DE2501966A1

DE2501966A1 - Verfahren und vorrichtung zum strangpressen von schaumstoffartikeln

Info

Publication number: DE2501966A1
Application number: DE19752501966
Authority: DE
Inventors: Masao Azuma; Chiba Ichihara; Katsumi Orimo; Takashi Shimano; Shoji Yamamoto
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1974-01-22
Filing date: 1975-01-18
Publication date: 1975-07-24
Also published as: DE2501966B2; US3981649A; DE2501966C3; GB1485587A; MY8100283A

Description

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The Furukawa Electric Co. Ltd., Tokyo / Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen von Schaumstoff artikeln

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strangpressen von Sdaumstoffartikeln aus thermoplastischem Kunststoff und eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

Eine bekannte Vorrichtung zum Strangpressen von Schaurastoffartikeln besteht aus einem Extruder, in dessen Laufbüchse ein thermoplastischer Kunststoff unter Druck gefördert und geschmolzen wird, bis er aus einer Düse austritt und in einer Niederdruckumgebung (z.B. der Atmosphäre) entspannt wird. In die Laufbüchse mündet eine Druckgasleitung, durch die ein Gas unter hohem Druck in die Schmelze eingeführt wird. Dieses Gas dehnt sich bei der Entspannung am Ausgang der Düse aus und bewirkt so das Aufschäumen des Kunststoffs.

Um einen gleichmäßigen Expansionsgrad zu erzielen, soll die in die Schmelze eingeführte Gasmenge je Volumeinheit des Kunstharzes stets konstant sein. Es ist bekannt, zu diesem Zweck den Druck des in die Schmelze eingeführten Gases höher als denjenigen des

Dr.Hk/Me

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geschmolzenen Harzes an der Zuführungsstelle zu wählen und auf einem konstanten Wert zu halten, so daß das Gas entsprechend dsr Differenz zwischen dem Gasdruck und dem Druck in der Schmelze eingeführt wird. Es hat sich aber gezeigt, daß der Druck des geschmolzenen Kunststoffs in der Laufbuchse infolge verschiedener Faktoren (z.B. Schwankungen der Temperatur und des Druckes in der Austrittsdüse) Veränderungen durchläuft. Obwohl also der Gasdruck konstant gehalten wird, schwankt die Differenz zwischen dem Gasdruck und dem Druck der Schmelze wegen der Schwankungen des letzteren Drucks, wodurch die Menge des in das Kunstharz eingeführten Gases sich entsprechend ändert. Infolgedessen war es bisher schwierig, eine konstante Gasmenge in den geschmolzenen Kunststoff einzuführen und dementsprechend einen gleichmäßigen Schäumungsgrad zu erzielen.

Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe ein Artikel aus thermophstischem Schaumstoff mit gleichmäßigem Expansionsgrad hergestellt werden kann, indem trotz Druckschwankungen der Schmelze in der Laufbüchse eine konstante Gasmenge in den geschmolzenen Kunststoff eingeführt wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Gas dem Extruder mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit zugeführt wird.

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Zur Erzielung der konstanten Strömungsgeschwindigkeit dient ein Strömungsmengenregler, wofür verschiedene bekannte Erzeugnisse zur Verfügung stehen.

Beispielsweise besteht der Strömungsmengenregler aus einer Drosselstelle, an dessen anströmseitiger Seite ein konstanter Gasdruck P^ herrscht, während das Verhältnis des Drucks P₂ des geschmolzenen Kunststoffs an der Zuführstelle des Gases zum Druck P, wesentlich geringer als das kritische Druckverhältnis des zugeführten Gases ist.

Statt dessen kann der Strömungsmengenregler eine veränderbare Durchflußöffnung aufweisen, wobei auf der Antrömseite des Regelorgans ein selbsttätig den Abgabedruck regelndes Ventil vorgesehen ist, während abströmseitig ein selbsttätig den Eingangsdruck regelndes Ventil vorgesehen ist und die Ausgangsseite des den Eingangsdruck regelnden Ventils mit der Gaseinführöffnung der Laufbüchse verbunden ist.

Damit tatsächlich die Strömungsmenge an der Eintrittsstelle des Gases in den geschmolzenen Kunststoff einen konstanten Wert erhält, ist von ausschlaggebender Bedeutung, daß das Volumen der Gasleitung zwischen dem Regelorgan und der Zuführöffnung des Gases in die Laufbüchse so klein wie möglich gemacht wird, denn nur dann folgt der Gasdruck in dieser Gasleitung getreu dem Druck des geschmolzenen Kunststoffs in der Laufbüchse. Wenn dies

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nicht der Fall ist, aeLgt die Menge des in den geschmolzenen Kunststoff eingeführten Gases kurzzeitige Schwankungen, obwohl die Strömungsmenge des das Regelorgan durchsetzenden Gases auf einen konstanten Wert eingestellt ist. Wegen der Kompressibilität des Gases kann nämlich der Gasdruck in einem großen Volumen der Gasleitung zwischen dem Regelorgan und der Austrittsöffnung den Druckschwankungen des geschmolzenen Kunststoffs nicht sofort folgen. Wenn dagegen das Volumen dieser Gasleitung so klein wie möglich gemacht wird, ist die Pufferwirkung der in dieser Leitung befindlichen Gasmenge vernachlässigbar, so daß die in dem geschmolzenen Kunststoff eingeführte Gasmenge tatsächlich nahezu konstant gehalten wird. Es wurde festgestellt, daß das Volumen der Gasleitung nicht mehr als 8 % des Volumens des das Regelorgan in der Minute durchströmenden Gasvolumens sein darf und vorzugsweise weniger als 2 % desselben betragen soll.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin sind

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Strangpresse im Längsschnitt gezeigt ist,

Fig. 2 ein Längsschnitt der Gasleitung von einem Regelorgan zu der Gaseintrittsstelle in größerem Maßstab,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer abgeänderten Vorrichtung gemäß der Erfindung,

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Fig. 4 eine graphische Darstellung der zeitlichen Druckschwankungen in einer Kunststoffschmelze in der Nähe der Gaseintrittsöffnung ohne Gaszuführung,

Fig. 5a - 5c Graphen der zeitlichen Druckschwankungen in der Gasleitung bei Gaszuführung mit konstanter Strömungsmenge für verschiedene Volumina der Gasleitung und

Fig. 6a - 6c Graphen der zeitlichen Druckschwankungen in der Gasleitung für verschiedene Volumina derselben für eine andere konstante Strömungsmenge des Gases.

Fig. 1 zeigt eine Stiangpresse 10 zur Herstellung eines Isoliermantels 14 aus thermoplastischem Schaumstoff auf einem elektrischen Leiter 12 (z.B. Kupferdraht). Die Stiangpresse 10 weist eine Laufbüchse 16 auf, an deren einem Ende ein Aufgabetrichter 20 für einen thermoplastischen Kunststoff 18 in Form eines Granulats oder von Pulver angebracht ist, während am anderen Ende ein Querspritzkopf 22 angeordnet ist. Der thermoplastische Kunststoff, der zur Herstellung eines Schaumstoffartikels dient,besteht z.B. aus Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, Äthylen-Vinylacetat und Copolymeren derselben. Ein Keimungsmittel, das die Schaumbildung firdert (z.B. Azodicarbonamid oder Talkum) ,kann dem Kunststoff beigemischt sein.

In der Laufbüchse 16 befindet sich eine Schnecke 24, die den Kunststoff von dem einen Ende der Laufbüchse zum anderen fördert.

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Die Schnecke wird z.B. durch einen Elektromotor angetrieben. Die Laufbüchse ist auch mit einer nicht dargestellten Heizvorrichtung versehen, so daß der vom Aufgabetrichter in die Laufbuchse gelangende Kunststoff geschmolzen wird, während er von der Schnecke 24 zum Querspritzkopf 22 gefördert wird. Die Kunststoffschmelze umströmt in dem Spritzkopf 22 einen Nippel 26, durch welchen der Leiter 12 hindurchgeht, um diesen an der Austrittsdüse 28 zu umspritzen. Eine Stauscheibe 30 ist in bekannter Weise zwischen der Laufbüchse 16 und dem Spritzkopf 22 vorgesehen.

Im Mittelteil der Laufbüchse 16 befindet sich eine Gaszufuhröffnung 32, die der Entlüftungszone der Schnecke 24 gegenüberliegt und durch die ein Gas in die Kunststoffschmelze eingeführt wird. Das infolgedessen in der Schmelze enthaltene Gas schäumt den Kunststoff 18 auf, wenn dieser aus der Düse 28 in die Atmosphäre austritt. So erhält man einen isolierten elektrischen Draht 12' für ein Nachrichtenkabel mit einem dünnen geschäumten Isoliermantel 14.

Das in die Schmelze eingeführte Gas stammt z.B. aus einer Gasflasche 34. Da das Gas unter hohem Druck stehen muß, wählt man vorzugsweise N₂, Ne, Ar oder He, also Gase, die durch hohen Druck nicht verflüssigt werden. Das aus der Gasflasche 34 kommende Gas geht durch ein Regelventil 36, das auf konstanten Druck eingestellt ist, und wird dann in einem Kompressor 38 auf einen Druck verdichtet, der wesentlich höher als derjenige der

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Kunststoffschmelze 18 in der Laufbuchse 16 ist. Der hohe Gasdruck wird mittels eines weiteren Regelventils 4O auf einem konstanten Wert P, gehalten.

Zwischen dem Regelventil 40 und der Gaseinlaßöffnung 32 in der Laufbüchse 16 befindet sich ein Steuerorgan 42 für die Strömungsgeschwindigkeit des Gass, das die Durchströmungsgeschwindigkeit des Gases konstant hält. Das Steuerorgan 42 besteht z.B. aus einer Drosselöffnung. Um eine konstante Strömungsgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten₍wird vorzugsweise der Druck P, auf der Anströmseite des Steuerorgans so eingestellt, daß das Verhältnis des Drucks P- des geschmolzenen Kunststoffs in der Nähe der Gaseinlaßöffnung 32 zum Druck P, erheblich geringer als das kritische Druckverhältnis in dem Gas ist. Unter dieser Bedingung ist die Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch das Steuerorgan größer als die Schallgeschwindigkeit, weshalb die Durchströmungsmenge allein durch den anströmseitigen Druck P, und den Drosselungsgrad des Steuerorgans bestimmt wird, jedoch vom abströmseitigen Druck P₂ nicht abhängt. Wenn also der anströmseitige Druck P, und die Öffnung des Steuerorgans konstant sind, bleibt der Durchsatz des Gases durch das Steuerorgan konstant, auch wenn der abströmseitige Druck P2 schwankt.

Das kritische Druckverhältnis K hängt allein von der Art des verwendeten Gases ab und ist durch den folgenden Ausdruck gegeben, bei dem γ das spezifische Wärmeverhältnis angibt:

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K = (■

·*■ β —

Y-I

Ύ+ Γ

Da z.B. für Ν~ "Y = 1,4 ist hat dieses Gas das kritische Druckverhältnis K = 0,53. Wenn somit in der Ausführungsform nach Fig. 1 der anströmseitige Druck P, auf einen konstanten Wert eingestellt wird, der mehr als 1/0,53 mal der Druck P- der Kunststoffmasse in der Nähe der Gaseinlaßöffnung 32 (genauer gesagt der Maximalwert des Druckes P₃) ist, kann der Durchsatz durch das Drosselorgan 42 unabhängig von den Druckschwankungen der Kunststoffmasse bleiben.

Das Steuerorgan 42 ist mit der Einlaßöffnung 32 über eine Gasleitung 44 verbunden, deren Ausbildung im einzelnen aus Fig. 2 ersichtlich ist. Sie besteht aus einem Rohr 46, dessen eines Ende in ein Gewindeloch 48 der Laufbüchse 16 eingeschraubt ist. Das andere Ende des Rohres 46 ist an dem Steuerorgan 42 befestigt. Am Austrittsende des Rohres 46 ist vorzugsweise ein Rückschlagventil 50 vorgesehen, um zu verhindern, daß geschmolzenes Kunstharz 18 in das Rohr eindringt. Das Rückschlagventil besteht aus einer Kugel 52 in einer Erweiterung 44a der Gasleitung 44 und einer Schraubenfeder 56, welche die Kugel 52 gegen einen Ventilsitz 54 am Ausgang der Gasleitung 44 drückt. Ein Querstift 58 hält die Feder fest. Die Gaseintrittsöffnung besteht aus einem Ringspalt zwischen der Kugel 52 und dem Ventilsitz 54, wenn das Gas unter Druck zugeführt wird. Wenn der Gasdruck abfällt, wird die Einlaßöffnung 32 durch die Wirkung der

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Feder 56 geschlossen.

Da die Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch das Steuerorgan 42 konstant ist, wäre auch die in das Kunstharz eingeführte Gasmenge konstant, wenn der Druck in der Schmelze ebenfalls konstant wäre. Dies ist aber aus verschiedenen Gründen, wie erwähnt, nicht der Fall. Da das Gas kompressibel ist, kann, wie ebenfalls bereits erwähnt wurde, der Gasdruck in der Gasleitung 44 den Druckschwankungen des Kunststoffs 18 nicht trägheitslos folgen. Dadurch ergeben sich Schwankungen der Differenz zwischen dem Gasdruck in der Gasleitung 44 und dem Druck im Kunststoff, wodurch die Menge des eingeführten Gases ebenfalls schwankt. Um solche Schwankungen der Gasmenge möglichst gering zu halten, soll der Gasdruck in der Gasleitung 44 den Druckschwankungen des geschmolzenen Kunststoffs 18 so schnell wie möglich folgen. Die wesentliche Bedingung hierfür besteht darin, daß das Volumen der Gasleitung 44 zwischen dem Strömungssteuerorgan 42 und der Einlaßöffnung 32 so klein ist, daß die Kompressibilität des Gases vernachlässigt werden kann. In diesem Falle folgt der Gasdruck in der Leitung 44 den Druckschwankungen der Kunststoffmasse 18

in nahezu sofort. Da das Gas stets mit konstanter Durchsatzmenge^vder Gasleitung 44 geführt wird, beruht die Abhängigkeit des Gasdrucks in der Gasleitung von den Druckschwankungen der Kunststoffmasse 18 auf dem Volumen der Gasleitung 44 und der Durchsatzmenge des Gases.

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Es wurden Versuche mit verschiedenen Volumenkapazitäten der Gasleitung 44 und verschiedene Strömungsmengen gemacht. Wenn das Verhältnis des Volumens V, der Gasleitung 44 zum Volumen V₂ des Gases (im Normizustand), welches das Steuerorgan 42 in der Minute durchströmt, also ψ- χ 100 (%), größer als 8 % ist, lassen sich Druckschwankungen in der Gasleitung 44 infolge von Druckschwankungen der Kunststoffmasse 18 kaum feststellen. Wenn sich das Verhältnis aber dem Wert von 8 % nähert ,begjnrt der Druck in der Gasleitung 44 den Druckschwankungen der Kunststoffmasse zu folgen mit dem Ergebnis, daß die Menge des in die Kunststoffmasse eingeführten Gases im wesentlichen konstant wird. Wenn das Verhältnis noch niedriger ist, folgt der Druck in der Gasleitung sehr rasch den Druckschwankungen der Kunststoffmasse; wenn schließlich das Verhältnis kleiner als 2 % wird, werden auch kleinste Druckschwankungen der Kunststoffmasse sofort präzise in der Gasleitung 44 feststellbar und es wurde beobachtet, daß in diesem Falle die Menge des in den Kunststoff eingeführten Gases und damit der Schäumungsgrad eine sehr hohe Konstanz aufwies.

Ein Beispiel einer solchen Versuchsreihe wird nachstehend beschrieben. Mittels der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 wurde ein mit Schaumstoff isolierter elektrischer Draht für ein Nachrichtenkabel unter folgenden Bedingungen gespritzt:

Strangpresse: Durchmesser 65 mm, L/D 30

Die Schnecke hatte eineEntlüftungszone

Kunststoff: Niederdruckpolyäthylen,

Dichte 0,928 g/cm , Schmelzindex 0,3 g/10 min.

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Drehzahl der Schnecke: 43 U/min.

Elektrischer Leiter: Kupferdraht, Durchmesser O,65 mm

Durchlaufgeschwindigkeit: 1.500 m/min.

Fig. 4 zeigt die zeitlichen Druckschwankungen der geschmolzenen Kunststoffmasse in der Nähe der Gaseinlaßöffnung, wenn unter diesen Bedingungen kein Gas eingeführt wurde. Man sieht, daß der Druck des geschmolzenen Kunststoffes in unregelmäßiger Weise über einen weiten Bereich schwankt.

Fig. 5a - 5c zeigen die zeitlichen Druckschwankungen in der Gasleitung 44 für verschiedene Volumenkapazitäten derselben, wobei die Durchsatzmenge des Gases durch das Steuerorgan 42 einen konstanten Wert von 200 ml/min, im Normalzustand unter den gleichen Bedingungen hatte. Bei einem Volumen der Gasleitung 44 von 20 ml, also 10 % des Durchsatzvolumens (Fig. 5a) »war die Druckschwankung in der Gasleitung 44 weit langsamer und geringer als diejenige in der Kunststoffmasse (Fig. 4), konnte also den Druckschwankungen des Kunststoffs nicht folgen. Demgemäß schwankte die Differenz zwischen dem Gasdruck in der Gasleitung 44 und demjenigen in der Kunststoffmasse angrenzend an die Gaseinlaßöffnung und damit auch die Menge des eingeführten Gases ständig und das Ergebnis war, daß kein Schaumstoffartikel mit gleichmäßigem Schäumungsgrad hergestellt werden konnte.

In Fig. 5b betrug das Volumen der Gasleitung 44 14 ml, also 7 %

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des Durchsatzvolumens. Der Druck in der Gasleitung folgte in diesem Falle den größeren Schwankungen des Kunststoffdruckes schon deutlich, während kleinere Schwankungen noch ausgeglichen wurden. Infolgedessen konnte im großen ganzen die Differenz zwischen dem Gasdruck und dem Kunststoffdruck konstant gehalten werden, so daß konstante Gasmengen eingeführt wurden.Es ergab sich demgemäß, daß ein Schaumstoffartikel mit verhältnismäßig gleichmäßigem Expansionsgrad erzeugt wurde, der jedoch bei näherer Untersuchung noch starke örtliche Schwankungen der Porengröße zeigte.

Fig. 5c bezieht sich auf den Fall, daß das Volumen der Gasleitung 44 3 mm beträgt, also 1,5 % des Durchsatzvolumens. Man erkennt, daß in diesem Falle der Druck in der Gasleitung auch den kleinen und kurzzeitigen Schwankungen des Drucks in der Kunststoffmasse nahezu augenblicklich folgte. Es ergab sich demgemäß, daß in diesem Falle die Menge des in den Kunststoff 18 eingeführten Gases sehr gleichmäßig war und daß der damit hergestellte Schaumstoffartikel eine außerordentlich gleichmäßige Schaumstruktur zeigte.

Fig. 6a - 6c zeigen ähnliche Darstellungen des Druckverlaufs in der Gasleitung 44 für verschiedene Volumina derselben, wenn das Durchsatzvolumen des Gases durch das Steuerorgan 42 einen konstanten Wert von 400 ml/min, (umgerechnet auf den Normalzustand) unter den gleichen Bedingungen wie vorher hatte. Fig. 6a

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bezieht such auf ein Volumen der Gasleitung 44 von 40 ml, d.h. IO % des Durchsatzvolumens, Fig. 6b auf ein Volumen von 28 ml, d.h. 7 % und Fig. 6c auf ein Volumen von 6 ml, d.h. 1,5 % des Durchsatzvolumens. Wie man sieht, zeigt sich bei diesen Prüfungsbeispielen dieselbe Tendenz wie bei Fig. 5a - 5c.

Nun sollen einige vergleichende Versuche zur Herstellung eines mit Schaumstoff umspritzten Drahtes unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 beschrieben werden. Bei diesen Produktionsversuchen wurden folgende Bedingungen eingehalten:

Kunststoff:

Gas: Strangpresse:

Drehzahl der Schnecke:

Antrömdruck (P,):

Luftspalt zwischen Düse und Kühltrog:

Elektrischer Leiter: Durchlaufgeschwindigkeit: Meßzeit (Betriebszeit):

Niederdruck-Polyäthylen, Dichte 0,928 g/cm , Schmelzindex 0,3 g/lOmin. Als Keimungsmittel wurde 0,15 Gewichtsprozent Azodicarbonamid dem Kunststoff zugesetzt.

Durchmesser 65 mm, L/D 30, Schnecke mit Entlüftungszone, Gaseinlaßöffnung in der Entlüftungszone.

43 U/min.
200 kg/cm²

50 cm

Kupferdraht, Durchmesser 0,65 mm 1.500 m/_min.

3 Std.

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Die elektrostatischen Kapazitäten (pF/m) der erzeugten isolierten Leitungen, wenn das Strömungsvolumen des Gases und die Volumenkapazität der Gasleitung in verschiedener Weise verändert wurden, sind in der folgenden Tabelle angegeben.

	Gasströmungs volumen durch das Steueror gan V, in ml/ min. (Normalzustand)	t	Volumenkapa zität des Gas kanals V₉ in ml ^Δ	Zi_x ^V2	100%	Elektrosta tische Kapazität des isolier ten Drahtes pF/m	± ii
Beispiel 1		21	7		295	+ 4
Beispiel 2	300	4,5	1,	5	295	± 43
Vergleich 1		30	10		295	± 9
Beispiel 3		28	7		260	± 3
Beispiel 4	400	4,5	1,	5	260	+ 39
Vergleich 2		40	10		260	± 9
Beispiel 5		35	7		215	± 3
Beispiel 6	500	7,5	1,	5	215	+ 45
Vergleich 3	50	10		215

In der obigen Tabelle bedeutet eine kleine Schwankungsbreite der elektrostatischen Kapazität einen gleichmäßigen Schäumunggrad des thermoplastischen Kunststoffs. Aus der Tabelle ergibt sich, daß die mit konstanter Strömungsmenge ausgeführten Beispiels 1-6 einen gleichmäßigeren Schäumungsgrad ergeben als die mit konstantem Gasdruck ausgefahren Vergleichsversuche 1-3.

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Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung mit abgeändertem Strömungssteuerorgan 142. Es besteht aus einem Durchsatzregelventil (Zumeßventil) 6o_f dessen Antrömseite mit dem Auslaß eines den Abgabedruck regelnden Ventils 62 verbunden ist. Der Einlaß dieses Ventils ist mit einer Gasflasche 64 verbunden. Die Abströmseite

mit
des Zumeßventils 60 ist^vdem Einlaß eines den Eingangsdruck regelnden Ventils 66 verbunden, dessen Auslaß an die Gaszuführmündung 32 der Laufbüchse 16 der Strangpresse angeschlossen ist. Die Zufuhrmündung kann wii^Fig. 2 ein Rückschlagventil enthalten.

Die Strömungsmenge des Gases durch das Steuerorgan 142 kann durch Einstellung des Zumeßventils 60 festgelegt werden. Der Druck auf der Anirömseite desselben (Abschnitt A) wird mittels des Regelventils 62 konstant gehalten, während der Druck auf der Abströmseite des Zumeßventils 60 (AbschnittB) mittels des Regelventils 66 konstant gehalten wird. Infolgedessen kann ein vorgeschriebener Mengendurchsatz des Gases aufrechterhalten werden.

mit Wenn die Drücke in den Abschnitten A und B^VP und P_ß bezeichnet werden, wobei P_A ^ P ist, und ferner der Öffnungsgrad des Zumeßventils 6O mit R_g bezeichnet wird, läßt sich die Gasmenge Q₆₀, die das Zuraeßventil in der Zeiteinheit durchströmt, abgesehen von der Temperaturabhängigkeit, durch den Ausdruck Q₆₀ = f(Rg₀, P_A, P_ß) darstellen; d.h. Qg₀ kann konstant gehalten werden, wenn Rg₀,"P_ft und P_ß konstant sind. Wenn der Druck P_ im Abschnitt C die Bedingung P ^ P erfüllt, kann die das

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Regelventil 66 für den Eingangsdruck durchsetzende Gasmenge Q₆₆ durch Q₆₆ = f(Rg₆, P_ß, P) ausgedrückt werden, worin R_g6 der Öffnungsgrad des Ventils 66 ist. Da P_ß konstant sein soll und das Volumen des Abschnitts B ebenfalls konstant ist, muß Qgg = Qg₀ sein. In Wirklichkeit verändert das Regelventil 66 selbsttätig den Öffnungsgrad R_fiß so, daß P„ konstant gehalten wird, wenn P_c schwankt; demzufolge bleibt Q_g6 gleich Q₆₀· Die Durchsatzmenge des Strömungssteuerorgans 142 hat also einen konstanten Wert, der vom Öffnungsgrad des Zumeßventils 60 abhängt.

Der Druck P_c,auf den das Regelventil 66 anspricht, wird durch den Druck des geschmolzenen Kunststoffs bestimmt. Die Ansprechempfindlichkeit des Druckes P_c auf diesen Druck in der Schmelze soll so hoch wie möglich sein. Andernfalls wird nämlich das Regelventil 66 so geregelt, daß der Gasmengendurchsatz verzögert konstant gehalten wird, d.h. daß die durch die Einlaßöffnung 32 in den Kunststoff 18 eingeführte Gasmenge schwankt. Aus diesem Grunde soll auch hier das Volumen der Gasleitung im Abschnitt C so klein gewählt werden, daß der Druck in dieser Gasleitung ^augenblicklich auf Druckschwankungen der Schmelze anspricht. Die Grenzen von 8 % und 2 % sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform. Die Empfindlichkeit des Steuerorgans 142 hängt ferner vom Volumen der Gasleitung im Abschnitt B ab. Das Regelventil 66 für den Eingangsdruck mißt den Druck im Abschnitt B, um in Abhängigkeit davon einen Öffnungsgrad so zu verändern, daß der Druck P_R konstant bleibt. Demgemäß schwankt der Druck P-, in Abhängigkeit von den Druckschwankungen der Schmelze in der

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Nähe der Gaseinlaßöffnung 32. Falls also das Volumen des Abschnitts B groß ist, folgt der Druck P_ß den Änderungen von Q₆₆ nur verzögert; es benötigt also einige Zeit, bis Q_fifi gleich Q_fio wird. Aus diesem Grunde soll auch der Abschnitt B ein möglichst kleines Volumen haben.

Beispiel

Das Steuerorgan 142 wurdemit der oben anhand der Fig. 1 beschriebenen Strangpresse verbunden; das verarbeitete Material war Hochdruckpolyäthylen mit einem Gehalt von 2 Gewichtsprozent Talkum als Keimungsmittel. Es sollte ein Kupferdraht von 0,5 mm Durchmesser mit einer Schaumstoffisolation von 0,125 mm Dicke umspritzt werden. Die elektrostatische Kapazität der fertigen Leitung sollte 270 pF/m betragen; die Durchlaufgeschwindigkeit des Kupferdrahtes betrug 1.000 m/min. Es wurde N- als Schäumungsmittel benutzt und mittels des Steuerorgans 142 so eingestellt, daß ein Volumen von· 200 ml im Normalzustand in der Minute durchströmte. Das Volumen des Abschnitts C in Fig. 3 betrug 2 ml, d.h. 1 % des in der Minute durchströmenden Gasvolumens. Die elektrostatische Kapazität der so hergestellten elektrischen Leitung betrug 270 ± 6 pF/m.

Vergleich

Die Bedingungen waren die gleichen wie im vorhergehenden Beispiel, jedoch hatte die Gasleitung im Abschnitt C ein Volumen von 50 ml,

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d.h. 25 % des in der Minute durchströmenden Volumens. Die elektrostatische Kapazität der so erzeugten elektrischen Leitung war 270 + 20 pF/m.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Strangpressen von Schaumstoffartikeln durch Einführen eines Gases unter Druck in die Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffs, Strangpressen und Entspannen desselben, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas der Strangpresse mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit zugeführt wird,

2. Vorrichtung zum Strangpressen von Schaumstoffartikeln nach dem Verfahren von Anspruh 1, bestehend aus einer Strangpresse mit Zuführ- und Schmelzvorrichtung für den Kunststoff am einen Ende der Laufbüchse derselben und einem Spritzkopf am anderen Ende der Laufbüchse, sowie einer in die Laufbüchse mündenden Druckgasleitung, in der sich ein Regelorgan befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan (42) ein auf konstanten Durchfluß eingestellter Durchflußregler ist und daß das Volumen der Gasleitung (44) zwischen dem Durchflußregler und dem Gaseinlaß (32) in die Strangpresse so klein ist, daß der Gasdruck in dieser Gasleitung (44) auf den Druck der Kunststoffschmelze (18) in der Nähe des Gaseinlasses anspricht.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Gasleitung (44) kleiner als 8 %, vorzugsweise kleiner als 2 % des Volumens (im Normalzustand) derjenigen Gasmenge ist, die in der Minute das Steuerorgan (42) durchfließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (42) für die Durchflußmenge aus einer Drosselstelle besteht, an deren Anströmseite ein konstanter Druck P, von solcher Höhe herrscht, daß das Verhältnis des Drucks P₂ in der Kunststoffschmelze zu dem Druck P, erheblich kleiner als das kritische Druckverhältnis des betreffenden Gases ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (142) für den Gaszufluß aus einem Durchsatzsteuerventil (60), einem auf der Anströmseite desselben angeordneten Regelventil (62) für konstanten Ausgangsdruck und einem auf der Abströmseite des Steuerventils (60) angeordneten Regelventil (66) für konstanten Eingangsdruck besteht.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gaseinlaßöffnung (32) der Strangpresse ein Rückschlagventil (50) vorgesehen ist.

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