DE1218707B

DE1218707B - Vorrichtung zum Strangpressen und Innenkalibrieren von Rohren oder Schlaeuchen aus thermoplastischem Material

Info

Publication number: DE1218707B
Application number: DES73407A
Authority: DE
Inventors: Gerrit Schuur
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1960-04-12
Filing date: 1961-04-10
Publication date: 1966-06-08
Also published as: NL250414A; BE602407A; GB914850A; NL260012A; FR1287727A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B29d

Deutsche Kl.: 39 a3 - 23/04

Nummer: 1218707

Aktenzeichen: S 73407 X/39 a3

Anmeldetag: 10. April 1961

Auslegetag: 8. Juni 1966

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Strangpressen und Innenkalibrieren von Rohren oder Schläuchen aus thermoplastischem Material, insbesondere mit stark kristallinem Gefüge des thermoplastischen Materials, mit einem in waagerechter oder im wesentlichen waagerechter Richtung weisenden Spritzkopf mit ringförmiger Öffnung und einer hohlen Innenkalibriereinrichtung, deren eines Ende an ein sich durch einen hohlen Dorn erstreckendes Kühlflüssigkeitszuführrohr für die Kühlung des strang- ίο gepreßten Rohres von innen her angeschlossen ist.

Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung wird das aus dem Strangpreßkopf austretende und beispielsweise aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen od. dgl. bestehende Erzeugnis dadurch abgekühlt, daß das Innere der hohlen, in sich abgeschlossenen Innenkalibriereinrichtung mit Kühlflüssigkeit durchspült wird, wodurch das aus der Öffnung des Spritzkopfes austretende noch plastische Material erstarrt und die gewünschte rohrförmige Gestalt beibehält. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß sie verhältnismäßig langsam arbeitet, da die Wärmeabfuhr vom stranggepreßten Rohr indirekt, nämlich über die mit dem metallischen Dorn verbundene Wandung der Innenkalibriereinrichtung erfolgt.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Strangpressen von Rohren oder Schläuchen erfolgt zwar die Kühlung des aus dem Strangspritzkopf austretenden rohrförmigen Erzeugnisses von innen her durch unmittelbare Berührung mit einer Kühlflüssigkeit, diese Vorrichtung hat aber den Nachteil, daß der im Inneren des hohlen Domes angeordnete Zuführungskanal für die Kühlflüssigkeit nicht thermisch vom Dorn isoliert ist und daß darüber hinaus die Kühlflüssigkeit ohne weiteres mit den Stirnenden des Domes in Berührung kommt. Dadurch tritt aber eine starke Abkühlung des Domes und des Spritzkopfes ein, was zur Folge hat, daß die damit stranggepreßten Erzeugnisse früher oder später Anzeichen von Brüchen oder Rissen aufweisen, insbesondere dann, wenn das Rohr einem Innendruck einer verdünnten wäßrigen Lösung von oberflächenaktiven Stoffen ausgesetzt ist.

Eine weitere bekannte Vorrichtung zum Strangpressen umfaßt einen in waagerechter Richtung weisenden Spritzkopf mit einem hohlen Dorn, der als Kanal zum Zuführen von Druckluft in das Innere des aus dem Spritzkopf austretenden stranggepreßten Rohres dient, wodurch sich das Rohr gegen eine wassergekühlte Außenkalibriereinrichtung anlegt. Auch hier besteht der Nachteil, daß der Spritzkopf durch die Druckluft, die unmittelbar mit den Stirn-Vorrichtung zum Strangpressen und
Innenkalibrieren von Rohren oder Schläuchen
aus thermoplastischem Material

Anmelder:

Shell Internationale Research Maatschappij N.V., Den Haag

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Gerrit Schuur, Delft (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 12. April 1960 (250 414),

vom 12. Januar 1961 (260 012) - -

enden des Spritzkopfes in Berührung kommt, abgekühlt wird und daß darüber hinaus durch die wassergekühlte Außenkalibriereinrichtung nur eine indirekte Abfuhr der Wärme des stranggepreßten Rohres erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Strangpressen und Innenkalibrieren von Rohren oder Schläuchen aus thermoplastischem Material zu schaffen, bei der der Spritzkopf nicht durch die Kühlflüssigkeit abgekühlt und das stranggepreßte Erzeugnis nach Austritt aus dem Spritzkopf trotzdem schnell erstarrt.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Zuführungsrohr vom hohlen Dom thermisch isoliert ist und daß das andere Ende der Innenkalibriereinrichtung eine oder mehrere Auslaß-Öffnungen für die Kühlflüssigkeit aufweist. Die Kühlflüssigkeit kann so am Ende der Kalibriereinrichtung in unmittelbare Berührung mit der Innenwand des stranggepreßten Rohres kommen.

Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Innenkahbriereinrichtung an der Innenwand des aus dem Spritzkopf austretenden stranggepreßten Rohres anliegt und somit vermieden ist, daß die aus dem dem Spritzkopf abgewandten Ende der Innenkalibriereinrichtung austretende Kühlflüssigkeit um die Kalibriereinrichtung herum zu den Stirnenden des Domes zurückströmt, ergibt sich der Vorteil, daß

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trotz der Tatsache, daß das stranggepreßte Rohr infolge der unmittelbaren Berührung mit der Kühlflüssigkeit stark abgekühlt wird, die Wärme vom Spritzkopf nicht abgeführt wird. Dadurch ist aber die Herstellung von Rohren oder Schläuchen aus thermoplastischem Material möglich, die auch im Fall, in dem sie von einen Innendruck erzeugenden verdünnten wäßrigen Lösungen von oberflächenaktiven Stoffen durchströmt werden, nicht zur Bruch- oder Rißbildung neigen.

Außerdem geht die Herstellung von stranggepreßten Rohren und Schläuchen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung viel schneller als bei den bekannten Vorrichtungen mit indirekter Wärmeabfuhr vonstatten.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Zeichnung veranschaulicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt,

Der mit einer ringförmigen Öffnung versehene Spritzkopf 1 ist mit einem hohlen Dorn 2 ausgerüstet, der konzentrisch mit dem Spritzkopf 1 in diesem angeordnet ist; in dem Dorn befindet sich ein damit gleichachsiges Kühlflüssigkeitszuführungsrohr 3, das gegenüber dem hohlen Dorn 2 thermisch isoliert ist, z. B. durch einen Luftmantel 4, der zwischen dem Rohr 3 und dem Dorn 2 Hegt und so eine unerwünschte Abkühlung des Domes verhindert. Das Zuführungsrohr 3 erweitert sich und bildet eine hohle Innenkalibrierernrichtung 5, die sich in der Richtung des Strangpressens etwas verjüngen kann, so daß der Außendurchmesser des von dem Spritzkopf abgewandten Endes dieser Einrichtung annähernd gleich dem Innendurchmesser des herzustellenden Rohres ist. An diesem äußeren Ende besitzt die Kalibriereinrichtung eine oder mehrere Öffnungen 6, aus denen die über das Rohr 3 zugeführte Kühlflüssigkeit austreten kann, um danach in unmittelbarer Berührung mit der Innenwand des aus dem Spritzkopf ausgepreßten Rohres 7 zu kommen, und zwar von dem Punkte ab, an welchem das stranggepreßte Rohr von der Kalibriereinrichtung abläuft.

Die Kühlflüssigkeit wird vorzugsweise in einer solchen Menge zugeführt, daß das stranggepreßte Rohr vollständig oder im wesentlichen vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist.

Als Kühlflüssigkeit wird gewöhnlich Wasser verwendet, doch kann man grundsätzlich auch jede andere Flüssigkeit verwenden, vorausgesetzt, daß sie das thermoplastische Material, aus dem die Rohre hergestellt werden, nicht angreift. Allerdings sind flüchtige Flüssigkeiten, deren Siedepunkt unter etwa 60° C Hegt, nicht geeignet.

Die als Kühlmittel benutzte Flüssigkeit kann gegebenenfalls der erneuten Verwendung bei dem Strangpreßverfahren zugeführt werden, nachdem man sie wieder auf die erforderliche Temperatur gebracht hat, bei der es sich gewöhnlich annähernd um die Raumtemperatur handelt; allerdings kann die Temperatur gegebenenfalls auch unter der Raumtemperatur Hegen,

Zwar erfolgt das Strangpressen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im allgemeinen in waagerechter Richtung, doch kann man auch Abweichungen von der waagerechten Richtung vorsehen, die einen Winkel von 20° gegenüber der Waagerechten nicht überschreiten.

Der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt besondere Bedeutung bei der Herstellung von Rohren u. dgl. aus hochkristallinem thermoplastischem Material zu; bei einem solchen Material handelt es sich z. B. um feste Äthylenpolymere, insbesondere die mit Hufe von Niederdruckverfahren, beispielsweise mit Hilfe des Verfahrens nach Ziegler, hergestellten, ferner um Polypropylene u. dgl. Die Vorrichtung beschränkt sich jedoch nicht auf das Strangpressen mit

ίο diesen MateriaHen, sondern sie läßt sich vorteilhaft auch für die Herstellung von Rohren aus anderen thermoplastischen MateriaHen anwenden, z. B. bei Rohren aus Polyvinylchlorid, aus Styrol enthaltenden Polymeren u. dgl. Dem in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verarbeitenden thermoplastischen Material können vorzugsweise Füllstoffe, z. B. Flammruß, Antioxydationsmittel, innere Schmiermittel u. dgl., beigefügt werden.

Im folgenden werden zwei Beispiele für die Herstellung von thermoplastischen Rohren mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.

Beispiel 1

Aus einem Niederdruckpolyäthylen mit einem

Schmelzindex von 0,2, dem 2 % Flammruß als Füllstoff beigegeben war, wurde ein Rohr mit einem Außendurchmesser von 25 mm und einer Wandstärke von 2,3 mm durch Strangpressen bei einer Temperatur von 220 bis 230° C mittels des waagerechten Spritzkopfes hergestellt, der den hohlen Dorn mit einem zentralen, thermisch isoHerten Kühlwasserzuführungsrohr umfaßte. Dieses Zuführungsrohr stand in Verbindung mit einer Innenkalibriereinrichtung, die gegenüber dem vorderen Ende des hohlen Domes in der Richtung des Strangpressens um einige Zentimeter versetzt war und aus einem hohlen Metallrohr mit einer Länge von 250 mm bestand, welches an der Oberseite des von dem hohlen Dorn abgewandten Endes eine Öffnung besaß und an diesem Punkt einen Außendurchmesser von 20,4 mm hatte. Während des Strangpressens des Rohres wurde Kühlwasser mit einer Temperatur von etwa 15° C mit einer solchen Durchsatzgeschwindigkeit zugeführt, daß das stranggepreßte Rohr und die Kalibriereinrichtung vollständig gefüllt gehalten wurden.

Das unter Anwendung der direkten Innenkühlung und der InnenkaHbrierung hergestellte Rohr wurde bei 80° C und einer Tangentialspannung in der Rohrwand von 60 kg/cm² geprüft, wobei das Rohr mit Wasser gefüllt war. Unter diesen Bedingungen betrug die mittlere Standzeit bis zum Auftreten von Rissen 17 Stunden.

Ein Vergleichsrohr aus dem gleichen Material, das jedoch nach einem übHchen Verfahren mit Außenkühlung hergestellt wurde, zeigte bis zum Auftreten von Rissen eine mittlere Standzeit von nur 1,6 Stunden, wenn es unter den gleichen Bedingungen geprüft wurde.

Bei einer Prüfung bei 80° C und einer Tangentialspannung in der Wand von 30 kg/cm², wobei das Rohr mit einer 0,5prozentigen wäßrigen Lösung eines Gemisches von sekundären Alkylsulfaten und Alkylarylsulfonaten gefüllt war, zeigte ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestelltes Rohr auch nach 450 Stunden nach keine Risse, während ein unter Anwendung der Außenkühlung hergestelltes Vergleichsrohr unter den gleichen Bedingungen nur eine Standzeit von 68 Stunden erreichte.

Beispiel 2

Es wurden Rohre nach dem Beispiel 1 hergestellt, wobei als Ausgangsmaterial ebenfalls Niederdruckpolyäthylen mit einem Schmelzindex von 0,2 verwendet wurde, das jedoch keinen Flammruß enthielt.

Vor der Prüfung wurden die Rohre 500 Stunden lang in Wasser von 80° C gelagert.

Dann wurde die Prüfung bei 80° C und mit einer Tangentialspannung in der Rohrwand von 40 kg/cm² durchgeführt, wobei das Rohr mit Wasser gefüllt war; die mittlere Standzeit bis zum Auftreten von Rissen betrug 166 Stunden.

Ein Vergleichsrohr aus dem gleichen Material, das mit Außenkühlung hergestellt wurde, zeigte genau unter den gleichen Bedingungen eine mittlere Standzeit von 63 Stunden bis zum Auftreten von Rissen.

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Strangpressen und Innenkalibrieren von Rohren oder Schläuchen aus thermoplastischem Material, insbesondere mit stark kristallinem Gefüge des thermoplastischen Materials, mit einem in waagerechter oder im wesentlichen waagerechter Richtung weisenden Spritzkopf mit ringförmiger Öffnung und einer hohlen InnenkaMbriereinrichtung, deren eines Ende an ein sich durch einen hohlen Dorn erstreckendes Kühfflüssigkeitszuführungsrohr für die Kühlung des stranggepreßten Rohres von innen her angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführungsrohr (3) vom hohlen Dorn (2) thermisch isoliert ist und daß das andere Ende der Innenkalibriereinrichtung (5) eine oder mehrere Auslaßöffnungen (6) für die Kühlflüssigkeit aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 634 445;
USA.-Patentschriften Nr. 2 730 762, 2720 680;
»Der Plastverarbeiter«, H. 12, 1959, S. 495, Fig. 13 und 14.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 578/526 5.66 © Bundesdruckerei Berlin