JP2007506569A - 押し出し成形機用のノズルヘッド - Google Patents

Abstract

本発明は、外側のジャケット（２）と、内側のシリンダ状のピン（４）と、出口側に環状のノズル間隙（１９）と、溶湯用の少なくとも１つの供給口と、ノズル間隙に移行する中央の環状路に溶湯を分配するための少なくとも１つの分配要素（６）とを有する押出し成形機用のノズルヘッド（１）において、分配要素（６）が、溶湯の流通のためにピン（４）の長手方向軸を中心として捩れた状態にされ、溶湯流が中央の環状路内を案内されるように、分配要素（６）及び／又は流通路（１６）が形成されていることを特徴とするノズルヘッドに関する。

Description

本発明は、外側のジャケットと、内側のシリンダ状のピンと、出口側に環状のノズル間隙と、入口側に配設された溶湯用の供給口と、ノズル間隙に移行する中央の環状路に溶湯を分配するための少なくとも１つの分配要素とを有する押出し成形機用のノズルヘッドに関する。

特許文献１から、本質的に外側のジャケットと内側のシリンダ状のピンとから構成されている押出し成形機用のノズルヘッドが公知である。ジャケット並びにピンは、セグメント化をして形成され、入口側で中央の環状路を経て流入する溶湯を案内するためにそれぞれインサート要素を備え、この環状路は、ノズルヘッドの出口側でノズル間隙に移行する。溶湯は、ノズルヘッドを経て圧力下で軸方向に流出するまで、ノズルヘッド内を本質的に螺旋状に案内される。
独国特許出願公開第１９９ ２３ ９７３号明細書

本発明の課題は、溶湯の改善された均質性並びに継ぎ目及び流れ跡のない押出し成形品が得られように、押出し成形機用のノズルヘッドを発展構成することにある。

この課題を解決するため、請求項１の上位概念を有する本発明は、分配要素が、溶湯の流通のためにピンの長手方向軸を中心として捩れた状態にされ、溶湯流が中央の環状路内を案内されるように、分配要素及び／又は流通路が形成されていることを特徴とする。

本発明の特別な利点は、改善された溶湯の均質性並びに継ぎ目のない押出し成形品が得られ、溶湯の集中的な混合が行なわれることにある。分配要素が、その周囲に対して接線方向に整向された溶湯流によって分配要素において壁に付着する溶湯の牽引作用のために捩れた状態にさせることができるという驚くべき方法が出現した。

本発明の発展構成によれば、分配要素は、円形リング状に形成されていてもよい。しかしながらまた、好ましくは少なくとも１つのリングに近似した周面を備える多角形も対象となる。

好ましくは、溶湯の材料の緊張緩和をすることによって分配要素の通路から溶湯が流出した後に作用する惰性力は、分配要素を捩じる際に外側の牽引トルクを支援するために利用される。内側の円形リングセグメント内で、通路によって分配された個別溶湯流は、分配要素を捩じることによって半径方向に重なるように配置され、中央の環状路内でノズル間隙へと案内される。

本発明の発展構成によれば、分配要素は、内側の円形セグメントに面した通路出口における材料の緊張緩和から結果として生じる力の作用が惰性トルクを発生させるように適当に配設されている、多数のディスクとこれらディスク間に配設される通路とを備える。有利な方法で、外側の牽引トルクと内側の惰性トルクは、合算されてトータルトルクとなる。有利なことには、これにより、摩擦抵抗を克服し、分配要素を回転状態にし、しかもピンの対称軸を中心として回転状態にするために、必要なトルクを調達することができる。

本発明の発展構成によれば、少なくとも１つの流通路が、分配要素の周部分に対して接線方向に延在する。特に部分溶湯流による分配要素の接線方向の流通によって、有利な方法で円形リング要素を捩じるための駆動トルクを発生させることができる。

本発明の発展構成によれば、流通路が、分配要素の外周部分を把握するので、分配要素のできるだけおおきな周面（作用面）が、接線方向に形成された溶湯流によって把握される。この場合、流通路の端部は、分配要素の外周の近傍にまで達する。

本発明の発展構成によれば、流通路の高さを分配要素の高さに対応させてもよいが、好ましくは、流通路の高さは、流通路の接線方向の経過に沿って増加する。これにより、分配要素の周囲に対して接線方向に延在する流れ方向を発生させてもよい。

本発明の発展構成によれば、分配要素の外側の周面は、少なくとも１つの流通路によって把握される。引き続き内側の円形リングを介して中央の環状路に転送されるようにするために、ロータの周囲に対して接線方向に流れる溶湯が、分配要素の外周によって鈍角を形成しつつ分配要素内の領域に移行するように、分配要素のディスクが配設されている。

本発明の発展構成によれば、ジャケットは、セグメント化をして形成されており、ジャケットセグメントと分配要素は積層化されている。このように、特に共有押出し成形を発生させることができる。選択的に、ジャケットセグメントは、有利に溶湯の予分配をジャケットセグメント分離面に移すために、分割されていてもよい。これにより、有利に共有押出し成形のために必要な工具側の溶湯の導入を実現することができる。

本発明の実施例を、以下で図面を基にして詳細に説明する。

ノズルヘッド１は、本質的に外側のジャケット２と内側のシリンダ状のピン４とから成る。付加的に、本発明によれば、ジャケット２とピン４間の領域に分配要素６が設けられており、この分配要素は、その周囲を流通路１６によって取り囲まれている。

特に、多層のホースを形成するため、しかしながらまたストランド状の半製品を被覆する場合でも、分配すべき溶湯流用の少なくとも１つの供給口がノズルヘッドの外側のジャケット面に配設されている。

この実施例によるノズルヘッド１は、軸方向にセグメント化されて多数のジャケットセグメント２’から形成され、これらジャケットセグメントに、それぞれ１つの分配要素６が付設されている。ノズルヘッド１は、特に共有押出し成形を構成するために適している。図１から分かるように、ジャケットセグメント２’は、それぞれ供給口１５を備え、これら供給口から、分配要素６の方向に流通路１６が通じている。分配要素６の通路７を溶湯流もしくは部分溶湯流８，８’，８’’が通過した後、これら溶湯流は、ピン４に沿った中央の環状路１７に沿って出口側に配設されたノズル間隙１９へと案内される。ノズルヘッド１の出口側１８にも、入口側２０にもそれぞれエンドプレート３が設けられており、これらエンドプレートは、ジャケットセグメント２’を互いに押し付けるか、もしくはエンドプレートによりジャケットセグメント２’がネジ留めされている。入口側２０に面した第１のジャケットセグメント２’において、第１の合成物質の第１の溶湯流８’が中央の環状路１７に案内される。流れ方向に接続するジャケットセグメント２’において、他の材料の合成物質溶湯８’’は、図示されてないノズルヘッド１の横に配設された入口開口を介して導入され、第１の合成物質溶湯８’に大規模に当接して中央の環状路１７を案内される。ピン４の方向に別のジャケットセグメント２’もしくは分配要素６が接続してもよく、同じ又は異なった材料の別の溶湯流が横から案内されてもよい。

均質な溶湯を発生させるため、図２から分かるように、ピン４に対して半径方向に間隔を置いてジャケット２もしくはジャケットセグメント２’の内面の領域に延在する分配要素６が設けられている。分配要素６は、好ましくは多数のディスク１１と共に環状に配設されており、これらディスク間に通路７が形成されている。ディスク１１は、内に向かって先細るように形成することができる。好ましくは、ディスク１１は、分配要素６の内側に向かって鋭く又は丸くなり、これにより、例えば大きな滞留時間、渦巻きの発生等のような負の作用と結び付くデッドゾーンが回避される。この場合、通路７を構成するディスク１１の面は、平坦又は凸に形成することができる。通路７の横断面は、流れ方向に減少させるか一定にすることができる。通路７のベース面７１は、平坦に又は半径部を備えるように及び／又は水平に又は分配要素６の内周に向かって傾斜するように形成することができる。

図２から分かるように、分配要素の周面２１に対して接線方向に延在するそれぞれ１つの牽引流８１が形成されるように、分配要素６には３つの流通路１６が付設されている。流通路１６は、分配要素６の周部分２１が流通路によって把握されるように延在する。この実施例では、流通路１６によって把握される周部分２１は、約１２０°の角度にわたる。流通路１６は、流通路１６の端部２２が分配要素６の外周に接することなく分配要素６の外周の近傍に達するまで、分配要素６の周部分２１の領域で半径方向に狭まる。流通路１６の端部２２は、後続の流通路１６’の直近にまで達する。これにより、分配要素６に対して接線方向に延在する溶湯流８１の牽引作用は、分配要素６の最大の周面に伝達され、これにより、壁に付着する溶湯流８１を介して分配要素の周囲２１に発生する牽引トルクが最大になる。付加的に、分配要素６の外周領域への部分容積流８の均質な供給が保証されている。

好ましくは流通路１６の端部２２で得られる流通路１６の最大高さＨは、分配要素６の高さＨに対応する。好ましくは、流通路の高さｈは、流通路１６の流入ポイント１６１から出発して、流通路１６の端部２２まで分配要素６の高さＨへと増加する。最初の流通路の高さｈから流通路１６の端部２２における流通路の高さＨに至るまでの連続的な開放によって、一方で、分配要素６を捩じるために必要な、牽引トルクを生じさせる、分配要素６の周部分２１に対して接線方向に延在する牽引流８１を有効に補強し、他方で、特に均質な溶湯の分配を達成する。分配要素６の近傍にまで達する、流通路１６の上もしくは下の内側のジャケット面は、好ましくは傾斜付け及び／又は丸み付けして形成され、これにより、有利に回避すべきデッドゾーンを顧慮した最適化が得られる。

分配要素６のディスク１１は、部分容積流２３が鈍角βにわたり流通路１６から通路７を経てノズルヘッド１の内側の中空空間２４に転向されるように同じように傾斜して形成されている。通路７のこのような配設によって、通路出口７２において溶湯の緊張間によって生じた力の作用が、図４によるレバーアーム８０により惰性トルクを発生させるために利用され、これは、ピン４の長手方向軸を中心とした方向２５への分配要素６の捩じりを支援する。駆動トルクは、流通路１６によって生じた、分配要素６の周囲に対して接線方向に延在する溶湯流により、壁に付着する溶湯の牽引トルクを介して発生される。

図４及び５による通路７のベース面７１は、平坦に又は半径部を備えるように及びその経過が外側から円形リングとして形成された分配要素６の内半径に向かって水平又は傾斜して形成することができる。図４及び５は、分配要素６の内部領域全体が通路７の出口のために利用されるように傾斜した通路ベース７１を有する分配要素６の好ましい実施形を示す。これにより、通路出口７２において生じる分配要素６の捩じりを積極的に支援する惰性トルクを発生させる力の作用は、分配要素６の内面全体に拡大される。同時に、制動トルクを発生させる分配要素６の内側のジャケット面は、最小に縮小することができる。

ディスク１１は、直線的又は弧状に形成することができる。ディスク１１は、周方向に同じ形態を備えるか、規則的な間隔を置いて異なるように形成されるように形成することができる。

溶湯は、例えば熱可塑性の材料から構成することができる。

本発明の分配作用は、別の流動性の媒体のためにも使用することができる。

共有押出し成形を構成するための図３によるノズルヘッドの選択的な実施形によれば、ジャケットセグメント３２は、半径方向面３３内を延在する多数の環状の中空空間室３４を備える。例えば、分配要素３６が比較的大きな半径で延在する外側の中空空間室３５が設けられている。内に向かう半径方向に、第１の内側の分配要素３８を有する第１の内側の中空空間３７と第２の内側の分配要素４０を有する軸方向にオフセットされた第２の内側の中空室３９とが延在する。分配要素３６，３８，４０は、図４及び５による実施形による分配要素６の形態に相当する。

外側の中空空間室３５内に、合成物質溶湯が、軸方向の入口開口４１とこの入口開口に接続する入口路４２とを介して供給される。他の中空空間室３７及び３９の相応の入口路は、同様に円形リング要素３８，４０を中心とする周方向に回転対称に延在する。しかしながら、入口開口は、ジャケットセグメント３２の異なった周領域に配設されている。各中空空間室３４，３７，３９には、少なくとも１つの入口開口が付設されており、この入口開口から、ノズルヘッド３１の長手方向中心面に関して対称又は回転対称に入口通路４２が分岐する。相応の中空空間室３５，３７，３９への合成物質溶湯の一様な供給は、円形リング要素３６，３８，４０の自己調心作用を保証するために必要である。ジャケットセグメント３２の周領域に配設された入口開口を介して横から供給される溶湯流の予分配は、例えば鹿の角型分配器、主軸型分配器等を介して行なうことができる。

分配要素は、半径方向の通路を有する円形リング要素として形成され、溶湯流を内側の円形リング要素に導き、ここで、溶湯流は、軸方向に中央の環状路内をノズル間隙へと案内される。

共有押出し成形用の合成物質溶湯をポイント状に集結させるために、外側の中空空間室３５には、外側の中空空間室３５の円形リング要素３６の内側に面した部分から環状の接続箇所４４へと延在する第１の出口路４３が付設されている。この環状の接続箇所４４には、第１の内側の中空空間室３７の内側から延在する第２の出口路４５が合流する。第２の内側の中空空間室３９から通じる第３の出口路４６は、同様に環状の接続箇所４４に合流するので、そこで異なった合成物質溶湯の積層化を行なうことができる。

これにより、中空空間室３５，３７，３９が本質的に半径方向面３３内に配設されているので、有利なことに省スペースとなるように共有押出し成形を行なうことができる。それぞれ唯一の円形リング要素３６，３８，４０が配設されている中空空間室３５，３７，３９は、それぞれ円形リング状に形成されている。

この実施例では、ノズルヘッド３１は、軸方向に入口開口４１内に広がるピン４７を備え、このノズルヘッド内に、内側の中空空間室３７及び３９並びにそれぞれ付設される円形リング要素３８及び４０並びに出口路４５，４６が配設されている。ピン４７は、選択的にセグメント化をして形成されていてもよい。

図４及び５による分配要素６の好ましい実施形によれば、ロータとして機能する分配要素６は、円形リング要素として形成され、その内側の環状面１１２に面取りをして形成されている。従って、分配要素６は、半径方向外に向かって拡大するディスク１０７を備える。分配要素６は、横断面を円錐状に形成されている。分配要素６は、分配要素の長手方向中心面１０９に対して対称に形成されていてもよい。面取りによって、好ましくは半径方向及び／又は軸方向の個別溶湯流１１０の広範な分配が行なわれる。個別溶湯流は、分配要素６の内側の環状面１１２に達する前に分配要素６の通路１１１から出る。この場合、個別容積流１１０は、軸方向及び／又は半径方向に分配を受ける。従って、流出する個別溶湯流１１０は、広範に半径方向及び軸方向に、これにより効果的に形成することができる。これにより、ロータの捩れによって生じた継ぎ目のぼかし及び材料の均質化の効果は、付加的に補強することができる。加えて、分配要素６における圧力消費は著しく低減される。従って、多層の溶湯流のぼかしが得られる。より少ない抵抗に基づいて、中心面１０９に対して離して配設された個別容積流１１０の速度は、通路ベース７１に沿って流れる個別容積流１１０よりも大きい。分配要素６の第１の端面１５０と向かい合っている端面１５１上のディスク１１は、それぞれ１つのディスク１０７が通路７上に存在するようにオフセットをして配設されている。好ましくは、ディスク１０７は、分配要素の内部に向かって鋭くなるか、もしくは丸み付けを備えている。ディスク１０７のこのような形成及び配設によって、押出し成形品の品質を顧慮して半製品の特性の著しい改善を得ることができ、例えば継ぎ目のない管及びホイルや、押出し成形品の改善された機械的及び光学的な特性を得ることができる。

通路１１１は、弧状又は丸み付けをして形成することができる。通路１１１がシャープなエッジである場合は、丸み付けをして形成することができる。分配要素６の全ての面は、湾曲させた面として形成されていてもよく、分配要素６のリング肉厚、直径及び高さは変更可能である。

好ましくは円形リング要素として形成された分配要素６の肉厚、直径及び高さは、牽引トルクと惰性トルクとから成る分配要素を駆動するトルクの和が、溶湯の粘度によって分配要素において生じた摩擦トルクよりも大きくなるように変更可能である。

例えばＰＶＣのような感熱性の溶湯からホースの押出し成形をするための図６によるノズルヘッド２０３２の選択的な実施形によれば、ジャケットセグメント２０１は、溶湯入口開口２０３に面した側を円錐形又は魚雷型に形成されている排出体２０２を含むことができる。入口開口２０３と向かい合っているカバープレート２０４に、排出体２０２が支持される。排出体２０２のノズル出口２０５に面した側で、環状の中空空間室２０６が延在し、この中空空間室には、更にまた図４及び図５による分配要素６が配設されている。流通路１６と同等の多数の溶湯を供給する流通路２０７と分配要素６の形成によって、分配要素６を捩じるために同様に有利に形成された溶湯流の案内によって生じる牽引トルク及び惰性トルクが利用される。

溶湯の流通は、外から及び／又は内から分配要素へと案内することができる。この場合、分配要素の半径方向で外側の外周面及び／又は半径方向で内側の内周面は、溶湯の作用を受ける。

ノズルヘッドを経る縦断面図を示す。 ノズルヘッドを経る横断面図を示す。 選択的な実施形によるノズルヘッドを経る部分縦断面図を示す。 分配要素の平面図を示す。 図４による好ましい実施形による分配要素を経る縦断面図を示す。 別の選択的な実施形によるノズルヘッドを経る縦断面図を示す。

符号の明

１ ノズルヘッド
２ ジャケット
２’ ジャケットセグメント
３ エンドプレート
４ ピン
６ 分配要素
７ 通路
８，８’，８’’ 溶湯流もしくは部分溶湯流
１１ ディスク
１５ 供給口
１６ 流通路
１７ 中央の環状路
１８ 出口側
１９ ノズル間隙
２０ 入口側
２１ 分配要素の周面
２２ 流通路の端部
２３ 部分容積流
２４ 中空空間
２５ 方向
６１ 分配要素の内部領域
７１ ベース面
７２ 通路出口
８０ レバーアーム
８１ 溶湯流（牽引流）
１６１ 流入ポイント
ｈ 流通路の高さ
Ｈ 流通路の最大高さ

Claims (18)

1. 外側のジャケットと、内側のシリンダ状のピンと、出口側に環状のノズル間隙と、溶湯用の少なくとも１つの供給口と、ノズル間隙に移行する中央の環状路に溶湯を分配するための少なくとも１つの分配要素とを有する押出し成形機用のノズルヘッドにおいて、
   分配要素（６）が、溶湯の流通のためにピン（４）の長手方向軸を中心として捩れた状態にされ、溶湯流が中央の環状路内を案内されるように、分配要素（６）及び／又は流通路（１６）が形成されていることを特徴とするノズルヘッド。
2. 分配要素（６）の周面において溶湯の接線方向の流れが生じるように、分配要素（６）及び／又は流通路（１６）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のノズルヘッド。
3. 分配要素（６）が、溶湯の流れによって力の作用が生じるように、多数のディスク（１１）とこれらディスクの間に配設された通路とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のノズルヘッド。
4. 通路の出口において溶湯の流れる方向の仮想延長部がピン（４）の中心軸に対して間隔を置いて延在するように、通路（７）が整向されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
5. 溶湯が通路の入口において鈍角（β）だけ転向され、これにより回転方向（２５）まわりに同方向に整向された牽引トルクと惰性トルクとが加算されてトータルトルクとなるように、通路（７）が整向されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
6. 分配要素（６）が、接線方向の流れが生じる周面に、接線方向に流通する壁に付着する溶湯の力の伝達をするために比較的大きな作用面を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
7. 流通路（１６）の高さ（ｈ）が、溶湯の流れる方向に増加することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
8. ディスク（１１）が、溶湯の流れる方向に鋭く又は丸くなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
9. 第１の流通路（１６）の端部が、後続の流通路（１６’）の近傍に至るまで配設されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
10. 分配要素（６）が、内側の環状面（１１）において面取り及び／又は丸み付けをして形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
11. ディスク（１１）及び／又は通路が、分配要素（６）の向かい合っている端面（１５０，１５１）においてそれぞれオフセットをして配設されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
12. ジャケット（２）が、それぞれ１つの分配要素（６）が付設されている多数のジャケットセグメント（２’）によって構成されていること、ジャケットセグメント（２’）が、分配要素（６）を中心として積層化されていること、各ジャケットセグメント（２’）に、少なくとも１つの流通路（１６）が付設されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
13. 分配要素（３６，３８，４０）が、環状の中空空間（３４，３５，３７，３９）内に配設されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
14. 分配要素（６）が、円形リング要素として形成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
15. 分配要素（６）が、魚雷型又は円錐形の排出体（２０２）内に配設されており、溶湯が排出体の尖端にぶつかり、その際、溶湯流が環状に分配されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
16. 接線方向の流れが生じる分配要素の周面が、分配要素の外周面として形成されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
17. 接線方向の流れが生じる分配要素の周面が、分配要素の内周面として形成されていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載のノズルヘッド。
18. 通路の出口において溶湯の材料の緊張緩和をすることによって力の作用が生じるように、分配要素（６）が、多数のディスク（１１）とこられディスク間に配設される通路とを備えることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載のノズルヘッド。

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