DE2737357B2

DE2737357B2 - Verfahren zur Herstellung eines Rohres aus thermoplastischem Kunststoff mit ovalem Querschnitt

Info

Publication number: DE2737357B2
Application number: DE2737357A
Authority: DE
Inventors: Noboru Ohtsu Shiga Iida (Japan)
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1976-08-19
Filing date: 1977-08-18
Publication date: 1980-05-29
Also published as: NL185336C; ES461584A1; DE2737357C3; NL7708945A; AU2783877A; FR2361994B1; JPS5753177B2; DE2737357A1; JPS5324362A; IT1083924B; CA1088720A; GB1580693A; FR2361994A1; AU506454B2; NL185336B; US4165354A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Rohres aus thermoplastischem Kunststoff mit ovalem Querschnitt, der ein spitzes und ein stumpfes Ende sowie Übergangsabschnitte zwischen dem spitzen und dem stumpfen Ende aufweist, wobei ein Rohr extrudiert und das noch weiche Rohr mittels einer Kalibriereinrichtung oval geformt und mittels eines Kühlbades gekühlt wird.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-AS 15 04 701 bekannt, allerdings nicht zur Herstellung eines Kunststoffrohres mit ovalem Querschnitt, sondern ganz allgemein zur Herstellung von Kunststoffrohren mit einem vom kreisförmigen Querschnitt abweichenden Querschnitt.

Gemäß dem bekannten Verfahren wird die Kalibriereinrichtung, die dem Kunststoffrohr seine endgültige Form gibt, so stark gekühlt, daß das geformte Kunststoffrohr die Kalibnereinrichtung so stark verfestigt verläßt, daß anschließend keine weitere Verformung auftritt. Zur Beschleunigung der weiteren Verfestigung des geformten Kunststoffrohres ist der Kalibriereinrichtung ein Kühlbad nachgeschaltet.

Das bekannte Verfahren erfordert eine gekühlte Kalibriereinrichtung, die verhältnismäßig große Länge in Durchlaufrichtung haben muß, damit zunächst das noch weiche Rohr geformt werden kann, dann aber noch in der Kalibnereinrichtung eine ausreichende Verfestigung erreicht wird. Wenn das geformte Kunststoffrohr die Kalibriereinrichtung nicht ausreichend verfestigt verläßt, besteht die Gefahr, daß das geformte Kunststoffrohr vom Druck der Kühlflüssigkeit im Kühlbad verformt wird. Eine lange und gekühlte Kalibnereinrichtung erfordert erheblichen konstruktiven Aufwand, und zudem ist es schwierig, durch die Kalibriereinrichtung eine über den Umfang des Kunststoffrohres gleichmäßige und somit Spannungen vorbeugende Abkühlung zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren in Anwendung auf die Herstellung von Kunststoffrohren mit ovalem Quer-

schnitt derart zu führen, daß eine Abkühlung des geformten Kunststoffrohres bis zur Verfestigung in der Kalibriereinrichtung nicht notwendig isL

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kunststoffrohr aus der Kalibriereinrichtung im noch erweichten Zustand derart in das Kühlbad eintritt, daß zumindest der dem stumpfen Ende des Querschnitts entsprechende Rohrbereich in das Kühlbad getaucht ist, während zumindest der dem spitzen Ende des Querschnittes entsprechende Rohrbereich aus dem Kühlbad herausragt und mit Kühlflüssigkeit besprüht wird.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensfiihrung wird erreicht, daß die Abkühlung des geformten Kunststoffrohres im Kühlbad durchgeführt werden kann und daß dabei keine Verformung des geformten Kunststoffrohres erfolgt, obwohl dieses die Kalibriereinrichtung noch nicht verfestigt verläßt Damit erübrigt sich eine Kalibnereinrichtung, die gleichzeitig für Abkühlung und ausreichende Verfestigung des Kunststoffrohres sorgt

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das geformte Kunststoffrohr nicht entsprechend der gewünschten Form unterschiedlich abgekühlt. Vielmehr wird im Gegenteil eine gleichmäßige und gleichzeitige Abkühlung aller Rohrbereiche angestrebt, wobei die Abkühlung teilweise durch Eintauchen in ein Kühlbad und teilweise durch Besprühen mit einer Kühlflüssigkeit erfolgt

Aus der DE-OS 2016581 ist ein Verfahren zur Herstellung von profilierten Kunststoffrohren bekannt, bei dem das Kalibrieren der verschiedenen Umfangsbereiche nicht gleichzeitig sondern nacheinander erfolgt, wobei die Kalibriereinrichtung gekühlt sein kann. Sofern eine Kühlung vorgesehen ist, erfolgt diese in der Kalibnereinrichtung.

Aus der DE-OS 17 04 864 ist es bekannt, beim Schlauchfolienblasen verschiedene Oberflächenbereiche der noch weichen Schlauchfolie mit Hilfe von Luft zu verschiedenen Zeitpunkten zu kühlen. Es wird dabei durch unterschiedliche Abkühlung eine bestimmte Formung des Kunststoffrohres erreicht.

Aus der DE-PS 5 23 298 ist es bekannt, einen extrudicrten Schlauch auf einem in Längsrichtung des Schlauches strömenden Flüssigkeitsbad in noch weichem Zustand abzulegen und den Schlauch durch das Flüssigkeitsbad weitertransportieren zu lassen. Während der Schlauch auf dem Flüssigkeitsbad schwimmt, wird er von oben mit Flüssigkeit besprüht. Beim Ablegen auf dem Flüssigkeitsbad ändert der Schlauch seine Querschnittsform, da er vom kreisförmigen Profil, das er am Austritt des Extruders hat, zu einem flacheren Profil übergeht. Im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Verfahren wird somit durch das Ablegen des Schlauches auf dem Flüssigkeitsbad eine Verformung des Schlauches hervorgerufen.

Schließlich ist es aus der OE-PS 2 19 843 bekannt, einen geformten Kunststoffschlauch allseits gleichmäßig mit Kühlflüssigkeit zu besprühen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fi g. 1 zeigt einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines ovalen Kunststoffrohrs,

Fig. 2 zeigt eine teilweise aufgeschnittene Ansicht einer Vorrichtung, anhand der die Verfahrensschritte des Verfahrens erläutert werden;

Fig.3 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie lII-IIIinFig.2.

Gemäß F i g. 1 besteht der Querschnitt eines nach dem Verfahren hergestellten ovalen Kunststoffrohres aus einem bogenförmigen Abschnitt mit einem Radius Ri, der als Abschnitt mit großem Durchmesser oder stumpfes Ende bezeichnet wird, einem bogenförmigen Abschnitt mit einem Radius R2, der als Abschnitt mit kleinem Durchmesser oder spitzes Ende bezeichnet wird, und bogenförmigen Abschnitten mit den Radien Ri und Iu, die als Übergangsabschnitte bezeichnet werden. R\, R2, Ri und A4 sind durch die Beziehung

R2<R\< R₃ = Ri

miteinander verbunden. Die Kreismittelpunkte des r, Abschnittes mit großem Durchmesser und des Abschnittes mit kleinem Durchmesser liegen beide auf der Hauptachse y-γ, während die Kreismittelpunkte der Übergangsabschnitte auf der rechtwinklig zur Hauptachse y-y angeordneten Achse x-x¹ liegen.

Gemäß Fig.2 wird ein in einem Extruder 1 gekneteter und gemischter thermoplastischer Kunststoff aus einer an der Düse bzw. an der Spitze des Extruders sitzenden Strangpreßform oder Matrize 2 kontinuierlich in Form eines Kunststoffrohres 31 mit r, kreisförmigem Querschnitt stranggepreßt. Immer noch in erweichtem Zustand wird das Rohr 31 in ein srob oval geformtes Rohr 32 umgebildet, indem es durch eine Anzahl von in dem Rohr 32 sitzenden Innenringen 4-1, 4-2,4-3,.., 4-π allmählich verformt wird. Die Innenringe j» 4-1, 4-2, 4-3, .., 4-n haben Umfangsformen, die sich ausgehend von einer Kreisform in Richtung des Rohrvorschubs fortschreitend zu einer Ovalform ändern, wobei die Innenringe 4-1,4-2... so hintereinander aufgereiht sind, daß der Rohrabschnitt mit großem r> Durchmesser den unteren Teil des Rohrs 33 bildet. Der nächst einer als Kalibriereinrichtung 5 dienenden Formungshülst gelegene Innenring 4-n hat einen geringfügig größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des erwünschten ovalen Kunststoffrohres w 33, so daß der Umfang des grob geformten ovalen Rohres 32 in guten Berührungskontakt mit der inneren Umfangsfläche der Formungshülse kommt.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Kunststoffrohr 31 mit kreisförmigem Querschnitt aus 4-, der Matrize 2 extrudiert und anschließend nach und nach in ein grob geformtes ovales Rohr 32 verformt. Alternativ dazu kann ein grob geformtes ovales Rohr 32 direkt aus einer Matrize mit einem ovalen Extrusionsschlitz stranggepreßt werden. -,n

Das grob geformte ovale Rohr 32 wird in der Folge durch die Kalibriereinrichtung 5 einem Kühlbad 6 zugeführt. Die Kalibriereinrichtung 5 dient der Einstellung bzw. Festlegung des Querschnitts des gewünschten ovalen Kunststoffrohres 33. Für die Ausbildung der ·-,-> gewünschten Außenabmessungen des ovalen Kunststoffrohres 33 nach dem Abkühlen und Schrumpfen hat die Kalibriereinrichtung 5 Innenabmessungen, die entsprechend dem Schrumpfmaß größer sind als die Außenabmessungen des ovalen Kunststoffrohrs 33. Zur «> Erhöhung der Haftfähigkeit der Formungshülse bezüglich der Umfangsfläche des grob geformten ovalen Kunststoffrohres 32 ist es jedoch günstig, in Umfangsrichtung in der inneren Umfangsfläche der Formungshülse, die die Umfangsfläche des weitergeförderten to grob geformten ovalen Kunststoffrohres 32 berührt, Nuten vorzusehen und diese mit einer Absaugvorrichtune zu verbinden, um aus den Nuten Luft herauszupumpen. Die Haftfähigkeit kann weiterhin erhöht werden, wenn eine kleine Menge (mehrere Gramm pro Stunde) öl, wie beispielsweise Kerosin, zur Ausbildung einer Schmierschicht zwischen die innenseitige Umfangsfläche der Formungshülse und die Umfangsfläche des Rohres 32 eingefüllt wird.

Das Kühlbad 6 weist drei Einheiten auf, die in Vorschub- oder Förderrichtung des Rohrs 33 angeordnet sind. Ein erster Kühltank 61 hat ein Überlaufrohr 611, das den Wasserspiegel des Kühlbades 6 auf einer bestimmten Höhe hält, so daß der Abschnitt mit gioßem Durchmesser oder der Abschnitt mit großem Durchmesser zusammen mit einem Teil der daran angrenzenden Übergangsabschnitte des ovalen Kunststoffrohres 33 in das Kühlbad eintauchen. Oberhalb des Kühltanks 61 ist eine Düse 612 für das Versprühen von Kühlwasser vorgesehen, so daß derjenige Teil des ovalen Kunststoffrohres 33 gekühlt wird, der aus dem Kühlbad 6 heraussteht; somit können der Abschnitt mit kleinem Durchmesser und wenigstens ein Teil der daran angrenzenden Übergangsabschnitte mit Sprühwasser gekühlt werden.

In einem zweiten, an den ersten Kühltank 61 angrenzenden Kühltank 62 und einem dritten, an den zweiten Kühltank 62 angrenzenden Kühitank 63 ist ein Kühlbad vorgesehen. Das im wesentlichen in dem Kühltank 61 in der vorbeschriebenen Weise gekühlte ovale Kunststoffrohr 33 wird daran anschließend durch die Kühltanks 62 und 63 unter Abdichtung durch in den Wänden der Tanks 61,62,63 vorgesehene Dichtungen 9 hindurchgeführt. Das Rohr 33 wird dann aus dem Tank 63 herausgeführt und von einer Aufnahmevorrichtung 7 aufgenommen und mit Hilfe einer Schneidevorrichtung 8 in gewünschte Längen abgelängt.

Der zweite und dritte Kühltank 62 und 63 dienen der zusätzlichen Kühlung des ovalen Kunststoffrohrs 33.

Der Wasserstand in dem Kühlbad 6 innerhalb des ersten Kühltanks 61 wird wie vorbeschrieben von einem Überlaufrohr 611 gesteuert, so daß der Abschnitt des ovalen Kunststoffrohrs 33 mit großem Durchmesser oder der Abschnitt mit großem Durchmesser zusammen mit einem Teil der daran angrenzenden Übergangsabschnitte eingetaucht werden können. Die Eintauchtiefe Λ des ovalen Kunststoffrohrs 33 in dem Kühlbad 6 innerhalb des Kühltanks 61 wird genauer auf die Werte 1,0 R\ bis 1,5 R\ und insbesondere auf 1,2 R^ bis 1,3 R\ eingestellt; der aus dem Kühlbad 6 herausstehende Teil des Rohres 33 wird durch Sprühwasser gekühlt. Damit werden die in der Rohrwand verbleibenden Spannungen bzw. Verformungen verringert.

Taucht man das aus der Formungshülse bzw. Kalibriereinrichtung 5 austretende ovale Kunststoffrohr 33 vollkommen in das Kühlbad 6, beeinflußt der Wasserdruck in dem Kühlbad 6 die immer noch in erweichtem Zustand befindliche Rohrwand, so daß die Übergangsabschnitte größer werden und somit Rj und FU zunehmen. Die Gestalt und die Abmessungen der Übergangsabschnitte und des Abschnittes mit kleinem Durchmesser stimmen dann nicht mit der vorherbestimmten Form und den vorherbestimmten Abmessungen überein. Kühlt man dagegen das ovale Kunststoffrohr 33 mit Sprühwasser aus der Düse 612 ohne Anwendung des Kühlbades 6, dann wird der untere Abschnitt mit großem Durchmesser nicht ausreichend gekühlt und neigt dazu, einen kleineren Durchmesser R₁ anzunehmen, so daß auch in diesem Fall die gewünschten Formen und Abmessungen nicht erreicht werden können.

In dem zweiten und dritten Kühhank 62 und 63 wird das ovale Kunststoffrohr 33 vollkommen in das KUhlbad eingetaucht. Dies kann deswegen geschehen, weil das ovale Kunststoffrohr 33 in dem ersten Kühltank 61 so weit abgekühlt worden ist, daß der Wasserdruck des Kühlwassers keinen Einfluß hat.

Bei dem Verfahren ist es wesentlich, daß der Abschnitt des ovalen Kunststoffrohres 33 mit großem Durchmesser unten liegt. Damit ist eine ausreichende Kühlwirkung erzielbar. Liegt der Abschnitt mit großem Durchmesser oben, besprüht das Sprühwasser in unzureichendem Maße die Übergangsabschnitte.

Das Verfahren wird mit nachstehendem Versuch näher erläutert.

Versuch

Feste Polyvinylchlorid-Rohre mit ovalem Querschnitt wurden unter Verwendung der in den Figuren gezeigten Vorrichtung gemäß dem Verfahren hergestellt.

Die verwendete Formungshülse bzw. Kalibriervorrichtung 5 hatte in ihrer inneren Umfangsfläche viei Nuten, in denen ein verringerter Druck aufrechterhalter wurde. Unmittelbar vor dem Eintritt in die Formungshülse wurde auf die Umfangsfläche des grob geformter -, ovalen Kunststoffrohres 32 etwa 2 bis 3 g/h Kerosin tropfenweise gegeben.

Der Ausstoß an stranggepreßtem Rohr betrug 240 bis 250 kg/h. Die Eintauchtiefe h in dem ersten Kühltank war 1,2 R\ und die Wassersprühmenge 50 bis 7C

in Liter/min. Die Wassermenge des Eintauchwasserbades in dem ersten Kühltank betrug 200 bis 250 Liter/min während die Menge des Eintauchwasserbades in dem zweiten und dritten KUhltank 300 bis 350 Liter/min war.

Als Vergleich wurden auf die gleiche vorbeschriebene

iä Weise hergestellte Rohre aus festem Polyvinylchlorid mit ovalem Querschnitt vollkommen in den erster Kühltank ohne Verwendung von Sprühkühlwasser eingetaucht.

Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Zeichen (2*)	Anforderungen (1*)	Innenabmessungen	Feste Polyvinylchloridrohre mit	nach dem her
	Abmessungen	der Formungs	ovalem Querschnitt	kömmlichen
	in mm	hülse in mm	nach dem erfin	Verfahren,
			dungsgemäßen	Abmessungen
			Verfahren,	in mm
			Abmessungen	963,2
			in mm	361,7
Umfang	964,0 ±5,8	970,4	965,3	246,2
H	361,0±2,6	363,0	361,5	127,0
W	247,0±2,6	249,3	246,7	76,0
Ry	123,5±5,0	124,7	123,0	432,0
Ri	66,5 ±5,0	67,8	67,2	439,0
R₃	351,0±15	352,0	355,0	9,8
R₄	351,O±!5	352,0	357,0
I	9,9 ±0,7	-	9,8

(1*) Anforderungen nach Sekisui Kagaku Kogyo K.K. (2*) H, w, R₁, R₂, R}. Ra. ι wie in Fig, I gezeigt.

Die in der Tabelle aufgeführten Ergebnisse zeigen, 45 rangen blieben und die Spannung in den Rohrwänder

daß die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren klein war, wohingegen die Vergleichsrohre außerhalb

hergestellten oval geformten, festen Polyvinylchlorid- der Anforderungen lagen, wobei insbesondere die

rohre mit ihren Abmessungen innerhalb der Anforde- Werte A3 und A4 zu groß wurden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Rohres aus thermoplastischem Kunststoff mit ovalem Querschnitt, der ein spitzes und ein stumpfes Ende sowie Übergangsabschnitte zwischen dem spitzen und dem stumpfen Ende aufweist, wobei ein Rohr extrudiert und das noch weiche Rohr mittels einer Kalibriereinrichtung oval geformt und mittels eines Kühlbades gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffrohr aus der Kalibriereinrichtung im noch erweichten Zustand derart in das Kühlbad eintritt, das zumindest der dem stumpfen Ende des Querschnitts entsprechende Rohrbereich in das Kühlbad getaucht ist, während zumindest der dem spitzen Ende des Querschnitts entsprechende Rohrbereich aus dem Kühlbad herausragt und mit Kühlflüssigkeit besprüht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffrohr in das Kühlbad mit einer Tiefe eingetaucht wird, die dem 1,0- bis l,5fachen des Radius des stumpfen Endes des Querschnitts des Rohres entspricht.