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Extruder für die Herstellung Schlauchartiger Körper mit sehr genauen
Abmessungen durch Extrudieren und Blasen plastischer Massen, insbesondere Polyvinylchlorid
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine maschine zum Extrudieren und Blasen
plastischen Materials, insbesondere von Polyvinylchlorid, die mit einer Reihe von
Abänderungen und Verbesserungen versehen ist, die es möglich iachen,Schläuche aus
plastifiziertem, gegebenenfalls auch mit FUllstoffen beladenem Polyvinylchlorid
herzustellen, die, was die Genauigkeit der Abmessungen betrifft, selbst höchsten
Ansforderngen gerecht werden, und Mindest-Toleranzwerte aufweisen, die dickenmässig
bei + 5 %, und weitenmäßig bei + 3 n liegen.
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Erfindungsgemäß wird ein für die Herstellung plastischer Schläuche
üblicher Standard-Extruder verwendet, der jedoch, sowohl was die Art der Maschine
selbst betrifft als auch die Steuerungsorgane und Kontrolleinrichtungen, so verbessert
und abgewandelt wird, daß die Endprodukte die oben bereits genannten, besonderen
Eigenschaften besitzen,besonders dann,wenn plastifiziertes und mit Füllstoffen beladenes
Polyvinylchlorid verarbeitet wird, also ein Material, das ausserordentlich billig
ist und trotzdem gleichzeitig im Indprodukt ausserordentlich hohe mechanische Werte
erzielen lässt, wie z.B. eine Zerreßfesstigkeit von
über 6.000 gr/mm
(ASTM D 689),einen Berstwirderstand von über 2.3 kg/cm2 (ASTM D 774), ein Elastizitätsmodul
von über 90 kg/cm2 (ASTM D 882), eine Bruchdehnung von über 220 % (ASTM D 882),
eine maximale Zugfestigkeit beim Bruch von 170 kg/cm2 (ASTM D 882),eine Wasserdampfdurchlässigkeit
von weniger als 4.5 gr/cm2/24 h (ASTM E 96),einen ausgezeichneten Verbrennungswiderstandswert
- eine Testprobe verlöschte von selbst-, und vorteilhafte Umgebeungstemperaturen,
die zwischen - 20°C und + 50°C. liegen. Das olnd Kerte,die das Endprodukt (z.B.
aus dem Schlauch gefertigte Beutel) im Preise wettbewerbsfähig machen, so daß es
auch gegenüber den billigsten Erzeugnissen, die die Beutelverpackungsindustrie auf
den Markt bringt, konkurrenzfähig bleibte Diese praktischen und auch ausserordentlich
wirtschaftlichen Vorteile werden dadurch erzielt,daß man eine für die Herstellung
plastischer Schläuche, insbesondere solcher aus plastifiziertem und beladenem Polyvinylchlorid,geeignete
Extruderanlage verwendet, die, gemäß Erfindung, aus einem standardisiertem Schrägkopf
extruder besteht,dessen Iopf an Scharnieren so befestigt ist, daß die Siebe (strainer)
leicht ausgewechselt werden können, während gleichzeitig die Spritzform an ihrer
Oberfläche wellenförmig gestaltet ist,wodurch auf die fließenden Päden ein Druck
ausgeübt wird, der dadür sogrt, daß die Dicke des herausgepressten filmes einheitlich
bleibt. Der Extruder wird ausserdem mit einem verbesserten Öl-Kühlsystem ausgestattet,
bei dem das O1 in geeigneten und im Aussenmatel des Extruders befindlichen Hohlräumen
im geschlossenen Umlauf sich befindet. Gleichzeitig ist ein kombiniertes Kühlsystem
rund um den herausgepressten und aufgeblasenen Schlauch vorgesehen, das zweistufig
ist.
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Dabei ist das erste Kühlsystem unmittelbar hinter der Stredkstufe
des Schlauches, und das zweite Kühlsystem vor den Glättschleusen angeordnet. Beide
Systeme sind durch eine Absaug vorrichtung verbunden,die die anwesenden und leicht
verdampfenden Plastifizierungsmittel absaugt. Diese Dämpfe sind gesundheitsschädlich.Die
Glättschleusen sind ausserdem so ausgebildet, daß sie eine Kühlvorrichtung für den
Schlauch bilden,der durch ein Iufnehme- und iufspulsystem gezogen wird. Die Umlaufgeschwindigkeiten
dieser beiden Systeme sind synchronisiert, damit die Spannung des Schlauches während
des Aufspulens konstant bleibt Ausserdem sind Kontrollorgane vorgesehen,die sowohl
den Durchmesser des Schlauches als auch dessen gleichmäßige Dicke überwachen. Hinzukommen
Anordnungen, die das automatische Bedrucken des Schlauches mit allen notwendigen
Erkennungsmerkmalen besorgen,wie Handelsnamen, Angabe des Extruders, Zeitpunkt der
Herstellung usw.
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Zum besseren Verständnis aller erfindungsgemäßen Verbesserungen bei
der Verformung von Polyvinylchlorid zu geblasenen Schläuchen, wird im Nachfolgenden
die Erfindung in einer Iusführungsform, die nur Beispiel ist, an Hand der beigegebenen
Zeichnungen, näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt im Schema ein Kühlsystem für einen oder mehrere Extruder,
bei dem das O1 in einem geschlossenem Umlauflystem kreist.
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Fig. 2 bzw. 3 zeigt im Plan und im Schnitt die Scharniere, die mit
dem Extruderkopf verbunden sind wid geöffnet werden können.
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Fig, 4 zeigt im Längs schnitt einen Extruderkopf gemäß Erfindung
mit der verbesserten Spritzform.
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Fig. 5 zeigt schematisch und in Perspektive ein Paar der Glättschleusen,die
den ausgepressten und geblasenen plastischen Schlauch glätten und gleichzeitig abkühlen,
Fig. 6 und 7 zeigen im Schnitt und in Seitenansicht das System,gemäß Erfindung,das
die Dämpfe absaugt und abführt0 Fig. 8 zeigt gleichfalls schematisch das synchrone
ibziehen des ausgepressten Schlauches, das in bederer Weise dafür sorgt, daß das
Auf spulen des Schlauches ohne ein Strecken desselben erfolgt.
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Fig. 9 zeigt in Seitenansicht die Anordnung für das heiße Bedrucken
des geglätteten Schlauches mit Worten und verschiedenen sonstigen Angaben vor dem
Aufspulen.
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Fig. io zeigt in Seitenansicht die Vorrichtung für das Messen der
Dicke des geglätteten Schlauches,wobei die Messwerte stets die doppelte Dicke des
Schlauches wiedergeben.
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Der erfindungsgemäße Standard-Extruder iet,unter Hinweis auf die
beigegebenen Zeichnungen,mit einem Spezialmotor wandelbarer Geschwindigkeit ausgerüstet,
der selbst kleinste Schwankungen, die während des Arbeitsvorganges in der Geschwindigkeit
auftreten, übertraägt.
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Zur Kühlung des verwendeten Extruders wurde,gemäß Erfindung, statt
des bekannten Systems, das Öl durch Kupferschlangen zirkulieren lässt oder mit Wasser
kühlt, wurde ein geschlossenen Kühlsystem verwendet (siehe Fig. 1). Es besteht aus
speziellen Hohlräumen,die sich in der Aussenwandung des Extrudermatels 1 befinden
und in denen ein Öl niederer Viskosität umläuft0 Der Kühlkreis besteht aus einem
Wasserkühler 2 mit einem Eingangs und Ausgangsventil 3 bzw. 4,zwei Filtern 5 und
5' und ausserdem zwei Pumpen 6 und 6';das heiße Öl fliesst durch den Filter 5 über
die Leitung 7 aus dem Extruder ab und wird dann mittels der Pumpe 6 angesaugt und
dem Kühler 2 zugeführt,von wo es über die Leitung 8 wieder den Hohlräumen des Matels
1 zufliesste Der Filter 5' und die Pumpe 6'dienen als Reserve, wenn Filter 5 und
Pumpe 6 gereinigt werden müssen. Auf diese Weise wird vermieden,daß das Kühlsystem
während dieser Zeit abgeschaltet ist. Der Tank 9 dient zum Auffrischen des Öls.
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Der Austausch erfolgt über die Leitung 10; mit Ziffer 11 ist ein Ausgleichs-
oder Überdruckventil angedeutet,das in diesem Falle notwendig ist.
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Der geschlossene Kühlkreis ist so ausgelegt, daß der Wärmegradient
des zu kühlenden Öls nicht höher als 30/40°Ce steigt.
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Die graduellen Temperaturschwankingen des Krtruders unterliegen so
keinem plötzlichen Steigen und Abfallene Je nach Art des verwendeten Materials und
der aus wirtschaftlichen Gründen notwendigen Füllterstoffe müssen,wie allgemein
bekannt ist, vor dem Extruderkopf verschiedene Filter eingeschaltet werden, die
etwa vorliegende Fremdpartikel zurückhalten.
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Diese Filter besitzen im allgemeinen 32 Maschen je cm2, sie müssen
regelmäßig gereinigt und sehr oft ausgewechselt werden.
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Der erfindungsgemäße Extruder wurde deshalb mit einem Spezialscharnier
(siehe Pig. 2 und 3 ) ausgestattet,das,imGegensatz zu den üblichen und bekannten
Extrudern,wo der Extruderkopf fest mit dem Extruder durch bolzen verbunden ist,ein
Öffnen des Filterbereiches durch einfaches Schwenken eines Hebelarmes.
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Dieses Scharnier besteht aus zwei Platten 12 und 12',die im Punkte
13 gelenkig miteinander verbunden sind und mittels eines (14o Drehgelenkes,das sich
um eine exzentrische Achse 15 dreht,festgemacht ist; das Drehgelenk 14 besitzt eine
Durchbohrung,in die, bei geschlossenem Scharnier,ein an der beweglichen Platte 12'
vorstehender fester Zapfen 16 einrastet.
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Durch einfaches Drehen des exzenterapfens 15 trennt sich der @aken
14 vom Bolzen 16 und das bewegliche Teil mit dem Spritzkopf, das sich um den Zapfen
13 dreht, ges@attet nun, die Filter des extruders 13 auszutauschen ; dieser Austausch
erfolgt also sehr rasch und gedeutet nur eine sehr kurze Stilllegung der Maschine
Auch der Spritzkopf ist durch die Erfindung verbessert worden.
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Man nutzte die Erkenntnis über Materialverteilung, indem dieses durch
4 Zuführungen eingebracht wird, wodurch die Verteilung sehr gleichmässig und einheitlich
wird ; der Spritzkopf wurde mit Elementen versehen,die einen zum Spritzkopfende
stetig anstiegenden Druck erzeugen, und so für eine äusserst gleichmässige Verteilung
der fliessenden Stränge sorgen.
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Wie aus Figur 4 zu ersehen ist,befindet sich im Spritzkopf 17 eine
Form 18,deren Oberfläche,statt wie üblich zylindrisch glatt mit wellenförmigen Erhöhungen
versehen ist (19)(19').Sie dienen dem Zwecke,den Pressdruck zum Kopfende hin ansteigen
zu lassen, wie bereits erwähnt wurde.
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Weitere Verbesserungen wirken sich auf das Verhältnis der Arbeitstemperatur
in Kopf und Extruderkammer aus und führen dazu, daß die Arbeitstemperatur vom Eextruderende
zum Spritzkopf hin sprunghaft ansteigt,was sich ausserordentlich günstig auf die
Dickenverhältnisse des ausgepressten Schlauches auswirkt. Man erreicht diesen Temperatursprung
durch den Einbau verschiedener zwischen Kopf und Kammer verteilter Widerstandsheizelemente.
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Am Mund des Spritzkopfes (Fig. 5), wo der Schlauch austritt, wird
dieser durch Einblasen von Pressluft auf den gewünschten Durchmesser gebracht; da
es nun unbedingt notwendig ist,daß der Schlauchkörper eine möglichst einheitliche
Spannung hält,sind erfindungsgemäß zwei getrennte Kühlstufen vorgesehen, nämlich
eine erste,unmittlebar nach dem Strecken,die die fließende Masse von 160°C auf 11o00
abkühlt, und eine zweite Kühlstufe, die vor den Glättschleusen und den Transportrinnen
eingeschaltet ist.
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Diese Kühlsysteme werden im Bild nicht gezeigt,bestehen aber aus
ringförmigen, zum Schlauch coaxialen Körpern, in denen Druckluft zirkuliert,die
durch am Ringkörper gleichmässig verteiBe Lochdüsen in den entstehenden Schlauch
eingeblasen wird.
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Mittels der zweiten Pühlstufe wird die Temperatur des Schlauches auf
ca, 6o0C. abgesenkt.
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Da das verwendete Ausgangsmaterial gewöhnlich den Zusatz eines Plastifizierungsmittels
verträgt,was jedoch zur Folge hat,daß während des Extrusionvorganges gefährliche
Dämpfe entstehen,oder doch Dämpfe, die den Arbeiter ander Maschine belästigen, hat
die Erfindung ein besonderes Absaugsystem vorgesehen,wodurch die sonst üblichen
Klimaanlagen und Buftaustauschanlagen in den Arbeitsräumen in Wegfall kommen können.
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Dieses Dampfabsaugesystem besteht (siehe Fig. 6 und 7) aus einem (2o)
zylindrischen Hohlkörper mit einem Saugstutzen 21, in dessen Inneren eine perforierte
Blendscheibe eingesetzt ist (22), die es ermöglicht, daß die aus dem Schlauch ständig
austretenden Dämpfe angesaugt und ins Freie geblasen werden können.
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Axial zum Zylinderkörper 20 ist ein zweiter,kleinerer zylindirischer
Körper 24 vorgesehen,dessen Fläche, wie in Fig. 7 gezeigt, am Rande Löcher besitzt.
Durch das Innere dieses zylindrischen Körpers 24 gleitet der Schlauch 23 und unmittelbar
am aus tritt wird eine Scheibe 26 befestigt,die auswechselbar und Je nach Schlauchdurchmesser
von verschiedener Größe ist.
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Aufgabe dieser Vorrichtung ist es,über die Löcher 22 und auch gleichzeitig
die gelochte Oberfläche 25 einen Sog zu bilden, wobei die austauschbare Scheibe
26 eventuell austretende Dämpfe zwingt wieder in den zylindrischen Körper 20 zurückzuflüchten,wo
sie über den Stutzen 21 abgesaugt werden.
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Um den ausgepressten Schlauch noch weiter entsprechend ab zum kühlen,
lässt man diesen noch durch Glättschleusen laufen, die mittels Wasser gekühlt werden.
(Fig. 5).
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Die Schleusen 27 und 272 bestehen,erfindungsgemäß aus Yetallröhren
in denen Kühlwasser zirkuliert ; mit 28 und 28' ist der Zu-bzw. Ablauf des Kühlwassers
angedeutet.
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Der Schlauch 23,der nach Passieren der Schleusen 27 und 27' mittels
der Rollen 29 und 29' geglättet wird,läuft anschliessend übereine Führungsrolle
Ao und wird,wie später noch eingehend geschildert, aufgespult.
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Durch die Besonderheit dieser gekühlten Glättschleusen wird ein gelegentliches
Wandern des im Ausgangsmaterials vorhandenen Plastifizierungsmittels unterbunden
und damit ein Kleben der Schlauchinnwnwände während des Durchganges durch die Glättrollen
29 und 29'.
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Um ausserdem ein erneutes Kleben des materials zu veiirndern beim
Ausfspulen - das Material verlässt die Glättrollen 29 und 29' (siehe Fig. 8) ja
in immernoch warmen Zustand - ist das Abziehen des bereits geglätteten Schlauches
23 noch mit einem weiteren Kühlsystem verbunden, wobei der Schlauch durch Wasser
geführt wird,und erst dann die Führungsrolle 30 erreicht;es darf dabei erwähnt werden,daß
der Temperaturabfall zwischen Ein- und austritt aus dem Wassertrog 25-30°e. beträgt.
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Es darf weiter erwähnt werden (siehe Fig. 8), daß das Abzeihen und
Aufspulen des Schlauches, erfindungsgemäß, zum Unterschied von bekannten Verfahren,
mitels einer elastischen Synchronkupplung erfolgt, die bewirkt, daß die Spannung
des Schlauchbandes stets gleich bleibt, Die Rollen 29 und 29' sind an einen Geschwindig-(32)
keitsmotorregler gekuppelt,der die Rollen über eine Schnecke 33 antreibt, wobei
gleichzeitig der Geschwindigkeitsregler 32 durch Kette oder Riemen mit einem Regelgetriebe
34 verbunden ist.
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Ausserdem werden die Aufspulrollen 36 und 36'durch das Getriebe 34
über eine zweite Kette 37 angetriebenODank dieses Abziehsystems ist es möglich,die
Umdrehungsgeschwindigkeit der Rollen 29 und 29' und der Rollen 36 und 36t stets
synchron zu halten'so daß die Spannung des Schlauches beim Aufspulen stets konstant
bleibt.
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Das Aufwinden des Schlauches auf die Spulen 38 und 38' wird bewirkt
durch direkten Koiltakt dieser spulen mit den mugrollen 36 und 36',ein Strecken
mit zunehmenden Aufspulen wird da@urch vermiedenOEin solches Strecken würde,infolge
der Elastizität des Materials,beim Abspulen und Verarbeiten des Schlauches zu Behältern
oder Beuteln zu Schrumpfungen führen, In die Erfindung ist weiterhin eingeschlossen
die Verbindung des Ziehsystems (Figo8) mit einer Heißdruckvorrichtung,die den Schlauch
während des Abspulens mit Kennzeichen versieht, Man kann auf diese Weise den Schlauch
mit einem Warenzeichen, den Firmennamen und anderen Zeichen versehen,die z.B. die
Herstellungsmaschine oder die Arbeitsschicht erkennen lassen.
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Eine solche Heißdruckmaschine besteht aus einer Walze 39,auf der die
in den Schlauch einzupressenden Worte oder Kennzeichen erhaben aufgebracht sind
; der glatte Schlauch 23 gleitet übXer die Rolle 39 gegen die ständig eine geheizte
Walze 40 drückt, Die Beheizung erfolgt durch elektrische Heizwiderstände 410 Die
Ziffern 42 und 42' kenzeichnen die elektrischen Leitungskabel.
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Der Teil der Walze 39,der die Drucktypen trägt, kann ausgewechselt
werden,die Beschriftung kann also täglich oder in gewissen Abständen geändert werden0
Schliesslich ist, erfindungsgemäß, noch eine automatische Kontrollvorrichtung vorgesehen,die
die Dicke des Schlauches während der Herstellung messen soll. Das Messen der doppelten
Dicke des glatten Schlauches 23,der über eine feste Unterlage gleitet (43), erfolgt
durch Abtasten mittels einer Fühlerstange eines Xeßgerätes 44 bekannter Ausführung.
Das Meßgerät wird durch einen feststellbaren Arm 45 gehalten.
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Ferner ist noch vorgesehen der Einbau eines Expansionssystems für
das Fixieren der Tragspulenkerne.Dieses System ist bereits zum Gegenstand einer
eigenen Patentanmeldung der Anmelderin gemacht worden.
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Abschliessend ist bei der vorliegenden Extruderanlage noch ein automatisches
Kontrollsystem vorgesehen,das die Kontrolle und Einstellung der jeweiligen Breite
des gebildeten Filmes überwachen soll.Auch hier hat die Anmelderin eine Patentanmeldung
bereits vorgenommen, Selbstverständlich können die verschiedenen Kontroll-und Reguliervorrichtungen
gemäß Erfindung auch durch technisch gleichartige andere Kontrollvorrichtungen ersetzt
werden, wie das für jeden Fachmann verständlich ist,doch würden diese mit in den
Rahmen der vorliegenden Erfindung einbezogen sein.