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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen
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Härtung eines Extrudats
Beschreibung Die vorliegende
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Härtung
eines Extrudats und insbesondere ein solches Härtungsverfahren bzw. eine solche
Härtungsvorrichtung, in welcher ein Kautschuk- oder Kunststoffextrudat, aus welchem
elektrische Drähte, Schläuche und dergleichen hergestellt werden können, in ein
flüssiges Härtungsmedium (nachfolgend als FHM bezeichnet) geführt und darin kontinuierlich
gehärtet wird.
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Die Härtung eines Extrudats unter Verwendung eines FHM wird üblicherweise
in einer Vorrichtung, wie in Fig. 4 dargestellt, durchgeführt, wobei ein FHM 2,
wie beispielsweise "TOLEC" (Handelsbezeichnung eines flüssigen Härtungsmediums von
Tokyo Ouyou Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha) in ein Härtungsgefäß 1 gegeben und ein
Extrudat 3 in das FHM 2 eingeführt wird.
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Da das FHM 2 im allgemeinen jedoch ein hohes spezifisches Gewicht
von etwa 2 aufweist und das Extrudat 3 durch das FHM 2 einen beträchtlichen Auftrieb
erfährt, muß bei diesem bekannten Verfahren das Extrudat 3 in das FHM 2 unter Verwendung
von Rollen bzw. Walzen 5, die durch einen Druckzylinder 4 betätigt werden, untergetaucht
werden, wie dies in dem Beispiel illustriert wird, und darüber hinaus muß ein Förderband
6 verwendet werden, das das Extrudat 3 während des Transports greift bzw. einklemmt.
Durch die an dem extrudierten Produkt 3 auftretenden Auftriebs- und Zugspannungskräfte
kann eine ungleichmäßige Deformierung während der Härtung auftreten und den mit
den Rollen bzw. Walzen 5 in Berührung kommenden Bereich des extrudierten Produkts
3 beschädigen.
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Bei Kautschukextrudaten oder dergleichen muß die Härtung unter Druck
(mehr als etwa 2 kg/cm2) erfolgen, um ein Aufschäumen innerhalb des Extrudats während
der Härtung zu verhindern.
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Durch die kontinuierliche Zuführung des Extrudats in das FHM, welches
sich in dem Härtungsgefäß befindet, wird die Konstanthaltung der Temperatur und
des Druckes erschwert und die
Abdichtungsprobleme machen komplizierte
Vorrichtungen erforderlich. Demzufolge ist die Härtung derartiger Stoffe unter Druck
schwierig, und bei herkömmlichen Verfahren wird daher die Kombination an Bestandteilen
so ausgewählt, daß ein Schäumen verhindert wird. Zufriedenstellende Produkte hinsichtlich
sowohl der Eigenschaften als auch der Kosten können auf die bekannte Weise nicht
hergestellt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Härtung eines Extrudats zur Verfügung zu stellen,
bei welchen das Extrudat in ein FHM aus einer tieferen Stellung eingeführt und durch
dessen Auftrieb selbsttätig nach oben transportiert wird, ohne daß besondere Vorschubmittel
für das in dem FHM eingetauchte Extrudat notwendig sind, wobei ein gleichmäßiger
Druck auf die Außenfläche des Extrudats erzeugt und dabei das Extrudat vor einer
ungleichmäßigen Deformierung oder Beschädigung bewahrt wird.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Härtung eines Extrudats zur Verfügung
zu stellen, bei welchen das Extrudat aus einer tieferen Stellung in ein FHM eingeführt
und nach oben bewegt wird, so daß die Härtung des Kautschukextrudats oder dergleichen
unter Druck erfolgt, und zwar unter Ausnützung der Druckhöhe des FHM, und daß der
untere Einlaß für das Extrudat unter Ausnützung der Einführungsbewegung abgedichtet
wird, ohne daß besondere Druck- und Abdichtungsmittel bzw. -mechanismen erforderlich
sind, und dabei unter Verwendung des FHM eine einfache Härtung unter Druck durchgeführt
werden kann.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht schließlich
darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Härtung eines Extrudats
zur Verfügung zu stellen, bei welchen das Extrudat aus einer tieferen Stellung direkt
in ein FHM gespritzt bzw. extrudiert wird, so daß das
Extrudat vor
der Einführung in das FHM nicht abkühlen kann und dabei die thermische Leistungsfähigkeit
der FHM-Härtung verbessert wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur kontinuierlichen
Härtung eines Extrudats, umfassend die folgenden Schritte: Einführung eines Extrudats
in ein FHM aus einer tieferen Stellung, Härtung desselben während es das FHM durchläuft
und Aufwärtsbewegung des Extrudats durch dessen Auftrieb in näherungsweise vertikaler
Richtung in bezug auf den Ort der Einführung. Sie betrifft weiterhin eine Vorrichtung
zur kontinuierlichen Härtung eines Extrudats, bei welcher am Boden eines mit einem
FHM gefüllten vertikalen Härtungsgefäßes ein Loch zur Einführung des Extrudats vorgesehen
ist, wobei das Extrudat durch dieses Loch eingeführt und selbsttätig in einer, in
bezug auf den Ort der Einführung, vertikalen Richtung nach oben bewegt wird.
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In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt des unteren Bereichs
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt des oberen Bereichs
der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Fig. 1, Fig. 3 eine grafische Darstellung
des Zusammenhangs zwischen (H-vt) und (p) unter Verwendung einer"SK-Bendlals FHM,
und Fig. 4 einen Querschnitt einer bekannten FHM-Härtungsvorrichtung.
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Eine erfindungsgemäße Ausführungsform wird nachstehend anhand von
Beispielen näher erläutert.
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Beispielsweise soll hierzu angenommen werden, daß eine innere Röhre
getrennt extrudiert und dann eine Verstärkungsschicht auf die äußere Oberfläche
der inneren Schicht aufgeflochten wird, und daß die verstärkte innere Schicht dann
in einen Spritzkopf eingeführt wird, in welchem auf die innere Röhre
eine
äußere Röhre extrudiert wird, wobei das Extrudat gebildet und dann anschließend
gehärtet wird.
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Eine Schraube 11 ist im Inneren eines Spritzzylinders 12 angeordnet,
und ein Spritzkopf 13 ist am äußeren Ende des Zylinders 12 befestigt. Eine innere
Spritzform 15 mit einem durchgängigen Loch 14 zur Einführung der inneren Röhre ist
mittels eines ersten Spritzformhalters 16 an dem Spritzkopf 13 befestigt, und weiterhin
ist eine äußere Spritzform 17 mittels eines zweiten Spritzformhalters 18 und eines
auf den Halter 18 aufgeschraubten Spritzformaufsatzes bzw. einer Spritzformkappe
19 befestigt. Dadurch wird zwischen der inneren Spritzform i5 und der äußeren Spritzform
17 eine Düse 20 gebildet und ein zu der Düse 20 führender Steg 21 ist innerhalb
des Spritzkopfs 13 vorgesehen. Der zweite Spritzformhalter 18 ist mit einer Stellschraube
bzw. einem Stellbolzen 22 für die Zentrierung der äußeren Spritzform 17 versehen.
Die obere Seite des Spritzformaufsatzes 19 ist mit einem Flansch 24 einer Härtungsröhre
23 mittels eines Bolzens 25 festsitzend und abdichtend verbunden.
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Auf diese Weise wird durch die Härtungsröhre 23 und den Spritzformaufsatz
19 ein vertikales Härtungsgefäß, bzw. ein vertikaler Härtungsraum geschaffen, an
dessen Boden die Spritzformen 15 und 17 angebracht sind.
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Ein Heizband 26 ist außen um die Härtungsröhre 23 herumgewickelt,
und der Spritzformaufsatz 19 im unteren Teil des Härtungsgefäßes ist über ein Absperrventil
27 und einen flexiblen Schlauch 28 mit dem FHM-Vorratsbehälter 29 verbunden, welcher
in vertikaler Richtung bewegbar ist. Der FHM-Vorratsbehälter 29 weist im Inneren
eine Heizungsvorrichtung auf, und eine Druckleitung 30 führt zu einem Kompressor
oder dergleichen. Eine Heizröhre 31 ist mit dem oberen Ende der Härtungsröhre 23
verbunden, wobei der obere Teil der Heizröhre 31 einen oberen Flansch 32 mit einem
Loch aufweist, durch welches das Extrudat durchgeführt werden kann. Durch einen
nicht dargestellten
Lufterhitzer auf eine bestimmte Temperatur
aufgeheizte Luft gelangt über den Einlaß 31a in die Heizröhre 31 und verläßt diese
über den Ausgang 31b und zirkuliert dabei zwischen der Heizröhre und dem Lufterhitzer.
Über dem oberen Flansch 32, das heißt senkrecht über den Spritzformen 15 und 17,
sind Führungsrollen 33 angeordnet.
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Der Betrieb dieser beschriebenen Härtungsvorrichtung wird nachfolgend,
beispielsweise anhand einer Härtung unter Druck, näher erläutert.
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Zunächst wird ein FHM 2 von hohem spezifischem Gewicht, wie beispielsweise
eine niedrigschmelzende Legierung von Sn, Bi in den FHM-Vorratsbehälter 29 gegeben
und zum flüssigen Zustand auf eine vorgeschriebene Temperatur (etwa 1500C) erhitzt.
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Anschließend werden die gewünschten Spritzformen 15 und 17 an dem
Spritzkopf 13 befestigt, die innere Röhre 3A des verstärkten Schlauches bis in Höhe
der Führungsrollen 33 angehoben und die Umdrehung der Schraube 11 so eingestellt,
daß die Dicke des äußeren Rohres eine vorgeschriebene Abmessung annimmt.
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Anschließend daran wird das Absperrventil 27 geöffnet, der FHM-Vorratsbehälter
29 angehoben, durch die Druckleitung 13 im Inneren des Behälters ein Druck angelegt
und die Flüssigkeit bis zu einem vorherbestimmten Niveau (oberhalb der Stellung
der Spritzformen 15, 17) in die Härtungsröhre 23 geflutet.
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Das vorgeschriebene bzw. vorherbestimmte Niveau H (m) ergibt sich
wie folgt: H = (Po/p) + Vt, wobei bedeutet: Po : benötigter minimaler Druck (kg/m2)
p : FHM-Dichte (kg3) V : Extrudierungsgeschwindigkeit (m/min) t : erforderliche
Härtungszeit unter Druck.
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Wenn beispielsweise die niedrigschmelzende Legierung1SK-Bend (Handelsname
des Artikels der Firma Sumitomo Metal Industries, Ltd.) als FHM verwendet wird,
wobei die Dichte p = 9,4x103 kg/m3 beträgt,und das Versuchsergebnis ergibt, daß
die Druckhärtung der äußeren Röhre zufriedenstellend unter den Bedingungen Po =
1,8x104 kg/m2, t = 1,5 min und V = 3,0 m/min durchgeführt werden kann, beträgt die
Höhe H = 6,4 m.
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Die Fig. 3 ist eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen
(P) und (H-Vt) bei Verwendung von SK-Bend als FHM.
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Nachdem das FHM 2 in die Härtungsröhre 23 gegeben worden ist, wird
die Temperatur des FHM 2 unter Verwendung eines Heizbandes 26 auf einem vorbestimmten
Wert gehalten, und heiße Luft wird mittels eines Heißluftgebläses oder dergleichen
in der Heizröhre 31 zirkuliert.
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Anschließend wird die Schraube 11 abermals betätigt und die innere
Röhre 3A wird mit einer äußeren Röhre überzogen, und dabei wird gleichzeitig das
Extrudat 3 kontinuierlich aus einer tieferen Stellung in das FHM 2 eingeführt bzw.
in dieses hineingestoßen. Dabei wird das Extrudat 3 in dem FHM 2 unter Druck gehärtet
und anschließend in der Heizröhre 31 einer Nachhärtung ausgesetzt. Das Extrudat
wird durch die Führungsrollen 33 geführt und selbsttätig unter seinem Auftrieb in
vertikaler Richtung nach oben bewegt. Die Führungsrollen 33 sind nicht unbedingt
erforderlich, jedoch wird deren Anwesenheit bevorzugt.
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Andere Vorrichtungen, wie beispielsweise Richtungsänderungsrollen
oder Aufwickelrollen, die in den Figuren nicht dargestellt sind, können ebenfalls
als Führungsvorrichtungen verwendet werden. Nach Abschluß der Arbeiten wird der
FHM-Vorratsbehälter wieder abwärts bewegt und das FHM 2 dabei wieder aus der Härtungsröhre
23 in den FHM-Vorratsbehälter 29 zurückgeführt.
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Falls das Extrudat dünn ist, kann die Heizröhre weggelassen werden,
und falls eine Härtung unter Druck nicht erforderlich
ist, kann
ein Stoff mit relativ niedrigem spezifischem Gewicht, wie beispielsweise "TOLEC",als
FHM verwendet werden. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Härtungsverfahren
selbstverständlich auf Einschicht-Extrudate angewendet werden, und unter Verwendung
einer Härtungsröhre mit größerem Durchmesser können gleichzeitig mehrere Extrudate
gehärtet werden.
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Falls nur eine Härtung durchgeführt werden soll, kann das das FHM
enthaltende vertikale Härtungsgefäß allein verwendet werden. Bei der Härtung unter
Druck kann der Druck durch komprimierte Luft oder auch durch die Druckhöhe des FHM
erzeugt werden. Um eine Oxidation des FHM zu verhindern, kann der Raum über dem
FHM mit einem inerten Gas wie N2 oder CO2 gefüllt werden.
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Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur kontinuierlichen
Härtung eines Extrudats, wobei das Extrudat aus einer tieferen Stellung in ein flüssiges
Härtungsmedium eingeführt, während des Hindurchlaufens durch dieses Medium gehärtet
und durch seinen eigenen Auftrieb in einer, in bezug auf den Ort der Einführuiig,
annähernd senkrechten Richtung nach oben befördert wird. Die Erfindung betrifft
auch eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Härtung eines Extrudats, bei welchem
eine Einführungsöffnung am Boden eines vertikalen Härtungsgefäßes, das mit einem
flüssigen Härtungsmedium gefüllt ist, zur Einführung des extrudierten Produktes
vorgesehen ist, durch welches das Extrudat eingeführt und selbsttätig durch dessen
Auftrieb in vertikaler Richtung nach oben transportiert wird.