DE2918946C2

DE2918946C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffwendeln durch Extrusion

Info

Publication number: DE2918946C2
Application number: DE2918946A
Authority: DE
Inventors: Rene Lille Casaert; Michel Wattignies Pavy
Original assignee: Nortene SA
Current assignee: Nortene SA
Priority date: 1978-05-17
Filing date: 1979-05-10
Publication date: 1983-11-17
Also published as: GB2021477A; IT7922671A0; US4285899A; GB2021477B; IT1113990B; DE2918946A1; FR2425933B1; FR2425933A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffwendeln, sowie einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche I und 4.

Es ist gatturigsgemäß bekannt (DE-AS 20 46 466). einen Kunststoffstrang auf einen rotierenden, in eine Kühlflüssigkeit eintauchenden Dorn aufzuwickeln. Hierbei muß sich der Kunststoffstrang während des nur kurzzeitig erfolgenden Eintauchens in die Kühlflüssigkeit so weit verfestigen, daß er nicht mehr verformt worden kann. Die Herstellung von Wendeln mit Querschnittsformen, die sich nur schlecht abkühlen lassen, ist daher erschwert.

Im übrigen erfordert das bekannte Verfahren eine sehr präzise Steuerung und liefert eine nur geringe Fertigungsgeschwindigkeit.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß mit einfachen Maßnahmen und Mitteln die Fertigungsgeschwindigkeit vergrößert wird.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 bzw. 4 gelöst.

Hierbei wird der Kunststoffstrang in nahezu horizontaler Richtung extrudiert und sinkt als lose Wendel alsbald in die Kühlflüssigkeit, die insbesondere Wasser ist. Die derart hergestellte Wendel ist neben vielen anderen Verwendungszwecken zur stützenden Umhüllung von Schläuchen oder Rohren geeignet.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Dorn mit etwa vertikaler Achse rotierend angeordnet, der sich gemeinsam mit einem Extrudermundstäck dreht, das etwa horizontal angeordnet ist und eine Umlaufbahn um die Drehachse des Domes zurücklegt.

Hierbei wird darauf hingewiesen, daß rotierende Extrudermundstück an sich nichts Neues sind (siehe DE-AS 19 27 733 und AT-PS 2 49 360), aber bisher noch nicht zum Herstellen einer Wendel eingesetzt wurden.

Die Kunststoffwendel wird im Gegensatz zur gattungsbildenden Vorrichtung vom Dorn nicht gestützt, sondern nur geführt, um sicherzustellen, daß die Wendel vertikal in die Kühlflüssigkeit absinkt

Der Austrittswinkel des Extrudermundstücks ist etwa waagerecht, kann aber leicht nach oben oder unten erfolgen. Bei abwärts geneigtem Mundstück übersteigt dessen Neigung gegenüber der Waagerechten 45° bevorzugt nicht und liegt insbesondere bei einem Wert von 30°. Die Drehgeschwindigkeit des Mundstücks liegt zwischen 5 und 40 min-', bevorzugt bei 15 min-' und liefert so 500rei'h. Der Abstand zwischen dem Flüssigkeitsspiegel und der Austrittsstelle des Extrudats ist möglichst klein und liegt bevorzugt in der Größenordnung von 5 mm, so daß der warme und somit noch weiche Kunststoffstrang in die Flüssigkeit eintritt, bevor er sich unter seinem Eigengewicht ungünstig verformt.

Es kann jede extrudierbare Querschnittsform hergestellt werden: ein voller oder hohler Kreisquerschnitt ist bevorzugt.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2,3 und 5 entnehmbar.

Im folgenden ist ein Ausführu^gsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, deren einzige Figur eine schematisierte Schniuansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung gehört zu einer Extruderpresse, von welcher lediglich ein Endstück I dargestellt ist. Dieses trägt am unteren Ende ein Extrudermundstück 2. welches mittels nicht dargestellter Antriebseinrichtungen in der durch einen Pfeil angegebenen Richtung um eine lotrechte Drehachse A-A herum in Drehung versetzbar ist. Das über das Endstück 1 der Extruderpresse kontinuierlich mit extrudierbarem Material gespeiste Extrudermundstück 2 hat eine zur Drehachse A-A exzentrisch versetzte Austrittsöffnung 3. In der dargestellten Ausführungsform ist die Austrittsöffnung 3 auf die Drehachse A-A ausgerichtet und mit ihrer Längsachse in einem Winkel von beispielsweise etwa 20° gegenüber der Waagerechten abwärts geneigt.

In einer Abwandlung kann die Austrittsöffnung 3 anstatt einwärts auf die Drehachse A-A auch auswärts in Richtung auf den Umfang ausgerichtet sein, oder sie kann, mit noch größerem Vorteil, tangential zu der bei ihrem Umlauf beschriebenen Kreisbahn ausgerichtet sein. In der senkrechten Ebene kann die Austrittsöffnung 3 anstatt wie dargestellt abwärts auch leicht aufwärts geneigt sein.

Das Extrudermundstück 2 ist durch einen konischen Dorn 4 verlängert, welcher vorzugsweise nicht drehbar ist. jedoch auch gemeinsam mit dem Extrudermundstück

2 drehbar sein kann. Der Dorn 4 ragt abwärts in einen Trog 5, welcher eine Flüssigkeit enthält, deren Spiegel 6 in einem möglichst geringen Abstand oder wenigen Millimetern unterhalb des tiefsten Punkts des Extrudermundstücks liegt.

Unterhalb des Endes des Doms 4 sind im Trog 5 zwei Umlenkrollen 7,8 angeordnet. Die Umlenkrolle 7 dient zum eigentlichen Umlenken der gefertigten Wendel, und die Umlenkrc'le 8 wirkt mit der Rolle 7 zusainmen, um die Wendel zu führen. In der dargestellten ι ο Ausführung haben die Rollen jeweils eine zylindrische Umfangsfläche. Verwendbar sind jedoch auch Rollen mit einer entlang dem Umfang verlaufenden Auskehlung sowie andere Umlenk- und/oder Abzieheinrichtungen wie feststehende Leitflächen, Förderbänder usw.

Sofern die Umlenkrollen 7 und 8 wie in der dargestellten Ausführungsform zylindrische Umfangsflächen haben, sind diese vorzugsweise mit einer verformbaren Schaumstoffschicht umkleidet.

Zur Durchführung des Verfahrens arbeitet die

Vorrichtung folgendermaß

en: Das Ex

xtrüderrnundstück

2 wird mit einer Drehzahl von beispielsweise '. J U/sec um die Drehachse A-A in Drehung versetzt up.d der plastische Kunststoff dabei in Form eines Strangs 9 extrudiert

Das erste Teilstück 10 des Strangs 9 ändert seine Winkelstellung fortlaufend. Da das extrudierte Material noch verformbar ist, erfährt der zwischen dem Strang 9 und der Waagerechten gebildete, zunächst dem Neigungswinkel der Austrittsöffnung 3 entsprechende jo Winkel unter dem Einfluß des den Strang abwärts zu ziehen trachtenden Eigengewichts eine Vergrößerung.

Bei Ausschaltung irgendwelcher anderer Einflüsse würde der Strang unter Einfluß seines Eigengewichts schließlich senkrecht verlaufen. Tatsächlich tritt der r> extrudierte Strang jedoch sehr bald in das im Trog 5 enthaltene Wasser ein. wobei sich das eintretende Teilstück 10 auf den Dorn 4 ausrichtet und um diesen herum legt. Der Auftrieb des Kunststoffs in der Flüssigkeit verengert dabei das scheinbare Gewicht dies Strangs und wirkt dabei dem Absinken des ersten Teilstücks 10 des Strangs 9 entgegen. Nach derr, Eintritt in das Wasser kühlt sich der Strang ziemlich schnell ab und erstarrt dabei zu den Dorn 4 umgebenden Windungen II. 4-,

Am untereti Teil des Dorns 4 sind die Windungen 12 der Wendel vollständig verfestigt oder wenigstens soweit abgekühlt, daß sie ohne Verformung von den Umlenk- und/oder Abzieheinrichtungen, z. B. den Umlenkrollen 7,8 belastet werden können. Die Wendel ■,<> wird dann in dem mit 13 bezeichneten Bereich von den Rollen 7, 8 uhigelenkt, so daß sie in einem anschließenden Bereich 14 aufwärts verläuft und fortlaufend aus dem Trog herausgezogen werden kann.

Das Einrollen des Strangs 9 in einer Schraubenlinie v.

hängt nicht vom Vorhandensein des Doms 4 ab. Für die erfolgreiche Herstellung einer Wendel kann der Dorn 4 auch einen wesentlich kleineren Durchmesser haben als dargestellt. Tatsächlich hat sich in überraschender Weise herausgestellt, daß der aus der umlaufenden Austrittsöffnung extrudierte und in das Wasserbad eintretende Strang fortlaufend zu einer Schraubenlinie geformt wird, nachdem eine solche Formgebung zunächst einmal eingeleitet worden ist. Der Dom 4 könnte daher auch vollständig wegfallen, er wird jedech vorzugsweise dazu verwendet, die im Entstehen begriffene Wendel zu stabilisieren und sie den Umlenkrollen 7, 8 zuzuleiten. Darüber hinaus kann der Dorn wenigstens an seinem oberen Teil dazu beitragen, den Windungen der entstehenden Wendel einen im wesentlichen gleichmäßiger Innendurchmesser zu erteilen.

Um ein schnelles Abkühlen des Strangs in der Flüssigkeit zu gewährleisten, wird die Extrusionstemperatur relativ niedrig gewählt. Im Falle vv.i Polypropylen wird eine Extrjsionstcrriperafjr von etwa !8O⁰C bevorzugt.

Die gefertigte Kunststoffwendel hat die Form eines in Schraubenlinien verlaufenden Strangs von sehr gleichmäßiger geometrischer Ausbildung.

Die Erfindung ermöglicht auf einfache Weise Änderungen des Durchmessers, der Stärke und der Steigung der Windungen, etwa durch Auswechseln des Extrudermundstücks 2 oder durch die Verwendung von besonderen Steuereinrichtungen für den Extruderkopf. Auf diese Weise lassen sich Wendel mit den verschiedensten Abmessungen herstellen, wobei das Verfahren jedoch bei übermäßig dünnen Strängen oder Fäden von entsprechend geringer Reißfestigkeit sowie bei Strängen mit übermäßig großem Querschnitt seine Grenzen findet.

Im allgemeinen bewegt sich der Durchmesser oder die größte Abmessung des Querschnitts des extrudierten Strangs zwischen etwa 1 mm und 5 mm.

In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Erfindvjig kanii auch das Extrudiermundstück feststehend, also nicht drehbar angeordnet sein und der die Flüssigkeit enthaltende Trog 5 in Drehung versetzt werden.

Bei Verwendung eines Extrudiermuniistücks mit mehreren in gegenseitigen Winkelabständen angeordneten Austrittsöffnungen können auch zwei oder mehr Wendeln gleichzeitig extrudiert werden.

Sofern der Trog in genügend schnelle Umdrehung versetz! wird, kann der dabei durih die Oberfläche des Wassers gebildete parabolische Meniskus dazu herangezogen werden, einen möglichst schnellen Eintritt des extrudieren Strangs in das Wasser zu bewirken, indem die Austrittsöffnung 3 in geeigneter Weise auf den Meniskus ausgerichtet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffwendeln durch Extrusion eines längs einer vertikalen nach unten in eine Kühlflüssigkeit absinkenden und aus dieser verfestigt abgeführten Stranges aus erwärmtem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß man die Extrusion in einer horizontalen Richtung oder einer zu dieser schwach geneigten Richtung vornimmt, welche gleichzeitig einer Umlaufbahn um die Vertikale folgt, und daß man den derart entstandenen, wendeiförmigen Strang schon kurz nach seiner Extrusion in die Kühlflüssigkeit eintauchen läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff in einem gegenüber der Waagerechten um weniger als 45° abwärts geneigten Winkel extrudiert wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ,^kennzeichnet, daß die hergestellte KunststoffwerKfell aufwärts iimgelenkt und 311s der Flüssigkeit herausgezogen wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprach 1, 2 oder 3 mit einem um eine senkrechte Drehachse (A-A) drehbaren Extrudermundstück (2) zum Extrudieren eines Stranges (9) unter einem gegenüber der Waagerechten relativ kleinen Austrittswinkel, einem unterhalb des drehbaren Extruderniundstücks (2) angeordneten Trog (5) für die Aufnahme einer Flüssigkeit und mit Einrichtungen zum Herausführen der extrudierten Wendel aus dem Trog (5), gekennzeichnet durch einen mit der Drehachse (A-A) koaxialen, ein freies unteres Ende aufwehenden Dorn (4), der in die Flüssigkeit des Trogs (5) hineinragt und dessen Durchmesser kleiner ist als der der gefertigten Wendel.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil des Trogs (5) eine oder mehrere Umlenkrollen (7, 8) angeordnet ist bzw. sind.