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Brevets

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Numéro de publicationDE4129979 A1
Type de publicationDemande
Numéro de demandeDE19914129979
Date de publication19 mai 1993
Date de dépôt10 sept. 1991
Date de priorité10 sept. 1991
Numéro de publication19914129979, 914129979, DE 4129979 A1, DE 4129979A1, DE-A1-4129979, DE19914129979, DE4129979 A1, DE4129979A1, DE914129979
InventeursMarkus Cremer
DéposantVer Foerderung Inst Kunststoff
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Liens externes: DPMA (Office allemand des brevets et des marques), Espacenet
Temp. profile sensor for extruder nozzle or die - is shaped to suit specific task, carried in low conductivity material and can be used for manual or automatic optimisation of temp. control
DE 4129979 A1
Résumé
A sensor is described for measuring axial and radial temp. profiles both in the nozzle in front of an extruder or injection moulding screw and in an extrusion die. Conventional sensors have relatively slow response and temp. profile measurement is suspect due to heat conductivity errors. The new sensor has a number of measuring points and is built into a carrier of a poor conducting material. The outer shape of the sensor is designed to suit the specific area of use. A process for use of the sensor in temp. control is described and gives temp. profile which can be manually or automatically used for optimisation of process and machine control parameters. USE/ADVANTAGE - The sensor and process are used in extruders, injection moulding machines or extruder dies for optimising temp. adjustment, gives increased local accuracy allowing better control of machine or tool temp. and thus improve melt homogeneity.
Revendications(7)  Langue du texte original : Allemand
1. Sensor wie nach den Ansprüchen 1, 2, 5, 6, 7, 12, 13, des Hauptanspruches, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie, dh die äußere Form des Sensors für den Einbau in verschiedene Spritzgießmaschinendüsen, den Bereich vor der Schnec kenspitze von Extrusionsanlagen und den Bereich in verschiedenen Extrusionswerkzeugen, z. B. dem Lippenbe reich eines Breitschlitzextrusionswerkzeuges, jeweils angepaßt wird. 1. Sensor as claimed in claims 1, 2, 5, 6, 7, 12, 13, of the main claim, characterized in that the geometry, ie, the outer shape of the sensor for installation in various injection molding nozzle, the area in front of the SNAILS kenspitze of extrusion equipment and the area in various extrusion tools, eg. as the rich Lippenbe a slit die extrusion tool, is adapted in each case.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schlecht wärmeleitfähi ge Trägermaterial zur Aufnahme der Schub- und Druck kräfte in eine schmale Metallhalterung eingebracht wird. 2. Sensor according to claim 1, characterized in that the poorly wärmeleitfähi GE carrier material for receiving the shear and compression forces is introduced into a narrow metal support. Die Bilder 1-3 zeigen hierzu ein Einbaubeispiel in eine Spritzgießmaschinendüse. The pictures show this, a 1-3 Example of installation in a Spritzgießmaschinendüse. Die Metallhalterung des Sensors ( Bild 1) muß ebenso wie das Trägermaterial dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden. The metal bracket of the sensor (Figure 1) must be as well as the support material adapted to the respective application. Der Sensor wird an Pos. 1 fixiert. The sensor is fixed at pos. 1. Diese Halterung des Sensors muß in einem Düseneinsatz eingesetzt werden (Beispiel Bild 2). This mount the sensor must be used in a nozzle insert (eg Figure 2). Nach der Montage von Halterung und Einsatz kann der Sensor dann in der in diesem Beispiel angesprochenen Spritzgießmaschinen düse ( Bild 3, Pos. 1) eingebaut werden ( Bild 3). After mounting of bracket and insert the sensor can then be addressed in this example, injection molding nozzle (Figure 3, Pos. 1) can be installed (Figure 3). Das Meßkabel wird wieder über einen Kabelkanal weggeführt ( Bild 3, Pos. 2). The measuring cable is a cable channel carried away again (Figure 3, Pos. 2).
3. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung der auf zunehmenden Schubspannungen der gesamte Sensor in Strö mungsrichtung sehr kurz ist (1-10 mm). 3. Sensor according to claim 1, characterized in that to reduce the flow direction to increasing shear stresses, the entire sensor in Strö very short (1-10 mm).
4. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor wegen der bes seren Biegesteifigkeit in beiden Seiten des Strömungs kanals ( Bild 1) gelagert ist. 4. Sensor according to claim 1, characterized in that the sensor is mounted because of the BES sera bending stiffness in both sides of the flow channel (Figure 1).
5. Verfahren zur Optimierung der Maschinen- bzw. Werkzeug temperatureinstellung, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Sensors nach den Ansprüchen 1-4 das tat sächliche Temperaturprofil vermessen wird und ein mög lichst flaches, radiales Temperaturprofil im Düsen- und Werkzeugbereich angestrebt wird. 5. A method for optimizing the machine or tool temperature setting, characterized by using a sensor according to claims 1-4 that did neuter temperature profile is measured and an AS POSSIBLE flat, radial temperature profile in the die and mold area is sought. Ergibt sich ein rela tives Maximum im Temperaturprofil hinter der Plastifi ziereinheit, so ist entweder die Wandtemperatur der Plastifiziereinheit zu erhöhen oder die zugeführte me chanische Energie (Drehzahl) zu verringern, was aber eine Durchsatzverminderung zur Folge hat. A rela tive maximum in the temperature profile behind the plastifying results ornamental unit, then either to increase the wall temperature of the plasticizing or decrease the supplied me chanical energy (speed), but has a throughput reduction result. Bei Auftreten eines relativen Maximums im Bereich der Extrusionswerkzeuge muß ebenfalls die Werkzeugtempera tur erhöht werden, wobei insbesondere überprüft werden sollte, ob das Temperaturprofil nicht schon hinter der Plastifiziereinheit vorlag. When a relative maximum in the region of the extrusion tools occurs, the tool Tempera ture must also be increased, and should be particularly checked whether the temperature profile was already available behind the plasticizing unit. Bei einem relativen Temperaturminimum ist entsprechend umgekehrt zu verfahren. For a relative minimum temperature according to procedure is reversed.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelung, die das Ist- Temperaturprofil mit dementsprechenden, möglichst fla chen Soll-Temperaturprofil vergleicht, die entsprechen den Veränderungen der Maschineneinstellung automatisch vornimmt. 6. The method according to claim 5, characterized in that a system that compares the actual temperature profile with corresponding thereto, fla possible chen desired temperature profile corresponding to automatically carry out the changes in the machine setting.
7. Verfahren und Sensor nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der verbesserten Ortsauflösung der Temperaturmessung auch die thermische Homogenität der Schmelze (und damit auch näherungsweise die mechanische Homogenität) beurteilt werden kann. 7. The method and sensor according to claim 1-6, characterized in that the thermal homogeneity of the melt (and thus approximate the mechanical homogeneity) can be evaluated using the improved spatial resolution of the temperature measurement.
Description  Langue du texte original : Allemand

Die Erfindung betrifft einen Sensor nach Anspruch 1-14 und ein Verfahren zur Optimierung der Maschineneinstellung von Kunststoffverarbeitungsmaschinen nach den Ansprüchen 5 und 6. The invention relates to a sensor according to claim 1-14 and a method for optimizing the machine setting of plastic processing machinery according to claims 5 to 6.

Der im Hauptanspruch näher beschriebene Sensor erlaubt auch wesentlich genauere Temperaturmessungen im Bereich hinter der Schneckenspitze von Plastifizieraggregaten und im Be reich von Extrusionswerkzeugen, insbesondere eine genauere zeitliche Erfassung der Temperatur wegen der geringen An sprechzeiten und eine hohe Ortsauflösung und Anzahl von Meßpunkten wegen der geringen Größe der einzelnen Meßstel len. The sensor described in greater detail hereinbelow also allows more precise temperature measurements in the area behind the screw tip of plasticizing and loading range of extrusion tools, in particular a more precise temporal detection of the temperature due to the low to response times and a high spatial resolution and number of measurement points because of the small size of the individual Meßstel sources.

Es ist bekannt, daß eine möglichst homogene Temperaturver teilung der Schmelze bei der Kunststoffverarbeitung anzu streben ist. It is known that a very homogeneous distribution Temperaturver to the melt in plastics processing aspire. Weiterhin ist bekannt, daß vor der Schnecken spitze radiale und axiale Temperaturprofile auftreten ( 1, 2 ). Furthermore, it is known that in front of the screw tip radial and axial temperature profiles occur (1, 2).

Auch im Extrusionswerkzeug wirken sich Temperaturun terschiede zwischen Werkzeugwand und Schmelze auf die Qualität der Erzeugnisse aus ( 3 ). Also in the extrusion die have a Temperaturun differences between mold wall and the melt on the quality of the products of (3).

Die bislang zur Verfügung stehenden Sensoren erlauben die Messung von radialen Temperaturprofilen. The previously available sensors allow the measurement of radial temperature profiles. Bei der Messung macht man aber, da die üblichen Sensoren massive Stahlteile sind, einen Wärmeableitfehler. When measuring to do but, since the usual sensors are solid steel parts, a heat conduction.

Die Sensoren, die für Spritzgießmaschinendüsen zur Verfü gung stehen, reduzieren den üblichen freien Strömungsquer schnitt im Düsenbereich stark, sind daher verschleißgefähr det und führen zu erhöhter dissipativer Erwärmung, Druck verlust und benötigter Maschinenleistung. The sensors that are available for injection molding nozzle to avail supply, reduce the usual free flow cross-section in the nozzle area heavily, therefore wear det dangerous and lead to increased dissipative heating, pressure loss and required engine power. Abhilfe schafft eine Erweiterung des Strömungskanals. The answer is a widening of the flow channel. Dadurch wird aber das Massepolster vergrößert, was insbesondere bei kleinen Schußgewichten zu einer größeren Verweilzeit auf Verarbei tungstemperaturniveau führt und damit die Schmelzequalität mindert. As a result, but the melt cushion is increased, which in small shot weights leads in particular to a larger residence time on process ing temperature level and thus reduces the melt quality.

Zur Beurteilung der Schmelzehomogenität reicht das örtliche und zeitliche Auflösungsvermögen dieser Sensoren nicht aus ( 2 ). To assess the homogeneity of the melt, the spatial and temporal resolution of these sensors is not sufficient (2). Die übliche Vorgehensweise zur Beurteilung der thermi schen und mechanischen Homogenität ist die Anfertigung von Dünnschnitten der erstarrten Schmelze und Betrachtung im Mikroskop ( 2 ), was sehr aufwendig ist. The usual procedure for the evaluation of thermal and mechanical homogeneity is the preparation of thin sections of the solidified melt and viewing under the microscope (2), which is very expensive.

Bei der Einstellung der Werkzeugtemperatur ist aufgrund des fehlenden Wissens über das reale Temperaturprofil im Werk zeug die Einstellung der bestmöglichen Solltemperaturen oft problematisch. When setting the mold temperature is due to the lack of knowledge about the real temperature profile in the factory producing the best possible adjustment of the set temperatures often problematic. Nicht zuletzt deshalb sind daher die im Hauptanspruch erwähnten Simulationsprogramme von großer Bedeutung. Not least because, therefore, are mentioned in the main claim simulation programs of great importance.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Temperatur profil an den oben angesprochenen Orten mit sehr hoher örtlicher und zeitlicher Auflösung zu vermessen und hieraus Rückschlüsse auf eine bessere Maschineneinstellung und auf die Homogenität der Schmelze zu ziehen. The invention is based on the object, the temperature profile to be measured at the above mentioned places with very high spatial and temporal resolution and then draw conclusions about a better machine setting and the homogeneity of the melt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen den Merkmale nach Anspruch 1-7 gelöst. This object is achieved by characterizing the features of claim 1-7.

Literatur Literature

(1) Fritz, HG; (1) Fritz, HG; Grünschloß, E.; Grünschloß, E .; Eyerer, P. Eyerer, P.
Das Schmelztemperaturprofil an der Schneckenspitze - Messung und Interpretation The melting temperature profile at the screw tip - Measurement and Interpretation
Beitrag zum 11. Stuttgarter Kunststoffkolloquium, 1989 Contribution to the 11th Stuttgart plastic Colloquium 1989
(2) Bürkle, E. (2) Bürkle, E.
Verbesserte Kenntnis des Plastifiziersystems an Spritzgießmaschinen Improved knowledge of the plasticizing injection molding machines
Dissertation an RWTH Aachen, 1989 Dissertation at RWTH Aachen 1989
(3) Vlachopoulos, J. (3) Vlachopoulos, J.
Effect of die wall cooling or heating on extrudate swell Effect of the wall cooling or heating on extruded products swell
Polym. Polym. Eng. Eng. Sci 29, 1989, 5, S. 685-689 Sci 29, 1989, 5, pp 685-689
(4) Nehren, R. (4) Nehren, R.
Konstruktion einer Meßvorrichtung zur automatischen Erfassung des radialen Temperaturprofiles vor der Schneckenspitze Construction of a measuring device for the automatic detection of the radial temperature profile in front of the screw tip
Studienarbeit am IKV, Aachen, 1991 Study work at the IKV, Aachen 1991

Citations de brevets
Brevet cité Date de dépôt Date de publication Déposant Titre
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Citations hors brevets
Référence
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8 *SCHENKEL, Gerhard: Temeprtatur-Messungen in extru-dierten Strang-Erzeugnissen. In: Sonderdruck aus Kautschuk und Gummi - Kunststoffe, 19.Jg., 1966, H.4, S.213-217
9 *WIEGAND, H.G.: Prozeßautomatisierung beim Extru- dieren und Spritzgießen von Kunststoffen, Carl Hanser Verlag München Wien 1979, S.23-26
Classifications
Classification internationaleB29C45/78, B29C47/92
Classification coopérativeB29C2947/92904, B29C2947/92876, B29C47/0009, B29C45/78, B29C47/92, B29C2947/92704
Classification européenneB29C45/78, B29C47/92
Événements juridiques
DateCodeÉvénementDescription
19 mai 1993AFIs addition to no.
Ref country code: DE
Ref document number: 4129978
Format of ref document f/p: P
19 mai 1993OM8Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
24 juin 19938122Nonbinding interest in granting licenses declared
10 déc. 19988141Disposal/no request for examination