DE1037119B - Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Staeben, Profilen, Rohren und derartigen laenglichen Gegenstaenden aus thermoplastischen Stoffen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Stäben, Profilen, Rohren und derartigen länglichen Gegenständen aus thermoplastischen Stoffen Die Verarbeitung von thermoplastischen Stoffen mit kurzem Schmelzbereich, welcher z. B. bei Superpolyamiden und Polyestern, wie Polymethylenterephthalat. weniger als 200 C beträgt, ist bisher auf Schwierigkeiten gestoßen. So setzt sich das schmelzflüssig in die Form eintretende Material beim Abkühlen leicht in derselben fest, wodurch dann Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des geformten Gebildes oder sogar Verstopfungen der Form selbst auftreten, und ferner tritt häufig eine Hohlraumbildung im Innern des geformten und noch nicht ganz erstarrten Materials ein.
• Derartige Mängel waren bei der Verarbeitung der früher verwendeten Kunstharze mit einem größeren Schmelzintervall, wie z. B. den Celluloseestern, nicht beobachtet worden, da dort das Material in einem plastischen Ubergangszustand verformt werden kann und eine ganz allmähliche Erweichung bzw. Erstarrung stattfindet.
• Die geschilderten Schwierigkeiten bei der Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe mit einem kurzen Schmelzintervall machen sich insbesondere bei der kontinuierlichen Herstellung geformter länglicher Gegenstände, wie Stäbe, Rohre, Bänder u. dgl., störend bemerkbar. Das zu verarbeitende Material muß dabei der gekühlten Formvorrichtung kontinuierlich im schmelzflüssigen Zustand zugeleitet und das gebildete Formstück gIeichzeitig mittels Walzen kontinuierlich abgezogen werden.
• Zur Herstellung von Rohren oder Profilen aus Kunstharzen, die sich im plastischen Zustand verarheiten lassen, werden unter anderem Strangpressen mit einem besonders langen Preßzylinder verwendet, wobei die betreffenden Kunststoffe durch den Preßstempel intermittierend in dem Preßrohr verformt und nach der Formgebung am Austragsende durch Kühlung verfestigt werden. Leider eignen sich derartige Vorrichtungen aber nicht für thermoplastische Stoffe mit einem kurzen Schmelzbereich.
• Auch hat man schon empfohlen, ein Schmiermittel mit hohem Druck in die eigentliche Formvorrichtung einzupressen, so daß sich zwischen ihrer Wandung und dem zugeführten schmelzflüssigen Kunstharz ein dünner Schmiermittelfilm ausbildet, welcher z. B. ein Festkleben des erstarrenden Materials an der Formvorrichtung verhindert. Bei dieser bekannten Arbeitsweise bereitet es aber Schwierigkeiten, die Zufuhr des Schmiermittels richtig zu dosieren und so die Ausbildung einer gleichmäßigen Filmschicht sicherzustellen.
• Erfindungsgemäß lassen sich nun die geschilderten Nachteile und Mängel umgehen, wenn man mittels einer mit Abzugswalzen versehenen Vorrichtung arbeitet, bei welcher in der Zufuhrleitung für den geschmolzenen thermoplastischen Stoff zu der gekühlten Formvorrichtung sowohl ein Ventil zur Regelung des Druckes wie eine Einrichtung zur Regelung der Temperatur der Schmelzflüssigkeit vorgesehen ist und welche ferner zwischen der Zufuhrleitung und der Formvorrichtung ein Verbindungsstück aus einem die Wärme schlecht leitenden Material aufweist, welches innen das gleiche Profil wie die Formvorrichtung zeigt.
• Durch das Zusammenwirken einer sorgfältigen Druck- und Temperaturregelung der Schmelzflüssigkeit mit dem vor dem Eintritt in die Formvorrichtung sich ergebenden abrupten Wärmeübergang sowie mit der Abzugswalze wird erreicht, daß aus der Formvorrichtung kontinuierlich Stäbe, Rohre oder andere längliche Gegenstände mit guter Oberflächenbeschaffenheit und konstantem Durchmesser abgezogen werden können, ohne daß die Gefahr eines Festklebens an den Wänden der Form oder eines Verstopfens derselben besteht.
• Als die Wärme schlecht leitendes Material für das Verbindungsstück zwischen der Zuleitung und der eigentlichen Formvorrichtung kann man z. B. Glas, Tetrafluoräthylen usw. verwenden. Vorzugsweise sind hierfür aber Asbestprodukte geeignet, wie sie beispielsweise von der Turners Asbestos Cement Company in den Handel gebracht werden.
• Zur Erläuterung der Erfindung folgt eine Beschreibung an Hand der Zeichnung, in der Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wiedergibt und Fig. 2 und 3 Ausführungsformen für die Druckregelungsvorrichtung.
• Fig. 1 bedeutet 1 einen Fülltrichter zum Zuführen von gekörntem thermoplastischem Material zu einer Strangpresse 2, in der eine Schnecke 3 die Körner nach einer Zone transportiert, in der sie geschmolzen werden. Die dafür erforderliche Wärme wird über einen konzentrischen Kanal 4 zugeführt. Diese Erwärinung kann aber auch mittels Heizelementen oder auf andere bekannte Weise erfolgen. Das geschmolzene Material wird dann in eine Leitung 5 gepreßt, und gleich beim Eintritt wird seine Temperatur mit Hilfe eines Thermometers 6 überprüft, die die Wandtemperatur der Leitung 5 angibt.
• Hinter dem Thermometer 6 befindet sich in der Leitung 5 eine Vorrichtung zum Regeln des Druckes, die ganz allgemein mit 7 bezeichnet ist.
• Fig. 2 stellt eine besondere Art der Druckregelung dar, bei welcher eine Zahnradpumpe 8 mit einem Überlaufventil 9 zusammenarbeitet, und die Leistung der Zahnradpumpe derart eingestellt wird, daß der Druck hinter derselben stets etwas höher ist als der Druck, auf den der Überlauf 9 eingestellt ist. Auf diese Weise läuft dauernd eine kleine Menge geschmolzenen Materials durch den Uberlauf 9. Der in der Leitung 5 erwünschte Druck wird mittels einer Meßvorrichtung 10 gemessen.
• Die aus dem Überlauf 9 ausfließende, zuviel zugeführte Schmelzflüssigkeit kann wieder aufs neue zu Körnern verarbeitet oder zu der Schnecke 3 zurückgeführt werden. Eine andere Art der Druckregelung ist in Fig.3 dargestellt. Die Regelvorrichtung 7 besteht hier aus einem Flüssigkeitsreduzierventil 11, so daß kein Material zurückgeführt oder aufs neue geschmolzen werden muß. Im Reduzierventil 11 befindet sich ein Kolben 12, der mit einer Querbohrung 13 und einer anschließenden Längsbohrung 14 versehen ist.
• Die Querbohrung 13 steht in direkter Verbindung mit einer ringförmigen Nut 15 im Körper des Ventils 11, welche ihrerseits einen Anschluß an die Leitung 5 für die Zufuhr von geschmolzenem Material aufweist. Die Längsbohrung 14 ist mit der Leitung 5 für die Abfuhr von geschmolzenem Material aus dem Reduzierventil 11 verbunden. Das Ventil 11 wird so eingestellt, daß der Kolben 12 sich nach oben bewegt und damit die ringförmige Nut 15 völlig oder teilweise abschließt, sobald der Druck in der Leitung 5 hinter dem Reduzierventil zu hoch wird. Die Einstellung geschieht mittels einer Feder 16, die durch einen mit Stift 18 verbundenen Ring 17 den Stand eines Hilfskolbens 19 regelt. Die Bewegung des Kolbens 12 wird auf den Hilfskolben 19 mit Hilfe eines hitzebeständigen Fettes aus z. B. organischen Polysiloxanen in den Raum zwischen den beiden Kolben übertragen. Der Druck wird auch hier wieder mit Hilfe der Meßvorrichtung 10 gemessen.
• Wie aus Fig. 1 ersichtlich, gelangt das geschmolzene Material von Leitung 5 in eine Temperiervorrichtung 20, die von einem Mantel 21 umgeben ist. Mit dieser Temperiervorrichtung 20 wird das Material genau auf die erwünschte Temperatur gebracht. Die Temperatur des geschmolzenen Materials wird vor und nach der Temperiervorrichtung mit Hilfe der Thermometer 22 hzw. 23 gemessen. Die Thermometer 6, 22 und 23 sowie die Druckmeßvorrichtung 10 können gewünschtenfalls registrierende Vorrichtungen sein.
• Aus der Temperiervorrichtung 20 gelangt die geschmolzene Masse in ein Rohr 24 von Asbestmaterial, das die Wärme schlecht leitet, und an dieses Verbindungsstück 24 schließt sich eine zylindrische Formvorrichtung 25 an, welche mit einer durch einen Mantel 26 strömenden Kühlflüssigkeit gekühlt wird.
• Der erstarrte Stab 27 wird dann durch die Walzen 28 und 29 aus der Formvorrichtung 25 abgezogen. Der Durchmesser des fertigen Stabes 27 ist infolge des Erstarrungsschrumpfes etwas kleiner als derjenige der Formvorrichtung.
• Durch die Maßnahmen nach der Erfindung wird sichergestellt, daß an der Stelle, wo geschmolzenes Material im Verbindungsstück 24 erstarrt, kein allmählicher Temperaturübergang auftritt. Es bildet sich also an der Stelle der ersten Erstarrung kein sehr dünner Film von festem Material, welcher durch die Schmelzflüssigkeit gegen die Wand festgedrückt werden könnte. Wie in der Fig. 1 angegeben ist, bildet sich vielmehr an der Stelle der ersten Erstarrung (das erstarrte Material ist schraffiert angegeben) eine ziemlich dicke Haut, die sich in der Formvorrichtung fortbewegt und dort allmählich wächst. Durch die Ausbildung dieser dicken Schicht wird also verhindert, daß das erstarrte Material gegen die Wand festgedrückt wird. Bei zu hohen Drücken bewegt sich die erstarrte Masse allerdings auch mit Stößen vorwärts, und es wird dann kein regelmäßiges Produkt gebildet. Bei zu niedrigem Druck wird die Form dagegen nicht genügend gefüllt, und es treten Gußfehler usw. auf. Eine sorgfältige Druck- und Temperaturregelung ist daher von großer Bedeutung.
• Bei der Herstellung von Stäben aus Nylon 6 betrug die Temperatur bei Thermometer 6 im allgemeinen 2600 C. Sie liegt mit Rücksicht auf ein störungsfreies Arbeiten der Regelvorrichtung 7 bedeutend höher, als erforderlich ist, um ein flüssiges formbares Material zu erhalten. Bei Thermometer 22 betrug die Temperatur 2250 C, und bei Thermometer 23 war die Temperatur 2300 C. Der Druck vor der Temperiervorrichtung 20, eingestellt mit Hilfe der Regelvorrichtung 7, hängt von der Dicke des herzustellenden Stabes ab. In der nachstehenden Tabelle sind die Bedingungen angegeben, die bei der Herstellung von Stäben von verschiedenen Abmessungen angewandt wurden.

  Durchmesser Stab | Druck | Geschwindigkeit

  mm | at | m/min

  6 8 20

  6 12 29

  9 15 10

  12 16 bis 20 8 bis 9

  Das Kühlwasser im Kühlmantel 26 wurde im allgemeinen auf ungefähr 100 C gehalten, und die Temperatur des Stabes 27, der aus der Formvorrichtung 25 kommt, betrug im allgemeinen ungefähr 600 C.
• Auch bei der Herstellung von Stäben aus anderem thermoplastischem Material mit einem kurzen Schmelzbereich wurden mit der Vorrichtung nach der Erfindung günstige Resultate erhalten.

Claims (3)

1. PATENTANSPRECHE 1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Stäben, Profilen, Rohren und derartigen länglichen Gegenständen aus thermoplastischen Stoffen mit einem kurzen Schmelzbereich, welche eine Zufuhreinrichtung zur Lieferung eines konstanten Stromes des geschmolzenen Stoffes durch eine Zufuhrleitung zu einer gekühlten Formvorrichtung und Abzugwalzen für das Ziehen des Formstückes aus der Formvorrichtung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung zunächst mit einem Ventil zur Regelung des Druckes des geschmolzenen Stoffes und dann mit einer Vorrichtung zur Regelung der Temperatur des geschmolzenen Stoffes versehen ist, wobei die Verbindung zwischen Zufuhrleitung und Formvorrichtung innen dasselbe Profil aufweist wie die Formvor- richtung und aus einem die Wärme schlecht leitenden Material hergestellt ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein mit einer Überlaufvorrichtung versehenes Druckventil ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Flüssigkeitsreduzierventil ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 384 998.