3 Extrusionswerkzeuge

• Für viele unterschiedliche Anwendungszwecke eingesetzt

  • Bauprodukte (Profile, Rohre, Applikationen)

  • Automobilbau/-industrie (Folien, Kraftstoffleitungen)

  • Medizintechnik (Schläuche, Infusionsbeutel)

• Steigende Anforderungen auf dem Markt / weitere Aufgabenstellungen

• Vielfalt an möglichen Lösungsvarianten etabliert, um den Anforderungen gerecht zu werden (Zeitund Kostendruck)

• Spezielle Aufgabenstellungen machen Auslegung- und Simulationsrechnungen erforderlich

• Werkzeuge mit kreisspaltförmigem Austrittsquerschnitt

  • Erzeugung von:

  • Schläuchen

  • Schlauchfolie

  • Rohren

  • schlauchförmigen Vorformlingen

• Erzeugung von Halbzeugen mit „nahtlosem“ Kreisquerschnitt:

• Über direkte oder austauschbare Zwischenteile werden über die Düseneinheit und installierte Fließkanäle die Schmelzen zusammengeführt, stabilisiert und auf den Austrittsquerschnitt angepasst

• Entscheidend: Im Düsenbereich sollte eine stetige Beschleunigung der Strömung vorherrschen

• Gewährleistung der Zentrierbarkeit und Spaltweitenregulierung

• Gewährleistung einer Spaltweitenregulierung bzw. exakte Justierung der Dickentoleranz

• Innerhalb des Mundstückes wird flexible Hülse eingesetzt

→ über Stellschrauben lässt sich lokal (über den Umfang verteilt der Fließwiderstand anpassen und somit Dickenschwankungen regulieren

→ reversible Deformation der Hülse

• Hauptanwendung in der Rohrextrusion bzw. Vorformlingen (PVC, HD-PE, PA)

• Unkritisches Verhalten gegenüber Verweilzeitcharakteristiken und Druckverbrauch

• Dorn = Verdrängungskörper

• Fixierung des Dornes über Lochplatte bzw. Stege

• Beim Passieren der Stege entstehen Teilströme die zu Fließmarkierungen führen können, daher Lochplatte

• Fließmarkierungen haben negativen Einfluss auf mech. Eigenschaften / Optik

• Umformung der eigespeisten Schmelze in eine Kreisringströmung

• Vergleichbare Aufgabe wie Dorhaltewerkzeuge

• Unterschied: Fixierung des Dorns über Siebkorb

• Siebkorb sorgt für Aufteilung des Schmelzestromes in viele Teilströme

• Siebkorb = rohrförmiger Körper mit vielen Bohrungen (⌀1-3 mm)

• Schmelzestrom wird 2x um 90° umgelenkt (Schmelze fließt radial von innen nach außen)

• Nach Siebkorb folgt die Kompressionszone und dann der Relaxationsraum

• Vorteile geg. Dornhaltewerkzeugen:

  • kompaktere Bauweise

  • geringer Druckverlust durch Durchtrittsfläche

• Für Anwendungen in der Rohrextrusion und Ummantelung

• Speisung des Pinolwerkzeuges häufig im Winkel von 90° (vom Extruder)

• Radial zugeführte Schmelze wird in axiale Strömung umgewandelt (über Verteilerkanal)

• Bei Auslegung: Jeder Stromfaden muss von Masseein- bis Masseaustritt den gleichen Druckverlust erfahren

2 Arten:

- Kleiderbügelverteiler

- Herzkurvenverteiler (Gestaltung: gleich lange Fließwege)

Vorteile: - niedrigerer Druckverbrauch, einfache Nachrüstung von Anlagen

Nachteil: deutliche Markierung an der Zusammenflussstelle

• Für Anwendungen in der Rohrextrusion und Ummantelung von Halbzeugen

• Verteilung der Schmelze in mehrere Verteilerkanäle

• Anordnung der Verteilerkanäle in einer Helix (um eine Pinole)

• Stetig abnehmende Tiefe der Kanäle sorgt für eine Überlagerung von:

  • tangentialen (in Richtung des Wendelkanals) und

  • axialen (bereits ausgetretene Schmelze) Teilströmen

• Keine Ausbildung einer Bindenaht sondern sichelförmige Grenzfläche

  • → Primärer Einsatz in der Blasfolienextrusion (hohe erreichbare Homogenität der Folie)

• Umlenkung der Schmelze um 90° (Extruderachse in Abzugsrichtung)

• Innerhalb der Vorverteilung erfolgt Verteilung der Schmelze entsprechend der Anzahl an Wendeln

• Ausformung zum kreisringspaltförmigen Produkt im Wendelverteiler

• Zwischenstück als Schnittstelle zur Düseneinheit

• Fixierung der finalen Geometrie innerhalb der Düseneinheit → Variation Durchmesser / Wanddicke

1. Einspeisung in die Umlenkung

2. Vorverteilung bzw. primäre Schmelzeverteilung

3. Gehäuse

4. Wendelverteiler bzw. sekundäre

Schmelzeverteilung

5. Zwischenstück bzw. Nachfolgezone

(Durchmesserübergang, ggf. Relaxation)

6. Düseneintritt mit Zentrierring und Dorn

• Bereitstellung desselben Massestromes (Polymerschmelze) für jede Speisebohrung

• Zustand der Schmelze muss identisch sein:

  • thermodynamische Randbedingungen

  • strömungsmechanische Randbedingungen

• Fließhistorie (rheologisch)

• Geringe Verweilzeiten und geringer Druckabfall gefordert

  
  

• Es existieren drei unterschiedliche Bauformen:

  • Axialer Wendelverteiler

  • Konischer Wendelverteiler

  • Radialer Wendelverteiler

• Namensgebend: Achse bzw. Werkstückoberfläche, auf denen Fließkanäle angeordnet sind

• Strömungszustände und Ablauf der Schmelzeumlenkung vergleichbar

Prinzip

• Nicht konzentrischer Wendelverteiler

• Unterscheidungsmerkmal sind radiale oder konische Anordnung der Wendelverteiler mit vorgeschaltetem Vorverzweigungssystem und seitlicher Schmelzeeinspeisung

Vorteile

• Relativ flache Bauweise ermöglicht „Stapel“ (Stack) oder „Scheiben“ (pancake) Bauweise

• Austauschbarkeit untereinander und Ergänzungsmöglichkeit führen zu hoher Variabilität

• Homogene Volumenstromverteilung der Schmelze über den Austrittsquerschnitt

• Homogene Temperaturverteilung der Schmelze

• Kurze Verweilzeit und enge Verweilzeitverteilung

• Moderater Druckabfall im Werkzeug

• Möglichst glatte Schmelzeoberfläche

Flexible Lippe bzw. Flexlip

• Auffräsung in der oberen WKZ-Hälfte über die gesamte Breite für Staubalken

• Verstellung des Staubalkens durch auf und ab bewegen möglich

• Gezielte Beeinflussung des Fließkanalquerschnittes

• Lediglich für die grobe Flusskorrektur → Feinjustierung über Flexlip

• Unterlippe, austauschbar, ohne Verstellmöglichkeit

• Einfache Möglichkeit der Austauschbarkeit im Fall einer Beschädigung

• Unterlippe, austauschbar, mit Verstellmöglichkeit

• Einfache Möglichkeit der Austauschbarkeit im Fall einer Beschädigung

• Deckling: Ermöglichung der Variation der Austrittsbreite

Externes Deckling

Internes Deckling