Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schläuchen mit Gewebeeinlagen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schläuchen mit Gewebeeinlagen, deren Deckschicht im Strangspritzverfahren aufgebracht wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Schläuche, welche hohe Widerstandsfähigkeit gegen Innendruck und gegen Abnützung besitzen, werden bekanntlich so hergestellt, dass eine Schlauchseele aus Kautschuk oder kautschukähnlichem Material mit einer oder mehreren Lagen aus Textilmaterial oder aus Metalldrähten oder Metallgeweben umgeben und diese Schicht mit einer Umhüllung aus einem Polymer, vorzugsweise einem Thermoplasten, z. B. Polyvinylchlorid, versehen wird.
Bei dieser Herstellung ist aber vor allem darauf zu achten, dass die einzelnen Schichten fest aneinander haften und dass insbesondere das die äussere Umhüllung (Deckschicht) bildende Polymer mit den Gewebe- oder Drahteinlagen fest und dauerhaft verbunden wird.
Bisher suchte man dieses Ziel dadurch zu erreichen, dass zwischen der Gewebeschicht und der Deckschicht Haftschichten angeordnet wurden, oder dass als Einlage weitmaschige Gewebe zur Anwendung gelangten, in deren Zwischenräume das polymere Material der Deckschicht eindringen und sich gewissermassen verankern konnte. Die Deckschicht wurde dabei vorteilhaft mit Hilfe einer Strangspritzmaschine aufgebracht.
Es wurde nun gefunden und bildet den Gegenstand vorliegender Erfindung, dass beim Aufbringen einer aus einem Polymerisat, insbesondere einem Thermoplasten, bestehenden Deckschicht mit Hilfe einer Strangspritzmaschine Schläuche mit hoher Trennfestigkeit der Schichten erzielt werden, wenn das Aufspritzen der Deckschicht in der Strangspritzmaschine unter Zuhilfenahme eines Unterdruckes (Vakuum) vorgenommen wird, während sowohl der Schlauch, auf den die Deckschicht aufgebracht wird, als auch die von demselben mitgeführte Luft auf Temperaturen über 500 C vorgewärmt werden.
Beim Aufbringen eines thermoplastischen Überzugsmate- rials mit Hilfe der Strangspritzmaschine muss nämlich darauf geachtet werden, dass dieses Überzugs- material nicht zu rasch abgekühlt wird, da die Haftfestigkeit von thermoplastischen Stoffen in der Kälte geringer ist als in der Wärme. Gemäss der vorliegenden Erfindung besteht das Neue darin, dass sowohl der Schlauch, auf den die Deckschicht aufgebracht wird, als auch die von demselben mitgeführte Luft auf Temperaturen über 500 C, zweckmässig auf 60 bis 100" C, vorgewärmt werden, während das Aufspritzen der aus einem Polymerisat oder Polymerisatgemisch bestehenden Deckschicht auf die Gewebeeinlage, die gegebenenfalls mit einer oder mehreren Haftschichten versehen sein kann, bei Unterdruck vorgenommen wird.
Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einer mit einer Schlauch- und Luftvorwärmeanlage versehenen Strangspritzmaschine in dem in Längsrichtung verstellbaren Hohldorn des Spritzkopfes ein Vakuumhohldorn koaxial eingebaut ist, dessen Mündung im Abstand von der Mündung des Spritzhohldornes angeordnet ist, so dass eine Vakuumkammer gebildet wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Spritzkopfes einer Strangpresse gezeigt, in dem das erfindungsgemässe Verfahren ausgeführt werden kann.
In einem Spritzhohldorn 1, der sich in einem in der Längsrichtung verstellbaren Hohldornhalterohr 2 befindet, und der von einem Mundstück halter 3 mit einem Mundstück 4 und einer Spritzgutzuführung 5 umgeben ist, ist ein Vakuumhohldorn 6 koaxial eingebaut, der durch das Rohr 7 mit dem Anschluss 8 mit einer Vakuumpumpe verbunden ist.
Zwischen der Mündung des Vakuumhohldornes 6 und der Mündung des Spritzhohldornes 1 befindet sich eine Vakuumkammer 9. Tritt nun der mit der Gewebeeinlage oder den-einlagen bedeckte Schlauch durch die Öffnung des Spritzhohldornes 1 aus, so wird er von dem durch die Spritzgutzufährung 5 gelieferten Spritzgut bedeckt, wobei das Spritzgut die Abdichtung gegen die Aussenluft im Mundstück 4 bewirkt. Dadurch wird die Kammer 9 auf der Austrittsseite des Schlauches nach aussen hin abgeschlossen, und es entsteht in der Kammer ein Vakuum, welches die Luft um und aus der Gewebelage ansaugt.
Gelangt nun der ! Schlauch mit der ent- lüfteten Gewebeeinlage in den Bereich des Spritzgutes, das unter Druck steht, so kann das Spritzgut leicht und tief in das entlüftete Gewebe eindringen, und zwar auch dann, wenn der Schlauch von dichtem Gewebe oder engen Umflechtungen umgeben ist.
Unter der Einwirkung des Vakuums wird aber der Schlauch und die Gewebeeinlage rasch abgekühlt, da beim Trocknen der Klebstoffe zurückgebliebene Lösungsmittelreste unter Vakuum verdunsten und dadurch eine Abkühlung bewirken, durch welche die Temperaturdifferenz zwischen der Schlauch- bzw. Gewebeoberfläche und dem Spritzgut erhöht wird. Wenn aber der Schlauch vor Eintritt in den Spritzhohldorn eine Heizvorrichtung durch läuft, in der er auf eine Temperatur über 500 C, zweckmässig 60-100 C, vorgewärmt wird, so ist eine gute Haftung des Spritzgutes am Gewebe gesichert.
Hiezu dient das Schlauch- und Luftvorwärmungsrohr 10 mit Schlauchführung 12, das mit einem elektrischen Heizkörper 11 versehen ist. Es könnten auch andere Heizeinrichtungen verwendet werden.
Durch die Evakuierung unter Vorwärmung des Schlauches in der Spritz- und Heizvorrichtung können Schläuche mit Gewebeeinlagen und thermoplastischen Deckschichten erhalten werden, deren Trennkraft etwa 12 kgt20 mm beträgt (siehe DIN 20018).
Das Verfahren ist vor allem für die Aufbringung von thermoplastischen Deckschichten bestimmt; es kann aber auch vorteilhaft für die Herstellung solcher Schläuche angewendet werden, deren Deckschichten aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk bestehen.
Der Innenteil des Schlauches (Seele) kann aus natürlichem oder künstlichem Kautschuk oder aus thermoplastischem Material, die Gewebeeinlage oder -einlagen aus natürlichem oder synthetischem Fasermaterial, aus Draht oder aus Glasfäden bestehen, während die Deckschicht vor allem aus beliebigen geeigneten thermoplastischen Materialien, wie Polyvinylharzen mit Weichmachern, Kondensationsprodukten aus Dicarbonsäure mit Diaminen (Polyamide), aus Polyäthylen oder aus Epoxydverbindungen hergestellt werden kann.
Anstelle der genannten Thermoplaste können auch Gemische derselben oder Gemische von Thermoplasten mit anderen Kunststoffen, z. B. ein Gemisch von Polyvinyhlchorid mit Acrylsäurenitril oder Polyvinylchlorid mit Perbunan (eingetragene Marke) zur Anwendung gelangen. Selbstverständlich ist die Wahl des Polymers für die Deckschicht nicht auf die vorangeführten Beispiele beschränkt. Es kann jedes entsprechende und für den besonderen Zweck, für den der Schlauch in Verwendung genommen werden soll, geeignete Polymer aufgebracht werden.
Das Verfahren kann aber auch, wie schon früher betont wurde, beim Aufspritzen von Deckschichten, die aus natürlichem oder künstlichem Kautschuk bestehen, angewendet werden, da in diesem Falle die Bildung von Luftblasen während des Vulkanisationsprozesses mit grosser Sicherheit verhindert werden kann.
Durch nachstehend angeführte Beispiele soll das Verfahren erläutert werden: Aus Naturkautschuk oder aus synthetischem Kautschuk, mit oder ohne Regeneratzusatz, wird zunächst eine Seele auf einen Dorn gespritzt und diese Seele mit einer Textileinlage, z. B. durch Aufklöppeln, versehen. Im gleichen Arbeitsgang des Umklöppelns wird gleichzeitig eine Klebelösung, beispielsweise ein Chloroprenanstrich auf die Seele, gegebenenfalls auch unter der obersten Fadenlage, aufgetragen. Der Auftrag an Klebelösung soll jedoch so erfolgen, dass die Oberschicht der obersten Fadenlage möglichst frei von ihr bleibt. Hierauf wird der Schlauch samt Textilauflage vulkanisiert, abgedornt und getrocknet. Dann wird mit Hilfe einer Klebelösung, beispielsweise einer Lösung aus Nitrilkautschuk und Chlorkautschuk, eine Haftschicht aufgebracht und diese Schicht getrocknet.
Vor dem Einlaufen des Schlauches in den Spritzkopf werden die Schlauchseele und die Textileinlage auf eine Temperatur über 500 C, vorteilhaft auf 60-100 C vorgewärmt. Diese Vorwärmung erfolgt in der Weise, dass der Schlauch durch ein elektrisch geheiztes Rohr geführt wird, wobei darauf gesehen werden muss, dass die Textilauflage die Wandungen des Heizrohres nicht berührt. Der so vorgewärmte Schlauch gelangt nun in das Spritzmundstück und erhält unter Vakuum einen Mantel aus Polyvinylchlorid.
Man kann aber auch Schläuche in der Weise herstellen, dass ein gespritzter, an einem Ende geschlossener Kautschukschlauch, der mit einem Gas, z. B. mit Luft oder mit einer Flüssigkeit oder mit Dampf unter Druck gefüllt ist, in üblicher Weise mit einer Textilschicht oder -schichten versehen wird, wobei gleichzeitig eine Klebschicht, beispielsweise aus Chloropren, z. B. in Form einer Lösung, aufgebracht wird. Nach dem Trocknen der Lösung wird eventuell eine zweite Klebschicht, z. B. aus einer Nitrilkautschuk-Chlorkautschuk-Mischung bestehend, ebenfalls in Form einer Lösung aufgebracht. Die er wähnten Klebschichten können aber auch in Form von Platten aufgebracht werden, in welchem Falle sich dann der geschilderte Trockenprozess erübrigt.
Wenn zwischen die Gewebeschicht und die Deckschicht eine oder mehrere Schichten in Form von Platten aufgebracht werden, so können diese Platten vorher mit Öffnungen versehen werden, damit die innerhalb der Gewebeschicht verbliebene Luft unter der Vakuumwirkung durch die Öffnungen abgesaugt werden kann. Hierauf werden der Schlauch und die Gewebeschicht bzw. die in Form von gelochten Platten aufgebrachten Schichten vorgewärmt und dann in dem unter Vakuum (z. B. 500-600 mm Quecksilbersäule) stehenden Spritzkopf mit thermoplastischem Material oder mit vulkanisationsfähigen Mischungen aus natürlichem oder künstlichem Kautschuk oder einer Mischung beider umspritzt. Der so hergestellte Mehrschichtschlauch wird dann in üblicher Weise mit einem Bleimantel umgeben und vulkanisiert. Dadurch wird die Deckschicht neuerlich an die Gewebeschicht gepresst.
Anstelle der Vulkanisation im Bleimantel kann auch der mit Deckschicht versehene Schlauch in ein Rohr eingeführt oder aber in einer Vulkanisierform bzw. auf andere Weise unter Innendruck vulkanisiert werden.
Mehrschichtschläuche, deren Seele, aber auch deren Deckschicht, aus natürlichem oder künstlichem Kautschuk bestehen und die in einem Arbeitsgang im Bleimantelverfahren oder im Rohr vulkanisiert werden, besitzen hohe Trennfestigkeit, Blasenfreiheit und lange Lebensdauer.
Method and device for the production of tubes with fabric inserts
The present invention relates to a method for producing hoses with fabric inserts, the cover layer of which is applied by the extrusion process, and to a device for carrying out the method.
Hoses, which have high resistance to internal pressure and to wear and tear, are known to be produced in such a way that a hose core made of rubber or rubber-like material with one or more layers of textile material or of metal wires or metal mesh surrounds this layer with a coating made of a polymer, preferably a Thermoplastics, e.g. B. polyvinyl chloride is provided.
In this production, however, it is particularly important to ensure that the individual layers adhere firmly to one another and that in particular the polymer forming the outer covering (cover layer) is firmly and permanently connected to the fabric or wire inserts.
So far, attempts have been made to achieve this goal by arranging adhesive layers between the fabric layer and the cover layer, or by using wide-meshed fabrics as an inlay, in the interstices of which the polymer material of the cover layer can penetrate and, to a certain extent, anchor itself. The top layer was advantageously applied with the aid of an extrusion machine.
It has now been found, and forms the subject of the present invention, that when a cover layer consisting of a polymer, in particular a thermoplastic, is applied with the aid of an extrusion machine, hoses with high separation strength of the layers are achieved when the cover layer is sprayed on in the extrusion machine with the aid of a negative pressure (Vacuum) is carried out, while both the hose to which the cover layer is applied and the air entrained by the same are preheated to temperatures above 500 C.
When applying a thermoplastic coating material with the aid of the extrusion molding machine, care must be taken that this coating material is not cooled down too quickly, since the adhesive strength of thermoplastics is lower in the cold than in the warm. According to the present invention, what is new is that both the hose to which the cover layer is applied and the air carried by it are preheated to temperatures above 500 ° C., expediently to 60 to 100 ° C., during the spraying of the a polymer or polymer mixture existing cover layer on the fabric insert, which can optionally be provided with one or more adhesive layers, is carried out under reduced pressure.
The device is characterized in that in an extrusion molding machine provided with a hose and air preheating system, a vacuum hollow mandrel is coaxially installed in the longitudinally adjustable hollow mandrel of the injection head, the mouth of which is arranged at a distance from the mouth of the injection hollow mandrel, so that a vacuum chamber is formed.
The drawing shows an embodiment of the extrusion head of an extrusion press, in which the method according to the invention can be carried out.
In an injection hollow mandrel 1, which is located in a hollow mandrel holder tube 2 which is adjustable in the longitudinal direction, and which is surrounded by a mouthpiece holder 3 with a mouthpiece 4 and a spray material feed 5, a vacuum hollow mandrel 6 is coaxially installed, which through the tube 7 with the connection 8 is connected to a vacuum pump.
A vacuum chamber 9 is located between the mouth of the hollow vacuum mandrel 6 and the mouth of the hollow injection mandrel 1. If the hose covered with the fabric insert or inserts exits through the opening of the hollow injection mandrel 1, it is covered by the spray material supplied by the injection material feed 5 , the spray material causing the seal against the outside air in the mouthpiece 4. As a result, the chamber 9 on the outlet side of the hose is closed to the outside, and a vacuum is created in the chamber, which sucks the air around and out of the fabric layer.
Now comes the! Hose with the vented fabric insert into the area of the spray material that is under pressure, so the spray material can easily and deeply penetrate the vented fabric, even if the hose is surrounded by dense fabric or tight braids.
Under the effect of the vacuum, however, the hose and the fabric insert are rapidly cooled, since solvent residues left behind during the drying of the adhesives evaporate under vacuum and thereby cause cooling, which increases the temperature difference between the hose or fabric surface and the spray material. If, however, the hose runs through a heating device before entering the injection hollow mandrel, in which it is preheated to a temperature above 500 ° C., suitably 60-100 ° C., good adhesion of the spray material to the fabric is ensured.
The hose and air preheating pipe 10 with hose guide 12, which is provided with an electric heater 11, is used for this purpose. Other heating devices could also be used.
By evacuating while preheating the hose in the spraying and heating device, hoses with fabric inserts and thermoplastic cover layers can be obtained, the separation force of which is about 12 kg / 20 mm (see DIN 20018).
The process is primarily intended for the application of thermoplastic cover layers; however, it can also be used advantageously for the production of such hoses whose cover layers consist of natural or synthetic rubber.
The inner part of the hose (core) can be made of natural or synthetic rubber or thermoplastic material, the fabric insert or inserts made of natural or synthetic fiber material, wire or glass threads, while the cover layer consists primarily of any suitable thermoplastic material, such as polyvinyl resins Plasticizers, condensation products from dicarboxylic acid with diamines (polyamides), from polyethylene or from epoxy compounds.
Instead of the thermoplastics mentioned, mixtures of the same or mixtures of thermoplastics with other plastics, e.g. B. a mixture of Polyvinyhlchorid with acrylonitrile or polyvinyl chloride with Perbunan (registered trademark) are used. The choice of polymer for the top layer is of course not restricted to the examples given above. Any appropriate polymer suitable for the particular purpose for which the hose is to be used can be applied.
However, as has already been emphasized, the process can also be used when spraying cover layers made of natural or synthetic rubber, since in this case the formation of air bubbles during the vulcanization process can be prevented with great certainty.
The process is to be explained by the following examples: From natural rubber or synthetic rubber, with or without regenerative additives, a core is first injected onto a mandrel and this core is covered with a textile insert, e.g. B. by Aufklöppeln provided. In the same work step of bobbin lace, an adhesive solution, for example a chloroprene paint, is applied to the core, optionally also under the topmost thread layer. However, the application of the adhesive solution should be carried out in such a way that the top layer of the topmost thread layer remains as free of it as possible. The hose and the textile cover are then vulcanized, thorned off and dried. An adhesive layer is then applied with the aid of an adhesive solution, for example a solution of nitrile rubber and chlorinated rubber, and this layer is dried.
Before the hose runs into the spray head, the hose core and the textile insert are preheated to a temperature above 500 C, advantageously to 60-100 C. This preheating takes place in such a way that the hose is passed through an electrically heated pipe, whereby it must be ensured that the textile cover does not touch the walls of the heating pipe. The hose, which has been preheated in this way, now goes into the injection nozzle and is given a jacket made of polyvinyl chloride under vacuum.
But you can also make hoses in such a way that an injection-molded rubber hose closed at one end, which is filled with a gas, e.g. B. is filled with air or with a liquid or with steam under pressure, is provided in the usual manner with a textile layer or layers, at the same time an adhesive layer, for example made of chloroprene, z. B. is applied in the form of a solution. After the solution has dried, a second layer of adhesive, e.g. B. consisting of a nitrile rubber-chlorinated rubber mixture, also applied in the form of a solution. The adhesive layers mentioned can also be applied in the form of plates, in which case the drying process described is unnecessary.
If one or more layers in the form of plates are applied between the fabric layer and the cover layer, these plates can be provided with openings beforehand so that the air remaining within the fabric layer can be sucked out through the openings under the effect of vacuum. The hose and the fabric layer or the layers applied in the form of perforated plates are then preheated and then in the spray head under vacuum (e.g. 500-600 mm mercury column) with thermoplastic material or with vulcanizable mixtures of natural or synthetic rubber or a mixture of both overmolded. The multi-layer hose produced in this way is then surrounded in the usual way with a lead jacket and vulcanized. As a result, the cover layer is again pressed against the fabric layer.
Instead of vulcanization in the lead jacket, the hose provided with a cover layer can also be inserted into a pipe or else vulcanized in a vulcanizing mold or in some other way under internal pressure.
Multi-layer hoses, whose core, as well as their outer layer, are made of natural or synthetic rubber and which are vulcanized in a single operation using the lead coating process or in a pipe, have high separation strength, freedom from bubbles and a long service life.