DE1504092A1 - Geraet zum Formen von Kunststoff - Google Patents
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Description
- Gerät zum Formen von Kunststoff Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Formen von Kunststoff mit einer Vorrichtung zru Bildung von wärmeerweichtem Rohr aus kunststoff, mit einer Öffnung, die mit dem Inneren des Rohres und der Außenluft in Verbindung steht, und einer an die genannte Vorrichtung angtenzende Vorrichtung zum Kalibrieren und Kühlen des wärmeerweichten Rohres unter Einwirkung eines unter dem der Außenluft liegenden Drucks auf dessen lNulderes, mit einer Öffnung, die mit dem Inneren des wärmeerweichten Rohres in Verbindung steht, wobei an die Vorrichtung zur Bildung von wärmeerweichtem Rohr eine Vorrichtung zur Formung des wärmeerweichten Rohres angrenzt, die eine Vorrichtung zum Ausgleich des Drucks zwischen dem Innern und dem Äußeren der erwähnten Vorrichtung zur Bildung des Rohres enthält Das Gerät ist gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Kühlung des Rohres, die mindestens einen Teil der Vorrichtung - daß zur Formung umgibt und eine Vorrichtung zur Bildung einer Zone mit einem Druck unterhalb des atmosphärischen innerhalb mindestens eines Teils der Kühl-Vorrichtung vorgesehen ist. Die Öffnung im Extruderkopf ist von besonderer Bedeuteung,] um zu verhindern, daß das stranggepreßte Rohr in sich zusammenfall, während es sich noch in gesckmolzuenem Zustand befindet. Die Vorricdtung nach der Erfindung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Formen einen Körper mit einer Öffnung und einem darin befestig]n Dorn besitzt und eine Öffnung durch einen Teil des Körpers und des Dorns geht.
- Der Erfidung gemäß besitzt die Vorrichtung zum Profilieren des wärmeerweichtan Rohres eine kalibrierte Buchse, deren Bohrung einen im wesentlichen gleichen Durchmesser hat wie die Öffnung im Körper.
- Eine Ausführungsform der Vorrichtung des 7erfahrens geinäß der Erfindung besitzt eine Rohrstrangpresse, an die eine Vorrichtung zum Kühlen und Kalibrieren des daraus austretenden Rohres angrenzt. Diese letztere Vorrichtung besitzt z. B. eine Vakuumkammer, die teilweise mit einem Kühlmittel gefüllt ist, und eine sich in das Kühlmittel erstreckende, perforierte Muffe bzw. buchse dient zur Aufnahme des durch Järme erweichten Rohres nach der Strangpresse. Es sind auch Mittel vorgesehen, um das Innere des Rohres mit der Außenluft in Verbindruh zu setzen. Gemäß einem Verfahren zur Ausübung der Erfindung wird der Kunststoff zunächst zu einem durch Wärme erweichten Rohr geformt, worauf as kalibriert und gekühlt wird, Währen eines beträchtlichen Teils des Kalibeier-und Kühlvorganges wird das Innere des Rohres auf Luftdruck gehalten, während das Äußere einem unter dem Luftdruck liegenden Druck unterworfen wird.
- Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung werden nachstehend an Hand beilievender Zeichnungen eingehender beschrieben, worin Fig. 1 eine schematische Seitenansicht mit Teilschnitt einer Ausführungsform der Vorrichtung geir£Lß der Erfindung ist, wobei das Verhältnis der zusammenvikenden Bauteile gezeigt wird; Fig. 2 eine vergrßerte chnittansicht parallel zur Seitenansicht nach Fig. 1 ist, wobei das Zusa£en-virken zwischen einem Spritzkopf und Vorrichtungen zum Formen des daraus ausgepreßten Gutes gezeigt werden; Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht nach der Linie 3 - 3 von Fig. 2 ist zur Darstellung eines Teiles der Kühl- und Kalibriermatrize, die in der Vorrichtung zum Formen des aus dem in Fig. 2 gezeigten Spritzkopf austretenden Gutes dient.
- Die zur Formung des Gutes dienende Vorrichtung, in Fig. 1 der Spritzkopf 11, dient zur Bildung des Rohres 12, dessen Inneres über eine Bohrung 15 im Spritzkopf mit der Außenluft in Vebindung steht. Angrenzend an den Spritzkopf 11 ist eine allgemein mit 13 bezeichnete Vorrichtung zum Kühlen und Kalibrieren des offen endenden Rohres 12, wobei gleidzeitig das Äußere des Rohres einem unter dem Luftdruck liegenden Druck ausgesetzt wird. Die Vorrichtung 13 kann Mittel zum Formen des Rohres enthalten, wie z. B. eine Kalibrierbuchse 14, die in eine Kühlkammer 16 hineinragt, deren Inneres auf einem unter demjenigen der Luft liegenden Druck gehalten wird, und zwar über eine Vakuumquelle 17 bzw. eine Vorrichtung zum Erzeugen von Vakuum. Eine Vorrichtung, z. B. eine lumpe 18, steht auch mit dem Inneren der Kammer 16 in Verbindung und dient dazu, ein Teil des Kühlmittels zu entfernen, das von einer Kühlmittelquelle 19 in sie gelangt, die aus einer Pumpe, einem unter Druck stehenden Behälter oder einer ähnlichen Vorrichtung besteht. Mittel zur Zuganwendung bzw. Ausübung eines Zugs längs der Längsachse des Rohres, um aus dem Inneren der Kammer t6 zu ziehen, sind vorgesehen. Bei der dargestellten lusffihrungsform besitzen diese Mittel eine Laufrolle 21, die mit einer angetriebenen Rolle 22 zusammenwirkt und von einem Motor mit veränderlicher Drehzahl angetrieben wird.
- Gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform besitzt der Spritzkopf 17 einen relativ massiven Körper 24 mit einer Öffnung 26 darin. Diese verläuft koaxial zu einem am Körper ausgebildeten, kegelstumpfförmigen Vorsprung 27.
- In der Bohrung 26 ist ein Dorn 28 befestigt, der mit einer mit dem Inneren des stranggepreßten Rohres in Verbindung stehenden axialen Bohrung 29 versehen ist.
- Senkrecht zu dieser Bohrung 29 und damit in Verbindung stehend verläuft im Körper 24 ein Kanal 31 und mündet auf dessen Außenfläche. Zusammen bilden die Bohrung 29 und der Kanal 31 eine Öffnung 15 (Fig. t). Eine Heizung 32 sitzt am Körper 24 und dient dazu, ihn auf einer über dem Fließpunkt des Gites liegenden Temperatur zu halten, aus dem das Rohr 12 gebildet wird.
- Die Kalibrierbuchse 14 ist mit einer sich verbreiternden Platte 33 verbunden oder bildet ein Ganzes damit. Diese Platte besitzt einen veridckten Teil 34, der eine Vertiefung 36 zur Aufnahme des Vorsprungs 27 in einem relativ gas--dichten Sitz besitzt. Gegenüber der Platte 33 ist die Kalibrierbuchse 14 mit Vorrichtungen versehen, welche den Druck auf ihrer Innen- und ihrer Außenfläche ausgleichen. Bei der gezeigten Ausführungsform bestehen diese Vorrichtungen aus mehreren radialen Öffnungen 37, die durch die Buchse gehen und mit mehreren Ringnuten 38 auf der Innenfläche der Buchse in Verbindung stehen. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, liegt jede dieser Nuten 38 auf einer im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Buchse 14 verlaufenden Ebene. Die. Nuten können natürlich auch andere Formen haben. So kann z. B. eine einzige spiralförmige Nut zufriedenstellend wirken, falls eine solche aus konstruktiven Gründen angemessen ist.
- Wie aus Fig. 2 hervorgeht, erstreckt sich die Buchse 14 durch eine Öffnung 39 in der Wand 41 der Kammer 16 in deren Inneres. Eine Dichtung, wie z. B. ein Dichtungsring 42 dient zur Aufrechterhaltung einer fliissigkeits-und gasdichten Abdichtung zwischen der latte 33 und der Wand 41.
- Die Kühlkammer 16 besitzt eine Wand 41, eine dazu parallele Nand 43 in einem Abstand von ihr, einen Deckel 44, der durch eine Dichtung 46 in einem Abstand von den Seitenwänden gehalten wird, und eine Bodenplatte 47, die eine Kiihlmittelausflußöffnung 48 besitzt, welche mit der Kiihlmittelquelle 19 in Verbindung steht.
- In ähnlicher Weise besitzt der Deckel 44 eine Öffnung 49, um eine verbindung zwischen der Vakuumquelle 17 und dem Inneren der Kammer 16 zu ermöglichen. Ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, trifft auf das Rohr 12, sowie es audh der Buchse 14 austritt. Das Kühlmittel entströmt zahlreichen Düsen 51, denen es von einem Verteilerkopf 52 zugeleitet wird. Das so zugeführte Kiihlmittel wird mittels einer Pumpe 18 durch die Öffnung 53 in der Wand 43 aus der Kämmer 16 entfernt.
- Bei einer nicht gezeigten Anordnung gemäß dir E einer anderen Ausführungsform fällt die Öffnung 49 weg, und eine Turbine oder andere Saugpumpe hoher Leistung liegt am Kühlmittelauslaß. Auf diese Weise hält eine Kreiselpumpe sowohl ein Vakuum in der Kammer 16 als auch den gewünschten Kühlmittelstand darin aufrecht.
- Jm einen Rohraustritt 54 in der Wand 43 ist ein Kühlmittelabstreifer angeordnet, der in der dargestellten Ausführungsform aus einer ringförmigen, biegsam elastischen, latte 56 mit einer konzentrischen, kreisförmigen Öffnung 57 besteht, deren Durchmesser wesentlich geringer ist als derjenige des Rohres 12. Die Platte 56 wird durch Befestigungsmittel 58 an Ort und Stelle gehalten und ist biegsam genug, um um das Rohr 12 eine Dichtung zu bilden, wenn der Druck im Inneren des Behälters unter denjenifren der Luft gesenkt wird, gestattet aber gleichMeitig, lage ohr durch Rollen 21 und 22 (Fig. 1) oder andere Mittel abgezogen wird.
- Gemäß einem Verfahren des Zusammenbaus des in Fig. 2 gezeigten Aufbaus werden nicht dargestellte Vorrichtungen betätigt, um den Vorsprung 27 am Körper 24 in feste Berührung mit der Vertiefung 36 an der Buchse 14 zu bringen. Alsdann wird Kühlmittel in die Kammer 16 eingespritzt, bid es gerade unter der Öffnung 53 steht. Dann wird soviel Rohr stranggepreßt und gekühlt, bis das vordere Ende zwischen die Rollen 21 und 22 eingeführt werden kann. Nach diesem Einführen des Rohres wird der Deckel 44 in seine in Fig. 2 gezeigte Lage gebracht, die Kühlmitteleinspritzung wieder aufgenommen, und über die Öffnung 49 ein Vakuum an die Kammer 16 angelegt. Soblad das Kühlmittel den endgültigen, in Fig. 2 gezeigten Stand erreicht, wird begonnen es abzuziehen. Zu- und Abfluß des Kühlmittels werden derart eingestellt, daß in der Kühlkammer ein konstanter Kühlmittelstand aufrechterhalten wird. Alsdann wird das Strangpressen nach Wunsch fortgesetzt.
- Beim Eintritt in die Kalibrierbuchse 14 befindet sich das Rohr 12 noch in einem durch die Wärme erweichten Zustand und würde ohne innere Otüzte kollabieren. Bei der Arbeitsweise gemäß der Erfindung aber ist das Innere des Rohres in Verbindung mit der AuBenluft, und ein Teilvakuum wird auf die äußerte$ Rohrwand einwirken lassen. Auf diese Weise wird ein Druckunterschied erzielt, der ausreicht, um den durch die Wärme erweichten Kunststoff gegen die kalte Innenfläche der Buchse 14 zu halten, bis die Außenfläche des Rohres sich unter Bildung einer gekühlten Außenhaut 59 aus relativ hartem Kunststoff abgekühlt hat. Die Festigkeit dieser abgekühlten Haut
rSiX - Glichzeitig wird Gas, das zwischen der Innenwand der Kalibrierbuchse 14 und der Außenwand des Rohres 12 in der Regel wegen mangelnder Dichtheit zwischen Vorsprung 27 und Vertiefung 36 eindringt, durch die Nuten 38 und die Öffnungen 37 in das innere der Kammer 16 entweichen. Dadurch daß das fmicr Gas so entweicht, besteht nicht die Möglichkeit, daß das Rohr beim Verlassen der Buchse 14 bricht. Ein solcher Bruch kann andernfalls auftreten, da sich an den Flächen keine ausreichend gekühlte Haut 59 bildet, wo Luft eingeschlossen ist.
- Unter normalen Betriebsbedingungen ist die Temperatur des Kühlmittels nicht kritisch. Die Fließtemperatur des zu verpressenden Gutes liegt im Allgemeinen zwischen 250 und 6000 F (121,1 und 315,50 C). Die Temperatur des Kühlmittels sollte auf jeden Fall um etwa 10 bis 200 ° F (5,5 bis 111.10 C) unter der Fließtemperatur des Gutes liegen. Es muß jedoch hervorgehoben werden, daß diese Temperaturdifferenz nicht kritisch ist. Falls es die Umstände erfordern, kann mit einer kleineren oder gröberen Temperaturdifferenz gearbeitet Nertlcr,, ohne daß das Produkt in unzulässiger Weise beeinträchtigt würde.
- Der auf das stranggepreßte Rohr mittels des Vakuumsystems ausgeübte Druckunterschied ist ebenso nicht kritisch. Ganz allgemein sollte dieser Druckunterschied groß genug sein, um eine feste Berührung des erwärmten Kunststoffs mit dem Inneren der Kalibrierbuchse 14 zu gewährleisten, glcichzeitig aber nicht so groß sein, daß er ein Brechen des Rohres beim Verlassen der Buchse bewirkt.
- Zufriedenstellende Druckunterschiede hängen von zahlreichen Faktoren ab. Unter diesen z. B. die Tiefe des Kühlmittels, der Temperaturunterschied zwischen Kühlmittel und Fließpunkt des stranggepreßten Gutes, die Länge der Kalibrierbuchse und die Dicke der Wand des stranggepreßten Rohres. Auf alle Fälle kann jedoch der Druckunterschied innerhalb weiter Grenzen variieren. In der Regel liegt ein Druckunterschied von 1 bis 5 p.s.i.a. (0,068 bis 0,340 at) bohne weiteres innerhalb irgendwelcher kritischer Grenzen, und auch außerhalb dieses Bereiches liegende Werte dürften gute Ergebnisse zeitigen, falls sie erwünscht erscheinen sollten.
- Beim Betrieb dieser Vorrichtung kann die Dicke der nnde des stranggepreßten Rohres durch die relative Geschwindigkeit gesteuert werden, mit der das Rohr mittels der Rollen 21 und 22 aus dem Spritzkopf gezogen wird. Je schneller im allgemeinen das Rohr im Verhiltnis zur pritzgeschwindigkeit abgezogen wird, mm so dünner werden die Wände. Entsprechend kann die Geschwindigkeit, mit der das Rohr abgezogen wird, falls erwünscht, so weit herabgesetzt werden, daß das entstehende Produkt die Form einer massiven Stange aus Kunststoff annimmt. Da es sich hierbei um ein übliches technisches Verfahren der Regelung der Dicke des Rohres handelt, können die Geschbwindigkeitsvehältnisse ft"r eine gegebene Wanddicke fiir jede einzelne anlage vom Fachmann in nahbeliegender Weise dadurch besti ; ;, werden, daß die verschiedenen Ceschwindigkeitsverh ltnisse versucht und die entsprechenden Wanddicken festgestellt werden.
- Bei Herstellung von Rohren von iiber 4 Zoll (1C, 16 cm) Druchmesser ist der Unterschied des hydrostatischen drucks zwischen der Ober- und der Unterseite des Rohres nicht von Bedeutung. Mit zunehmendem Rohrdurchmesser jedoch ist es möglich, daß dieser UnterQchied im hydrostatischen Druck eine gewisse Verformung des Rohres zur Folge hat, wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden. Dies hat trifft dann besonders zu, wenn relativ dünnwandige Rohre hergestellt werden.
- Derartige egenmaßnahmen brauchen jedoch keine Änderungen der Grundausrüstung zu erfordern, sondern sich nur auf eine entsprechende Einstellung der Betriebsbedingungen beschränken. Als eine Möglichkeit kann z. B. das Vakuum in der Kammer 1 unter gleichzeitiger enkung der Kühlmitteltemperatur erhöht werden. Ein solches Verfahren würde gewährleisten, daß der hydrostatische Druck unten an der Kalibrierbuchse 14 nicht so (>rroß ist, daß er den Druckunterschied zwischen dem Luftdruck und dem durch das Vakuum auf die Unterseite des Rohres wirkenden Druck überwindet. Gleichzeitig dient die Senkung der Kühllnitteltenlleratur dazu, die Dicke der gekühlten Haut zu erhöhen, die sich innerhalb der Kalibrierbuchse bildet, sodaß ein größerer Druckunterschied am stranggepreßten Rohr wirken kann, wenn es die Buchse veläßt. Es handelt sich hier nur um ein Verfahren, mittels welchem eventuell in Folge des hydrostatischen Druckunterschiedes auftauchende, leicht zu lösende Probleme zu beseitigen sind. Für den Fachmann sind weitere Verfahren bzw. Maßnahmen naheliegend, ohne daß erfinderische KaBnahmen notwendig wären.
Claims (3)
- Patentansprüche Gerät zum Formen aus Kunststoff mit einer Vorrichtung zur Bildung von wärmeerweichtem Rohr aus Kunststoff, mit einer Öffnung, die mit dem Inneren des Rohres und der Außenluft in Verbindung steht, und einer an die genannte Vorrichtung angrenzenden Vorrichtung zuZ Kalibrieren uni Kühlen des wärmeerweichten Rohres unter Einwirkung eines unter dem der Außenluft liegenden Druoks auf dessen Äußeres, mit einer Öffnung, die mit dem Inneren des wärmeerweichten Rohres in Verbindung steht, wobei an die Vorrichtung zur Bildung von wärmeerweichtem Rohr eine Vorrichtung zur Formung des wärme erweichten Rohres angrnnzt, die eine Vorrichtung zum Ausgleich des Drucks zwischen den Innern und dem Äußeren der erwähnten Vorrichtung zur Bildung des Rohres enthielt, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (16) zur Kühlung des Rohres, die mindestens einen Teil der Vorrichtung zur Formung (14) umgibt, und daß eine Vorrichtung (17) zur Bildung einer Zone mit einem Druck unterhalb des atmosphärischen innerhalb mindestens eines Teils der Kühlvorrichtung (16) vorgesehen ist.
- 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Formen einen Körper mit einer Öffnung und einem darin befestigten Dorn besitzt und eine Öffnung durch einen Teil des Körpers und des Dorns geht.
- 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da die Vorrichtung zum Profilieren des wärmeerweichten Rohres eine kalibrierte Buchse (14) besitzt, deren Bochrug einen im wewsntlichen glcihen Druchmesse aht wie die Öffnung im Körper.
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