DE1928843A1 - Extruded plastic pipes - Google Patents
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Abstract
Description
Dipl.« Ii>5 ^ *Dipl. "Ii> 5 ^ *
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Patent- ,und GebrauchsmusterhilfsanmeldungPatent and utility model registration
Josef-Helmut Danzer, 56 Wuppertal-Elberfeld, Annenstro 9Josef Helmut Danzer, 56 Wuppertal-Elberfeld, Annenstr o 9
Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von endlosen Kunststoff-Profilen und -Hohlkörpern, wie Rohre oder dergleichen Method and apparatus for producing endless Plastic profiles and hollow bodies, such as pipes or the like
Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Herstellen von endlosen Kunststoff-Profilen und -Hohlkörpern, wie Rohre mit inneren statischen Versteifungselementen oder dergleichen, bei welchem das Profil fortlaufend durch Auspressen aus einer Düse geformt und nachfolgend aufgeweitert, in Längsrichtung verstreckt, kalibriert und durch Kühlen verfestigt wird, und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens· The invention "relates to a method for producing endless plastic profiles and hollow bodies, such as pipes with internal static stiffening elements or the like, in which the profile is continuously shaped by pressing out of a nozzle and subsequently expanded, stretched in the longitudinal direction, calibrated and solidified by cooling and devices for carrying out the process
Es sind Verfahren der oben bezeichneten Gattung bekannt, alt denen gepreßte Profile, insbesondere Hohlprofile, verfestigt werden. Diese bekannten Verfahren haben einmal den Nachteil, daß bei den Aufheizen der ProfHe9 welches dem Verstrecken voraufgeht, die Wärme durch Kontaktberührung übertragen wird. Dies erfordert bei rationeller fertigung eine sehr lange Wäraeübertragungsstreeke, womit eint sehr große fertigungilange beansprucht wird und sieh die Fertigung unübersichtlich gestaltet. Weiterhin kann da- There are known methods of the type referred to above, old which pressed profiles, in particular hollow profiles, are solidified. These known methods have the disadvantage that when the ProfHe 9 is heated, which precedes the stretching, the heat is transferred by contact. In the case of efficient production, this requires a very long heat transmission path, which means that a very long production process is required and the production process is confusing. Furthermore,
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bei die Steuerung nicht ganz kompakt und gleichmäßig erfolgen und schließlich tritt durch die Kontaktberührung längs der großen Übertragungsstrecke und des daraus resultierenden Eeibungsweges eine große mechanische axiale Beanspruchung des durchlaufenden Profils auf, die zum Abreißen des Profils führen kann. Das hat zu kostspieligen und schwierig beherrschbaren Fertigungseinrichtungen geführt· Außerdem hat sich in der Praxis herausgestellt, daß dafür nur bestimmte Thermoplaste, wie Polyäthylen verwendbar ijsnd. Bei Anwendung von PYC ist das Verfahren beispielsweise nicht mehr durchführbar, weil die erforderlichen Zugkräfte, die zur Überwindung des Reibungswiderstandes aufgebracht werden müssen, von der Materialfestigkeit her nicht mehr aufgenommen werden können· Ein weiterer Kachteil der bekannten Verfahren ist dadurch gegeben, daß insbesondere bei Hohlprofilen das Ausgangeprofil im kleinen Querschnitt und daher mit der erforderlichen dicken Wandstärke hergestellt wird, um dann nach der Aufwärmung durch eine eich vergrößernde Kalibrierkaomer auf den gewünschten Durchmesser aufgeweitet und reretreckt wird· Sie bei diesen Verfahren «reorder Ii ehe dicke Ausgangsvandetärke hat aber den Kachteil einer bedeutend langer dauernden Kontaktwärmeübertragung sur endgültigen Durchwärmung bie in dft· Innere de· Werk- when the control is not completely compact and evenly done, and finally, due to the contact along the long transmission path and the resulting friction path, a large mechanical axial stress on the continuous profile occurs, which can lead to the profile tearing off. This has led to expensive and difficult to control production facilities. In addition, it has been found in practice that only certain thermoplastics, such as polyethylene, can be used for this purpose. When using PYC, the method can no longer be carried out, for example, because the tensile forces that must be applied to overcome the frictional resistance can no longer be absorbed by the material strength the initial profile is made in a small cross-section and therefore with the required thick wall thickness, and then after heating it is expanded and re-stretched to the desired diameter by a calibrating calibrator long lasting contact heat transfer sur final heating up in the interior of the work-
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stoffes. Außerdem sind, durch, den kleinen Ausgangsquerschnitt bedingt, durch die kleine Kalibrierungsabmessung verhältnismäßig geringe Kilo-Stunden-Leistungen erreichbar. Weiterhin besitzt dann das vertreckte Molekulargefüge nur eine normale Dichte.fabric. In addition, through, the small initial cross-section due to the small calibration dimension relatively low kilo-hour performance achievable. The stretched molecular structure then also has it just a normal density.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren mit geeigneten Vorrichtungen zu schaffen, welches diese Nachteile nicht aufweist.The invention is based on the object of creating an improved method with suitable devices, which does not have these disadvantages.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst öjwrden, daß das Profil aus der Düse mit zunächst erheblich größerem Querschnittsumfang gepreßt, kalibriert, vorgestreckt und abgekühlt wird, daß das Profil nachfolgend in seinem gesamten Materialgefüge erneut aufgeheizt wird und in diesem Zustand durch beschleunigten Axialzug auf den gewünschten kleineren Querschnittsumfang verstreckt wird und mit diesem Querschnittsumfang vorzugsweise auf einem Innenkalibrierdorn abgekühlt und dabei vorzugsweise unter Aufschrumpfung auf den Innenkalibrierdorn nach-verfestigt wird.According to the invention, this object is achieved by that the profile is pressed, calibrated, pre-stretched from the nozzle with an initially considerably larger cross-sectional circumference and it is cooled that the profile is subsequently heated again in its entire material structure and in this state by accelerated axial pull on the desired smaller cross-sectional circumference is stretched and with this cross-sectional circumference preferably cooled on an internal sizing mandrel and preferably below Shrinkage on the internal calibration mandrel is post-solidified.
Bei dieser neuen Bearbeitungsweise wird das Kunststoff-Profil auf wirtschaftliche Weise mit einer großen Produktionsgeschwindigkeit und mit einer weniger Raum beanspruchenden Fertigungsstraße nachverfestigt. Dabei wird die Produktionsgeschwindigkeit durch den Umstand begün-With this new method of processing, the plastic profile is economically with a large Production speed and post-solidified with a less space-consuming production line. It will the production speed is favored by the fact
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stigt, daß das Profil aus der Spritzdüse des Extruders mit zunächst großem Durchmesser austritt und somit pro Längeneinheit viel Material angeliefert wird, das im Verhältnis zum Profilendmaß eine große Oberfläche und dünne Wandstärke aufweist, wodurch eine wesentlich schnellere Durchwärmung der Masse erzielt wird, und daher vor dem Nachverstrecken schnell wieder aufgeheizt werden kann. Durch das Aufschrumpfen auf einen Innenkai ibrierdorn wird neben der zusätzlichen Verfestigung gleichmäßige Maßhaltigkeit erzielt.Stigt that the profile emerges from the nozzle of the extruder with an initially large diameter and thus pro Length unit a lot of material is delivered, which in relation to the profile gauge block has a large surface and has thin wall thickness, whereby a much faster heating of the mass is achieved, and therefore can be quickly reheated before post-stretching. By shrinking it onto an inner quay ibrierdorn is in addition to the additional strengthening uniform dimensional accuracy achieved.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Aufheizung mittels Hochfrequenz erfolgen, wobei der ganze Materialquerschnitt in seinem Gesamtgefüge gleichmäßig und schnell erwärmt wird.According to a development of the invention, the heating by means of high frequency, the entire material cross-section being uniform in its overall structure and is heated quickly.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist ) zusätzlich innen im Profil eine Strahlungsheizeinrichtung angeordnet, die einen minimalen Außendurchmesser aufweist. Durch diese zusätzliche Innenaufheizung ist eine weitere Beschleunigung der Arbeitsgeschwindigkeit möglich.According to another development of the invention, there is also a radiant heating device inside the profile arranged, which has a minimum outer diameter. This additional internal heating is another Acceleration of the working speed possible.
Bei Verwendung einer Hochfrequenz-Heizeinrichtung kann im Inneren des Profils ein durch das Dielektrikum aufheizbarer Zylinder angeordnet sein f der die sich bildende Wärme vorzugsweise durch Strahlung an die Innenwand des Profils abgibt.When using a high-frequency heating device in the interior of the profile of a heatable by the dielectric cylinder can be arranged f of the forming heat preferably emits radiation onto the inner wall of the profile.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the invention, from which further inventive features emerge, are in the Drawing shown. Show it:
Pig. 1 ein schematisches und teilweise als Schnittansicht gezeigtes Bild des kontinuierlichen Profil-Bearbeitungsverfahrens,Pig. 1 is a schematic and partially sectional view of the image of the continuous Profile machining process,
Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt durch denFig. 2 is an enlarged longitudinal section through the
Profil-Aufschrumpfabschnitt mit einem Innenkalibrierdorn, Profile shrink-on section with an internal calibration mandrel,
Fig. 3 eine Heizeinrichtung zum Wiederaufheizen des Profils,Fig. 3 shows a heating device for reheating the Profiles,
Fig. 4 eine andere Heizeinrichtung zum Wiederaufheizen des Profils und4 shows another heating device for reheating of the profile and
Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Spritzkopf des Extruders·Fig. 5 is a longitudinal section through the die head of the extruder
Mit 1 ist der Extruder bezeichnet, aus dessen Spritzkopf 2 das vergrößerte beim Ausführungsbeispiel rohrförmige-Kunststoff-Profil 3 austritt. Mit 4 ist eine Außenkalibriereinrichtung und mit 5 eine Kühleinrichtung bezeichnet. Das Profil 3 wird zunächst von einem Raupenabzug 6 befördert. 1 with the extruder is referred to, from the injection head 2, the enlarged tubular plastic profile in the embodiment 3 exits. 4 with an external calibration device and 5 with a cooling device. The profile 3 is first conveyed by a caterpillar haul-off 6.
Hinter dem Eaupenabzug wird das Profil durch eine Hochfrequenz-Aufheizeinrichtung 7 hindurchgeführt, die inBehind the Eaupen trigger, the profile is passed through a high-frequency heating device 7, which is shown in FIG
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Fig· 3 schematisch und vergrößert dargestellt ist· Die Heizeinrichtung 7 hat zwei Metallelektroden 8a und 3b, die als schraubenförmige Zylinderacbschnitte so ausgebildet sind, daß der Elektroden-Zwischenraum 8c sich über mindestens eine Umdrehung erstreckt· Die Metailelektroden sind koaxial zur Achse des KunststoffrohresFig. 3 is shown schematically and enlarged Heating device 7 has two metal electrodes 8a and 3b, which are designed as helical cylinder sections are that the electrode gap 8c extends over at least one revolution · The metal electrodes are coaxial to the axis of the plastic pipe
P drehbar angeordnet und dazu antriebsmäßig mit einem Motor 9 verbunden· Nach dem Aufheizen des Profils durch die Heizeinrichtung 7 wird das Profil durch einen Ver— Streckvorgang eingeschnüt|r, wozu das erwärmte und damit plastisch verformbare Kunststoffrohr mit Hilfe eines zweiten schneller laufenden Eaupenabzuges 10 von dem großen Profildurchmesser auf einen vorherbestimmten kleinen Profildurchmesser reduziert wird· Der vorher bestimmte Durchmesser wird durch einen InnenkalibrierdornP arranged to be rotatable and connected to a motor 9 for driving purposes · After the profile has been heated up the heating device 7 constricts the profile by a stretching process, for which purpose the heated and thus plastically deformable plastic pipe with the help of a second faster running Eaupen trigger 10 from the large profile diameter to a predetermined one small profile diameter is reduced · The previously determined diameter is determined by an internal calibration mandrel
) 11 bestimmt, der in Pig· 2 in vergrößerter Längsschnittdarstellung gezeigt ist. Der Innenkalibrierdorn ist hohl ausgebildet und wird über den Spritzkopf 2 durch ein ^^ axial zugeführtes Kühlmedium gekühlt, wodurch dem Pro- /) 11 determined, the one in Pig · 2 in an enlarged longitudinal section is shown. The internal calibration mandrel is hollow and is supported by a ^^ over the spray head 2 axially supplied cooling medium is cooled, whereby the pro /
fil in diesem Zustand so viel Wärme entzogen wird, daß das verstreckte Profil durch radiale Auf schrumpfung nachverdichtet wird und dabei in Maß und Formgebung entsprechend den Abmessungen des Innenkalibrierdorns eingefrören wird, so daß damit gleichzeitig der Verstreckungs-fil in this state so much heat is withdrawn that the stretched profile is further compressed by radial shrinkage and is frozen in size and shape according to the dimensions of the internal calibration mandrel, so that at the same time the stretching
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vorgang tint erbrochen wird. Wie lig· 5 zeigt, sind die Kühlmittel-Zuführ- und Abflußleitungen radial in den Spritzkopf eingeführt und im Spritzkopf axial umgelenkt, wobei die Kühlmittelleitungen gegenüber dem Spritzkopf mit Einlagen 23, 24- wärmeisoliert und elektrisch isoliert sind. Zur Unterstützung des Einfriervorganges befindet sich außerhalb des Profils eine nachgeschaltete -Kühleinrichtung 12, vorzugsweise mit Kühl bad. Die Kühleinrichtung ist in Axialrichtung des Profils verschiebbar, so daß einem bestimmten Wirkungsbereich, ungefähr im Bereich des Innenkalibrierdornes 11, der absolute Einfrierpunkt axial verlagert werden kann·process tint is vomited. As shown in Fig.5, the coolant supply and discharge lines introduced radially into the spray head and axially deflected in the spray head, wherein the coolant lines are thermally insulated and electrically insulated from the spray head with inserts 23, 24. To support the freezing process, there is a downstream cooling device 12 outside the profile, preferably with a cooling bath. The cooling device is in the axial direction of the profile displaceable, so that a certain area of action, approximately in the area of the internal calibration mandrel 11, the absolute freezing point can be shifted axially
Nach dem zweiten Raupenabzug 10 ist eine Oberflächen-Schmelzeinrichtung 13a angeordnet, die das Kunststoffrohr außen an der äußersten Oberfläche zwecks Oberflächenvergütung kurzzeitig aufschmilzt. Beim Ausführungsbeispiel ist außerdem am Ende des Innenkalibrierdorns 11 eine innere Oberflächen-Schmelzeinrichtung 13b angeordnet, welche die Innenfläche des Profils aufschmilzt.After the second caterpillar haul-off 10 is a surface melting device 13a arranged that the plastic pipe on the outside of the outermost surface for the purpose of surface finishing briefly melts. In the exemplary embodiment, there is also an inner calibrating mandrel 11 at the end Surface melting device 13b arranged, which melts the inner surface of the profile.
Durch die Schmelzeinrichtungen 13a, 13b werden die Oberflächen des Profils optisch verändert und werden durch den Schmelzvorgang die axial nebeneinander gelagerten Makromoleküle elastisch querverbunden, womit zusätzlichThe surfaces of the profile are optically changed by the melting devices 13a, 13b and are the melting process, the axially juxtaposed macromolecules are elastically cross-linked, which is additional
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eine Querstabilisierung erreicht wird«.lateral stabilization is achieved «.
Mit 14 ist ein weiterer Raupenabzug bezeichnet, der das Profil durch ein Aufheizbad 15 und ein Kühlbad 16 hindurchzieht, wobei das Profil auf Streckung beansprucht wird. Bas derart unter axialmechanischer Spannung stehende Profil wird dabei während des kontinuierlichen Laufes auf zum Beispiel bei PYC "70 - 90° bei Polypropylen 100 - 120° C aufgeheizt, wodurch sich aufgrund der Aufheizung die Makromoleküle einlagern können, bis in der Kühleinrichtung 16 das Profil unter der noch vorhandenen Zugbeanspruchung wieder abgekühlt und eingefroren wird. Dadurch ist das Profil bei späterer Wärmebelastung spannungsmäßig neutralisiert also thermostabilisiert. Mit 17 ist eine am Ende des kontinuierlichen Fertigungsvorganges angeordnete AbäiLngeeinrichtung bezeichnet·With 14 another caterpillar take-off is referred to, the pulls the profile through a heating bath 15 and a cooling bath 16, whereby the profile is subjected to stretching. Bas in such a way under axial mechanical tension During the continuous run, the profile increases to, for example, PYC "70 - 90 °, Polypropylene 100 - 120 ° C heated, whereby the macromolecules due to the heating can store until the profile is in the cooling device 16 under the tensile stress that is still present is cooled and frozen again. As a result, the profile is tension-neutralized in the event of a later thermal load so thermally stabilized. With 17 is a cutting device arranged at the end of the continuous production process designated·
Fig. 4 zeigt eine im Hohlraum des Profils liegende Strahlungsheizeinrichtung 18, die im Aufheizbereich der außen liegenden Hochfrequenz-Heizeinrichtung 7 oder einer Strahlungsheizeinrichtung angeordnet ist, beispielsweise auf die zum Innenkalibrier-dorn 11 führende äußere Kühlmittelleitung aufgeschoben ist. Die Strahlungsheizeinrichtung 18 ist als elektrische Widerstandheizung ausgebildet. Die Heizeinrichtung besteht aus einem Rohr 19 mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser aus starkwandi-Fig. 4 shows a lying in the cavity of the profile radiant heating device 18, which is in the heating area of external high-frequency heating device 7 or a radiant heating device is arranged, for example to the external coolant line leading to the internal calibration mandrel 11 is postponed. The radiant heating device 18 is designed as an electrical resistance heater. The heating device consists of a tube 19 with a relatively small diameter made of thick-walled
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gem hochohmigen und hoch. Mtzebestandigem Chromnickelstahl, welches in dem gewünschten Heizbereich um ein mehrfaches dünnwandiger ausgeführt ist, wodurch der dort weit höhere elektrische Widerstand bei Stromdurchfluß an dieser Stelle Abstrahlhitze zur Aufwärmung des Profils erzeugt. Mit 20 ist ein koaxiales Leitungsrohr aus beispielsweise Kupfer bezeichnet, das als eläctrische Rückleitung und gleichzeitig als Leitungsrohr für das Kühlmedium dient, das zum nachgeordneten Innenkalibrierdorn geleitet wird. 21 ist eine elektrische und mechanische Verbindung und 22 ist eine elektrische und thermische Isolierung.gem high resistance and high. Resistant chrome-nickel steel, which is designed to be several times thinner-walled in the desired heating area, whereby the There far higher electrical resistance when current flows through at this point radiated heat to warm up the Profiles generated. With a coaxial conduit pipe made of, for example, copper is referred to as the eläctrische The return line and at the same time serves as a conduit for the cooling medium that goes to the downstream internal calibration mandrel is directed. 21 is an electrical and mechanical connection and 22 is an electrical and thermal connection Insulation.
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Claims (1)
außen in das Zentrum des Spritzkopfes (2) hineingeführt
und von dort axial herausgeführt ist, und daß die Rohrleitungen im Spritzkopf elektrisch und thermisch isoliert sind. 15 · Internal calibration mandrel for carrying out the method according to claim 1 or 14, characterized in that the supply of the cooling medium for internal cooling is from
out into the center of the spray head (2)
and is led out axially from there, and that the pipes in the spray head are electrically and thermally insulated.
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