CH365216A - Verfahren und Einrichtung zur Verfestigung von Rohren und Hohlkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Einrichtung zur Verfestigung von Rohren und Hohlkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen
In der Patentschrift Nr. 357188 ist ein Verfahren zur Verfestigung von Rohren und Hohlkörpern aus Polyolefinen, wie Polyäthylen, Polypropylen, Mischpolymerisaten aus   Athylen    und Propylen oder Gemischen aus Polyäthylen und Polypropylen sowie auch strukturell und mechanisch verwandten Polymerprodukten, vorzugsweise Niederdruckpolyolefinen beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man Rohre aus diesen Kunststoffen bei derjenigen Temperatur aufweist, bei der eine örtliche Einschnürung (sog. Halsbildung) gerade noch vermieden wird.



   Die kontinuierliche Durchführung dieses Verfahrens ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Das aufzuweitende Kunststoffrohr 1 wird durch eine geeignete Temperiervorrichtung geführt, z. B. ein Flüssigkeitstemperierbad 2, in dem sich eine geeignete Heizflüssigkeit, z. B. Glykol, befindet. Die Temperatur dieser Heizflüssigkeit ist gleich der in der erwähnten Patentschrift beschriebenen zur Aufweitung des Kunststoffrohres erforderlichen Temperatur, bei der eine   Halsbildung    gerade nicht mehr auftritt.



   Das Kunststoffrohr wird dem Temperierrad, z. B. von einer Trommel, auf die es aufgewickelt ist, zugeführt. In diesem Falle ist es bei seinem Eintritt in das Temperierbad kalt und wird darin durch direkte Berührung mit der Heizflüssigkeit allmählich aufgeheizt, so dass es an der Stelle 3, an der es das Temperierbad verlässt, die zum Aufweiten erfor  derliche    Temperatur hat. Das Kunststoffrohr kann aber auch direkt nach seiner Herstellung dem Temperierbad zugeführt werden. In diesem Falle wird es nach seinem Austritt aus der Kalibriervorrichtung des Extruders, in dem es hergestellt wird, über eine Abzugsmaschine dem Temperierbad zugeführt und ist von seiner Herstellung her noch mehr oder weniger warm, je nachdem, ob die zur Kalibriervorrichtung gehörende Kühlstrecke länger oder kürzer ist.

   Das Temperierbad ist aber auch in diesem Falle notwendig, um das Kunststoffrohr auf die zum Aufweiten erforderliche Temperatur zu bringen.



   An der Stelle 3, an der das Kunststoffrohr aus dem Temperierbad austritt, wird es halbkugelförmig gegen den zylindrischen Kühlmantel 4 mit Hilfe eines im Innern des Kunststoffrohres herrschenden Überdruckes aufgeweitet. Dieser Überdruck wird z. B. durch Druckluft oder durch ein anderes Druckmedium erzeugt, das dem Kunststoffrohr zugeführt wird. Durch die halbkugelige Form der Aufweitung wird dem Kunststoffrohr sowohl eine Reckung in Umfangsrichtung als auch in Längsrichtung erteilt (vgl.



  Beispiel 2 der besagten Patentschrift). Bei 5 wird das aufgeweitete Rohr abgezogen.



   Bei der Durchführung des Verfahrens in dieser beschriebenen Weise hat sich gezeigt, dass das Kunststoffrohr innerhalb des Temperierbades geführt werden muss, andernfalls steigt es infolge seines eingeschlossenen Luftvolumens an die Oberfläche der Temperierflüssigkeit und wird nicht gleichmässig erwärmt.



   Eine Führung des Kunststoffrohres innerhalb des Temperierbades könnte z. B. dadurch erreicht werden, dass in gleichmässigen Abständen Hülsen oder Führungsrollen angebracht werden, durch die das Kunststoffrohr hindurchgeführt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei einer solchen Ausführung das Kunststoffrohr an den nicht geführten Stellen durch den inneren Überdruck, der für den Aufweitprozess notwendig ist, bereits innerhalb des   Temperier-    bades aufgeweitet wird, während es gleichzeitig an die Führungselemente und an das Austrittsmundstück an  gepresst wird. Dadurch wird der gleichmässige Transport des Rohres durch das Bad gestört oder unmöglich gemacht.



   Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von verfestigten Rohren und Hohlkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen, z. B. Polyolefinen, zeichnet sich dadurch aus, dass die z. B. nach dem Austritt aus dem Temperierbad, durch inneren Überdruck aufzuweitenden Kunststoffrohre zweckmässig innerhalb des genannten Temperierbades, einem von aussen wirkenden Druck ausgesetzt werden, der die zu diesem Zeitpunkt noch unerwünschte Wirkung des Innendruckes auf den reibungslosen Transport des Kunststoffrohres durch das Temperierbad zumindest teilweise aufhebt. Vorteilhaft wählt man dazu einen Aussendruck, der etwa ebenso gross ist, wie der im Kunststoffrohr herrschende Innendruck.



   Es ist jedoch auch möglich, einen kleineren oder grösseren Aussendruck anzuwenden, vorausgesetzt, dass die Differenz zwischen Aussen- und Innendruck klein genug ist, um eine Aufweitung bzw. ein Zusammendrücken des Rohres zu verhindern. Bei einem Innendruck von 5 atü kann beispielsweise der Aussendruck sowohl 4 als auch 5 oder 6   kgjcm2    betragen.



  Im allgemeinen soll die Differenz zwischen Aussendruck und Innendruck   +    20%, vorzugsweise + 10% nicht überschreiten.



   Die Länge der Badstrecke, bei der das Kunststoffrohr dem Aussendruck ausgesetzt wird, kann beispielsweise 1-20 m betragen. Sie hängt von der Wanddicke des Kunststoffrohres, von der Geschwindigkeit, mit der das Rohr durch das Temperierbad transportiert wird und von der Temperatur des Rohres beim Eintritt in das Temperierbad ab.



   Bei dickwandigen Rohren, bei grösseren Transportgeschwindigkeiten und bei hoher Eintrittstemperatur muss die Badstrecke mit Aussendruck grösser sein als bei dünnwandigen Rohren, kleiner Transportgeschwindigkeit und niedriger Eintrittstemperatur.



   In der Fig. 2 wird beispielsweise eine Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt. Das Kunststoffrohr 6 tritt bei 7 durch eine Dichtung in das Temperierbad ein. Dieses besteht aus einem zylindrischen Aussenmantel 8, in dem sich die Heizflüssigkeit befindet und aus einem Innenrohr 9, durch das das Kunststoffrohr hindurchgeführt wird. Der Zwischenraum 10 zwischen dem Führungsrohr 9 und dem Kunststoffrohr ist ebenfalls mit Heizflüssigkeit gefüllt, die jedoch, im Gegensatz zu der übrigen   Heifffiüssigkeit,    unter Druck gehalten wird und die verhindert, dass sich das Kunststoffrohr 6 innerhalb des Temperierbades aufweitet.



  Die Heizflüssigkeit für den Zwischenraum 10 wird dem Aussenmantel entnommen und mit einer geeigneten Vorrichtung, z. B. einer Pumpe, auf den gewünschten erhöhten Druck gebracht. Nachdem sie den Zwischenraum 10 durchströmt hat, wird sie wieder in den Aussenmantel zurückgeleitet. Durch diesen Kreislauf der Druckflüssigkeit, die zugleich Heizflüssigkeit ist, wird die erforderliche Temperaturgleichmässigkeit innerhalb des Zwischenraumes 10 gewährleistet. Diese Temperaturgleichmässigkeit kann noch dadurch weiter verbessert werden, dass an der Innenwand des Innenrohres 9 eine Vorrichtung angebracht wird, welche eine Zirkulationsströmung der Druckflüssigkeit um das Kunststoffrohr bewirkt.



  Diese kann z. B. in einem schraubenförmig gewickelten Messingband bestehen.



   Die Beheizung der Flüssigkeit im Aussenmantel 8 kann auf jede erdenkliche Weise, z. B. durch einen Dampfmantel, eine Dampfschlange oder elektrische Heizkörper erfolgen. Von Bedeutung ist eine exakte Temperaturregelung, die eine gleichmässige Temperatur innerhalb des ganzen Bades gewährleistet. Dies wird z. B. durch Anwendung eines Thermostaten und einer wirksamen Rühreinrichtung erreicht. Das Innenrohr 9 ist gegen das Kunststoffrohr am Einund Austritt des letzteren abgedichtet, z. B. durch eine Dichtungsmanschette oder eine Metallhülse.



   Bei 11 tritt das gleichmässig auf die erforderliche Aufweitungstemperatur erwärmte Kunststoffrohr aus dem Temperierbad aus und wird gegen einen Kühler 12 aufgeblasen. Dieser Kühlmantel hat einen Innendurchmesser, der gleich dem Aussendurchmesser des Kunststoffrohres ist, den dieses nach erfolgter Aufweitung haben soll. Er dient somit gleichzeitig zum Kalibrieren des aufgeweiteten Rohres.



   Das vorgeschlagene Verfahren kann zum Herstellen verfestigter Rohre entsprechend dem Verfahren des genannten Patentes als auch zum Herstellen allseitig verstreckter Folien gemäss dem belgischen Patent Nr. 553096 angewandt werden.



   Es kann aber auch zum Aufweiten von Rohren aus solchen thermoplastischen Kunststoffen angewandt werden, für die ein anderer Temperaturbereich günstiger ist, als die in den genannten Patenten vorgeschlagene Temperatur, bei der eine Halsbildung gerade nicht mehr auftritt. So können z. B. nach dem US-Patent Nr. 2047554 Rohre aus Polystyrol zum Zwecke einer Sprödigkeitsverminderung im warmformbaren Temperaturbereich aufgeweitet werden. Der hierbei in Frage kommende Temperaturbereich beträgt   95-120"C    (vgl. J. Bailey, Stretch orientation of Polystyrene and its interesting results, India Rubber World, May   1948,    p. 225-231). Polystyrolrohre, die nach diesem Verfahren aufgeweitet werden, können ebenfalls vorteilhaft nach dem erfindungsgemässen Verfahren unter Aussendruck innerhalb des Temperierbades erwärmt werden.



   Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Rohre aus PoIyvinylchlorid zum Zwecke der Festigkeitserhöhung und gleichzeitigen Sprödigkeitsverminderung im Temperaturbereich von   65-135 C    aufzuweiten. Auch bei diesem Prozess wird die Erwärmung bzw. Temperierung der Rohre vorteilhafterweise nach dem erfindungsgemässen Verfahren unter Aussendruck durchgeführt. Gleicherweise lässt sich die erfindungsgemässe Verbesserung auch bei der Verarbeitung von Rohren aus vinylchloridhaltigen Mischpolymerisaten und Gemischen aus Polyvinylchlorid mit anderen   Polymeren, beispielsweise mit halogenierten Polyolefinen, wie chlorierten oder sulfochlorierten Poly äthylenen anwenden.



   In der Fig. 3 ist beispielsweise die gesamte Apparatur zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens dargestellt. Sie besteht aus einer an sich bekannten Strangpresse I zur Herstellung des Kunststoffrohres mit einer dazu passenden Kalibriervorrichtung für das Rohr und einer Vorrichtung, die es gestattet, das Rohr unter erhöhten Druck zu setzen, einer an sich ebenfalls bekannten Abzugsvorrichtung II, dem Flüssigkeitstemperierbad III, das aus einem Aussenmantel besteht, in dem sich die Heizflüssigkeit befindet, und aus einem Innenrohr, durch das das Kunststoffrohr hindurchgeführt wird.

   Der Zwischenraum zwischen Kunststoffrohr und Innenrohr wird von Heizflüssigkeit durchströmt, die dem Aussenmantel entnommen, mit einer Pumpe auf den erforderlichen erhöhten Druck gebracht, durch den Zwischenraum gepresst und wieder in den Aussenmantel zurückgeführt wird, einem Kühlmantel IV und einer weiteren Abzugsvorrichtung V.



   Anstelle des mit dem Extruder unmittelbar vor der Aufweitung hergestellten Rohres kann ein fertiges Rohr verwendet werden, das von einer Trommel Ia der Heizvorrichtung zugeführt wird.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE T. Verfahren zur Verfestigung von Rohren und Hohlkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen durch Aufweiten mittels Innendruck bei einer Temperatur, bei der eine örtliche Einschnürung des thermoplastischen Materials gerade noch vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr, während es auf die für die Aufweitung erforderliche Temperatur gebracht wird, einem Aussendruck ausgesetzt wird, der die zu diesem Zeitpunkt noch nicht erwünschte Wirkung des Innendruckes innerhalb des Rohres zumindest teilweise kompensiert.

   II. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine Strangpresse (I) zur Herstellung eines Kunststoffrohres mit einer dazu passenden Kalibriervorrich- tung für das Rohr und einer Vorrichtung, die es gestattet, das Innere des Rohres unter erhöhten Druck zu setzen, eine Abzugsvorrichtung (II), ein Flüssigkeitstemperierbad (III), das aus einem Aussenmantel besteht, in dem sich eine Temperierflüssigkeit befindet und aus einem Innenrohr, durch das das Kunststoffrohr hindurchgeführt ist, und das von der Temperierflüs sigkeit durchströmt ist, wobei Mittel vorhanden sind, um die Temperierflüssigkeit dem Aussenmantel zu entnehmen, auf einen erhöhten Druck zu bringen durch das Innenrohr zu pressen und wieder in den Aussenmantel zurückzuführen,

   ferner durch einen Kühlmantel (1V) und eine weitere Abzugsvorrichtung (V).

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen dem Innendruck in dem aufzuweitenden Rohr und dem Aussendruck + 1 bis -1 kg/cm2 beträgt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass Rohre aus Polyolefinen aufgeweitet werden.

   3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Rohre aus Niederdruckpolyole- finen aufgeweitet werden.

   4. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Rohre aus Polyäthylen, Polypropylen, Mischpolymerisaten aus Äthylen und Propylen oder Gemischen aus Polyäthylen und Polypropylen aufgeweitet werden.

   5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass Rohre aus Polystyrol aufgeweitet werden.

   6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass Rohre aus Polyvinylchlorid oder Gemischen aus Polyvinylchlorid und chlorierten Polyolefinen aufgeweitet werden.

   7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Temperierflüssigkeit Glykol verwendet wird.

   8. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trommel (Ia) vorgesehen ist, von der aus ein zu verfestigendes Rohr dem Temperierbad zugeführt werden kann.

   9. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sich innerhalb des Flüssigkeitsbades ein Innenrohr zum Durchführen des Kunststoffrohres befindet, das von der Temperierflüssigkeit unter erhöhtem Druck durchströmt ist.

   10. Einrichtung nach Unteranspruch 9, gekennzeichnet durch eine Pumpe zum Entnehmen von Temperierflüssigkeit aus dem Bad und Einführen derselben unter erhöhtem Druck in das Innenrohr.