DE1704718A1

DE1704718A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffrohren mit ring- oder schraubenlinienfoermig gerillter Aussenwand

Info

Publication number: DE1704718A1
Application number: DE1968H0065317
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Hegler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-02-27
Filing date: 1968-02-15
Publication date: 1971-07-29
Also published as: AT325299B; DK126574B; US3677676A; NO133697C; FI49261B; US3538209A; SE324653B; NL6802302A; BE711283A; JPS5120548B1; NL143165B; FR1554523A; ES350914A1; DE1704718B2; FI49261C; GB1148277A; CH486309A; NO133697B

Description

Herrn Wilhelm Hegler, Bad Kissingen, Goethestr. 2

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von

Kunststoffrohren mit ring- oder Schraubenlinien- m

formig gerillter Außenwand. ™

Im Extrusionsverwahren aus Ringdüsen gespritzte, glatte K^unststoffrohre haben den Nachteil, daß sie nur eine geringe Scheiteidruckfestigkeit besitzen, also leicht zusammendrückbar sind. Um ihnen die notige Festigkeit zu geben, müssen sie eine erhebliche Wandstärke aufweisen. Durch die große Wandstärke wird aber die Biegsamkeit der Rohre, die an sich schon gering ist, noch weiter beeinträchtigt, so daß derartige Rohre praktisch starre Rohre sind. Diese Mangel sind vermieden bei den ebenfalls bekannten, mit ring- oder schraubenlinienförmig verlaufenden Rillen versehenen Rohren. Diese Rohre weisen eine verhältnismäßig hohe Scheiteldruck-

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festigkeit bei guter Biegsamkeit auf. SolchevQuerrillen versehenen Rohre können nach einem Verfahren hergestellt werden, bei dem ein aus einer Ringdüse ausgespritzter Schlauch in noch plastisch bildsamem Zustand zwischen im Kreislauf geführten, geteilten, sich zur Hohlform ergänzenden Kokillen mit Querrillen geführt wirtfünd durch äußeren Unterdruck oder durch inneren Überdruck in die Querrillen der Kokillen hineingesaugt ader-gedrückt wird. Diese Rohre weisen aber wieder den Nachteil auf, daß Ihre Innenwand nicht glatt ist, sondern ebenfalls Querrillen aufweist, so daß solche Rohre nicht für

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Zwecke eingesetzt werden können, in denen eine glatte Innenwand gefordert werden muß, z.B. für die Abwassertechnik oder für Klima-, Belüftungs- und Förderleitungen. Auch als Druckrohre sind derartige Rohre nicht geeignet, da eine Druckänderung im Inneren des Rohres eine Längenänderung bewirkt. Es sind ferner Rohre, insbesondere Dränrohre aus Kunststoff bekannt, die an der Außenwand ring- oder schraubenlinienförmig angeordnete Verstärkungsrippen und eine glatte Innenwand aufweisen. Solche Rohre weisen zwar eine höhere Scheiteldruckfestigkeit auf als glatte, gespritzte Kunststoffrohre, sie besitzen aber nur eine sehr geringe Biegsamkeit, da die an sich schon geringe Biegsamkeit des glatten Rohres durch die aufgesetzten vollen Rippen noch weiter erheblich vermindert wird.

Es ist auch bekannt, unter Verwendung einer Doppelringdüse zwei Kunststoffrohre konzentrisch zueinander zu spritzen, wobei an das innere Rohr Längsrippen angeformt werden können, durch die es sich gegen das äußere Rohr abstützt. Diese Rohre haben aber eine noch geringere Biegsamkeit als die einfachen, glätten Kunststoffrohre.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffrohren mit rinq- oder schraubenlinienförmig gerillter Außenwand und in Längsrichtung glatter Innenwand, bei dem aber die Querrippen im Gegensatz zu den bekannten derartigen Rohren nicht als massive Rippen anfgesetzt jiriu, sondern bei dem ein Rohr mit hohlen Querrippen erzeugt ;;ird. Gemäß dej. Erfindung werden zu diesem Zweck in einem Arbeitsgang zwei konzentrische Rohre gespritzt, wobei das äußere Rohr in an sich bekannter Weise nach dem Austreten aus der Ringdüse zwischen in Kreislauf geführte, geteilte, sich zur Hohlform ergänzende Kokillen mit Querrillen geführt und durch Unterdruck in die Querrillen der Kokillen hineingesaugt wird, während das innere Rohr aus einer innerhalb der Kokillenbahn liegenden Düse ausgespritzt wird, die so angeordnet ist,

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daij sich das glatte, innere Rohr an das fertig geformte äußere Rillenrohr anlegt. Dabei müssen, um beide Ringaüsen gleiche mit Kunststoff speisen zu können, die Kunststoffstrume zur Speisung aer beiden Ringdusen vor den das äußere Rohr erzeugenuen Ringdusen voneinander getrennt geführt werden. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn jede der beiden Ringdusen aus einem eigenen Extruder gespeist wird, so daß die Kunststoffströme von Anfang an voneinader getrennt geführt werden. Dies ergibt einerseits die Möglichkeit, die beiden Kunststoffströme unabhängig voneinander zu regeln und andererseits die Möglichkeit, daß äußere wand und innere Wand aus verschiedenem Material bestehen, z.B. die äußere Wand aus einem verhältnismäßig harten Material, das die erforderliche Scheiteldruckfestigkeit gewährleistet, während die innere Wand aus einem Λ weichen - und elastischen Material bestehen kann, wodurch eine höhere Biegsamkeit des Rohres gewährleistet wird. Weraen aie beiden Ringdüsen aus ein und demselben Extruder gespeist, so müssen uie Kunststoffströme schon möglichst frühzeitig, d.h. möglichst weit vor der das äußere Rohr erzeugenden Ringdüse voneinander getrennt werden, um aie beiden Kunststoffströme möglichst weitgehend unabhängig voneinander regeln zu können. In diesem Fall bestehen aber äußere Wand und innere wand des Rohres aus dem gleichen Material. Beim Verfahren nach der Erfindung entsteht ein Rohr mit glatter Innenwand, bei dem die äußeren, mechanischen Beanspruchungen durch die gewellte Außenwand aufgenommen werden, so daß das Rohr eine hohe Scheiteldruckfestigkeit besitzt, während das innere Rohr verhältnis- ™ mäßig dünnwSndig sein kann, so daß derartige Rohre auch noch gut biegsam sind.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens tritt zweckmäßig das äußere Rohr, mit einer Geschwindigkeit aus der Ringdüse aus, die größer ist als die Geschwindigkeit, mit der die Kokillen auf ihrer Bahn geführt werden, während das innere Rohr mit einer Geschwindigkeit aus der Ringdüse austritt, die gleiche«· oder kleiner ist als die Geschwindigkeit, mit der die

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Kokillen auf ihrer Bahn geführt werden. Dadurch kann sichergestellt werden, daß sich das innere Rohr an allen Stellen, an denen die Außenseite Rillen aufweist, an die Außenwand anlegt, und zwar sollen an der Stelle, an der dieses Anlegen erfolgt, sowohl das Material der Außenwand als auch das Material der Innenwand noch genügend plastisch sein, daß eine feste Verbindung zwischen den beiden Rohren erfolgt. Andererseits aber kann dabei das innere Rohr unter einer gewissen Zugspannung gehalten werden, damit sich das innere Rohr nicht vor dem Erhärten in die Wellen des äußeren Rohres einsenkt, wodurch die Innenwand wieder eine Querwellung erhalten würde.

Sollen die Rohre als Drän- oder Bewässerungsrohre oder für ähnliche Zwecke verwendet werden, bei denen in der Wand Eintritts- oder Austrittsöffnungen vorgesehen sein sollen, so können in der Innenwand Längsrillen erzeugt werden, die die Querrillen der Außenwand kreuzen, während die Kokillen an den vorstehenden Kokillenteilen entsprechende Aussparungen besitzen, so daß in den Wellentälern warzenartige Erhöhungen entstehen, in die die Längsrillen hineinragen. Diese warzenartigen Erhöhungen können dann zur Erzeugung der Wassereintrittsöffnungen aufgeschnitten werden.

Zweckmäßig werden in diesem Fall die äußeren Querwellen schraubenlinienförmig gestaltet, so daß das Werkzeug zum Auf— schneiden der Warzen in den Schraubengängen geführt werden kann. Dabei kann die Rohrwand auch in Form einer zwei- oder mehrgängigen Schraube ausgeführt sein, und je nach der Zahl der erforderlichen Öffnungen können beispielsweise in einem zweigängigen Rohr sich nur in der einen Schrauben Öffnungen befinden.

Soll ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahrerjhergestelltes Rohr auch an der Außenseite glatt sein, so kann in einem weiteren Arbeitsgang über das Rohr noch ein drittes glattes, äußeres Rohr gespritzt werden. Auch dieses äußere Rohr kann wieder aus einem anderen, beispielsweise einem weicheren,

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Material als das innere Rohr bestehen, damit die Biegsamkeit des ganzen Rohres möglichst wenig beeinträchtigt wird.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung. Dabei muß eine Spritzvorrichtung verwendet werden, mit zwei Ringdüsen, wobei die Ringdüse, die das innere Rohr erzeugt, zweckmäßig an einer Verlängerung des Domes der Ringdüse, die das äußere Rohr erzeugt, angeordnet ist, wobei diese Verlängerung so lang gehalten ist, daß sich die Ringdüse zur Erzeugung des inneren Rohres im Inneren der Kokillenbahn, die Ringdüse zur Erzeugung des äußeren Rohres am Anfang in oder außerhalb der Kokillenbahn befindet. Damit sich das innere Rohr fest an das äußere Rohr % anlegt und mit diesem verschweißt wird, kann ferner an der Kingdüse, die das innere Rohr erzeugt, eine Dornverlängerung angeordnet sein, deren Durchmesser.dem Innendurchmesser des äußeren, gewellten Rohres mindestens annähernd entspricht, so daß durch diese Dornverlängerung das innere Rohr an das in den Matrizen befindliche und durch diese abgestützte äußere Rohr angedrückt wird. Soll ein als Dränrohr mit Wassereintrittsoder -austrittsöffnungen verwendbares Rohr hergestellt werden, so können die Längsrillen in der Innenwand des inneren Rohres durch entsprechende Vorsprünge an dieser Dornverlängerung erzeugt werden, durch die das innere Rohr auch an den Stellen, an denen die vorstehenden Kokillenteile Aussparungen besitzen, | an das äußere Rohr angedrückt wird.

Ragt das die Ringdüse zur Erzeugung des äußeren Rohres tragende Metallrohr in die Kokillenbahn hinein, so wird der Abstand zwischen den Ringdüsen und dem Extruder verhältnismäßig groß. Infolge des Absaugens der Luft aus den Rillen der Kokillen strömt entlang dieses Rohres dauernd Luft aus der Umgebung nach und kühlt dieses Rohr ab. Um zu vermeiden, daß sich in diesem

ErRohr der Kunststoff unter die fin-bweichungstemperatur abkühlt, wird zweckmäßig dieses Rohr mit einem Heizband oder einer wärmeisolierenden Umhüllung, insbesondere aus Asbest, versehen.

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Pig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des ertindungsgemäßen Verfahrens im Längsschnitt, bei aer beide Rohr aus gleichem Material unter Verwendung eines einzigen Extruders hergestellt werden.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Vorrichtung, bei der die beiden Ringdüsen aus zwei verschiedenen Extrudern gespeist werden.

Fig. 3 zeigt eine weitere Vorrichtung zur Herstellung größerer Rohrdimensionen.

Fig. 4 zeigt ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Rohr, zum Teil in Ansicht, zum Teil mit abgebrochener Außenhaut und zum Teil im Schnitt.

Die Figuren 5 und 6 zeigen im Längs- bzw. Querschnitt ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Dränrohr mit Wassereintrittsöffnungen.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 ist am Ende 1 aes nicht dargestellten Extruders ein Tragring 2 angeordnet, der den vom Extruder kommenden Kunststoffstrom in den äußeren Strom 3 und den inneren Strom 4 teilt. Der äußere Strom tritt als glatter Schlauch aus der Ringdüse 5 aus, deren Dorn 6 mit einer Verlängerung 7 versehen ist. Diese Verlängerung 7 trägt die zweite Düse 8, deren Dorn 9 von einem zweiten Tragring 10 getragen wird. Zweckmäßig sind die Düse 8 una der Dorn 9 so geformt, daß das innere Rohr, wie dargestellt, schräg im spitzen Winkel gegen das inzwischen in Palten gelegte äußere Rohr gespritzt wird. An dem Dorn 9 ist eine Dornverlängerung 11 angebracht, deren Außendurchmesser dem gewünschten Innendurchmesser des herzustellenden Rohres entspricht, d.h. der Durchmesser ist um so viel kleiner als die lichte Weite der Kokillen, als der Dicke des herzustellenden Rohres entspricht.

Das aus der Düse 5 austretende glatte Rohr gelangt zwischen die raupenkettenartig umlaufenden Kokillen 12. Aus den Rillen 13 der Kokillen wird, sobald diese vollständig geschlossen sind, mittels der Vakuumleitung 15 die Luft abgesaugt.

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Durch den Unterdruck wird, wie in der Figur dargestellt, der vorher glatte, äußere Schlauch in die Rillen der Kokillen hineingezogen und legt sich an diese an. Da dabei Voraussetzung ist, daß innerhalb des äußeren Rohres normaler Luftdruck herrscht, sind im Tragring 2 Bohrungen 16 und im Dorn 6 Bohrungen 17 vorgesehen, durch die, wie die Pfeile 18 und die gestrichelte Linie 19 andeuten, die Luft nachströmen kann. Durch weitere Bohrungen 20 im Dorn 9 und 21 im Tragring 10 kann auch Luft aus dem inneren Rohr in das Innere des äußeren Rohres nachströmen. Die Führung der Kokillen 12 ist im einzelnen nicht dargestellt, da derartige raupenkettenartig im Kreislauf geführte Kokillen an sich bekannt sind. Sind äußeres und inneres Rohr nach dem Passieren der Dornverlängerung 11 fest ™ miteinander verschweißt, so werden die Kokillen unter die Erstarrungstemperatur des Kunststoffes abgekühlt,und das fertige Rohr tritt aus den sich öffnenden Kokillen fortlaufend aus.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen, wie bei der Anordnung nach Fig. 1. Von der Anordnung nach Fig. 1 unterscheidet.sich diese Anordnung dadurch, daß der aus dem Ende 22 eines ersten Extruders kqmmende Kunststoff über den Tragring 23 der Düse 5 zugeführt wird, während der aus einem zweiten Extruder kommende Kunststoff über ein Anschlußstück 24 und eine zusätzliche Bohrung im Tragring 23 als innerer Kunststoffstrom 4 der Düse 8 zu- j geführt wird. In allen übrigen Teilen stimmt die Vorrichtung nach Fig. 2 vollständig mit der Vorrichtung nach Fig. 1 überein.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 sind die Extruder und die Zuführungen nicht dargestellt. Bei dieser Vorrichtung kann der Kunststoff entweder aus einem Extruder, wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 oder aus zwei Extrudern, wie bei der Vorrichtung nach Fig. 2, zugeführt werden. Diese Vorrichtung unterscheidet sich von den Vorrichtungen nach Fig. 1 und 2 dadurch, daß sich die Düse 26 zur Herstellung des äußeren Rohres nicht außerhalb, sondern innerhalb der Kokillenbahn

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befindet. Eine solche Anordnung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn es sich um die Herstellung von Rohren in verhältnismäßig großem Durchmesser handelt, während die Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 für Rohre mit kleineren Durchmessern besser geeignet sind. Die Düse 26 und der zugehörige Dorn 27 sind hier so gestaltet, daß der austretende Kunststoff im spitzen Winkel in die Rillen 28 der Kokillen 29 hineingespritzt, und so die Bildung der Querwellen unterstützt wird. Das Absaugen der Luft aus den Rillen 28 mittels der Vakuumleitung 30 beginnt in diesem Fall zweckmäßig an der Stelle, an der der ^Kunststoff zur Bildung des äußeren W Rohres in die Rillen eingespritzt wird. Wie bei den Vorrichtungen nach Fig. 1 und 2,ist auch hier wieder an einem Tragring 31 der Düse 32 der Dorn 33 angeordnet mit der Dornverlängerung 34, durch die das innere Rohr gegen die inneren Falten des äußeren Rohres gedrückt und auf diese Weise mit diesen verschweißt wird.

Wie bereits erwähnt, hat das Absaugen der Luft aus den. Rillen 28 zur Folge, daß von links durch die sich schließenden Kokillen 29 entlang des Rohres 35 Luftrachströmt. Dadurch könnte eine zu starke Abkühlung des Rohres 35 eintreten, die zu einem Erstarren des Kunststoffes innerhalb des Rohres 35 führen könnte, wodurch Betriebsstörungen und Explosions- W gefahr entstehen. Aus diesem Grund ist das Rohr 35 mit einem Heizband oder einer wärmeisolierenden Schicht 36 umgeben. Diese Wärmeisolation wird durch ein Spannband 37 festgehalten.

Das mit einer der Vorrichtungen nach Fig. 1, 2 oder 3 hergestellte Rohr kann, sofern dies erwünscht ist, nachträglich noch nach bekannten Verfahren mit einem dritten, glatten, äußeren Rohr umspritzt werden. Ein solches Rohr ist in Fig. 4 teilweise im Schnitt dargestellt. Dieses Rohr besteht aus dem glatten, inneren Rohr 40, dem quergewellten, äußeren Rohr 41 und dem darübergezogenen glatten, äußeren Rohr 42. Das Rohr 40 und das Rohr 42 können aus einem verhältnismäßig

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weichen oder elastischem Kunststoff bestehen, und eine verhältnismäßig dünne Wandung besitzen, da diese beiden Rohre keine mechanischen Beanspruchungen aufnehmen müssen, sich aber beim Biegen des gesamten Rohres dehnen oder stauchen lassen sollen. Das Rohr 41 dagegen ist verhältnismäßig dickwandig oder besteht aus einem verhältnismäßig hartem Kunststoff, so daß es die erforderliche Scheiteldruckfestigkeit aufweist, und dieses Rohr ist dazu bestimmt, die mechanischen Beanspruchungen aufzunehmen. Figur 4 zeigt auch in Übereinstimmung mit denifiguren 1 bis 3, daß bei einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rohr die schraubenförmigen Rippen nicht aus vollem Material bestehen, sondern hohl sind. ■ m

Die Figuren 5 und 6 zeigen im Längs- und Querschnitt ein nach deraferfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Rohr mit Wassereintrittsöffnungen. Bei der Herstellung dieses Rohres weisen die Kokillen an ihren nach innen vorspringenden Teilen Aussparungen auf, so daß in den äußeren Wellentälern die warzenartigen Erhöhungen 45 entstehen. An den entsprechenden Stellen weist die Dornverlängerung 7 in Fig. 1 und 2 bzw. 34 in Fig. 3 VorSprünge auf, die die Wandung des inneren und äußeren Rohres nach außen drücken, so daß an der Innenseite die Längsrillen

46 entstehen. Um das fertige, die Kokillenbahn verlassende Rohr wird dann ein Sehneidwerkzeug geführt, das die warzenartigen Erhöhungen 45 abschneidet, d.h. den in Fig. 6 nicht I schraffiert gezeichneten Teil entfernt, so daß die Öffnungen

47 an den Stellen, an denen sich die äußeren Querrillen 48 und die inneren Längsrillen 46 kreuzen, entstehen. In Fig. 5 ist angenommen, daß die äußeren Querrillen eine zweigängige Schraube bilden, wobei nur die Warzen in jedem zweiten Schraubengang abgeschnitten sind. Ist eine größere Zahl von Wassereintrittsöffnungen bzw. ein größerer Gesamtöffnungsquerschnitt erwünscht, so können selbstverständlich auch die Warzen in den dazwischenliegenden Querrillen ebenfalls aufgeschnitten werden, wobei dann in beiden Schraubengängen entsprechende Schneidwerkzeuge um das Rohr geführt werden.

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Claims

1 7 ΰ U 7 1 8 - ίο - Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffrohren mit ring- oder schraubenlinienförmig gerillter Außenwand und in Längsrichtung glatter Innenwand, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Arbeitsgang zwei konzentrische Rohre gespritzt werden, wobei das äußere Rohr nach dem Austreten aus der Ringdüse (5 bzw. 26' zwischen im Kreislauf geführte, geteilte, sich zur Hohlform ergänzende Kokillen (12 bzw. 29) mit Querrillen geführt und durch Unterdruck in die Querrillen der Kokillen hineingesaugt wird, und das innere Rohr aus einer innerhalb der Kokillenbahn liegenden Düse (8 bzw. 32) ausgespritzt wird, die so angeordnet ist, daß sich das glatte, innere Rohr an das fertiggeformte äußere Rohr anlegt, und die Kunststoffströme zur Speisung der beiden Ringdüsen vor den das äußere Rohr erzeugenden Ringdüsen (5 bzw. 26) voneinander getrennt geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr mit einer Geschwindigkeit aus der Ringdüse (5 bzw. 26) austritt, die größer ist als die Geschwindigkeit, mit der die Kokillen (12 bzw. 29) auf ihrer Bahn geführt v/erden, während das innere Rohr mit einer Geschwindigkeit aus der Ringdüse (8 bzw. 32) austritt, die gleich oder kleiner ist als die Geschwindigkeit, mit der die Kokillen auf ihrer Bahn geführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung eines Dränrohres mit Wassereintrittsöffnungen in den Wellentälern der Außenwand, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenwand Längsrillen (46) und durch Aussparungen an den vorstehenden Kokillenteilen in den Wellentälern warzenartige Erhöhungen (45), in die die Längsrillen (46) hineinragen, erzeugt und diese warzenartigen Erhöhungen nachträglich aufgeschnitten werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Verlängerung des Domes (6 bzw. 27) der Ringdüse (5 bzw. 26), die das äußere Rohr erzeugt, die Ringdüse _ _i;L_

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- lies bzw.32), die das innere Rohr erzeugt, angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ringdüsen (5 bzw. 26) Und (8 bzw. 32) aus einem Extruder gespeist werden (Fig. 1).

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Extruder vorgesehen sind, von denen jeder eine der Ringdüsen speist (Fig. 2).

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Dorn (9 bzw. 33) der Ringdüse, die das innere Rohr erzeugt, eine Dornverlängerung (11 bzw. 34) angeordnet ist, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des äußeren, gewellten Rohres mindestens annähernd entspricht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Ringdüse (26) zur Erzeugung des äußeren Rohres tragende Metallrohr (35) in die Kokillenbahn hineinragt und mit einem Heizband oder einer wärmeisolierenden Umhüllung (36), insbesondere aus Asbest, umgeben ist.

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