DE1242851B - Verfahren zum Herstellen von Schlaeuchen aus Kunststoff durch Strangpressen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. Cl.:

B29d

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 39 a3 - 23/04

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1 242 851
B74489X/39 a3
30. November 1963
22.Juni 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schläuchen aus isotaktischem Polypropylen durch Strangpressen mit anschließendem Kühlen der Schläuche.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zum Herstellen von Schläuchen aus organischen, thermoplastischen Polymeren bekannt, bei denen der Schlauch abgeschreckt wird. Beispielsweise werden Schläuche aus thermoplastischen Polymeren, die einen hohen Schmelzpunkt haben und eine sehr bewegliche Schmelze bilden, z.B. Polyäthylenterephthalat, durch Strangpressen mit anschließendem Kühlen hergestellt, indem der Schlauch im aufgeblasenen Zustand durch einen Durchgang geführt wird, der zumindest am Eintrittsende des Schlauches im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist und innen von einer von oben nach unten fließenden Kühlflüssigkeit bespült wird, die die gesamte Außenseite des Schlauches bzw. der Schlauchfolie berührt, während diese durch den Durchgang geführt wird. Da der Schlauch mit Hilfe des Durchgangs geformt wird und dessen Durchmesser ungefähr dem des geformten Schläuche entspricht, besteht die Gefahr, daß die Außenseite des Schlauchs während des Abschreckprozesses verkratzt und das Aussehen des Schläuche verdorben wird. Dieser Nachteil tritt besonders stark in Erscheinung, wenn isotaktisches Polypropylen zum Herstellen von Schläuchen verwendet wird, aus denen anschließend biaxial orientierte Folien nach dem Blasverfahren hergestellt werden, bei dem der erhitzte Schlauch unter Bildung einer biaxial orientierten Schlauchfolie gleichzeitig aufgeblasen und gereckt wird.

Eine weitere Schwierigkeit bei der Herstellung von Schläuchen aus isotaktischem Polypropylen besteht darin, daß die Induktionsperiode für die Kristallisation des Polymeren im Vergleich zu derjenigen für Polyäthylenterephthalat sehr kurz ist und das Polymere deshalb nicht wie Polyäthylenterephthalat nach dem Verlassen der Strangpresse zur amorphen Form abgeschreckt werden kann. Um das Zusammenfallen des stranggepreßten Schlauchs zu verhindern, sind also beim isotaktischem Polypropylen höhere Luftdrucke erforderlich als beim Polyäthylenterephthalat. Darüber hinaus ist das isotaktische Polypropylen ein Material, das einen sehr hohen Erweichungspunkt und einen relativ schmalen Erweichungsbereich hat, d. h. daß das Material am Spritzkopf mit einer relativ hohen Temperatur von etwa 170° C austritt und bereits bei Temperaturen von etwa 150° C vollkommen fest ist. Wenn man in diesem schmalen Temperaturbereich die Abkühlungsgeschwindigkeit nicht ganz Verfahren zum Herstellen von Schläuchen aus
Kunststoff durch Strangpressen

Anmelder:

B. X. Plastics Limited, London
Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. J. F. Fues,
Patentanwälte, Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:

James Jack, Mistley, Essex;

Godfrey Austin King, Manningtree, Essex

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 1. Dezember 1962
(45 575, 45 576)

exakt kontrolliert, dann erstarrt das Polypropylen in einer unzureichend orientierten Struktur. Preßt man gemäß einem bekannten Verfahren das schmelzflüssige und schlauchförmige Polypropylen einfach in ein Wasserbad aus, dann beginnt das Wasser an der Eintrittsstelle des heißen Polypropylens in das Bad zu sieden, gleichgültig welche Temperatur das Wasser in dem Wasserbad hat. Durch diesen lokalen Siedevorgang an der Grenzfläche SchlauchAVasser wird ein einwandfreier Zustand der Schlauchoberfläche beeinträchtigt und ein solches Schlauchstück läßt sich nicht mehr einwandfrei aufblasen. Es werden vielmehr beim Aufblasen die beschädigten Stellen in den Blasfolien erkennbar, so daß solche Folien verworfen werden müssen. Dieses lokale Sieden der Kühlflüssigkeit läßt sich nicht vermeiden, denn beim Eintritt des Schlauches in das Wasser entsteht ein Wasserfilm auf der Schlauchoberfläche, der beim weiteren Durchführen des Schlauches durch das Wasserbad mit diesem mitgezogen wird. Versucht man dagegen, durch Wirbelbildung an der Schlauchoberfläche diese Wasserschicht zu verhindern bzw. zu zerstören, so

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besteht wiederum die Gefahr der Beschädigung der Oberfläche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bisherigen Verfahren durch Kombination eines verbesserten Abschreckprozesses mit einem verbesserten inneren Kalibrierwerkzeug auszuschalten, um Schläuche mit einwandfreier Innen- und Außenseite herstellen zu können.

Die Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zum Herstellen von Schläuchen aus Kunststoff durch Strangpressen und Überleiten des ausgepreßten Schlauches über ein im Schlauch angeordnetes Kalibrierwerkzeug, welches aus senkrecht zur Schlauchachse angeordneten Scheiben besteht, und Kühlen des Schlauches beim Führen über das Kalibrierwerkzeug, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Kühlen des ausgepreßten Schlauches aus isotaktischem Polypropylen innerhalb eines Kühlbades erfolgt und dabei das in unmittelbarer Nähe des Schlauches befindliche Kühlmittel, insbesondere Wasser, in Richtung des sich bewegenden Schlauches in Strömung gehalten wird und die Strömungsgeschwindigkeit auf einen ein Sieden der Kühlflüssigkeit an der Eintrittsstelle des Schlauches in das Kühlbad verhindernden Wert eingestellt wird.

Am zweckmäßigsten haben die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Schläuche kreisrunden Querschnitt, jedoch können auch Schläuche mit anderem Querschnitt, z.B. ovalem Querschnitt, hergestellt werden. Zur Herstellung von Schläuchen, die die Kristallitstruktur aufweisen, die erforderlich ist, um durch anschließendes biaxiales Recken bei erhöhten Temperaturen zähe transparente Folien zu erhalten, gibt man vorzugsweise der Querschnittsfläche des röhrenförmigen Mantels die gleiche Form wie dem zu formenden Schlauch, so daß bei zentraler Lage des Schlauchs innerhalb des Mantels das gleiche Kühlflüssigkeitsvolumen rings um den Schlauch vorhanden ist.

Für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann jede normale Strangpresse verwendet werden. Der Durchmesser des geschmolzenen Schlauchs unmittelbar beim Pressen kann vom Durchmesser des endgültig geformten Schlauchs nach dem Abschrecken erheblich abweichen. In gewissen Fällen ist es vorteilhaft, den Durchmesser des abgeschreckten Schlauchs etwas kleiner zu halten als den Durchmesser des stranggepreßten Schlauchs.

Der geschmolzene, stranggepreßte Schlauch wird unmittelbar über das Kalibrierwerkzeug geführt, das somit die Innenform des Schlauchs bestimmt. Die das Kalibrierwerkzeug bildenden Scheiben sind innerhalb des Schlauchs so angeordnet, daß die Form des Schlauchs während des Abschreckens nicht nachteilig verändert wird. Der Abstand zwischen der ersten und letzten Scheibe des Kalibrierwerkzeugs ist so bemessen, daß ausreichende Abschreckung zwischen den beiden Scheiben stattfindet. Die Zahl der das Kalibrierwerkzeug bildenden Scheiben kann innerhalb weiter Grenzen liegen, jedoch verwendet man im allgemeinen vorzugsweise die geringste Zahl, die noch ausreichende Stützung des Schlauchs während des Abschreckens gewährleistet. Im allgemeinen werden wenigstens drei Scheiben verwendet. Vorzugsweise werden die Scheiben ferner so dünn gehalten, wie es die ausreichende Stützung des geschmolzenen Schlauchs noch zuläßt, so daß die Fläche der Scheiben, die den Schlauch berührt, so klein wie möglich

gehalten wird. Die Kontaktfläche kann auch durch Abschrägen der Kanten der Scheiben klein gehalten werden.

Die mit dem Schlauch in Berührung kommenden Außenränder der Scheiben des Kalibrierwerkzeuges sind aus einem Werkstoff hergestellt, der im Kontakt mit dem Schlauch einen so niedrigen Reibungskoeffizienten hat, daß der Schlauch ohne Schwierigkeit über das Kalibrierwerkzeug gespritzt werden kann.

ίο Geeignet für diesen Zweck ist Polytetrafluoräthylen, da es im Kontakt mit isotaktischem Polypropylen einen niedrigen Reibungskoeffizienten hat.

An den Berührungsstellen der Scheiben mit dem Schlauch sind die Scheiben zwar getrennt, um die Berührungsfläche des Kalibrierwerkzeuges mit dem Schlauch zu verkleinern, jedoch können sie natürlich an ihren mittleren Teilen miteinander vereinigt sein. Beispielsweise können spulenartige Kalibrierwerkzeuge durch spanabhebende Verformung aus einem geeigneten Werkstoffblock hergestellt werden.

Die das Kalibrierwerkzeug bildenden Scheiben werden zweckmäßig an einer Stange montiert, die hohl sein kann und sich in der Achse des gespritzten Schlauchs befindet. Diese Stange kann am Spritzkopf befestigt sein. Es ist häufig erwünscht, den Gasdruck im Schlauch vor seinem Übergang über das Kalibrierwerkzeug und nach dem Verlassen dieses Werkzeugs zu regeln. Dies kann geschehen, indem man die Scheiben so anordnet, daß sie im Schlauch einen gasdichten Verschluß bilden, und in der Stange, die die Scheiben des Kalibrierwerkzeugs halten, zwei getrennte Durchgänge vorsieht, die getrennt mit den Teilen des Schlauchs in Verbindung stehen, in denen der Gasdruck geregelt werden soll. Der Gasdruck in dem Raum zwischen je zwei Scheiben innerhalb des Kalibrierwerkzeugs kann ebenfalls in dieser Weise geregelt werden, wenn der Raum mit einem entsprechenden Anschluß versehen ist.
Der Innendurchmesser des röhrenförmigen Mantels ist größer als der Außendurchmesser des gespritzten Schlauchs, so daß ein Ringraum gebildet wird, durch den die Kühlflüssigkeit von oben nach unten gesaugt werden kann. Die Größe dieses ringförmigen Durchgangs wird so gewählt, daß praktisch die gesamte Kühlung, die zur Abschreckung des Schlauchs erforderlich ist, durch die Kühlflüssigkeit bewirkt wird, die durch diesen Ringraum gesaugt wird.

Ferner ist der Abstand des oberen Randes des röhrenförmigen Mantels zur Oberfläche der Kühlflüssigkeit so bemessen, daß genügend Flüssigkeit in den Ringraum eintreten kann. Es ist jedoch wichtig, daß der obere Rand des röhrenförmigen Mantels sich nicht so weit unter der Oberfläche der Kühlflüssigkeit befindet, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit an der Eintrittsstelle des Schlauchs so stark verringert ist, daß die Flüssigkeit an dieser Stelle siedet. Dies würde sich nachteilig auf die Außenseite des geformten Schlauchs auswirken.

Als Kühlflüssigkeit wird zweckmäßig Wasser verwendet, das vorzugsweise mit Hilfe einer Pumpe durch den Ringraum zwischen dem Schlauch und dem Außenmantel von oben nach unten gesaugt wird. Die Temperatur der Flüssigkeit kann bei Verwendung von Wasser zwischen O und 90° C liegen und ist von den gewünschten Eigenschaften des abgeschreckten Schlauchs und den Abmessungen des röhrenförmigen Mantels abhängig.

Claims (3)

Die gemäß der Erfindung hergestellten Schläuche haben ausgezeichnete innere und äußere Oberflächen und eignen sich besonders zur Herstellung von biaxial orientierten Folien nach dem Blasverfahren. Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt, die schematisch einen senkrechten Querschnitt durch diese Vorrichtung zeigt. Der Schlauch 2 wird aus einer Strangpresse 3 mit Spritzkopf 4 von oben nach unten in ein Abschreckbad 5 gespritzt. Der Schlauch läuft durch einen röhrenförmigen Mantel 6, dessen oberer Rand sich unter der Oberfläche des Kühlwassers befindet. Durch den Ringraum 7 zwischen dem Mantel und dem Schlauch wird mit einer Saugpumpe 8 Wasser von oben nach unten gesaugt. Diese Pumpe drückt das Kühlwasser durch einen Kühler 9 und dann wieder in den Kühlwasserbehälter zurück. Der Eintritt von Kühlwasser am unteren Rand des Mantels wird durch eine Schaumstoffdichtung 10 verhindert. Beim ao Strangpressen von Rohren aus linearem Polypropylen wird das Kühlwasser derart gekühlt, daß die Temperatur im Kühlwasserbehälter etwa 10°C beträgt. Durch Leitung 11 wird Zusatewasser eingeführt. Der gewünschte Flüssigkeitsstand im Behälter wird mit Hilfe des Überlaufs 12 konstant gehalten. Der gespritzte Schlauch wird von der Strangpresse über ein Kalibri er werkzeug geführt, das aus vier runden Scheiben 13 aus Polytetrafluoräthylen mit einem Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser der Düsenöffnung entspricht, besteht. Die Scheiben sind so angeordnet, daß sie eine Deformierung des Schlauchs vor dem endgültigen Abschrecken verhindern. Sie sind so ausgebildet, daß sie einen Verschluß im gespritzten Schlauch bilden. Auf diese Weise wird mit Hilfe von Druckluft, die durch Leitung 14 zugeführt wird, das Zusammenfallen des nicht abgeschreckten Schlauchs verhindert. Luft, die unter einem anderen Druck steht, wird durch Leitung 16 in den abgeschreckten Schlauch 15 eingeführt und steuert im Zusammenwirken mit den Rollen 17 das Zusammenfalten des abgeschreckten Schlauchs. Der flache, abgeschreckte Schlauch 18 wird aus dem Abschreckbad abgezogen und kann nach beliebigen üblichen Blasverfahren zu einer biaxial orientierten Folie verarbeitet werden. Es ist auch möglich, den abgeschreckten Schlauch durch eine geeignete Dichtung am Boden des Ab- schreckbades abzuziehen und ihn dann an der Luft unterhalb des Bades mit Hilfe geeigneter Walzen zusammenzufalten. Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Schläuchen aus Kunststoff durch Strangpressen und Überleiten des ausgepreßten Schlauches über ein im Schlauch angeordnetes Kalibrierwerkzeug, welches aus senkrecht zur Schlauchachse angeordneten Scheiben besteht, und Kühlen des Schlauches beim Führen über das Kalibrierwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlen des ausgepreßten Schlauches aus isotaktischem Polypropylen innerhalb eines Kühlbades erfolgt und dabei das in unmittelbarer Nähe des Schlauches befindliche Kühlmittel, insbesondere Wasser, in Richtung des sich bewegenden Schlauches in Strömung gehalten wird und die Strömungsgeschwindigkeit auf einen ein Sieden der Kühlflüssigkeit an der Eintrittsstelle des Schlauches in das Kühlbad verhindernden Wert eingestellt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalibrierwerkzeug (13) innerhalb eines rohrförmigen Mantels (6) angeordnet ist, der sich unterhalb der Oberfläche der Kühlflüssigkeit in einem Kühlbad (5) befindet, und daß die Gestalt des Mantels (6) mindestens an seinen Enden der Form des hindurchzuführenden Schlauches (2) angepaßt ist, und der Abstand von Manteloberkante zur Oberfläche der Kühlflüssigkeit ebenso wie die Größe des zwischen dem Mantel (6) und dem Schlauch (2) befindlichen Ringraumes (7) der erforderlichen Strömungsgeschwindigkeit der mittels einer am unteren Mantelteil angeschlossenen Saugpumpe (8) geförderten Kühlflüssigkeit entsprechend eingestellt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels der Saugpumpe (8) durch den Ringraum (7) aus dem Abschreckbad (5) abgesaugte Kühlflüssigkeit über einen Kühler (9) in dieses Abschreckbad zurückgedrückt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 814 071.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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