Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von strangförmigen Kunststoffkörpern mit Querwänden
Die Erfindung bezieht sich zunächst auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von strangförmigen Kunststoffkörpern mit Querwänden, insbesondere Innenquerwänden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kunststoffrohre, U-Profile und ähnlich geformte Strangkörper in einem kontinuierlichen Arbeitsgang in bestimmten Abständen mit Querwänden, insbesondere innenliegenden Querwänden zu versehen, die geschlossen oder aber auch unterbrochen sein können. Diese Querwände sollen dabei ebenfalls aus Kunststoff bestehen und mit der Wand des Strangkörpers fest verschmolzen sein.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zunächst der Strangteil des Kunststoffkörpers ohne Querwände mittels eines Extruders geformt und dann im laufenden Wechsel zwischen der Formdüse des Extruders und der Abzugsvorrichtung für den fertigen Kunststoffkörper mittels eines mit dem ausgestossenen Strang mitlaufenden Spritzaggregates sowie einer ebenfalls mitlaufenden Form im oder an dem noch heissweichen Strang die Querwände einander angespritzt werden, und nach Beendigung des Spritzvorganges und nach dem Erstarren des Kunststoffkörpers das Spritzaggregat mit der Form von dem Kunststoffkörper wieder abgezogen und zurückgeführt wird. Zweckmässig ist dabei der Grad der Abkühlung des die Formdüse des Extruders verlassenden Strangkörpers regelbar.
Wird das neue Verfahren auf rohrförmige Kunststoffkörper angewendet, dann dient zweckmässig als Einspritzdüse des Spritzaggregates eine Nadeldüse, die durch die Wandung des rohrförmigen Strangkörpers hindurch in das Rohrinnere eingestochen wird. Wenn es gewünscht wird, kann in die jeweils zwischen zwei Querwänden in dem Strangkörper gebildeten Hohlräume ein gasförmiges Medium. z. B. Luft, eingepresst werden, das die Rohrwand aussen an eine z. B. hohlkugelige Form andrückt.
Während des Einspritzens einer Querwand ist der Rohrstrang von einer vorzugsweise aus zwei Hälften bestehenden und sich mit dem Einspritzvorgang gleichrhythmisch schliessenden Form umschlossen, die für die Dauer des Einspritzens und Erstarrens der Querwand und des damit verbundenen Formschlusses dem Rohr in seiner Laufrichtung folgt. Dabei wird in den zwischen der letzten Querwand und der Rohrformdüse befindlichen Rohrabschnitt Luft oder ein anderes Formiergas eingepresst, damit sich das Rohr allseitig eng an die Formwand anschmiegt. Dabei wird die Abkühlung des Rohrstranges nach dem Verlassen der Rohrformdüse des Extruders so geregelt, dass der Abschnitt zwischen der letzten Querwand und der nächsten Einstichstelle gerade noch so plastisch ist, dass er sich aufbauchen lässt.
Auf diese Weise ist es möglich, aus einem ursprünglich zylindrischen Rohr ein Rohrgebilde herzustellen, das ähnlich dem Grashalm aus kurzen, durch massive Querwände bzw. Knoten miteinander verbundenen Rohrabschnitten besteht, von denen jeder für sich ein sehr knickfestes statisches System bildet.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich auf die verschiedenste Weise verwerten. Man kann die mit dem neuen Verfahren hergestellten Gegenstände auf die mannigfachste Weise nutzen. Sie können als Stützen oder Stangen dienen, die auf Knickung beansprucht sind. Bei Verwendung eines entsprechend elastischen Kunststoffes lassen sich die einzelnen Rohrabschnitte kugelförmig aufblasen, so dass man z. B. Schwimmieinen daraus herstellen kann, die an Fischnetzen zur Bahnbegrenzung in Schwimmsportanlagen oder zu ähnlichen Zwecken Verwendung finden können. Man kann ferner die einzelnen Rohrabschnitte zylindrisch oder nahezu zylindrisch lassen, das ganze Rohrgebilde der Länge nach spalten und die beiden Hälften mitten durch die Querwände zerteilen.
Auf diese Weise erhält man trogförmige Körper, die man beispielsweise zu Futtertrögen oder bei Verwendung eines lichtdurchlässigen Kunststoffes auch zu Blenden für Beleuchtungskörper weiterverarbeiten kann.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens.
Bei einer Ausführungsform dient als Spritzaggregat eine Spritzgussmaschine, die sowohl parallel als auch senkrecht zur Achse des extrudierten Stranges bewegbar ist. Dabei ist zweckmässig mit der Spritzgussmaschine eine mehrteilige Form gekoppelt, die den Strangkörper zeitweise umschliesst, ihm während dieser Umschliessung als Hohlform dient und der Spritzgussmaschine mit deren Geschwindigkeit folgt.
Zweckmässig ist die Vorrichtung nach der Erfindung mit mehreren Einspritzaggregaten ausgerüstet, die in einer Querebene zur Extruderachse um diese Achse herum verteilt sind. Die aus zwei Hälften bestehende Form umschliesst den Rohrkörper für die Dauer des Einspritzvorganges und der festen Verbindung des eingespritzten Kunststoffes mit der Rohrinnenwand.
Nach genügender Festigung der Querwand läuft die ganze Vorrichtung mit der Form wieder zum Ausgangspunkt zurück, um den Vorgang zu wiederholen.
Die Innenwände dieser Form sind zum mindesten in dem vor der Einstichstelle in Laufrichtung des Rohres liegenden Teil als Matrize für die endgültige Form des Rohrkörpers ausgebildet.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung dient zur Führung eines im Querschnitt U-förmigen Strangkörpers eine diesem Querschnitt entsprechende Rinne, während in den Strangkörper zwei die Hohlform für die Querwände bildende Formwände einsetzbar, z. B. einschwenkbar, sind. Mit einer solchen Vorrichtung können Querwände in Kunststoffstrangkörper mit U-förmigem Profil laufend eingesetzt werden.
Zur Herstellung solcher U-förmiger Strangkörper, die sich nach der offenen Seite hin verjüngen, kann eine Vorrichtung verwendet werden, bei der die eine oder auch beide Formwände, die zur Herstellung der Querwände dienen, um ihre Mittelachse verdrehbar und dann aus dem Profil herausschwenkbar sind.
Bei diesen Ausführungsformen ist in der Formtrennungsebene ein Einspritzkanal ausgespart, der nach oben in eine trichterförmige Öffnung ausläuft.
Dieser Trichteröffnung entsprechend ist das Düsen rnundstück des Spritzzylinders kegelig ausgebildet.
Beim Spritzvorgang ist das Düsenmundstück in die Trichteröffnung gepresst, so dass eine dichte Verbin dung vom Spritzzylinder zum Innenraum der Form hergestellt ist.
In den Zeichnungen sind mehrere erfindungsge mässe Vorrichtungen als Beispiele dargestellt.
Fig. 1 veranschaulicht teils im Querschnitt, teils in Seitenansicht eine Ausführungsform, die zur Herstellung von rohrförmigen Formkörpern mit Querwänden dient.
Fig. 2 zeigt schematisch und teilweise im Schnitt eine zweiteilige Backenklappform zum Einspritzen von Querwänden in U-Profile.
Fig. 3 veranschaulicht einen Querschnitt durch ein solches U-Profil mit eingespritzter Zwischenwand.
Fig. 4 zeigt im Längsschnitt den Einspritz- und Formteil der Vorrichtung nach Fig. 1.
Fig. 5 veranschaulicht in grösserem Massstab eine abgeänderte Einspritzvorrichtung.
Fig. 6 zeigt die bei der Vorrichtung nach Fig. 4 verwendete Zylinderführung von oben gesehen.
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer zweiteiligen Klappform zum Einspritzen von Querwänden in kegelige U-Profile.
Fig. 8 ist ein Querschnitt des mit der Vorrichtung nach Fig. 7 hergestellten U-Profils mit eingespritzter Zwischenwand.
Fig. 9 zeigt in schaubildlicher Darstellung ein nach dem neuen Verfahren hergestelltes U-Profil mit sich verjüngenden Seitenwänden.
Fig. 10 ist eine ebenfalls schaubildliche Darstellung eines mit dem neuen Verfahren hergestellten U-Profils mit geraden Seitenwänden.
Die in den Fig. 1, 4 und 6 dargestellte Ausführungsform der Erfindung besteht aus einem Extruder 1, einem Spritzaggragat 2 und einer Abzugsvorrichtung 3. Alle drei Vorrichtungen 1, 2, 3 sind in oder an einem Gestell 4 angeordnet. Die Seitenwangen 5 des Gestells 4 sind durch Schraubstangen 6 fest miteinander verbunden. Der Extruder ist mit einer Formdüse 7 versehen. Im übrigen ist der Extruder in der bekannten Weise ausgebildet.
Das Spritzaggregat besteht aus zwei Einspritzzylindern 8, 8', die diametral einander gegenüberliegend in Führungen 9 angeordnet sind (s. Fig. 6). Die einzelnen Spritzzylinder 8, 8' sind mit Nadeldüsen 10, 10' versehen, die so ausgebildet sind, dass sie in eine plastische Kunstmasse eindringen können.
Mit dem Spritzaggregat ist eine Form 11, 11' verbunden, deren Teile 11 und 11' mit Hilfe eines Druckmittels aufeinandergedrückt und wieder voneinander gelöst werden können. Die Form enthält das Profil des herzustellenden Gegenstandes 12, der ein Gebilde aus einzelnen durch Knoten 13 voneinander getrennten Abschnitten darstellt. Die Zylinder 8, 8' sind mit den üblichen Zum und Ableitungen für das Antriebsmittel versehen. Das Spritzaggregat 2 ist auf einer Spindel 16 verfahrbar, und zwar nach beiden Richtungen hin. Die Fahrgeschwindigkeit des Spritzaggregates 2 entspricht der Geschwindigkeit des durch die Maschine wandernden Gegenstandes 12.
Am hinteren Ende der Maschine ist die Abzugsvorrichtung 3 angeordnet, die aus einem unteren endlosen Band 14 und einem oberen endlosen Band 15 besteht. Zwischen beiden Bändern 14 und 15 wird der fertige Gegenstand 12 gefasst und abtransportiert.
Die beschriebene Maschine wirkt wie folgt:
Aus der Formdüse 7 des Extruders 1 wird ein aus Kunststoff bestehendes glattes Rohr 17 ausgestossen, dessen Wandung noch weich ist. Dieses noch weiche Material wird in der Form 11, 11' in die gewünschte äussere Form gebracht. Dabei stechen die beiden Nadeln 10, 10' durch die Wand des weichen Rohres 17 hindurch, bis ihre Spritzöffnung in das Innere des Rohres gelangt. Dort wird die Wand 13 geformt, indem beide Nadeldüsen so viel Masse der gleichen Art wie die Masse des Rohres 17 ausspritzon, dass eine geschlossene Querwand in dem Rohr gebildet ist. Danach ziehen sich die Nadeldüsen 10, 10' zurück. Inzwischen ist das Rohr 17 mit der neu gebildeten Wand 13 so weit erstarrt, dass die Form 11, 11' geöffnet wird und das Spritzaggregat 2 wieder zurückfahren kann.
Es beginnt der Arbeitsvorgang von neuem. Dabei wird der Strang 12 ununterbrochen mit Hilfe der Abzugsmaschine 3 aus der Maschine herausgezogen.
Nach der Bildung der letzten Querwand 13 könnte in den vorhergehenden Abschnitt ein Gas oder Luft eingeführt werden, durch das der Abschnitt eine kugelförmige Gestalt erhält. Aus dem so hergestellten Gegenstand liessen sich dann die verschiedensten Gebrauchsgüter herstellen.
Sollen U-förmige Strangkörper hergestellt werden, die in bestimmten Abschnitten mit Querwänden versehen sind, dann wird zweckmässig die Ausführungsform nach Fig. 2 verwendet, sofern es sich um U-Profile mit geraden Seitenwänden handelt. In diesem Fall muss in dem U-Profil 18 zeitweise eine Form für die Bildung der Querwände 19 vorhanden sein. Diese Form besteht aus zwei Backen, 20, 21, die an Schwenkkörpern 22, 23 fest angeordnet sind. Die Schwenkkörper 22 und 23 sind um Achsen 24, 25 schwenkbar. Die Schwenkkörper 22 und 23 sind an Kolbenstangen 26, 27 gelenkig anschliessbar.
Dazu dienen die Gelenkstangen 28, 29. Zwischen den Backen 20 und 21 ist der Formhohlraum 30 gebildet. Dieser Formhohlraum steht durch einen engen Kanal 31 mit einem trichterförmigen Raum 32 in Verbindung. In diesen trichterförmigen Raum mündet die Spritzdüse 33 des Spritzzylinders 34. In der dargestellten Lage ist der Formhohlraum 30 bereits mit der Masse 19 angefüllt. Nach dem Erstarren der Masse 19 werden die beiden Backen 20, 21 mit ihren Schwenkkörpern 22, 23 aus dem U-Profil 18 herausgeschwenkt in die mit gestrichelten Linien gezeichnete Lage. Auch dieses Spritzaggregat bewegt sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der U-förmige Strang 18. Er fährt zurück, um eine neue Querwand 30 zu bilden.
Mit Hilfe der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung können die Formbacken 20, 21 mit ihren Schwenkkörpern 22, 23 in dem Profil 35, dessen Seitenwände sich nach aussen verjüngen, gedreht werden, damit ein Ausschwenken einer der Backen 20 oder 21 oder auch beider Backen aus dem Profil heraus möglich wird. Die Schwenkkörper 22, 23 sind um die Achsen 36, 36' schwenkbar. Zum Herausschwenken dienen wieder die Kolbenstangen 26, 27. Zum Verdrehen der Backen 20, 21 dienen zwei Zahnradsegmente 37, 38 mit je einem einseitig angeschliffenen Kegelrad 37', 38'. Der zwischen den Backen 20 und 21 gebildete Formhohlraum 30, in dem sich die Querwand 39 bildet, ist wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 durch einen Kanal 31 mit einem trichterförmigen Raum 32 verbunden, in den die Spritzdüse 33 des Spritzzylinders 34 hineinragt.
In Fig. 9 ist der fertige Strangkörper mit Querwänden 39 dargestellt, der mit der Vorrichtung nach Fig. 7 erzeugt wird. In Fig. 10 ist der U-förmige Strangkörper 18 mit Querwänden 19 dargestellt, wie er mit der Vorrichtung nach Fig. 2 hergestellt werden kann.
Method and device for the continuous production of strand-like plastic bodies with transverse walls
The invention relates initially to a method for the continuous production of strand-like plastic bodies with transverse walls, in particular inner transverse walls.
The invention is based on the object of providing plastic pipes, U-profiles and similarly shaped extruded bodies in a continuous operation at certain intervals with transverse walls, in particular internal transverse walls, which can be closed or interrupted. These transverse walls should also be made of plastic and be firmly fused with the wall of the strand body.
According to the invention, this object is achieved in that first the strand part of the plastic body without transverse walls is formed by means of an extruder and then, while alternating between the die of the extruder and the take-off device for the finished plastic body, an injection unit that runs with the extruded strand and one that also runs along Mold in or on which the still hot-soft strand the transverse walls are injected onto one another, and after completion of the injection process and after the plastic body has solidified, the injection unit with the mold is removed from the plastic body and returned. The degree of cooling of the strand body leaving the die of the extruder can expediently be regulated.
If the new method is used on tubular plastic bodies, then a needle nozzle is expediently used as the injection nozzle of the injection unit, which is pierced through the wall of the tubular extruded body into the interior of the pipe. If desired, a gaseous medium can be introduced into the cavities formed in each case between two transverse walls in the strand body. z. B. air, are pressed in, the outside of the pipe wall to a z. B. presses hollow spherical shape.
During the injection of a transverse wall, the pipe string is enclosed by a mold that preferably consists of two halves and closes at the same rhythm as the injection process, which follows the pipe in its running direction for the duration of the injection and solidification of the transverse wall and the associated form fit. In the process, air or another forming gas is pressed into the pipe section located between the last transverse wall and the pipe molding nozzle so that the pipe clings tightly to the mold wall on all sides. The cooling of the pipe strand after it leaves the pipe-forming nozzle of the extruder is regulated in such a way that the section between the last transverse wall and the next puncture point is just plastic enough that it can be bulged.
In this way it is possible to produce a pipe structure from an originally cylindrical pipe which, similar to a blade of grass, consists of short pipe sections connected to one another by massive transverse walls or nodes, each of which forms a very kink-resistant static system.
The method according to the invention can be used in the most varied of ways. The objects produced with the new process can be used in the most varied of ways. They can serve as supports or rods that are subject to buckling. When using a correspondingly elastic plastic, the individual pipe sections can be inflated spherically, so that z. B. can produce swimming lanes from it, which can be used on fishing nets to limit the lane in swimming facilities or for similar purposes. Furthermore, the individual pipe sections can be left cylindrical or almost cylindrical, the entire pipe structure can be split lengthways and the two halves can be divided through the middle of the transverse walls.
In this way, trough-shaped bodies are obtained which, for example, can be further processed into feed troughs or, if a translucent plastic is used, also into panels for lighting fixtures.
The invention also relates to an apparatus for carrying out the new method.
In one embodiment, the injection unit used is an injection molding machine which can be moved both parallel and perpendicular to the axis of the extruded strand. In this case, a multi-part mold is expediently coupled to the injection molding machine, which temporarily encloses the strand body, serves as a hollow mold during this enclosure and follows the injection molding machine at its speed.
The device according to the invention is expediently equipped with several injection units that are distributed around this axis in a plane transverse to the extruder axis. The shape, which consists of two halves, encloses the pipe body for the duration of the injection process and the fixed connection of the injected plastic with the inner wall of the pipe.
After the transverse wall has been sufficiently strengthened, the entire device with the mold runs back to the starting point in order to repeat the process.
The inner walls of this shape are designed as a die for the final shape of the tube body, at least in the part lying in front of the puncture point in the running direction of the tube.
In another embodiment of the invention, a channel corresponding to this cross section is used to guide a strand body with a U-shaped cross section, while two mold walls forming the hollow shape for the transverse walls can be inserted into the strand body, e.g. B. pivotable, are. With such a device, transverse walls can be used continuously in extruded plastic bodies with a U-shaped profile.
To produce such U-shaped extruded bodies that taper towards the open side, a device can be used in which one or both mold walls, which are used to produce the transverse walls, can be rotated about their central axis and then pivoted out of the profile .
In these embodiments, an injection channel is recessed in the mold parting plane, which runs upwards into a funnel-shaped opening.
Corresponding to this funnel opening, the round nozzle of the injection cylinder is conical.
During the injection process, the nozzle mouthpiece is pressed into the funnel opening so that a tight connection is established between the injection cylinder and the interior of the mold.
In the drawings, several devices according to the invention are shown as examples.
Fig. 1 illustrates, partly in cross-section, partly in side view, an embodiment which is used for the production of tubular shaped bodies with transverse walls.
Fig. 2 shows schematically and partially in section a two-part hinged jaw mold for injecting transverse walls into U-profiles.
3 illustrates a cross section through such a U-profile with an injected partition.
FIG. 4 shows the injection and molded part of the device according to FIG. 1 in longitudinal section.
Fig. 5 illustrates a modified injection device on a larger scale.
FIG. 6 shows the cylinder guide used in the device according to FIG. 4, seen from above.
Fig. 7 is a schematic representation of a two-part folding mold for injecting transverse walls into conical U-profiles.
FIG. 8 is a cross section of the U-profile produced with the device according to FIG. 7 with an injected partition.
9 shows a diagrammatic representation of a U-profile with tapering side walls produced according to the new method.
10 is a likewise diagrammatic representation of a U-profile with straight side walls produced using the new method.
The embodiment of the invention shown in FIGS. 1, 4 and 6 consists of an extruder 1, an injection unit 2 and an extraction device 3. All three devices 1, 2, 3 are arranged in or on a frame 4. The side cheeks 5 of the frame 4 are firmly connected to one another by means of screw rods 6. The extruder is provided with a shaping nozzle 7. Otherwise, the extruder is designed in the known manner.
The injection unit consists of two injection cylinders 8, 8 ', which are arranged diametrically opposite one another in guides 9 (see FIG. 6). The individual injection cylinders 8, 8 'are provided with needle nozzles 10, 10', which are designed so that they can penetrate into a plastic synthetic compound.
A mold 11, 11 'is connected to the injection unit, the parts 11 and 11' of which can be pressed against one another with the aid of a pressure medium and released from one another again. The shape contains the profile of the object 12 to be produced, which is a structure made up of individual sections separated from one another by nodes 13. The cylinders 8, 8 'are provided with the usual inlet and outlet lines for the drive means. The injection unit 2 can be moved on a spindle 16, specifically in both directions. The traveling speed of the injection unit 2 corresponds to the speed of the object 12 moving through the machine.
At the rear end of the machine the take-off device 3 is arranged, which consists of a lower endless belt 14 and an upper endless belt 15. The finished object 12 is gripped between the two belts 14 and 15 and transported away.
The machine described works as follows:
From the die 7 of the extruder 1, a smooth tube 17 made of plastic is ejected, the wall of which is still soft. This still soft material is brought into the desired external shape in the form 11, 11 '. The two needles 10, 10 'pierce the wall of the soft tube 17 until their injection opening reaches the inside of the tube. There the wall 13 is formed in that both needle nozzles eject as much mass of the same type as the mass of the pipe 17 that a closed transverse wall is formed in the pipe. The needle nozzles 10, 10 'then retract. In the meantime, the tube 17 with the newly formed wall 13 has solidified to such an extent that the mold 11, 11 'is opened and the injection unit 2 can move back again.
The work process begins again. The strand 12 is continuously pulled out of the machine with the aid of the withdrawal machine 3.
After the formation of the last transverse wall 13, a gas or air could be introduced into the preceding section, by means of which the section is given a spherical shape. A wide variety of consumer goods could then be made from the object produced in this way.
If U-shaped extruded bodies are to be produced which are provided with transverse walls in certain sections, then the embodiment according to FIG. 2 is expediently used, provided that U-profiles with straight side walls are involved. In this case, a shape for the formation of the transverse walls 19 must be present in the U-profile 18 at times. This shape consists of two jaws 20, 21 which are fixedly arranged on swivel bodies 22, 23. The swivel bodies 22 and 23 can be swiveled about axes 24, 25. The swivel bodies 22 and 23 can be connected in an articulated manner to piston rods 26, 27.
The articulated rods 28, 29 are used for this. The mold cavity 30 is formed between the jaws 20 and 21. This mold cavity communicates with a funnel-shaped space 32 through a narrow channel 31. The spray nozzle 33 of the spray cylinder 34 opens into this funnel-shaped space. In the position shown, the mold cavity 30 is already filled with the compound 19. After the mass 19 has solidified, the two jaws 20, 21 with their swivel bodies 22, 23 are swiveled out of the U-profile 18 into the position shown with dashed lines. This injection unit also moves at the same speed as the U-shaped strand 18. It moves back in order to form a new transverse wall 30.
With the aid of the device shown in FIG. 7, the mold jaws 20, 21 with their pivoting bodies 22, 23 can be rotated in the profile 35, the side walls of which taper outwards, so that one of the jaws 20 or 21 or both jaws can be pivoted out the profile becomes possible. The pivot bodies 22, 23 are pivotable about the axes 36, 36 '. The piston rods 26, 27 are again used for pivoting out. Two gearwheel segments 37, 38, each with a bevel gear 37 ', 38' ground on one side, serve to rotate the jaws 20, 21. The mold cavity 30 formed between the jaws 20 and 21, in which the transverse wall 39 is formed, is connected, as in the embodiment according to FIG. 2, by a channel 31 to a funnel-shaped space 32 into which the injection nozzle 33 of the injection cylinder 34 projects.
FIG. 9 shows the finished strand body with transverse walls 39, which is produced with the device according to FIG. In FIG. 10, the U-shaped strand body 18 is shown with transverse walls 19, as can be produced with the device according to FIG.