DE1205265B

DE1205265B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Leichtbaukoerpers aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE1205265B
Application number: DEN17815A
Authority: DE
Inventors: Arnold Vogts
Original assignee: Norddeutsche Seekabelwerke GmbH
Current assignee: Norddeutsche Seekabelwerke GmbH
Priority date: 1960-01-29
Filing date: 1960-01-29
Publication date: 1965-11-18

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Leichtbaukörpers aus thermoplastischem Kunststoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines aus schraubenförmig gewundenen Fadenelementen bestehenden Gitterkörpers aus thermoplastischem Kunststoff, der bei geringem Gewicht eine große Festigkeit und Formsteifigkeit aufweist. Solche Körper sind äußerst vielseitig verwendbar, z. B. im Bauwesen, für Verpackungszwecke, als Kabelisolierungen und für viele andere Zwecke.
Flache oder räumliche Gebilde, hergestellt durch Verbinden von Strängen aus thermoplastischen Maschen, gehören zum Stand der Technik. Sie werden hergestellt, indem aus einer Strangpresse austretende Stränge dreidimensional verformt, im noch erzeugungswarmen, plastischen Zustand stellenweise miteinander in Berührung gebracht und an den Berührungsstellen miteinander verschweißt werden.
Es ist auch bekannt, vorgefertigte Fäden im noch plastischen Zustand auf einem endlosen Trägerband zum Kreuzen zu bringen. An den Kreuzungsstellen verkleben die Fäden, so daß ein gewebeähnlicher Stoff entsteht.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Leichtbaukörper aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt, indem eine Vielzahl von Fäden nebeneinanderliegend schraubenförmig gewendelt, extrudiert und beim Extrudieren die einander benachbarte Fäden stellenweise miteinander verschweißt werden und der so gebildete räumliche Gitterkörper beidseitig mit Folie bedeckt und verbunden und anschließend gereckt wird. Dabei können die Mittellinien der von den Fäden beschriebenen einzelnen Schraubenfiguren in einer Ebene (plattenartig, Fig. 1), auf dem Mantel eines Zylinders (schlauchartig, F i g. 2), auf einer wellenförmig (wellblechartig, Fig.3) oder in anderer Weise gekrümmten Fläche angeordnet sein. Sind die Steigungsrichtungen je zweier benachbarter Schrauben gleich (F i g. 4), so kreuzen sich die Fäden in den Verbindungspunkten; haben sie gegensinnige Steigung (Fig.5), dann ist die Verbindungsstelle länger ausgedehnt und die Fäden kreuzen sich nicht.
Ein solcher Körper hat in allen Richtungen, vor allem auch rechtwinklig zur Grundfläche hohe Elastizität, die ihm viele Anwendungsgebiete eröffnet.
Eine große Formsteifigkeit und Festigkeit ergibt sich dadurch, daß der Gitterkörper beidseitig mit Folien bzw. Platten beschichtet wird, wobei die Schraubenelemente untereinander und an den Tangentenpunkten mit den Folien ebenfalls fest verbunden sind (F i g. 6 bis 8) und der so hergestellte Leichtbaukörper gereckt wird.
Der Leichtbaukörper aus thermoplastischem Kunststoff wird auf einer Vorrichtung gemäß der Erfindung im kontinuierlichen Strangpreßverfahren hergestellt. Die Vorrichtung weist einen Aufbau auf, bei dem jede Düse um eine Achse rotierend oder um 3600 oszillierend gelagert ist, eine zur Drehachse exzentrische Austrittsöffnung aufweist und bei dem die Drehachsen der Düsen parallel zur Auszugsrichtung der gewendelten Fäden angeordnet sind.
Die Mittelpunkte der von den Düsen beschriebenen Kreise können dabei auf einer Geraden, auf einem Kreis, einer wellenförmig oder in anderer Weise gekrümmten Linie angeordnet sein. Die kontinuierlich in Schraubenform austretenden Stränge, z. B. Fäden mit rundem Querschnitt, vereinigen sich dabei zu einer platten-, wellblech- oder schlauchförmigen Struktur.
Außer den drehbar gelagerten Düsen können Schlitzdüsen vorhanden sein, aus denen Folien extrudiert werden, die beim Auspressen so nahe an die Schraubenelemente herangeführt werden, daß sie ebenfalls an den Tangentenpunkten mit ihnen verschweißen. Auf diese Weise entsteht nach Fig. 6 eine ebene Platte, nach F i g. 7 eine Wellplatte oder nach F i g. 8 ein außen und innen mit einem geschlossenen Schlauch bedecktes Rohr.
Eine Vorrichtung, zum Extrudieren eines aus schraubenförmig gewundenen Fadenelementen bestehenden Gitterkörpers (F i g. 1 bis 3) zeigt F i g. 9 im Längsschnitt AB der F i g. 10, parallel zur Auszugsrichtung P. Hier bedeutet a einen üblichen Fadenpreßkopf vor einer nicht dargestellten Schnekkenpresse. An Stelle der gebräuchlichen Fadendüsen sind kleine Röhrchen b parallel zur Auszugsrichtung kreisförmig an der Frontwand des Preßkopfes befestigt. Um sie herum lagern, in dem festen Lagerring d zusätzlich geführt, drehbar die Düsen c. Diese besitzen an ihrem vorderen, vorzugsweise kugelförmig abgerundeten Ende eine radiale oder vorteilhafterweise tangential und schräg zur Auszugsrichtung weisende Düsenbohrung e.
Über ein Ketten- oder Zahnritzel f am anderen Ende erfolgt der Antrieb jeder einzelnen Düse. Bei direktem Eingriff aller Zahnritzel miteinander und einer geraden Anzahl von Düsen (s. F i g. 9 und 10) ergibt sich eine endlose Getriebekette mit gegensinniger Drehrichtung je zweier Nachbardüsen.
Stehen die Ritzel nicht in direktem Eingriff, sondern erfolgt der Antrieb über ein Zentralrad g, so ist die Drehrichtung je zweier Nachbardüsen gleichsinnig (Fig. 11). Alle Düsen sind in der Weise synchronisiert, daß sich in periodischem Wechsel jede Düse nacheinander mit beiden Nachbardüsen in einem Punkt in der Mitte zwischen den Drehachsen trifft (Fig. 10 = Blick auf die Düsen entgegen der Auszugsrichtung, Fig. 10 1 = Schweißstellung, Fig. 10 II = Maschenstellung).
In F i g. 12, einem Längsschnitt durch die Mitte M des Preßkopfes parallel zur AuspreßrichtungP, ist die Anordnung des Preßkopfes zur Herstellung eines Gitterkörpers mit beidseitigem Folienüberzug nach F i g. 8 dargestellt. Das rohrförmige Gehäuse des Preßkopfes ist mit h bezeichnet. Es ist vorn mit dem Rohrstück i zur äußeren Ringdüse k ausgebildet a ist hier ein Verteilerring mit trichterförmigem Einlauf, an dem die Röhrchen b befestigt sind. Die innere Ringdüse I wird gebildet von dem Lagerring d und dem Dom m. Düse c mit Düsenbohrung e und Ritzel f entsprechen den Teilen in F i g. 9 mit gleicher Bezeichnung. Der Antrieb geschieht beispielsweise über das Zahnrad n mit der an h gelagerten Achse o.
Ein durchbrochener Steg p ermöglicht den Durchgang des Antriebs durch den äußeren Ringkanal.
Im Punkt I der Fig. 12 ist die Stellung der Düsen wiedergegeben, in der gerade das fadenförmige Schraubenelement mit der inneren Schlauchfolie verschweißt.
Um ein Zusammenfallen der Struktur des Hohlprofils zu verhindern, muß der thermoplastische Kunststoff unmittelbar nach dem Austritt aus den Düsen gekühlt werden, was durch Einlaufen in ein Kühlbad oder Besprühen mit einer Kühlflüssigkeit erreicht werden kann. Eventuell ist es bei der Verarbeitung von weicheren Kunststoffen erforderlich, daß das einzelne Schraubenelement im Bereich des Düsenaustritts durch einen inneren Dorn q, gegebenenfalls mit Schraubenrille r, gestützt werden muß, der fest oder drehbar gemäß F i g. 9 an der Düse c angebracht ist. Der Dorn q besteht vorteilhaft aus Tetrafluoräthylen wegen der geringeren Adhäsions-bzw. Reibungswerte gegenüber dem thermoplastischen Kunststoff.
Um die Schweißstellen an den Punkten, an denen die Schraubenelemente einander berühren, zu vergrößern, ist es möglich, gewissermaßen als »Schweiß-Zusatzmaterial« noch Längsfäden oder -streifen mit auszupressen, die aus feststehenden Düsenbohrungens (Fig. 13) zwischen je zwei Düsen c austreten.
Ohne weiteres lassen sich auch zwei oder mehrere Düsenbohrungen in einer Düse anbringen; das ergibt zwei- oder mehrgängige Schraubenelemente. Auch können die Düsendrehzahlen beliebig variiert werden, um die verschiedensten Muster zu erhalten.
Als einfache Düsen eignen sich auch gebogene Röhrchen t, ähnlich der Anordnung in F i g. 14.
Um bei der Verwendung des Leichtbaukörpers als Rohrleitung mit Flanschverbindung eine gute Verbindung zwischen Flanschscheibe und Rohrende zu erzielen und um der dort höheren Beanspruchung zu entsprechen, wird vorgeschlagen, die Schraubenelemente im Bereich der Flanschen mit kleiner werdender Steigung bis zur gegenseitigen Anlage der einzelnen Schraubenwindungen auszupressen. Dies kann erreicht werden durch progressives Erhöhen der Düsendrehzahl bei gleichbleibender Auszugsgeschwindigkeit.
Fig. 15 zeigt die auf die Rohrenden geklebten bzw. geschweißten Flanschscheiben u mit dem Bereich v der kleiner werdenden Steigung der Schraubenelemente.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen eines Leichtbaukörpers aus thermoplastischem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Fäden nebeneinanderliegend schraubenförmig gewendelt, extrudiert und beim Extrudieren die einander benachbarten Fäden stellenweise miteinander verschweißt werden und der so gebildete räumliche Gitterkörper beidseitig mit Folie bedeckt und verbunden und anschließend gereckt wird.
2. Vorrichtung zum Extrudieren eines aus schraubenförmig gewundenen Fadenelementen bestehenden Gitterkörpers aus nebeneinanderliegenden Düsen, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Düsen (c) um eine Achse rotierend oder um 3600 oszillierend gelagert ist, eine zur Drehachse exzentrische Austrittsöffnung (e) aufweist und daß die Drehachsen der Düsen parallel zur Abzugsrichtung (P) der gewendelten Fäden angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte jeder der Düsen (c) auf einer Geraden oder auf einem Kreisring oder auf einer beliebigen Kurvenlinie angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der angetriebenen Düsen (c) ein am Preßkopf (a) befestigtes Röhrchen (b) mündet, durch das das thermoplastische Material den Düsen zugeführt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß hinter jeder Düsenaustrittsöffnung (e) ein drehbar oder fest gelagerter Dorn (q) mit oder ohne Führungsrille(r) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den drehbar gelagerten Düsen (c), aus denen schraubenförmig gewendelte Fäden extrudiert werden, Schlitzdüsen (k) zum Bedecken des aus den schraubenförmig gewendelten Fäden bestehenden Gitterkörpers mit Folie zugeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 846 158, 619 990, 226 020, 109 682; österreichische Patentschriften Nr. 200333, 188 100; schweizerische Patentschrift Nr. 12457; USA.-Patentschrift Nr. 2738298,