DE1729021B2 - Vorrichtung zum herstellen eines biaxial orienteieren schlauches aus thermoplastischem kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines biaxial orientierten Schlauches aus thermoplastischem Kunststoff, mit einem zwischen einem Dorn und einem Düsenkörper ausgebildeten Ringspalt, einer diesem nachgeschalteten, mit einer Kühlvorrichtung für den Schlauch verbundenen Kalibrierdüse, "einer der Kühlvorrichtung nachgeschalteten Heizvorrichtung für den Schlauch, einer den Dorn durchdringenden und in das Schlauchinnere mündenden ersten Zuleitung für ein Aufweitungsdruckmedium, einem innerhalb des Schlauches und im Abstand von dem Dorn angeordneten, von der ersten Zuleitung durchdrungenen und durch den Dorn getragenen Dichtkörper, der an der Schlauchinnenwand anliegt, wobei in den Raum zwischen dem Dorn, dem Dichtkörper und der Schlauchinnenwand durch eine den Dorn durchdringende zweite Zuleitung ein Anlegedruckmedium einleitbar ist, und einem den aufgeweiteten Schlauch druckmediumdicht abschließenden Abziehwalzenpaar.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (britische Patentschrift 943 350) ist im Abstand von dem Ringspalt eine Kalibrierdüse vorgesehen, in welcher sich der Schlauch abkühlt. Auf die Kalibrierdüse folgt eine gesonderte mechanische Reibungsbremse, deren Bremswirkung auf den erkaltenden Schlauch in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit des Schlauches in diesem Bereich zur Beeinflussung dieser Vorschubgeschwindigkeit regelbar ist. Im Anschluß an diese Regelstation ist ein Dichtkörper und in axialem Abstand von diesem erst eine innere und äußere Heizvorrichtung angeordnet. Dieser Heizvorrichtung folgt ein Bereich, in dem der Aufweitungsdruck die Aufweitung des Schlauches vornimmt.

Nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrichtung, daß der erkaltende Schlauch nach Verlassen der Kalibrierdüse über eine beträchtliche Strecke frei durch die Atmosphäre geführt wird. Auf dieser Strecke sind die Temperaturverhältnisse und damit der Grad der Abkühlung des Schlauches nicht konstant. Ferner bedingt die Tatsache, daß die zuvor beschriebenen Elemente der bekannten Vorrichtung jeweils in axialem Abstand aufeinanderfolgen, großen baulichen Aufwand und unerwünschten Raumbedarf. Der freien

Wahl der Hohe des Aufweitungsdruckes und des Anlegedruckes sind enge Grenzen dadurch gesetzt, daß diese Drucke sich wegen der Elastizität der Schlauchwand an dem Dichtuörper vorbei ausgleichen können. Weiterhin ist die mechanische Reibungsbremse für den Schlauch aufwendig und in ihrer Wirkung auf den Schlauch nachteilig Diese Bremse kann zu Deformierungen des Schlauches und zu Beschädigungen seiner Außenfläche führen Des weiteren ist die innere Heizvorrichtung nur sehr schwer in dem richtigen radialen Abstand von dem Schlauch zu halten.

Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art anzugeben, die wenig aufwendig m der Herstellung, einfach und robust im Aufbau und platzsparend ist Mit der neuen Vorrichtung soll ferner eine möglichst weitgehende Regelbarkeit und Reproduzierbarkeit der Arbeitsbedingungen geschaffen werden, die wiederum die Herstellung von Schläuchen mit sehr gleichmäßigen Abmessungen und technisch-physikalischen Kennwerten gestatten.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Wand der Kalibrierdüse durch die Kühlvorrichtung kühlbar und durch die Heizvorrichtung heizbar ist und der Dichtkörper ganz oder teilweise im Inneren der Kalibrierdüse angeordnet ist. Auf diese Weise findet die gesamte Temperierung, d. h. zunächst Abkühlung und dann Wiedererwärmung, des Schlauches auf seine Orientierungstemperatur schon im Bereich der Kalibrierdüse statt. Unmittelbar nach dem Verlassen der Kalibrierdüse wird der Schlauch durch das Aufweitungsdruckmittel aufgeweitet. Man hat also den axialen Temperaturverlauf in der Schlauchwand unter sehr genauer Kontrolle. Ferner ist vorteilhaft, daß der Dichtkörper jenseits des Schlauches ein Widerlager an der Kalibrierdüse findet und daher ein Ausgleich zwischen Aufweitungsdruck und Anlegedruck erschwert wird. Man kann also beide Drücke in den gewünschten Grenzen variieren. Bei dem Anlegedruck ist dies deshalb von besonderem Vorteil, weil auf Jiese Weise der Schlauch mit der jeweils richtigen Kraft durch das Anlegedruckmittel an die Innenfläche der Kalibrierdüse anlegbar ist. Zu berücksichtigen sind bei der Auswahl der Höhe des Anlegedruckes z. B. die Art des Schlauchstofles, die Temperatur des Schlauches im Bereich der Kalibrierdüse, die Wandstärke des Schlauches, der Reibungskoeffizient zwischen Schlauch und Düse und die Höhe der durch den Aufweitungsdruck und das Abziehwalzenpaar auf den Schlauch ausgeübten axialen Kräfte, die allein in der Kalibrierdüse kompensiert werden. Eine der Düse nachgeschaltete Bremsvorrichtung wie bei der bekannten Vorrichtung ist also bei der Erfindung überflüssig.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kalibrierdüse in an sieb bekannter Weise (USA.-Patentschrift 2 519 375) unmittelbar an den Düsenkörper angesetzt. Dadurch ergibt sich eine gedrängte Bauweise für die Vorrichtung und weiterhin der Vorteil, daß der Schlauch nach seinem Austritt aus dem Düsenschlitz unmittelbar durch die Kalibrierdüse aufgenommen und geführt wird.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Dichtkörper mit einem an dem Dorn befestigten Stützrohr dicht verbunden, dessen Qesamtquerschnittsfläche zu dem Dichtkörper hin ziv nimmt und an dem Übergang zum Dichtkörper gleich der dortigen Querschnittsfläcbe des Dichtkörpers ist Diese Ausbildung des Stürzrohres gestattet einmal eine sehr feste und räumlich genau definierte Anordnung des Dichtkörpers und erleichtert dank der konischen Führungsfläche das Anfahren der Vorrichtung. Der Schlauch wird also zwangläufig über das Stützrohr zum und über den Dichtkörper hinweg geleitet.

Das Stützrohr kann ferner in dem Dorn axial verstellbar und abgedichtet gelagert sein. Dadurch kann die Lage des Dichtköirpers bezüglich des Austrittsendes der Kalibrierdüse den jeweiligen Anforderungen entsprechend verändert werden. Der Dichtkörper kann auch mit durch den Dorn und das Stützrohr hindurchgeführten KüMmittelleitungen kühlbar sein.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kalibrierdüse aus mehreren an sich bekannten (USA.-Patentschrift 2 519 375), voneinander getrennten und in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Teildüsen aufgebaut, die gesondert temperierbar sind. Da jede dieser Teildüsen auf einem anderen Temperaturniveau gehalten werden kann, ist eine sichere Temperierung des Schlauches unter allen Umständen gewährleistet.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in der Innenwand der Kalibrierdüse im Bereich des Dichtkörpers ein mit einer dritten Druckmittelzuleitung verbundener Umfangsraum ausgebildet. Dadurch ist es möglich, in Steuer- und regelbarer Weise diejenige Kraft zu beeinflussen, mit welcher der Schlauch an den Dichtkörper angedrückt wird. Durch dieses dritte Dracksystem ist eine ideale Abdichtung zwischen Auf Weitungsdruckmittel und Anlegedruckmittel geschsiffen. Außerdem kann mittels des dritten Druckmittels die axiale Bremsung des Schlauchet, nach Belieben variiert werden.

Der Dichtkörper kann in der Nähe der Austrittsöffnung der Kalibrierdüse angeordnet sein, weil der Schlauch dort die erforderlichen Kräfte verhältnismäßig gut aufnehmen kann.

Um einen unerwünschten Ausgleich dieses dritten Druckmittels mit Atmosphäre weitgehend zu vermeiden, kann erfindungsgemäß die freie Querschnittsfläche der Kalibrierdüse an ihrer Austrittsöfinung zum Austritt hin abnehmen. Dadurch wird die Anlagekraft des Schlauches an dem Düsenaustritt erhöht.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind in der in dem Bereich des zwischen dem Dorn, dem Dichtkörper und der Schlauchinnenwand befindlichen Raumes liegenden Innenfläche der Kalibrierdüse eine oder mehrere Ausnehmungen vorgesehen, die mit einer oder mehreren vierten Druckmittelzuleitungen verbunden sind. Diese Ausnehmungen können als Löcher oder Ringnuten ausgebildet sein und dienen dem Zweck, eine der Anlegekraft entgegenwirkende Steuer- und regelbare Kraft aufzubringen. Vorteilhafterweise sind diese Ausnehmungen in dem auf den Ringspalt folgenden Teil der Kalibrierdüse angeordnet, wo sich der Schlauch noch in thermoplastischem Zustand befindet und eine geringe Festigkeit aufweist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nimmt die Ausnehmungsgesamtfläche in der Fertigungsrichtung ab. Dies dient ebenso der Berücksichtigung des technologischen Zustands des Schlauches

wie die Maßnahme, nach der mehrere vierte Zuleitungen für Druckmittel von in Fertigungsrichtung abnehmendem Druck vorgesehen sind.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 im Längsschnitt den Aufbau einer ersten Ausführungsform der Kalibrierdüse,

F i g. 2 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht der Gesamtvorrichtung gemäß F j g. 1 und

F i g. 3 ein abgeändertes Detail der Ausführungsform der Kalibrierdüse gemäß Fig. 1.

In F i g. 1 ist zwischen einem Düsenkörper 1 und einem Dorn 2 ein Ringspalt ausgebildet, durch den hindurch sich ein schlauchförmiger Hohlzylinder 3 in thermoplastischem Zustand nach rechts bewegt. In axialer Richtung ist an dem Düsenkörper 1 eine Kalibrierdüse B befestigt, die aus drei in axialer Richtung aufeinanderfolgenden und mit Paßflächen zentrierten Teildüsen 4,5 und 6 aufgebaut ist. Zweck der Kalibrierdüse ist, eine Aufweitung des ausgepreßten thermoplastischen Schlauches 3' zu verhindern, da der Schlauchwerkstoff bei einer solchen Aufweitung zwar dickenvermindert, aber in seinen physikalischen Kennwerten nicht verbessert würde.

Innerhalb der Kalibrierdüse B wird der Schlauch 3' daher auf eine thermoelastische Temperatur unterhalb seines Kristallitschmelzpunktes gebracht, damit die Aufweitung des aus der Kalibrierdüse B austretenden Schlauchteiles 8 mit Sicherheit in dessen thermoelastischem Bereich vor sich geht.

So wird der Schlauch 3' z. B. in der ersten Teildüse 4 abgekühlt und verfestigt und in den nachgeschalteten Teildüsen 5 und 6 auf die erforderliche TTiermoelastizität gebracht.

Als Mittel zur Aufweitung des Schlauchteiles 8 dient hier Druckluft von dem Druck pl. Diese Druckluft wird durch eine mittige axiale Bohrung 7 in dem Dorn 2 zugeführt und tritt nach Vorlassen des Doms in ein mit dem Dorn koaxiales und in den Dorn eingeschraubtes Stützrohr 16 ein. Das Stützrohr 16 erstreckt sich durch den größten Teil der Kalibrierdüse B bis zum Ende der hintersten Teildüse 6. Bis zu seinem freien Ende erweitert sich das Stützrohr kontinuierlich bis etwa auf den Innendurchmesser des Schlauches 3'. Mit dem freien Ende des Stützrohres 16 ist ein scheibenförmiger Dichtkörper 11 druckdicht verbunden. Der Dichtkörper 11 weist einen Durchtritt 20 für die unter dem Druck ρ 1 stehende Druckluft auf, die anschließend in dem ausgetretenen Schlauchteil 8 expandiert, da der an der Außenseite des Schlauchteils 8 vorliegende Druck ρ 0 kleiner als der Druck ρ 1 ist

Der Dichtkörper 11 ist im übrigen mit einem Hohlraum 21 zur Kühlung durch Kühlmittelschläuche 14 und 15 versehen, die mit radialem Spiel durch Ausnehmungen 22 und 23 in dem Dorn 2 hindurchgeführt sind.

Durch die Ausbildung des StStzrohres 16 besteht zwischen dem Stützrohr 16 und dem Schlauch 3' ein Raum 24, der durch eine Bohrung 9 in dem Dorn 2 mit Druckluft vom Druck ρ 2 beaufschlagbar ist Da das Stützrohr 16 im wesentlichen unnachgiebig ist, bewirkt der Druck ρ 2 eine regelbare Anpressung des Schlauches 3' an die Innenwand der Kalibrierdüse B und damit durch die Reibung eine axiale Abbremsung des Schlauches 3'.

Um zu verhindern, daß der Druck ρ 2 sich entlang des Dichtkörpers 11 mit dem Druck ρ 1 in dem auf den Dichtkörper 11 folgenden Schlauchteil 8 ausgleicht, ist die hinterste Teildüse 6 in der Nähe ihrer Austrittsöffnung 13 mit einer ringförmigen und den Schlauch 3' umgebenden Kammer 12 versehen, die durch eine Druckmittelzuleitung 10 mit Druckluft vom Druck ρ 3 beaufschlagbar ist. Durch den Druck ρ 3 wird der im Bereich der Kammer 12 liegende Schlauch 3' an dem Dichtkörper 11 mit wählbarer Dichtkraft angepreßt. Die Kammer 12 dient außerdem als Ausweichkammer für das Ende des Schlauches 3' beim Anfahren der Vorrichtung.

Um einen Ausgleich der Drücke ρ 3 und ρ 0 nach Möglichkeit zu vermeiden, ist die Austrittsöffnung

„13 zum Austrittsende hin leicht konisch verengt ausgebildet, Dadurch wird der Schlauch 3' in diesem Bereich in radialer Richtung gestaucht und damit zu stärkerer Anlage an der Austrittsöffnung 13 gebracht.

Die in F i g. 1 dargestellte Kalibrierdüse B bildet in Fig. 2 den Ausgang eines Extruders A. Die Achse der Kalibrierdüse B steht in dieser Anordnung senkrecht. Der ausgetretene Schlauchteil 8 wird unter Einwirkung des Druckes ρ 1 bauchig aufgeweitet und an seinem anderen Ende durch eine Flachlegevorrichtung 18 für den Einlauf in ein Walzenpaar 17 vorbereitet. Der durch das Walzenpaar 17 zusammengequetschte Schlauch 25 wird in einer Aufwickelvorrichtung 19 aufgewickelt. Die Anpressung der Walzen 17 gegeneinander ist zumindest so

stark, daß ein Entweichen von Druckluft durch den Walzenspalt weitgehend ausgeschlossen ist

Durch den Innendruck ρ 1 in dem frei hängenden Schlauchteil 8 erfolgt sowohl eine Querstrekkung auf Grund Querschnittsvergrößerung als auch eine Längsstreckung auf Grund Mantellinienlängung. Das Ausmaß der Längsstreckung kann darüber hinaus durch gegenläufigen Antrieb der Walzen 17 in Aufwickelrichtung vergrößert werden. Die an der Austrittsöffnung 13 der Teildüse 6 bestehenden resultierenden axialen Zugkräfte werden durch Regelung des Druckes ρ 2 in dem Raum 24 und die dadurch hervorgerufene Reibung an der Düscnirmenwand kompensiert.

Auf diese Weise läßt sich durch Abstimmung der

« Drücke ρ 1. ρ 2 und ρ 3 sowie der Abzugsgeschwindigkeit des Walzenpaares 17 aufeinander das Ausmaß und die Art der biaxialen Reckung des Schlauchteils 8 sehr genau beeinflussen· Ferner lassen sich verhältnismäßig dünne und starke Folien mit den gleichen Vorteilen und großer Gleichmäßigkeit und Sicherheit herstellen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 weist die Teildüse 4 wenigstens einen in axialer Richtung verlaufenden Steg 70 auf, der mit zwei in axialer Richtung verlaufenden Bohrungen 71 und 72 versehen ist Diese Bohrungen werden durch Zuleitungen 73 und 74 mit Druckmittel vom Druck ρ 6 bzw. ρ 7 versorgt Von den Bohrungen 71 und 72 führen Stichbohrungen, z. B. 76, 77, zu Ausnehmungen,

⁶<» z. B. 78. 79, in der Innenwand der Teildüse 4.

Diese Ausnehmungen können einmal als erweiterte Löcher, z. B. 78, oder als Ringnoten, z. B. 79, ausgebildet sein.
In Fertigungsrichrung 62 aufeinanderfolgende Lochkränze, z. B. 78,80,81, oder Umfangnuten, z. B. 79, können zunehmenden Abstand voneinander aufweisen. Damit wird der Tatsache Rechnung getragen, daß der Schlauch 3' in Fertigungsrichtuns kai-

ter und damit durch den Druck ρ 2 stärker an die Kalibrierdüse B anpreßbar wird. Aus dem gleichen Grunde kann der Druck ρ 7 kleiner als der Druck ρ 6 gewählt werden.

Zweck aller dieser Maßnahmen ist, die erforderlichen axialen Bremskräfte in dem Schlauch unter Berücksichtigung seiner augenblicklichen Festigkeit sicher und ohne Beschädigung aufzunehmen.

Diese axialen Bremskräfte können alternativ auch dadurch aufgebracht werden, daß in der mit dem abzubremsenden Teil des Schlauches 3' in Berührung stehenden Gegenfläche der Kalibrierdüse B eine 5 oder mehrere Ausnehmungen vorgesehen sind, die mit einer Unterdruckquelle in Verbindung stehen und den Schlauch Steuer- und regelbar an die Gegenfläche ziehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen eines biaxial orientierten Schlauches aus thermoplastischem Kunststoff, mit einem zwischen einem Dorn und einem Düsenkörper ausgebildeten Ringspalt, einer diesem nachgeschalteten, mit einer Kühlvorrichtung für den Schlauch verbundenen Kalibrierdüse, einei der Kühlvorrichtung nachgestalteten Heizvorrichtung für den Schlauch, einer den Dorn durchdringenden und in das Schlauchinnere mündenden ersten Zuleitung für ein Aufweitungsdruckmedium, einem innerhalb des Schlauches und im Abstand von dem Dorn angeordneten, von der ersten Zuleitung durchdrungenen und durch den Dorn getragenen Dichtkörper, der an der Schlauchinnenwand anliegt, wobei in den Raum zwischen dem Dorn, dem Dichtkörper und der Schlauchinnenwand durch eine den Dorn durchdringende zweite Zuleitung ein Anlegedruckmedium einleitbar ist, und einem den aufgeweiteten Schlauch druckmediumdicht abschließenden Abziehwalzenpapier, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand der Kalibrieidüse (B) durch die Kühlvorrichtung kühlbar und durch die Heizvorrichtung heizbar ist und der Dichtkörper (11) ganz oder teilweise im Inneren der Kalibrierdüse (B) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierdüse (B) in an sich bekannter Weise unmittelbar an den Düsenkörper (1) angesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper

(11) mit einem an dem Dorn (2) befestigten Stützrohr (16) dicht verbunden ist, dessen Gesamtquerschnittsfläche zu dem Dichtkörper (11) hin zunimmt und an dem Übergang zum Dichtkörper (11) gleich der dortigen Querschnittsfläche des Dichtkörpers (11) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützrohr (16) in dem Dorn (2) axial verstellbar und abgedichtet gelagert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierdüse (B) aus mehreren an sich bekannten, voneinander getrennten und in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Teildüsen (4, S, 6) aufgebaut ist, die gesondert temperierbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Innenwand der Kalibrierdüse (B) im Bereich des Dichtkörpers (11) eine mit einer dritten Druckmittelzuleitung (10) verbundene ringförmige Kammer

(12) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (11) in der Nähe der Austrittsöönung (13) der Kalibrierdüse (B) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Querschnittsfläche der Kalibrierdüse (B) an ihrer Austrittsöffnung (13) zum Austritt hin abnimmt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der in dem Bereich des zwischen dem Dorn (2), dem Dichtkörper {11) und der ScblauchJnnenwand befindlichen Raumes (24) liegenden Innenfläche der Kalibrierdüse (B) eine oder mehrere Ausnehmungen (78 bis 81) vorgesehen sind, die mit eiaer oder mehreren vierten Druckmittelzuleitungen (73, 74) verbunden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (78 bis 81) in dem auf den Ringspalt folgenden Teil der Kalibrierdüse (B) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungsgesamtfläche in der F~rtigungsrichtung (62) abnimmt

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere vierte Zuleitungen (73, 74) für !Druckmittel von in Fertigungsrichtung (62) abnehmendem Druck (p6,p7) vorgesehen sind.