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Strangpresse zum Verarbeiten plastischer Massen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Strangpresse zum Verarbeiten plastischer, insbesondere thermoplastischer
oder nicht vernetzter elastomerer Massen. In jeder derartigen Strangpresse treten
in dem zu dem aus formenden Spritzwerkzeug führenden Kanal verschiedene Uflgleichmäligkeiten
auf. In erster Linie handelt es sich um Temperaturfehler, wobei es sich um zeitlich
schwankende Temperaturen - die sogenannten axialen Temperaturfehler - und um über
den Kanaiquerschnitt unterschiedliche Temperaturen - die sogenannten radialen Temperaturfehler
- handeln kann. In sehr langen Verteilerkanälen tritt dazu ein von der Länge des
Kanals abhängiger Grenzschichtfehler auf, der sich je nach Spritzkopfart sehr störend
bemerkbar machen kann. Er ergibt sich daraus, daß das an den Kanalwandungen haftende
Material sehr viel langsamer fließt als das im Zentrum des Kanals vorwärtsbewegte
Material, und daß das Grenzschichtmaterial sich durch die längere Verweilzeit in
seiner Struktur hinsichtlich der Viskosität und des Fortschreitens des chemischen
Abbaues gegenüber dem Frischmaterial verändert. Dies macht sich besonders ausgeprägt
bemerk bar, wenn nach einer über eine größere Wegstrecke führenden Trennung zweier
Kanäle diese an einer Fließschneide wieder zusammengeführt werden, wobei an dieser
Stelle ausschließlich verändertes Grenzschichtmaterial zusammentrifft. Die Fehler
machen sich beispielsweise dann besonders deutlich bemerkbar, wenn ein Farbwechsel
durchgeführt
wird, da dann oftmals über eine halbe Stunde und länger
bei voller Produktionsleistung die Fließschneiden als Farbstreifen in der zuvor
gefahrenen Farbmischung sichtbar bleiben. Neben dieser rein optischen Fehlstelle
bedeutet das Grenzschichtmaterial zumeist eine empfindliche Pehlerstellein den Maßtoleranzen
des Fertigproduktes, beispielsweise bei Folien.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zum Einmischen
des Grenzschichtmaterials in den Nasse strang zu schaffen, um eine Vergleichmäßigung
des der Verbrauchsstelle zugeführten plastischen Materials zu erreichen. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Zuführungskanal zum VerarbeitElngswerkzeug
eine Mischeinrichtung zum Einmischen der Grenzschichten in den Massestrang eingeschaltet
ist, die aus einem sich über den Querschnitt des Zuführungskanals erstrekkenden
Körper besteht, der zwei Kanäle aufweist, deren Eintrittsöffnungen nebeneinander
auf Je einer Seite einer ersten axialen Mittelebene des Zuführungskanals gebildet
sind und die durch entgegengesetzt zueinander abgeschrägte Auflaufflächen in die
Räume beiderseits einer zur ersten axialen Mittelebene senkrechten zweiten axialen
Mittelebene geführt und dort durch eine Zwischenwand getrennt sind und daß die die
einzumischenden Grenzschichten führenden Kanalwände an der Austrittsseite je eine
schräg zur zweiten axialen Nittelebene verlaufende Ablaufkante aufweisen.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die störende Beeinflussung
der Eigenschaften des Fertigproduktes durch das urenzschichtmaterial darauf beruht,
daß beispielsweise bei einem im Verhältnis zum Zuführungskanal waagerechten Düsenspalt
das Grenzschichtmaterial der senkrechten Kanalwände immer an der gleichen Stelle
am Düsenspalt eintrifft, so daß das extrudierte Erzeugnis an dieser Stelle ausschließlich
aus Grenzschichtmaterial besteht. Durch die Erfindung werden nun die zu der ersten
axialen Mittelebene parallelen Grenzschichten durch die schräge Anordnung der Ablaufkanten
zur zweiten axialen Mittelebene im wesentlichen diagonal in den Massestrang eingemischt,
wenn die beiden Mittelebenen zu den Kanalwänden senkrecht angeordnc ;und, wobei
sie beidseitig von dem durch die beiden
Kanäle geförderten Frischmaterial
eingeschlossen werden. Da das Grenzschachtmaterial infolge dieser Verlagerung in
den Massestrang nicht mehr stets an einer ganz bestimmten Stelle aus dem Düsenspalt
austritt, sondern sich die einzelnen Teilchen der ursprünglichen Grenzschichten
über den ganzen Düsenspalt verteilen, wird die Qualität des Produktes nicht mehr
beeinträehtigt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die
einander zugekehrten Bodenflächen der beiden Kanäle beiderseits der Zwischenwand
parallel und gekreuzt zueinander verlaufen und die die einzumischenden Grenzschichten
führenden Kanalwände in Richtung zur ersten axialen Mittelebene gekrümmt sind und
von einer quer oder schräg zur Bewegungsrichtung der Grenzschicht angeordneten Umlenkkante
aus bis zu der schrägen Ablaufkante verlaufen. Indem die Kanalwand zunächst unter
Beibehaltung der räumlichen Anordnung der Grenzschicht nach innen geführt wird und
erst von der Umlenkkante aus wieder nach außen zu der schrägen Ablaufkante verläuft,
wo die Grenzschicht in den Nasse strom eingemischt wird, wird ein strömungsungünstiger
Winkelraum vermieden, der sich ergeben würde, wenn die die Grenzschicht führende
Kanalwandung allmählich so verbunden würde, daß sie stetig ist zu der schrägen Ablaufkante
verliefe, wo von unten die entsprechend verbundene Bodenfläche des anderen Kanals
herangeführt würde. Da sich die Umlenkkante zweckmäßig unmittelbar im Bereich der
ersten axialen Mittelebene senkrecht von der Bodenfläche des Kanals bis zur Kanaldecke
erstreckt, ist ein derartiger strömungsungünstiger Winkelraum, der wiederum zu einer
starken Verlangsamung eines Teiles des Massestromes und damit zu einer neuen Grenzschichtbildung
führen würde, ausgeschlossen.
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Die schräge Ablaufkante kann durch die Schnittlinie zwischen einer
in entgegengesetzter Richtung wie die zugehörige Auflauffläche gneigten ebenen Ablaufsahrägfläche
des einen Kanals und der sich von der Umlenkkante des anderen Kanals bis zur Ablaufschrägfläche
erstreckenden ebenen, die Grenzschicht führunden Kanalwandung gebildet sein. Diese
Ausführung hat den Vorteil, daß ebene Flächen sefräst werden können und das ganze
Grenzschicht-Nischteil
durch Fräsen aus dem Vollen gearbeitet werden kann. Bei einer anderen Ausgestaltung
-können die die Grenzschicht führende Kanalwandung und die entgegengesetzt zur Auflaufschrägfläche
geneigte Ablaufschrägfläche eines jeden Kanals vom Bereich der Umlenkkante verwunden
bis zu einer sich diagonal über den ganzen Kanal erstreckenden geraden Ablaufschneide
geführt sein. Diese Ausführungsform kann angewendet werden, wenn das Grenzschicht-Mischteil
durch Gießen~hergestellt wird.
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Das erfindungsgemäße Grenzschicht-Mischteil wirkt nur um eine Hauptachse,
was in den meisten Fällen bereits ausreichend ist.
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Sollen auch die Grenzschichten der zu der zweiten axialen Mittelebene
parallelen Wandungen des Zuführungskanals in das Frischmaterial eingemischt werden,
so ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein zweites erfindungsgemäßes Mischteil
mit um 90 gedrehter Hauptachse vor dem Verarbeitungswerkzeug anzuordnen.
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Wenn mehrere erfindungsgemäße Grenzschicht-Nischteile, die dann gegebenenenfalls
flacher gehalten sind, übereinander geschichtet werden, wobei zwischen den einzelnen
Elementen dünne Zwischenwände vorgesehen und auch die Zwischenwand zwischen den
beiden Kanälen å jedes Elementes dünn gehalten ist, wird zusätzlich zu der Einmischung
der Grenzschicht noch eine wünschenswerte Vergleichmäßigung der Temperatur durch
Wärmeaustausch nach dem Kreuzstrom-Wärmeaustauschprinzip erreicht.
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Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnung
näher erläutert, in welcher zwei. Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In der
Zeichnung zeigen: Figur 1 eine erfindungsgemäße Mischeinrichtung, eingesetzt in
den Zuführungskanal einer Strangpresse, in Draufsicht, Figur 2 einen Schnitt entlang
der Linie II-II der Figur 1,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht
der Mischeinrichtung nach den Figuren 1 und 2, im wesentlichen in Bewegungsrichtung
des Strangmaterials, Figur 4 eine der Figur 3 entsprechende perspektivische Darstellung,
jedoch im wesentlichen entgegen der Bewegungsrichtung des Strangmaterials, Figur
5 eine Stirnansicht des Mischteils in Richtung des Pfeiles V in Figur 1, Figur 6
eine Stirnansicht des Mischteils in Richtung des Pfeiles VI in Figur 1, Figur 7
eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform entsprechend der
Darstellung in Figur 4.
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In den Zuführungskanal 1 ist mittels einer entsprechenden Ausnehmung
des Kanalgehäuses die Mischeinrichtung 2 eingesetzt. Sie Besteht aus einem Metallkörper,
der an der Einlaufseite beiderseits der Mittelebene A-A je eine Kanal ffnung aufweist,
wie insbesondere die Fig. 3 zeigt. Die Einlautöffnungen erstrecken sich am vorderen
Ende des Mischteiles 2 über die ganze Höhe des Kanals 1. Die Kanäle vermünzen sith
durch die in entgegengesetzter Richtung abgeschrägten Auflaufschrägflächen 3 und
4, wie wiederum die Fig. 3 am besten erkennen läßt, bis jeder Kanal sich schließlich
ausschließlich oberhalb oder unterhalt der auf der Mittelebene A-A senkrecht stehenden
horizontalen Mittelebene B-B befindet. Die Kanäle werden, wie vor allem die Fig.
1 erkennen läßt, in dem mittleren Bereich, in welchem sie durch eine Zwischenwand
5 voneinander getrennt sind, mit ihren einander zugekehrten Bodenflächen gekreuzt
aneinander vorbeigeführt und münden dann wieder in den Zuführungskanal 1.
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Bei jedem der beiden Kanäle ist die die Grenzschicht führende senkrechte
äußere Wandung gekrümmt und bis zur senkrechten Mittelebene A-A geführt. Im Bereich
dieser Mittelebene sind senkrechte Umlenkkanten 6 und 7 vorgesehen. Diese Umlenkkanten
sind durch ebene, in senkrechten Ebenen verlaufende Anfräsungen 8 und 9 gebildet,
die zusammen mit den in entgegengesetzter Richtung wie die Au£laufschrägflächen
3 und 4 geneigten Ablaufschrägflächen lo und 11 eines jeden Kanals Ablaufschneiden
12 und 13 bilden, die schräg zur Mittelebene B-B und damit auch schräg zur Mittelebene
A-A angeordnet sind und an denen sich die beiden durch die beiden Kanäle geführten
Masse-Teil ströme wieder miteinander vereinigen.
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Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß der vor dem Durchströmen des Mischteiles
in der Abbildung rechts dargestellte Teilstrom durch den in der Abbildung oberen
Kanal geführt wird.
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Dabei schiebt sich die Grenzschicht an der rechten Seitenwand des
Zuführungskanals zusammen, wenn der Teil strom sich über die Auflaufschrägfläche
3 bewegt. Diese sich entlang der Kanalwandung bewegende Grenzschicht wird nun an
der senkrechten Kante 6 auf die ebene senkrechte Fläche 8 abgegeben, wo die Grenzschicht
an der Schneide 12 durch den aus dem unteren Kanal austretenden Masse-Teilstrom
mitgenommen wird, derart, daß von senkrecht übereinander liegenden Grennschichtteilchen
die untersten zuerst und nahe der Mitte des Kanals 1 und die obersten zuletzt nahe
der in der Zeichnung rechten oberen Kanal ecke abgegeben werden. Sobald die Grenzschichteilchen
an der Ablaufschneide in den nun wieder vereinigten Massestrom abgegeben worden
sind, bewegen sie sich wieder ausschließlich in Längsrichtung des Kanals 1. Die
ursprünglich an der rechten Kanalwand vorhanden gewesene Grenzschicht wird also
diagonal zwischen die obere rechte Innenkante des Zuführungskanals 1 und die Kanalmitte
eingelagert, während analog die an der linken Wand des Zuführungskanals
vorhanden
gewesene Grenzschicht in den Bereich zwischen der linken unteren Kante und der Kanalmitte
verlagert wird.
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In der bereits eingangs geschilderten Weise wird durch diese diagonale
Verteilung des Grenzschichtmaterials über den gesamten Kanalquerschnitt die gewünschte
großflächige Uberlagerung des Grenzschichtmaterials mit dem Frischmaterial gewährleistet
und der nachteilige Einfluß des Grenzschichtmaterials bei dem nachfolgenden Verarbeitungswerkzeug
vergleichmäßigt.
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Die in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Ausführungsform des Mischteils
ist herstellungstechnisch zweckmäßig; es sind aber auch zahlreiche andere Busführungsformen
denkbar.
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Eine derartige Ausfiibrungsform ist in Fig. 7 dargestellt.
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Wie aus Fig. 7 hervorgeht, liegen hier die Ablaufschneiden 12, 13
in einer quer zur Strömungsrichtung verlaufenden Diagonalen. Die Fläche 8 führt
von der senkrecht stehenden Kante 6 verwunden über auf die diagonale Schneide 12.
Ebenso verwunden führen die anderen zu den Schneiden 12 bzw. 13 führenden Flächen
io bzw. 11 von den horizontalen Kanalboden zu den Diagonal-Schneiden 12, 13. Das
Mischteil nach Fig. 7 ist in der Praxis nur für eine gießtechnische Herstellung
geeignet, während das Mischteil nach den Fig. 1 bis 6 gefräst werden kann. Die vorstehend
beschriebenen Mischteile können statt aus Metall auch aus wärmebeständigem Kunststoff
z. 3. Polytetrafluoräthylen bestehen.