專利名稱：用于擠出粘彈性材料的噴嘴(入口擴(kuò)展部)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分和權(quán)利要求17前序部分所述的用于擠出粘彈性材料的噴嘴裝置以及方法。
背景技術(shù)：
用于擠出粘彈性材料特別是聚合物、糊狀物等的噴嘴裝置本身是已知的。通常，其配置有多個相互平行排列的相同形式的噴嘴通道，這些通道穿過噴嘴分別從入口延伸到出口，并且各個噴嘴通道沿著材料的軸向輸送方向分別在噴嘴通道上游側(cè)的端部具有一個入口區(qū)域，并且在噴嘴通道的下游側(cè)的端部具有一個出口區(qū)域。入口可設(shè)置為相互相鄰。
在用于擠出粘彈性材料例如糊狀物、聚合物時使這些材料發(fā)生成形。但是該成形要求材料的流動。在某些位置上所述材料也會發(fā)生撕裂。由于粘彈性材料的彈性性質(zhì)，在成形時和在這種粘彈性材料中形成裂縫時也產(chǎn)生機(jī)械的材料應(yīng)力，這種應(yīng)力傳入到已成形的材料中。接著，這能在成形之后在已成形的材料中造成進(jìn)一步的、可視的自發(fā)變形。相關(guān)地，人們通常稱之為“形狀記憶”，因?yàn)閺某尚窝b置中出來的具有其機(jī)械材料應(yīng)力的材料喚起“記憶”先前形狀并且要回復(fù)到該先前的形狀的印象。在利用噴嘴裝置擠出(Strangbildung形成條狀物)糊狀物或聚合物的過程中，這會造成從各個噴嘴通道出來的條狀物起皺。在將材料分配和分開到不同的噴嘴通道上并且另一方面在材料在噴嘴通道內(nèi)伸長時，所述應(yīng)力被導(dǎo)入到材料中。這種由于分配和分開材料而在材料中產(chǎn)生的應(yīng)力由于其關(guān)于所形成條狀物的不對稱性可能產(chǎn)生最不利的影響。由于材料應(yīng)力和由此存在的條狀物在噴嘴通道內(nèi)方向變化的趨勢，也會出現(xiàn)一種非對稱的壁摩擦，該摩擦還有可能會增強(qiáng)該材料應(yīng)力。無論如何，這種由粘彈性材料形成的條狀物在其以噴嘴裝置排出時容易形成上述的起皺。
此外，在由粘彈性材料成條的過程中必須耗費(fèi)相對多的能量或在噴嘴裝置上高的壓差，以便分開材料，將材料分配到成形的噴嘴通道上并最后通過成形的噴嘴通道擠壓材料，其中材料被拉伸。換句話說，常規(guī)的用于使粘彈性材料成形的噴嘴裝置對于這種材料具有相對較高的噴嘴阻力。這對糊狀材料特別成問題，因?yàn)椴煌趥鹘y(tǒng)的聚合物如聚酯或橡膠，在這里只存在有限的可能性，通過在噴嘴裝置內(nèi)一個至少局部的、即使主要只限于在材料表面的溫度升高使其噴嘴阻力和導(dǎo)入到材料中的應(yīng)力減小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在粘彈性材料成形為材料條狀物時使粘彈性材料中的這種材料應(yīng)力最小化，以及使用于擠出所需的能量消耗或?yàn)榇怂璧膲翰罴磭娮熳枇档汀?br> 根據(jù)本發(fā)明，該目的在開頭所述的噴嘴裝置中通過以下措施達(dá)到，即噴嘴通道的入口區(qū)域從內(nèi)部區(qū)域向著入口逆著軸向的輸送方向沿著長度LE擴(kuò)展，其中入口擴(kuò)展部的在軸向的輸送方向和通道-入口區(qū)域的內(nèi)壁之間測得的擴(kuò)展角度至少在5°至45°的范圍內(nèi)，但優(yōu)選在8°至25°的范圍內(nèi)。
由此即使在材料通過噴嘴裝置相對高的輸送速度時，可以實(shí)現(xiàn)一種“平緩的”、即對于粘彈性材料足夠緩慢的伸長，從而使得粘彈性材料的松弛時間小于材料在入口擴(kuò)展部內(nèi)伸長的持續(xù)時間。
在此，在制造技術(shù)上特別簡單的是，從內(nèi)部區(qū)域到入口的擴(kuò)展角度保持恒定，即存在錐形的入口擴(kuò)展部。
合乎目的地，這樣地設(shè)計(jì)噴嘴裝置，使得噴嘴通道沿著其整個長度具有圓形的橫截面。因此在壁上到處都具有相同的邊界條件，這導(dǎo)致均勻的且盡可能對稱的伸長。
噴嘴裝置一種緊湊的結(jié)構(gòu)方式的特征在于，通道-入口區(qū)域的軸向長度在噴嘴通道總長度的50％至80％之間。
噴嘴通道的內(nèi)壁至少在部分區(qū)域內(nèi)由特氟隆或類似材料組成，以便減小粘彈性材料在內(nèi)壁上的附著和減小其上的滑動摩擦。
在一特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，在噴嘴體的上游側(cè)端部在兩個相鄰的入口之間分別設(shè)置一個平行于軸向輸送方向F延伸的分隔壁，該分隔壁在其上游側(cè)端部具有切割邊。當(dāng)粘彈性材料例如聚合物材料或糊狀材料沖到本發(fā)明的噴嘴裝置上時，因此在殼體內(nèi)沿著輸送方向F流過的產(chǎn)品流被分成多股分流，其中每股分流分別流經(jīng)多個噴嘴通道中的一個。通過鋒利的切割邊，流到噴嘴裝置上的產(chǎn)品流在其進(jìn)入多個噴嘴通道內(nèi)時已經(jīng)被切割成多股分流。由于對于產(chǎn)品每個切割邊只是一個很小的作用面，在切割邊上一個很大的力局部地作用到?jīng)_出的粘彈性產(chǎn)品上。由此，沿著切割邊產(chǎn)生一個局部集中的、使產(chǎn)品分開的剪切力。但是在流過切割邊的粘彈性產(chǎn)品在切割邊上被撕斷之前，其發(fā)生變形直至達(dá)到斷裂應(yīng)力和斷裂伸長，同時在粘彈性材料中存儲勢能，該勢能繼續(xù)傳遞到多股分流上。但總體上，在借助切割邊將粘彈性材料分開和分配到多個噴嘴通道上時導(dǎo)入材料中的應(yīng)力明顯小于在沒有鋒利切割邊的傳統(tǒng)噴嘴裝置中產(chǎn)生的應(yīng)力，從而在將流過本發(fā)明的噴嘴裝置的粘彈性材料分成多股分條狀物時，少得多的內(nèi)容物已經(jīng)達(dá)到粘彈性材料的形變記憶中，由此大大減少產(chǎn)品條狀物在從噴嘴通道流出時的變形傾向(起皺等)以及大大減少噴嘴阻力。這種有益作用在糊狀物-噴嘴裝置的情況下特別明顯。
優(yōu)選地在每個相鄰入口的入口區(qū)域上游側(cè)設(shè)置的區(qū)域完全被平行于軸向的輸送方向延伸的分隔壁包圍，該分隔壁的上游側(cè)端部分別設(shè)計(jì)成切割邊。進(jìn)入各個噴嘴通道中的材料實(shí)際上在任何必須分開的地方被切割，使得非常少的應(yīng)力導(dǎo)入到材料中。
切割邊相對于軸向的材料輸送方向可以構(gòu)成一個不同于90°的角度。例如切割邊可以相對于材料輸送方向傾斜一個約30至60°的角度地延伸。但優(yōu)選是銳角。即相對于輸送方向的角度越銳利，區(qū)域沿輸送方向測得的長度LS也就越大，在該區(qū)域中材料的切割過程可在垂直于輸送方向的徑向上例如從徑向外部朝著徑向內(nèi)部進(jìn)行。然后材料的在徑向內(nèi)部流動的區(qū)域例如首先切割，而材料的在徑向內(nèi)部流動的區(qū)域以后切割。但是，接著在徑向外部的區(qū)域已經(jīng)有時間來消除其在剪切過程中導(dǎo)入材料中的應(yīng)力。因此，通過該切割過程，導(dǎo)入到分配到噴嘴通道的材料中的應(yīng)力比其在垂直于流動方向延伸的切割邊的情況下總體上小得多(簡單的“沖?！?原理)。
優(yōu)選出口區(qū)域從噴嘴通道-內(nèi)部區(qū)域朝出口方向在長度LA上沿軸向輸送方向F鐘形地擴(kuò)展，其中優(yōu)選出口擴(kuò)展部的在軸向的輸送方向和通道-出口區(qū)域的內(nèi)壁之間測得的擴(kuò)展角沿軸向的輸送方向持續(xù)增大。特別地，擴(kuò)展角度的增加可以沿著軸向的輸送方向持續(xù)增大，其中，例如擴(kuò)展角可以從噴嘴內(nèi)部的0°增大到噴嘴體下游側(cè)端部處的90°。在此，擴(kuò)展部在縱剖圖上可以是例如一圓弧，其曲率半徑RA大于噴嘴通道-內(nèi)部區(qū)域的半徑RK。彎曲擴(kuò)展的出口區(qū)域通過從在噴嘴通道內(nèi)部區(qū)域中的垂直切線向著傾斜于垂線延伸的、在極端情況下是水平的切線的一彎曲的連續(xù)的過渡而在出口區(qū)域下游側(cè)端部代替?zhèn)鹘y(tǒng)的出口的棱邊。
當(dāng)粘彈性材料例如聚合物材料或糊狀物等碰到本發(fā)明噴嘴裝置的噴嘴通道上時，被分成多股分流的產(chǎn)品流被擠壓通過多個噴嘴通道。當(dāng)進(jìn)入噴嘴通道中和在入口區(qū)域內(nèi)成形時，在材料中出現(xiàn)應(yīng)力。接著，在切割邊上切割的過程中和/或在噴嘴通道內(nèi)伸長的過程中，在材料中產(chǎn)生的且還未松弛的應(yīng)力在擴(kuò)展的出口區(qū)內(nèi)實(shí)際上完全地放松。由此，在這種噴嘴幾何構(gòu)造下，多股小的產(chǎn)品條狀物實(shí)際上無應(yīng)力地離開各個噴嘴通道。擴(kuò)展的出口區(qū)域能夠在軸向和在徑向上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的松弛(Rexalation)。由此避免從噴嘴通道流出的粘彈性產(chǎn)品條狀物的表面的皺紋(“鯊魚皮”)。
在一特別的實(shí)施方式中，噴嘴通道內(nèi)壁在出口區(qū)域內(nèi)在長度LR上沿軸向的輸送方向具有比噴嘴通道內(nèi)壁其余部分都更高的表面粗糙度。由此，通過選擇粗糙度和/或粗糙區(qū)的材料就能有針對性地影響產(chǎn)品的表面。
在使用上述的噴嘴裝置的情況下，在用于擠出所述粘彈性材料特別是聚合物、糊狀物等的方法中，借助于噴嘴裝置的上游側(cè)端部和下游側(cè)端部之間的壓差Δp將粘彈性材料擠壓通過噴嘴裝置。在此根據(jù)本發(fā)明這樣地選擇壓差Δp，使得在噴嘴裝置的相應(yīng)的軸向分區(qū)內(nèi)粘彈性材料沿著輸送方向F的流速vF滿足vF＜L/TRELAx的條件，在所述分區(qū)內(nèi)發(fā)生用于成形條狀物所需的材料變形的至少一部分，其中TRELAX為粘彈性材料的松弛時間，而L(＝LS、LE、LA)為噴嘴裝置的各個軸向分區(qū)的軸向長度。
由此保證，在用于形成條狀物所需的各個成形步驟中，例如在沿長度LS在切割邊上進(jìn)行的切割、沿入口擴(kuò)展部的長度LE的伸長和沿出口擴(kuò)展部的長度LA的最終松弛中，總是給材料留有足夠的用于松弛的時間，使得材料在其在本發(fā)明的噴嘴裝置末端流出時實(shí)際上不再具有應(yīng)力。
為了最佳地利用如上所述的粗糙化的軸向分區(qū)，在本發(fā)明方法中使粘彈性材料沿輸送方向F的流速vF與噴嘴裝置的粗糙化軸向分區(qū)的長度LR這樣地相匹配，使得滿足條件vF＞LR/TREKAX，其中TRELAX為粘彈性材料的松弛時間而LR為粗糙化的分區(qū)的軸向長度。由此，如上所述的，通過選擇粗糙度和/或粗糙化區(qū)域的材料可有針對地影響產(chǎn)品表面。
粗糙區(qū)域的軸向長度LR因此優(yōu)選小于出口擴(kuò)展部的軸向長度LA，小于入口擴(kuò)展部的軸向長度LE并且小于切割邊的軸向長度LS。
但有利的是，在噴嘴通道的大的軸向分區(qū)域上設(shè)有多個相繼的粗糙區(qū)域，這些區(qū)域滿足vF＞LR/TRELAX的條件。以這種方式能影響壁附著和壁滑動的交替間隙(Wechselspiel)(附著/滑動效應(yīng))。因此，通過周期性或通過長度LR的粗糙的軸向壁段的空間頻率以及通過流速有針對性更多地引起(ausloesen)每個時間單位內(nèi)的壁撕斷，即通過交替的相對粗糙和相對光滑的壁段“人工地”強(qiáng)制一個較高頻率的附著/滑動效應(yīng)。此優(yōu)點(diǎn)在于，不會產(chǎn)生高的材料應(yīng)力并因此在產(chǎn)品上出現(xiàn)很少的撕裂或者甚至不會出現(xiàn)撕裂。


本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、特征和應(yīng)用可能性借助附圖從以下不理解為限制性的優(yōu)選實(shí)施例的說明得出，其中圖1為沿著軸向的產(chǎn)品輸送方向F的本發(fā)明噴嘴裝置的剖視圖；圖2為沿著產(chǎn)品輸送方向F的圖1的本發(fā)明噴嘴裝置的俯視圖；圖3為沿著軸向的產(chǎn)品輸送方向F的本發(fā)明的噴嘴通道的剖視圖；圖4為沿著軸向的產(chǎn)品輸送方向F的本發(fā)明另一噴嘴通道的剖視圖；圖5為沿著軸向的產(chǎn)品輸送方向F的現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴通道的剖視圖；圖6為沿著軸向的產(chǎn)品輸送方向F的現(xiàn)有技術(shù)的另一噴嘴通道的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是沿著軸向的產(chǎn)品輸送方向F的一個特別為生產(chǎn)面條的糊狀物設(shè)計(jì)的本發(fā)明噴嘴裝置1的剖視圖。具有總共四個噴嘴通道2的噴嘴裝置1(參見圖2)安置在圓柱形的殼體7內(nèi)。入口3位于每個噴嘴通道2的上游側(cè)端部，并且出口4位于每個噴嘴通道2的下游側(cè)端部。每個噴嘴通道2的鄰接入口3的入口區(qū)域2a錐形地擴(kuò)展，而出口區(qū)域2c設(shè)計(jì)成圓柱形的。擴(kuò)展角度α(參見圖3)為約10-20°。在噴嘴裝置1的上游側(cè)端部有四個分隔壁5(參見圖2)，這些壁平行于軸向的輸送方向F延伸并將各入口3上游的區(qū)域劃分成四個分別位于入口3上游的分區(qū)。分隔壁5的相反于軸向輸送方向F指向的棱邊分別被設(shè)計(jì)成傾斜延伸的切割邊5a，該切割邊從殼體7的內(nèi)壁出發(fā)既徑向地向內(nèi)延伸也沿著輸送方向F延伸。
圖2是沿著產(chǎn)品輸送方向F(參見圖1)的圖1的本發(fā)明噴嘴裝置的俯視圖。可以看出具有其分別錐形擴(kuò)展的入口區(qū)域2a的四個噴嘴通道2以及從圓柱形殼體7徑向向內(nèi)延伸的分隔壁5，該分隔壁將噴嘴裝置1上方的區(qū)域分成四個分區(qū)。這四個鋒利的切割邊5a傾斜地相反于輸送方向F延伸。
如圖1中用流動型線(Stroemungsprofile)V(r)示意示出的那樣，現(xiàn)在一種粘彈性材料例如聚合物材料或糊狀物等流到本發(fā)明的噴嘴裝置1上時，在殼體7內(nèi)沿著輸送方向F流過的產(chǎn)品流被分為四股分流，其中一條分別流過四個噴嘴通道2之一。流過噴嘴裝置1的產(chǎn)品流在進(jìn)入到四條噴嘴通道2中之前就已經(jīng)被鋒利的切割邊切成四股分流。因?yàn)槊織l切割邊5a相反于輸送方向F對產(chǎn)品只是很小的作用面，所以在切割邊5a上，一個非常大的力局部地作用到流到切割邊5a上的粘彈性產(chǎn)品上。沿著切割邊5a產(chǎn)生一局部集中的分割產(chǎn)品的剪切力。但在流到切割邊5a上的粘彈性產(chǎn)品在切割邊上被撕斷之前，它發(fā)生變形直至達(dá)到其斷裂應(yīng)力，同時將勢能儲存在粘彈性材料中，并且當(dāng)該材料進(jìn)入到各個噴嘴通道2中時，在所述粘彈性材料在四股產(chǎn)品分流中發(fā)生成形或變形之前，所述勢能繼續(xù)傳遞到四股分流上并在這四股分流中導(dǎo)致部分的松弛。在這里，當(dāng)流入到噴嘴通道2中時和在各個入口區(qū)域2a中變形的過程時也在材料中出現(xiàn)應(yīng)力。但是這些應(yīng)力小于切割邊5a上的應(yīng)力并且不導(dǎo)致產(chǎn)品撕斷。
與傳統(tǒng)的不帶切割邊和不帶具有本發(fā)明約10-20°擴(kuò)展角的錐形擴(kuò)展部的噴嘴裝置不同，按本發(fā)明分隔壁5的切割邊5a和噴嘴通道2的入口區(qū)域2a的設(shè)計(jì)使在經(jīng)過本發(fā)明噴嘴裝置1輸送的且在其中成形的材料中產(chǎn)生的應(yīng)力大小以及噴嘴裝置1的流動阻力減小。
在本發(fā)明的噴嘴裝置1中，由一個大的產(chǎn)品條條到四個小的產(chǎn)品條條的與產(chǎn)生材料應(yīng)力有關(guān)的變形主要分兩步進(jìn)行。在第一步中，大的產(chǎn)品條條在切割邊5a上被切成四個小的分條。在第二步中，四個分條接著在錐形的入口區(qū)域2a中被伸長。在第一步(切割邊5a上的切割)之后立即且還在第二步(在入口區(qū)域2a內(nèi)的伸長)之前，在材料在分隔壁5上沿著滑動時，在材料進(jìn)行至少部分的松弛(應(yīng)力消除，勢能減少)。然后，當(dāng)產(chǎn)品在錐形入口區(qū)域2a內(nèi)伸長時同樣會產(chǎn)生材料應(yīng)力，接著在鄰接的圓柱形出口區(qū)域2c內(nèi)再進(jìn)行至少部分的松弛。由此，分成四股小的產(chǎn)品條的粘彈性材料實(shí)際上就能無應(yīng)力地離開噴嘴通道2的出口4，從而四股流出的產(chǎn)品條上也沒有發(fā)生顯著的變形(例如起皺)。因?yàn)橛捎谇懈钸?，在小得多的產(chǎn)品-剪力作用下已經(jīng)出現(xiàn)產(chǎn)品的撕斷，本發(fā)明噴嘴裝置1的流動阻力也明顯降低。
因此，本發(fā)明的噴嘴裝置1能夠?qū)崿F(xiàn)具有相對于傳統(tǒng)噴嘴裝置更小的壓差的操作，即在產(chǎn)品中沿著噴嘴裝置1的方向具有更小的壓降，并且在流出的產(chǎn)品分條上實(shí)際上完全“消除”形狀記憶。
圖3是沿軸向的產(chǎn)品輸送方向F的一個同樣特別為用于生產(chǎn)面條的糊狀物設(shè)計(jì)的本發(fā)明噴嘴通道2的剖視圖。該噴嘴通道2可作為用于圖1中所示噴嘴通道2的替換。代替圖1所示的噴嘴通道2的圓柱形出口區(qū)域2c，這里在入口區(qū)域2a的下游側(cè)首先連接一個相對較短的圓柱形內(nèi)區(qū)域2b，然后再連接一個鐘形擴(kuò)展的出口區(qū)域2c。該出口區(qū)域2c通過從噴嘴通道2的內(nèi)部區(qū)域2b內(nèi)的一垂直切線到出口區(qū)域2c下游側(cè)端部的一水平切線的彎曲連續(xù)的過渡區(qū)取代出口4的棱邊(參見圖1)。出口擴(kuò)展部的曲率半徑RA朝著出口4連續(xù)地減小，亦即存在一個具有朝著出口4逐步減小的曲率的鐘形擴(kuò)展部。
如圖1中所述，現(xiàn)在當(dāng)一種粘彈性材料例如聚合物材料或糊狀物等流到本發(fā)明噴嘴裝置1的噴嘴通道2上時，分成四股分流的產(chǎn)品流被擠壓通過四個噴嘴通道2(參見圖1和2)。如圖1中，在這里當(dāng)進(jìn)入到噴嘴通道2中時和在入口區(qū)域2a中變形時，材料中也產(chǎn)生應(yīng)力。在第一步(在切割邊5a上的切割)和/或第二步(在入口區(qū)域2a中的伸長)中在材料內(nèi)產(chǎn)生的且未松弛的應(yīng)力，在這里在該擴(kuò)展的出口區(qū)域2c內(nèi)實(shí)際上也完全地松弛。因此即使在這種噴嘴幾何結(jié)構(gòu)下，四個小的產(chǎn)品條實(shí)際上無應(yīng)力地離開噴嘴通道2。但擴(kuò)展的出口區(qū)域2c的一個特別優(yōu)點(diǎn)是，其能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品在軸向和徑向上的松弛。由此能避免從噴嘴通道2流出的粘彈性產(chǎn)品條表面起波紋(“鯊魚皮/Haifischhaut”)，如這些波紋在尖銳棱邊的出口4的情況下在圓柱形的出口區(qū)域2c上(參見圖1)實(shí)際上一直出現(xiàn)。
圖1和圖3中所示的松弛區(qū)域的軸向長度，該軸向長度基本上由切割邊5a的軸向長度Ls以及由出口區(qū)域2c的軸向長度LA構(gòu)成，并且粘彈性材料沿著產(chǎn)品輸送方向F的最大流速VF優(yōu)選這樣地與產(chǎn)品材料的松弛時間TRELAX相匹配，使得材料在流過各個松弛區(qū)域時具有足夠的時間，以便消除先前在其中所產(chǎn)生的應(yīng)力，即VF×TRELAX＜LS或VF×TRELAX＜LA。
如果在配有切割邊5a的噴嘴裝置1內(nèi)使用圖3的帶有錐形入口區(qū)域2a和鐘形出口區(qū)域2c的噴嘴通道2，這能夠不僅實(shí)現(xiàn)沿噴嘴裝置1在產(chǎn)品中一個更小的壓降和在產(chǎn)品的流出的分條中實(shí)際上完全“消除”體積形狀記憶，而且還實(shí)現(xiàn)“消除”這些產(chǎn)品條上的表面形狀記憶。
噴嘴通道的鐘形出口區(qū)域2c的另一優(yōu)點(diǎn)在于，其能夠?qū)崿F(xiàn)從位于噴嘴通道2內(nèi)部的具有拋物線速度曲線的流體平緩過渡到位于噴嘴通道2之外的具有恒定速度曲線的“流體”，即運(yùn)動的條。因此能預(yù)防從噴嘴通道2流出的各條的表面上形成裂紋。
圖4為沿軸向的產(chǎn)品輸送方向F的另一同樣專門為生產(chǎn)面條的糊狀物設(shè)計(jì)的本發(fā)明另一噴嘴通道2的剖視圖。噴嘴通道2鄰接入口3的入口區(qū)域2a鐘形地擴(kuò)展，而出口區(qū)域2c則被設(shè)計(jì)成圓柱形的。入口-擴(kuò)展部的曲率半徑RE在入口3處是最小的，并且沿噴嘴通道2隨著進(jìn)入深度的增加而逐漸增大，以便相切地過渡為圓柱形的出口區(qū)域2c。
類似于鐘形的出口區(qū)域，鐘形擴(kuò)展的入口區(qū)域2a也有助于產(chǎn)品受保護(hù)的處理。通過使產(chǎn)品在鐘形擴(kuò)展的入口區(qū)域2a內(nèi)受保護(hù)地加速，避免大多數(shù)造成在產(chǎn)品中產(chǎn)生裂紋的速度的突然變化，從而在這里也實(shí)現(xiàn)從在噴嘴通道2上游側(cè)的具有恒定速度曲線的流體平緩過渡到在噴嘴通道2內(nèi)部的具有拋物線速度曲線的流體。
圖5是沿軸向的產(chǎn)品輸送方向F的現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴通道2的剖視圖。噴嘴通道從其入口3至其出口4設(shè)計(jì)為具有恒定半徑RK的圓柱體。
圖6是沿軸向的產(chǎn)品輸送方向F的現(xiàn)有技術(shù)的另一噴嘴通道2的剖視圖。入口區(qū)域2a具有相對于本發(fā)明大得多的擴(kuò)展角度α并且也具有與本發(fā)明相比明顯更短的長度LE。
附圖標(biāo)記清單1噴嘴裝置2噴嘴通道2a 噴嘴通道的入口區(qū)域2b 噴嘴通道的內(nèi)部區(qū)域2c 噴嘴通道的出口區(qū)域3噴嘴通道的入口4噴嘴通道的出口5分隔壁5a 切割邊7殼體F輸送方向LS切割邊的軸向長度LE入口擴(kuò)展部的軸向長度LA出口擴(kuò)展部的軸向長度RK噴嘴通道橫截面的曲率半徑RE入口擴(kuò)展部的曲率半徑RA出口擴(kuò)展的曲率半徑VF粘彈性材料的流速α 擴(kuò)展角度
權(quán)利要求
1.一種用于擠出粘彈性材料特別是聚合物、糊狀物等的噴嘴裝置，其包括至少一個穿過噴嘴從一入口延伸到一出口的噴嘴通道，該噴嘴通道沿材料的軸向輸送方向穿過噴嘴在噴嘴通道上游側(cè)端部具有一個入口區(qū)域、在噴嘴內(nèi)部具有一個內(nèi)部區(qū)域而且在噴嘴通道的下游側(cè)端部具有一個出口區(qū)域，其特征在于，入口區(qū)域從內(nèi)部區(qū)域朝著入口相反于軸向輸送方向(F)沿一長度LE擴(kuò)展，其中入口擴(kuò)展部的在軸向輸送方向和通道-入口區(qū)域的內(nèi)壁之間測得的擴(kuò)展角度至少在軸向各分區(qū)中處在5°至45°特別是8°至25°的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的噴嘴裝置，其特征在于，從內(nèi)部區(qū)域至入口的擴(kuò)展角度是恒定的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的噴嘴裝置，其特征在于，噴嘴通道沿其整個長度具有圓形橫截面。
4.如上述權(quán)利要求之一所述的噴嘴裝置，其特征在于，通道-入口區(qū)域的軸向長度在噴嘴通道總長度的50％至80％之間。
5.如上述權(quán)利要求之一所述的噴嘴裝置，其特征在于，噴嘴通道的內(nèi)壁至少在各分區(qū)中由特氟隆構(gòu)成。
6.如上述權(quán)利要求之一所述的噴嘴裝置，其特征在于，該噴嘴裝置具有多個相互平行設(shè)置的帶有相互相鄰的入口的相同形式的噴嘴通道，并且在噴嘴體的上游側(cè)端部分別在兩個相鄰的入口之間設(shè)置一個平行于軸向輸送方向F延伸的分隔壁，該分隔壁在其上游側(cè)端部具有一切割邊。
7.如權(quán)利要求6所述的噴嘴裝置，其特征在于，在每個所述相鄰入口的入口區(qū)域上游側(cè)設(shè)置的區(qū)域完全被平行于軸向輸送方向延伸的分隔壁包圍，其上游側(cè)端部分別設(shè)計(jì)成一切割邊。
8.如權(quán)利要求6或7所述的噴嘴裝置，其特征在于，切割邊相對于軸向輸送方向F構(gòu)成一個不同于90°的角度。
9.如上述權(quán)利要求之一所述的噴嘴裝置，其特征在于，出口區(qū)域從噴嘴通道-內(nèi)部區(qū)域朝出口在一長度LA上沿軸向輸送方向F特別是鐘形地擴(kuò)展。
10.如權(quán)利要求9所述的噴嘴裝置，其特征在于，出口擴(kuò)展部的在軸向輸送方向和通道-出口區(qū)域的內(nèi)壁之間測得的擴(kuò)展角度沿軸向輸送方向持續(xù)增大。
11.如權(quán)利要求9或10所述的噴嘴裝置，其特征在于，擴(kuò)展角度的增加沿著軸向的輸送方向持續(xù)增加。
12.如權(quán)利要求11所述的噴嘴裝置，其特征在于，擴(kuò)展角度從噴嘴內(nèi)部中的0°增加到噴嘴體下游側(cè)端部處的90°。
13.如權(quán)利要求12所述的噴嘴裝置，其特征在于，擴(kuò)展部在縱剖面上為一圓弧。
14.如權(quán)利要求13所述的噴嘴裝置，其特征在于，擴(kuò)展部的圓弧的曲率半徑RA大于噴嘴通道-內(nèi)部區(qū)域的半徑RK。
15.如上述權(quán)利要求之一所述的噴嘴裝置，其特征在于，在出口區(qū)域內(nèi)的噴嘴通道-內(nèi)壁在一長度LR上沿軸向輸送方向具有比噴嘴通道-內(nèi)壁其余部分更高的表面粗糙度。
16.如權(quán)利要求15所述的噴嘴裝置，其特征在于，粗糙區(qū)的軸向長度LR小于出口的軸向長度LA并小于入口的軸向長度LE。
17.一種用于在使用如權(quán)利要求1至16之一所述的噴嘴裝置的情況下擠出粘彈性材料特別是聚合物、糊狀物等的方法，其中，借助于在噴嘴裝置的上游側(cè)端部和下游側(cè)端部之間的壓差Δp將粘彈性材料擠壓穿過噴嘴裝置，其特征在于，壓差Δp這樣地選擇，使得在一噴嘴通道的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)粘彈性材料沿輸送方向F的流速vF滿足vF＜LA/TRELAX的條件，其中TRELAX為粘彈性材料的松弛時間而LA為出口擴(kuò)展部的軸向長度。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，在一噴嘴通道的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)粘彈性材料沿著輸送方向F的流速vF滿足vF＞LR/TRELAX的條件，其中TRELAX為粘彈性材料的松弛時間而LR為粗糙區(qū)的軸向長度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于擠出粘彈性材料特別是聚合物、糊狀物等的噴嘴裝置(1)，其具有多個相互平行設(shè)置的相同形式的噴嘴通道(2)，所述通道沿著材料的軸向輸送方向(F)延伸通過噴嘴裝置(1)。根據(jù)本發(fā)明，入口區(qū)域從內(nèi)部區(qū)域朝著入口方向相反于軸向的輸送方向(F)沿著長度LE擴(kuò)展，其中，入口擴(kuò)展部在軸向的輸送方向和通道－入口區(qū)域的內(nèi)壁之間測得的擴(kuò)展角度至少在軸向分區(qū)內(nèi)處在5°至45°特別是在8°至25°的范圍內(nèi)。
文檔編號A21C11/16GK1798643SQ200480012031
公開日2006年7月5日 申請日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月5日
發(fā)明者B·奧利弗 申請人:比勒股份公司