Schlitzdüsenkopf zum Extrudieren von Kunststoffen
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schlitzdüsenkopf zum Extrudieren von Kunststoffen für die Verwendung als Blaskopf oder Breitschlitzdüse, der eine Eintrittsöffnung zum Eintritt des Kunststoffes aus einem Extruder und einen Verbindungskanal zwischen Eintritt und Mündungsschlitz aufweist.
Es sind Schlitzdüsenköpfe bekannt, die als Blasköpfe oder Breitschlitzdüsen von Extrudern mit einer Kunststoffmasse beschickt werden und mittels denen Kunststoffolien verschiedener Art hergestellt werden.
Bekannte Blasköpfe sind aus mehreren Bestandteilen zusammengesetzt und bestehen aus fünf und mehr Teilen. Bei jeder Stoss- oder Nahtstelle dieser Bestandteile entsteht eine Rille, die sich beim Blasvorgang mit Material, Farbstoff usw.
auffüllt. Diese aufgefüllten Rillen führen zu Striemen, Strichen, matten Stellen beim austretenden Blasfilm.
Beim Zusammenbau von bekannten Schlitzdüsenköpfen besteht die Möglichkeit, dass kleine Fremdpartikel zwischen die Auflageflächen der Bestandteile gelangen, so dass eine genau plane Auflage beim Zusammenbau nicht mehr gewährleistet ist. Dies führt zu Störungen des austretenden Folienmaterials und hat einen grossen Einfluss auf die Dickenverteilung, Toleranzen und bei Blasköpfen auf die Ringhomogenisierung des austretenden Materials.
Bei bekannten Blasköpfen wird ein Düsenring verwendet, der mittels Zentrierschrauben zentriert wird. In der Praxis führt dies jedoch dazu, dass der Düsenring ellipsenförmig zusammengedrückt wird, was sich wiederum in erheblichem Masse auf die Toleranzen, Flussverhältnisse usw. auswirkt.
Bei den bekannten als Rohrbogenblasköpfe bezeichneten Blasköpfen wird das Kernstück, das auch als Dorn oder Pinole bezeichnet wird, im Mantelstück durch verschiedene Stege gehalten und zentriert. Diese Stege zwingen den in den Blaskopf gepressten thermoplastischen Kunststoff, dieselben zu umfliessen, was zu Markierungen beim austretenden Folienmaterial führt.
Wesentlich ist bei bekannten Blasköpfen, dass im allgemeinen der Dorn oder die Pinole im Durchmesser wesentlich kleiner ausgeführt wird als die eigentliche Düsenmündung.
Dadurch entsteht im Innern des Blaskopfes ein Druckaufbau in radialer Richtung, der zur Folge hat, dass bei einer Düse, die einen einseitigen Flussaufbau aufweist, dieselbe schräg bzw. auf die Seite gedrückt wird. Auch hier treten in der Folge schlechte Flussverhältnisse, grosse Toleranzen und vor allen Dingen eine schlechte Ringhomogenisierung auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schlitzdüsenkopf, sei es als Blaskopf oder sei es als Breitschlitzdüse, zu schaffen, bei dem die erwähnten Schwierigkeiten bei der Montage und im Betrieb nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch einen Schlitzdüsenkopf der eingangs beschriebenen Art gelöst, der sich dadurch kennzeichnet, dass jeder Verbindungskanal aus je einem Kernstück und einem Mantelstück besteht und vom Eintritt bis zum Mündungsschlitz geradlinig verläuft.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Verbindungskanal auf seiner ganzen Länge quer zur Strömungsrichtung liegende Verengungen und Erweiterungen aufweisen.
Bei einem als Folienblaskopf ausgebildeten Schlitzdüsenkopf kann das einen Dorn oder eine Pinole bildende Kernstück mittels einer oberhalb angeordneten Konuslagerung gegenüber dem Mantel zentriert und einstellbar sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können mehrere Verbindungskanäle angeordnet sein, wobei das Mantelstück eines Verbindungskanales das Kernstück des nächstfolgenden Verbindungskanales bildet.
Zudem können in den Wandungen zwischen den Verbindungskanälen Leitungen angeordnet sein, die in Ringkanäle münden.
Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schlitzdüsenkopf, der als einschichtiger Blaskopf ausgebildet ist,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen mehrschichtigen Blaskopf und
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Breitschlitzdüse.
In Fig. 1 ist ein einschichtiger Blaskopf dargestellt, der einen Mantel 1 und einen Dorn 2 aufweist. Der Mantel 1 weist eine Gewindebohrung 3 auf, mittels welcher der Blaskopf an einen Extruder angeschlossen wird. Das plastifizierte thermoplastische Material wird durch eine, an die Gewindebohrung 3 anschliessende Bohrung 4 gepresst und mündet in einen Ringraum 5, der durch einen Einstich in den Dorn 2 gebildet wird. Der Verbindungskanal 6 verbindet den Eintritt 4 mit dem eigentlichen Mündungsschlitz 7. Wesentlich ist, dass der Verbindungskanal 6 vom Eintritt 4 bis zum Mündungsschlitz 7 geradlinig verläuft. Zur besseren Verteilung des thermoplastischen Materiales weist der Verbindungskanal 6 auf seiner ganzen Länge verengte und erweiterte Partien auf, die als Stau- und Expansionszonen bezeichnet werden können.
Durch den geradlinigen Verlauf des Verbindungskanales 6 kann praktisch kein einseitiger Druck im Verbindungskanal 6 entstehen, so dass mit einem solchen Blaskopf ein Folienmaterial hoher Gleichmässigkeit erzeugt werden kann.
Der Dorn ist mittels einer Konuslagerung im Mantel 1 zentriert. Diese wird durch die Konusfläche 8 im Mantel 1 und durch eine Konusfläche 9 im Dorn 2 gebildet. Die Konusfläche 9 des Dornes 2 kann vorteilhaft, wie aus Fig. 1 ersichtlich, schmal ausgeführt werden, womit mit Hilfe von Schrauben, die durch Bohrungen 10 in eine Gewindebohrung 11 eingeschraubt werden, ein genaues Zentrieren des Dornes im Mündungsschlitz 7 gegenüber dem Mantel 1 erfolgen kann. Durch einen Kanal 12 kann Druckgas oder Druckluft in das Blaseninnere geleitet werden.
Dadurch, dass der Blaskopf nach Fig. 1 so einfach ausgebildet ist, d. h. dass der Verbindungskanal 6 lediglich aus zwei Teilen besteht und auf seiner ganzen Länge geradlinig geführt wird, erreicht man, insbesondere bei der Verwendung von Stau- und Expansionszonen, einen gleichmässigen Fluss des thermoplastischen Materials durch den Blaskopf und deshalb ein ausserordentlich gleichmässiges Produkt.
In Fig. 2 ist ein mehrschichtiger Blaskopf dargestellt. Zuinnerst liegt ein Dorn 15, der einen Kanal 16 zur Druckluftzufuhr aufweist. Der Dorn 15 weist eine konische Ringfläche 17 auf, mit welcher er auf einer konischen Fläche 18 eines Zwischenmantels 19 einstellbar zentriert wird, wie dies beim Dorn 2 nach Fig. 1 beschrieben wurde. Der Zwischenmantel 19 weist eine konische Ringfläche 20 auf, mit welcher er in einer Konusfläche 21 eines weiteren Zwischenmantels 22 einstellbar zentriert ist. Der Zwischenmantel 22 weist seinerseits eine konische Ringfläche 23 auf, mit welcher er in einer Konusfläche 25 des Mantels 24 einstellbar zentriert wird.
Die Teile 15, 19, 22, 24 bilden drei Verbindungskanäle, wobei jeweils nur zwei Teile einen Verbindungskanal bilden, und zwar bildet der Dorn 15 und der Zwischenmantel 19 den Verbindungskanal 26, der Zwischenmantel 19 mit dem Zwischenmantel 22 den Verbindungskanal 27 und der Zwischenmantel 22 mit dem Mantel 24 den Verbindungskanal 28. Wie beim Verbindungskanal 6 nach Fig. 1 verlaufen die Verbindungskanäle 26, 27, 28 geradlinig und sind auf ihrer ganzen Länge mit Stau- und Expansionszonen versehen.
Die ausserordentliche Kompaktheit dieses dreischichtigen Blaskopfes ist offensichtlich. Jeder Zwischenmantel 19, 22 bildet mit seiner Innenfläche das Mantelstück eines Verbindungskanales und mit seiner Aussenfläche das Kernstück bzw.
den Dorn des nächstfolgenden Verbindungskanales. Die Eintrittsöffnungen der Verbindungskanäle 26, 27, 28 sind mit 30, 31, 32 bezeichnet. Diese Eintrittsöffnungen sind mit am Umfang versetzten Gewindebohrungen 33, 34, 35 mit Extrudern verbunden.
Mit der Schraubenverbindung 36 wird der Zwischenmantel 22 gegenüber dem Mantel 24 zentriert und eingestellt.
Gleiche Schraubenverbindungen weisen auch die Teile 15 und 19 auf (nicht dargestellt).
In den Zwischenmänteln 19, 22 sind Kanäle 39 angeordnet, durch die Druckgas oder Druckluft zwischen die aus den Mündungsschlitzen 40, 41, 42 austretenden Folien eingeführt werden kann, wobei an den Mündungen der Kanäle 38, 39 Ringkanäle 43, 44 angeordnet sind.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Schlitzdüsenkopfes als zweischichtige Breitschlitzdüse ausgeführt.
Die Breitschlitzdüse besteht aus zwei Kernstücken 50, 51, zwischen denen ein Schlitz 52 besteht, durch den ein Papierband, Drahtgeflecht oder Stoffgewebe eingezogen und durch die aus den Mündungsschlitzen 53, 54 austretenden Kunststoffolien beschichtet werden kann. Der Kunststoff tritt aus den Extrudern durch die Eintrittsöffnungen 55, 56 in Verteilkammern 57, 58 ein, an die die Verbindungskanäle 60, 61 anschliessen, die wie bei den Ausführungen nach Fig. 1 und 2 geradlinig von der Verteilkammer 57, 58 zum Mündungsschlitz 53, 54 verlaufen und auf ihrer ganzen Länge Stau- und Expansionszonen aufweisen. Auch hier besteht der Verbindungskanal 60, 61 aus nur zwei Teilen, nämlich dem Kernstück 50 bzw. 51 und einer Lippe 62 bzw. 63. Die Lippe ist in einem Lippenhalter 64, 65 gehaltert.
Zum Verstellen des Mündungsschlitzes ist ein Spaltverstellkeil 66, 67 zwischen Lippe und Lippenhalter angeordnet, der mittels Schrauben 68, 69 verstellt werden kann, wodurch die Spaltgrösse der Schlitzmündung verändert werden kann.
Auch bei der beschriebenen Breitschlitzdüse liegt die gleiche einfache Ausführung vor wie für die Blasköpfe nach Fig. 1 und 2. Die einfache Konstruktion gestattet auch hier die Herstellung mehrschichtiger Düsen in kompakter Bauweise, wobei auch hier ein vollkommen gleichmässiges Folienmaterial hergestellt werden kann.
Da diejenigen Teile, die den Verbindungskanal bilden, einer erheblichen thermischen Belastung ausgesetzt sind, muss das Material für diese Teile sorgfältig ausgewählt und ebenso sorgfältig verarbeitet werden. Gewöhnlich werden diese Teile aus einem gehärteten Material gefertigt und ober flächenbehandelt.
Durch die beschriebenen Schlitzdüsenköpfe können verschiedene Möglichkeiten realisiert werden.
Zunächst ist es möglich, verschiedenste Folienkombinatio nen mit beliebiger Schichtzahl herzustellen. Mit den beschriebenen Blasköpfen können Extrusionsummantelungen von Stahlrohren, Textilschläuchen ein- oder mehrschichtig aufgeführt werden. Bei zweischichtiger Ausführung, wobei anstelle der Druckluftleitungen ein offener Einführungsraum vorgesehen wird, können Textilfäden, Metallfäden als elektri- sche Heizung oder Armierung oder Metallpulver, beispielsweise Aluminium oder Graphit oder Halbleitermaterial, zwischen zwei Folienschichten eingebracht werden. Dasselbe kann auch mit einer Doppelbreitschlitzdüse erreicht werden, wobei, wie bereits beschrieben, beispielsweise eine Textilbahn in einem Arbeitsgang beidseitig kaschiert werden kann.
Slot nozzle head for extruding plastics
The present invention relates to a slot nozzle head for extruding plastics for use as a blow head or wide slot nozzle, which has an inlet opening for the entry of the plastic from an extruder and a connecting channel between the inlet and the mouth slot.
There are known slot nozzle heads which are charged with a plastic compound as blow heads or slot nozzles from extruders and by means of which plastic films of various types are produced.
Known blow heads are composed of several components and consist of five or more parts. At every joint or seam between these components, a groove is created, which during the blowing process is filled with material, dye, etc.
replenishes. These filled-in grooves lead to welts, lines and dull areas in the blown film that emerges.
When assembling known slot nozzle heads, there is the possibility that small foreign particles get between the bearing surfaces of the components, so that a precisely planar bearing is no longer guaranteed during assembly. This leads to disturbances of the emerging film material and has a major influence on the thickness distribution, tolerances and, in the case of blow heads, on the ring homogenization of the emerging material.
In known blow heads, a nozzle ring is used which is centered by means of centering screws. In practice, however, this leads to the nozzle ring being compressed elliptically, which in turn has a considerable effect on the tolerances, flow conditions, etc.
In the known blow heads known as pipe bend blow heads, the core piece, which is also referred to as a mandrel or quill, is held and centered in the jacket piece by various webs. These webs force the thermoplastic material pressed into the blow head to flow around the same, which leads to markings on the emerging film material.
In known blow heads, it is essential that the mandrel or the quill is generally made much smaller in diameter than the actual nozzle mouth.
This creates a pressure build-up in the interior of the blow head in the radial direction, which has the consequence that in the case of a nozzle that has a one-sided flow build-up, the same is pushed at an angle or to the side. Here too, poor flow conditions, large tolerances and, above all, poor ring homogenization occur as a result.
The object of the present invention is to create a slot nozzle head, whether as a blow head or as a wide slot nozzle, in which the aforementioned difficulties do not occur during assembly and operation.
According to the invention, this object is achieved by a slot nozzle head of the type described at the outset, which is characterized in that each connecting channel consists of a core piece and a casing piece and runs in a straight line from the inlet to the mouth slot.
According to a preferred embodiment of the invention, the connecting channel can have constrictions and widenings lying transversely to the flow direction over its entire length.
In the case of a slot nozzle head designed as a film die head, the core piece forming a mandrel or a quill can be centered and adjustable relative to the jacket by means of a cone bearing arranged above.
In a further embodiment of the invention, a plurality of connecting channels can be arranged, the jacket piece of one connecting channel forming the core of the next connecting channel.
In addition, lines can be arranged in the walls between the connecting channels which open into ring channels.
The invention is illustrated by way of example in the accompanying drawing. Show it:
1 shows a longitudinal section through a slot nozzle head which is designed as a single-layer blow head,
2 shows a longitudinal section through a multilayer blow head and
3 shows a cross section through a slot nozzle.
In FIG. 1, a single-layer blow head is shown which has a jacket 1 and a mandrel 2. The jacket 1 has a threaded bore 3 by means of which the blow head is connected to an extruder. The plasticized thermoplastic material is pressed through a bore 4 adjoining the threaded bore 3 and opens into an annular space 5 which is formed by a puncture in the mandrel 2. The connecting channel 6 connects the inlet 4 to the actual opening slot 7. It is essential that the connecting channel 6 runs in a straight line from the inlet 4 to the opening slot 7. For better distribution of the thermoplastic material, the connecting channel 6 has narrowed and widened areas over its entire length, which can be referred to as congestion and expansion zones.
As a result of the straight course of the connecting channel 6, practically no one-sided pressure can arise in the connecting channel 6, so that a film material of high uniformity can be produced with such a blow head.
The mandrel is centered in the jacket 1 by means of a conical bearing. This is formed by the conical surface 8 in the jacket 1 and by a conical surface 9 in the mandrel 2. The conical surface 9 of the mandrel 2 can advantageously be made narrow, as can be seen in FIG can. Compressed gas or compressed air can be fed into the interior of the bladder through a channel 12.
The fact that the blow head according to FIG. 1 is designed so simply, d. H. The fact that the connecting channel 6 consists of only two parts and is guided in a straight line over its entire length results in an even flow of the thermoplastic material through the blow head and therefore an extremely uniform product, especially when using stagnation and expansion zones.
In Fig. 2, a multi-layer die head is shown. At the very center is a mandrel 15, which has a channel 16 for supplying compressed air. The mandrel 15 has a conical annular surface 17 with which it is adjustably centered on a conical surface 18 of an intermediate jacket 19, as was described for the mandrel 2 according to FIG. The intermediate jacket 19 has a conical annular surface 20 with which it is adjustably centered in a conical surface 21 of a further intermediate jacket 22. The intermediate jacket 22 for its part has a conical ring surface 23 with which it is adjustably centered in a conical surface 25 of the jacket 24.
The parts 15, 19, 22, 24 form three connecting channels, whereby only two parts each form a connecting channel, namely the mandrel 15 and the intermediate jacket 19 form the connecting channel 26, the intermediate jacket 19 with the intermediate jacket 22 the connecting channel 27 and the intermediate jacket 22 with the jacket 24 the connecting channel 28. As with the connecting channel 6 according to FIG. 1, the connecting channels 26, 27, 28 run in a straight line and are provided with congestion and expansion zones over their entire length.
The extraordinary compactness of this three-layer die head is obvious. Each intermediate jacket 19, 22 forms with its inner surface the jacket piece of a connecting channel and with its outer surface the core piece or
the mandrel of the next connecting channel. The inlet openings of the connecting channels 26, 27, 28 are designated by 30, 31, 32. These inlet openings are connected to extruders by means of threaded bores 33, 34, 35 offset on the circumference.
With the screw connection 36, the intermediate jacket 22 is centered and adjusted with respect to the jacket 24.
Parts 15 and 19 also have the same screw connections (not shown).
In the intermediate jackets 19, 22 channels 39 are arranged, through which compressed gas or compressed air can be introduced between the foils emerging from the opening slots 40, 41, 42, with annular channels 43, 44 being arranged at the openings of the channels 38, 39.
In Fig. 3, a further embodiment of the slot nozzle head is designed as a two-layer wide slot nozzle.
The slot nozzle consists of two core pieces 50, 51, between which there is a slot 52 through which a paper tape, wire mesh or fabric can be drawn and coated by the plastic films emerging from the opening slots 53, 54. The plastic enters from the extruders through the inlet openings 55, 56 into distribution chambers 57, 58, to which the connecting channels 60, 61 connect, which, as in the embodiments according to FIGS. 54 and have congestion and expansion zones along their entire length. Here, too, the connecting channel 60, 61 consists of only two parts, namely the core piece 50 or 51 and a lip 62 or 63. The lip is held in a lip holder 64, 65.
To adjust the mouth slot, a gap adjusting wedge 66, 67 is arranged between the lip and lip holder, which can be adjusted by means of screws 68, 69, whereby the size of the slot mouth can be changed.
The same simple design as for the blow heads according to FIGS. 1 and 2 is also present in the wide slot nozzle described. The simple design here also allows the production of multi-layer nozzles in a compact design, whereby a completely uniform film material can also be produced here.
Since those parts that form the connecting channel are exposed to considerable thermal stress, the material for these parts must be carefully selected and just as carefully processed. Usually these parts are made of a hardened material and surface treated.
Various options can be implemented using the slot nozzle heads described.
First of all, it is possible to produce a wide variety of foil combinations with any number of layers. With the blow heads described, extrusion jacketing of steel pipes, textile hoses can be performed in one or more layers. In the case of a two-layer design, with an open lead-in space being provided instead of the compressed air lines, textile threads, metal threads as electrical heating or reinforcement or metal powder, for example aluminum or graphite or semiconductor material, can be inserted between two film layers. The same can also be achieved with a double wide slot nozzle, whereby, as already described, for example a textile web can be laminated on both sides in one operation.