DE4133394A1

DE4133394A1 - Breitspritzwerkzeug zur herstellung ebener materialbahnen grosser breite

Info

Publication number: DE4133394A1
Application number: DE4133394A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Schippers
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1990-10-13
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 1992-04-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Breitspritzwerkzeug zur Herstellung ebener Materialbahnen, wie Flachfolien oder Platten großer Breite, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Breitspritzwerkzeug ist aus der EP 73 347-A1 bekannt. Dort werden zur Extrusion von Materialbahnen großer Breite zwei im Querschnitt gleiche Breitspritzwerkzeuge stirnseitig aneinandergeflanscht. Konstruktive Einzelheiten sind hierzu nicht dargestellt. Auch ist das Problem nicht gelöst, wie die durch aneinandergeflanschte Spritzwerkzeuge extrudierten, insbesondere laminaren Schmelzeströme im Bereich der Nahtstellen der Spritzwerkzeuge geführt werden müssen, damit an den Zusammenflußstellen keine Fließmarkierungen auftreten und die Materialbahn über ihre gesamte Breite gleiche Eigenschaften hat.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Breitspritzwerkzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art in der Weise auszubilden, daß bei der Herstellung ebener Material bahnen, insbesondere Flachfolien oder Platten großer Breite, derartige in Folienextrusionsrichtung verlaufende Fließ markierungen vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt für das eingangs beschriebene Breitspritzwerkzeug durch die im Kennzeichen des Patentan spruchs 1 angegebenen Merkmale. Dabei ist es insbesondere wesentlich, daß die seitlichen Begrenzungen der Ausbreitungs kammern für die Schmelzeströme, die in dem Breitspritzwerkzeug beidseits der Längsmittenebene des Düsenspaltes liegen, mit Bezug auf die sich in der Längsmittenebene gegenüberliegenden Ausnehmungen in Schmelzeausbreitungsrichtung, d. h. in Längs richtung des Düsenspaltes, zueinander versetzt angeordnet sind. Durch diese Maßnahme ergibt sich bei dem Durchfluß der Schmelze von den nebeneinanderliegenden Ausbreitungskammern in den angeschlossenen, gemeinsamen Düsenspalt in den Randberei chen der Ausbreitungskammern eine Übereinanderschichtung der Schmelzeströme. Je nach Breite des gegenseitigen Versatzes der Ausnehmungen im Ober- und Unterteil des Breitspritzwerkzeuges erfolgt eine entsprechende Überlappung und Verzahnung der Schmelzeschichten. Dies führt bei homogenen Schmelzen zu einer Verschweißung benachbarter Schmelzeströme im wesentlichen ohne Festigkeitseinbuße der Materialbahn in Querrichtung. Bei unterschiedlichen extrudierbaren Materialien erfolgt durch die Überlappung der Schmelzeströme und die Vergrößerung der Kontaktfläche im Randbereich eine verbesserte Haftung der in diesen Bereichen koextrudierten Schmelzeströme.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sehr breite Folienbahnen mit einer Gesamtbreite von über 4000 bis 6000 mm mit in Querrichtung gleich bleibender Qualität herstellbar sind. Derartige Folien werden insbesondere als Deponiefolien, Teichfolien oder sonstige Abdichtungsfolien im Tief- und Wasserbau angewandt. Hier ist man bestrebt, ein Verschweißen von Folienbahnen an der Baustelle zu vermeiden, da dies bei bestimmten Folienwerkstoffen sehr schwierig und kostenintensiv ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben. Danach kann der Versatz der Begrenzungen der die Ausbreitungskammern bildenden Ausnehmungen über die Breite des Breitspritzwerkzeuges immer in der gleichen Richtung vorliegen. Dies führt bei der Herstellung des Werkzeuges zu Vereinfachungen. Es können aber auch abwechselnd breitere und schmalere Ausnehmungen vorgesehen werden, die zur Längsmittenebene des Düsenspaltes drehsym metrisch angeordnet sind.

Nach Anspruch 4 ist vorgesehen, daß bei einer entsprechend großen Breite des Breitspritzwerkzeuges und großen Massedurch sätzen, beispielsweise bei der Herstellung von Flachfolien größerer Dicke und von Platten, an den Ausbreitungskammern mehrere Schmelzeliefervorrichtungen, insbesondere Extruder mit entsprechenden Aufschmelzleistungen angeschlossen sind. Hierbei kann an jeder Ausbreitungskammer oder an einer Gruppe dieser Kammern jeweils eine Liefereinrichtung angeschlossen sein. Diese Maßnahme ist auch vorgesehen, wenn die in Extrusionsrich tung nebeneinanderliegenden Bahnen aus unterschiedlichen oder modifizierten Polymeren bestehen sollen. Solche Folien sind beispielsweise als Landwirtschaftsfolien mit über die Breite der Folie unterschiedlichen Verwitterungseigenschaften bekannt.

Der Vorteil der Ausbildung der Erfindung nach Anspruch 5 liegt in einer sehr gleichmäßigen Beaufschlagung der Ausbreitungskam mern entlang des Düsenspaltes. Am Ende einer Schmelzeleitung zu einer Ausbreitungskammer ist dort jeweils eine Schmelzedosier pumpe, insbesondere Zahnradpumpe angeordnet. Die Pumpen sind jeweils unabhängig voneinander antreibbar und zur Einstellung gleicher Schmelzeströme unabhängig voneinander drehzahl einstellbar. Durch die volumetrische Schmelzedosierung in den einzelnen Teilbereichen des Düsenspaltes kann in Verbindung mit einer vorzugsweise einstellbaren, flexiblen Düsenlippe eine sehr gleichmäßige Flachfolie großer Breite hergestellt werden, die über ihre Gesamtbreite im wesentlichen gleiche Eigenschaf ten, insbesondere eine gleich bleibende Querfestigkeit besitzt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spiels beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt eines Breitspritzwerkzeuges in schematischer Darstellung;

Fig. 2 den Querschnitt durch den Schmelzekanal entsprechend Schnitt II-II;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Schmelzekanal im Bereich des Düsenspaltes;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Ausbreitungskammern eines modifizierten Breitspritzwerkzeuges;

Fig. 5 den entsprechenden Querschnitt im Bereich des Düsenspaltes;

Fig. 6 eine weitere modifizierte Ausbildung des Breitspritz werkzeuges;

Fig. 7 den zugehörigen Schmelzekanal im Bereich des Düsen spaltes.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen ein Breitspritzwerkzeug 1 im Längs- bzw. im Querschnitt. Die schematische Darstellung beschränkt sich auf das Erfindungswesentliche, da Breitspritzwerkzeuge an sich zum bekannten Stand der Technik gehören.

Der in der Längsmittenebene 2 des Düsenspaltes 3 geteilte Düsenblock 4 besteht aus einem Oberteil 5 und einem Unterteil 6, die zur Aufnahme der Aufweitungskräfte in nicht darge stellter Weise miteinander verschraubt sind. In den Düsenblock 4 ist ein Schmelzkanal 7 eingebracht, der an einer Schmel zeliefereinrichtung, beispielsweise einem Extruder oder einer Schmelzeaustragspumpe, angeschlossen ist und sich in Austrags richtung mehrfach verzweigt. Durch eine solche hydraulische Verzweigung, bei der die Summe der Schmelzekanalquerschnitte im wesentlichen konstant ist, gelingt es, die gesamte Breite eines sehr langen Düsenspaltes 3 gleichmäßig mit Schmelze zu beschicken. Bei sehr breiten Breitspritzwerkzeugen können auch mehrere Schmelzeliefereinrichtungen nebeneinander eine entsprechende Anzahl von Schmelzekanälen 7 beaufschlagen. Die Schmelzekanäle 7 münden - mit oder ohne Verzweigung - an ihrem Ende jeweils in über die Breite des Breitspritzwerkzeuges 1 verteilte, nebeneinanderliegende Ausbreitungskammern 8, in denen die Schmelze eine Strömungskomponente in Richtung des Düsenspaltes 3 erfährt und sich quer zur Strangpreßrichtung ausbreitet. Die Ausbreitungskammern 8 sind durch Ausnehmungen 9 im Oberteil 5 und Ausnehmungen 10 im Unterteil 6 des Düsen blocks 4 gebildet. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen 9, 10 im Längsschnitt gemäß Fig. 1 bügelförmig ausgebildet ("Fisch schwanz"- oder "Kleiderbügel"-Form). Erfindungsgemäß sind die jeweiligen Begrenzungen 9.1 bzw. 9.2 usw. der Ausnehmungen 9 im Oberteil 5 gegenüber den zugehörigen Begrenzungen 10.1 bzw. 10.2 usw. der Ausnehmungen 10 im Unterteil des Düsenblockes 4 in Längsrichtung des Düsenspaltes 3 versetzt.

Der Versatz ist gemäß Fig. 2 für die unmittelbar aneinander stoßenden Ausbreitungskammern 8 jeweils gleich, d. h. die Begrenzungen 9.1, 9.2, ... sind jeweils um den gleichen Betrag und in der gleichen Richtung gegenüber den Begrenzungen 10.1 und 10.2, ... versetzt. Aus den Ausbreitungskammern 8 fließt die Schmelze in laminarer Strömung in den angeschlossenen gemeinsamen Breitschlitzkanal 11 und gelangt schließlich zum vorzugsweise in seiner Weite einstellbaren Düsenspalt 3. Infolge des Versatzes der die Ausbreitungskammern 8 bildenden Ausnehmungen 9, 10 erfolgt im Breitschlitzkanal 11 im Bereich der Begrenzungen 9.1 und 10.1 bzw. 9.2 und 10.2 usw. eine Übereinanderschichtung und Vereinigung der benachbarten Schmelzeströme entsprechend dem Querschnitt nach Fig. 3. Hierdurch werden insbesondere Fließmarkierungen an den Nahtstellen 12 vermieden. Auch wird durch die Erhöhung der Kontaktfläche der Schmelzeströme in den Nahtbereichen und die dadurch erfolgende Verzahnung eine homogene Verbindung mit einer merklichen Vergrößerung der Querfestigkeit erzielt.

Es sei noch bemerkt, daß in Fig. 1 das Breitspritzwerkzeug am rechten Rand abgebrochen ist. Das Werkzeug kann dort noch in beliebiger Länge verbreitert sein. Dabei ist selbstverständ lich, daß bei entsprechender Verbreiterung des Werkzeugs noch zusätzliche parallele Schmelzekanäle 7, die an entsprechende Schmelzeliefereinrichtungen angeschlossen sind, vorgesehen sein können. Es ist aber auch möglich, das Breitspritzwerkzeug aus mehreren Moduln zusammenzusetzen, wobei diese Moduln gemeinsame Düsenlippen aufweisen.

Die Darstellung gemäß der Fig. 4 bis 7 zeigt Modifikationen der beschriebenen Erfindung.

In Fig. 4 sind die Begrenzungen 9.1, 9.2, ... der oberen Ausnehmungen gegenüber den Begrenzungen 10.1, 10.2, ... der unteren Ausnehmungen zwar auch in derselben Richtung, jedoch um unterschiedliche Beträge verschoben.

In Fig. 6 erfolgte der Versatz der Ausnehmungen 9, 10 in unterschiedlichen Richtungen. Dort sind die Ausnehmungen 9 bzw. 10 ungleich breit und im Ober- und Unterteil des Breitspritz werkzeuges 1 punktsymmetrisch gegenüberliegend angeordnet, wobei im Oberteil 5 und im Unterteil 6 des Düsenblockes 4 abwechselnd breitere und schmalere Ausnehmungen vorliegen.

In einer weiteren Ausführungsform des Breitspritzwerkzeuges gemäß Fig. 1 ist vorgesehen, daß jeder Ausbreitungskammer 8 oder jeder Gruppe von Ausbreitungskammern eine Schmelzedosier pumpe, vorzugsweise Zahnradpumpe zugeordnet ist. Diese Zahnradpumpen sind unabhängig voneinander stufenlos drehzahl regelbar. Aufgrund ihrer volumetrischen Förderung liefern sie dabei jeweils konstante Schmelzemengen in die Ausbreitungs kammern und in entsprechende Abschnitte des Breitschlitzkanals 11. Durch vorzugsweise kontinuierliche Messung der Dicke der extrudierten Materialbahn an mehreren Stellen - über die Breite des Düsenspaltes verteilt - läßt sich dabei ein vorgegebenes Querschnittsprofil der Materialbahn, insbesondere eine ebene Materialbahn herstellen, indem der Düsenspalt an den entspre chenden Stellen sowie die zugehörigen Drehzahlen der Zahnrad pumpen korrigiert bzw. nachgeregelt werden.

Bezugszeichenaufstellung

1 Breitspritzwerkzeug
2 Längsmittenebene
3 Düsenspalt
4 Düsenblock
5 Oberteil
6 Unterteil
7 Schmelzekanal
8 Ausbreitungskammer
9 Ausnehmung
9.1 Begrenzungen der Ausnehmung 9
9.2 Begrenzungen der Ausnehmung 9
10 Ausnehmung
10.1 Begrenzungen der Ausnehmung 10
10.2 Begrenzungen der Ausnehmung 10
11 Breitschlitzkanal
12 Nahtstelle

Claims

1. Breitspritzwerkzeug (1) zur Herstellung ebener Materialbahnen, wie Flachfolien oder Platten großer Breite, aus insbesondere thermopla stischen Kunststoffen,
bei dem in Extrusionsrichtung ein zwischen Düsenlippen definierter Düsenspalt (3) sich über eine große Länge erstreckt und
bei dem vor dem Düsenspalt (3) mehrere nebeneinander liegende und unmittelbar aneinanderstoßende Ausbreitungs kammern (8) angeordnet sind, in welche jeweils ein Schmelzekanal (7) einmündet,
wobei das Breitspritzwerkzeug (1) in der Längsmittenebene (2) des Düsenspaltes (3) in einen Oberteil (5) und einen Unterteil (6) geteilt ist und wobei jede der Ausbreitungs kammern durch je eine Ausnehmung (9, 10) im Oberteil (5) und im Unterteil (6) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungen (9.1, 9.2, ...) der Ausnehmungen (9) des Oberteils (5) (obere Ausnehmung) gegenüber den Begrenzungen (10.1, 10.2, ...) der Ausnehmungen (10) des Unterteils (6) (untere Ausnehmung) in Längsrichtung des Düsenspaltes (3) zueinander versetzt angeordnet sind.

2. Breitspritzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungen (10.1, 10.2, ...) der Ausnehmungen (10) im Unterteil (6) gegenüber den entsprechenden Begrenzungen (9.1, 9.2, ...) der zugehörigen Ausnehmungen (9) im Oberteil (5) in gleicher Richtung und vorzugsweise um denselben Betrag versetzt sind.

3. Breitspritzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils eine Ausbreitungskammer (8) bildenden oberen und unteren Ausnehmungen (9, 10) ungleich breit sind und sich symmetrisch im Ober- (5) und Unterteil (6) des Breit spritzwerkzeuges (1) gegenüberliegen, wobei abwechselnd die obere und die untere Ausnehmung (9, 10) breiter oder schmaler ist.

4. Breitspritzwerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausbreitungskammern (8) mehrere Schmelzeliefer vorrichtungen, insbesondere Extruder angeschlossen sind.

5. Breitspritzwerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausbreitungskammer (8) oder jeder Gruppe von Ausbrei tungskammern (8) eine Schmelzedosierpumpe, vorzugsweise Zahnradpumpe zugeordnet ist.

6. Breitspritzwerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Ober- (5) und Unterteil (6) ausgebildeten Ausbrei tungskammern einen bügelförmigen Querschnitt aufweisen.