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Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Stäben und dickwandigen Rohren
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Stäben und dickwandigen Rohren aus thermoplastischem Kunststoff, wie Polyamiden, Polyestern und Polyäthylenen, bei welcher eine Strangpresse direkt oder durch eine Zufuhrleitung mit einer gekühlten Formvorrichtung lösbar verbunden ist und eine Abzugsvorrichtung für den geformten Strang vorgesehen ist. Bei der Herstellung von Stäben und dickwandigen Rohren, bei der der thermoplastische Kunststoff in warmplastischem oder geschmolzenem Zustand in eine gekühlte Formvorrichtung gepresst wird, bildet sich ein stumpfer Schmelzkegel.
Diese stumpfe Form des Schmelzkegels ermöglicht eine leichtere Zuströmung der Schmelze bis in die Kegelspitze als bei schärferen Kegeln der Fall ist, die, wie gesagt, auftreten, wenn der warmplastische Kunststoff dem sich bildenden Gegenstand mit einer Geschwindigkeit zugeführt wird, die über dem ganzen Schnitt dieses Gegenstandes praktisch gleich ist. Infolge dieser leichteren Zuströmung wird der Raum, der im Gegenstand bei der Abführung durch Kontraktion freikommt, mit mehr Sicherheit völlig mit geschmolzenem Kunststoff angefüllt, wodurch Hohlraumbildung vermieden wird.
- Bei der Herstellung von Stäben und dickwandigen Rohren, bei welcher thermoplastischer Kunststoff in warmplastischem oder geschmolzenem Zustand aus einem in sich geschlossenen Schlitz in eine gekühlte Formvorrichtung gepresst wird, kann man dies dadurch erzielen, dass man den Kunststoff längs der Wände des Schlitzes der Kühlstrecke zuführt.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass in der Austrittsöffnung des Kunststoffes der Strangpresse bzw. den Zufuhrleitungen ein Füllstück angeordnet ist, das einen oder mehrere Kanäle freilässt, die entweder längs der Wandung der Formvorrichtung verlaufen oder in der Nähe dieser Wandung münden, wobei im letzteren Falle die Kanäle gegen diese Wandung gerichtet sind.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Füllstück aus einer scheibenförmigen oder ringförmigen Platte gebildet werden, die bis dicht an die Wandung der Zufuhrleitung reicht.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt die Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung von Stäben und Profilen, Fig. 2 zeigt in vergrö- ssertem Massstab einen Schnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1 und Fig. 3 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von Rohren. In Fig. 4 ist ein Schnitt gemäss der Linie IV-IV in Fig. 3 und in Fig. 5 schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung von Stäben und massiven Profilen aus thermoplastischen Kunststoffen mit einer kurzen Schmelzstrecke dargestellt.
In Fig. 1 ist 1 ein Fülltrichter zum Zuführen von körnigem thermoplastischem Kunststoffmaterial zu einer Strangpresse 2, in der sich eine Schnecke 3 befindet, welche die Körner zu einer Zone transportier, in der sie in einen warmplastischen oder geschmolzenen Zustand gebracht werden, z. B. geschmolzen werden. Die dazu erforderliche Wärme wird durch einen konzentrischen Kanal 4 zugeführt, der von einem Erhitzungsmedium durchströmt wird. Diese Heizung kann jedoch auch in einerandernbekannten Weise erfolgen. Das geschmolzene Material wird durch Kanäle 6, die sich in der Nähe des Umfanges einer Platte 5 befinden, in eine zylindrische Formvorrichtung 7 gepresst. Diese Formvorrichtung wird mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt, die durch einen Kühlmantel 8 strömt.
Der gebildete und gekühlte Stab 9 wird durch den Druck auf die Schmelze aus der Formvorrichtung gepresst.
Dadurch, dass die Kanäle 6 nahe dem Umfang der Platte 5 gebohrt sind, wird die Schmelze am Be-
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ginn der Formvorrichtung 7 längs ihrer gekühlten Wand zugeführt. Infolgedessen tritt am Beginn der Formvorrichtung eine schnelle Abkühlung der Schmelze ein. Wie es sich bei Versuchen herausgestellt hat, bildet sich dabei ein verhältnismässig kurzer und stumpfer Schmelzegel10. Als die von Kanälen 6 durchsetzte Platte 5 nicht vorhanden war, bildete sich ein langer Schmelzegel, der in einer scharfen Spitze endete (punktierte Linie).
Wenn die Menge geschmolzenes Material, die pro Zeiteinheit der Formvorrichtung zugeführt wird, erhöht wird, verlegt sich die Spitze des Schmelzkegels nach rechts. Bei einer bestimmten Menge wird, wenn die mit Kanälen durchsetzte Platte 5 nicht vorhanden ist, die Länge des Schmelzkegels so lang und die Spitze so scharf, dass infolge des Schrumpfens des Materials durch die Kühlung bei der Spitze des Erstarrungskegels Schruropfhohlräume entstehen. Wenn jedoch die Vorrichtung mit der von Kanälen durchsetzten Platte 5 versehen ist, versetzt sich die Spitze des Erstarrungskegels bei Zufuhr einer gleichen Materialmenge pro Zeiteinheit ebenfalls nach rechts, aber in geringerem Masse. Bei der Spitze des Erstarrungswinkels entstehen dann keine Schrumpfhohlräume.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 ist zwischen der Strangpresse 2 und der Formvorrichtung 7 ein Zwischenstück 11 vorhanden. In diesem Zwischenstück 11 ist ein Kanal 12 vorgesehen, der von der Strangpresse 2 ab zur Formvorrichtung 7 hin divergiert. Im weiten Teil des Kanals ist ein Kegel 13 auf eine nicht näher dargestellte Weise mit Brückenstützen festgesetzt, welcher Kegel einen derartigen Durchmesser aufweist, dass ein ringförmiger Raum 14 zwischen dem Kegel 13 und der Kanalwand 15 übrigbleibt. Im Ende des ringförmigen Raumes 14 ist ein Ring 16 ebenfalls mit nicht dargestelltenBruckenstützen festgesetzt. Die Abmessungen dieses Ringes 16 sind derartig, dass zwischen diesem Ring 16 und der Kanalwand 15 bzw. dem Kegel 13 zwei schmale Schlitze 17 und 18 überbleiben. Das Zwischenstück 11 ist noch mit einem Heizmantel 19 versehen.
Ein geschmolzener Kunststoff, der durch die Strangpresse 2 zugeführt wird, tritt also durch die ringförmigen Schlitze 17 und 18 in die zylindrische Formvorrichtung 7 aus, wel-
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Innenwand der rohrförmig stranggepressten Schmelze wird mittels eines gasförmigen Mediums gekühlt, das über eine Leitung 20 zugeführt wird.
Dadurch, dass die Schlitze 17 und 18 eng sind, wird die Schmelze längs der Kanalwand 15 und der Oberfläche des Kegels 13 der gekühlten Formvorrichtung 7 zugeführt. Demzufolge wird eine schnelle Abkühlung der Schmelze erhalten. Bei Versuchen hat es sich auch herausgestellt, das der Erstarrungskegel 10 (nicht schraffierter Teil) kurz und stumpf ist.
In Fig. 5 wird das geschmolzene Material durch die Strangpresse 2 in eine Leitung 21 gepresst. Im Anfang der Leitung 21 wird die Temperatur des geschmolzenen Materials mit Hilfe eines Thermometers 22 kontrolliert, das die Wandtemperatur der Leitung 21 angibt.
Nach dem Thermometer 22 befindet sich in der Leitung 21 eine Vorrichtung 23 zur Regelung des Druckes. Der in der Leitung 21 erwünschte Druck wird mit Hilfe einer Messvorrichtung 24 gemessen. Aus der Leitung21 kommt das geschmolzene Material, dessen Temperatur mit Hilfe eines Thermometers 25 in einer Temperiervorrichtung 26 abgelesen werden kann, die von einem Mantel 27 umgeben ist. Mit dieser Temperiervorrichtung 26 wird das Material genau auf die erwünschte Temperatur gebracht.
Die Temperatur des geschmolzenen Materials wird vor und nach der Temperiervorrichtung mit Hilfe der Thermometer 25 bzw. 28 gemessen. Auch hier wird wieder die Wandtemperatur gemessen. Die Thermometer 22,25 und 28 sowie die Druckmessvorrichtung 24 können selbstregistrierende Vorrichtungen sein.
Nach der Temperiervorrichtung 26 wird die geschmolzene Masse über eine Platte 5, die in der Nähe des Uw. fanges mit Perforationen 6 versehen ist, in ein Verbindungsstück 29 von Asbestmaterial geführt, das die Wärme schlecht leitet. Nach dem rohr7brmigen Verbindungsstück 29 folgt eine zylindrische Formvorrichtung 7, welche Formvorrichtung mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt wird, die durch einen Mantel 8 strömt. Der erstarrte Stab 9 wird mit Hilfe von Walzen 30 und 31 aus der Formvorrichtung 7 gezogen. Der aus der FormvorrichtuNg 7 kommende Stab 9 hat infolge Schrumpfens einen etwas kleineren Durchmesser als die Formvorrichtung.
Bei der Herstellung von zylindrischen Stäben aus Poly-Aminocapronsäure betrug die Temperatur bei den Thermometern 22, 25, 28 im allgemeinen 260,280 und 2650C. Der Druck vor der Temperiervorrich- tung 26, eingestellt mit der Regelvorrichtung 23 hängt von der Dicke des herzustellenden Stabes ab.
Das Kühlwasser im Kühlmantel 8 wurde im allgemeinen auf 200C gehalten.
In der nachstehenden Tabelle sind die Drücke angegeben, die bei der Herstellung von zylindrischen Stäben verschiedenen Durchmessers angewendet wurden. Auch sind darin aufgenommen die Höchstausbeuten an Stabmaterial, das frei von Schrumpfräumen war, sowohl mit wie ohne Anwendung der perforierten Platte 5.
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<tb>
Durchmesser <SEP> Druck <SEP> Höchstgewicht <SEP> hergestellter <SEP> Stab
<tb> Stab <SEP> ohne <SEP> Schrumpfhohlräume <SEP> pro <SEP> Stunde
<tb> mit <SEP> Platte <SEP> 5 <SEP> ohne <SEP> Platte <SEP> 5
<tb> 65 <SEP> mm <SEP> 15 <SEP> at <SEP> 4,5 <SEP> kg <SEP> 3,6 <SEP> kg
<tb> 100 <SEP> mm <SEP> 18 <SEP> at <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> kg <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> kg <SEP>
<tb> 125 <SEP> mm <SEP> 20 <SEP> at <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP> kg <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> kg <SEP>
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Aus dieser Tabelle ist deutlich ersichtlich, dass durch die Gegenwart der perforierten Platte 5 die Ausbeute an hohlraumfreien Stäben pro Stunde bedeutend höher ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Stäben und dickwandigen Rohren aus thermoplastischem Kunststoff, bei welcher eine Strangpresse direkt oder durch eine Zufuhrleitung mit einer ge- kühlten Formvorrichtung lösbar verbunden ist und eine Abzugsvorrichtung für den geformten Strang vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Austrittsöffnung des Kunststoffes der Strangpresse (2) bzw.
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die entweder längs der Wandung der Formvorrichtung (7) verlaufen oder in der Nähe dieser Wandung münden, wobei im letzteren Falle die Kanäle gegen diese Wandung gerichtet sind.
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