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Vorrichtung zum Strecken eines Kunststoffschlauches Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Strecken eines Kunststoffschlauches beliebiger Länge.
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Es sind bereits Maschinen zum Strecken von Bändern oder gegebenenfalls
auch von Schläuchen von beliebiger Länge aus nachgiebigem Kunststoff bekannt. Diese
Maschinen sind vor und hinter der Streckzone mit Zugorganen ausgerüstet, die dem
Band oder dem Schlauch an der Ein- und Austrittsstelle dieser Zone unterschiedliche
Geschwindigkeiten erteilen,die eine Streckwirkung in Längsrichtung ergeben.
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Es sind auch schon Maschinen bekannt, die gleichzeitig ein Strecken
in der Querrichtung gestatten, jedoch konnten diese Maschinen nur fUr Kunststoffbänder
und nicht für Kunststoffschläuche verwendet werden.
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Demgegenüber sind Maschinen zum Strecken von Kunststoffschläuchen
in Querrichtung bekannt, die einen kegelstumpfförmigen Dorn besitzen, Uber den der
in einen plastischen Zustand gebrachte Schlauch in Richtung des sich erweiternden
Dornquerschnittes gezogen wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der Dorn mit
der RingschlitzdUse, aus der der
Kunststoffschlauch austritt, fest
verbunden, sodaß er einen maximalen Aussenumfang besitzt, der konzentrisch zur Ringschlitzdüse
liegt. Nit dieser Vorrichtung läßt sich lediglich ein Strecken des Schlauches in
Ouerrichtung erzeugen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
mit der ein Kunststoffschlauch beliebiger Länge gleichzeitig in Quer- und Längsrichtung
unmittelbar nach der Herstellung des Schlauches gestreckt werden kann.
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Zu diesem Zweck wird mit der Erfindung vorgeschlagen, den kegelstumpfförmigen
Dorn mit vertikal angeordneter Achse zwischen zwei den Schlauch mit verschiedenen
Geschwindigkeiten in Längsrichtung fortbewegende Fördervorrichtungen als selbständigen
Teil einzusetzen und den Schlauch zwischen zwei im Abstand einander gegenüberliegende,
der abzugsseitigen Fördervorrichtung vorgelagerte Anschläge hindurchzuführen, an
denen sich der Dorn mittels Gegenanschlägen abstützt, die an seinem, den gröbsten
Durchmesser aufweisenden Ende angeordnet sind.
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Um die Reibung auf der Aussenfläche des zu streckenden Schlauches
zu verringern, wird weiterhin vorgeschlagen, die Anschläge als Rollen auszubilden,
die frei auf senkrecht zur Dornachse ausgerichteten und parallelen Achsen umlaufen
können.
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Bei einer zweckmässigen Ausbildung weist der Dorn an seinem, den größeren
Durchmesser aufweisenden Ende eine im Querschnitt kleinere und axial verlaufende
Verlängeruhg auf, die endseitig zumindest eine auf einer senkrecht zur Dornachse
angeordneten Achse frei drehbare Rolle als Gegenanschlag trägt.
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Um die Festlegung des kegelstumpfförmigen Dornes in seiner vertikalen
Stellung zu erleichtern, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, die Verlängerung
des Domes über die von ihr
getragenen Rollen hinaus als plattenförmigen
Ansatz auszubilden,der zwischen die Anschläge vorragt und von diesen seitlich geführt
ist.
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Ein einwandfreier Einlauf des zu streckenden Schlauches auf den kegelstumpfförmigen
Dorn wird dadurch gewährleistet, daß das den kleineren Durchmesser aufweisende Ende
des Dornes mit einem zylindrischen Führungsteil desselben Durchmessers verbunden
ist.
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Insbesondere zum Strecken von netzförmigen Schläuchen wird mit der
Erfindung weiterhin vorgeschlagen, den kegelstumpfförmigen Dorn aus einer Anzahl
von starren Stäben oder radial angeordneten Lamellen zu bilden, die an einer Stange
befestigt sind und auf einer zu dieser Stange koaxialen Kegelmantelfläche liegen.
Hierbei können die starren Stäbe oder Lamellen an der Stange schwenkbar gelagert
sein, so daß ihre Neigung zu dieser Stange stufenlos regelbar ist, wodurch der Grad
der Streckung in Querrichtung beliebig eingestellt werden kann und sich ein Auswechseln
des Dornes bei unterschiedlichem Streckungsgrad erübrigt.
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Bei einer bevorzugten Ausfiihrung ist zur Fuhrung der Lamellen auf
der Stange eine Kulisse verschiebbar und beliebig feststellbar angeordnet, welche
Führungsstifte besitzt, die in längliche Schlitze eingreifen,welche zur Stange geneigt
in den Lamellen vorgesehen sind.
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Erfindungsgemäß besitzt die Streckvorrichtung schließlich eine Heizvorriehtung,
die als Wärmestrahler, heißes Bad oder ähnlich ausgebildet ist, sowie eine Kühlvorrichtung,
die sich im Bereich hinter der Streckzone befindet.
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Falls der Schlauch aus einem Material, wie beispielsweise Viskose
hergestellt ist, das durch ein Lösungsmittel
erweichbar ist, kann
anstelle der Heizvorrichtung ein Behälter vorgesehen sein, der das Bad für das LUsungsmittel
aufnimmt Die Notwendigkeit zur Schaffung einer Vorrichtung zum Strecken eines Schlauches
von beliebiger Länge aus Kunststoff gleichzeitig in der Längs- und in der Querrichtung
ist wesentlich mit der Entwicklung der Ringschlitzdüse verbunden, mit der kontinuierlich
Schläuche erzeugt werden, und zwar besonders solche Schläuche, deren dünne Wände
mindestens teilweise perforiert oder netzförmig ausgebildet sind. Um derartige Schläuche
wirtschaftlich herstellen zu kUnnen, werden diese mit netzartigen Wänden von verhältnismäßig
großer Wandstärke und geringer Maschenweite hergestellt und durch gleichzeitiges
Strecken in Längs- und Querrichtung in Schläuche mit dünneren Wänden und mit Maschen
von beliebig großen Abmessungen umgewandelt, da hierduroh besonders große Schlitzdüsen,
insbesondere mit schwierig herzustellenden ausstoßkanälen von praktisch kappilarer
Ausdehnung, Uberflüssig werden.
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Das französische Patent 1 3o3 o14 beschreibt eine Maschine zum Herstellen
derartiger Schläuche, die auf der Streokvorriohtung der vorliegenden Erfindung weiter
verarbeitet werden sollen, obgleich die Vorrichtung in gleicher Weise mit irgend
einer beliebigen Maschine zusammenarbeiten kann, mit der kontinuierlich ein Schlauch
aus Kunststoff mit vollen oder mindestens teilweise perforierten oder netzartigen
Wänden erzeugt wird.
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Durch das Strecken der Schläuche ergibt sich ein weiterer Vorteil,da
sich durch das Reduzieren des Gewichtes : e Längeneinheit ohne Änderung der physikalischen
und chemischen Eigenschaften des Stoffes allein durch daß Strecken ein Anwachsen
der mechanischen Festigkeit in der Ausziehrichtung
infolge der molekularen
Ausrichtung ergibt.Insbesondere bei Schläuchen mit netzartigen Wänden verbessert
das gleichzeitige Strecken in Längs- und Querrichtung die Stabilität der Länge und
Querstränge, welche die Maschen der Schlauchwandung bilden.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung schematisch dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht der
gesamten Vorrichtung mit einem Teilschnitt durch den kegelstumpfförmigen Dorn, Fig.
2 einen Querschnitt durch den kegelstumpfförmigen Dorn gemäß der Schnittlinie II-II
in Fig. 1 und Fig. 3 eine Seitenansicht des oberen Teiles der Vorrichtung gemäß
Fig. 1 in Blickrichtung des Pfeiles III.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schlauch 1 aus nachgiebigem
thermoplastischen Kunststoff auf seiner ganzen Oberfläche netzartig ausgeführt.
Er könnte aber auch vollwandig sein, wenn er aus der nicht dargestellten Austrittsöffnung
der RingschlitzdUse der Herstellungseinrichtung in Richtung des Pfeilen 2 austritt.
Zum Transport des nachgiebigen Schlauches 1 sind hinter und vor einer Streckzone
A Fördervorrichtungen 3 und 4 angeordnet, um den Schlauch 1 in senkrechter Richtung
aufwärts entsprechend seiner Achse a durch die Streokzone A zu transportieren, Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Fördervorrichtungen 3 und 4 durch eingekerbte
bzw. geriffelte Rollenpaare gehilet, die von in der Zeichnung nicht dargestellten
Motoren derart angetrieben werden, daß sie sich um ihre waagerechten, parallel liegenden
Achsen drehen und durch Reibung den Schlauch 1 mitnehmen, der hierbei zusammengedrückt
wird
und zwischen den Rollen hindurchläuft.
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Zur Erzielung einer Streckwirkung in Längsrichtung des Schlauches
1 wird diesem am Austritt aus der Streckzone A eine Geschwindigkeit erteilt, die
entsprechend der gewünschten Verlängerung größer als die Geschwindigkeit beim Eintritt
in die Streckzone A ist. Um eine Verlängerung des Schlauches 1 in Längsrichtung
von x zu erhalten, muß dieser also durch die Fördervorrichtung 4 mit einer Geschwindigkeit
transportiert werden, die x größer ist als die Geschwindigkeit, welche dem Schlauch
1 durch die Fördervorrichtung 3 vor der Streokzone A erteilt wird.
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In der Streckzone A ist ein kegelstumpfförmiger Dorn 5 derart angeordnet,
daß seine Achse mit der senkrechten Achse a des Schlauches 1 zusammenfällt, während
seine kleine und seine große Grundfläche sich am unteren Eintritt bzw. am oberen
Austritt der Streckzone A befinden.
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Bei der dargestellten Aus führungs form wird der kegelstumpfförmige
Dorn 5 im wesentlichen durch eine Stange 6 gebildet, die eine Vielzahl radialer
Lamellen 7 trägt, deren zur Achse der Stange 6 geneigte Kanten die Seitenflächen
des kegelstumpfförmigen Dornes 5 bilden.
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Am unteren Ende der'Stange 6 ist ein zylindrisches FAhrungsrohr 7'
befestigt, das eine der vorerwähnten kleinen Grundfläche des Dornes 5 entsprechende
Querschnittsfläche aufweist. Das obere Ende der Stange 6 ragt mit einem Verlängerungsteil
62 über die Enden der radialen Lamellen 7 hinaus, die die große Grundfläche des
kegelstumpfförmigen Dornes 5 bilden und die mit dem Austritt aus der Streokzone
A tusammentallen. Am Ende dieses Verlängerungsteiles
6t der Stange
6 ist ein Ansatz 8 angeordnet,welcher Uber in Fig. 1 nicht dargestellte Lager zwei
Rollen 9 und 9t trägt, die zu beiden Seiten des plattenförmigen Ansatzes 8 angeordnet
und um parallele Achsen frei drehbar sind. Oberhalb der Rollen 9 und 9' sind zwei
vorzugsweiße glattwandig ausgebildete FUhrungsrollen lo und lo' derart angeordnet,
daß sie sich frei und ohne einander zu berühren bewegen können. Sie sind um Achsen,
die parallel zu den Rollenachsen der Fördervorrichtungen 3 und 4 liegen, drehbar.
Diese Führungsrollen lo und 10' sind genügend weit voneinander entfernt, um nicht
nur den Durchgang des biegsamen, abgeplatteten Schlauches 1 zu erlauben, sondern
auch eine Verlängerung 8' des Ansatzes 8 oberhalb der Rollen 9 und 9' zwischen sich
aufzunehmen.
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Der kegelßtumpfförmige Dorn 5 ist vollständig frei inbezug auf die
Fördervorrichtungen 3 und 4 und auf die Führungsrollen lo und lo', da er durch kein
mechanisches Organ abgestützt ist.
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In der Streckzone A sind Mittel angeordnet, um den Schlauch 1 aus
thermoplastischem Material auf Erweichungs temperatur zu halten. Diese Mittel können
durch einen Heizkörper gebildet werden, der beispielsweise infrarote Strahlen erzeugt,
deren Wirkung schematisch in Fig,l durch Pfeile 11 angedeutet ist. Man kann auch
zu demselben Zweck die Streckzone A mit einem Behälter 18 umgeben, in dem ein Erhitzungsbad
aus einer heißen Flüssigkeit oder einem heißen Gas, beispielsweise Dampf, gebildet
ist.
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In einer Zone B, die sich zwischen der Streckzone A und den Führungsrollen
lo und lo'erstreckt, wird der Schlauch 1 abgekühlt, beispielsweise dadurch, daß
er durch zirkulierende Luft hindurchgeführt wird.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen
Erfindung ist folgende:
Der biegsame Schlauch 1, der unter der Wirkung
der Fördervorrichtung 3 in Richtung des Pfeiles 2 ankommt, unterliegt durch die
ihn umgebende Raumtemperatur beim Austritt aus der Schlitzdüse einer vorläufigen
Abkühlung. Der Schlauch 1 wird einerseits durch die Fördervorrichtung 3 dem kegelstumpfförmigen
Dorn 5 zugeführt und anderersetts durch die Fördervorrichtung 4, die hinter der
Streckzone A angeordnet ist, mit einer größeren Geschwindigkeit in der Längsrichtung
gezogen, als sie sich durch die Fördervorrichtung 3 ergibt,wodurch er in Längsrichtung
gestreckt wird.
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In der Streckzone A wird der Schlauch 1 erwärmt und im plastischen
Zustand huber den kegelstumpfförmigen Dorn-5 in Richtung. der wachsenden Querschnitte
gezogen, wodurch automatisch ein Strecken in Querrichtung erfolgt, und zwar in einem
Verhältnis, das durch die Abmessungen der kleinen und der großen Grundfläche des
kegelstumpfförmigen Dornes 5 festgelegt ist.
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Infolge der Reibung der Schlauchwandung an den Seitenflächen des kegelstumpfförmigen
Dornes 5, d. h. beim aargestellten Ausführungsbeispiel an den Kanten der Lamellen
7, unterliegt der Dorn 5 einem starken Druck in Richtung der Längsstreckung, d.h.
also in ansteigender Richtung.
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Hierdurch werden die beiden Rollen 9 und 91,die am Ende des Verlängerungsteiles
6' der Stange 6 montiert sind und im Inneren des Schlauches 1 liegen,gegen die-Führungsrollen
lo und io' gedrückt, zwischen welchen der Schlauch 1 eine gewisse Abflachung erfährt,
ohne daß Jedoch die Gefahr besteht, daß eine Verklebung der inneren Wandflächen
des Schlauches 1 hervorgerufen wird, da der Schlauch 1 am Austritt aus der Kühlzone
B bereits vollständig abgekühlt ist.
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Aus demselben Grund besteht keine Gefahr des Zusammenklebens an den
Andrückstellen 12 und 12', an denen die Wand des Schlauches 1 zwischen den Rollen
9 und lo bzw. 91 und lo' hindurchgeht. Die Verlängerung 8? des Ansatzes 8 sichert
einen senkrechten Führungsaustritt des kegelstumpfförmigen Dornes 5 im Zwischenraum
zwischen den Führungsrollen lo und lo'.
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In Abänderung der beschriebenen Ausführung könnte man den kegelstumpfförmigen
Dorn 5 auch oberhalb der festen Führungsrollen lo und 10? anordnen, wobei dann das
Strekken von oben nach unten erfolgen würde. In jedem Fall ist es vorteilhaft, daß
der Streckvorgang in senkrechter Richtung stattfindet, da hierdurch das Gewicht
des kegelstumpfförmigen Dornes 5, sei es durch die Resultierende der Reibungskräfte
zwischen dem Schlauch 1 und der Seitenfläche des kegelstumpfförmigen Dornes 5, sei
es durch die Abstützung, die durch die unteren Widerlager gebildet wird, ausgeglichen
wird.
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Die Aus führungs form des Dornes 5, wie sie voranstehend beschrieben
wurde, ist besonders vorteilhaft für Schläuche aus thermoplastischem Material mit
einer vollständig netzartigen Wandung, da die Querstränge der netzartigen Wandung
allein gegen die Kanten der radialen Lamellen 7 herangebracht werden können, wodurch
das Strecken dieser Querstränge begünstigt wird. Gleichzeitig wird auch eine gute
Streckung der Längsstränge des Schlauches erzielt, da diese im allgemeinen nicht
mit den vorgenannten Kanten der Lamellen zusammenwirken und infolgedessen keiner
Reibungskraft unterworfen sind, die sich gegebenenfalls dem Streckvorgang entgegenstellen
könnte. Diese Vorteile ergeben sich umsomehr, Je größer die Zahl der radialen Lamellen
7 ist.
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Selbstverständlich können die radialen Lamellen 7 durch starre Stäbe,die
zwischen den beiden Grundflächen von verschiedenen Durchmessern montiert sind, ersetzt
werden, so daß sie in der Art eines Regenschirmes ausgeführt sind.
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Ebenfalls liegt die Anwendung eines kegelstumpfförmigen Dornes mit
vollwandigen Seitenflächen besonders für das Ausziehen eines Schlauches mit gleichfalls
vollen Wandungen im Rahmen der Erfindung.
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Um den Prozentsatz der Streckung in Querrichtung kontinuierlich einstellen
oder regeln zu können, sind die radialen Lamellen 7, die die seitliche Oberfläche
des Dornes 5 bilden, auf der Stange 6 in der Form von Regenschirmstangen montiert,
wodurch ihnen eine regelbare Neigung zur Achse der Stange 6 gegeben werden kann.
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Im dargestellten Aus.führungsbeispiel besitzt lede radiale Lamelle
7 an ihrem Ende, das seitlich der großen Grundfläche des kegelstumpfförmigen Dornes
5 gelegen ist, einen Schlitz 13 schräg zur Achse der Stange 6. In diesen Schlitz
13 greift ein Führungsstift 14 ein, der auf einer Kulisse 15 angeordnet ist. Diese
Kulisse 15 ist auf der Stange 6, und zwar zeckmäßigerweise auf deren VerlSngerung
6', montiert und kann in irgend einer beliebigen Stellung, beispielsweise durch
eine Schraube 16,festgestellt werden. Die Verschiebung der Kulisse 15 auf der Stange
6 ermöglicht es, die radialen Lamellen 7 aus ihrer inneren Stellung, in der sie
sich in Berührung mit der Seitenwandung der Stange 6 befinden, in eine Stellung
mit dem größten Abstand zu bringen, die in der Zeichnung mit unterbrochenen Linien
dargestellt ist. Die radialen Lamellen 7 werden während ihrer Bewegung in radialen
Schlitzen einer Scheibe 17 (s.Fig.2) geführt,welche auf der Stange 6 befestigt ist.
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Die Vorrichtung gemäß der Errindung kann nicht nur zum Strecken von
Kunststoffsohläuchen,wie im Vorhergehenden beschrieben,verwendet werden, sondern
auch zum Strecken von Schläuchen aus Jedem Stoff, der in plastischem Zustand in
die Streckzone gebracht werden kann, gegebenenfalls ohne Wärmezufuhr. Beispielsweise
können Schläuche, deren Wandung gegebenenfalls netzartig ausgebildet ist, aus Viskose
mit Hilfe der auf der Zeichnung dargestellten Vorrichtung gestreckt werden, wobei
im Behälter 18 anstelle des heißen Wasserbades ein Bad aus einer entsprechenden
Lösung zum Erweichen des Viskose-Materials angeordnet ist.