DE1629782C - Vorrichtung zum Herstellen eines Bandes aus thermoplastischem Schaumstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Bandes aus thermoplastischem Schaumstoff mit einem Düsenkopf, in dem hinter der auf einem Kreisbogenabschnitt liegenden Schlitzdüse eine im wesentlichen kreissektorförmige Ausbreitkammer angeordnet ist., in die die heiße, ein Treibmittel enthaltende thermoplastische Masse durch eine etwa im Mittelpunkt des Kreises liegende öffnung eingespritzt wird.

Bekannt ist eine Vorrichtung zum Herstellen poröser Körper, bei denen eine thermoplastische Masse, die ein Treibmittel enthält, durch eine gerade Schlitzdüse in einen Formkanal gespritzt wird, der sich sowohl seitlich als auch der Höhe nach erweitert, so daß die Ausbreitung oder Aufschäumung der thermoplastischen Masse durch die Abmessungen dieses Formkanals begrenzt ist und folglich ein der Querschnitlsform dieses Formkanals entsprechender Strang entsteht. Ein homogener poröser Körper oder Strang ist mit diesem bekannten Verfahren und dieser bekannten Vorrichtung nicht herstellbar, weil einerseits der über die schlitzförmige Düse· wirksame Förderdruck der

ίο thermoplastischen Masse im mittleren, vor der Schlitzdüse liegenden Teil des Formkanals zwangläufig größer als in den erweiterten Randtcilen ist und weil andererseits die thermoplastische Masse infolge der Wand reibung im Bereich des Formkanals in den Randbereichen des Stranges stärker gebremst wird als im Kern des Stranges. Die Herstellung völlig homogener Stränge ist auf dieser Vorrichtung nicht möglich. Bekannt ist weiter eine Breitschlitzdüse zum Herstellen von Bändern oder Folien aus thermoplastischem Kunststoff mit einem sich von der Düscneintrittsöffnung nach beiden Seiten zum Düsenaustrittspalt gleichmäßig verbreiternden, in eine Gleichlaufzone übergehenden Innenraum für den durchfließenden Kunststoff. Der Innenraum entspricht der flachgeometrischen Abwicklung eines kegelförmigen Ringspaltes, so daß die. Düsenaustrittsöffnung etwa auf einem Kreisbogen liegt und folglich überall gleichen Abstand von der Düseneintrittsöffnung hat. Hierdurch soll erreicht werden, daß der Massedruck an der Düsenaustrittsöffnung überall etwa gleich ist, so daß eine gleichmäßige, von Falten und Verdickungen freie Ware entsteht. Diese bekannte Breitschlitzdüse eignet sich nur zur Verarbeitung von nicht aufschäumenden treibmittelfreien thermoplastischen Kunststoffen. Würde man einen ein ^Treibmittel enthaltenden, aufschäumenden Kunststoff mit dieser Breitschlitzdüse spritzen, würde bereits in der etwa kreissektorförmigen Ausbreitkammer vor der auf einem Kreisbogen liegenden Austrittsdüse eine Teilaufschäumung des thermoplastischen Kunststoffes eintreten, da sich der Querschnitt der Ausbreitkammer zwischen der Düseneintrittsöffnung und dem Düsenaustrittsspalt seitlich stark verbreitert, so daß eine ein Treibmittel enthaltende Kunststoffmasse sich in dieser Ausbreitkammer unter Aufschäumung seitlich ausbreiten würde, während im mittleren Bereich kaum eine Aufschäumung stattfände. Dieser Vorgang wird durch die Tatsache begünstigt, daß der Strömungsdruck im mittleren, um die Verlängerung der Achse der Düseneintrittsöffnung herum liegenden Bereich der Ausbreitkammer zwangläufig größer als in den Randbereichn ist. Infolge des hier höheren Drukkes findet hier eine geringere Auschäumung als in den Randbereichen statt. Beim Austritt aus der kreisbogenabschnittförmigen Düsenaustrittsöffnung wird die aufschäumbäre thermoplastische Masse also in den Randbereichen bereits eine erhebliche Aufschäumung erfahren haben, während der mittlere Teil noch wesentlich dichter ist. Bänder aus thermoplastischem Schaumstoff lassen sich mit dieser Breitschlitzdüse nicht spritzen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die technische Aufgabe zugrunde, ein Gerät zu schaffen, mit dem sich aus thermoplastischem Schaumstoff ein auf seiner ganzen Breite homogenes Band, das heißt ein Band konstanter Dichte, herstellen läßt. Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Gerät der eingangs genannten Gattung

vor, daß als an sich bekanntes, in der gleichen Ebene wie die Schlitzdüse und im Abstand von dieser liegendes Unterstützungsteil zur Unterstützung der Unterseite des Bandes nach dem Austritt aus der Schlitzdüse ein etwa kreisbogenabschnittförmiger Jochbogen konzentrisch zur Schlitzdüse angeordnet ist.

Diese bedeutet, daß das unmittelbar nach seinem Austritt aus der Schlitzdüse noch verformbare Band mit seiner Unterseite auf diesen Jochbogen aufläuft und auf seiner gesamten Fläche von diesem abgestützt wird. Dies bedeutet weiter, daß das Band in allen Richtungen gleichmäßig aufschäumt und damit auf seiner gesamten Breite gleiche Dichte erhält.

Eine zweckmäßige Weiterbildung sieht vor, daß der Jochbogen in einstellbarem Abstand von der Schlitzdüse angeordnet ist. Damit läßt sich die Dicke des Bandes einstellen.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß die Ausbreitkammer und die Schlitzdüse in einer etwa rechtwinklig zur Achse der in die Ausbreitkammer mün-^: denden Öffnung liegenden Ebene angeordnet sind. Damit wird die Förderrichtung der Masse auf ihrem Weg von der Öffnung in die Ausbreitkammer um etwa 90° geändert. Damit wird vermieden, daß der Strömungsdruck der Masse im mittleren Teil der Ausbreitkammer größer als an deren Randbereichen ist".

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorge'-sehen, daß die der Öffnung gegenüberliegende Wand der Ausbreitkammer gegenüber der öffnung einen größeren Abstand von der ihr gegenüberliegenden Wand der Ausbreitkammer hat als im Bereich der Schlitzdüse. Damit erhält die Ausbreitkammer in Richtung der Achse der in die Ausbreitkammer mündenden Öffnung gegenüber dieser Öffnung eine we^: sentlich größere Tiefe als im Bereich der Düsenaustrittsöffnung, so daß der Strömungsdruck und die Strömungsgeschwindigkeit der Masse in der Ausbreitkammer überall im wesentlichen gleichmäßig sind. ⁱ'

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß die Ausbreitkammer die Gestalt eines Sektors aus einem flachen Kegel hat. Zweckmäßig wird eine Wand der Ausbreitkammer von einer biegsamen Platte gebildet, deren an der Schlitzdüse liegender Rand auf Stellvorrichtungen zur Einstellung der Breite der Schlitzdüse abgestützt ist.

Schließlich ist noch vorgesehen, daß im Jochbogen ein Kanal zum Durchleiten eines Kühlmittels ausgebildet ist.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung ist

F i g. 1 eine Stirnansicht auf das Gerät,

Fig. 2 in größerem Maßstab ein Schnitt entlang der Schnittlinie 2-2 in F i g. 1,

Fig. 3 ein Schnitt durch ein in Fig. 2 gezeigtes Ventil,

F i g. 4 eine Ansicht von hinten,

Fig. 5 ein Schnitt entlang der Schnittlinie 5-5 in F ig. 4,

F i g. 6 eine Ansicht eines Einsatzstückes, fio

Fig. 7 ein Schnitt entlang der Schnittlinie 7-7 in Fi g. 6 und

F i g. 8 die Ansicht einer zwischen Endhaube und Formlippe angeordneten sogenannten Futterscheibe.

F i g. 2 zeigt einen Extruder 10 mit einem Längskanal 11, der am Ende 12 mit thermoplastischer Masse gespeist wird. Das andere Ende des Kanals 11 tritt durch einen Spritzkopf 13 hindurch und endigt in Verbindung mit einer konvergierenden öffnung 15, die in der Mitte einer kreisförmigen, biegsamen Platte 14 angeordnet ist.

Eine ebenso kreisförmige Endhaune i6 fluchtet mit der biegsamen Platte 14 und ist mit Schrauben 17 am Spritzkopf 13 befestigt, wobei die Schrauben 17 gemäß der Darstellung in F i g. 1 in Ausnehmungen 18 der Endhaube 16 versenkt sind und durch Öffnungen in der Platte 14 hindurch in den Kopf 13 ragen. Die Innenseite der Endhaube 16 weist gemäß der Darstellung in F i g. 5 eine kegelförmige Ausnehmung auf, die eine zum Kanal 11 und der Öffnung 15 koaxiale Ausbreitkammer 22 bildet. Diese Kammer 22 hat eine Wand 19, deren Rand, der mit der Umfangslinie der Bodenfläche des die Kammer bildenden Kegels zusammenfällt, etwas kleineren Durchmesser als die Endhaube 16 hat. Ein im einzelnen in den F i g. 6 und 7 dargestelltes Einsatzstück 20 entspricht in seiner äußeren Form im wesentlichen der kegeligen Gestalt der Kammer 22, nur daß der obere Teil dieses Kegels mit einem V-förmigen Ausschnitt 21 versehen ist, der, wenn das Einsatzstück konzentrisch in der Kammer

22 sitzt, die divergierenden, radial verlaufenden Begrenzungen dieser Ausbreitkammer 22 bildet, deren gegenüberliegende Wand vom oberen Teil der Platte 14 gebildet wird. Die Kammer 22 mündet nach außen in eine bogenförmige Schlitzdüse 22 a. Aus F i g. 2 erkennt man, daß das Einsatzstück 20— abgesehen von dem V-förmigen Ausschnitt 21 — gemäß der Darstellung bei 20 a massiv ausgebildet und mit Schrauben

23 an der Endhaube 16 befestigt ist. Das Einsatzstück 20 ist außerdem mit Ausnehmungen 24 (Fig. 6) versehen, durch die die Schrauben 17 hindurchtreten.

Eine kreisförmige Unterlagscheibe 25 ist auf der Vorderseite der Platte 14 angeordnet, und zwischen der Unterlagscheibe 25 und der gegenüberliegenden Seite der Endhaube 16 mit dem in dieser angeordneten Einsatzstück 20 ist eine Futterscheibe 26 vorgesehen. .

Aus F i g. 8 erkennt man, daß das Futter im wesentlichen die gleiche Gestalt hat wie das Einsatzstück 20. Ein V-förmiger Ausschnitt 26 α ist vorgesehen, der mit dem Ausschnitt 21 des Einsatzstückes 20 fluchtet. Das Futter hat jedoch einen Durchmesser, der gleich dem Durchmesser der Endhaube 16 ist, so daß sich das Futter über den radialen Rand des Einsatzstückes erstreckt.

Im Einbauzustand begrenzen die Ränder des Ausschnittes 26 α des Futters 26 daher die bogenförmige Länge der Schlitzdüse 22 a, die sich im allgemeinen über einen Winkel von weniger als 180° erstreckt.

Zur Führung und Steuerung der Spritzmasse nach dem Austritt aus der Düse ist in der Nähe der Düsenränder ein Jochbogen 27 vorgesehen. Der Jochbogen besteht aus einem senkrecht angeordneten und quer gekrümmten Rohr, das auf einem Querstab 28 montiert ist. Dieser wird von einem Stellkopf 30 einstellbar auf einem senkrechten Ständer 29 getragen. Das obere Ende des Ständers 29 ist mit Bolzen 29 a am Spritzkopf 13 befestigt. Der Stellkopf 30 weist einen senkrechten Schlitz 30 α auf, in dem der Ständer 29 verschieblich gelagert ist. Klemmschrauben 31 sind vorgesehen, um den Kopf 30 in seiner senkrecht eingestellten Stellung sicher zu befestigen. Diese senkrechte Einstellung wird durch eine senkrechte Stellschraube 32 bewirkt, die mit einem entsprechenden Gewinde im Kopf 30 im Eingriff steht und einen Stellkopf 33 aufweist. Auf diese Weise kann man den Kopf 30 auf dem

Ständer 29 auf und ab bewegen, wobei gleichzeitig der Querstab 28 und der Jochbogen 27 auf und ab bewegt werden.

Die Drehstellung des Jochbogens 27 wird mit einer Stellschraube 34 verändert, die durch den Querstab 28 durch mit einem Gewinde im Stellkopf 30 im Eingriff steht. Zwischen dem Querstab 28 und dem Stellkopf 30 sind Reibscheiben 35 angeordnet.

Der Jochbogen 27 ist als Rohr ausgebildet, so daß man eine Kühlflüssigkeit durchführen kann. Ein Ankleben der Spritzmasse wird verhütet, wenn diese über den Jochbogen wandert. Zur Verhinderung des Anklebens kann außerdem die Oberfläche des Jochbogens mit einem das Anhaften verhindernden Werkstoff, wie etwa Polytetrafluorälhylen, beschichtet sein.

Um dem Bedienungsmann die Möglichkeit zu geben, Formteile auszuwechseln, ohne die die Düse ' speisende Extrudereinrichtung abzuschalten, ist im Extruder 10 ein Ventil 36 vorgesehen,- das die Strömung der Masse durch den Kanal 11 steuert. In F i g. 2 ist die Ventilbohrung 38 in ihrer Öffnungsstellung dargestellt. In F i g. 3 ist das Ventil in Schließstellung dargestellt. Das Ventil wirkt als Umlaufventil, bei dem in der Schließstellung die in den Extruder 10 eintretende Masse durch nach unten mündende Öffnungen 37 abgeführt wird, während der Kanal 11 durch Querstellung der Bohrung 38 verschlossen ist. Bei einer derartigen Ausführung des Extruders kann man die Schrauben 17 lösen, um das Futter 26 und den Einsatz 20 gegen entsprechende Teile anderer Größe auszutauschen,-wenn man ein schmäleres oder breiteres Band herstellen will. Wenn die Austauschteile eingesetzt und wieder befestigt sind, dreht man das Ventil 36 um 90°, so daß der Durchfluß wieder hergestellt ist.

Bei Bedarf werden zusätzliche Heizbänder 39 und 40 um das Einlaßende und das Auslaßende des Extruders 10 angeordnet, was in Fig.2 dargestellt ist. 12a ist eine Anschlußbohrung für ein Druckmeßgerät.

Im Betrieb wird geschmolzener Kunststoff, in dem ein Schäummittel, wie Pentan, gelöst ist, unter Druck in den Einlaß 12 des Kanals 11 eingeführt. Das Schäummittel bringt die thermoplastische "Masse schließlich zum Aufschäumen. Solange der unter Druck stehende thermoplastische Werkstoff noch nicht aus der Schlitzdüse 22a ausgetragen ist, bleibt das Schäummittel in der flüssigen Phase. Unmittelbar nach dem Austritt aus der Düse erfährt jedoch das Band S durch die Beseitigung des Druckes auf die Spritzmasse eine dreidimensionale Expansion, was bereits erläutert wurde, wobei durch die divergierenden Wände 19 der Ausbreitkammer 22 sowie durch die V-förmigen Ausnehmungen 21 und 26 a im Einsatzstück 20 und im Futter 26 eine gleichförmige Verteilung des Druckflusscs an allen Stellen entlang der bogenförmigen Düsenlippe erreicht wird, so daß keine Beanspruchungen oder Verformungen in der Spritzmasse auftreten. Wenn die Spritzmasse aus der Düse austritt und expandiert, bewegt sie sich weiter radial nach außen zum Jochbogen 27, wobei dieser geometrisch derart gestaltet ist, daß er die bestmögliche Anpassung an die

ίο Breitenexpansion bezogen auf die Zeit bietet. Das Band S wird dann über den Jochbogen 27 geführt und kann unter einem schrägen oder spitzen Winkel zur Ebene des Jochbogens 27 abgezogen werden.

Wenn der Jochbogen 27 konzentrisch zur bogenförmigen Schlitzdüse 22 α bogenförmig ist, ist es nicht erforderlich, die Spritzmasse unter einem Winkel von mehr als 90° zur Jochbogenebene vom Jochbogen wegzuführen. Wenn der Abführungswinkel jedoch kleiner als 90° wird und mit der Jochbogenebene einen spitzen Winkel bildet, das heißt sich der parallelen Richtung annähert, kann man den Jochbogen auch nicht konzentrisch ausbilden, indem man ihm beispielsweise eine mehr elliptische als bogenförmige Gestalt gibt oder indem man seine Mittellinie näher an die Düsenöffnung heranführt. Es wurde gefunden, daß es in der Praxis im allgemeinen am besten ist, das Band 5 nahezu parallel zur Jochbogenebene und um 180° aus der Ebene verschwenkt vom Jochbogen abzuziehen, in der die Masse von der Düsenöffnung zum Jochbogen wandert. In dem Raum zwischen der bogenförmigen Düsenöffnung und dem Jochbogen werden die Wellungen oder Falten eines sich expandierenden Bandes S sehr schnell beseitigt. Beste Leistungen wurden erzielt, wenn das Maß der seitlichen Expansion der Masse mit der Strömungsgeschwindigkeit zwischen der Düsenöffnung und dem Jochbogen 27 übereinstimmt. Unter diesen Umständen kommt es nicht einmal zum Beginn der Entstehung von Falten oder Wellungen.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Platte 14 biegsam und einstellbar ist. Man kann die Platte 14 mit Stellvorrichtungen 14 a ausbilden. Die Platte 14 wird so dick gemacht, daß jedenfalls so viel Biegsamkeit gegeben ist, wie für eine Verstellung erforderlich ist.

Je dicker die Platte ist, desto weniger lokalisiert ist die Wirkung einer Ausbiegung durch die Stellvorrichtung. Wenn eine größere örtliche Ausbiegung erforderlich ist, macht man die Platte 14 dünner oder man stellt sie aus einem Schichtmaterial statt aus einem einzelnen Stück her, um größere Biegsamkeit zu erzielen. Wenn geringere Biegsamkeit gewünscht wird, kann man die biegsame Platte 14 dicker machen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen eines Bandes aus thermoplastischem Schaumstoff mit einem Düsenkopf, in dem hinter der auf einem Kreisbogenabschnitt liegenden Schlitzdüse eine im wesentlichen kreissektorförmige Ausbreitkammer angeordnet ist, in die die heiße, ein Treibmittel enthaltende thermoplastische Masse durch eine etwa im Mittelpunkt des Kreises liegende Öffnung eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als an sich bekanntes, in der gleichen Ebene wie die Schlitzdüse (22 a) und im Abstand von. dieser liegendes Unterstützungsteil zur Unterstützung der Unterseite des Bandes (S) nach dem Austritt aus der Schlitzdüse ein etwa kreisbogenabschnittförmiger Jochbogen (27) konzentrisch zur Schlitzdüse angeordnet, ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Jochbogen (27) in einstellbarem Abstand von der Schlitzdüse (22 a) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitkammer (22) und die Schlitzdüse (22 α) in einer etwa rechtwinklig zur Achse der in die Ausbreitkammer mündenden Öffnung (15) liegenden Ebene angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Öffnung (15) gegenüberliegende Wand (19) der Ausbreitkammer (22) gegenüber der öffnung (15) einen größeren Abstand von der ihr gegenüberliegenden Wand der Ausbreitkammer (22) hat als im Bereich der Schlitzdüse.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitkammer (22) die Gestalt.eines Sektors aus einem flachen Kegel hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wand der Ausbreitkammer (22) von einer biegsamen Platte (14) gebildet wird, deren an der Schlitzdüse (22 a) liegender Rand auf Stellvorrichtungen (14 a) zur Einstellung der Breite der Schlitzdüse (22 a) abgestützt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Jochbogen (27) ein Kanal zur Durchleitung eines Kühlmittels ausgebildet ist.