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Verfahren zur Herstellung eines schnurförmigen Erzeugnisses
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines schnurförmigen Erzeugnisses mit einem Kern aus festem Material in Form abgesonderter Teilchen, die in einer biegsamen Umhüllung eingeschlossen sind.
Die Erfindung ist besonders brauchbar für die Erzeugung von Zündschnüren.
Bisher mussten zur Herstellung von Erzeugnissen der vorerwähnten Art eine Reihe von Verfahrens- gängen angewendet werden, wobei die Hülle aus mehreren aufeinanderfolgenden Schichten aufgebaut und, soweit erforderlich, zum Abschluss noch ein Verstärkungs- oder Schutz überzug aufgebracbt wurde.
Bei der Erzeugung von z. B. detonierenden Zündschnüren wird die aus einem pulverförmigen Detonations- mittel gebildete Seele einer Röhre zugeführt, die durch Herumlegen eines Papierbandes um die Seele gebildet wird, worauf die so gebildete Papierröhre durch Umspinnen mitTextilgarn verstärkt und danach die entstandene Schnur mit einem oder mehreren wasserdichtmachenden und verstärkenden Überzügen versehen wird.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, scnnurförmige Erzeugnisse der oben angeführten Art einfacher und billiger als bisher zu erzeugen und den Herstellungsvorgang viel rascher durchzuführen, als dies bei den bisher gebräuchlichen Prozessen der Fall war.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden abgesonderte Teilchen aus festem Material, die den Kern (die Seele) des Erzeugnisses zu bilden haben, einer mit entsprechenden Düsen ausgestatteten Strangpressvorrichtung zugeführt, durch welche thermoplastisches, auf seinen Erweichungspunkt erhitztes Material in Rohrform ausgepresst wird. Zur Bildung des Kernes wird der teilchenförmige Feststoff in Form eines Stromes in das kontinuierlich ausgepresste Rohr aus thermoplastischem Material eingeführt, worauf das den Kern umschliessende Rohr in eine Kühlzone eintritt. Auf das Rohr aus thermoplastischem Material wird eine Zugkraft ausgeübt, wodurch es nach dem Auspressen und vor dem durch die Abkühlung erfolgenden Erhärten gedehnt und in seinem Durchmesser vermindert wird.
An der Stelle seiner Bildung ist der Durchmesser des Rohres wesentlich grösser als im Endzustand. Dies erleichtert die Zufuhr des Kernmaterials zu dem Rohr ; die darauffolgende Dehnung des Rohres vermindert nicht nur den Durchmesser bis zu seinem Endwert, sondern trägt auch dazu bei, das darin eingeschlossene Kernmaterial zu verdichten.
Nach einem bekannten Verfahren kann die Herstellung von Zündschnüren in der Weise erfolgen, dass beim Auspressen einer die Seele der Zündschnur umgebenden Hülle aus thermoplastischem Material In diese Hülle eine Anzahl von Verstärkungsfäden aus synthetischem Material (z. B. aus Superpolyamiden) von hoher Zugfestigkeit und geringer Elastizität eingebettet werden. Die bei der Herstellung der Hülle erfolgende Dehnung in Axialrichtung und die dadurch hervorgerufene Querschnittskontraktion sind aber eng begrenzt. Andernfalls müssten nämlich, selbst wenn die die Seele der Zündschnur umgebende Hülle sich noch in heissem Zustand befindet, entweder die Fäden eine plastische Verformung erleiden können oder aber eine Rekativbewegung zwischen der Hülle und den Fäden zur Folge haben.
Tatsächlich besitzen aber die Verstärkungsfäden keine nennenswerte Dehnbarkeit und machen daher eine merkliche Dehnung der Hülle unmöglich. Ebenso kann irgendeine Querschnittskontraktion nur in der Hülle, nicht aber in der Zündschnurseele auftreten, denn die Seele kann entweder als endloser Strang verwendet werden, der aus dem pulver-, flocken-, plättchenförmigen, körnigen oder ähnlich beschaffenen Zündstoff unter Verwendung eines Bindemittels gebildet und zumeist verpresst wird, oder auch aus einer Anzahl von aus dem Zündstoff vorgeformten Blöcken oder Zylindern bestehen.
Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung wird daher nicht ein Strom eines teilchenförmigen Feststoffes umhüllt, sondern ein Körper von bereits festge-
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legtem Durchmesser, wobei sich die Umhüllung einfach eng anschliessend um einen Kern von vorgegebenem, der Austrittsöffnung entsprechendem Durchmesser legt. Da das Szelenmaterial aus der Pressdüse bereits mit seinem endgültigen Durchmesser in mehr oder minder kompakter Form austritt, ist auch eine Längsdehnung und Querschnittsverminderung nicht mehr notwendig.
Demgegenüber ist nach der Erfindung die Hülle im heissen Zustand längsdehnbar und lässt sich unter beträchtlicher Verringerung des Durchmessers auf etwa das fünffache strecken, so dass der in die Hülle eintretende Pulverstrom einen Kern bildet, dessen Durchmesser nur einen Bruchteil des Durchmessers des zugeführten Pulverstromes darstellt. Daher häuft sich auch hinter dem sich verengenden Teil des nach unten wandernden Hüllenrohres stets loses Pulver auf.
Die erfindungsgemäss gebildete rohrförmige Hülle kann gedehnt werden durch Abziehen von der Düse mit einer grösseren linearen Geschwindigkeit als jene, mit welcher sie durch die Düse ausgepresst wird ; das Rohr kann durch Führungsrollen umgeleitet und gewünschtenfalls zwischen Pressrollen hindurchgeführt werden.
Es ist bisher als nicht ausführbar angesehen worden, beispielsweise eine detonierende Zündschnur mit einer Seele von geringem Durchmesser aus Pentaerythrittetranitrat oder Cyclotrimethylentrinitramin mit einer direkt umschliessenden Hülle aus thermoplastischer Masse herzustellen, weil Pentaerythrittetranitrat bei einer Temperatur von 1400C und Cyclotrimethylentrinitramin bei 1950C schmilzt, wogegen die Strangpresstemperatur von geeigneten thermoplastischen Massen entweder höher als der Schmelzpunkt der Verbindung ist (z.
B. ist Polyäthylen bei 1800C günstig strangpressbar) oder aber höher ist als jene Temperatur, auf welche die den Kern bildende Verbindung noch gefahrlos gebracht werden kann ; im übrigen macht es der verlangte geringe Durchmesser der Seele (in der Grössenordnung von 3 mm) schwierig, das explosive Kernmaterial in eine Hülle mit einer derart engen Bohrung einzuführen und sie hinreichend zu kühlen. Diesem Problem wird gemäss der vorliegenden Erfindung einerseits dadurch begegnet, dass das Umhüllungsrohr zuerst mit einem grösseren Durchmesser als dem endgültig erforderlichen erzeugt und anschliessend, ehe'es sich verfestigt, durch Dehnung auf die richtige Grösse gebracht wird, und anderseits dadurch, dass das Organ, durch welches das Kernmaterial dem Rohr aus thermoplastischer Masse zugeführt wird, gekühlt wird.
Die Erfindung ist in dem folgenden Beispiel unter Bezugnahme auf die angeschlossene Zeichnung näher erläutert. In dieser bedeutet 1 den Kopf einer Vorrichtung zum Strangpressen eines thermoplast- schen Kunststoffes, z. B. Polyäthylen, mit einer Mundstückplatte 2, einem Dorn (Spitzdüse) 3 samt Halter 4 für den Dom und einem wassergekühlten Zuführungsrohr 5 für das Kernmaterial. Die Pressdüse wird durch eine (nicht dargestellte) Schnecke mit vorerhitztem thermoplastischem Material beschickt und gleichzeitig wird Kernmaterial, z. B. Pentaerythrittetranitrat, in Pulverform mit der erforderlichen Geschwindigkeit in das Zuführungsrohr 5 eingeführt.
Der heisse Presskörper wird durch eine Zone geleitet, in welcher plastische Dehnung unter Spannung stattfinden kann, beispielsweise durch einen Luftraum nach dem Strangpresskopf, worauf der Rohrstrang in ein Wasserbad 6 gelangt und in diesem über eine Reihe von Rollen 7 geführt wird, wonach er in bekannter Weise aufgespult wird. Die Abzugsgeschwindigkeit und die Strangpressgeschwindigkeit (durch die Schnecke) werden so abgestimmt, dass das erforderliche Ausmass der Dehnung des thermoplastischen Körpers und seiner Durchmesserverminderung hervorgebracht werden. Die Dehnung findet im wesentlichen vor der Abkühlung durch das Wasserbad statt, doch kann auch eine geringe weitere Dehnung in dem Wasserbad erfolgen, da das Kühlen und Verfestigen des Polyäthylens nicht augenblicklich erfolgt.
Die Lage der freien Oberfläche der abgesonderten Teilchen aus festem Material, die der thermoplastischen Umhüllung im Laufe des Herstellungsvorganges zugeführt werden, hat iuf den Durchmesser und die Dichte des Kerns einen bestimmten Einfluss ; gewöhnlich wird das Niveau in einer Zwischenstellung zwischen der Oberfläche des Wasserbades und dem Düsenaustritt gehalten ; je mehr man das Niveau steigen lässt, desto stärker wird der Kerndurchmesser des Endproduktes und auch die Dichte des Kernes wird in gewissem Ausmass erhöht.
Typische Werte, beispielsweise für eine detonierende Zündschnur mit einem Kern aus Pentaerythrittetranitrat in einer Polyäthylenhülle, sind die folgenden :
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<tb>
<tb> Dichte <SEP> von <SEP> Pentaerythrittetranitrat <SEP> 0, <SEP> 94 <SEP> g/cm* <SEP>
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Mundstückplatte <SEP> 1, <SEP> 52 <SEP> cm
<tb> Durchmesser <SEP> der <SEP> Spitzdüse <SEP> (Dorn) <SEP> 1, <SEP> 14 <SEP> cm
<tb> Innendurchmesser <SEP> des <SEP> Zuführungsrohres <SEP> 0,64 <SEP> cm
<tb> Aussendurchmesser <SEP> des <SEP> Zuführungsrohres <SEP> 0,89 <SEP> cm
<tb> Abzugsgeschwindigkeit <SEP> 25,0 <SEP> cm/sec
<tb> Strangpressgeschwindigkeit <SEP> 5,0 <SEP> cm/sec
<tb> Abstand <SEP> zwischen <SEP> Mundstückplatte <SEP> und
<tb> Wasserspiegel <SEP> 18,
0 <SEP> cm
<tb> Temperatur <SEP> des <SEP> Polyäthylens <SEP> an <SEP> der <SEP> Düse <SEP> 1800C
<tb> Maximaltemperatur <SEP> des <SEP> Pentaerythrittetranitrats <SEP> 250C
<tb>
Wenn man die freie Oberfläche des Pentaerythrittetranitrats 2,5 cm unterhalb der Austrittsfläche der Düsen hält, wird eine detonierende Zündschnur mit einem Aussendurchmesser von 0,51 cm und einer Menge von 5,55 g/m Pentraerythrittetranitrat und 8,02 g/m Polyäthylen erhalten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines schnurförmigen Erzeugnisses mit einem Kern aus abgesonderten Teilchen aus festem Material, die in einer biegsam en Hülle enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass thermoplastisches Material inRohrform ausgepresst und ein Strom des teilchenförmigen Feststoffes dem so gebildeten Rohr unter Bildung eines Kernes zugeführt wild, worauf der Durchmesser des mit dem Kemmaterial versehenen Rohres vor seiner Verfestigung durch Dehnung vermindert und das Rohr erhärten gelassen wird.
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Process for the manufacture of a string-shaped product
The invention relates to the manufacture of a cord-shaped product having a core of solid material in the form of discrete particles enclosed in a flexible envelope.
The invention is particularly useful for creating fuses.
So far, a number of process steps had to be used to manufacture products of the aforementioned type, the shell being built up from several successive layers and, if necessary, a reinforcing or protective coating being applied at the end.
In the production of z. B. detonating fuses, the core formed from a powdery detonation agent is fed to a tube, which is formed by laying a paper tape around the core, whereupon the paper tube thus formed is reinforced by spinning with textile yarn and then the resulting cord with one or more waterproofing and reinforcing materials Coatings is provided.
The present invention makes it possible to produce line-shaped products of the above-mentioned type more simply and cheaply than before and to carry out the production process much more quickly than was the case with the processes customary up to now.
According to the method according to the invention, separated particles of solid material, which have to form the core (core) of the product, are fed to an extrusion device equipped with appropriate nozzles, through which thermoplastic material heated to its softening point is pressed out in tubular form. To form the core, the particulate solid is introduced in the form of a stream into the continuously extruded tube made of thermoplastic material, whereupon the tube surrounding the core enters a cooling zone. A tensile force is exerted on the tube made of thermoplastic material, as a result of which it is stretched and reduced in diameter after it has been pressed out and before it has hardened as a result of the cooling.
At the point of its formation, the diameter of the pipe is much larger than in the final state. This facilitates the supply of the core material to the pipe; the subsequent expansion of the pipe not only reduces the diameter to its final value, but also helps to compact the core material enclosed therein.
According to a known method, detonating cords can be produced in such a way that when a thermoplastic material surrounding the core of the detonating cord is pressed out, a number of reinforcing threads made of synthetic material (e.g. from super polyamides) of high tensile strength and lower Elasticity can be embedded. The expansion in the axial direction that takes place during the manufacture of the casing and the cross-sectional contraction caused thereby are, however, strictly limited. Otherwise, even if the sheath surrounding the core of the detonating cord is still in a hot state, either the threads can undergo plastic deformation or they would have to result in a reciprocal movement between the sheath and the threads.
In fact, however, the reinforcement threads do not have any appreciable extensibility and therefore make a noticeable expansion of the casing impossible. Likewise, any cross-sectional contraction can only occur in the sheath, but not in the fuse core, because the core can either be used as an endless strand, which is usually formed from the powder, flake, platelet-shaped, granular or similar primer with the use of a binding agent is pressed, or consist of a number of blocks or cylinders preformed from the igniter.
In contrast to the present invention, a stream of a particulate solid is not enveloped, but a body of already solidified
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laid diameter, with the envelope simply fitting tightly around a core of a given diameter corresponding to the outlet opening. Since the scele material emerges from the press nozzle with its final diameter in a more or less compact form, longitudinal expansion and cross-sectional reduction are no longer necessary.
In contrast, according to the invention, the shell is elongate when hot and can be stretched to about five times with a considerable reduction in diameter, so that the powder flow entering the shell forms a core whose diameter is only a fraction of the diameter of the powder flow supplied. Therefore, loose powder always piles up behind the narrowing part of the downwardly moving casing tube.
The tubular casing formed according to the invention can be stretched by pulling it from the nozzle at a greater linear speed than that at which it is pressed out through the nozzle; the pipe can be diverted by guide rollers and, if desired, passed between press rollers.
It has so far not been considered feasible to produce, for example, a detonating fuse with a small diameter core made of pentaerythritol tetranitramine or cyclotrimethylene trinitramine with a directly enclosing shell made of thermoplastic material, because pentaerythritol tetranitrate melts at a temperature of 1400C and cyclotrimethylene trinitramine at 1950C suitable thermoplastic compounds is either higher than the melting point of the compound (e.g.
B. polyethylene can be extruded cheaply at 1800C) or is higher than the temperature to which the compound forming the core can still be brought safely; In addition, the required small diameter of the core (of the order of 3 mm) makes it difficult to introduce the explosive core material into a shell with such a narrow bore and to cool it sufficiently. According to the present invention, this problem is countered, on the one hand, by the fact that the casing tube is first produced with a larger diameter than that which is finally required and then, before it solidifies, is brought to the correct size by stretching, and on the other hand by the fact that the organ, through which the core material is fed to the tube made of thermoplastic mass, is cooled.
The invention is explained in more detail in the following example with reference to the accompanying drawing. In this, 1 means the head of a device for extrusion of a thermoplastic material, e.g. B. polyethylene, with a mouthpiece plate 2, a mandrel (pointed nozzle) 3 including holder 4 for the dome and a water-cooled supply pipe 5 for the core material. The press nozzle is fed by a screw (not shown) with preheated thermoplastic material and at the same time core material, e.g. B. Pentaerythritol tetranitrate, introduced in powder form into the feed pipe 5 at the required speed.
The hot pressed body is passed through a zone in which plastic stretching can take place under tension, for example through an air space after the extrusion head, whereupon the pipe string enters a water bath 6 and is guided in this over a series of rollers 7, after which it is known in a known manner Way is wound. The take-off speed and the extrusion speed (through the screw) are adjusted in such a way that the required amount of elongation of the thermoplastic body and its diameter reduction are brought about. The stretching takes place essentially before the water bath is cooled, but a slight further stretching can also take place in the water bath, since the cooling and solidification of the polyethylene is not instantaneous.
The position of the free surface of the separated particles of solid material, which are added to the thermoplastic coating in the course of the manufacturing process, has a certain influence on the diameter and the density of the core; usually the level is maintained in an intermediate position between the surface of the water bath and the nozzle outlet; the more you let the level rise, the stronger the core diameter of the end product and also the density of the core is increased to a certain extent.
Typical values, for example for a detonating fuse with a core of pentaerythritol tetranitrate in a polyethylene casing, are the following:
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<tb>
<tb> Density <SEP> of <SEP> pentaerythritol tetranitrate <SEP> 0, <SEP> 94 <SEP> g / cm * <SEP>
<tb> Diameter <SEP> of the <SEP> mouthpiece plate <SEP> 1, <SEP> 52 <SEP> cm
<tb> Diameter <SEP> of the <SEP> pointed nozzle <SEP> (mandrel) <SEP> 1, <SEP> 14 <SEP> cm
<tb> Inner diameter <SEP> of the <SEP> feed pipe <SEP> 0.64 <SEP> cm
<tb> Outside diameter <SEP> of the <SEP> feed pipe <SEP> 0.89 <SEP> cm
<tb> Take-off speed <SEP> 25.0 <SEP> cm / sec
<tb> Extrusion speed <SEP> 5.0 <SEP> cm / sec
<tb> Distance <SEP> between <SEP> mouthpiece plate <SEP> and
<tb> water level <SEP> 18,
0 <SEP> cm
<tb> Temperature <SEP> of the <SEP> polyethylene <SEP> at <SEP> of the <SEP> nozzle <SEP> 1800C
<tb> Maximum temperature <SEP> of the <SEP> pentaerythritol tetranitrate <SEP> 250C
<tb>
If the free surface of the pentaerythritol tetranitrate is held 2.5 cm below the exit surface of the nozzles, a detonating fuse with an outer diameter of 0.51 cm and an amount of 5.55 g / m pentraerythritol tetranitrate and 8.02 g / m polyethylene is obtained .
PATENT CLAIMS:
A process for the manufacture of a cord-shaped product having a core of discrete particles of solid material contained in a flexible sheath, characterized in that thermoplastic material is extruded into tubular form and a stream of the particulate solid is fed to the tube thus formed to form a core wild, whereupon the diameter of the tube provided with the core material is reduced by stretching before it is solidified and the tube is allowed to harden.