DE102012104073A1 - Extrusion tool for extrusion blow molding of plastic containers, has sealing arrangement i.e. sealing body, including sealing element between front surface of sleeve and nozzle, and filling functional region in section adjoining at surface - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Extrusionswerkzeug zum Extrusionsblasformen von Kunststoffbehältern. The invention relates to an extrusion tool for the extrusion blow molding of plastic containers.
Zum grundsätzlichen Aufbau des Extrusionswerkzeuges gehören eine Ringspaltdüse, die einen Dorn und einen ringförmigen Düsenkörper aufweist, eine elastische Hülse, die an einer oberen Stirnfläche sowie einer unteren Stirnfläche radial beweglich abgestützt ist und einen Düsenspalt der Ringspaltdüse begrenzt, und eine Stelleinrichtung zur radialen Deformierung der elastischen Hülse. Die elastische Hülse begrenzt an ihrer Rückseite einen Funktionsraum der Ringspaltdüse, welcher eine radiale Verformung der Hülse zulässt. Die elastische Hülse ist zumeist im Düsenkörper angeordnet und an ihrer unteren Stirnfläche an einem Haltering abgestützt. Der Haltering ist Bestandteil des Düsenkörpers und austauschbar. Zusätzlich oder alternativ kann auch der Dorn der Ringspaltdüse mit einer elastisch deformierbaren Hülse ausgestattet sein. Ein Extrusionswerkzeug mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen ist beispielsweise aus
Die Spaltbreite des Düsenspaltes ist durch axiale Stellbewegungen des Dorns oder des Düsenkörpers veränderbar. Ferner kann die Geometrie des Düsenspaltes durch eine radiale Deformierung der Hülse beeinflusst werden. Während der Extrusion von Vorformlingen, die an der Unterseite des Extrusionswerkzeuges austreten und in einer Blasform anschließend zu Kunststoffbehältern aufgeweitet werden, werden die Spaltbreite des Düsenspaltes und die Geometrie des Düsenspaltes durch sich zyklisch wiederholende Stellbewegungen des Dorns oder Düsenkörpers und der elastischen Hülse beeinflusst. The gap width of the nozzle gap is variable by axial adjusting movements of the mandrel or the nozzle body. Furthermore, the geometry of the nozzle gap can be influenced by a radial deformation of the sleeve. During the extrusion of preforms, which emerge at the bottom of the extrusion die and are subsequently expanded in a blow mold into plastic containers, the gap width of the die gap and the geometry of the die gap are influenced by cyclically repeating actuating movements of the mandrel or nozzle body and the elastic sleeve.
Durch den Druck der durch die Ringspaltdüse fließenden Kunststoffschmelze und durch Fließkräfte, die durch Haftung der Schmelze an der Hülse verursacht werden, wird auf die deformierbare Hülse in Fließrichtung der Schmelze eine Axialkraft ausgeübt, die über die unterseitige Abstützung in die Ringspaltdüse eingeleitet wird. In Folge dieser Axialkraft tritt bei radialen Deformationsbewegungen der Hülse sowohl an der unteren Stirnfläche der Hülse als auch an der zugeordneten Stützfläche der Ringspaltdüse Verschleiß auf. Mit zunehmendem Verschleiß öffnet sich an der oberen Stirnfläche der elastischen Hülse ein Spalt zwischen der Hülse und der Gegenfläche der Ringspaltdüse, durch den Kunststoffschmelze in den Funktionsraum an der Rückseite der Hülse eindringen kann. Je nach der Menge der Kunststoffschmelze, die in den Funktionsraum eindringt, kann es dazu kommen, dass sich die deformierbare Hülse nicht mehr frei bewegen kann. Wird die in den Funktionsraum eingedrungene Kunststoffschmelze nicht entfernt, zersetzt sich die Schmelze durch Temperatureinwirkung und verfestigt sich. Dieser Effekt führt zu einer zusätzlichen Erhöhung der Einschränkung der Beweglichkeit der deformierbaren Hülse. Eine mangelnde Bewegungsfreiheit der deformierbaren Hülse wirkt sich auf das Wandprofil der extrudierten Vorformlingen aus und hat zur Folge, dass das Wanddickenprofil der extrudierten Vorformlinge und die Wanddickenverteilung der daraus gefertigten Kunststoffbehälter von Sollwerten abweicht. Ferner kann die eingeschränkte Bewegungsfreiheit der Hülse zu einer deutlich erhöhten mechanischen Beanspruchung der deformierbaren Hülse führen, die deren plastische Verformung oder sogar deren Bruch zur Folge haben kann. Um eine sichere und gleichbleibende Produktion gewährleisten zu können, muss der Produktionsprozess unterbrochen, die elastisch deformierbare Hülse ausgebaut und die Kunststoffschmelze aus dem Funktionsraum entfernt werden. Je größer der Spalt zwischen der deformierbaren Hülse und der Ringspaltdüse infolge eines Verschleißes an der unteren Stirnfläche der Hülse wird, desto öfter muss gereinigt werden. Überschreiten die daraus resultierenden Stillstandszeiten einen betriebswirtschaftlich tolerierbaren Wert, müssen die deformierbare Hülse und mit der Hülse in Kontakt stehende Teile der Ringspaltdüse ausgebaut und durch Ersatzteile ersetzt werden. Due to the pressure of the molten plastic flowing through the annular gap nozzle and due to flow forces caused by adhesion of the melt to the sleeve, an axial force is exerted on the deformable sleeve in the direction of flow of the melt, which is introduced into the annular gap nozzle via the underside support. As a result of this axial force occurs during radial deformation movements of the sleeve on both the lower end face of the sleeve and on the associated support surface of the annular gap wear on. With increasing wear, a gap between the sleeve and the mating surface of the annular gap nozzle opens at the upper end surface of the elastic sleeve, can penetrate through the plastic melt in the functional space at the back of the sleeve. Depending on the amount of plastic melt that penetrates into the functional space, it may happen that the deformable sleeve can no longer move freely. If the plastic melt which has penetrated into the functional space is not removed, the melt decomposes as a result of the action of temperature and solidifies. This effect leads to an additional increase in the restriction of the mobility of the deformable sleeve. A lack of freedom of movement of the deformable sleeve has an effect on the wall profile of the extruded preforms and has the consequence that the wall thickness profile of the extruded preforms and the wall thickness distribution of the plastic container made therefrom deviates from nominal values. Furthermore, the limited freedom of movement of the sleeve can lead to a significantly increased mechanical stress on the deformable sleeve, which can result in their plastic deformation or even their breakage. In order to ensure safe and consistent production, the production process must be interrupted, the elastically deformable sleeve removed and the plastic melt removed from the functional space. The larger the gap between the deformable sleeve and the annular gap nozzle due to wear on the lower end face of the sleeve, the more often it must be cleaned. If the resulting downtimes exceed a tolerable value for operation, the deformable sleeve and parts of the annular gap nozzle in contact with the sleeve must be removed and replaced by replacement parts.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Eindringen von Kunststoffschmelze in den Funktionsraum an der Rückseite der deformierbaren Hülse zu verhindern und dadurch die Standzeit der Hülse zu verbessern. Against this background, the invention has the object to prevent the penetration of plastic melt into the functional space at the back of the deformable sleeve, thereby improving the service life of the sleeve.
Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Extrusionswerkzeug nach Anspruch 1.The object of the invention and solution of this problem is an extrusion tool according to
Erfindungsgemäß ist eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung des Funktionsraumes vorgesehen, die ein Dichtungselement zwischen der oberen Stirnfläche der deformierbaren Hülse und der Ringspaltdüse aufweist oder als flexibler Dichtungskörper ausgebildet ist, der den Funktionsraum zumindest in einem an die obere Stirnfläche der deformierbaren Hülse angrenzenden Abschnitt ausfüllt. Die deformierbare Hülse kann im ringförmigen Düsenkörper oder am Dorn der Ringspaltdüse angeordnet sein. Der abzudichtende Funktionsraum befindet sich jeweils an der Rückseite der deformierbaren Hülse, auf die auch Stellmittel zur Deformierung der Hülse wirken. Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung ist an der oberen Stirnfläche der deformierbaren Hülse wirksam und verhindert das Eintreten eines Schmelzeleckagestroms zwischen der oberen Stirnfläche der deformierbaren Hülse und der Gegenfläche der Ringspaltdüse. Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass ein Verschleiß der elastisch deformierbaren Hülse an der unteren Stirnfläche der Hülse und der mit der unteren Stirnfläche zusammenwirkenden Gegenfläche der Ringspaltdüse nicht verhindert werden kann, da die untere Stirnfläche der Hülse während des Extrusionsbetriebes in Folge zyklischer radialer Deformierungen und/oder radialer Bewegungen auf einer Gegenfläche der Ringspaltdüse gleitet und dabei gleichzeitig einer großen Axialkraft ausgesetzt ist. According to the invention, a sealing arrangement is provided for sealing the functional space, which has a sealing element between the upper end face of the deformable sleeve and the annular gap nozzle or is designed as a flexible sealing body which fills the functional space at least in a section adjacent to the upper end face of the deformable sleeve. The deformable sleeve can be arranged in the annular nozzle body or on the mandrel of the annular gap nozzle. The functional space to be sealed is located in each case on the rear side of the deformable sleeve, on which also actuating means for deforming the sleeve act. The sealing arrangement according to the invention is effective on the upper end surface of the deformable sleeve and prevents the occurrence of a melt leakage current between the upper end face of the deformable sleeve and the counter surface of the annular gap nozzle. The invention is based on the consideration that a wear of the elastically deformable sleeve on the lower end face of the sleeve and the cooperating with the lower end face counter surface of the annular gap nozzle not can be prevented because the lower end face of the sleeve slides during the extrusion operation as a result of cyclic radial deformations and / or radial movements on a mating surface of the annular gap while being exposed to a large axial force.
Die erfindungsgemäße Lehre nimmt in Kauf, dass sich durch Verschleiß an der unteren Stirnfläche der Hülse ein Spalt zwischen der oberen Stirnfläche der Hülse und einer Gegenfläche der Ringspaltdüse bildet. Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung verhindert das Eintreten eines Schmelzeleckagestromes durch diesen Spalt, der mit zunehmendem Verschleiß an der unteren Stirnseite der Hülse größer wird, in den Funktionsraum hinein. The teaching according to the invention takes into account that forms a gap between the upper end face of the sleeve and a mating surface of the annular gap nozzle by wear on the lower end face of the sleeve. The sealing arrangement according to the invention prevents the entry of a melt leakage current through this gap, which increases with increasing wear on the lower end face of the sleeve, into the functional space.
Die Dichtungsanordnung kann ein Dichtungselement aufweisen, welches zwischen der oberen Stirnfläche der deformierbaren Hülse und der Ringspaltdüse angeordnet ist. Das Dichtungselement ist durch die Radialbewegungen der Hülse einer Beanspruchung quer zur Fließrichtung der Schmelze ausgesetzt. Darüber hinaus muss das Dichtungselement so ausgebildet sein, dass es einen zunehmenden Spalt zwischen der Stirnfläche und einer Gegenfläche der Ringspaltdüse ausgleichen kann. Das Dichtungselement ist vorzugsweise elastisch verformbar und/oder in einer Dichtungsaufnahme vertikal beweglich angeordnet. Weitere Ausgestaltungen des Dichtungselementes werden in den abhängigen Ansprüchen, insbesondere den Ansprüchen 4 bis 16 beschrieben und nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei kann die Dichtungsanordnung stets auch ein weiteres Dichtungselement umfassen, welches zwischen der unteren Stirnfläche der elastischen Hülse und der Ringspaltdüse angeordnet ist. The sealing arrangement may comprise a sealing element which is arranged between the upper end face of the deformable sleeve and the annular gap nozzle. The sealing element is subjected to stress transverse to the flow direction of the melt due to the radial movements of the sleeve. In addition, the sealing element must be designed so that it can compensate for an increasing gap between the end face and a mating surface of the annular gap nozzle. The sealing element is preferably elastically deformable and / or arranged vertically movable in a sealing receptacle. Further embodiments of the sealing element are described in the dependent claims, in particular the
Eine wirksame Abdichtung des Funktionsraumes kann erfindungsgemäß auch durch einen flexiblen Dichtungskörper bewirkt werden, der den Funktionsraum zumindest in einem an die obere Stirnfläche des elastischen Rings angrenzenden Abschnitt ausfüllt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Dichtungskörpers werden in den Ansprüchen 17 bis 20 beschrieben und nachfolgend ebenfalls anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. An effective sealing of the functional space according to the invention can also be effected by a flexible sealing body which fills the functional space at least in a section adjacent to the upper end face of the elastic ring. Advantageous embodiments of the sealing body are described in
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen schematisch:In the following, the invention will be explained with reference to exemplary embodiments. They show schematically:
Die Figuren zeigen Extrusionswerkzeuge zum Extrusionsblasformen von Kunststoffbehältern. Zum grundsätzlichen Aufbau des Extrusionswerkzeuges gehören eine Ringspaltdüse
Die Spaltbreite des Düsenspaltes s ist durch axiale Stellbewegung des Dorns
Das in den Ausführungsbeispielen dargestellte Extrusionswerkzeug weist eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung des Funktionsraumes
Durch den Druck einer durch die Ringspaltdüse
In den Ausführungsbeispielen der
Im Ausführungsbeispiel der
Im Ausführungsbeispiel der
Im Ausführungsbeispiel der
Auch in
Im Ausführungsbeispiel der
Das im Ausführungsbeispiel der
Die anhand der
Im Ausführungsbeispiel der
Im Ausführungsbeispiel der
Die zuvor beschriebenen Maßnahmen können auch an der deformierbaren Hülse
Im Ausführungsbeispiel der
Gemäß der Darstellung in
Eine wirksame Abdichtung des Funktionsraumes
Der Ringkörper
Im Ausführungsbeispiel und gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung füllt der Dichtungskörper
Im Ausführungsbeispiel der
Die zuvor beschriebenen Dichtungsanordnungen können miteinander kombiniert werden. Vorspannkräfte und Auflagekräfte können anstelle von elastischen Elementen auch durch unter Druck stehende Fluide oder Gase aufgebracht werden. Die einzelnen oder in Kombination verwirklichten Dichtungsanordnungen bewirken, dass der Funktionsraum
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