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Verfahren und Ofen zum Erhitzen eines endlosen thermoplastischen
Rohrmaterials Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mehrmais durcnlaufbaren
Ofen sowie ein Verfahren zum wirtscnaftlichen und zweckmäßigen Erhitzen eines endlosen
Rohrs aus einem thermoplastiscnen Polymerisat vor dem Verarbeiten des PolymerisFts
zu Behältern im Wege des Blasformverfahrens zu schaffen. Zwar ist die Erfindung
bei jedem thermoplastischen Werkstoff anwendbar, doch läßt sie sich insbesondere
bei festen Polymerisaten von Mono-alpha-Olefinen anwenden, die bis zu sechs Xohlenstoffatome
entnalten und einen hohen Grad der Kristallinität aufweisen, wie es z. B. bei eine
hohe Dichte aufweisenden Äthylenpolymerisaten und isotaktischem Polypropylen, Poly-4-#ethyipenten-l,
Polybuten und dergleichen der Fall ist.
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Der Gegenstand der Erfindung und vorteilhafte weitere Einzelheiten
derselben sind nachstehend anhand eines besonders
bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert, welche. in der #eichnung schematisch dargestellt ist. Es zeigt:
Fig. 1 mehrere Verfahrensschritte in einem Fließbild; Fig. 2 einen Ofen in einer
teilweise weggebrochen gezeichneten perspektivischen Darstellung; Fig. 3 einen vergrößerten
Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2; Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4
in Fig. 2; und Fig. 5 in einem Fließbild eine Anordnung zum ZufUhren von Dampf,
Gemäß Fig. 1 dient ein Extruder zum Extrudieren eines Rohrs 10 aus Polypropylen,
Dieses aohr durchläuft eine Kalibriervorrichtung und dann ein Kühl#ad, in dem das
Rohr bis unterhalb der Kristallisationstemperatur abgekühlt wird. Bei der Verwendung
von Polypropylen wird das Rohr auf etwa 1200 C abgektihlt, um die Kristallisation
zu beschleunigen.
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Das Rohr 10 wird durch einen nicht dargestellten Satz von einander
gegenüber angeordneten, angetriebenen Reifen von dem Extruder weg durch die Xalibflervorflchtung
und das Kiihlbad gezogen. Hierauf wird das Rohr in einem Ofen 11 erneut auf eine
Temperatur erhitzt, die um einige wenige Grade unter dem Schmelzpunkt des Kristallinen
Materials liegt, welcher etwa 1400 C bis 1670 C beträgt; nach dem erneuten Erhitzen
läuft das Rohr durch ein sich verengendes konisches Bauteil 12, um zu zwei Formen
14 und 16 zu gelangen, die das Rohr 10 abwechselnd umschließen und es weiter von
dem Ofen zu entfernen, damit es beim Durchlaufen dey konischen Bauteils 12 gereckt
wird, um den Werkstoff des Rohr zu orientieren. Die Form 14 erfaßt das Rohr 10 und
bewegt sich von dem Ofen 11 weg, um das Rohr zu
recken und seinen
Werkstoff zu orientieren. Während des Reckens des Rohrs mit Hilfe der Form 14 wird
die Form 16 geöffnet, in Richtung auf den Ofen 11 bewegt, nahe dem gereckten Rohr
zum Stillstand gebracht und dann geschlossen, um das Rohr zu erfassen, woraufhin
sich die Form 16 wieder von dem Ofen entfernt, um einen weiteren Absbohnitt des
aus dem Ofen austretenden Rohrs zu recken. Sobald sich die Form 16 geschlossen hat
und sich von dem Ofen entfernt, wird die Form 14 zum Stillstand gebracht und geöffnet,
um eine mit Hilfe des Blasformverfahrens hergestellte Flasche 18 zu entnehmen, woraufhin
sich die Form 14 wieder auf den Ofen zu bewegt, damit das beschriebene Arbeitsspiel
wiederholt werden kann. Jede der Formen ist an eine Quelle für ein Druckmittel angeschlossen,
das dazu dient, das Rohr in der betreffenden Form aufzublasen, um eine Flasche 18
zu formen.
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Die geblasene Flasche 18 wird einer Fertigbearbeitungssta tion zugeführt,
wo sie von den anderen Flaschen getrennt wird, wo Grate entfernt werden, und wo
der Hals der Flasche beschnitten und auf das endgültige Maß aufgebohrt wird Wie
erwähnt, befaßt sich die Erfindung insbesondere mit einem Verfahren zum erneuten
Vorwärmen des Rohrs in dem Ofen 11, der im folgenden näher beschrieben wird0 Die
übrigen vorstehend genannten Arbeitsschritte sind von bekannter Art.
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Gemäß Sigo 2 weist der Ofen 11 drei jeweils insgesamt mit 20 bzw0
22 bzw. 24 bezeichnete Rohre oder Leitungen auf, die eine Eintrittskammer 26 und
eine Austrittskammer 28 miteinander verbinden und in den beiden Kammern melden.
An die Austrittskammer 28 schließt sich eine weitere Leitung bzw.
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ein Rohr 25 an. In jedem der genannten Rohre ist ein inneres Rohr
27 (Fig. 3) angeordnet, das von dem vorzuwärmenden Rohrmaterial 10 durchlaufen wird.
In der Bintrittskammer 26 ist ein Eiührungsrad 30 auf einer Achse 31 drehbar gelagert,
während
in der Austnttskammer 28 ein Fdhrungsrad 32 auf einer Achse
33 drehbar gelagert ist. Über die ganze Länge jedes inneren Rohrs 27 erstreckt sich
eine Tragschiene 34, an der mehrere in Längsabständen verteilte querliegende Platten
35 auf beliebige bekannte Weise befestigt sind; diese Platten erstrecken sich jeweils
einer Sehne des inneren Rohrs und dienen dazu, die Tragschiene in dem Rohr in ihrer
Lage zu halten. Die Breite der Tragschiene 34 entspricht entwa einem Drittel des
Durchmessers des Rohrmaterials 10. Mit den querliegenden Platten 35 sind an mehreren
über die Länge der Tragschiene 34 in Abständen verteilten Punkten allgemein Ulförmige
Bauteile 36 aus Tetrafluoräthylen an ihrer geschlossenen Seite 37 befestigt. Die
U-förmigen Bauteile 36 sind in dem inneren Rohr 27 so angeordnet, daß die Achse
des hindurchlaufenden Rohrmaterials 10 mit der Achse des inneren Rohrs zusammenfällt.
Jedem der genannten Fiihrungsräder 30 und 32 sind mehrere allgemein U-förmige Bauteile
38 zugeordnet, die in Umfangsabständen verteilt und gemäß Fig. 4 mit ihrer geschlossenen
Seite 39 am Umfang des betreffenden Führungsrades befestigt sind. Gemäß Fig. 4 ist
an den Wänden der Eintrittskammer 26 eine Tragplatte 68 befestigt, gegenüber welcher
die Achse 31 schräg nach unten ragt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist das PEhrungsrad
30 unter einem solchen Winkel geneigt, daß die Führungsteile 38 im wesentlichen
in der gleichen Ebene liegen, die durch die Führungsteile 36 in den Rohren 22 und
24 verläuft. Die Vorderwand der Eintrittskammer 26 weist eine Eintrittsöffnung für
das Rohrmaterial 10 auf, und diese öffnung ist gleichachsig mit dem Rohr 20 angeordnet.
Gemäß Fig. 1 liegt das Führungsrad 32 in einer senkrechten Ebene, so daß die zugehörigen
Führungsteile im wesentlichen in der senkrechten Ebene angeordnet sind, die durch
die Führungsteile 36 in den Rohren 20 und 22 verläuft.
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Die Führungsteile können aus einem beliebigen Werkstoff bestehen,
jedoch soll der Werkstoff der Bewegung des Rohrmaterials 10 nur -einen minimalen
Reibungswiderstand entgegensetzen, um ein vorzeitiges Recken des Rohrmaterials zu
verhindern. Ferner soll der Werkstoff der Führungsteile eine geringe Wärmeleitfähigkeit
haben, damit aus dem Rohrmaterial keine Wärme abgeführt wird, wenn es in Berührung
mit den Führungsteilen kommt, und natürlich muß der Schmelzpunkt der Führungsteile
höher liegen als derjenige des Rohrt materials. Bei einem Rohrmaterial aus Polypropylen
erweisen sich z0 B. Führungsteile aus Polytetrafluoräthylen als sehr zweckmäßig.
Ferner kann man in Verbindung mit einem Rohrmaterial aus Polypropylen Führungsteile
verwenden, die z. B.
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aus Polychlortrifluoräthylen, Polyvinylidenfluorid oder fluorhaltigen
Xthylen-Propylen-Mischpolymerisaten hergestellt sind.
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Gemäß Fig. 2 ist eine Bufterhitzungxleitung 40 vorhanden, deren eines
Ende mit einem Gebläse 42 verbunden ist, während ihr anderes Ende in der Austrittskammer
28 mündet.
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Die Meldung der Lufterhitzungsleitung 40 ist in der Austrittskammer
28 so angeordnet, daß sie der Bewegungsbahn des Rohrmaterials benachbart ist, das
aus dem Rohr 24 austritt, um sich dann durch das Austrittsrohr 25 hindurch zu bewegen.
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Diese Anordnung gewährleistet, daß das Rohrmaterial kurz vor dem Recken
einer maximalen Lufttemperatur ausgesetzt wird, so daß es an dieser Stelle zusätzliche
Wärme aufnehmen kann, wenn es sich auf einer unter dem Sollwert liegenden Temperatur
befindet. Weiterhin ist eine Iluftrückleitung 44 vorhanden, deren eines Ende an
das Gebläse 42 angeschlossen ist, während ihr anderes Ende mit der Eintrittskammer
26 verbunden ist0 Jedes der Rohre 20, 22, 24 und 25 ist ebenso wie die Lufterhitzungsleitung
40 mit einem I>ampfmantel 46 versehen, der das zugehörige innere Rohr 27 umgibt.
Alle genannten Kammern und Rohre sowie die Lufterhitzungsleitung
und
die Luftrückleitung sind auf ihrer Außenseite gemäß Fig.
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3 mit einem Isoliermaterial 43 versehen, um unnötige Wärmeverluste
zu vermeiden, Das Gebläse 42 bewirkt, daß die Luft durch die Austrittskamer 28,
die Rohre 20, 22 und 24 sowie die Eintrittskammer 26 in der genannten Reihenfolge
zirkuliert, um dann durch die Rtickleitung 44 zu dem Gebläse zurückzuströmen. Hierbei
wird die Luft mit einer solchen Geschwindigkeit durch den Ofen geleitet, daß eine
turbulente Strömung entsteht.
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Gemäß Fig. 5 ist ein DampSerzeuger 45 zum Speisen der Leitungen und
Rohre mit Dampf vorhanden. Von dem Dampferzeuger 45 führt eine Druckleitung 47 zu
einer weiteren Druck leitung 48, und ein Druckregler 49 ist zwischen dieser Druck
leitung und einer Entnahmeleitung 50 angeordnet, die mit Anschlüssen 52, 54, 56
und 58 der Rohre 20,22, 24 und 25 verbunden ist, Der DruckregLer 49 wird so eingestellt,
daß der Dampf den Rohren und Leitungen unter einem konstanten Druck zugeführt wird,
um die Innenflächen auf einer konstanten Temperatur zu halten. Von der Druckleitung
47 aus führt eine weitere Druckleitung 60 zu einem Regelventil 62, das zweiten dieser
Ikuckleitung und einer Entnahmeleitung 64 angeordnet ist, welch letztere zu einem
Anschluß 66 der Lufterhitzungsleitung 40 führt. Das Regelventil 62 arbeitet in Abhängigkeit
von Signalen, die ihm durch ein in der Austrittskammer 28 angeordnetes Thermoelement
65 zugeführt werden. Geht die Temperatur in der Außenkammer unter den Sollwert zurück,
führt das Thermoelement dem Regelventil ein Signal zu, um zu bewirken, daß der Lufterhitzungsleitung
40 mehr Dampf zugeführt wird. Ber Druckregler 49, das Regelventil 62, das Thermoelement
65 und die nicht dargestellte automatische Einrichtung zum Zuführen der Signale
zu dem Regelventil können auf beliebige bekannte Weise ausgebildet sein,
Beim
Betrieb des Ofens tritt das aus kristallinischem Werkstoff bestehende Rohrmaterial
10 in die Eintrittskammer 26 ein, es gleitet über die Führungsteile in dem Rohr
20, es legt sich um die Führungsteile auf dem Rad 32 herum, wobei das Rad in Drehung
versetzt wird, es bewegt sich dann nach hinten durch das Rohr 22 zurück, wobei es
über die Führungsteile 36 in diesem Rohr gleitet, es wird von den Führungsteilen
38 auf dem Rad 30 aufgenommen, so daß sich dieses Rad dreht, es durchläuft das Rohr
24, wobei es über die zugehörigen Führungsteile gleitet, es bewegt sich durch die
Austrittskammer 28 hindurch, und schließlich verläßt es die Austrittskammer über
das Austrittsrohr 25. Die zum Hindurchziehen des Rohrmaterials durch den Ofen benötigte
Kraft wird ausschließlich durch die sich bewegenden Formen 14 und 16 auf das Rohrmaterial
aufgebracht. Die geschlossenen inneren Abschnitte 37 der U-förmigen Führungsteile
36 und die Platten 35 halten das Rohrmaterial 10 in einem Abstand von der Tragschiene
34, so daß gemäß Fig. 2 ein Luftspalt 80 zwischen der Tragschiene und dem Rohrmaterial
vorhanden ist. Zwischen dem Rohrmaterial 10 und jedem der U-förmigen Führungsteile
tritt nur eine minimale Berührung auf, und die Schenkel der U-förmigen Führungsteile
wirken als Führungen, wenn das Rohrmaterial dazu neigen sollte, sich in Richtung
auf die Wand des betreffenden Rohrs zu bewegen. Die geschlossenen inneren Abschnitte
39 der U-förmigen Führungsteile 38 verhindern eine Berührung zwischen dem Rohrmaterial
und den Umfangsflächen der Räder 30 und 32, so daß gemäß Fig. 2 Luftspalte 82 zwischen
den Rädern und dem Rohrmaterial vorhanden sind. Somit kommt praktisch die gesamte
Außenfläche des Rohrmaterials ständig in Berührung mit der in dem Ofen zirkulierenden
heißen Luft.
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Sollte eine größere Zahl von Durchläufen erforderlich sein, um das
Rohrmaterial im gewünschten Ausmaß erneut vorzuwärmen, kann man zu diesem Zweck
natürlich weitere Rohre
vorsehen und in der Eintrittskammer sowie
der Austrittskammer weitere Führungsräder anordnen. In manchen Fällen kann es zweckmäßig
sein, das Rad 30 und/oder das Rad 32 mittels eines Motors anzutreiben, um die auftretende
Reibung zu überwinden, damit keine zu hohe Zugspannung auf das über die Räder laufende
Rohrmaterial aufgebracht wird, die zu einem vorzeitigen Recken des Rohrmaterials
führen könnten.
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Wenn man anstelle der in Fig. 2 dargestellten Mindestzahl von drei
Durchläufen nur zwei Durchläufe benötigt, wird das Rohrmaterial 10 dem Ofen.über
die Kammer 28 zugeführt und aus dem Ofen über die gleiche Kammer wieder abgeführt.
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In diesem Fall wird das Führungs- oder Umlenkrad 32 nicht benötigt.
Bei einer geraden Anzahl von Durchläufen dient somit die Kammer 28 sowohl zum Zuführen
des Rohrmaterials zu dem Ofen als auch zum Abführen des Rohrmaterials. Benötigt
man eine ungerade Anzahl von Durchläufen, tritt das Rohrmaterial über die Kammer
26 in den Ofen ein und verläßt ihn über die Kammer 28.
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Statt die Lufterhitzungsleitung 40 mit einem sie umschließenden Dampfmantel
zu versehen, kann man einen Wärmetauscher von beliebiger Konstruktion in die Rückleitung
44-40 zwischen den beiden Kammern einschalten, und zwar vorzugsweise zwischen dem
Gebläse 42 und der Austrittskammer 28.
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Ansprüche :