DE2520853A1 - Vfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von dornschlaeuchen beliebiger abmessungen - Google Patents

Vfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von dornschlaeuchen beliebiger abmessungen

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DE2520853A1 DE19752520853 DE2520853A DE2520853A1 DE 2520853 A1 DE2520853 A1 DE 2520853A1 DE 19752520853 DE19752520853 DE 19752520853 DE 2520853 A DE2520853 A DE 2520853A DE 2520853 A1 DE2520853 A1 DE 2520853A1
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Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT1 DIPLOMCHEMIKER
5 KÖLN 51, OBERLÄNDER UFER 90
Köln, den 9. Mai 1975 Eg/pz/79
Pahl'sche Gummi- und Asbest-Gesellschaft "PAGUAG", 4 Düsseldorf 3o
Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Dornschläuchen beliebiger Abmessungen
(Zusatz zu Patentanmeldung P 23 38 948.2-16)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von auf Dorn konfektionierten und geheizten Schläuchen aus Verbundwerkstoffen, wie z.B. Elastomeren und Verstärkungseinlagen.
Die Erfindung betrifft weiterhin Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Hochdruckschläuchen aus Verbundwerkstoffen mit elastischem Trägermaterial lassen sich prinzipiell in Dornherstellverfahren und Dornlosverfahren einteilen.
Bei Dornherstellverfahren werden die einzelnen Materialbestandteile des Schlauches, wie z.B. Seele, Verstärkungseinlage und Decke einzeln auf einen als Formkern dienenden Dorn endlicher Länge aufgebracht. Die Dornlänge ist aus Gründen der leichteren "Entformbarkeit" begrenzt und beträgt in der Regel 2o bis 4o m. Bei diskontinuierlicher Fertigung wird für kleine Schlauchdurchmesser meist ein massiver Stahldorn verwendet, bei größeren Durchmessern wegen der einfacheren Handhabung ein Aluminiumrohr (DT-PS 521 226).
Die Dornlosverfahren erlauben bisher als einzige eine kontinuierliche Herstellung beliebig langer Schlauchstücke, ' da hierbei die Längenbegrenzung durch das Ent-
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formen entfällt. Der Aufbau des Schlauches in der Konfektionierphase erfolgt in diesem Fall auf einem geringfügig"komprimierten Fluid, in der Regel Luft. Die Fixierung der Schlauchabmessungen wird bei diesen Verfahren über den Außendurchmesser erreicht, indem z. B. vor der Heizung ein Bleimantel aufgebracht und nach der Heizung kontinuierlich wieder abgezogen wird. Im Unterschied zum Dornverfahren hängt dabei die Genauigkeit des Innendurchmessers sehr stark von Material- und Maschinenparametern ab." Darüber hinaus sind die heute bekannten Dornlosverfahren nur bei großen Schlauchserien und kleinen Schlauchabmessungen wirtschaftlich anwendbar (Zeitschrift "Kautschuk und Gummi", Februar 1963, DK 678.06: 621.643.3).
Für die Herstellung von Hochdruckschläuchen,.vor allem solchen mit großen und größten Abmessungen, wurde bisher ausschließlich das Dornverfahren angewandt. Der Grund hierfür sind nicht so sehr die geforderte Konstanz des Innendurchmessers, sondern im wesentlichen 2 Fakten: Die für den Schlauchaufbau erforderliche metallische oder textile Bewehrung muß unter Spannung konfektioniert werden, was im Falle des Dornlosverfahrens bei großen lichten Weiten des Schlauches zu einer unzulässigen-Einschnürung der Seele führen wurde. In solchen Fällen ist eine Erhöhung des Stützluftdruckes nicht möglich, da daraus ebenfalls eine, wenn auch anders gerichtete Deformation der Seele resultiert. Zum anderen würde die Ummantelung mit Blei während der Heizung zu wirtschaftlich kaum mehr vertretbaren Hersteilkosten führen.
Weitere Gründe für die bevorzugte Auswahl des Dornverfahrens für die Herstellung von Hochdruckschläuchen sind qualitativer Natur. Es ist nahezu unvermeidbar, daß bei der Konfektion eines Schlauches als Verbundwerkstoff Luft zwischen den Materiallagen eingeschlossen wird oder diese Lagen irgendwelche gasenden Bestandteile, wie z. B. Wasser oder Lösungsmittel enthalten, die während der Vulkanisation frei werden
'.· 609847/0530 · 3
und u. a. die Haftung zwischen den einzelnen Lagen negativ beeinflussen. Zur Beseitigung dieses Einflusses ist ein hoher radialer Druck im Schlauchquerschnitt während der Vulkanisationsphase erforderlich. Es ist hierbei an sich gleichgültig, ob diese Druckeinwirkung von innen oder außen erfolgt und ob sich der Schlauchverband dabei an einem druckfesten äußeren Mantel oder auf einen druckfesten innenliegenden Dorn abstützt. Jedoch sind bei gleichen Radialdruckverhältnissen die Wandstärken der Stützkörper sehr unterschiedlich.
So muß bei Wahl eines Schlauches mit D. = 100 mm, D 120 mm die Wandstärke eines äußeren StützmantelB" 4 mal stärker sein als die eines innenliegenden Hohldorhes, um die gleiche Lagenpressung im Schlauchquerschnitt und damit gleiche. Qualität des Produktes zu erzeugen. Die vergleichbare Menge des eingesetzten"Dornmaterials" ist sogar um den Faktor 7 geringer im Falle äußerer Druckeinwirkung.
Neben diesem für das Druckmantelverfahren nachteiligen Um*· stand ist die Begrenzung des absoluten Innendruckes aus den geschilderten Gründen .ein Handicap, welches das Dornverifahren nicht behindert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,· Hochdruckschläuche aus Verbundwerkstoffen mit so präzise wie möglich eingebetteten Lagen aus elastischem Trägermaterial in großen Längen zur Verfügung zu stellen. Besondere Aufgabe ist die Erzeugung groß dimensionierter, flexibler Rohre mit hoher Innendruckbelastbarkeit, die durch die Art ihrer Herstellung einen hohen reproduzierbaren Qualitätsstandard aufweisen. " ·
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Schläuchen aus Verbundwerkstoffen, die durch einen während des Schlauchaufbaues · mitbewegten Hohldorn gekennzeichnet sind, der am Ende der~- Fertigungsstrecke aufgelöst und in sich selbst oder durch das Schlauchinnere zurückgeführt wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird der zu Beginn der Fertigungsstrecke hergestellte Hohldorn an deren Ende beispielsweise mechanisch oder thermisch in'eine'Anzahl Streifen zerlegt, die umgebogen und im Dorninneren wieder zur Dornherstellmaschine zurückgeführt werden können. Bei einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Dornquerschnitt am Ende der Fertigungsstrecke ganz oder teilweise aufgeschmolzen und z. B. durch Druckluft zur Dornherstellmäschine zurücktransportiert. Bei zwei weiteren Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die vollständige oder auch nur teilweise Auflösung des Hohldornes am Ende der Fertigungsstrecke durch mechanische Zerlegung in kleine und kleinste Partikel oder durch chemische Auflösung. Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, mehrere dieser "Dornauflösungstechniken" gleichzeitig oder hintereinander anzuwenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß der fertig konfektionierte Schlauch zum Zwecke der Vulkanisation mit einer bestimmten Menge wieder verwertbaren Materials entsprechenden Wärmein— haltens umspritzt wird, so daß einmal keine oder nur noch geringe Vulkanisationsenergie zugeführt werden muß und zum anderen der Schrumpf dieser Umhüllung den erforderlichen Vulkanisationsdruck liefert.
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Anhand der Abbildungen sei die Erfindung näher erläutert. Darin sind an sich bekannte, in der Zeichnung nicht dargestellte, Einrichtungen mit römischen Ziffern bezeichnet.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Schlauchfertig~ungsanlage;
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt A/B aus Fig. 5 durch den erfindungsgemäßen Hohldorn nach Variante a unter Verwendung von spanabhebenden Schnittwerkzeugen zur
Auftrennung des Kreisquerschnittes in Einzelstreifen;
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt' A/B aus Fig.' 5 durch den. erfindungsgemäßen Hohldorn nach Variante a unter Verwendung von Kreismessern zur Auftrennung des Kreisquerschnittes in Einzelstreifen;
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt A/B nach Fig. 5 durch den erfindungsgemäßen Hohldorn nach Variante a unter Verwendung voji Glühelektroden zur Auftrennung des Kreisquerschnittes in Einzelstreifen;
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt C/D aus Fig. 2 durch den erfindungsgemäßen Hohldorn;
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Hohldorn nach Variante b, c oder d;
Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch den Schlauch an der DornauflosungsstelIe unter Verwendung einer Induktionsspule;
Fig. 8 . zeigt einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Hohldorn nach Variante e.
609847/0530 >
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann in fünf Hauptvarianten durchgeführt werdeni . ·
a) mit einem Hohldorn nach Figur 1 bis 5. Der Dorn (l) besteht aus einem plastisch leicht verformbaren Material (2), wie z. B. einer Blei-Zinn-Legierung, in welches zur Erhöhung der Längs- und Biegefestigkeit Zugträger' (3.) eingebettet sind. Die Zugträger laufen über eine Spannvorrichtung (4) in das Dornherstellaggregat, beispielsweise den Querspritzkopf (5) eines Bleiextruders ein und werden dort mit dem eigentlichen Dornmaterial (2) umhüllt.
•Nach dem Verlassen des Extruders wird der Dorn (1) mit . Hilfe einer Raupenabzugsvorrichtung (II) vorteilhaft zunächst durch ein Vakuumkalibrierbad (I) gezogen, in dem er auf genaues Durchmessermaß gebracht und auf etwa 200° C abgekühlt wird.
In der Konfektionierzone (II) wird der gewünschte Schlauchverband (6) auf dem Dorn aufgebaut, wobei dieser durch Raupenabzugsvorrichtungen (IV) weitertransportiert wird. Der fertige Schlauch wird anschließend mit einer thermoplastischen Schrumpfmasse (7) umhüllt und, falls erforderlich, in einem Autoklaven (8) ausvulkanisiert. Das Umhüllen geschieht zweckmäßigerweise wiederum in einem Querspritzextruder (9), mit dem der Autoklav druckfest verbunden ist. Die Abdichtung am hinteren Ende (10) des Autoklaven erfolgt mit bekannten Topfmanschetten(11). .
•Falls der benötigte Innendruck im Autoklaven (12) zu einem verfrühten Kontakt zwischen unvulkanisierter Schlauchoberfläche (13) und heißer Umhüllungsmasse (14) führt,.läßt sich durch Spülung mit einem geeigneten entsprechend hochgespannten Fluid (15) über Zuführbohrungen C16) die Kontaktzone und -temperatur in Grenzen regulieren.
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Falls die Umhüllungsmasse (7) einen genügend hohen Wärmeinhalt besitzt, um insbesondere bei dünnwandigen ·- Schläuchen die ..gesamte benötigte Vulkanisationsenergie an diese abzugeben, dann genügt es, anstelle des Autoklaven eine wärmeisolierende Kammer zu installieren. Die Umhüllungsmasse wird nach erfolgter Vulkanisation des Schlauchproduktes abgezogen und dem Extruder wieder zugeführt (17).
Der ebenfalls nicht mehr benötigte Innendorn (l) wird auf geeignete Weise in Teile solcher Größe zerlegt, daß .diese beispielsweise als Streifen (18) nicht zu großer 'Breite durch das Dorninnere (19) wieder zum Dornherstell— aggregat,(5) zurücktransportiert werden können. Am einfachsten geschieht dies von außen durch eine Anzahl Glühelektroden (29). Durch Widerstandserwärmung, die nur örtlich begrenzt auf die hierfür vorgesehenen Nuten (38) im Dörnquerschnitt wirken kann, werden diese Schwachstellen, wenn auch nicht notwendigerweise aufgeschmolzen, so doch so weit erweicht, daß durch das Umbiegen (22) der Zugträger (3) der Dornquerschnitt sich relativ leicht in einzelne Streifen (18) trennen läßt.
In den Fällen, wo-.- die innen liegendem Material schicht des Schlauches einer so hohen kurzzeitigen thermischen. Belastung nicht standhält, muß der Dorn auf andere Weise im Schlauchinneren zerlegt werden. Dies kann beispielsweise erreicht werden, mit Hilfe eines Schneidkranzes (24), welcher über Seile (25) in Position gehalten wird und im Dorninneren'gleitet oder rollt (26). An seiner Peripherie lassen sich geeignete Trennwerkzeuge, wie z. B. Schnittkeile (27), Kreismesser (28), .Glühelektroden (29) u.a. befestigen. Auch lassen' sich Umlenkrollen (30), wie in der oberen Hälfte Fig. 5 dargestellt, oder Umlenkführungen (31), wie in Fig. 5 unten dargestellt, für ein gezieltes Reversieren der Dornstreif.en an der Schneidvorrichtung (24) anbringen.
' . ' B0 9847/0S3Q
•f.
Die Dornstreifen gelangen nach der Umlenkung durch das Dorninnere (19) und den Querspritzkopf (5) in einen •Schmelztiegel (23), in welchem das Trägermaterial (2) von den Zugträgern getrennt wird und beide wieder in den Produktionskreislauf eintreten können.
b) Mit einem Hohldorn nach Figur 6.
Der Hohld.orn (l) besteht aus einem homogenen Materialquerschnitt einer niedrig schmelzenden Metallegierung (2), welche insbesondere bei nicht zu großen Schlauchdurchmessern einen genügend steifen Hohldorn·ergibt. Der Dorn wird am Ende der Fertigungsstrecke mit einem Schneidkranz (24) in Streifen (18) zerlegt und zurückge-• führt oder bei Vorliegen eines thermisch höher belastbaren Schlauchseelenmaterials von außen induktiv aufgeschmolzen (35) und die Schmelztropfen (36) durch Druckluft in einen Auffangbehälter zurücktransportiert (Fig. 7), der dann an der Stelle des Schmelztiegels (23) positioniert wird. -
In gewissen Fällen kann es angebracht sein, den relativ dickwandigen Hohldorn zunächst etwas abzuschmelzen und erst anschließend in relativ dünne Streifen zu schneiden, da diese leichter geschnitten und umgelenkt werden können.
c) Mit einem Hohldorn nach Figur 6, welcher ganz aus einem spröden, z. B. gesintertem Material besteht. Am Ende der Fertigungsstrecke läßt sich ein solcher Dornquerschnitt durch mechanische Krafteinwirkung von außen, z. B. durch Ultraschall, leicht in so kleine Partikel zerlegen, daß diese z. B. mittels Druckluft leicht durch das Dorninnere zurückbefördert, und wieder verwendet werden können.
- 8 609847/0E3O . . '
d) Mit einem Hohldorn nach Figur 6, welcher aus einem bei Vulkanisationstemperatur formbeständigen Material, z. B. einem Salz mit geeignetem Schmelzpunkt besteht, welches sich bei niedrigeren Temperaturen chemisch leicht lösen lößt. Diese Dornausführung wird zweckmäßigerweise nicht am Ende der Fertigungsstrecke aufgelöst, da sonst der noch während der Fertigung benötigte Dorn in Mitleidenschaft gezogen wird. Es empfiehlt sich vielmehr, den fertigen Schlauch samt Dorn aufzuspulen und in einem nachgeschalteten Arbeitsgang den Hohldorn durch das Durchströmen eines geeigneten Lösungsmittels zu eliminieren.
e) Mit einem Hohldorn, der eine beliebige Kombination der Dornausführungen a) bis d) darstellt. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, einen Schlauch kontinuierlich auf einem Hohldorn herzustellen, der wie folgt aufgebaut ist (siehe Fig. 8):
Die innere tragende Schicht (32) besteht aus einem niedrigschmelzenden Metallrohr. Darüber wird eine spröde Sinterschicht (33) mit hohem Schmelzpunkt aufgebracht, die · sich zwar durch einen guten Wärmedämmwert auszeichnet, aber eine relativ rauhe Außenfläche hat. Daher wird als glatter Überzug (34) eine dünne Schicht chemisch leicht lösbaren Materials aufgetragen und der so hergestellte Hohldorn in die eigentliche Schlauchmaschine transportiert.
Am Ende der Schlauchfertigungsstrecke lassen sich die einzelnen Dornlagen (32), (33) und (34) durch Anwendung verschiedener Techniken wieder trennen. Zunächst wird das-innenliegende Metallrohr (32) induktiv aufgeschmolzen und durch den Hohldorn zurückbefördert. Die Mittellage (33)· hat dabei die Funktion einer Wärmeisolierschicht gegenüber der empfindlichen Schlauchseele. Eventuell . mitgerissene Sinterkörner lassen sich wegen ihres hohen Schmelzpunktes leicht wieder aus der Metallschmelze
separieren. 609847/0 5.3 0'
.9-
Nach dem Entfernen der innersten Schicht (32) läßt sich mittels mechanischer Krafteinwirkung die spröde Mittelschicht (33) zerstören und ihre Bestandteile durch den Hohldorn zurücktransportieren. Die äußerste Schicht (34) läßt sich anschließend durch Spülung mit einem geeigneten Lösungsmittel entfernen, so daß eine hochglänzende Schlauchinnenfläche erzielt wird.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von (dorngeheizten) Schläuche;» aus Verbundwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauchaufbau auf einem mitbewegten Hohldorn erfolgt, welcher am Ende der Fertigungsstrecke wieder aufgelöst und in sich selbst oder innerhalb des fertigen Schlauches zurückgeführt wird.
    2) Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen ringförmige Dornquerschnitt am Ende der Fertigungsstrecke in eine Anzahl Ringsegmente zerlegt, die dadurch entstehenden Dorn-
    " streifen umgelenkt und im Inneren des Hohldornes zurückgeführt, in ihre Möterialbestandteile zerlegt und. diese der Dornherstellmaschine wieder zugeführt werden.
    3) Verfahren nach Anspruch l und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen ringförmige Dorn quer schnitt am Ende der Fertigungsstrecke durch äußere Einwirkung, z. B. von Induktionsstrom, Ultraschall t o. H., ganz oder teilweise aufgelöst und die so erhaltenen Sinzelbestandteile des Hohldornes durch diesen selbst oder durch den fertigen Schlauch mittels eines geeigneten Fluids, z. B. heißer Luft, abtransportiert werden.
    4) Verfahren nach Anspruch 1 - 3f dadurch gekennzeichnet, daß vor der Schlauchvulkanisation eine temperaturbeständige Umhüllung kontinuierlich auf die Schlauchaußenfläche aufgebracht wird, durch deren Schrumpf, innerhalb· der Vulkanisationszone der erforderliche Vulkanisationsdruck auf den Schlauch erzeugt wird.
    609847/0530 - Il -
    BAD ORIGINAL
    5) Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen einer Umhüllung auf den Schlauch vor der Vulkanisation eine kontinuierlich arbeitende Abdichtung gegenüber dem hohen Innendruck im Autoklaven erzielt wird.
    6) Verfahren nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet,
    daß die während der Vulkanisation als Schrumpfschlauch und Dichtungshilfsmittel wirkende Umhüllung nach dem Gebrauch kontinuierlich von Schlauch abgezogen und der teerspritzmaschine wieder zugeführt wird.
    7) Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von dorngeheizten Schläuchen aus Verbundwerkstoffen gemäß Anspruch I — 6, gekennzeichnet durch einen Hohldorn mit im wesentlichen ringförmigem Querschnitt aus plastisch verformbarem Material, mit darin eingebetteten endlosen Zugträgern, i^elche am Ende der Fertigungsstrecke getrennt, im Inneren des Hohldornes zurückgeführt, vom anhaftenden Trägermaterials gereinigt und beispielsweise in einem Querspritzextruder erneut mit dem Trägermaterial zur Formung eines Hohldornes umspritzt werden.
    3) Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von dorngeheizten Schläuchen aus Verbundwerkstoffen gemäß Anspruch 1-7, gekennzeichnet durch einen Hohldorn mit im - wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, der ganz oder teilweise aus einem bis mindestens 200° C temperaturbeständigen, spröden Material oder Materialgemisch, z. B. Sintermetall besteht, welches sich bei stoßweiser mechanischer Beanspruchung leicht in kleine Teile, zerlegen läßt.
    - 12 -
    6098^7/0530
    9) Vorrichtung zur Herstellung von dorngeheizten Schläuchen aus Verbundwerkstoffen gemäß Anspruch 1-8, gekennzeichnet durch einen Hohldorn mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, der ganz oder teilweise aus einem plastisch leicht verformbaren Material mit niedrigem Schmelzpunkt besteht.
    10) Vorrichtung zur Herstellung von dorngeheizten Schläuchen aus -Verbundwerkstoffen gemäß Anspruch 1-9, gekennzeichnet durch einen Hohldorn mit im wesentlichen kreisförmigem .Querschnitt, der ganz oder teilweise aus einem bis mindestens 200 C formbeständigem Material besteht, welches bei Temperaturen unter 200° C chemisch leicht lösbar ist.
    11) Vorrichtung zur Herstellung von dorngeheizten Schläuchen aus Verbundwerkstoffen gemäß Anspruch 1 - 10, gekennzeichnet durch einen Hohldorn mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, aus einer beliebigen Material— kombination gemäß den Dornausführungen nach Anspruch 7—10, so beispielsweise mit einer Innenschicht aus plastisch leicht verformbarem Material niedrigen Schmelzpunktes, einer darüber aufgebrachten spröden Wärmeisolierschicht und einer dünnen, chemisch leicht lösbaren Deckschicht hoher Oberflächengüte.
    609847/0530
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