DE19701653A1 - Extrusionswerkzeug für einen Rohrkörper, der dazu geeignet ist, durch Einblasen gebildet zu werden, Extruder, hohles röhrenförmiges Element sowie Brennstofftank - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Extrusionswerkzeug für einen Rohrkör­ per, der dazu geeignet ist, durch Einblasen gebildet zu werden.

Das Gebiet der vorliegenden Erfindung betrifft insbesondere ein Werkzeug, das entweder zwei Kanäle umfaßt, die um ca. 180° versetzte Eingänge auf­ weisen sowie eine Ausdehnung, die im Umfang graduell zunimmt, bis sie am Ausgang jeweils eine Ausdehnung von ca. 360° erreicht, oder vier Kanäle umfaßt, die um ca. 90° versetzte Eingänge aufweisen sowie eine Ausdeh­ nung, die im Umfang zunimmt, bis sie am Ausgang jeweils eine Ausdehnung von ca. 180° erreicht.

Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus einen Extruder, der ein wie oben beschriebenes Werkzeug umfaßt und ein röhrenförmiges Element, das man mittels dieses Werkzeuges erhält.

Ein Extrusionswerkzeug auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung ist in der EP-A 255 043 offenbart. Darin wird ein Werkzeug mit vier Kanälen beschrie­ ben, während ein Extrusionswerkzeug mit zwei Kanälen in der FR-A 2 121 565 offenbart ist. Es wird auf diese Dokumente und insbesondere auf das er­ ste der beiden für jede weitere den Aufbau betreffende Einzelheit eines Extru­ sionswerkzeuges im allgemeinen Bezug genommen.

Derartige bekannte Extrusionswerkzeuge sind nicht in der Lage, gleichzeitig zwei unterschiedliche thermoplastische Polymere zu extrudieren, um ein Koextrudat zu bilden. Zu diesem Zweck wird bekannterweise eine geeignete Vorrichtung bereitgestellt, die im wesentlichen eine Verdoppelung, eine Ver­ dreifachung etc. der gesamten in den vorstehenden Patenten beschriebenen Vorrichtung umfaßt, um konzentrische Rohrkörper zu bilden, die, einmal gebil­ det, miteinander verbunden werden, bevor die Abkühlung erfolgt, um letztendlich einen Rohrkörper herzustellen, der sich aus zwei oder mehreren konzentrischen Rohrkörpern unterschiedlicher Materialien zusammensetzt, die miteinander verschweißt sind. Im Querschnitt weist der Rohrkörper eine Reihe von zwei oder mehreren kreisförmigen Kränzen unterschiedlicher Materialien auf. In der Praxis wird diese Technologie beispielsweise dafür angewandt, um Schutzschichten auszubilden, damit beispielsweise der Durchtritt von Sauer­ stoff im Falle von Lebensmitteln oder der Durchtritt von Brennstoffen bei Tanks etc. verhindert wird; oder sie kann dafür angewandt werden, um den Körper eines Gegenstandes aus einem schlechten Material zu bilden, wobei er an der Außenseite und/oder an der Innenseite mit einem anderen hochwerti­ gen Material beschichtet wird, etc.

Derartige Koextrusionsvorrichtungen sind, wie man sich vorstellen kann, sehr komplex und kostspielig. Insbesondere ist die Steuerung der Anlage vor und während des Betriebs sehr empfindlich und erfordert die Anwesenheit von Fachleuten. Des weiteren kann der gesamte Abfall, der bei komplexen Herstel­ lungsverfahren beträchtliche Mengen ausmacht, nur unter Verlust nahezu aller mechanischer Eigenschaften wiederverwertet werden. Letztlich können die nützlichen Produkte am Ende ihres Lebenszyklus nur mit Schwierigkeit wie­ derverwertet werden.

Um diesen Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen, greift man bei Möglich­ keit auf eine Fluorierung zurück, die beispielsweise eine Schutzwirkung in den Brennstofftanks hervorruft. Eine derartige Behandlung hat jedoch beträchtliche ökologische Probleme mit sich gebracht.

Alternativ dazu hat man versucht, auf die Koextrusion zu verzichten, indem man auf eine besondere Mischung von thermoplastischen Polymeren zurück­ gegriffen hat, die einige Vorteile beider Polymeren, die man kombinieren woll­ te, aufweist. Dennoch erhält man auf diese Weise einen Kompromiß zwischen den Eigenschaften, der oftmals nicht akzeptabel ist, der aber in bezug auf die Möglichkeit, diese Materialien wiederaufzubereiten, immerhin einen Schritt nach vorne darstellt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Überwindung der vorstehend genannten Nachteile, indem man eine Vorrichtung herstellt, die in der Lage ist, eine Koextrusion durchzuführen und die beträchtlich kostengün­ stiger ist, und zwar um mehr als die Hälfte der bekannten Vorrichtungen.

Eine weitere Aufgabe besteht in der Herstellung einer Koextrusionsvorrich­ tung, die einfach zu verwenden ist.

Eine weitere Aufgabe besteht in der Möglichkeit, die bereits bestehenden An­ lagen für die Einzelextrusion zu verändern, um sie an die Koextrusion anzu­ passen.

Eine weitere Aufgabe besteht in der Möglichkeit, dieselbe Vorrichtung, je nach Bedarf, für die Einzelextrusion bzw. Koextrusion verwenden zu können.

Diese und weitere Aufgaben werden durch ein Extrusionswerkzeug für einen Rohrkörper erfüllt, der dazu geeignet ist, durch Einblasen gebildet zu werden, das entweder zwei Kanäle umfaßt, die um ca. 180° versetzte Eingänge auf­ weisen sowie eine Ausdehnung, die im Umfang graduell zunimmt, bis sie am Ausgang jeweils eine Ausdehnung von ca. 360° erreicht, oder vier Kanäle umfaßt, die um ca. 90° versetzte Eingänge aufweisen sowie eine Ausdeh­ nung, die im Umfang zunimmt, bis sie am Ausgang jeweils eine Ausdehnung von ca. 180° erreicht; dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kanäle eine Dü­ se umfaßt, die in der Lage ist, ein anderes Material als dasjenige, das im In­ neren der Kanäle fließen kann, zu extrudieren.

Vorzugsweise befindet sich die Düse in einem Abschnitt des Kanals, in dem das Verhältnis zwischen Breite und Dicke des Kanals im Bereich von 0,1 und 10 und vorzugsweise 0,3 und 3 liegt.

Zum besseren Verständnis nimmt die vorliegende Erfindung Bezug auf die Zeichnungen dreier Ausführungsformen der Erfindung, die zu Veranschauli­ chungszwecken und nicht mit einschränkender Wirkung beigefügt werden, in denen

Fig. 1 eine in der Ebene um 360° abgerollte Ansicht eines Werkzeuges gemäß der Erfindung ist;

Fig. 2 ein Querschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 ist;

Fig. 3 ein Querschnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1 ist;

Fig. 4 ein Querschnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 1 ist;

Fig. 5 ein Querschnitt entlang der Linie V-V der Fig. 1 ist;

Fig. 6 ein Querschnitt entlang der Linie VI-VI der Fig. 1 ist;

Fig. 7 ein Querschnitt entlang der Linie VII-VII der Fig. 1 ist;

Fig. 8 ein vergrößertes Detail der Fig. 5 gemäß einer ersten Ausführungs­ form der Erfindung ist;

Fig. 9 eine Seitenansicht des Details aus Fig. 8 ist;

Fig. 10 ein vergrößertes Detail der Fig. 5 gemäß einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung ist;

Fig. 11 eine Seitenansicht des Details aus Fig. 10 ist;

Fig. 12 ein Querschnitt des fertiggestellten Rohrkörpers gemäß dem Stand der Technik ist;

Fig. 13 ein Querschnitt des fertiggestellten Rohrkörpers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist;

Fig. 14 ein Querschnitt des fertiggestellten Rohrkörpers gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist; und worin

Fig. 15 ein Querschnitt des fertiggestellten Rohrkörpers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 15 ist das Werkzeug mit 4 Kanälen mit um etwa 90° versetzten Eingängen ausgestattet, wie unter Bezugnahme auf Fig. 5 ersichtlich ist. Die Umfangsausdehnung eines jeden Kanals nimmt zu, bis sie am Ausgang eine Ausdehnung von ca. 180° erreicht. Jedes gegen­ überliegende Kanalpaar 11, 13 wie auch 10, 12 wird jeweils von einem ein­ zelnen ursprünglichen Kanal 14 und 15 versorgt. Die zwei ursprünglichen Ka­ näle werden von einer einzigen Versorgungsquelle 16 versorgt.

Jeder Kanal 10, 11, 12, 13 umfaßt eine Düse 17 mit einer in bezug auf die Flußrichtung des Polymermaterials im Inneren der Kanäle 10, 11, 12, 13, die durch Pfeil 19 dargestellt ist, talwärts gewandten Öffnung 18.

Im seitlichen Querschnitt, der insbesondere in den Fig. 9 und 11 dargestellt ist, ist die Düse rautenförmig.

Gemäß einer ersten Ausführungsform, die unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 veranschaulicht wird, ist die Düse im Inneren eines jeden Kanals mittels eines in bezug auf die Ausdehnung der Düse 17 dünnen Soc­ kels 20 aufgehängt. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß die Be­ schränkung der Ausdehnung der Schicht nur im Mittelabschnitt eines jeden Kanals ermöglicht wird, und zwar so, daß jene Schicht an der Außenwand des fertiggestellten Rohrkörpers nicht sichtbar ist, wie in Fig. 13 dargestellt.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform, die insbesondere unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11 veranschaulicht wird, ist die Düse 17 quer in einem radial mittigen Abschnitt des Kanals angeordnet, und der von einer Seite bis zur anderen reicht. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, auf die Verbin­ dungsstellen 21 zu verzichten, die in jedem Fall eine Schwächung der mecha­ nischen Eigenschaften des Rohrkörpers bewirken.

Eine Öffnung 18 der Düse 17 erstreckt sich nur im Mittelabschnitt des Kanals. Auf diese Weise ist es auch mit der zweiten Ausführungsform möglich zu vermeiden, daß die innere Schicht auf der äußeren Oberfläche der Rohrleitung erscheint.

Das erfindungsgemäße hohle röhrenförmige Element aus thermoplastischem Polymer wird insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 15 dargestellt. In einem Querschnitt weist es zwei miteinander verschweißte Teile 22, 23 auf, die halbmondförmig sind und um 180° zueinander versetzt liegen, wobei jedes dieser Teile im Mittelabschnitt und in Umfangsrichtung angeordnet eine Schicht 24 aus einem thermoplastischen Polymer aufweist, das sich vom thermoplastischen Polymer unterscheidet, das das röhrenförmige Element bil­ det, so daß jedes der Teile 22 und 23 jeweils aus zwei Körpern 25-26 und 27-28 besteht, die im wesentlichen halbmondförmig sind und über die Schicht miteinander verbunden sind. Dieser Rohrkörpertyp wird mit einem Extrusions­ werkzeug mit zwei Kanälen erhalten.

Gemäß der Ausführungsform der Fig. 13 und 14 weist das röhrenförmige Element in einem Querschnitt vier miteinander verschweißte Teile 29, 30, 31, 32 auf, die halbmondförmig sind und um 90° zueinander versetzt liegen, wo­ bei jedes der Teile im Mittelabschnitt und in Umfangsrichtung angeordnet eine Schicht 33 aus einem thermoplastischen Polymer aufweist, das sich vom thermoplastischen Polymer unterscheidet, das das röhrenförmige Element ausbildet, so daß jedes der Teile 29, 30, 31, 32 jeweils aus zwei Körpern 34- 35, 36-37, 38-39, 40-41 besteht, die im wesentlichen halbmondförmig und mittels der Schicht 33 paarweise miteinander verbunden sind. Dieser Rohrkör­ pertyp wird mit einem Extrusionswerkzeug mit vier Kanälen erhalten.

Das röhrenförmige Element besteht vorzugsweise im wesentlichen aus Po­ lyethylen, und die Schicht wird im wesentlichen mit einem Polyamid gebildet. Diese Lösung ist besonders für die Herstellung von Brennstofftanks geeignet. Vorzugsweise umfaßt die Schicht ein Klebematerial, um die Haftung zwischen Polyethylen und Polyamid zu erleichtern.

Claims (14)

1. Extrusionswerkzeug für einen Rohrkörper, der dazu geeignet ist, durch Einblasen gebildet zu werden, und das entweder zwei Kanäle umfaßt, die um ca. 180° versetzte Eingänge aufweisen sowie eine Ausdehnung, die im Umfang graduell zunimmt, bis sie am Ausgang jeweils eine Ausdeh­ nung von ca. 360° erreicht, oder vier Kanäle umfaßt, die um ca. 90° versetzte Eingänge aufweisen sowie eine Ausdehnung, die im Umfang zunimmt, bis sie am Ausgang eine Ausdehnung von ca. 180° erreicht; dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kanäle eine Düse umfaßt, die in der Lage ist, ein Material zu extrudieren, das sich von demjenigen, das im Inneren der Kanäle fließen kann, unterscheidet.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem eine Öffnung der Düse in bezug auf die Flußrichtung des Materials im Inneren des Kanals talwärts gerichtet ist.

3. Werkzeug nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Düse quer in einem radial mittigen Abschnitt des Kanals ange­ ordnet ist.

4. Werkzeug nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Düse von einer Seite des Kanals zur anderen reicht.

5. Werkzeug nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Düse mittels eines in bezug auf die Ausdehnung der Düse dün­ nen Sockels im Inneren des Kanals aufgehängt ist.

6. Werkzeug nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem ein seitlicher Querschnitt der Düse rautenförmig ist.

7. Werkzeug nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem sich die Düse in einem Abschnitt des Kanals befindet, in dem das Verhältnis zwischen Breite und Dicke des Kanals im Bereich von 0,1 bis 10 und vorzugsweise von 0,3 bis 3 liegt.

8. Werkzeug nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem sich die Öffnung der Düse nur im Mittelabschnitt des Kanals er­ streckt.

9. Extruder, der ein Werkzeug nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt.

10. Hohles röhrenförmiges Element aus thermoplastischem Polymer, in dem ein Querschnitt zwei miteinander verschweißte Teile aufweist, die halb­ mondförmig sind und um 180° zueinander versetzt liegen, wobei jedes der Teile im Mittelabschnitt und in Umfangsrichtung angeordnet eine Schicht aus thermoplastischem Polymer aufweist, das sich vom ther­ moplastischen Polymer unterscheidet, das das röhrenförmige Element bil­ det, so daß jedes der Teile aus zwei Körpern gebildet ist, die im wesentli­ chen halbmondförmig und mittels der Schicht miteinander verbunden sind.

11. Hohles röhrenförmiges Element aus thermoplastischem Polymer, in dem ein Querschnitt vier miteinander verschweißte Teile aufweist, die halb­ mondförmig sind und um 90° zueinander versetzt liegen, wobei jedes der Teile im Mittelabschnitt und in Umfangsrichtung angeordnet eine Schicht aus thermoplastischem Polymer aufweist, das sich vom thermoplasti­ schen Polymer unterscheidet, das das röhrenförmige Element bildet, so daß jedes der Teile aus zwei Körpern gebildet ist, die im wesentlichen halbmondförmig und mittels der Schicht miteinander verbunden sind.

12. Röhrenförmiges Element nach mindestens einem der Ansprüche 10 oder 11, in dem das röhrenförmige Element im wesentlichen aus Polyethylen besteht und die Schicht im wesentlichen mit einem Polyamid gebildet ist.

13. Röhrenförmiges Element nach Anspruch 12, in dem die Schicht ein Kle­ bematerial umfaßt, um die Haftung zwischen Polyethylen und Polyamid zu erleichtern.

14. Brennstofftank, der mit einem röhrenförmigen Element oder mit einem Werkzeug nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.