DE2542630C2

DE2542630C2 -

Info

Publication number: DE2542630C2
Application number: DE2542630A
Authority: DE
Inventors: Sadao Hirakata Osaka Jp Murai; Takeshi Asaka Saitama Jp Kita; Kiyoshi Joyoshi Kyoto Jp Mochizuki
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1974-09-25
Filing date: 1975-09-24
Publication date: 1987-06-19
Also published as: FR2285981A1; CA1056121A; ES455930A1; GB1523786A; US4036930A; AU8518175A; ES441238A1; IT1047564B; NL183228B; DE2542630A1; FR2285981B1; NL7511290A; NL183228C; BR7506144A; JPS587448B2; JPS5137155A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Extrudieren von Kunststoffrohren mit Bereichen unterschiedlicher dünnerer und dickerer Wanddicke, bei welchem die dünnere Wanddicke des Extruderstranges in einem ersten engen Formgebungsabschnitt und die dickere in einem in Extrusionsrichtung dahinterliegenden, zweiten erweiterten Formgebungsabschnitt ausgebildet wird und bei welchem zum Erzielen der dünneren Wanddicken das extrudierte Rohr mit einer so hohen ersten Geschwindigkeit abgezogen wird, daß lediglich der erste Formgebungsabschnitt mit Extrudat gefüllt wird, wohingegen zum Erzielen der dicken Wanddicke das extru dierte Rohr mit einer so niedrigen zweiten Geschwindigkeit abge zogen wird, daß auch der erweiterte zweite Formgebungsabschnitt mit Extrudat gefüllt wird.

Im allgemeinen wird zur Fertigung von Kunststoffrohren ein Verfahren angewendet, bei dem am Kopf des Extruders eine rohrförmige Öffnung ausgebildet, Kunststoff durch diese Öffnung extrudiert, um dem Kunststoff eine rohrförmige Gestalt zu geben, und das geformte Rohr abgezo gen wird.

Üblicherweise wird ein Extruder verwendet, bei dem innerhalb eines Spritzgehäuses eine oder mehrere Schnecken angeordnet sind, durch die der schmelzflüssige Kunststoff vermischt und dann mit im wesentlichen gleichförmiger Geschwindigkeit extru diert wird. Bei einem solchen Extruder wird von einer Öffnung Gebrauch gemacht, deren Weite längs der Extrusionsachse im we sentlichen gleichmäßig ist, um den angestrebten Außenumriß des Rohres zu gewährleisten. Insofern ist es mit einem solchen Ex truder schwierig, Kunststoffrohre herzustellen, die Bereiche mit unterschiedlicher Wanddicke, nämlich dünnerer und dickerer Wand dicke, haben.

Extruder können den Kunststoff mit im wesentlichen gleichmäßiger Geschwindigkeit extrudieren, jedoch zeigt sich bei genauerer Be trachtung, daß die Extrusionsgeschwindigkeit der Extruder aus verschiedenen Gründen doch nicht konstant ist. Im normalen Ex truderbetrieb ist deshalb die Abzugsgeschwindigkeit nicht immer konstant eingehalten worden, sondern in Abhängigkeit von Schwan kungen der Extrusionsgeschwindigkeiten geändert worden. Hieraus folgt, daß es bei einem normalen Extruderbetrieb möglich ist, die Abzugsgeschwindigkeit periodisch zu verändern, um auf diese Weise abwechselnd oder in Längsrichtung des Rohres aufeinanderfolgend einen dickeren und einen dünneren Rohrabschnitt zu erzeugen.

Durch die DE-AS 12 09 282 ist ein Verfahren der eingangs genannten Gattung bekannt, wobei eine zum Zweck der Erzielung dünnerer und dickerer Wanddicken vorgesehene, dem Extruder nachgeschaltete Abzugsvorrichtung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten betrie ben wird. Bei diesem Extruder befindet sich in der Öffnung des Extruderkopfes ein Kern, so daß zwischen diesem und der Innenwand des Extruderkopfes ein Ringraum, der die Wanddicke des Rohres be stimmt, gebildet wird. An den Extruderkopf schließt eine hohle Kalibrierdüse, in der Kühlwasser umläuft, an, auf die dann ein Kühlwasserbad und die Abzugsvorrichtung folgen. Wenn die Ge schwindigkeit der Abzugsvorrichtung unverändert bleibt, dann kann ein Rohr mit gleichförmiger Wanddicke extrudiert werden. Wird je doch bei gleichbleibender Menge des aus dem Extruder austretenden Kunststoffs die Geschwindigkeit der Abzugsvorrichtung verringert, dann entsteht während des Betriebs mit verringerter Abzugsge schwindigkeit durch Zusammenstauchen des noch plastischen Rohres unmittelbar hinter der Austrittsöffnung des Extruders ein Rohr stück mit entsprechend vergrößerter Wanddicke, woran sich dann, wenn die Abzugsvorrichtung wieder mit normaler Geschwindigkeit betrieben wird, ein Rohrstück mit normaler, durch den Ringraum zwischen der Innenwand des Extruderkopfes und dem darin befind lichen Kern bestimmter Wanddicke anschließt.

Bei dem bekannten Verfahren wird der Außendurchmesser des aus dem Extruderkopf ausgepreßten Rohres durch die Kalibrierdüse konstant gehalten.

Ein Nachteil des bekannten Verfahrens, bei dem das Rohr durch die vom Extruder ausgeübte Kraft und die in der ent gegengesetzten Richtung bei einem Vermindern der Abzugsgeschwin digkeit wirkende Kraft gestaucht wird, ist darin zu sehen, daß die physikalischen Eigenschaften des Rohres durch Restspannungen vermindert werden. Diese Restspannungen beruhen auf den unter schiedlichen Fließgeschwindigkeiten des Kunststoffs an der inneren und der äußeren Oberfläche, wobei diese unterschiedlichen Fließ geschwindigkeiten vor allem durch das rasche Erhärten der äußeren Oberfläche hervorgerufen werden. Ferner führt das bekannte Verfah ren zu unerwünscht trägen Übergängen zwischen den Rohrstücken mit dünnerer und dickerer Wanddicke. Das Abziehen des Rohres mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten wird durch geeignetes Steuern der Drehzahl einer Abzugsvorrichtung herbeigeführt. Wird nun die Drehzahl von der hohen Geschwindigkeit direkt auf die niedrige Geschwindigkeit oder umgekehrt verändert, so führt das zu einer sehr trägen Änderung der Rohrwanddicken, wie die Fig. 3 zeigt. Insbesondere verläuft der Übergang von der dünneren Wanddicke (t) zur dickeren Wanddicke (T) sehr allmählich. Ein solcher Über gang soll jedoch rasch erfolgen, damit am fertigen Rohr nur ver gleichsweise kurze Übergänge vorhanden sind.

Es ist des weiteren bekannt (DE-AS 12 96 784), an stranggepreßten Gegenständen Verdickungen bzw. Überdicken mit Hilfe eines Strang preßkopfes auszubilden, wobei eine einen Kern aufnehmende Öffnung des Strangpreßkopfes ein bewegliches, von einem quer zur Extru sionsrichtung verstellbaren Stempel gebildetes Wandteil hat. Durch Änderung der Lage des Stempels kann die Extrusionsöffnung verändert werden, so daß am Strangpreßteil Verdickungen von unter schiedlicher Gestalt und Höhe ausgebildet werden können, wobei für besonders materialaufwendige Verdickungen durch den Stempel noch ein zusätzlicher Materialkanal geöffnet werden kann.

Im Hinblick auf den Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf gabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung derart weiterzubilden, daß die Übergänge zwi schen den Rohrstücken mit dünnerer und dickerer Wanddicke kurz ausge bildet werden und daß die Rohrstücke mit dünnerer sowie dickerer Wand dicke in ihrer Umfangsrichtung eine sehr hohe Gleichförmigkeit aufweisen.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 2 ein Schaubild zum Prinzip der Änderung der Abzugsge schwindigkeiten;

Fig. 3 und 4 Schnitte durch Kunststoffrohre mit Bereichen unter schiedlicher Wanddicke;

Fig. 5 ein Schaubild zur Änderung der Abzugsgeschwindigkeiten bei dem Verfahren nach der Erfindung; und

Fig. 6 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Wie Fig. 1 zeigt, wird die Austrittsöffnung von dem Extruderkopf 1 und einem inneren Kern 2, der ortsfest innerhalb des Extruder kopfes 1 gehalten ist, so daß zwischen den Bauteilen 1 und 2 ein Ringraum abgegrenzt wird, gebildet. Der Kern 2 ist an der Stelle 21 am Austritt des Ringraumes abgedreht, so daß zwei Formgebungsabschnitte vorhanden sind, nämlich ein erster enger Form gebungsabschnitt A und ein zweiter erweiterter Formgebungsabschnitt B. Der Extruderkopf 1 ist durch einen Abstandsring 8 von einer Vorrichtung 3 zur Einstellung des Außendurchmessers getrennt, die zylinderförmig ausgebildet ist und einen Innendurchmesser, welcher etwa gleich dem inneren Durchmesser des Extruderkopfes 1 ist, hat. Auf diese Weise wird ein aus dem Extruderkopf austretendes Rohr in die Vorrichtung 3 geführt, ohne daß die äußere Oberfläche des Rohres mit der Atmosphäre in Berührung kommt. Die Vorrichtung 3 umfaßt einen Hohlraum 31, durch welchen Kühlwasser zur Kühlung des Kunststoffrohres im Kreislauf geführt wird. Ferner ist die Vorrichtung 3 mit ringförmigen Kanälen 4 versehen, die in ihrer inneren Oberfläche ausgebildet sind und mit einem Druckreduzier rohr in Verbindung stehen, durch welches Luft abgeführt wird, so daß ein Teilvakuum erzeugt wird, durch das das Rohr mit der inneren Oberfläche der Vorrichtung 3 in enge Berührung gebracht wird. Auf diese Weise wird die äußere Oberfläche des Rohres durch die Vorrichtung 3 bestimmt.

Das aus der Vorrichtung 3 austretende Kunststoffrohr gelangt in ein Wassergefäß 5, in welchem Kühlwasser enthalten ist, so daß die Außenoberfläche des Rohres gekühlt wird, und zwar derart, daß es seine Gestalt beibehält, wenn es nachfolgend mit Hilfe einer Abzugsvorrichtung 6 abgezogen wird. Die Abzugsvorrichtung 6 umfaßt beispielsweise zwei endlose Bänder oder zwei Rollen, die das Rohr abziehen, indem sie es zwischen sich einschließen. Die Umlaufgeschwindigkeit der Abzugsvorrichtung kann in geeigne ter Weise mit Hilfe eines in einem Steuerstand 7 angeordneten In struments geregelt werden.

Die Umlaufgeschwindigkeit der Abzugsvorrichtung kann mehrstufig eingestellt werden. Das bedeutet, daß die Vorrichtung 6 in einem Fall in der durch die Pfeile in Fig. 1 angedeuteten Richtung mit einer hohen Geschwindigkeit V ₁ und im anderen Fall in der gleichen Richtung mit einer geringeren Geschwindigkeit V ₂ ange trieben wird. Die höhere Geschwindigkeit V ₁ liegt innerhalb eines solchen Bereichs, daß der engere Formgebungsabschnitt A mit Ex trudat gefüllt wird, während der erweiterte Formgebungsabschnitt B nicht gefüllt wird. Auf diese Weise wird der am Extruderkopf aus tretende Kunststoff ausschließlich durch den engeren Formgebungs abschnitt A geführt, so daß ein Rohr mit einer dünnen Wandung (t) erzielt wird. Demgegenüber liegt die niedrige Geschwindigkeit V ₂ innerhalb eines solchen Bereichs, daß der erweiterte Formgebungs abschnitt B innerhalb des Extruderkopfs 1 mit Kunststoff gefüllt wird, wodurch ein Rohrbereich einer dickeren Wandung (T) erzielt wird.

Wird nun die Geschwindigkeit der Abzugsvorrichtung 3 unmittelbar von der Geschwindigkeit V ₁ zur Geschwindigkeit V ₂ verändert, wie Fig. 2 zeigt, so ändert sich die Wanddicke des Kunststoffrohres sehr langsam, wie der Fig. 3 zu entnehmen ist. Der Übergang von der dünneren Wanddicke (t) zur dickeren Wanddicke (T) geht allmählich vor sich, wodurch ein relativ großer Abstand zwischen den Punkten (b) und (c) geschaffen wird. Es ist jedoch erwünscht, daß der Übergang rasch vonstatten geht, damit eine kürzere Strecke, wie diejenige zwischen den Punkten (g) und (h) in Fig. 4 entsteht. Allgemein gilt, daß, je größer der Unterschied in den Weiten B und A ist, desto größer der Abstand zwischen den Punkten (b) und (c) wird. Erfolgt im Gegensatz dazu der Übergang von der dickeren Wanddicke (T) zur dünneren Wanddicke (t), so tritt die Wanddickenänderung sehr rasch auf, wie in Fig. 3 durch (e) ange deutet ist. Demzufolge können gleiche Übergangsbereiche g-h und i-j, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind, nicht ohne weiteres erzielt werden.

Die Erfindung löst dieses Problem in der anhand von Fig. 5 erläuterten Weise.

Wie Fig. 5 zeigt, wird zur Herstellung des Bereichs mit dickerer Wanddicke die Abzugsgeschwindigkeit von der hohen ersten Geschwindigkeit V ₁ zuerst auf eine unter der niedrigen zweiten Geschwindigkeit V ₂liegende Geschwindigkeit V ₃₁ abge senkt und von dieser aus über die Stufen V ₃₂, V ₃₃ sowie V ₃₄ auf die zweite Geschwindigkeit V ₂ gesteigert. Das führt zu dem kurzen Übergang von (g) nach (h) in Fig. 4. Um von der dickeren Wand dicke (T) wieder zur dünneren Wanddicke (t) zurückzukehren und hierbei einen kurzen Übergang von (i) nach (j) in Fig. 4 zu er halten, wird die Abzugsgeschwindigkeit von der niedrigen zweiten Geschwindigkeit V ₂ zunächst auf eine über der hohen Geschwindig keit V ₁ liegende Geschwindigkeit V ₀₁ angehoben, von hier aus stufenweise über V ₀₂ zu einem Höchstwert V ₀₃ angehoben und von diesem Höchstwert rasch auf die erste hohe Geschwindigkeit V ₁ abgesenkt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht nur zur Ausbildung von Rohren mit innenliegenden Bereichen dickerer Wanddicken ge eignet, sondern kann auch bei Rohren mit umlaufenden dickeren Bereichen auf der Rohraußenumfangsfläche eingesetzt werden. Hierzu erhält, wie Fig. 6 zeigt, der Extruderkopf 1 in seiner Innen umfangswand eine Ausdrehung, die den erweiterten Formgebungs abschnitt B bildet, während der Kern 2 ein Zylinder mit gleich bleibendem Durchmesser ist, so daß zwischen dem Extruderkopf 1 und dem Kern 2 der den engen Formgebungsabschnitt A bestimmende Ringraum abgegrenzt wird. In diesem Fall schließt die den inneren Rohrdurchmesser bestimmende Vorrichtung 3 unmittelbar an den Ex truderkopf 1 an und weist ebenfalls Kanäle 4 an ihrer Außenober fläche auf, durch die Luft hindurchgeführt wird. Außerdem fließt im Inneren der Vorrichtung 3 in einem Kreislauf Kühlmittel um. Der Innendurchmesser des Rohres wird mit Hilfe der Vorrichtung 3 be stimmt, das Rohr wird im Wassergefäß 5 gekühlt. Durch Abziehen des Rohres mit verschiedenen Abzugsgeschwindigkeiten gemäß Fig. 5 erhält das Rohr Bereiche mit dickerer und dünnerer Wanddicke, wie die Fig. 6 zeigt.

Claims

Verfahren zum Extrudieren von Kunststoffrohren mit Bereichen unter schiedlicher dünnerer und dickerer Wanddicke, bei welchem die dünnere Wanddicke des Extruderstranges in einem ersten engen Formgebungsab schnitt und die dickere in einem in Extrusionsrichtung dahinterliegenden zweiten, erweiterten Formgebungsabschnitt ausgebildet wird und bei welchem zum Erzielen der dünneren Wanddicken das extrudierte Rohr mit einer so hohen ersten Geschwindigkeit abgezogen wird, daß lediglich der erste Formgebungsabschnitt mit Extrudat gefüllt wird, wohingegen zum Erzielen der dickeren Wanddicke das extrudierte Rohr mit einer so niedrigen zweiten Geschwindigkeit abgezogen wird, daß auch der erweiterte zweite Formgebungsabschnitt mit Extrudat gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit beim Übergang von der niedrigen zweiten Geschwindigkeit zu der hohen ersten Geschwindigkeit zunächst sprung haft auf eine höhere (V ₀₁) als die erste Geschwindigkeit und von da stufenweise (V ₀₂, V ₀₃) bis zu einem Höchstwert (V ₀₃) gesteigert und von dem Höchstwert sprunghaft auf die erste Geschwindigkeit (V ₁) abgesenkt wird und beim Übergang von der hohen ersten Geschwindigkeit (V ₁) auf die niedrige zweite Geschwindigkeit (V ₂) zunächst auf einen Tiefst wert (V ₃₁) abgesenkt wird, der niedriger ist als die niedrige zweite Geschwindigkeit, und von da stufenweise (V ₃₂, V ₃₃, V ₃₄) auf die zweite Geschwindigkeit (V ₂) gesteigert wird.