DE1554979B1

DE1554979B1 - Querspritzkopf fuer eine Strangpresse zum gleichzeitigen Aufbringen von zwei verschiedenen Kunststoffschichten um einen Kern

Info

Publication number: DE1554979B1
Application number: DE19611554979
Authority: DE
Inventors: Henning George Ernest; Richter Melvin William
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1960-11-18
Filing date: 1961-11-14
Publication date: 1970-10-01
Also published as: AT243885B; ES272459A1; US3121255A; GB997970A; SE305311B

Description

Die Erfindung betrifft einen Querspritzkopf für eine Strangpresse zum gleichzeitigen Aufbringen von zwei verschiedenen Kunststoffschichten um einen Kern, mit einem Kernführungsrohr und einer Kernrohrspitze, mit zwei zylindrischen Kammern für die Erwärmung der Kunststoffe, mit einem ersten, die Kernrohrspitze mit seiner trichterförmigen Durchgangsbohiung im Abstand umgebenden Preßstück, mit einem ebenfalls eine Durchgangsbohrung aufweisenden zweiten Preßstück, dessen Einlaß einem Teil der Außenfläche des ersten Preßstücks dicht benachbart ist, und mit einem Preßstückhalter für das zweite Preßstück.
In der Nachrichtentechnik werden viele Nah- und Fernverbindungen zur Ubermittlung von Ferngesprächen aus Verteilungskabeln für Nah- und Fernverbindungen durch Verseilen verdrillter Paare umhüllter Kupferleiter um einen zentralen, mit Polyäthylen isolierten Tragdraht hergestellt. Jeder Kupferleiter ist mit einer zusammengesetzten Hülle bedeckt, welche aus einer inneren Schicht von festem, schwarzem, wetterbeständigem Polyäthylen und einer äußeren, verhältnismäßig zähen, wetterbeständigen gefärbten Schicht oder einem Mantel aus Polyvinylchlorid besteht.
Bisher wurden die einzelnen Leiter für Nah- und Fernleitungen in zwei getrennten und verschiedenen Extrudern isoliert. Bei Verwendung dieser Methode ist jedoch eine recht genaue Durchmesserkontrolle der Polyäthylenschicht notwendig, um Schwierigkeiten bei aufeinanderfolgenden Ummantelungsgängen zu verringern. Außerdem wird bei der Herstellung der Isolation in zwei getrennten Arbeitsgängen mehr Abfall produziert, und es sind mehr Unterhaltungskosten, zusätzliche Arbeit, mehr Grundfläche und zusätzliche Einrichtungen erforderlich, als wenn die beiden Isolationsschichten in einem Arbeitsgang auf den Leiter aufgebracht werden. Dementsprechend ist es sehr erwünscht, den Leiter durch Anbringen der inneren Isolierschicht und des äußeren Mantels in einem Arbeitsgang zu isolieren. Um diese Nachteile zu beseitigen und die..Isolationskosten eines mehrschichtig isolierten Kupferleiters zu verkleinern, sind Spritzapparate entwickelt worden, die es gestatten, die auf einen Leiter aufzubringenden Isolierschichten gleichzeitig in einer gemeinsamen Werkzeuganordnung herzustellen, z. B. entsprechend den USA.-Patentschriften 876755 und 2695422.
In der fortgeschrittenen Spritztechnik sind ständig höhere Spritzgeschwindigkeiten erreichbar, die das stets vorhandene Problem vergrößern, die Isolierschicht in bezug auf den Kern konzentrisch zu halten. Eine gemeinsame Ursache der Exzentrizität besteht in den ungleichen Drücken, die durch die Kunststoffe auf das Kabel ausgeübt werden. Ein Weg zur Vermeidung dieses Problems ist in der deutschen Patentschrift 957 048 dargestellt. Ein anderer Grund für die Exzentrizität der Kunststoffisolierschichten in bezug auf den leitenden Kern, die gleichzeitig übermäßigen Verschleiß des Kernrohres und anderer Spritzwerlçzeuge verursacht, ist die fehlende Ausrichtung des Spritzkopfes zur normalen Bewegungsrichtung des leitenden Kerns von der Vorratsspule zum Einlauf. Wenn der Spritzkopf sich als Folge der thermischen Ausdehnung der Spritzeinrichtung frei bewegen kann oder Bewegungsfreiheit bezüglich der vorbestimmten Bewegungsrichtung des Leiters während der Arbeit des Extruders hat, so ändert sich die Achse des Extruders während der Arbeit in bezug auf die Bewegungsrichtung des leitenden Kerns durch den Extruder. Diese Bewegung beeinträchtigt die Zentrierung des Kerns in der ausgespritzten Schicht und veranlaßt übermäßigen Verschleiß des Kerns und der Spritzwerkzeuge. Demgemäß ist es sehr erwünscht, die fehlende Ausrichtung des Spritzkopfes in bezug auf die normale Bewegungsrichtung des leitenden Kerns durch den Extruder zu verhindern.
Ein anderer sehr wichtiger Gesichtspunkt dieses Problems bei Spritzvorgängen dieser Art besteht in der Neigung der Partikeln des speziellen Kunststoffs, wie etwa Polyäthylen, am Ausgangsende des Preßstücks, aus dem dieser Kunststoff während des Spritzvorgangs austritt, anzuhaften. Die so auf dem Preßstück abgelagerten Teilchen bauen sich gewöhnlich zu größeren Massen auf, die zeitweilig vom Ende des Preßstücks abbrechen und damit die Herstellung gleichmäßig isolierter und ummantelter Schichten stören. Diese Erscheinung wird in der Spritztechnik »sabbern« genannt, und der Kunststoff, der in dieser Weise abgelagert wird, heißt »Sabber«. Diese Ablagerungen sind unerwünscht, weil die Qualität des gespritzten Überzugs beeinträchtigt wird, und er ist für die elektrischen Eigenschaften des isolierten Leiters abträglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bei den bisher bekannten Spritzköpfen bzw.
Preßmundstücken zu vermeiden, indem insbesondere eine Ablagerung von Kunststoffteilchen am Ausgangsende des Preßmundstücks vermieden wird.
Die Erfindung besteht darin, daß das erste Preßstück eine in Fließrichtung des Kunststoffes in zwei Abschnitte aufgeteilte Außenfläche aufweist, von denen der erste Abschnitt als vielecldger Pyramidenstumpf und der zweite Abschnitt als Kegelstumpf ausgebildet sind, und daß der erste Abschnitt zusammen mit der Bohrung des Preßstückhalters mehrere kreissegmentförmige Durchgänge und der zweite Abschnitt zusammen mit dem Einlaß der Durchgangsbohrung des zweiten Preßstückes einen ringförmigen Durchgang bilden.
Damit wird ein turbulenter Fluß im plastischen Kunststoff erzeugt, der Ablagerungen des Kunststoffs am Austragsende des ersten Preßstücks beseitigt.
Es ist zwar bekannt, bei einem Preßstück einen konischen Ausgangsteil vorzusehen, und es gehört auch zum Stand der Technik, zum gleichzeitigen Aufbringen von zwei verschiedenen Kunststoffschichten auf einen Kern nur einen Spritzkopf zu verwenden, wobei der Spritzkopf einen Durchgang für den Kern und zwei Preßmundstücke für die beiden Kunststoffe aufweist. Bei diesen Einrichtungen findet jedoch das der Erfindung zugrunde liegende Problem keine Beachtung, und dementsprechend sind auch keine Maßnahmen im Sinne der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
Die Erfindung soll an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nachstehend näher erläutert werden.
Es zeigt F i g. 1 eine teilweise Ansicht einer Spritzvorrichtung mit den Merlunalen des vorliegenden Querspritzkopfes, wobei aus Gründen der Übersicht einzelne Teile fortgelassen sind, F i g. 2 eine vergrößerte, perspektivische Teilansicht der Spritzvorrichtung nach F i g. 1, wobei die wärmeisolierenden Mäntel von den Spritzzylindern der Apparatur aus Gründen der besseren Übersicht fortgelassen sind, F i g. 3 eine vergrößerte Teilansicht eines gemeinsamen Spritzkopfes der Spritzvorrichtung nach F i g. 1 und 2 und veranschaulicht eine Alternativausführung eines Sockels zur Unterstützung des Spritzkopfes, wobei Teile aus Gründen besserer Übersicht fortgelassen sind, F i g. 4 ein vergrößertes Schnittbild des Spritzkopfes nach F i g. 3, deren Schnitt in der Ebene 4-4 liegt, F i g. 5 eine vergrößerte, geschnittene Teilansicht eines Spritzkopfteils der F i g. 1, der in der Ebene 5-5 geschnitten ist, F i g. 6 ein vergrößertes, geschnittenes Teilbild eines Spritzkopfteils der F i g. 5, der in der Ebene 6-6 geschnitten ist, F i g. 7 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des ersten Preßstückes und F i g. 8 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der räumlichen Beziehung des Ausgangsendes des ersten Preßstücks, des Preßstückhalters und des zweiten Preßstücks.
F i g. 1 zeigt eine mit 10 bezeichnete Vielschicht-Strangpresse vom Kreuzkopftyp. Die Strangpresse ist speziell zum Spritzen aufeinanderfolgender Schichten zweier verschiedener Kunststoffe um den Draht 11 vom Kaliber 19 entworfen, um einen isolierten und ummantelten Leiter für Nah- oder Fernverkehrsverbindungen herzustellen, der mit Ziffer 12 bezeichnet ist und eine isolierende Polyäthylenschicht 14 von 0,508 mm und einen Mantel 15 aus Polyvinylchlorid von 0,254 mm Stärke hat. Die StrangpresselO hat einen gemeinsamen Spritzkopf, der mit Ziffern 13 bezeichnet ist und in welchem zwei Spritzzylinder 16 und 17 mit Gewinde befestigt sind. Die Längsachsen der Zylinder 16 und 17 liegen in einer gemeinsamen Ebene und neigen sich mit den Austragsenden 18 und 19 zueinander.
Die Einlaufenden 22 und 23 der beiden Spritzzylinder 16 und 17 werden von getrennten und geeignet gekühlten Gehäusen 24 und 26 getragen, die die miteinander verbundenen (nicht gezeigten) Untersetzungsgetriebe enthalten und die in üblicher Art mit dem angrenzenden Ende der gemeinschaftlich arbeitenden Förderschnecken 32 (von denen nur eine gezeigt wird) verbunden sind. Das Öl in den Gehäusen 24 und 26 wird genau auf einer vorbestimmten Temperatur mittels Kühlschlangen in einem (nicht gezeigten) Ölbehälter gehalten. Die Unterseiten 36 und 37 der Gehäuse 24 und 26 sind gleitend auf den tragenden Flächen 38 und 39 montiert, die fest auf den Tragflächen 40 sitzen und auf einer gemeinsamen Grundplatte 41 durch geeignete (nicht gezeigte) Mittel befestigt sind. Eine Führung 43 ist an den Tragplatten 40 angeformt und zeigt nach oben, um die freie Bewegung der Gehäuse 24 und 26 nur in paralleler Richtung zur Achse der Zylinder 16 und 17 zu gestatten. Hauptantriebsmotore 46 und 47 nach F i g. 1 sind starr am Boden befestigt und mit den Untersetzungsgetrieben mittels der Keilriemen 50 der Wellenenden 51 und 52 und der stoßdämpfenden biegsamen Kupplung 53 verbunden.
Um ein Abweichen von der Ausrichtung des Spritzkopfes 13 dank thermischer Expansion oder Kontraktion der Zylinder 16 und 17 zu vermeiden, ist der Spritzkopf 13 von einer Kopfstütze, die mit Ziffer 56 bezeichnet ist, abgestützt. Die Kopfstütze 56 ist fest mit der gemeinsamen Grundplatte 41 verbunden, die ihrerseits fest mit dem Boden verbunden ist. Der Spritzkopf 13 kann an der Kopfstütze 56, wie in Fig. 2 gezeigt, durch geeignete Vorrichtungen, wie (nicht gezeigte) Schraubenbolzen, starr befestigt werden. Indessen ist die Kopfstütze 56, wie in F i g. 3 gezeigt, mit einer Öffnung 57 versehen, die den rechteckigen, vom Spritzkopf 13 herabhängenden Zapfen 58 aufnimmt. Eine wärmeisolierende Unterlage 60 aus einem relativ harten Material geringer Wärmeleitfähigkeit, wie Asbest, wird zwischen die Kopfstütze 56 und den Spritzkopf 13 gelegt sowie zwischen den rechteckigen Zapfen 58 und die Öffnung 57 in der Kopfstütze 56. Durch diese Anordnung ist der Spritzkopf 13 fest am Boden unter Verhinderung horizontaler Bewegung befestigt. In senkrechter Richtung kann sich jedoch die Kopfstütze 56 frei ausdehnen und zusammenziehen, wenn sie unter dem Einfluß von Wärme steht, die die wärmeisolierende Unterlage 60 während der Arbeit der Spritzapparatur durchdringt.
Wenn sich die Spritzzylinder 16 und 17 als Ergebnis der Temperaturerhöhung während der Arbeit ausdehnen, verhindert der rechteckige Zapfen 58 das Verdrehen des Spritzkopfes 13, und die Einlaufenden 22 und 23 der Zylinder 16 und 17 werden vom Spritzkopf 13 auf den gleitend montierten Gehäusen 24 und 26 fortbewegt. In gleicher Weise bewegen sich die Einlaufenden 22 und 23 auf den Spritzkopf 13 zu, wenn die Spritzzylinder 16 und 17 sich abkühlen und zusammenziehen. In allen Fällen ist der Spritzkopf 13 gegen jede Bewegung gesichert, da der Spritzkopf in vertikaler Richtung durch die Kopfstütze 56 und in horizontaler Richtung durch die gekühlten Gehäuse 24 und 26 gehalten wird, die das Untersetzungsgetriebe enthalten.
Jeder Spritzzylinder 16 und 17 wird durch eine thermostatisch geregelte elektrische Bandheizling S9 wie üblich erwärmt und hat eine Bohrung 61 in einer zylindrischen Auskleidung 63, die starr mit dem zugehörigen Zylinder 16 und 17 verbunden ist. Die Untersetzungsgetriebe sind durch übliche (nicht gezeigte) Vorrichtungen mit den Enden der Förderschnecken 32 verbunden, die drehbar in den Auskleidungen 63 der Spritzzylinder 16 und 17 angebracht sind. Die Förderschnecken 32 sind wassergekühlt und drehen sich mit Hilfe der stationären Motore 46 und 47 über die zugehörigen biegsamen Kupplungen 53 und Untersetzungsgetriebe. Da die Kupplungen 53 ausgerichtet sind, wenn die Zylinder 16 und 17 der Strangpresse 10 auf ihrer Arbeitstemperatur sind, die sich um etwa 550 C unterscheiden, gibt es auch unter Vollast keine spürbare Vibration der Untersetzungsgetriebe. Wenn die Zylinder 16 und 17 kalt sind, ist das Fehlspiel der Wellenenden 51 und 52, die mit dem Zylinder 17 verbunden sind, größer als 0,32 cm, und das Fehlspiel der Wellenenden 51 und 52, die mit dem Zylinder 16 verbunden sind, übersteigt 0,39 cm, jedoch ist die durch diese fehlende Ausrichtung verursachte Vibration vernachlässigbar.
Die Förderschnecken 32 drehen sich zur Beförderung der geeigneten Kunststoffe, wie die Polyäthylenmasse 68 und die Polyvinylchloridmasse 69, von den Fülltrichtern 72 und 73 an den Einlaufenden 22 und 23 der Zylinder 16 und 17 durch die Bohrungen 61 zu den Austragsenden 18 und 19 der Zylinder 16 und 17 und in bzw. durch den gemeinsamen Spritzkopf 13. Die Förderschnecken 32 bearbeiten und kneten den Kunststoff, wenn die Massen 68 und 69 durch den Spritzzylinder 16 und 17 gefördert werden, und bringen den Kunststoff in einen genügend flüssigen Zustand für ein glattes und gleichmäßiges Spritzen.
Eine gemeinsame Werkzeugkammer befindet sich in dem gemeinsamen Spritzkopf 13 in einem nach oben gerichteten vorspringenden Teil 101, das in der Mitte im gleichen Abstand von den beiden Hauptdurchlässen 76 gelegen ist und in welchem die Austragsenden 18 und 19 der Spritzzylinder 16 und 17 befestigt sind. Die gemeinsame Werkzeugkammer wird von einem zylindrischen, mit der Ziffer 102 bezeichneten Spritzdurchlaß gebildet, der durch den nach oben gerichteten vorspringenden Teil 101 des Spritzkopfes 13 quer zu den beiden Spritzzylindern 16 und 17 verläuft. Der Spritzdurchlaß 102 ist mit einer verhältnismäßig kurzen, zylindrischen und mit Gewinde versehenen Bohrung 103 versehen, die zwischen den Enden der Spritzzylinder angelegt ist, ferner mit einer abgesetzten zylindrischen Ausbohrung 104 zu jeder Seite der mit Gewinde versehenen Bohrung 103 und einer gleichfalls mit Gewinde versehenen abgesetzten Ausbohrung 106 auf jeder Seite der beiden Ausbohrungen 104.
Eine gehärtete, außen mit Gewinde versehene Sicherungsscheibe, die mit der Ziffer 107 bezeichnet ist, wird in die Gewindebohrung 103 eingeschraubt, bis der Vorsprung 108 am Umfang an einer abgeschrägten Schulter 109 satt aufliegt, die zwischen der Bohrung 103 und der angrenzenden abgesetzten Bohrung 104 gebildet wird. Mindestens ein Teil der Sicherungsscheibe 107 ist aus wärmeisolierendem Material 105, etwa Siliciumcarbid, oder einem anderen konstruktiv geeigneten Material geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt. Das Teil aus wärmeisolierendem Material 105 wird verwendet, um die Wärmemenge zu verringern, die von den das verhältnismäßig heiße Polyäthylen 68 enthaltenden Druckausgleichskammern zu der das kühlere Polyvinylchlorid 69 enthaltenden Druckausgleichskammer geleitet wird, um Zersetzung des darin enthaltenden Polyvinylchlorids zu verhindern.
Die gehärtete Sicherungsscheibe 107 zentriert ein mit der Ziffer 111 bezeichnetes erstes Preßstück innerhalb des Spritzdurchlasses 102 und dient gleichfalls der Teilung des Spritzdurchlasses 102 in zwei Druckausgleichskammern in den abgesetzten Ausbohrungen 104 nämlich eine für das Polyäthylen 68 und eine für das Polyvinylchlorid 69. Die gehärtete Sicherungsscheibe 107 kann leicht ersetzt werden im Fall, daß die den Kunststoff abschließenden Flächen beschädigt sind. Sie gestattet auch ziemlich weitgehende Anderungen in der Ausbildung des Werkzeugs, falls neue Kunststoffe oder eine neue Formgebung des Erzeugnisses solche Schritte notwendig machen.
Im allgemeinen ist das Einheitsglied, welches das kombinierte Polyäthylenpreßstück 111 darstellt, in einer axialen Bohrung 116 in der Sicherungsscheibe 107 angeordnet und besitzt eine abgeschrägte, ringförmige Schulter 117 am hinteren Ende des Preßstücks 111, welches seitlich auf der Sicherungsscheibe 107 aufliegt und den Fließweg des Polyäthylens 68 stromlinienförmig lenkt, so daß stagnierende Zonen vermieden werden. Der Eintrittsteil des gesamten Preßstückes 111 kann aus einem geeigneten, wärmeisolierenden und verschleißfesten Material hergestellt werden, um die vom Kunststoff 68 oder 69 zum anderen Kunststoff übertragene Wärmemenge zu vermindern.
Ein mit Außen- und Innengewinde versehener und mit der Ziffer 121 bezeichneter Kernführungsrohrhalter wird in die abgesetzte und mit Gewinde versehene Ausbohrung 106 im hinteren Ende des Spritzdurchlasses 102 eingeschraubt. Der Kernführungsrohrhalter 121 hat ein abgeschrägtes Endstück 122, dessen äußerer Umfang pyramidenförmig mit gerundeten (nicht gezeigten) Ecken versehen ist. Die flachen Seiten 123 des verjüngten Endstücks 122 des Kernführungsrohrhalters 121 konvergieren unter einem Winkel von 600.
Der Kernführungsrohrhalter 121 wird in die abgesetzte, mit Gewinde versehene Ausbohrung 106 eingeschraubt, bis die gerundeten Ecken des verjüngten pyramidenförmigen Endstücks 122 des Kernführungsrohrhalters 121 auf der inneren, stumpfkegeligen Bohrung 126 aufsitzen und einen Zugang am Preßstück 111 bilden und damit die ringförmige Schulter 117 des Preßstücks 111 gegen die Sicherungsscheibe 107 preßt. Die gerundeten Ecken des Endstückes 122 des Kernführungsrohrhalters 121 setzen sich mit der komplementär geformten Oberfläche der Wandungen einer Bohrung 126 für das kombinierte Polyäthylenpreßstück 111 zusammen und bilden vier gleiche Durchlässe 127 mit Kreissegmentquerschnitten. Die Durchlässe 127 gestatten der Polyäthylenmasse 68 aus der Druckausgleichskammer, die in der abgesetzte ten Ausbohrung 104 zwischen Kernführungsrohrhalter 121 und Sicherungsscheibe 107 gebildet wird, zum Polyäthylenpreßstück 111 überzutreten.
Eine mit Außengewinde versehene, im allgemeinen zylindrische Kernrohrspitze, die mit der Ziffer 131 bezeichnet ist und eine Diamantziehdüse 132 in ihrem verjüngten Ende einmontiert enthält, wird justierbar innerhalb der zylindrischen Bohrung 133 und der abgesetzten Gewindebohrung 134 im Kernführungsrohrhalter 121 angebracht. Ein verlängertes zylindrisches Führungsrohr 136 ist fest in der zylindrischen Bohrung 137 in der Kernrohrspitze 131 montiert, so daß das verlängerte, zylindrische Führungsrohr 136 als Kernführung für den durchlaufenden elektrischen Leiter oder Draht 11 dient.
Ein mit der Ziffer 141 bezeichnetes Preßstück, das im folgenden als Polyvinylchloridpreßstück bezeichnet wird, ist justierbar in einer Öffnung 142 in einem Preßstückhalter 143 montiert und dient zur Formung des Polyvinylchlorids 69 zu einem Mantel : 15. Der Preßstückhalter 143 ist seinerseits in einer Öffnung in einem mit Außengewinde versehenen Preßstück haltestopfen montiert, der mit der Ziffer 146 bezeichnet ist und der in die abgesetzte und mit Gewinde versehene Ausbohrung 106 am vorderen Ende des Spritzdurchlasses 102 eingeschraubt ist. Der Preßstückhaltestopfen 146 wird in die abgesetzte Gewindebohrung 106 eingedreht, bis die Wandung einer stumpfkegeligen Bohrung 147 des Preßstückhalters 143 für das Polyvinylchloridpreßstück 141 mit den komplementär gebogenen Ecken 148 (F i g. 7 und 8) eines pyramidenförmig geformten Abschnitts 1419 am Preßstück 111 aufliegt, nahe an dessen Spitze. Der pyramidenförmige Abschnitt 149 des Polyäthylenpreßstücks 111, welcher auf der stumpfkegeligen Bohrung 147 des Preßstückhalters 143 aufsitzt, hat die gleiche allgemeine Form wie das entsprechende Endstück 122 des Kernführungsrohrhalters 121 und bildet mit dem Preßstückhalter 143 vier kreissegmentförmige Durchlässe 151 (F i g. 8), durch welche die Polyvinylchloridmasse 69 aus der Kammer zwischen der Sicherungsscheibe 107 und dem Preßstücklialtestopfen 146 zum Preßstück 141 strömt. Die gerundeten Ecken des pyramidenförmig gestalteten Teils des Preßstücks 111 und des Kernführungsrohrhalters 121 sind vorzugsweise so orientiert, daß zwei Ecken jedes pyramidenförmig gestalteten Teils in einer senkrechten Ebene liegen, in der auch die Achse des elektrischen Leiters oder Drahtes 11 liegt. Die flach geneigten Flächen des Abschnitts 149 konvergieren und schließen einen Winkel von 340 ein.
Das Preßstück 141 hat eine abgeschrägte, stumpfkegelige Durchgangsbohrung 152 und einen Absatz 150 von etwa 0,127 mm Länge, der die Austrittsmündung zur Formung der Polyvinylchloridmasse 69 zu einem Mantel 15 um den bereits mit Polyäthylen bedeckten Draht 11 bildet. Ein Absatz 150 von mehr als 0,127 mm Länge ergibt einen losen Mantel über der Schicht 14. Die Durchgangsbohrung 152 des Preßstückes 141 konvergiert unter einem Winkel von annähernd 160 und hat Verbindung mit einem stumpfkegeligen Einlaß 153 des Preßstücks 141. Die Wandungen des Einlasses 153 im Preßstück 141 konvergieren innerhalb der stumpfkegeligen Durchgangsbohrung 152 unter einem Winkel ß von etwa 600.
Wie oben bereits erwähnt, haben kleine Teilchen des Kunststoffs, wie Polyäthylen, die Neigung am Austrittsende des Mundstücks, aus welchem die jeweilige Masse während des Spritzvorgangs austritt, anzuhaften. Die so abgeschiedenen Partikeln bauen sich am Ende des Preßstücks gewöhnlich zu verhältnismäßig großen Massen auf, die gegebenenfalls vom Ende des Mundstücks abbrechen und an der aufgebrachten Isolierschicht ankleben. Dieser Effekt des »Sabberns« und der auf diese Weise abgelagerte Kunststoff, genannt »Sabber«, sind unerwünscht, weil sie die Qualität des gespritzten Überzuges mindern und den elektrischen Eigenschaften des isolierten Leiters abträglich sind Wenn die Menge des »Sabbers« verringert wird, wird die Wirkung auf den fertigen gespritzten Gegen stand in gleicher Weise vermindert. Dementsprechend werden die Form der Spitze des kombinierten Polyäthylenpreßstücks 111, die Gestalt des Einlasses 153 im Polyvinylchloridpreßstück 141 und ihre relativen Stellungen zueinander so gestaltet und angeordnet, daß sich keine Abfälle am Ende des Polyäthylenpreßstücks 111 aufbauen und daß daher die Masse des Abfalls verhältnismäßig klein bleibt und dieser wenig oder keine nachteilige Wirkung auf die Eigenschaften des isolierten und unimantelten Leiters 12 hat Der Einlaß 153 des Preßstücks 141 liegt parallel zum stumpfkegeligen Abschnitt 156 des Polyäthylenpreßstiicks 111 und ist ausreichend eng daran angeordnet, um einen verengten, ringförmig konvergierenden Durchlaß von etwa 0,356 mm Dicke und etwa 3,18 mm Länge zu schaffen, durch welchen die Polyvinylchloridmasse 69 mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit zur Polyäthylenschicht 14 auf den Draht 11 strömt, so daß sie jeglichen Abfall, der sich an der scharfen Kante 157 am vorderen Ende des Preßstücks 111 zu bilden suCht, zur Polyäthylenschicht hin preßt und die Menge von Abfallteilchen zwischen Polyäthylenschicht 14 und Polyvinylchloridmantel 15 verkleinert.
Um den gewünschten verengten Durchgang zwischen dem zweiten Preßstück 141 und dem vorderen Ende des ersten Preßstücks 111 aufrechtzuerhalten, nämlich die gewünschte Länge des Auslaufs von 4,27 mm und den Minimaldurchmesser von 2,44 mm in der Öffnung des Preßstücks 141 für einen elektrischen Leiter oder Draht 11 vom Kaliber 19 und einen Durchmesser von 0,914 mm, kann es wünschenswert sein, die Kontur des Abschnitts vom Preßstück 141, welches die Durchgangsbohrung 152 des Preßstücks bildet, so zu ändern, daß ein (nicht gezeigter) Entspannungswinkel von etwa 300 unmittelbar an der Wandung des Einlasses 153 am Preßstück 141 entsteht. Diese Anordnung würde es gestatten, daß das Preßstück 141 mit einem Eingang konstruiert wird, der einen größeren Maximaldurchmesser hat, als sonst gestattet wäre. Ein zweiter stumpfkegeliger konvergierender Eingang könnte anschließend an den Entspannungswinkel geformt werden, daß ein konvexer Teil in der Oberfläche der öffnung des Preßstückesl41 unmittelbar vor dem Einlaß 153 entsteht, welcher im Querschnitt V-Farm hat. Alternativ kann es wünschenswert sein, einen Entspannungwinkel von ungefähr 50 am Ende des Absatzes 150 im Preßstück 141 anzubringen.
Ein Polyäthylenpreßstück für geringen Druck (d. h. eines, welches dem Massefluß wenig Widerstand entgegen setzt) neigt mehr zum »Sabbern« als Mundstücke, die für den Massefluß mehr Widerstand besitzen. Dies hängt ohne Zweifel mit dem Kunststoffdruck unmittelbar vor dem Austreten des Kunststoffs aus dem Preßstück zusammen. Somit ist also ein Preßstück geringen Widerstandes eines, welches verhältnismäßig geringen Druckabfall durch das Preßstück bewirkt, wohingegen ein Preßstück hohen Widerstandes eines ist, welches einen verhältnismäßig hohen Druckabfall im Preßstück bewirkt. Die Polyäthylenmasse 68 wird in einer Preßstücköffnung 161 des Preßstücks 111 verformt, die einen mit der Ziffer 162 bezeichneten Absatz von etwa 0,508 mm Länge und einen Eingang 163 hat, dessen Wände um etwa 1,96 mm Durchmesser konvergieren mit einem Einschlußwinkel von etwa 5°. Mit dieser Anordnung kann der Fluß der Polyäthylenmasse 68 und der an der Kante 157 des Preßstücks 111 gebildete »Sabber« besser durch den Druck der Polyvinylchloridmasse 69 gesteuert werden, und damit kann die Neigung der Polyäthylenmasse 68 zum »Sabbern« verringert werden. Die Kunststoffdrücke, die von etwa 387 bis etwa 422kg/cm2 für die Polyäthylenmasse und von etwa 176 bis etwa 211 kg/cm2 für die Polyvinylchloridmasse reichen, wie durch Ablesung der Manometer 97 und 98 bestimmt wird, erwiesen sich als ein sehr erwünschter Druckbereich, wohingegen kleinere Drücke für die Polyäthylenmasse 68 ein stärkeres Maß von »Sabber« verursacht.
Eine merkliche Abnahme bei der Ansammlung von »Sabber« an der Kante 157 des Preßstücks 111 wurde durch Einführung des abgeschrägten Abschnitts 156 mit glatter Oberfläche am Polyäthylenpreßstück 111 von der in Fig. 6 gezeigten Form erreicht, wobei der konische Abschnitt 156 eine Neigung in der Bewegungsrichtung des elektrischen Leiters oder Drahtes 11 mit einem Anschlußwinkel von etwa 600 hat und das Ende des Abschnitts 156 die Form einer ringförmigen messerscharfen Kante 1S7 hat. Um jedoch eine kräftigere Konstruktion herzustellen, kann es wünschenswert sein, eine Abschrägung von 37,50 am Ende der Spitze des Preßstücks 111 anzuordnen, wie in unterbrochener Linie in F i g. e; gezeigt. Das Polyvinylchloridpreßstück 141 sollte so konstruiert und bezüglich des Abschnitts 156 des Preßstücks 111 so angeordnet werden, daß ein konvergierender ringförmiger Durchlaß mit etwa 0,356 mm lichtem Maß zwischen der konischen Fläche, des Abschnitts 156 des Preßstücks 111 und dem Einlaß 153 des Polyvinylchloridpreßstücks 141 entsteht. Der Einlaß sollte stark verengt gehalten werden und kann durch Eindrehen eines Gewindestücks 166 in den Preßstückhalter 143 justiert werden.
Da der konische Abschnitt 156 des kombinierten Polyäthylenpreßstücks 111 auf einer Temperatur von 216 bis 2320 C durch den Fluß des Polyäthylens 68 gehalten wird und die Temperatur des Polyvinylchloridpreßstücks 141 auf einer Temperatur von etwa 154 bis etwa 1680 C, wenn die Polyvinylchloridmasse 69 hindurchfneßt, bewegt sich das Polyvinylchlorid 69 schneller längs der Oberfläche des Abschnitts 156 des Polyäthylenpreßstücks 11l als längs der Oberfläche des verhältnismäßig kühlen Polyvinylchloridpreßstücks 141. Diese Temperaturdifferenz zwischen dem Abschnitt 156 des Preßstücks 111 und dem Preßstück 141 bewirkt einen Gradienten im Fluß der Polyvinylchloridmasse 69, wie von den in F i g. 6 gezeigten Vektoren angedeutet wird.
Wenn die Polyvinylchloridmasse 69 die Durchgangsbohrung 152 mit dem 160Winkel im Polyvinylchloridpreßstück 141 erreicht, verringert sich das lichte Maß zwischen dem Abschnitt 156 und der Durchgangsbohrung 152 des Preßstücks 141 mit einem entsprechenden Anstieg im statischen Druck der Polyvinylchloridmasse 69, die hindurchfließt. Die Polyvinylchloridmasse 69 nahe dem Abschnitt 156 des Polyäthylenpreßstücks 111 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit, die nahe an der des Leiters oder Drahtes 11 liegt, und daher wirkt der Fluß des Polyvinylchlorids 69 der Neigung zur Bildung und Ansammlung von »Sabber«. an der Kante 157 des konischen Abschnitts 156 unmittelbar entgegen. Jeglicher »Sabber«, der sich an der Kante 157 des Abschnitts 1ã6 zu bilden trachtet, wird sofort von der Kante weggeschwemmt und zwischen der Innenfläche der Polyäthylenschicht 14 und des Polyvinylchloridmantels 15 abgelagert.
Diese Art eines Spritzkopfes verringert in befriedigendem Maße die Neigung der »Sabber«-Teilchen, am Ausgangsende des Preßstücks 111 anzukleben, wenn Polyäthylenmasse hoher oder niedriger Dichte während des Spritzvorgangs austritt, wenn nämlich das Preßstück 141 im Hinblick auf das Preßstück 111 so entworfen und angeordnet wird, daß die folgenden Gleichungen erfüllt sind: K = (1,2 bis 1,6) D, L = (1,5 bis 2,7)D,

(2 L tang a/2 Jr L} d

2 tang B

S = (0,3 bis 0,5)D.
Hierin ist D = Durchmesser des Polyvinylchloridmantels 15, welcher zwischen 1,016 und 6,48 mm liegt, d = Durchmesser der Polyäthylenschicht 14, C = Lichtmaß zwischen dem Zugang 153 des Polyvinylchloridpreßstücks 141 und des stumpfkegeligen Abschnitts 156 des Polyäthylenpreßstücks 111.
K = axiale Länge des verengten Durchgangs zwischen dem Einlaß 153 des Preßstücks 141 und dem Abschnitt 156 des Preßstücks 111, L = axiale Länge des Konvergenzwinkels, der die Durchgangsbohrung 152 des Polyvinylchloridpreßstücks 141 bildet, P = der axiale Abstand, mit dem sich der stumpfkegelige Abschnitt 156 des Polyäthylenpreßrohrs 111 in die Durchgangsbohrung 152 des Polyvinylchloridpreßstücks 141 hinein erstreckt, S = Abstand zwischen dem Eingangsende des Preßstücks 141 und dem angrenzenden Ende des pyramidenförmig geformten Teils des Polyäthylenpreßstücks 111, os = der von der Durchgangsbohrung 152 des Polyvinylchloridpreßstücks 141 gebildete Winkel, ß = der Winkel des Einlasses 153 des Polyvinylchloridpreßstücks 141.
DerEinlaß 153 des Preßstückes sollte so abgeschrägt sein, daß der eingeschlossene Winkel ß zwischen 45 und 900 liegt, und sollte vorzugsweise die gleiche Neigung haben, wie der stumpfkegelige Abschnitt 156 des Polyäthylenpreßstücks 111, so daß der verengte Durchgang dazwischen aus zueinander parallelen Flächen besteht. Indessen werden noch bessere Resultate erhalten, wenn der eingeschlossene Winkeln zwischen 60 und 750 liegt.
Es kann ratsam sein, den Abschnitt 156 des Preßstücks 111 so abzuändern, daß der Abschnitt eine starke Abstumpfung erhält, deren Winkel zwischen 75 und 900 liegt, damit sie dem normalen Verschleiß während des Betriebes besser widersteht.
Der eingeschlossene Winkel des Eingangs im Preßstück 1411 kann zwischen 10 und 160 liegen, um der Gestaltung der Konstruktion gerecht zu werden.
Man erhält die gewünschte Spritzcharakteristik mit einer Apparatur, die nach den obigen Gleichungen konstruiert ist, wenn man zum Spritzen einer Isolierschicht aus Polyäthylen hoher oder niedriger Dichte um einen leitenden Kern bei Drücken spritzt, die von etwa 281 bis 492 kg/cm2 liegen und bei einer Temperatur im Bereich von 204 bis etwa 2460 C und zum Ummanteln des mit Polyäthylen bedeckten leitenden Kerns mit einer plastifizierten oder halbfesten Polyvinylchloridmasse, die bei einem Druck von etwa 141 bis 281 kg/cm2 liegt und einer Temperatur von ungefähr 149 bis etwa 1770 C spritzt.
Wegen des Unterschieds in der thermischen Dehnung des Polyvinylchlorids 69 und des Polyäthylens 68 müssen in einem solchen Spritzverfahren Vorkehrungen getroffen werden, um das Ausmaß des lockeren Sitzens des äußeren Polyvinylchloridmantels auf der inneren Polyäthylenschicht 14 klein zu halten.
Das Ausmaß der Lockerung des Polyvinylchloridmantels 15 kann ausreichend verringert werden, indem man den Minimaldurchmesser der Mündung 161 des Polyäthylenpreßstücks 111 zur Bildung der inneren Polyäthylenschicht 14 und auch die Mündung des Polyvinylchloridpreßstücks 141 zur Bildung des äußeren Polyvinylchloridmantels 15 auf der inneren Polyäthylenschicht 14 vergrößert und die Geschwindigkeit des Leiters 11 so erhöht, daß ein »Zieh-Effekt« während der Bildung der Innenschicht 14 und des Mantels 15 auftritt.
Arbeitsweise Während der Arbeit der Strangpresse wird der Leiter 11 von einer Vorratsspule 171 mittels eines von einem Montor 173 angetriebenen Spills 172 durch den gemeinsamen Spritzkopf 13 der Strangpresse 10 gezogen. Der Leiter 11 wird von der Vorratsspule 171 auf einem festgelegten Weg über eine Führungsrolle 174, die mit der Achse des Spritzdurchlasses 102 ausgerichtet ist, durch den Spritzkopf 13 und durch eine Kühlwanne 176 bewegt, die mit der Achse des Spritzdurchlasses 102 ausgerichtet ist, läuft dann über das Spill 172 und wird anschließend auf einer Aufnahmespule 177 aufgewickelt, die in geeigneter Weise etwa durch einen Motor 178 angetrieben wird. Gleichzeitig wird die Polyäthylenmasse 68 und die Polyvinylmasse 69 durch die Förderschnecken 32, durch die Spritzzylinder 16 und 17, die Siebe 84 und Strombrecherplatten 81 vorbewegt. Die Kunststoffe 68 und 69 wandern dann von den Brecherplatten 81 durch die ringförmigen Durchlässe 93, die zwischen den Strombrecherplatten 81 und den Sicherungsstopfen 87 angeordnet sind, und in den Hauptdurchlaß 94.
Sieht man auf den Spritzdurchlaß 102 von der Leiter-Austrittsseite, wie in Fig. 4 gezeigt, so ergibt sich, daß die Polyvinylchloridmasse 69 durch den Hauptdurchlaß 94 strömt und sich in zwei relativ kleine Ströme in den Hilfsdurchlässen 96 teilt, die ihrerseits tangential in die entsprechende Druckausgleichskammer in den Spritzdurchlaß 102 eintreten. Eine ähnliche Anordnung besteht für die Polyäthylenmasse 68 auf der Leiter-Eintrittsseite des Spritzkopfes 13.
Es ist festzustellen, daß die Spritzwerkzeuge in gleichem Abstand von den Oberseiten der beiden winkelig angeordneten Spritzzylinder 16 und 17 angebracht sind. Das Preßstück 111 dient als Aufnahmeteil für die übrigen Spritzwerkzeuge, nämlich die Kernrohrspitze 131, durch welche der Draht 11, z. B. ein Kupferleiter vom Kaliber : 19 in den Spritzdurchlaß 102 eintritt, und das Polyvinylchloridpreßstück 141, welches den Mantel 15 auf die Polyäthylenschicht 14 aufbringt. Diese Einzelteile werden von den getrennten, gehärteten und geschliffenen Gewindestücken 107, 121 und 146 umschlossen, die die Kunststoffe 68 und 69 in ihren Druckausgleichskammern völlig abdichten. Die zusammenwirkende Anordnung der Spritzwerkzeuge gestattet die Einführung der Kunststoffe 68 und 69 in das Preßstück 111 und in das Preßstück 141 durch die kreissegmentförmig gestalteten Durchlässe 127 und 151, die durch diese einzigartige Zusammenstellung gebildet werden und die dazu dient, die Werkzeuge in genauer konzentrischer Ausrichtung zu halten. Die Querschnittsflächen der Durchlässe 127 und 151 sollten wenigstens 5- bis 10mal so groß sein wie die Querschnittsfläche der Schicht 14 und des Mantels 15.
Die Polyäthylenmasse 68 fließt von den kreissegmentförmig gestalteten Durchlässen 127 durch den justierbaren, konvergierend eingeengten Durchlaß zwischen dem stumpfkegeligen Teil 181 der Kernrohrspitze 131 und die konvergierenden stumpfkege- ligen Wände der Bohrung 126 im Preßstück 111 und durch das Polyäthylenpreßstück 111, worin die Polyäthylenmasse 68 um den Draht 11 zu einer Polyäthylenschicht 14 geformt wird. Die Polyvinylchloridmasse 69 fließt von den kreissegmentförmig gestalteten Durchlässen 151 durch den verengten Durchlaß zwischen dem Preßstück 141 und dem Preßstück 111.
Sie fließt dann durch den verengten Durchlaß mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit, welche wegen des Temperaturunterschieds der beiden Elemente in der Nähe des kombinierten Polyäthylenpreßstücks 111 höher ist als in der Nähe des Polyvinylchloridpreßstücks 141. Das Polyvinylchlorid 69 fließt zur Polyäthylenschicht 14 auf den Draht 11 mit etwa der gleichen Geschwindigkeit, mit der sich der Leiter oder Draht 11 bewegt, so daß aller »Sabber« weggeschwemmt wird, der aus dem kombinierten Polyäthylenpreßstück 111 zur Polyäthylenschicht 14 hin austreten will, und verringert die Masse der »Sabber«-Teilchen zwischen Polyäthylenschicht 14 und Polyvinylchloridmantel 15.
Es können mehrere verschiedene Anordnungen getroffen werden, um nvei oder mehr Extruder zusammen mit einer gemeinsamen Werkzeugkammer zu verbinden, um gleichzeitig zwei oder/und mehr Schichten eines Kunststoffs verschiedener Farbe oder Zusammensetzung mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften um einen leitenden Kern zu spritzen.
Ein konventioneller Extruder könnte in einenMehrschichtenextruder umgewandelt werden, indem man einen Mehrschichten-Spritzkopf am üblichen Extruder anbringt und das Austragende eines beweglich montierten Extruders am gemeinsamen Mehrschichten-Spritzkopf am üblichen Extruder anbringt und das Austragsende eines beweglichen montierten Extruders am gemeinsamen Mehrschichten-Spritzkopf befestigt. Der beweglich montierte Extruder kann gleitend und parallel zur Achse des festen Extruders auf der gleichen oder gegenüberliegenden Seite des gemeinsamen Spritzkopfes angebracht werden. Die Achse des beweglichen Extruders könnte unter einem festen Winkel zum festen Extruder angeordnet werden und auf einem horizontal hin-und herbeweglichen Universalschlitten angebracht werden. Der bewegliche Extruder könnte auch mit einer Zapfenführung montiert werden, so daß die Achse des beweglichen Extruders unter einem veränderlichen Winkel zum festen Extruder angeordnet wird, und der bewegliche Extruder sollte dann am gemeinsamen Spritzkopf durch eine Dreh-Kupplung befestigt werden.
Es ist zu beachten, daß die Spritzwerkzeuge zur Formgebung der Kunststoffe, die bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen gespritzt werden, und die Befestigungsmittel dieser Werkzeuge, wie z. B. das Preßstück 141, der Preßstückhalter 143 und der Preßstückhaltestopfen 146, vorzugsweise aus einem Material hoher thermischer Leitfähigkeit hergestellt werden, wie sie handelsübliche Bronze oder andere geeignete Kupferlegierungen aufweisen, so daß die Wärme durchgelassen wird und an die umgebende Atmosphäre oder ein geeignetes Kühlmittel mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit weitergegeben wird, um die Möglichkeit eines Ansengens der damit gespritzten wärmeempfindlichen Kunststoffe zu vermeiden.
Die Ausdrücke » Spritzkopf « und »gemeinsamer Spritzkopf« sollen zwei getrennte Spritzzylinder einschließen, die in eine gemeinsame Werkzeugkammer austragen. Es versteht sich, daß die mit ihren Austragsenden am Spritzkopf befestigten Zylinder körperlich voneinander getrennt sind, mit der etwa möglichen Ausnahme einer gemeinsamen Stütze und thermisch voneinander isoliert durch ein Isolationsmaterial oder eine Kühlvorrichtung und mit der gemeinsamen Werkzeugkammer allein dUrch eine entsprechende Vorrichtung wie etwa hydraulische Hochdruckfiihrungen und -kupplungen verbunden.
Wenn eine solche Werkzeugkammer lang genug ist, könnte die Innenschicht in ein Rohr gefaßt und durch geeignete Mittel vor Aufbringung des äußeren Mantels teilweise gekühlt werden, etwa durch eine Kühlkammer, die von der Kunststoffschicht hermetisch abgeschlossen ist. Eine solche Anordnung würde die Lockerung des äußeren Mantels bei bestimmten Kunststofftypen herabsetzen.
Der Ausdruck »Kunststoffmasse« soll sowohl thermoplastische Massen wie Polyäthylen und Polyvinylchlorid od. dgl. umfassen als auch. thermisch härtende Massen auf Neopren-Basis oder andere gummiartige Elastomere u. dgl.
Es ist offenbar, daß der Kern nicht ein Leiter oder ein Draht sein muß und daß die beschriebenen Spritzvorrichtungen aùch ium Anbringen zweier Kunststoffschichten auf einen Kern zur Bildung bandartiger Streifen oder zur Formung von Leitungen oder Rohren aus zWei verschiedenen Kunststoffen unter Verwendung eines stationären Kerns oder Stiftes, an Stelle eines beweglichen Kerns, benutzt werden kennen.

Claims

Patentanspruch: Querspritzkopf für eine Strangpresse zum gleichzeitigen Aufbringen von zwei verschiedenen Kunststoffschichten um einen I Kern, mit einem Kernführungsrohr und einer Kernrohrspitze mit zwei zylindrischen Kammern für die Erwärmung der Kunststoffe, mit einem ersten, die Kernrohrspitze mit seiner trichterförmigen Durchgangsbohrung im Abstand umgebenden Preßstück, mit einem ebenfalls eine : Durchgangsbohrung aufweisenden zweiten Preßstück, dessen Einlaß einem Teil der Außenfläche des ersten Preßstücks dicht benachbart ist, und mit einem Preßstückhalter für das zweite Preßstück, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das erste Preßstück (111) eine in Fließrichtung des Kunststoffes in zwei Abschnitten (149, 156) aufgeteilte Außenfläche aufweist, von denen der erste Abschnitt (149) als vielecldger Pyramidenstumpf und der zweite Abschnitt (156) als Kegelstumpf ausgebildet sind, und daß der erste Abschnitt (149) zusammen mit der Bohrung des Preßstückhalters (: 243) mehrere kreissegmentformige Durchgänge und der zweite Abschnitt (156) zusammen mit dem Einlaß (153) der Durchgangsbohrung (152) des zweiten Preßstückes (141) einen ringförmigen Durchgang bildet.