DE102008035573A1

DE102008035573A1 - Extrusionswerkzeug

Info

Publication number: DE102008035573A1
Application number: DE102008035573A
Authority: DE
Inventors: Florian Fischer; Simon Wachter
Original assignee: VMI AZ Extrusion GmbH
Current assignee: VMI AZ Extrusion GmbH
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2010-02-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Extrusionswerkzeug für die Extrusion von Polymeren, insbesondere eines Elastomers, mit Festigkeitsträgern wie Schnüren oder Drähten und mit einer Extrusionsdüse sowie einem Führungselement für die Festigkeitsträger, das stromauf der Extrusionsdüse endet, wobei sich Polymer-Zuführkanäle beidseitig des Führungselements zur Extrusionsdüse hin erstrecken. Eine Lippe (26) des Führungselements (14) erstreckt sich in einen der Zuführkanäle hinein und führt in Verlängerung des Führungselements (14) die Festigkeitsträger.

Description

Die Erfindung betrifft ein Extrusionswerkzeug, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Extrusionswerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7, die je für die Extrusion von Polymeren, insbesondere Elastomeren geeignet sind.
Für die Bereitstellung von faserverstärkten Polymeren, zu denen beispielsweise auch Elastomere gehören, in denen sich Festigkeitsträger wie Schnüre oder Drähte erstrecken, ist es seit langem bekannt, Kalanderwalzen zu verwenden, zwischen denen eine Schicht von Polymer- oder Elastomermaterial kalandert wird, die bereits die Festigkeitsträger aufweist. Ein Beispiel für eine derartige Lösung ist aus der DE 23 16 981 zu entnehmen. Bei derartigen Bahnen von Kunststoff- oder Naturkautschukmaterialien lässt sich zwar eine erhebliche Bahnenbreite realisieren. Dies bedingt jedoch, dass bei einem engen Spalt zwischen den Kalanderwalzen diese erheblichen Belastungen unterworfen sind, und es muss dafür Sorge getragen werden, dass sie sich nicht durchbiegen. Um dies zu kompensieren, ist bei der genannten Druckschrift eine Bombage der Walzen vorgesehen.
Derartige Herstellwerkzeuge für zu extrudierende Massen sind vergleichsweise aufwändig zu fertigen und wenig flexibel. Dennoch liegen die Festigkeitsträger recht ungeordnet vor, und insbesondere der seitliche Abstand schwankt, was entsprechende Nachteile bei den Eigenschaften des fertigen Produkts mit sich bringt.
Zur Verbesserung der Eigenschaften des fertigen Produkts ist es ebenfalls seit längerem bekannt, sog. Querspritzköpfe zu verwenden. Hierbei wird über einen Extruder oder eine Zahnradpumpe das Extrudat seitlich zugeführt. Über eine entsprechende Teilung von Zuführkanälen wird das Element oberhalb und unterhalb einer Lage von Festigkeitsträgern gebracht und zusammen mit diesen durch eine Extrusionsdüse (12) extrudiert. Eine derartige Lösung ist aus der DE 34 38 448 ersichtlich. Bei dieser Lösung lässt sich der Strang von Festigkeitsträgern zwar etwas besser positionieren, zumal die Breite des Strangs deutlich geringer ist. Jedoch ist eine derartige Lösung erheblichen Qualitätsschwankungen unterworfen, wenn unterschiedliche Stärken von Festigkeitsträgern, beispielsweise im Bereich von 0,3 mm bis knapp 5 mm Durchmesser, mit extrudiert werden sollen. Die Qualität des Fertigproduktes ist gerade im Extrembereich nicht besonders gut, so dass verschiedene andere Vorschläge gemacht wurden, um die Qualität zu verbessern.
So ist es gemäß der DE 10 2005 044 988 vorgeschlagen worden, die Extrusion in zwei Schritten vorzunehmen, wobei zunächst eine Primärlage mit Festigkeitsträgern versehen wird, die dann erst in einem zweiten Schritt vollständig umhüllt werden. Bei dieser Lösung ist jedoch ein vergleichsweise aufwändiges Doppelextrusionsverfahren erforderlich, so dass nicht verwunderlich ist, dass diese Lösung sich nicht durchgesetzt hat.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Extrusionswerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 7 zu schaffen, das trotz erhöhter Flexibilität und Anpassbarkeit eine bessere Qualität des Endprodukts erlaubt.
Dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 bzw. 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindgunsgemäß besonders günstig ist es, wenn ein Extrusionswerkzeug für die Extrusion beispielsweise von Elastomeren Festigkeitsträger an einem Führungselement geführt aufweist. Erfindungsgemäß ist es bei einem derartigen Extrusionswerkzeug vorgesehen, dass eine Lippe eines Führungselements sich so erstreckt, dass ein Zuführkanal für das Extrudat mindestens teilweise abgedeckt ist. Die Festigkeitsträger werden in dem Führungselement unbenetzt geführt, und sobald sie das Führungselement verlassen, tritt Polymer hinzu, und zwar aus dem anderen Zuführkanal. Diese Masse umhüllt die Festigkeitsträger, wobei die Masse bevorzugt auch in den Festigkeitsträger eintritt, insbesondere, wenn der Festigkeitsträger als Schnur oder als litzenförmiger Draht ausgebildet ist.
In Hinblick auf die hohen erfindungsgemäß verwendeten Drücke von beispielsweise 400 Bar geschieht dies ausgesprochen rasch. Bevorzugt wird der nunmehr von der Masse umhüllte Festigkeitsträger von weiteren Kanälen in der Lippe weiter geführt, wobei die Kanäle bevorzugt etwas größer als die Kanäle des Führungselements sind. Erst in vollständig gefülltem und umhüllten Zustand trifft der weitere Polymer-Zuführkanal auf den Strang der Festigkeitsträger, wobei bevorzugt die Innen-Partialdrücke beider Zuführkanäle gleich sind, so dass die Drücke einander kompensieren und die Lippe mechanisch lediglich komprimiert, aber nicht auf Biegung belastet wird.
Bevorzugt endet die Lippe knapp vor der Extrusionsdüse, wobei es gemäß einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen ist, die Lippe bis zur Extrusionsdüse heranzuführen, wobei dann die Umhüllung der Festigkeitsträger über nur einen Polymer-Zuführkanal ausreicht, insbesondere dann, wenn ein Durchdringungsbereich zwischen den Kanälen des Führungselements und den Kanälen der Lippe vorgesehen ist, der es erlaubt, dass die Masse ungehindert Zutritt zu den Festigkeitsträgern findet.
Besonders günstig ist es, wenn die Lippe und das Führungselement Kanäle aufweisen, die insbesondere miteinander fluchten.
Besonders günstig ist es, wenn die Lippe einen Durchdringungsbereich aufweist, der sich an das Führungselement anschließt und in welchem die Festigkeitsträger von dem Polymer, insbesondere dem Elastomer, benetzt und/oder gefüllt werden.
Besonders günstig ist es, wenn die Lippe den Zutritt von Polymer zu den Festigkeitsträgern durch einen Zuführkanal abschirmt und dass das Polymer dieses Zuführkanals die Festigkeitsträger erst erreicht, wenn sie von dem Polymer des anderen Zuführkanals bereits beaufschlagt sind.
Besonders günstig ist es, wenn die Lippe sich über eine Länge erstreckt, die 50 bis 150%, insbesondere etwa 80%, der Höhe jedes Kunststoff-Zuführkanals entspricht.
Besonders günstig ist es, wenn die Extrusionsdüse Führungskanäle aufweist, die der Lage und Form der Festigkeitsträger angenährt sind und dafür geeignet sind, die Festigkeitsträger in dem vom Polymer umhüllten Zustand zu führen und insbesondere einseitig oder beidseitig des extrudierten Strangs ausgebildet sind.
Besonders günstig ist es, wenn das Extrusionswerkzeug Festigkeitsträger wie Schnüre oder Drähte aufweist und eine Extrusionsdüse sowie ein Führungselement für die Festigkeitsträger, wobei sich ein Polymer-Zuführkanal zur Extrusionsdüse hin erstreckt und die Festigkeitsträger gegen Ende des Führungselements mit Polymer beaufschlagt, und dass die Lippe des Führungselements in dessen Verlängerung die Festigkeitsträger führt.
Besonders günstig ist es, wenn die Lippe Kanäle aufweist und zwischen den Kanälen der Lippe und denjenigen des Führungselements sich ein Durchdringungsbereich anschließt, der von dem Polymer-Zuführkanal mit Polymer beaufschlagt wird und dort die Festigkeitsträger umhüllt.
Besonders günstig ist es, wenn sich die Lippe bis zur Extrusionsdüse erstreckt und gegen diese abdichtet.
Besonders günstig ist es, wenn die Lippe Kanäle aufweist, mit welchen die von Polymer umhüllten und ggf. durchtränkten Festigkeitsträger führbar sind und dass die Kanäle der Lippe einen gegenüber den Kanälen des Führungselements vergrößerten Querschnitt aufweisen.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.
Es zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Extrusionswerkzeugs in einer Ausführungsform;
2 eine schematische perspektivische Ansicht der Lippe und des Führungselements als Teil des erfindungsgemäßen Extrusionswerkzeugs in der Ausführungform gemäß 1.
In 1 ist ein Extrusionswerkzeug 10 dargestellt, das eine Extrusionsdüse 12 aufweist, die in an sich bekannter Weise auswechselbar gelagert ist. Für die Extrusion ist ein Führungselement 14 vorgesehen, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel von Zuführkanälen 16 und 18 für die zu extrudierende Masse umgeben ist. Das Führungselement 14 führt seinerseits über Kanäle 20, die in 1 gestrichelt angedeutet sind, eine Vielzahl von Festigkeitsträgern, beispielsweise Drähten.
Hierzu ist das Führungselement 14 zweiteilig in einen oberen Teil 22 und einen unteren Teil 24 ausgebildet. Durch Auswechseln der Teile lässt sich leicht anderen Durchmessern der Festigkeitsträgern Rechnung tragen.
Erfindungsgemäß weist das Führungselement 14 an seinem vorderen Ende eine Lippe 26 auf, die in besonderer Weise ausgestaltet ist. Die Lippe 26 endet knapp vor dem Einlass der Extrusionsdüse 12. Sie erstreckt sich im Grunde in Verlängerung der Kanäle 20 des Führungselements 14 und weist einen Durchdringungsbereich 28 auf, der in der Seitenansicht im Wesentlichen U-förmig ist, so dass dort zu extrudierende Masse aus dem Zuführkanal 16 ungehindert eintreten und die Festigkeitsträger umhüllen kann.
Jenseits des Durchdringungsbereichs 28 weist die Lippe 26 wiederum Kanäle 30 auf, die aus 2 besser ersichtlich sind, und in denen die Festigkeitsträger je ebenfalls gelagert sind – nunmehr umhüllt von der Masse aus dem Zuführkanal 16.
Erst beim Verlassen des vorderen Endes der Lippe 26 trifft der Strang der Festigkeitsträger nunmehr auf die Masse aus dem unteren Zuführkanal 18, der unter gleichem Druck der Düse 26 zugeleitet wird.
2 zeigt die Anordnung der Lippe 28 teilweise und in vergrößerter perspektivischer Darstellung. Dort ist ersichtlich, dass sich die Kanäle 30 in Verlängerung der Kanäle 20 erstrecken. Während die Kanäle 20 im Wesentlichen U-förmig sind, haben die Kanäle 30 bevorzugt einen etwas größeren Öffnungswinkel von beispielswiese 150°, so dass sie die dort aufliegenden Festigkeitsträger frei führen.
Der Durchmesser und die Ausgestaltung der Kanäle 30 ist etwas größer als der Durchmesser und die Ausgestaltung der Kanäle 20, denn durch die Umhüllung mit der Masse in dem Durchdringungsbereich 28 ist der wirksame Durchmesser der Festigkeitsträger vergrößert, so dass ein vergrößerter Durchmesser der Kanäle 30 angemessen ist.
Besonders günstig ist es, wenn die Kanäle sich höhenstimmig zu den Kanälen 20 erstrecken, dass also die Achse jedes Festig keitsträgers vom Kanal 20 zum Kanal 30 betrachtet auf gleicher Höhe verbleibt.
Erfindungsgemäß ist es auch günstig, dass durch die Lippe 26 mit den dortigen kammförmigen Kanälen eine Art Scherwirkung auf die umhüllende Masse ausgeübt wird, die dann besser für die Aufnahme und den Anschluss der Masse aus dem Zuführkanal 18 vorbereitet ist.
Auch wenn in 2 eine flach-rechteckige Form der Lippe 26 dargestellt ist, versteht es sich, dass die Lippe 26 in ihrer Form in weiten Bereichen an die Erfordernisse anpassbar ist. Beispielsweise kann es günstig sein, die Lippe knapp vor ihrem Ende an ihrer unteren Vorderseite bei 40 mit einer Schrägfläche oder Fase zu versehen, die den Zutritt der Masse aus dem Zuführkanal 18 ebenfalls erleichtert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 2316981 [0002]
- DE 3438448 [0004]
- DE 102005044988 [0005]

Claims

Extrusionswerkzeug für die Extrusion von Polymeren, insbesondere eines Elastomers, mit Festigkeitsträgern wie Schnüren oder Drähten und mit einer Extrusionsdüse sowie einem Führungselement für die Festigkeitsträger, das stromauf der Extrusionsdüse endet, wobei sich Polymer-Zuführkanäle sich beidseitig des Führungselements zur Extrusionsdüse hin erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lippe (26) des Führungselements (14) sich in einen der Zuführkanäle hinein erstreckt und in Verlängerung des Führungselements (14) die Festigkeitsträger führt.
Extrusionswerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippe (26) und das Führungselement (14) Kanäle (20) aufweisen, die insbesondere miteinander fluchten.
Extrusionswerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippe (26) einen Durch dringungsbereich aufweist, der sich an das Führungselement (14) anschließt und in welchem die Festigkeitsträger von dem Polymer, insbesondere dem Elastomer benetzt und/oder gefüllt werden.
Extrusionswerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippe (26) den Zutritt von Polymer zu den Festigkeitsträgern durch einen Zuführkanal (18) abschirmt und dass das Polymer dieses Zuführkanals (18) die Festigkeitsträger erst erreicht, wenn sie von dem Polymer des anderen Zuführkanals (16) bereits beaufschlagt sind.
Extrusionswerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippe (26) sich über eine Länge erstreckt, die 50 bis 150% insbesondere etwa 80%, der Höhe jedes Kunststoff-Zuführkanals (16) entspricht.
Extrusionswerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionsdüse (12) Führungskanäle aufweist, die der Lage und Form der Festigkeitsträger angenährt sind und dafür geeignet sind, die Festigkeitsträger in dem vom Polymer umhüllten Zustand zu führen und insbesondere einseitig oder beidseitig des extrudierten Strangs ausgebildet sind.
Extrusionswerkzeug (10) für die Extrusion von Polymeren, insbesondere eines Elastomers, mit Festigkeitsträgern wie Schnüren oder Drähten und mit einer Extrusionsdüse (12) sowie einem Führungselement (14) für die Festigkeitsträger, wobei sich ein Polymer-Zuführkanal (16) zur Extrusionsdüse (12) hin erstreckt und die Festigkeitsträger gegen Ende des Führungselements (14) mit Polymer beaufschlagt, und dass die Lippe (26) des Führungselements (14) in dessen Verlängerung die Festigkeitsträger führt.
Extrusionswerkzeug (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippe (26) Kanäle (30) aufweist und zwischen den Kanälen (30) der Lippe (26) und denjenigen (20) des Führungselements (14) sich ein Durchdringungsbereich anschließt, der von dem Polymer-Zuführkanal (16) mit Polymer beaufschlagt wird und dort die Festigkeitsträger umhüllt.
Extrusionswerkzeug (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lippe (26) bis zur Extrusionsdüse (12) erstreckt und gegen diese abdichtet.
Extrusionswerkzeug (10) nach einem der vorhergehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lippe (26) Kanäle (30) aufweist, mit welchen die von Polymer umhüllten und ggf. durchtränkten Festigkeitsträger führbar sind und dass die Kanäle (30) der Lippe (26) einen gegenüber den Kanälen des Führungselements (14) vergrößerten Querschnitt aufweisen.