DE102006057781A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Kunststoffrohren - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Kunststoffrohren, bei dem eine Mischung aus Polymer und Peroxyd extrudiert und anschließend vernetzt wird, wobei die Vernetzung zwischen einer Extrusionsdüse und einer Kalibrierung mittels Zuführung von Wärme erfolgt. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das extrudierte Rohr im Bereich (1) zwischen der Extrusionsdüse (8) und der Kalibrierung (9) mindestens teilweise über eine statische und einteilige Stützvorrichtung (2) gestützt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des obigen Verfahrens, bei der erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass eine Stützvorrichtung (2) einteilig und statisch ausgeführt ist und wobei die Stützvorrichtung (2) in einem Raum (6) mit einer Wärmequelle angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Kunststoffrohren, bei dem eine Mischung aus Polymer und Peroxyd extrudiert und anschließend vernetzt wird, wobei die Vernetzung zwischen einer Extrusionsdüse und einer Kalibrierung mittels Zuführung von Wärme erfolgt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Die Herstellung von Rohren aus einer Mischung von Polymer und Peroxyd, auch bekannt unter der Bezeichnung PEXa, zeichnet sich dadurch aus, dass bei niedriger Temperatur extrudiert und anschließend vernetzt wird. Die Vernetzung kann unter Einwirkung von Infrarotstrahlung erfolgen. Als Infrarotquelle ist es bekannt, einen Infrarotofen einzusetzen, der zwischen der Austrittsdüse des Extruders und der Kalibriervorrichtung positioniert wird. Man unterscheidet zwischen einer horizontalen und einer vertikalen Anordnung des Infrarotofens.
  • Im Falle der vertikalen Anordnung wird der Schmelzestrang senkrecht nach oben bzw. in weiterer Folge – nach Umlenkung um 180° – senkrecht nach unten geführt. Danach erfolgt eine Umlenkung um 90°, um den Schmelzestrang in die Kalibriervorrichtung zu führen. Die oftmalige Umlenkung verhindert die Realisierung größerer Rohrdurchmesser (> 50 mm).
  • Bei der horizontalen Anordnung wird der Schmelzestrang von der Austrittsdüse ohne Umlenkung in die Kalibriervorrichtung geführt, wobei eine gewisse Distanz entsprechend der Länge des IR-Ofens überwunden werden muss. Aufgrund dieser Distanz kann speziell bei größeren Dimensionen (> 50 mm) der Durchhang des Schmelzestranges derart erfolgen, dass eine Kalibrierbarkeit nicht mehr gegeben ist.
  • Aus der DE 299 05 651 ist eine Vernetzungseinrichtung für Kunststoffrohre bekannt, wobei die Vernetzung in einem Formkanal initiiert wird, der durch eine Heiz- und Druckänderungseinrichtung gekennzeichnet ist.
  • Wie oben ausgeführt, sind alle bekannten Vorrichtungen und Verfahren nur dafür geeignet, Rohre bis 50 mm Durchmesser zu fertigen, da einerseits bei der horizontalen Ausführung das extrudierte Rohr aufgrund seines Eigengewichtes zu stark durchhängt und andererseits bei der axialen Ausführung aufgrund der erforderlichen Umlenkungen im Durchmesser Grenzen gesetzt sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen derart weiterzubilden, dass der extrudierte Schmelzestrang während des einstufigen Infrarotvernetzens in seiner notwendigen Form über die Distanz zwischen der Austrittsdüse und der Kalibriervorrichtung erhalten bleibt und Rohrdurchmesser > 50 mm realisiert werden können.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass das extrudierte Rohr im Bereich zwischen der Extrusionsdüse und der Kalibrierung mindestens teilweise über eine statische und einteilige Stützvorrichtung gestützt wird. Es wird damit sichergestellt, dass das weichplastische Kunststoffrohr während der Vernetzung gestützt wird und somit auch nicht durchhängt, wodurch auch größere Rohrdurchmesser und damit auch schwerere Rohre realisiert werden können.
  • Fortbildungsgemäß ist vorgesehen, dass der Schmelzestrang, der eine Mischung aus Polymer und Peroxyd beinhaltet, eine Temperatur zwischen 150°C und 180°C, vorzugsweise um 165°C aufweist, und die anschließende Vernetzung bei einer Temperatur zwischen 180°C und 240°C erfolgt. Es wird also bei einer niedrigeren Temperatur die Extrusion des Rohres durchgeführt und in dem anschließenden Bereich zwischen der Düse und vor dem Eintritt in die Kalibrierung das Rohr über die Stützvorrichtung vorgeformt und in der Temperatur erhöht. Der Temperaturbereich ist dabei so gewählt, dass, bezogen auf das jeweilige zu vernetzende Gemisch, die optimale Temperatur eingestellt wird.
  • Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, dass die Zuführung von Wärme mittels Infrarotstrahlung erfolgt, denn Versuche haben gezeigt, dass die Bestrahlung der zu vernetzenden Materialien im Wellenbereich des Infrarotlichtes, also zwischen 780 nm bis 1 mm, vorzugsweise > 0,5 μm die besten Ergebnisse zeigt.
  • Damit das Rohr innerhalb der Stützvorrichtung optimal geführt wird und somit einerseits gut gleiten kann, aber auch andererseits nicht überhitzt wird, ist vorgesehen, die Stützvorrichtung zu temperieren. Sie kann also mittels eines Kühlmediums gekühlt oder mittels eines Heizmediums geheizt werden.
  • Die Aufgabe bezüglich der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gelöst, dass die Stützvorrichtung einteilig und statisch ausgeführt ist, und in einem Raum mit einer Wärmequelle angeordnet ist. Mit einer derartigen Vorrichtung kann das oben beschriebene Verfahren bestens ausgeführt werden. Die Stützvorrichtung verhindert ein Durchhängen des extrudierten Profiles, weiterhin ist die Stützvorrichtung gleichzeitig in einem Raum angeordnet, der die erforderliche Wärmequelle zur Vernetzung aufweist.
  • Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, dass die Stützvorrichtung in Form einer Wendel ausgeführt ist. Vorteilhafterweise ist diese Wendel mit einer Beschichtung versehen, die Infrarotstrahlung reflektiert. Damit ist sichergestellt, dass die aufgebrachte Infrarotstrahlung von der Stützvorrichtung an das zu vernetzende Rohr weitergegeben wird. Damit die Stützvorrichtung temperiert werden kann, ist die Wendel weiterbildungsgemäß als Rohr ausgeführt. Die entsprechenden Anschlüsse hierfür sind allgemein bekannt und müssen nicht näher beschrieben werden.
  • Die in dem Raum, in dem die Stützvorrichtung angeordnet ist, sich befindenden Wärmequellen sind fortbildungsgemäß Infrarotstrahler. Es kann aber auch vorgesehen werden, den gesamten Raum als Infrarotofen auszuführen, in dem sich die Stützvorrichtung befindet.
  • Idealerweise ist die gesamte Vorrichtung mit der Kalibriervorrichtung verschiebbar. Damit das hergestellte Profil, insbesondere das Rohr, im Schmelzestrang seine Form beibehält, ist vorgesehen, einen Rohrinnendruck aufzubringen. Diese Methode ist auch unter dem Namen Schleppstopfen bekannt und hat den Vorteil, dass im Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Schmelzestrang an die Stützvorrichtung angepresst wird.
  • Alternativ kann vorgesehen werden, um die Stützvorrichtung eine Vakuumglocke anzuordnen und somit den Schmelzestrang mittels angelegten Vakuums an die Stützvorrichtung zu saugen. Bei dieser Ausstattungsform versteht es sich von selbst, dass dann die Vakuum- oder Saugglocke lichtdurchlässig ausgeführt ist, zumindestens aus einem derartigen Material hergestellt ist, das mindestens das Infrarotlicht durchlässt, um die Vernetzung zu gewährleisten. Selbstverständlich ist es auch denkbar, den oben beschriebenen Infrarotofen, in dem sich die Stützvorrichtung befindet und welcher zwischen der Extrusionsdüse und der Ka librierung angeordnet ist, derart auszuführen, dass dieser als Vakuumglocke genutzt werden kann.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es gewährleistet, dass der Schmelzestrang einer gleichmäßigen Bestrahlung unterzogen wird und somit die notwendige Vernetzung sichergestellt ist.
  • In den Zeichnungen ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Es zeigt
  • 1 eine komplette Extrusionslinie und
  • 2 den Teilbereich zwischen Extrusionsdüse und Kalibrierung
  • In 1 ist schematisch der Aufbau einer gesamten Extrusionslinie dargestellt. Das Gemisch aus Polymer und Peroxyd, welches zur Herstellung eines Kunststoffprofiles, insbesondere eines Kunststoffrohres oder -schlauches benutzt wird, wird im Extruder 7 aufbereitet und an die Extrusionsdüse 8 übergeben, in der die gewünschte Geometrie des Profiles vorgeformt wird. Anschließend wird der Schmelzestrang in den Bereich zwischen der Extrusionsdüse und der Kalibrierstation 1 übergeben. Hierin befindet sich der Vernetzungsraum 6, der in diesem Ausführungsbeispiel direkt an der Kalibrierung 9 angeordnet ist. Diese dargestellte Gesamtansicht ist eine typische Extrusionslinie, an die sich üblicherweise noch eine weitere Nachfolgeeinrichtung wie eine Säge, eine Wickelvorrichtung oder ähnliches anschließt, was hieraus nicht ersichtlich ist.
  • Der Bereich zwischen der Extrusionsdüse und der Kalibrierung 1 ist in der 2 deutlicher herausgestellt. Sie zeigt die Stützvorrichtung 2, die hier in Form einer Wendel ausgeführt ist. Die Wendel ist fest mit einem Verbindungsblech verbunden, welches an den Anschlussbereich zur Kalibrierung 5 anschließt. Die Stützvorrichtung 2 ist somit einstückig ausgeführt und statisch an der Kalibriereinrichtung 9 befestigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist um die Stützvorrichtung 2 eine Vakuumglocke 3 angeordnet, mittels der ein Raum um die Stützvorrichtung 2 geschaffen wird, in dem ein Vakuum 4 herrscht. Die Vakuumglocke 3 ist so ausgeführt, dass ein um diese angeordneter Infrarotofen (nicht dargestellt) Infrarotstrahlen erzeugt, die bis zu dem zu vernetzenden Rohr, welches in der Stützvorrichtung 2 geführt wird, durchdringen können. Die Vakuumglocke 3 selbst kann so ausgeführt sein, dass an deren Außenwandungen Infrarotstrahler angeordnet werden können und somit die Vakuumglocke 3 selbst als Vernetzungsraum 6 ausgeführt ist.
    • 1
    Bereich zwischen 8 und 9
    2
    Stützvorrichtung
    3
    Vakuumglocke
    4
    Vakuum
    5
    Anschlußbereich zu 9
    6
    Vernetzungsraum
    7
    Extruder
    8
    Extrusionsdüse
    9
    Kalibrierung

Claims (10)

  1. Verfahren zum Erzeugen von Kunststoffrohren, bei dem eine Mischung aus Polymer und Peroxyd extrudiert und anschließend vernetzt wird, wobei die Vernetzung zwischen einer Extrusionsdüse und einer Kalibrierung mittels Zuführung von Wärme erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das extrudierte Rohr im Bereich (1) zwischen der Extrusionsdüse (8) und der Kalibrierung (9) mindestens teilweise über eine statische und einteilige Stützvorrichtung (2) gestützt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusion der Mischung aus Polymer und Peroxyd bei einer Temperatur zwischen 150°C und 180°C, vorzugsweise um 165°C erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernetzung bei einer Temperatur zwischen 180°C und 240°C erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung von Wärme mittels Infrarotstrahlung erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Stützvorrichtung (2) temperiert, insbesondere gekühlt, wird.
  6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die eine Stützvorrichtung (2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (2) einteilig und statisch ausgeführt ist und wobei die Stützvorrichtung (2) in einem Raum (6) mit einer Wärmequelle angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützvorrichtung (2) eine Wendel ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle ein Infrarotstrahler oder Infrarotofen ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendel (2) eine Beschichtung aufweist, die Infrarotstrahlung reflektiert.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8, oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendel (2) als Rohr ausgeführt ist.
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