CH361664A - Verfahren und Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von massiven und hohlen länglichen Gegenständen aus thermoplastischen Kunststoffen sowie mit Hilfe dieses Verfahrens hergestellter Gegenstand - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von massiven und hohlen länglichen Gegenständen aus thermoplastischen Kunststoffen sowie mit Hilfe dieses Verfahrens hergestellter Gegenstand
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von massiven und hohlen länglichen Gegenständen, wie Stäben, Profilen oder Rohren, wobei ein thermoplastischer Kunststoff in warmplastischem oder geschmolzenem Zustand in eine gekühlte Formvorrichtung gepresst und nach der Erhärtung daraus abgeführt wird.



   Derartige Verfahren sind allgemein bekannt.



   Bei der kontinuierlichen Herstellung eines zylindrischen Stabes z. B. wird dabei der Kunststoff in warmplastischem oder geschmolzenem Zustand durch eine runde Öffnung in ein gekühltes Rohr gepresst und der abgekühlte gebildete Stab daraus abgezogen.



   Bei der kontinuierlichen Herstellung eines zylindrischen Rohres wird gemäss diesen Verfahren der Kunststoff in warmplastischem oder geschmolzenem Zustand aus einem ringförmigen Schlitz in ein gekühltes Rohr gepresst und dabei inwendig, z. B. mittels eines gasförmigen Mediums, gekühlt.



   Es hat sich gezeigt, dass bei diesen Verfahren die pro Zeiteinheit der Formvorrichtung zugeführte Kunststoffmenge verhältnismässig niedrig gewählt werden muss. Dies bedeutet also auch, dass die Geschwindigkeit, mit der die Gegenstände die Formvorrichtung verlassen, verhältnismässig niedrig ist.



   Wenn nämlich die Kunststoffzufuhr erhöht wird, zeigen die gebildeten Gegenstände infolge des Schrumpfens des Materials während der Kühlung Schrumpfhohlräume. Diese Schrumpfhohlräume in den gebildeten Gegenständen entstehen insbesondere, wenn Stäbe mit einem verhältnismässig grossen Durchmesser, z. B. grösser als 5 cm, oder Rohre mit einer grossen Wanddicke, z. B. 1 cm oder mehr, hergestellt werden.



   Es wurde nun gefunden, dass die Geschwindigkeit, mit der die Gegenstände die Formvorrichtung verlassen, erhöht werden kann und die gebildeten Gegenstände trotz dieser höheren Geschwindigkeit keine Schrumpfräume aufweisen.



   Die Erfindung besteht nun darin, dass der Kunststoff der Formvorrichtung so zugeführt wird, dass er in der Hauptsache an der gekühlten Oberfläche entlang des sich bildenden Gegenstandes fliesst.



   Das oben angedeutete Resultat scheint der Tatsache zugeschrieben werden zu müssen, dass beim vorgeschlagenen Verfahren der sogenannte Schmelzkegel, das heisst die Kunststoffmenge, die im sich bildenden, nahezu erstarrten Gegenstand noch in warmplastischem Zustand vorhanden ist, eine stumpfere Form aufweist als Schmelzkegel, die in der Ausführung der bekannten Verfahren beobachtet werden können.



  Diese stumpfere Form ermöglicht eine leichtere Zuströmung der Schmelze bis in die Kegelspitze, als es 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 Querschnitt dieses Gegenstandes praktisch gleichgross ist. Infolge dieser leichteren Zuströmung wird der Raum, der im Gegenstand bei der Abkühlung durch Kontraktion frei wird, mit mehr Sicherheit völlig mit geschmolzenem Kunststoff angefüllt, wodurch eine Hohlraumbildung vermieden wird.



   Bei der Herstellung von Stäben und massiven Profilen wird dies zweckmässig dadurch verwirklicht, dass man den Kunststoff an der Innenwand der Formvorrichtung entlang der Kühlstrecke zuführt.  



   Bei der Herstellung von hohlen Profilen und Rohren, bei welcher der Kunststoff aus Ringschlitzen in die gekühlte Formvorrichtung gepresst wird, kann man dies dadurch erzielen, dass man den Kunststoff an der Innenwand der Formvorrichtung und an der inneren Begrenzungsfläche des zu bildenden Gegenstandes zuführt.



   Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Herstellung von hohlen und massiven länglichen Gegenständen aus thermoplastischen Kunststoffen, die eine heizbare Zufuhrvorrichtung und eine daran anschliessende zu kühlende Formvorrichtung aufweist, besitzt zur Erzielung des oben beschriebenen Effektes zwischen der Zufuhrvorrichtung und der Formvorrichtung ein Organ, um den durch die Zufuhrvorrichtung zugeführten Kunststoff der Formvorrichtung zuzuführen.



   Dieses Organ kann verschieden in seiner Form sein und auch im Zusammenhang mit der Natur der herzustellenden Gegenstände verschiedene Formen aufweisen.



   So kann es bei der Herstellung von massiven Profilen eine Platte sein, die genau in den Durchgang der Zufuhrvorrichtung zu der Formvorrichtung passt, und in der ein oder mehrere Kanäle vorgesehen sind, deren Ausflussöffnungen nahe der Innenwand der Formvorrichtung ausmünden.



   Die genannten Kanäle können genau axial sein, aber auch in der Durchströmungsvorrichtung divergieren. Bei der Verwendung der letzten Vorrichtung wird also zugeführter Kunststoff vom Zentrum aus nach aussen gebracht. Dies fördert die Strömung des warmplastischen Kunststoffes längs der Innenwand der Formvorrichtung, die während des Betriebs gekühlt wird.



   Bei der Herstellung von massiven Profilen kann die erwünschte Strömung auch mittels eines Füllstückes herbeigeführt werden, welches den Mittelteil des genannten Durchgangs abdeckt.



   Bei der Herstellung von hohlen Profilen und Rohren, wobei der Durchgang der Zufuhrvorrichtung zu der Formvorrichtung ein ringförmiger Raum ist, kann das Organ ein plattenförmiger Ring sein, der in den Ringraum genau passt und zwei Reihen Kanäle aufweist, wobei die Ausflussöffnungen der einen Reihe Kanäle in der Nähe der Aussenwand des Ringraumes und die Ausflussöffnungen der anderen Reihe Kanäle in der Nähe der inneren Begrenzung des Ringraumes liegen. Auch hier können die Kanäle in der Strömungsrichtung parallel bleiben oder aber divergieren.



   Anstelle eines so gebildeten Organs kann in dem Ringraum ein ringförmiges Füllstück angebracht werden, das zwischen sich und den beiden Wänden des Ringraumes je einen engen Ringschlitz   übriglässt.   



   Durch Anwendung genannter Organe wird erreicht, dass ein Kunststoff, der durch die Zufuhrvorrichtung zugeführt wird, in die Formvorrichtung derart eintritt, dass er längs der gekühlten Begrenzungsfläche des sich bildenden Gegenstandes fliesst.



   Die besprochenen Organe können entweder auswechselbar in dem Durchgang zwischen der Zufuhrvorrichtung und der Formvorrichtung angebracht werden, oder aber ein Ganzes mit der Zufuhrvorrichtung bilden.



   Es sei bemerkt, dass bereits Einrichtungen zur Herstellung von Stäben, massiven und hohlen Profilen, Rohren und dergleichen bekannt sind, bei denen thermoplastische Kunststoffe, wie Polyamide, Polyester und Polyäthylene in geschmolzenem bzw. warmplastischem Zustand kontinuierlich durch eine Strangpresse ausgepresst werden und über eine Zufuhrleitung, in der eine Druck- und Temperaturregelvorrichtung für die geschmolzene Masse vorhanden ist, in eine gekühlte Formvorrichtung geführt und die erstarrten Gegenstände kontinuierlich aus der Formvorrichtung abgezogen werden.



   Bei Verwendung einer derartigen Vorrichtung stösst man auf die Schwierigkeit, dass die Masse während der Abkühlung einigermassen an der Formvorrichtung festklebt. Dieses Festkleben kann dadurch vermieden werden, dass zwischen der Zufuhrleitung und Formvorrichtung ein an die Formvorrichtung anschliessendes Verbindungsstück angeordnet wird, welches aus einem die Wärme schlecht leitenden Material wie Glas, Tetrafluoräthylen oder Asbestprodukten hergestellt ist.



   Auch bei Verwendung dieser Vorrichtung kann die Geschwindigkeit, mit der die Gegenstände aus der Formvorrichtung gezogen werden, erhöht werden, ohne dass die gebildeten Gegenstände Schrumpfhohlräume zeigen.



   Erfindungsgemäss befindet sich dann in einer derartigen Einrichtung, die Zugwalzen zum Ziehen des gebildeten Gegenstandes aus der Formvorrichtung aufweisen kann, zwischen der Zufuhrleitung und dem Verbindungsstück ein Organ, das vorteilhaft mit einem oder mehreren durchlaufenden Kanälen versehen ist, die nahe am Umfang des Verbindungsstückes ausmünden.



   Wenn eine derartige Einrichtung zur Herstellung von Rohren und Hohlprofilen gebraucht werden muss, besitzt dieser Einsatz ausserdem zweckmässig durchlaufende Kanäle, die nahe der Innenoberfläche des sich bildenden Gegenstandes ausmünden.



   Zur Erläuterung der Erfindung folgt nachstehend eine Beschreibung an Hand der Zeichnung, in der beispielsweise
Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform der Einrichtung zur Herstellung von Stäben und Vollprofilen darstellt,
Fig. 2 in grösserem Massstab ein Schnitt gemäss der Linie   II-II    in Fig. 1 ist,
Fig. 3 schematisch eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Herstellung von Rohren zeigt,
Fig. 4 ein Schnitt gemäss der Linie IV-IV in Fig. 3 ist und
Fig. 5 schematisch eine Ausführungsform der Einrichtung zur Herstellung von Stäben und massiven Profilen aus thermoplastischen Kunststoffen mit einer kurzen Schmelzstrecke darstellt.  



   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 transportiert, in der die Körner in einen warmplastischen oder geschmolzenen Zustand gebracht werden, z. B. geschmolzen werden. Die dazu erforderliche Wärme wird durch einen axialen Kanal 4 zugeführt, der von einem Heizmedium durchströmt wird. Diese Heizung kann jedoch auch in einer anderen bekannten Weise erfolgen. Das geschmolzene Material wird durch Perforationen 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 gekühlte gebildete Stab 9 wird durch den Druck auf die Schmelze aus der Formvorrichtung ausgepresst.



   Dadurch, dass die Perforationen 6 nahe dem Umfang der Platte gebohrt sind, wird die Schmelze am Beginn der Formvorrichtung 7 längs ihrer gekühlten W-and zugeführt.



   Infolgedessen erfolgt am Beginn der Formvorrichtung eine schnelle Abkühlung der Schmelze.



   Wie es sich bei Versuchen herausgestellt hat, bildet sich dabei ein verhältnismässig kurzer und stumpfer Schmelzkegel 10.



   Wenn die perforierte Platte 5 nicht vorhanden war, bildete sich jedoch ein langer Schmelzkegel, der in eine scharfe 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 perforierte Platte 5 nicht vorhanden ist, die Länge des Schmelzkegels dagegen so lang und die Spitze so scharf, dass infolge des Schrumpfens des Materials durch die Kühlung bei der Spitze des Schmelzkegels Schrumpfhohlräume entstehen. Wenn jedoch die Einrichtung mit der perforierten Platte 5 versehen ist, verlegt sich die Spitze des Schmelzkegels bei Zufuhr einer gleichen Materialmenge pro Zeiteinheit ebenfalls nach rechts, aber in geringerem Masse.



   Bei der Spitze des Schmelzkegels 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 sich erweitert. Im weiten Teil des Kanals ist ein Einsatz 13 mit Kegelspitze auf eine nicht näher dargestellte Weise mit Brückenstützen befestigt, welcher Einsatz einen derartigen Durchmesser aufweist, dass ein ringförmiger Raum 14 zwischen dem Einsatz 13 und der Kanalwand 15 übrigbleibt. Am Ende des ringförmigen Raumes 14 ist ein Ring 16 ebenfalls mit nicht dargestellten Brückenstützen befestigt. Die Abmessungen dieses Ringes 16 sind derart, dass zwischen diesem Ring 16 und der Kanalwand 15 bzw. dem Einsatz 13 zwei schmale Ringschlitze 17 und 18 übrigbleiben.



   Das Zwischenstück 11 ist noch mit einem Heizmantel 19 versehen.



   Ein geschmolzener Kunststoff, der durch die Strangpresse 2 zugeführt wird, wird also durch die ringförmigen Schlitze 17 und 18 in die zylindrische Formvorrichtung 7 gepresst, welche Formvorrichtung mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt wird, die durch den Kühlmantel 8 strömt. Die Innenwand der rohrförmig stranggepressten Schmelze wird mittels eines gasförmigen Mediums gekühlt, das über eine Leitung 20 zugeführt wird.



   Dadurch, dass die Ringschlitze 17 und 18 eng sind, wird die Schmelze längs der Kanalwand 15 und der Oberfläche des Einsatzes 13 der gekühlten Formvorrichtung 7 zugeführt. Demzufolge wird eine schnelle Abkühlung der Schmelze erhalten. Bei Versuchen hat es sich auch herausgestellt, dass hier der dem Schmelzkegel 10 entsprechende Ring (nicht schraffierter Teil) kurz und im Querschnitt stumpf ist.



   In Fig. 5 wird das geschmolzene Material durch die Strangpresse 2 in eine Leitung 21 gepresst. Am 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 Leitung 21 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 Geräte   sem.   



   Nach der Temperiervorrichtung 26 wird die geschmolzene Masse über eine Platte 5, die in der Nähe des Umfanges mit Perforationen 6 versehen ist, in ein Verbindungsstück 29 von Asbestmaterial geführt, das die Wärme schlecht leitet. Nach dem rohrförmigen 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 abgezogen. Der aus der Formvorrichtung 7 kommende Stab 9 hat einen etwas kleineren Durchmesser als die Formvorrichtung infolge des Schrumpfens.



   Bei der Herstellung von zylindrischen Stäben aus Poly-Aminocapronsäure betrug die Temperatur bei  den Thermometern 22, 25, 28 im allgemeinen bzw.



  260, 280 und 2650 C. Der Druck vor der Temperiervorrichtung 26, eingestellt mit der Regelvorrichtung 23 hängt von der Dicke des herzustellenden Stabes ab.



   Das Kühlwasser im Kühlmantel 8 wurde im allgemeinen auf   200 C    gehalten.



   In der nachstehenden Tabelle sind die Drücke angegeben, die bei der Herstellung von zylindrischen Stäben verschiedenen Durchmessers angewandt wurden. Auch sind darin aufgenommen die Höchstausbeuten an Stabmaterial, das frei von Schrumpfräumen war sowohl mit wie ohne Anwendung der perforierten Platte 5.



   Höchstgewicht hergestellter Stab ohne Durchmesser Druck Schrumpfhohlräume pro Stunde
Stab mit Platte 5 ohne Platte 5
65 mm 15 at 4,5 kg 3,6 kg
100 mm 18 at 6,0 kg 4,1 kg
125 mm 20 at 7,1 kg 4,2 kg
Aus dieser Tabelle ist deutlich ersichtlich, dass durch die Gegenwart der perforierten Platte 5 die Ausbeute an hohlraumfreien Stäben pro Stunde bedeutend höher ist.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von massiven und hohlen länglichen Gegenständen, wobei ein thermoplastischer Kunststoff in warmplastischem oder geschmolzenem Zustand in eine gekühlte Formvorrichtung gepresst und nach der Erhärtung daraus abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der Formvorrichtung so zugeführt wird, dass er im wesentlichen längs der gekühlten Ober- fläche des sich bildenden Gegenstandes fliesst.

   II. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, die eine heizbare Zufuhrvorrichtung und eine daran anschliessende, mit einer Kühlvorrichtung versehene Formvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Zufuhrvorrichtung und der Formvorrichtung ein Organ vorgesehen ist, um den Kunststoff, der durch die Zufuhrvorrichtung zugeführt wird, der Formvorrichtung zuzuführen.

   III. Gegenstand, hergestellt nach dem Verfahren nach Patentanspruch I.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man den Kunststoff an der Innenwand der Formvorrichtung zuführt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, zur Herstellung von hohlen Profilen und Rohren, wobei der Kunststoff aus Ringschlitzen in die gekühlte Formvorrichtung gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass man den Kunststoff an der Innenwand der Formvorrichtung und an der inneren Begrenzungsfläche des zu bildenden Gegenstandes zuführt.

   3. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Organ in dem Durchgang zwischen der Zufuhrvorrichtung und der Formvorrichtung passend angeordnet ist und mit einem oder mehreren durchgehenden Kanälen versehen ist, die nahe der Innenwand der Formvorrichtung ausmünden.

   4. Einrichtung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Organ eine Platte ist, die in der Nähe des Umfangs perforiert ist.

   5. Einrichtung nach Patentanspruch II zur Herstellung von Rohren und Hohlprofilen, bei der zwischen der Zufuhrvorrichtung und der Formvorrichtung ein Zwischenstück vorgesehen ist, das einen Kanal mit einem Einsatz aufweist, wodurch ein dem Querschnitt des zu bildenden Gegenstandes entsprechender ringförmiger Durchgang gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Organ ein plattenförmiger Ring ist, der in dem Durchgang passend angeordnet ist und zwei Reihen Kanäle aufweist, wobei die Ausfluss öffnungen der einen Reihe Kanäle dicht bei der Aussenwand des Ringraumes und die Ausflussöffnungen der anderen Reihe Kanäle dicht bei der inneren Begrenzung des Ringraumes liegen, oder, dass das Organ ein im Ringraum angeordnetes ringförmiges Füllstück ist, das zwischen sich und den beiden Wänden des Ringraumes je einen Ringschlitz übriglässt.

   6. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Organ und der Formvorrichtung ein Verbindungsstück vorhanden ist, das aus einem die Wärme schlecht leitenden Material besteht.