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Spritzform zum kontinuierlichen Extrudieren hohler Artikel aus hitzehärtbaren
Harzen Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzform, insbesondere eine Spritzform
zum kontinuierlichen Extrudieren hohler Artikel, wie Rohren, aus hitzehärbaren Harzen
Rohre aus hitzehärtbaren Harzen sind bisher, ungeachtet ihrer hervorragenden Eigenschaften,
nur innerhalb
eines relativ engen Bereiches der Technik eingesetzt
worden. Die Gründe dafür sind primär im Fehlen von geeigneten Formvorrichtungen
zu sehen und in der relativ späten Entwicklung von Eiqsatzmoglichke iten für diese
Harze. Durch die kürzlich entwickelten neuen Einsatzmöglichkeiten ist es jedoch
zunehmend wichtig geworden, Vorrichtungen zum Extrudieren von hohlen Artikeln aus
hitzehärtbaren Harzen zu wirtschaftlichen Bedingungen zu schaffen.
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Obwohl das Verfahren der kontinuierlichen Extrudierung von Rohren
aus thermoplastischen Harzen bekannt ist, ist es ausnehmend schwierig, Rohre aus
hitzehärtbaren Harzen infolge ihrer speziellen Eigenschaften kontinuierlich zu extrudieren.
Hitzehärtbare Harze erzeugen während des Verfahrens der kontinuierlichen Extrudierung
durch eine Spritzform von selbst Wärme, so dass deren Temperatur über die Härtetemperatur
des Materiale ansteigt, und ein vorzeitiges Härten der Harze innerhalb der Spritzform
stattfindet, wordurch eine weitere Extrudierung verhindert wird, Die kontinuierliche
Extrudierung von hohlen Artikeln, wie Rohren, aus hitzehärtbaren Harzen konnte daher
nur bei einer relativ geringen Geschwindigkeit ausgeführt werden, und ihre Kosten
waren notwendigerweise hoch.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine geeignete Spritzform
zur kontinuierlichen Extrudierung hohler Artikel aus hitzehärtbaren Harzen bei hoher
Geschwindigkeit zu schaffen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Spritzform
zur Extrudierung hohler Artikel aus hitzehärtbaren Harzen, welche eine freie Einstellung
der Temperatur der Harze ermöglicht, wodurch extrudierte, hohle Artikel von ausgezeichneter
Qualität erhalten werden können.
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Erfindungsgemass besteht die Spritzform zur kontinuierlichen Extrudierung
hohler Artikel aus hitzehärtbaren Harzen aus einem äusseren Zylinder und einem inneren
Zylinder, die so koaxial zueinander angeordnet sind dass zwischen ihnen ein ringförmiger
Durchlass für die Extrudierung der Harze bleibt, und die Spritzform so ausgebildet
ist, dass sie in einem stromaufwärts gelegenen Bereich gekühlt und in einem stromabwärts
gelegenen Bereich erhitzt werden kann, gesehen in Relation zur Richtung der Extrudierung.
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Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Spritzform
durch die Zirkulation eines Kühlmediums durch Kühlmantel im inneren Zylinder gekühlt
werden kann.
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Ein zweites Merkmal der Erfindung liegt darin, dass die Spritzform
durch Heizdrähte, welche den äusseren Zylinder umgeben, oder die in dem inneren
Zylinder angeordnet sind, erwärmt werden kann.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Spritzform
durch die Zirkulation des Heizmittels durch die Heizmantel erwärmt wird, die in
den äusseren und inneren Zylindern vorgesehen sind.
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Nachfolgend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen beispielsweise beschrieben.
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Darin zeigen: Figur 1 eine aufgeschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform,
und Figur 2 die aufgeschnittene Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform.
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In Figur 1 ist ein bekannter Extruder mit einer Schnecke 1, einem
Zylinder 2 und einem Doppelmantel 3 dargestellt, welcher den Zylinder 2 zur Kühlung
umgibt, Die Spritzform bzw. das Spritzwerkzeug 10 ist mit geeigneten Mitteln lösbar
an dem Ausstossende des Zylinders 2 befestigt, wobei diese Mittel in Figur 1 nicht
dargestellt sind. Die Spritzform 10 besteht hauptsächlich aus einem äusseren Zylinder
11 und einem inneren Zylinder 12, der in den hohlen, zylindrischen Raum des äusseren
Zylinders 11 eingeführt ist, so dass ein ringförmiger, zylindrischer Spalt 13 zwischen
den inneren und äusseren zylindrischen Oberflächen des äusseren und inneren Zylinders
11 bzw. 12 gebildet wird.
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Die Abmessungen des Spaltes 13 entsprechen im wesentlichen der Dicke
des strangzupressenden Rohres.
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Der äussere Zylinder 11 ist mit Erwärmungseinrichtun gen 14 bekannter
Art, wie um seinen äusseren Umfang herum verlaufenden elektrischen Drähten, versehen.
Der innere Zylinder 12 besteht aus zwei Teilen, einem stromaufwärtigen Teil 121
und einem stromabwärts gelegenen Teil 122, welche einstückig ausgebildet sein können
aber auch lösbar durch geeignete Befestigungsmittel,
wie Schrauben,
miteinander verbunden sein können.
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Der stromaufwärts gelegene Teil 1211 der so ausgebildet ist, dass
er in der Ausstossöffnung des Zylinders 2 befestigt werden kann, ist ellipsioidförmig
ausgebildet, mit einem grösseren, äusseren Durchmesser als der stromabwärts gelegene
Teil 122, der so ausgebildet ist, dass er in den inneren zylindrischen Raum des
äusseren Zylinders 11 eingeschoben werden kann und der eine im wesentlichen zylindrische
Form hat, so dass zu den inneren zylindrischen Oberflächen des äusseren Zylinders
11 der Spalt 13 freibleibt. Im Inneren des stromauf gelegenen Teils 121 ist ein
Kühlmantel 15 ausgebildet, durch den ein Kühlmedium, wie Wasser, über eine Einlassdüse
16 und eine Auslassdüse 17 zirkuliert. Beide Düsen 16 und 17 sind fest mit dem Körper
des stromauf gelegenen Teiles 121 an dessen mittlerem Bereich befestigt, so dass
sie in vertikaler Richtung miteinander ausgefluchtet sind.
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Der stromab gelegene Teil 122 ist von seinem stromabwärts gelegenen
Ende axial aufgebohrt und mit elektrischen Drähten 18 versehen.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Ausführungsform ist wie folgt.
Im Betrieb werden die hitzehärtbaren Harze kontinuierlich von dem Zylinder 2 durch
die Umdrehung der Schnecke 1 ausgestossen und in ein Rohr umgeformt, wenn sie zunächst
durch einen Spalt 19 zwischen den inneren Wänden des Zylinders 2 und dem äusseren
Umfang des stromaufwärts gelegenen Teils 121 der Spritzform 12 unter Druck extrudiert
werden, und anschliessend durch Spalt 13, der zwischen der
äusseren
zylindrischen Oberfläche des stromabwärts gelegenen Teils 122 des inneren Zylinders
12 und den inneren zylindrischen Oberflächen des äusseren Zylinders 11 ausgebildet
ist.
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In diesem Fall kann das vorzeitige Aushärten der hitzehärtbaren Harze,
das durch die von innen heraus erfolgende Erzeugung von Wärme beim Durchtritt durch
Spalt 19, der zwischen den inneren Oberflächen des Zylinders 12 und dem äusseren
Umfang des stromaufwärts gelegenen Te#121 gebildet ist, erfolgt, durch Kühlung des
stromaufwärts gelegenen Teils 121 des inneren Zylinders 12 durch Zirkulation eines
Kühlmediums im Kühlmantel 15 wirksam verhindert werden. Das Aushärten der hitzehärtbaren
Harze beim Durchtreten durch Spalt 13, der zwischen den inneren zylindrischen Oberflächen
des äusseren Zylinders 11 und den äusseren zylindrischen Oberflächen des stromabwärts
gelegenen Teils 122 des inneren Zylinders 12 gebildet ist, kann durch Erhitzen des
äusseren Zylinders 11 und des stromabwärts gelegenen Teils 122 des inneren Zylinders
12 mittels der elektrischen Drähte 14 bzw. 18 bewirkt werden.
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In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt,
wobei ein üblicher Extruder vertikal angeordnet ist, der aus einer Schnecke 1, einem
Zylinder 2, der von einem Doppelmantel umgeben ist, und einem Halter 4 für die Spritzform
besteht, welcher einstückig oder getrennt am Ausstossende des Zylinders 2 angeformt
ist. Das Spritzwerkzeug 20 ist lösbar am Halter 4 mittels geeigneter Einrichtungen
befestigt.
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Die Spritzform bzw. das Spritzwerkzeug besteht im wesentlichen aus
einem äusseren Zylinder 21 und einem koaxial in diesem angeordneten inneren Zylinder
22, so dass die Mittelachse beider Zylinder 21 und 22 diejenige
des
Extruders in rechtem Winkel schneidet.
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Ein Külilmantel 23 ist in der Wandung des stromaufwarts gelegenen
Teils des äusseren Zylinders 21 vorgesehen (relativ zur Richtung der Extrudierung).
Der Kühlmantel ist nur eine kurze Strecke von der Nachbarschaft des stromauf gelegenen
Bereiches entfernt und wird mit einem Kühlmittel, wie Wasser, von der Einlassöffnung
24 für das Kühlmedium gespeist und über den Kühlmittelauslass 25 entleert. Einlass
24 und Auslass 25 miiiiden in den Kühlmantel 23 im wesentlichen im rechten Winkel
zur Mittelachse des äusseren Zylinders 21 und sind miteinander ausgefluchtet. Der
aussere Zylinder 21 ist weiterhin mit einem Heizmantel 25 an seinem stromabwärts
gelegenen Bereich der Wandung versehen, der nahe des stromabseitigen Ende des Kühlmantels
23 beginnt und sich über eine erhebliche axiale Länge erstreckt. Der Heizmantel
26 ist so ausgebildet, dass in ihm ein Heizmedium, wie heisses öl, zirkulieren kann,
das in den Heizmantel 26 durch einen Heizmitteleinlass 27 der in der Wand der Unterseite
des äusseren Zylinders 21, nahe seinem stromabseitigen Ende angeordnet ist, eingespeist
wird und das Heizmittel durch einen Heizmittelauslass 28 austritt, der in der Wand
des äusseren Zylinders 21 an dessen Oberseite in der Nähe des Kühlmittelauslasses
25 angeordnet ist.
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Es muss in diesem Fall Vorsorge dafür getroffen werden, dass zwischen
den einander gegenüberliegenden Enden des Kühlmantels 23 und des Heizmantels 26
eine ausreichend grosse axiale Entfernung bleibt, um eine Wärmeisolation zwischen
beiden Mänteln 23 und 26 sicherzustellen.
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Der innere Zylinder 22 hat eine im wesentlichen zylindrische Form,
und wird an seinem stromaufwärts gelegenen Teil von der horizontalen Bohrung des
Halters 4 für das Spritzwerkzeug umgeben und in seinem stromabseitigen Bereich von
dem inneren zylindrischen Raum des äusseren Zylinders 21. Für diesen Fall wurde
der äussere Durchmesser des inneren Zylinders 22 in dessen stromaufseitigem Teil
über eine erhebliche Länge grösser gemacht, als derjenige des stromabseitigen Teiles,
so dass er satt in die entsprechende Bohrung des Halters 4 des Spritzwerkzeuges
hineinpasst.
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Am inneren Endes des grossen Durchmesser nimmt der äussere Durchmessers
des inneren Zylinders 22 ab, um einen ringförmigen Durchlass 29 für die Harze zu
bilden, die zwischen dem Zylinder und der Bohrung im Halter 4 durchtreten, dessen
innerer Durchmesser ebenfalls reduziert ist. Entsprechend verringert sich auch der
äussere Durchmesser des inneren Zylinders 22 allmählich um eine zylindrische Oberfläche
von konstantem Durchmesser zu bilden, so dass ein ringförmiger zylindrischer Durchgang
30 für die Harze zwischen ihm und der inneren zylindrischen Oberfläche des äusseren
Zylinders 21 gebildet wird.
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Der innere Zylinder 22 ist weiterhin mit einer zentralen Bohrung 31
versehen, die in ihrem stromaufwärts gelegenen Teil einen erheblichen inneren Durchmesser
hat.
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Diese zentrale Bohrung 31 erstreckt sich nahezu bis zum stromabseitigen
Ende des Kühlmantels 23 im äusseren Zylinder 21. Der innere Zylinder 22 weist ebenfalls
einen Kühlmantel 32 auf, der die zentrale Bohrung 31 nahezu über deren gesamte Länge
umgibt. Der Kühlmantel 32 ist so ausgebildet, dass in ihm ein Kühlmittel, wie Wasser,
zirkulieren kann. das durch einen Kühlmitteleinlass
33 eintritt
und durch einen Kühlmittelauslass 34 austritt. Sowohl Einlass 33 als auch Auslass
34 sind mit dem Kühlmantel 32 am stromaufseitigen Ende des inneren Zylinders 22
verbunden. Der innere Zylinder 22 ist weiterhin mit einem ringförmigen Heizmantel
35 an dessen stromabseitigem Bereich über eine erhebliche Länge desselben versehen.
In dem Heizmantel 35 zirkuliert ein Heizmittel wie geheiztes 01, welches durch eine
Heizmitteleinlassleitung 36 eintritt und durch eine Heizmittelauslassleitung 37
austritt. Die Leitungen 36 und 37 sind in der zentralen Bohrung 31 in axialer Richtung
angeordnet und mit dem inneren Zylinder 22 am Boden der zentralen Bohrung 31 verbunden.
Das Heizmittel, das durch die Einlassleitung 36 zum Boden der zentralen Bohrung
31 läuft, wird in das stromabseitige Ende des Heizmantels 35 durch einen geeigneten
Durchlass 38 eingespeist, der in den Körper des inneren Zylinders 22 gebohrt ist
und am stromaufseitigen Ende des Heizmantels 35 durch einen geeigneten Durchlass
39 der in den Körper des inneren Zylinders 22 unten am Boden der zentralen Bohrung
31 gebohrt ist, in die Heizmittelauslassleitung 37 geführt.
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In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, dass nach der zweiten Ausführungsform
der Erfindung die Doppelmäntel 36 und 35 in den äusseren und inneren Zylindern 21
bzw. 22 mit Heizmittel im Gegenstrom zur Strömungsrichtung der hitzehärtbaren Harze
beschickt werden, die durch die ringförmigen Durchlässe 29 und 30 extrudiert werden,
die zwischen den inneren und äusseren zylindrischen Oberflächen des äusseren und
inneren Zylinders 21 bzw. 22 gebildet sind. Entsprechend wirksam wird der Wärmeübergang
von dem durch die Doppelmäntel
26 und 35 fliessenden Heizmedium
an die hitzehärtbaren Harze sein, die durch die ringförmigen Harzdurchlässe 29 und
30 extrudiert werden.
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Bei der zweiten Ausführungsform werden die hitzehärtbaren Harze kontinuierlich
vom Zylinder 2 des Extruders unter Wirkung der rotierenden Schnecke 1 in den ringförmigen
Durchgang 29 des Halters 4 der Spritz form hineingepresst, die zwischen dessen Bohrung
und der äusseren Oberfläche des inneren Zylinders 22 der Spritzform 20 gebildet
ist. In diesem Fall wird die vorzeitige Aushärtung der Harze infolge einer Selbsterzeugung
von Hitze dadurch wirksam vermieden, dass durch den Kühlmantel 32 des inneren Zylinders
22 der Spritzform 20 Kühlmittel zirkuliert.
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Das anschliessend in den stromaufseitigen Bereich des äusseren Zylinders
21 der Spritzform 20 eintretende Harz wird durch Kühlmittel gekühlt, das in dem
Kühlmantel 23 des äusseren Zylinders 21 zirkuliert. Wenn das extrudierte Harz anschliessend
durch den ringförmigen Harzdurchlass 30 tritt, der zwischen den inneren und äusseren
zylindrischen Oberflächen des äusseren und inneren Zylinders 21 bzw. 22 gebildet
ist, wird es in einem weiter stromabwärts gelegenen Bereich durch das in den Heizmänteln
26 und 35 im äusseren und inneren Zylinder 21 bzw. 22 zirkulierende Heizmittel erwärmt
und gehärtet, so dass die gewünschten hohlen Artikel am Ende der Extrudierung durch
die Spritzform 20 erhalten werden.
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In diesem Fall ist es vorteilhaft, da das Kühlmittel und das Heizmittel
in den gleichen äusseren oder inneren Zylindern 21 bzw. 22 zirkulieren oder eng
beieinander
liegen, dass ihre Doppelmäntel 23, 26 im äusseren
Zylinder 21 oder 32, 35 im inneren Zylinder 22 in axialer Richtung ausreichend weit
auseinander liegen. und dass die Einlass- und Auslassleitungen 36 und 37 für die
Zirkulierung des Heizmittels im Heizmantel 35 des inneren Zylinders 22 einen ausreichenden
Abstand von der inneren Oberfläche der zentralen Bohrung 31 aufweisen.
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Die Temperatur der E~uhl- und Heizzone der Spritzform kann sehr leicht
durch die Temperatur des Kühl-und Heizmittels gesteuert werden, das den Kühl- bzw.
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Heizmänteln zugeführt wird.
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Einer der Vorteile der zweiten Ausführungsform gegenüber der ersten
besteht darin, dass dem inneren Zylinder 22 eine grössere Wärmemenge zugeführt werden
kann.
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In der ersten Ausführungsform ist es im allgemeinen schwierig, elektrische
Drähte mit ausreichend grosser Kapazität zu installieren, insbesondere innerhalb
des inneren Zylinders 12. In der zweiten Ausführungsform wird auch der Heizmantel
26 oder 35 mit einem Heizmittel beschickt. Die zweite Ausführungsform ist daher
besser zum kontinuierlichen Strangpressen von hohlen Artikeln grösserer Abmessungen,
wie Rohren, aus hitzehärtbaren Harzen bei hoher Geschwindigkeit geeignet.
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Ein weiterer Vorteil der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass
sie eine genauere Temperaturkontrolle erlaubt, da mit einem Wärmeträgermedium geheizt
wird, welches eine grössere Elastizität ermöglicht.