DE102008047946A1

DE102008047946A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines Rohres

Info

Publication number: DE102008047946A1
Application number: DE102008047946A
Authority: DE
Inventors: Norbert Kreth; Keith Eugene Steinbrück; Heinrich Dohmann
Original assignee: Battenfeld Extrusionstechnik GmbH
Current assignee: Battenfeld Extrusionstechnik GmbH
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2009-08-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines biaxial gereckten Rohres (5), das die Schritte umfasst: a) Extrudieren eines Kunststoffstranges mittels eines Extruders (1), b) Vorformen des Kunststoffstranges mittels eines Extrusionswerkzeuges (2) zu einem Rohr (3), c) Kalibrieren und Abkühlen des Kunststoffstranges in einem Kalibriervakuumbad (3) mindestens unterhalb des Glasübergangsbereiches des Kunststoffes, d) Abziehen des Rohres (3) mittels eines Abzuges (5), e) Erwärmen des vorgeformten Rohres (3), bis die Kunststoffmasse (6) den Glasübergangsbereich erreicht hat, f) Aufweiten des Rohres (3), g) Formen des Rohres (3), bis das gewünschte Endprodukt (7) erzeugt ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Aufweiten des Rohres (3) gemäß Schritt f) mittels eines Überdruckes erfolgt, das Formen des Rohres (3) gemäß Schritt g) mittels eines umlaufenden Kalibrierabzuges (8) erfolgt, ohne einen Dorn zum Aufbau eines Gegendruckes einzusetzen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Formen und Recken des Kunststoffrohres.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines biaxial gereckten Rohres, das die Schritte umfasst: a) Extrudieren eines Kunststoffstranges mittels eines Extruders, b) Vorformen des Kunststoffstranges mittels eines Extrusionswerkzeuges zu einem Rohr, c) Kalibrieren und Abkühlen des Kunststoffstranges in einem Kalibriervakuumbad mindestens unterhalb des Glasübergangsbereiches des Kunststoffes, d) Abziehen des Rohres mittels eines Abzuges, e) Erwärmen des vorgeformten Rohres, bis die Kunststoffmasse den Glasübergangsbereich erreicht hat, f) Aufweiten des Rohres, g) Formen des Rohres, bis das gewünschte Endprodukt erzeugt ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Formen und Recken des Kunststoffrohres.
Im Stand der Technik sind verschiedene Methoden des Herstellens von biaxial gereckten Rohren bekannt. So offenbart beispielsweise die EP 0 850 136 B1 ein Verfahren, bei dem über eine Ziehvorrichtung das Rohr gereckt wird und das Aufweiten über einen Pfropfen erfolgt. Die EP 0 563 721 B1 offenbart ein ähnliches Verfahren. Hier geschieht die Aufweitung des Rohres über einen Dorn, der in einem Korrugator angeordnet ist, und somit ein erforderlicher Anpressdruck erzeugt werden kann, um das Rohr zu formen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzubieten, mittels dem/der die Abzugskraft für die Reckarbeit reduziert und somit die Prozessstandfestigkeit erhöht wird.
Die Lösung der verfahrenstechnischen Aufgabe ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Aufweiten des Rohres gemäß Schritt f) mittels eines Überdru ckes erfolgt, das Formen des Rohres gemäß Schritt g) mittels eines umlaufenden Kalibrierabzuges erfolgt, ohne einen Dorn zum Aufbau eines Gegendruckes einzusetzen. Es wird also das bereits abgekühlte und kalibrierte Rohr mindestens wieder in den Glasübergangsbereich erwärmt und dann mittels des Kalibrierabzuges gereckt. Der Glasübergangsbereich – auch Erweichungsbereich – kennzeichnet den Bereich der größten Eigenschaftsänderung. Der erforderliche Gegendruck wird nicht wie im Stand der Technik über einen Dorn aufgebracht, sondern durch einen entsprechenden Überdruck im Rohr. Der Druck im Rohr wird durch einen Stopfen gehalten.
Der Kalibrierabzug läuft also mit der Extrusionsgeschwindigkeit synchron. Bedingt dadurch gibt es keine Reibkräfte, welche überwunden werden müssten.
Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, dass das Erwärmen gemäß Schritt e) mittels Infrarot oder Induktion, mittels Heizstrahler oder Heißluftgebläse erfolgt. Der Bereich des Aufweitens kann durch eine geeignete Vorwärmstrecke vergrößert werden.
Die Strecke, in der das Erwärmen und das Recken gemäß Schritt e) erfolgt, kann fortbildungsgemäß weitgehend beliebig groß sein. In diesem Bereich kann auch eine Aufweitung gemäß Schritt f) mit weitgehend jedem Durchmesser erfolgen. Die zu nutzende Bandbreite ist somit wesentlich größer als beim Stand der Technik, es können mit der Erfindung mehrere Bereiche genutzt werden.
Die Lösung bezüglich der Vorrichtung ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierabzug (8) umlaufend ist und die Umlaufgeschwindigkeit zur Extrusionsgeschwindigkeit synchronisierbar ist.
Wie schon beim Verfahren beschrieben wird der benötigte Gegendruck mittels eines im Inneren des aufgeweiteten Rohres aufgebrachten Überdrucks erzeugt. Dies wird zumindest bei Prozessstart so eingesetzt.
Des Weiteren wird das zu reckende Rohr in der Startphase über den Recktemperaturbereich hinaus erwärmt, um den Prozess überhaupt starten zu können. Wenn der Anlaufprozess oder die Umstellphase – Änderung des Verstreckungsverhältnisses – abgeschlossen ist, wird das Rohr in dem Reckbereich wieder entsprechend niedriger temperiert. Wenn möglich, wird nachfolgend nur der Kalibrierabzug zum Recken und Formgeben verwendet (kein oder ein nur geringer Überdruck im Reckbereich). Somit wird der laufende Prozess so einfach und stabil wie möglich gehalten werden.
Mit der vorgeschlagen Erfindung ist es möglich die Abzugskraft für die Reckarbeit zu reduzieren und somit die Prozessstandfestigkeit zu erhöhen. Weiterhin werden weniger Bauteile benötigt und das Abziehen und Formen ist flexibler gestaltbar.
In den Zeichnungen ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben.
1 zeigt eine Extrusionslinie und
2 einen Schnitt durch den Kalibrierabzug.
1 zeigt eine Extrusionslinie mit einem Extruder 1, einem Werkzeug 2, dem extrudierten Rohr 3, ein Kalibrierkühlbad 4 sowie einen Abzug 5. An den Abzug 5 schließt sich eine Erwärmungsstrecke mit einer Heizung 12 an. Die hier dargestellte Heizung ist in zwei Teilbereiche aufgegliedert. Der erste Teilbereich, gleich im Anschluss an den Ab zug 5, dient als Vorwärmung des extrudierten Rohres 3 und ist nicht zwingend erforderlich. Der zweite Teilbereich umfasst eine weitere Heizung 12, die bereits einen Teil des ausgeweiteten Rohres umfasst und die Kunststoffmasse 6 wieder mindestens auf eine Temperatur erwärmt, die im Glasübergangsbereich des zu reckenden Kunststoffes liegt. Der Reckbereich 9 erstreckt sich somit bis in den Kalibrierabzug 8, der das Rohr reckt und formt.
Ein im Inneren der Rohres 3 angeordneter Stopfen 13 ermöglicht den Aufbau eines Überdruckes, der als Gegendruck bzw. unterstützend bei der Formung des Rohres im Kalibrierabzug 8 dient.
Dieser Reckbereich 9 ist in der Länge flexibel handhabbar. Es ist also möglich, die Länge so zu gestalten, dass der erforderliche Temperaturbereich erreicht werden kann. Wird für das Erwärmen bis in den Glasübergangsbereich mehr Zeit benötigt, kann die Aufheizstrecke entsprechend länger gestaltet werden.
Je nach Ausgangstemperatur und zu verarbeitendem Kunststoff ist es auch denkbar, dass im Reckbereich 9 keine Erwärmung erfolgt, sondern über entsprechende Auslegung der Länge ein weiteres Abkühlen bis in den Glasübergangsbereich erfolgt. Im Kalibrierabzug 8 wird das Rohr nun gereckt und auf die gewünschte Endform gebracht, so dass am Ende ein biaxial gerecktes Rohr 7 als Endprodukt vorliegt.
2 zeigt einen Schnitt durch den Kalibrierabzug 8, der aus mehreren Teilelementen 10 besteht. In dieser Darstellung wird verdeutlicht, dass diese Teilelemente 10 die erwärmte Kunststoffmasse 6 umschließen und somit formen und recken können. Unterstützend wird ein Vakuum angelegt, damit die erwärmte Kunststoffmasse 6 an die Kontur des Teilelementes 10 anlegbar ist. Die Pfeile in der 2 sollen verdeutlichen, dass die Kunststoffmasse 6 angesaugt wird.

1: Extruder
2: Werkzeug
3: Rohr
4: Kalibrierabzug
5: Abzug
6: Kunststoffmasse
7: Endprodukt/biaxial gerecktes Rohr
8: Kalibrierabzug
9: Temperierlänge und Reckbereich
10: Teilelement von 8
11: Außenwand von 7
12: Temperierung
13: Stopfen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0850136 B1 [0003]
- EP 0563721 B1 [0003]

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines biaxial gereckten Rohres (5), das die Schritte umfasst: a) Extrudieren eines Kunststoffstranges mittels eines Extruders (1), b) Vorformen des Kunststoffstranges mittels eines Extrusionswerkzeuges (2) zu einem Rohr (3), c) Kalibrieren und Abkühlen des Kunststoffstranges in einem Kalibriervakuumbad (3) mindestens unterhalb des Glasübergangsbereiches des Kunststoffes, d) Abziehen des Rohres (3) mittels eines Abzuges (5), e) Erwärmen des vorgeformten Rohres (3), bis die Kunststoffmasse (6) den Glasübergangsbereich erreicht hat, f) Aufweiten des Rohres (3), g) Formens des Rohres (3), bis das gewünschte Endprodukt (7) erzeugt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufweiten des Rohres (3) gemäß Schritt f) mittels eines Überdruckes erfolgt, das Formen des Rohres (3) gemäß Schritt g) mittels eines umlaufenden Kalibrierabzuges (8) erfolgt, ohne einen Dorn zum Aufbau eines Gegendruckes einzusetzen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen gemäß Schritt e) mittels Infrarot oder Induktiv, mittels Heizstrahler oder Heißluftgebläse erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (8) innerhalb der Extrusionslinie, in der das Erwärmen gemäß Schritt e) erfolgt, weitgehend beliebig groß ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufweitung gemäß Schritt f) mit weitgehend jedem Durchmesser erfolgen kann.
Vorrichtung zum Erzeugen eines biaxial gereckten Rohres (7), mittels der ein extrudiertes Kunststoffrohr (3) aufgeweitet, gereckt und in die gewünschte Endform (7) gebracht wird, wobei ein Kalibrierabzug (8) aus mehreren Teilelementen (10) besteht, wobei mindestens zwei der Teilelemente (10) an der Außenwand (11) des aufgeweiteten Rohres (5) anlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierabzug (8) umlaufend ist und die Umlaufgeschwindigkeit zur Extrusionsgeschwindigkeit synchronisierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Kalibrierabzuges (8) die erwärmte Kunststoffmasse (6) form- und reckbar ist, ohne das zum Aufbau eines Gegendruckes ein Dorn erforderlich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einem Teilbereich auf die Innenwandung des aufgeweiteten Rohres (3) ein Druck aufbringbar ist.