DE8523308U1 - Extrusion tool - Google Patents
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Description
METZELER KAUTSCHUK GMBH München, den 15.5.1987METZELER KAUTSCHUK GMBH Munich, 15.5.1987
Unser Zeichen: MK 361 POur reference: MK 361 P
ExtrusionswerkzeugExtrusion tool
Die Neuerung betrifft ein Extrusionswerkzeug zum Extrudieren eines Profils aus elastomerem Material.The innovation concerns an extrusion tool for extruding a profile made of elastomeric material.
Die Extrusion ist gerade bei elastomerem Material, z.B. Kautschukmischungen, relativ schwer zu beherrschen, da derartige Kautschukmischungen je nach Zusammensetzung und Polymergehalt dazu neigen, nach dem Durchtritt durch das formgebende Mundstück im Querschnitt zu quellen und in der Länge zu schrumpfen. Dadurch entspricht der extrudierte Profilquerschnitt nicht dem Querschnitt des formgebenden Mundstückes. Diese Differenz hat ihren Grund im viskoelastischen Verhalten dieses Materials. Die Kautschukmoleküle werden nämlich beim Durchgang durch das Extrusionswerkzeug ausgerichtet, versuchen aber später die ursprüngliche statistische Knäuelung, z.B. eine kugelförmige Richtungsverteilung, wieder anzunehmen. Dies führt zu den erwähnten Effekten der Längsschrumpfung und der Spritzquellung.Extrusion is particularly difficult to control with elastomeric materials, e.g. rubber mixtures, because depending on their composition and polymer content, such rubber mixtures tend to swell in cross-section and shrink in length after passing through the molding die. As a result, the extruded profile cross-section does not correspond to the cross-section of the molding die. This difference is due to the viscoelastic behavior of this material. The rubber molecules are aligned when passing through the extrusion tool, but later try to return to the original statistical coiling, e.g. a spherical directional distribution. This leads to the effects of longitudinal shrinkage and injection swelling mentioned above.
In der Praxis hilft man sich dadurch, daß man diesem Quellprozeß durch eine empirische Anpassung der Düsenform Rechnung trägt. Ein Profil, da^ nach dem Extrudieren und Vulkanisieren beispielsweise eine rechteckige Form haben soll, wird durch eine Spritzscheibe mit einer kleinen oder konkaven Düsenöffnung gespritzt. Das Ausmaß der erforderlichen Querschni ttskoi'rekturen ist im allgemeinen der Erfahrung des Herstellers der Spritzscheibe oder desIn practice, this swelling process can be taken into account by empirically adjusting the nozzle shape. For example, a profile that is to have a rectangular shape after extrusion and vulcanization is injected through a spray disk with a small or concave nozzle opening. The extent of the required cross-sectional contour corrections is generally based on the experience of the manufacturer of the spray disk or the
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Eine Möglichkeit zur Reduzierung der Spritzquellung und , einer nahezu identischen Abbildung der Spritzdüse auf dem Profilquerschnitt ließe sich dadurch erreichen, daß man die Temperaturen des Spritzgutes stark erhöht und damit die Relaxationsprozesse beschleunigt sowie gleichzeitig • durch eine Verlängerung der Düse für eine Erhöhung der Verweilzeit des Profils im auszuformenden Kanal sorgt. Dadurch würden die Relaxationsprozesse, die der eigentliehe Grund für die besagte Spritzquellung sind, noch innerhalb des formengebenden Düselkanals stattfinden und die Spritzquellung erheblich reduzieren.One way to reduce the injection swelling and an almost identical image of the injection nozzle on the profile cross-section could be achieved by significantly increasing the temperatures of the injection material and thus accelerating the relaxation processes and at the same time by lengthening the nozzle to increase the residence time of the profile in the channel to be formed. This would mean that the relaxation processes, which are the actual reason for the injection swelling mentioned, would still take place within the nozzle channel that gives the shape and would significantly reduce the injection swelling.
Eine derartige Technik wird beispiilsweis beim Extrudieren verschiedener Thermoplaste in Form einer sogenannten Bügelzone oder auch Kalibrierstrecke angewandt.Such a technique is used, for example, in the extrusion of various thermoplastics in the form of a so-called ironing zone or calibration section.
Bei den meisten Kautschukmischungen führt aber die Verlängerung der Kalibrierzone, d.h. des ausformenden Düsenkanals, zu einem so stark erhöhten Strömungswiderstand, daß das Profil mit normalen Schneckenpressen wegen des begrenzten Druckaufbaus nicht mehr extrudierbar wäre oder nur unwirtschaftlich niedrige Extrusionsgeschwindigkeiten gefahren werden können.However, with most rubber mixtures, the extension of the calibration zone, i.e. the forming nozzle channel, leads to such a greatly increased flow resistance that the profile can no longer be extruded with normal screw presses due to the limited pressure build-up or only uneconomically low extrusion speeds can be used.
Der vorliegenden Neuerung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der unter geringem Druckaufbau trotzdem eine geringe Spritzquellung bei relativ hohen Extrusionsgeschwindigkeiten gefahren werden kann.The present innovation is based on the task of creating a device with which a low injection swell can be achieved at relatively high extrusion speeds despite low pressure build-up.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist neuerungsgemäß vorgesehen, daß das Extrusionswerkzeug eine Düse aufweist, deren wirksame Länge der Düse etwa 5-50 mal so groß ist wieTo solve this problem, the new extrusion tool is provided with a nozzle whose effective length is approximately 5-50 times as large as
ihr mittlerer Durchmesser und daß im Bereich der Eintrittsöffnung der Düse die Düsenwandung radial durchsetzende Zuführungskanäle für das fluide Medium aufweist.their mean diameter and that in the area of the inlet opening of the nozzle the nozzle wall has radially penetrating supply channels for the fluid medium.
Dabei kann in den Innenmantel der Düse eine umlaufende Nut eingeschnitten sein, in der die Zuführungskanäle enden.A circumferential groove can be cut into the inner casing of the nozzle, in which the feed channels end.
Es ist aber besonders zweckmäßig, wenn der Eintrittsbereich der Düse einen geringfügig geringeren Durchmesser als die anschließende Kalibrierstrecke aufweist derart, daß die Zuführungskanäle für das fluide Medium unmittelbar hinter dem Bereich geringeren Querschnittes einmünden.However, it is particularly useful if the inlet area of the nozzle has a slightly smaller diameter than the subsequent calibration section, so that the supply channels for the fluid medium open directly behind the area of smaller cross-section.
Für die Herstellung von Hohlprofilen ist es ferner zweckmäßig, wenn der dabei zu verwendende Dorn auf seinem Außenumfang ebenfalls mit Austrittsöffnungen für ein fluides Medium versehen ist.For the production of hollow profiles, it is also expedient if the mandrel to be used is also provided with outlet openings for a fluid medium on its outer circumference.
Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen:The structure and mode of operation of embodiments of the invention are explained in more detail using a schematic drawing. Shown are:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Düse, 25Fig. 1 a longitudinal section through a nozzle, 25
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine derartige Düse im Bereich der Luftzuführungskanäle,Fig. 2 a cross-section through such a nozzle in the area of the air supply ducts,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer derartigen Düse mit einem Dorn zur Herstellung von Hohlprofilen,Fig. 3 a longitudinal section through another embodiment of such a nozzle with a mandrel for producing hollow profiles,
Fig. 4 ein Diagramm über den Druckverlauf einer langenFig. 4 a diagram of the pressure curve of a long
Düse ohne Stützfilm und
35Nozzle without support film and
35
Fig. 5 ein Diagramm für den Druckverlauf längs einer Düse mit dem erfindungsgemäßen Stützfilm.Fig. 5 is a diagram of the pressure curve along a nozzle with the support film according to the invention.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, weist die eigentliche Düse 1 einen Düsenkanal 2 auf, der wesentlich länger als sein Durchmesser ist. Es können dabei Längen- zu Durchmesserverhältnisse zwischen 5 und 50 gewählt werden, wobei es sich als zweckmäßig erwiesen hat, Verhältnisse von mindestens 10 zu wählen, wodurch auch eine mindestens zehnfach höhere Verweilzeit des zu extrudierenden Profils im Ausformbereich bewirkt wird. Die am innenliegenden Ende der Düse 1 angeordnete, eigentliche Spritzscheibe 3 weist einen geringfügig kleineren Innendurchmesser 4 als den des Düsenkanals 2 auf* Die Spritzscheibe 3 ist auf ihrer zur Düse 1 liegenden Stirnseite mit radialen Kanälen 5 versehen, die von einem Verteilerkanal 6 ausgehen, der wiederum über einen Kanal 7 mit einer Druckluft- oder Flüssigkeitszuführung 8 in Verbindung steht. Die Zuführungskanäle 5 münden dabei hinter der innenliegenden Kante 4 der Spritzscheibe 3 in den Düsenkanal 2 ein.As can be seen from Fig. 1, the actual nozzle 1 has a nozzle channel 2 that is significantly longer than its diameter. Length to diameter ratios between 5 and 50 can be selected, whereby it has proven to be expedient to select ratios of at least 10, which also results in a residence time of the profile to be extruded in the molding area that is at least ten times longer. The actual spray disk 3 arranged at the inner end of the nozzle 1 has a slightly smaller inner diameter 4 than that of the nozzle channel 2.* The spray disk 3 is provided on its front side facing the nozzle 1 with radial channels 5 that extend from a distribution channel 6, which in turn is connected to a compressed air or liquid supply 8 via a channel 7. The supply channels 5 open into the nozzle channel 2 behind the inner edge 4 of the spray disk 3.
Wird nun aus dem Spritzkopf 10 ein Extrusionsgut 11 über die Sprit7.scheibe 3 in den eigentlichen Düsenkanal 2 und gleichzeitig über die Kanäle 7, 6 und 5 ein gasförmiges Medium in Form von Preßluft oder Stickstoff zwischen das Extrusionsmaterial 11 und die Düsenwandung 2 gepreßt, so baut sich dadurch ein kontinuierliches, reibungsminderndes Luftkissen in dem Spalt 12 zwischen Düse 1 und extrudiertem Profil 13 auf, das über die gesamte Länge der Düse 1 aufrecht erhalten bleibt.If an extruded material 11 is now pressed from the spray head 10 via the spray disk 3 into the actual nozzle channel 2 and at the same time a gaseous medium in the form of compressed air or nitrogen is pressed between the extruded material 11 and the nozzle wall 2 via the channels 7, 6 and 5, a continuous, friction-reducing air cushion is built up in the gap 12 between the nozzle 1 and the extruded profile 13, which is maintained over the entire length of the nozzle 1.
Die innenliegende Kante 4 der Spritzscheibe 3 braucht dabei nur wenige Zehntel mm breit zu sein und im Querschnitt nur etwa 1/10 mm geringer als der Düsenkanal 2 ausgeführt zu werden, um die volle Wirkung zu erreichen.The inner edge 4 of the spray disk 3 only needs to be a few tenths of a mm wide and in cross-section only about 1/10 mm smaller than the nozzle channel 2 in order to achieve the full effect.
-&egr;&igr; Wenn dabei das komprimierte, gasförmige Medium schon vor Beginn des Extrusionsvorganges in den Düsenkanal 2 geblasen wird, entsteht nur ein sehr geringer Druckaufbau- so daß Preßluftdrücke von weniger als 6 bar ausreichen, um ein kontinuierliches, reibungsminderndes Luftkissen Zwischen Profil 13 und Düsenkanal 2 aufrechtzuerhalten*-&egr;&igr; If the compressed, gaseous medium is blown into the nozzle channel 2 before the start of the extrusion process, only a very small pressure build-up occurs - so that compressed air pressures of less than 6 bar are sufficient to maintain a continuous, friction-reducing air cushion between profile 13 and nozzle channel 2*
• Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine derartige Düse im Bereich der Spritzscheibe 3 und der Zuführungskanäle 5• Fig. 2 shows a cross section through such a nozzle in the area of the spray disk 3 and the feed channels 5
&iacgr;&ogr; €&ohacgr;&ggr; das gasförmige Medium. Es ist dabei ein relativ kompliziertes Profil 13 mit schmalen Lippen gezeigt, das durch eine entsprechende Druckgasbeaufschlagung innerhab des Düselkanals 2 unter Aufrechterhaltung des spaltförmigen Luftkissens 12 hergestellt werden kann.&iacgr;&ogr;€&ohacgr;&ggr; the gaseous medium. A relatively complicated profile 13 with narrow lips is shown, which can be produced by applying a corresponding pressurized gas within the nozzle channel 2 while maintaining the gap-shaped air cushion 12.
1515
In Fig. 3 ist eine im Prinzip gleichwirkende Düse 20 dargestellt, in die die eigentliche Spritzscheibe 21 geringfügig kleineren Innendurchmessers eingesetzt ist. über die Düse 20 ist ein topfförmiger Aufsatz 22 geschoben, der mit dem Außenmantel der Düse 20 eine Zuführungskammer 23 bildet, von der aus ebenfalls radiale Bohrungen 24 nach innen zum Düsenkanal 25 ausgehen, die in einer umlaufenden Nut 26 enden. Eine derartige Düse 20 sei zur Herstellung von Hohlprofilen, wie beispielsweise einem Schlauch, gedacht, so daß zusätzlich noch ein Dorn 27 erforderlich ist. Dieser Dorn 27 weist am innenliegenden Ende ebenfalls einen Zuführungskanal 28 für ein fluides Medium und davon ausgehende radiale Kanäle 29 auf, die ebenfalls im Düsenkanal 25 enden.In Fig. 3, a nozzle 20 is shown which in principle has the same effect, into which the actual spray disk 21 with a slightly smaller inner diameter is inserted. A pot-shaped attachment 22 is pushed over the nozzle 20, which forms a feed chamber 23 with the outer casing of the nozzle 20, from which radial bores 24 also extend inwards to the nozzle channel 25, which end in a circumferential groove 26. Such a nozzle 20 is intended for the production of hollow profiles, such as a hose, so that a mandrel 27 is also required. This mandrel 27 also has a feed channel 28 for a fluid medium at the inner end and radial channels 29 extending from it, which also end in the nozzle channel 25.
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Als fluides Medium dient hierbei zweckmäßigerweise jedoch eine Flüssigkeit, vorzugsweise ein Weichmacher oder ein Fett, so daß dadurch ein reibungsmindernder, stützender Film zwischen dem Extrudat und dem Düsenkanal 25 bzw. dem Dorn 27 gebildet wird.However, a liquid, preferably a plasticizer or a grease, is expediently used as the fluid medium, so that a friction-reducing, supporting film is formed between the extrudate and the nozzle channel 25 or the mandrel 27.
In d*;m Diagramm nach Fig. 4 ist der Hruckverlauf innerhalb
einer derartigen "langen" Düse dargestellt, der ohne
einen erfindungsgemäßen, reibungsmindernden Film vor. ei- |
nem Maximalwert von 70 bar kontinuierlich zum Düsenaus- \ gang auf 0 bar abfällt. |The diagram in Fig. 4 shows the pressure curve within such a "long" nozzle, which without
a friction-reducing film according to the invention. | a maximum value of 70 bar continuously drops to 0 bar at the nozzle outlet. |
• In dem Diagramm nach Fig. 5 ist der Druckverlauf des erfindungsgemäßen
luftgestützten Verfahrens gezeigt, woraus
sich ergibt, daß ein Extrusionsdruck von lediglich maxi- g.• The diagram in Fig. 5 shows the pressure curve of the air-supported method according to the invention, from which
It turns out that an extrusion pressure of only maxi- g.
mal 50 bar erforderlich war, der jedoch im Bereich hinter g,times 50 bar was required, but in the area behind g,
M' der Spritzscheibe bei Eintritt der stützenden Druckluft |
auf etwa 10 % des anfänglichen Extrusionsdruckes abfällt, | um dann bis zum Düsenende auf 0 abzuklingen. Gleichzeitig
hat sich ergeben, daß die Extrusionsgeschwindigkeit wegen
der erheblich verminderten Reibung um etwa die Hälfte ansteigt. M' of the spray disk drops to about 10% of the initial extrusion pressure when the supporting compressed air enters, and then drops to 0 at the nozzle end. At the same time
It has been found that the extrusion speed is
the significantly reduced friction increases by about half.
Mit den beschriebenen Vorrichtungen ist es also möglich, ,jWith the devices described it is therefore possible,
Extrudate zu erhalten, die eine erheblich geringere gjTo obtain extrudates with a significantly lower gj
Spritzquellung aufweisen, die aber gleichzeitig mit höhe- fexhibit injection swelling, but at the same time with high- f
rer Spritzgeschwindigkeit gefahren werden können, wobei |lower spraying speed, whereby |
durch die geringere Erwärmung durch Friktion auch der Ex- i due to the lower heating caused by friction, the Ex- i
trusionsdruck stark absinkt. \ trusion pressure drops sharply. \
Uli MII
· I Uli MII
· I
m t m t
«I Il«I Il
«II 111)«II 111)
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE8523308U DE8523308U1 (en) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | Extrusion tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE8523308U DE8523308U1 (en) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | Extrusion tool |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE8523308U1 true DE8523308U1 (en) | 1987-06-25 |
Family
ID=6784200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE8523308U Expired DE8523308U1 (en) | 1985-08-13 | 1985-08-13 | Extrusion tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE8523308U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4333480A1 (en) * | 1993-10-01 | 1995-04-06 | Krupp Ag Hoesch Krupp | Process and apparatus for mounting and/or guiding elastically or plastically deformable solid-profile or hollow-profile elements subjected to longitudinal force |
-
1985
- 1985-08-13 DE DE8523308U patent/DE8523308U1/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4333480A1 (en) * | 1993-10-01 | 1995-04-06 | Krupp Ag Hoesch Krupp | Process and apparatus for mounting and/or guiding elastically or plastically deformable solid-profile or hollow-profile elements subjected to longitudinal force |
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