seitlichen Zuführkanal 11a zugeführten Materialstrang zu einem die Innenschicht bildenden Schlauch 14a auf­ teilt. Der untere Spitzkegel 4 des Doppeldorns 2 teilt bei dieser Ausführungsform z. B. einen Regene­ ratschichtstrang zu einem Schlauch 33 auf, der mit dem Schlauch 14a zusammengeführt wird. Zwischen den Hülsen 18 bis 21 werden wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel eine mittige Sperrschicht 30 so­ wie die beiderseitigen Haftvermittlerschichten 31 und 32 ausgeformt. Die Außenschicht 15 und die In­ nenschicht 14a bestehen wiederum aus einem ther­ misch empfindlichen Material.

Claims (9)

1. Coextrusionskopf zur Herstellung einer aus wenigstens zwei, vorzugsweise drei und mehr Schich­ ten bestehenden Kunststoff-Schlauchstruktur, in der mindestens die Außenschicht und lnnenschicht aus einem thermisch empfindlichen Material, z. B. Hart- PVC bestehen, zwischen denen entweder eine weitere Schicht aus diesem Material als Mittelschicht oder eine oder mehrere Schichten anderen Materials, wie Sperrschicht, Haftvermittlerschichten und Regenerat­ schicht angeordnet sein können, wobei jede Schicht aus einem thermisch empfindlichen Material durch An­ strömen des Spitzkegels eines zusammen mit dem Ge­ häuse einen Ringkanal bildenden Dornes gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der oberste Dorn als Doppeldorn (2) ausgebildet ist mit einem oberen Spitzkegel (3), der von einem in einem oberen zentralen Zuführkanal (7) geführten, die Schlauch-Außenschicht (15) bildenden Materialstrang angeströmt wird, und mit einem unteren Spitzkegel (4), der von einem in einem unteren zentralen Ein­ strömkanal (6) in entgegengesetzter Richtung geführ­ ten Materialstrang angeströmt wird, wobei der Dop­ peldorn (2) beide Materialströme zu je einem Schlauch (15, 16, 29, 33) ausformt und der von unten nach oben geführte Materialstrom bereits im Ausformungsprozeß an dem Doppeldorn (2) nach unten umgelenkt wird, be­ vor er sich mit dem anderen Materialstrom vereinigt.

2. Coextrusionskopf nach dem Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der obere und der untere Spitzkegel (3, 4) koaxial zu­ einander aber entgegengesetzt gerichtet angeord­ net sind.

3. Coextrusionskopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere zentrale Einströmkanal (6) mittig durch einen inneren Anströmring (5) nach oben geführt ist, der koaxial innerhalb des Doppeldorns (2) angeordnet ist, so daß die innere Schlauchschicht (16, 29) zwischen der Außenwand des inneren Anströmringes (5) und der lnnenwand des Doppeldorns (2) ausgebildet wird.

4. Coextrusionskopf nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Doppeldorn (2) umlaufend auf einem Mittel­ ring (8) einer Kernhalterplatte (9) abstützt, auf der auch der innere Anströmring (5) gehalten ist.

5. Coextrusionskopf nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialstrang für den unteren zentralen Zuführkanal (6) durch einen in der Kernhalterplatte (9) liegen­ den seitlichen Einströmkanal (10) in den Coextrusi­ onskopf eingespeist wird, wobei der Kanal (10) durch Stegbrücken zur Mitte der Kernhalterplatte (9) führt und dort nach oben umgelenkt wird.

6. Coextrusionskopf nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schlauchschichten (15, 16) durch die Kernhal­ terplatte (9) und danach zwischen einem unten an dem Mittelring (8) der Kernhalterplatte (9) anschließen­ den Mittelringauslauf (17) und dem Kopfgehäuse (1) einerseits sowie einem Kern (22) andererseits ge­ führt werden, bevor sie sich am unteren Ende des Mittelringauslaufs (17) vereinigen.

7. Coextrusionskopf nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus vier Hülsen (18 bis 21) bestehendes Hülsen­ paket an der Unterseite des Mittelrings (8) der Kernhalterplatte (9) angeordnet ist, und daß die in­ neren drei Hülsen (18 bis 20) je einen in ihre Au­ ßenfläche eingeformten Verteilerkanal (26 bis 28) in Form einer Herzkurve aufweisen und eine mittige Sperrschicht (30) sowie angrenzende Haftschichten (31, 32) ausbilden, die zwischen den am Doppeldorn (2) ausgebildeten Schichten (15, 29) geführt und mit die­ sen am unteren Ende der Hülsen (18 bis 21) zusammen­ geführt werden.

8. Coextrusionskopf nach dem Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die dem Hülsenpaket (18 bis 21) zugeführten Materialstränge in in der Kernhalterplatte (9) liegenden seitlichen Kanälen (23 bis 25) in den Coextrusionskopf einge­ speist, durch Stegbrücken in den Mittelring (8) der Kernhalterplatte (9) geführt und dort zum Eintritt in den jeweiligen Verteilerkanal (26 bis 28) nach unten umgelenkt werden.

9. Coextrusionskopf nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Materialstrang in einem in der Kernhal­ terplatte (9) liegenden seitlichen Kanal (11, 11a) in den Coextrusionskopf eingespeist, durch Stegbrücken zur Mitte der Kernhalterplatte geführt und dort nach unten umgelenkt wird, woraufhin der Material­ strang auf dem oberen Spitzkegel (12, 12a) eines koaxial zu dem Doppeldorn (2) unterhalb der Kern­ halterplatte angeordneten Innendornes (13, 13a) zu der Schlauch-Innenschicht (14, 14a) geformt wird.