Extrusion 4-2021

Bild 3: Kopfgewicht gemessen mit einer Briefwaage 27 Extrusion 4/2021 • Erhöhung der Liniengeschwindigkeit oder Reduzierung der Anlagenlänge durch Vorkühlung der Schmelze im Kopf • Großer Durchmesserbereich, der mit einem Kopf realisiert werden kann ( Ø 2 bis Ø 60 mm) • Keine signifikanten Druckunterschiede im Kopf über dem Umfang des Fließkanals • Vermeiden eines thermischen Abbaus der Schmelze, die beim Abstellen der Extrusionslinie im Kopf verbleibt • Minimierung des Reinigungs- und Wartungsaufwands • Einfacher und schneller Wechsel des Kopfs • Schneller Düsen- und Dornwechsel • Schnelles Aufheizen und schnelles Abkühlen des Kopfs beim An- und Abstellen der Anlage • Minimierung des Materialabfalls durch ein schnelles Ab- und Wiederanfahren der Extrusionslinie • Geringe Verweilzeit der Schmelze im Kopf • Geringer Energieeinsatz während des Betriebs • Gutes Spülverhalten, um kurze Material- und Farbwechsel- zeiten zu realisieren • Möglichkeit, den Spalt am Ende des Kopfs bei laufender Anlage optimieren zu können • Möglichkeit zur feinfühligen, zielgerichteten und reprodu- zierbaren Justierung („Zentrierung“) der Düse • Minimierung von Schmelzeinhomogenitäten im Fließkanal Kopfkonzept: Um diese Wünsche erfüllen zu können, war es zwangsläufig notwendig, einige bisher unbekannte, neuartige Lö- sungen in die Köpfe zu integrieren. Bild 2 zeigt in einer Schnitt- darstellung einen Kopf, der konsequent nach den Wünschen ei- nes einzelnen Kunden konzipiert wurde. Er unterscheidet sich grundlegend von konventionell gefertigten Köpfen. So wiegt der für einen Schmelzedruck von bis zu 250 bar ausgelegte Kopf bei einem Düsendurchmesser von 14,3 mm ( Bild 1 oben) nur 1,636 kg ( Bild 3 ). Der Kopf mit der Flexringdüse, die einen Durch- messer von 50 mm besitzt wiegt lediglich 2,6 kg ( Bild 1 unten). Trotz des geringen Gewichts und der geringen Baugröße können die Köpfe mit Düsen für einen großen Durchmesserbe- reich von 2 bis 60 mm betrieben werden. Die geringe Kopfmasse ist wichtig, um den Kopf schnell aufheizen zu können. Dieser kann innerhalb kürzester Zeit auf Betriebstem- peratur aufgeheizt werden, wie in dem kurzen Video zu sehen ist, das dem QR Code hinterlegt ist. Dennoch würde der Kopf beim Abkühlen speziell bei Schmelzen, die thermisch empfindlich sind, oder aber die eine Vernetzungsmittel enthalten, immer noch zu lange auf einer kritischen Temperatur verweilen. Um dieses Problem zu lösen, wurde in die Außenwand ein spiralför- mig verlaufender Kühlkanal integriert. Darüber kann der Kopf beim Abfahren der Extrusionslinie mit Hilfe von Druckluft ex- trem schnell auf eine Temperatur abgekühlt werden, die für die jeweilige Schmelze unkritisch ist. Dadurch kann beim Abstellen des Extruders ein thermischer Abbau oder ein Vernetzen der im Kopf verbleibenden Schmelze verhindert werden. Der Kühlkanal kann auch eingesetzt werden, um die Schmelze während des Be- triebs im Kopf bereits ge- zielt zu kühlen, um dar- über die Kühlkanallänge verkürzen oder aber die Li- niengeschwindigkeit erhö- hen zu können. Zur Homo- genisierung der Schmelze, zur Reduzierung der Ver- weilzeit sowie zur Verrin- gerung der Spülzeiten bei einem Material- oder Farb- wechsel sind in den Fließ- kanal spiralförmig verlau- fende Mischstege inte- griert. Mit diesen zum Pa- tent angemeldeten Stegen ist auch gleichzeitig der Hohldorn mit dem Gehäuse des Kopfs verbunden. Diese Stege und auch die gesamte Innenoberfläche des Kopfs sind mit einer äußerst harten (1200 HV) hydrophoben Schicht beschichtet, die das Gleiten der Schmelze an den Wandungen des Fließkanals un- terstützt. Der Kopf erfordert keine Wartung. Gereinigt wird er einfach und gründlich in einem Pyrolyseofen bei Temperaturen bis maximal 450 °C. Die Stützluft wird über Bohrungen, die im Inneren der Misch- stege verlaufen, von außen in den Hohldorn geführt. Auf diese Weise können mechanische Schwachstellen durch störende Bindenähte in den produzierten Schläuchen oder Rohren ver- mieden werden. Um einen schnellen Kopfwechsel zu ermögli- chen, wird sowohl die Stützluft als auch die Luft, mit der die Wand des Kopfs über die vorhandene Kühlspirale gekühlt wird, über Bohrungen, die sich im Anschlussflansch befinden, zuge- führt. Über eine im Kopf befindliche stirnseitige Ringnut, die in zwei separate Kammern aufgeteilt ist, gelangt sie dann in den Kopf ( Bild 4 ). Damit kann ein Kopfwechsel vorgenommen wer- den, ohne dass dafür erst die Leitungen zu den Luftkanälen vom Kopf getrennt beziehungsweise wieder angeschlossen werden müssen. Der Kopf selbst besitzt ein Anschlussgewinde, Bild 4: Stirnseite des Kopfs mit der durch zwei Wände geteilten Ringnut über die sowohl die Stütz- als auch die Kühlluft vom Flansch in den Kopf überführt wird Wände zum Trennen der Luftkanäle Ringnut für die Kühlung Ringnut für die Stützluft