DE3839980A1 - Strangpresswerkzeug fuer thermoplastifizierten kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Strangpreßwerkzeug für thermopla­ stifizierten Kunststoff mit Außenwerkzeug und Dorn sowie Ring­ raum zwischen Außenwerkzeug und Dorn, wobei einströmseitig ein zentraler Zuführungskanal für den thermoplastifizierten Kunst­ stoff angeordnet ist, von dem zwischen Stegen Verteilerkanäle zu dem Ringraum führen, und wobei die verteilerkanalbildenden Stege zugleich den Dorn tragen. Im allgemeinen wird ein solches Strangpreßwerkzeug an einen Extruder angeschlossen. Es wird insbes. für das Strangpressen von Rohren oder Schläuchen aus thermoplastischem Kunststoff eingesetzt. Bei dem Ringraum kann es sich um einen formgebenden Ringraum für die Rohre oder Schläuche handeln, es kann sich aber auch eine formgebende Düse anschließen.

Bei dem aus der Praxis bekannten Strangpreßwerkzeug, von dem die Erfindung ausgeht, bilden sich die Stege gleichsam in der Wandung des fertigen, stranggepreßten Werkstückes, z. B. des Rohres oder des Schlauches, ab. Darunter versteht man, daß der thermoplastische Kunststoff des fertigen Werkstückes in diesen Bereichen eine Mikrostruktur oder Textur aufweist, die sich von den anderen Bereichen unterscheidet. Die Molekularorien­ tierung scheint in diesen Bereichen, in denen die Stege abge­ bildet sind, gestört. Daraus kann eine Reduzierung der Festig­ keit resultieren. Demgegenüber erreicht man eine beachtliche Verbesserung, wenn man die verteilerkanalbildenden Stege in Strömungsrichtung keilförmig erweitert und wieder verjüngt aus­ führt (DE 33 32 262). Auch diese Ausführungsform ist jedoch verbesserungsfähig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strangpreßwerk­ zeug des eingangs beschriebenen Aufbaus so weiter auszubilden, daß eine Reduzierung der Festigkeit im Bereich der verteiler­ kanalbildenden Stege beim fertigen Werkstück, insbes. bei Rohren oder Schläuchen, nicht mehr in Kauf genommen werden muß. Insbes. liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Strang­ preßwerkzeug zu verbessern, bei dem die Stege in Strömungs­ richtung keilförmig erweitert und wieder verjüngt ausgeführt sind und die Anordnung so getroffen ist, daß die Schmelzever­ teilerkanäle im Bereich des engsten Kanalquerschnittes einen kreisförmigen Querschnitt und im Bereich der Auslaufteile der Stege einen zu den Auslaufteilen hin ellipsenförmig erwei­ terten Kanalquerschnitt aufweisen, wobei die kleinen Ellipsen­ rundungen in den Auslaufteilen liegen, und daß die Schmelzever­ teilerkanäle im Bereich der Einlaufteile als zylindrische Kanäle geführt sind (vgl. DE 33 32 262).

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß in Strö­ mungsrichtung des thermoplastifizierten Kunststoffes hinter den verteilerkanalbildenden Stegen zumindest ein Drosselkranz angeordnet ist, der zahnförmige, in den Strom des thermopla­ stifizierten Kunststoffes hineinragende Drosselelemente auf­ weist, und daß die Drosselelemente im Ringraum einen Ringspalt freilassen, den der Strom des thermoplastifizierten Kunst­ stoffes, unbeeinflußt durch die Drosselelemente, passiert. Überraschenderweise gelingt es so, den störenden Einfluß der verteilerkanalbildenden Stege praktisch vollständig zu unter­ drücken, so daß eine Reduzierung der Festigkeit im fertigen Werkstück in diesen Bereichen nicht mehr in Kauf genommen werden muß. Das beruht vermutlich auf besonderen strömungs­ mäßigen und rheologischen Wechselwirkungen. Die den Ringspalt unbeeinflußt von den Drosselelementen passierende Schicht in dem thermoplastifizierten Kunststoff und die kleinen Störungen in der Strömung des thermoplastifizierten Kunststoffes, welche die Drosselelemente hervorrufen, beeinflussen sich so, daß die großen Störungen, die durch die verteilerkanalbildenden Stege hervorgerufen werden, gleichsam verwischt werden und ver­ schwinden. Dabei wird die Festigkeit des thermoplastischen Kunststoffes in dem Werkstück insgesamt nicht negativ beein­ flußt. Die Störungen der Drosselelemente sind klein, weil die Drosselelemente jedenfalls im Ringraum den beschriebenen Ring­ spalt und den durch diesen Ringspalt strömenden thermoplasti­ fizierten Kunststoff unbeeinflußt lassen. In der Strömungslehre und Rheologie gelten für kleine Störungen andere Gesetze als für große Störungen. Überraschenderweise bringen erfindungs­ gemäß die geschickt erzeugten kleinen Störungen die schädlichen Einflüsse der großen Störungen zum Verschwinden.

Im einzelnen bestehen im Rahmen der Erfindung mehrere Möglich­ keiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung. Im allgemeinen wird man die Anordnung so treffen, daß der Drosselkranz in dem Außenwerkzeug befestigt ist und nach innen weisende Drossel­ elemente aufweist. Diese Ausführungsform ist funktionssicher und läßt sich in fertigungstechnischer Hinsicht sowie in mon­ tagetechnischer Hinsicht auf einfache Weise verwirklichen. Das gilt auch für einen Austausch des Drosselkranzes. Ein solcher Austausch empfiehlt sich häufig, um das Strangpreßwerkzeug ins­ gesamt und auch bezüglich des Drosselkranzes unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen, unterschiedlichen Kunststoff­ einstellungen und unterschiedlichen Geometrien anzupassen. Der Drosselkranz kann aber auch in dem Dorn befestigt sein und nach außen weisende Drosselelemente aufweisen. Durch besonders gute Wirksamkeit ausgezeichnet ist eine Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sowohl im Außenwerkzeug als auch im Dorn ein Drosselkranz befestigt ist. Vorzugsweise sind bei dieser Ausführungsform die beiden Drosselkränze in radialer Richtung einander gegenüberliegend angeordnet.

Der Aufbau des Drosselkranzes bzw. der Drosselkränze in kon­ struktiver Hinsicht ist im Rahmen der Erfindung weitgehend be­ liebig. Eine Ausführungsform, die in bezug auf die Einstellung der Drosselelemente eine Vielzahl von Möglichkeiten zuläßt, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkranz bzw. die Drosselkränze aus aufeinandergelegten Ringscheiben aufgebaut sind und daß die zahnartigen Drosselelemente in Strömungsrich­ tung des thermoplastifizierten Kunststoffes von Ringscheibe zu Ringscheibe gegeneinander versetzt angeordnet sind. Vor­ zugsweise sind dabei die Drosselelemente auf Lücke angeordnet. Besonders ausgeprägt ist die Wirkung des Drosselkranzes bzw. der Drosselkränze mit ihren Drosselelementen, wenn nach bevor­ zugter Ausführungsform der Erfindung das Außenwerkzeug und/oder der Dorn im Bereich des Drosselkranzes Ausformungen für eine düsenförmige Einziehung des Ringraumes aufweisen. Das bewirkt im Bereich des Drosselkranzes bzw. der Drosselkränze eine Er­ höhung der Strömungsgeschwindigkeit des thermoplastifizierten Kunststoffes in dem Ringraum, die sich vorteilhaft auswirkt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Aus­ führungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Strang­ preßwerkzeug,

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 vergrößertem Maßstab den Aus­ schnitt A aus dem Gegenstand der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt B-B durch den Gegenstand nach Fig. 2 und

Fig. 4 schematisch, gleichsam in einer Abwicklung, verschiedene mögliche Einstellungen der Drosselelemente in einem Drosselkranz.

Das in den Figuren dargestellte Strangpreßwerkzeug ist für thermoplastifizierte Kunststoffe bestimmt und wird im allge­ meinen an einen Extruder angeschlossen. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören ein Außenwerkzeug 1, der Dorn 2 sowie ein Ring­ raum 3 zwischen Außenwerkzeug 1 und Dorn 2. Einströmseitig ist ein zentraler Zuführungskanal 4 für den thermoplastifizierten Kunststoff angeordnet. Von diesem führen zwischen Stegen 5 Ver­ teilerkanäle 6 zu dem Ringraum 3, wobei die verteilerkanalbil­ denden Stege 5 zugleich den Dorn 2 tragen. Insoweit kann die Anordnung im Detail so getroffen sein, wie es eingangs erläu­ tert wurde (DE 33 32 262), d. h. die verteilerkanalbildenden Stege 5 erweitern sich in Strömungsrichtung keilförmig und ver­ jüngen sich wieder. Das wurde aus Gründen der Einfachheit und Übersichtlichkeit in den Figuren nicht dargestellt.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Drosselkranz 7 aus aufeinandergelegten Ringscheiben 10 aufgebaut. Insbes. aus der Fig. 4 entnimmt man, daß die zahnartigen Drosselelemente 8 in Strömungsrichtung des thermoplastifizierten Kunststoffes von Ringscheibe 10 zu Ring­ scheibe 10 gegeneinander versetzt angeordnet sein können. Vor­ zugsweise sind die Drosselelemente 8 auf Lücke angeordnet. Am Dorn 2 erkennt man im Bereich des im Außenwerkzeug 1 befestig­ ten Drosselkranzes 7 eine düsenförmige Ausformung 11, die den Ringraum 3 verengt und folglich den thermoplastifizierten Kunststoff beschleunigt.

Claims (8)

1. Strangpreßwerkzeug für thermoplastifizierten Kunststoff, mit Außenwerkzeug und Dorn sowie Ringraum zwischen Außenwerk­ zeug und Dorn, wobei einströmseitig ein zentraler Zuführungskanal für den thermoplastifizierten Kunststoff angeordnet ist, von dem zwischen Stegen Verteilerkanäle zu dem Ringraum führen, und wobei die verteilerkanalbildenden Stege zugleich den Dorn tragen, dadurch gekennzeichnet,
daß in Strö­ mungsrichtung des thermoplastifizierten Kunststoffes hinter den verteilerkanalbildenden Stegen (5) zumindest ein Drossel­ kranz (7) angeordnet ist, der zahnförmige, in den Strom des thermoplastifizierten Kunststoffes hineinragende Drosselelemente (8) aufweist, und
daß die Drosselelemente (8) im Ringraum (3) einen Ringspalt freilassen, den der Strom des thermoplastifizierten Kunst­ stoffes, unbeeinflußt durch die Drosselelemente (8), passiert.

2. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkranz (7) in dem Außenwerkzeug (1) befestigt ist und nach innen weisende Drosselelemente (8) aufweist.

3. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkranz (7) in dem Dorn (2) befestigt ist und nach außen weisende Drosselelemente (8) aufweist.

4. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl in dem Außenwerkzeug (1) als auch in dem Dorn (2) ein Drosselkranz (7) befestigt ist.

5. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drosselkränze (7) in radialer Richtung einander gegenüberliegend angeordnet sind.

6. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkranz bzw. die Drosselkränze (7) aus aufeinandergelegten Ringscheiben (10) aufgebaut sind und daß die zahnartigen Drosselelemente (8) in Strömungsrich­ tung des thermoplastifizierten Kunststoffes von Ringscheibe (10) zu Ringscheibe (10) gegeneinander versetzt angeordnet sind.

7. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselelemente (8) auf Lücke angeordnet sind.

8. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenwerkzeug (1) und/oder der Dorn (2) im Bereich des Drosselkranzes (7) Ausformungen (11) für eine düsenförmige Einziehung des Ringraumes (3) aufweisen.