DE3439890A1 - Extrusionsverfahren und vorrichtung zur herstellung eines mit schaumkunststoff ummantelten drahtes - Google Patents
Extrusionsverfahren und vorrichtung zur herstellung eines mit schaumkunststoff ummantelten drahtesInfo
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Description
DR. JOACHIM STEFFENS
TELEFON) (089) 85 23 33 TELEXi 529 830 staff d
Noel-14
30. Oktober 1984
Noel, Marquet & Cie. S.A.
104, Rue Haute
B-47OO Eupen
104, Rue Haute
B-47OO Eupen
Extrusionsverfahren und Vorrichtung zur Herstellung
eines mit Schaumkunststoff ummantelten Drahtes
Professional Representative before the European Patent Office
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Extrusionsverfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines mit
Schaumkunststoff ummantelten Drahtes, bei dem man eine
Kunststoffschmelze, bestehend im wesentlichen aus Thermoplasten,
Zellbildner und einem physikalischen Treibmittel, sowie gegebenenfalls Farbstoffen, zusammen mit dem kontinuierlich
in das Extrusionswerkzeug eingeführten Draht extrudiert.
Aus der DE-OS 15 15 805 ist ein mit einem geschäumten Kunststoff isolierter Draht bekannt. Nachteilig wirkt
sich jedoch bei diesem mit Schaumkunststoff ummantelten Draht die Tatsache aus, daß die Bindung des Schaumstoffmantels
an den Draht unbefriedigend ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen mit Schaumkunststoff ummantelten Draht zur Verfügung zu
stellen, bei dem der Schaumkunststoffmantel den Draht
fest umschließt.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß man einen unter Raumtemperatur, vorzugsweise einen
unter O0C, abgekühlten Draht einsetzt.
Bei der Herstellung eines solchen erfindungsgemäß mit einem Schaumkunststoffmantel versehenen Drahtes bedient
man sich einer Vorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Extrusionswerkzeug
mit einem Drahtzuführungsaufsatz versehen ist, der in das Extrusionswerkzeug berührungsfrei hineinragt
und den größten Teil des Drahtzuführungskanals einschließt, der seinerseits vom Austritt aus dem Drahtzuführungsaufsatz
freitragend bis in die Dornspitze ragt, wobei der Drahtzuführungskanal in dem Drahtzuführungsaufsatz von
einer Kühlkammer umgeben ist, um den zugeführten, bereits
in der Kühlvorrichtung heruntergekühlten Draht im Extrusionswerkzeug
so lange weiterhin kühl zu halten, bis er mit der Kunststoffschmelze in Berührung kommt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Extrusionsverfahren
zur Herstellung eines mit Schaumkunststoff ummantelten Drahtes, bei dem man eine Kunststoffschmelze,
bestehend im wesentlichen aus Thermoplasten, Zellbildner und einem physikalischen Treibmittel, sowie
gegebenenfalls Farbstoffen, zusammen mit dem kontinuierlich in das Extrusionswerkzeug eingeführten Draht extrudiert,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen unter Raumtemperatur gekühlten Draht einsetzt.
Ferner gehört zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung die vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie das Produkt, d.h. der mit Schaumkunststoff ummantelte Draht und die Verwendung
dieses umschäumten Drahtes zum Festbinden von Pflanzenteilen, wie Stämmen, Stengeln, Zweigen, Ästen und dergleichen.
Darüberhinaus kann man gemäß der Erfindung auch mit Schaumkunststoffmantel isolierte elektrische Leiter
herstellen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2, die eine bevorzugte Ausführungsform darstellen, und den
folgenden Beschreibungsteilen weiterhin erläutert.
Fig. 1 zeigt im Schnitt das Extrusionswerkzeug mit angeflanschtem Drahtzuführungsaufsatz.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße
Gesamtvorrichtung.
In den Figuren haben die Bezugszeichen folgende Bedeutung:
1 Extruder
2 Extrusionswerkzeug
3 Drahtzuführungsaufsatz
4 Drahtzuführungskanal
5 Austritt aus dem Drahtzuführungsaufsatz (3)
6 Dornspitze
7 Kühlkammer
8 Dornöffnung
9 Abstandshalter
10 Extruderdüse
11 Düsenaustrittsöffnung
12 Düsenvorraum
13 Zuführung der Kunststoffschmelze
14 Kühlvorrichtung
15 Drahtrichtvorrichtung
16 Drahttrommel
Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, ist der Drahtzuführungsaufsatz 3 an das Extrusionswerkzeug 2 angeflanscht. Dabei
befindet sich ein Abstandshalter 9, bestehend vorzugsweise
aus einem thermisch isolierend wirkenden Material, zwischen Drahtzuführungsaufsatz 3 und Extrusionswerkzeug 2, so daß
der in das Extrusionswerkzeug 2 hineinragende Teil des Drahtzuführungsaufsatzes 3 nicht mit dem Extrusionswerkzeug
2 in Berührung kommt. Der Freiraum zwischen Extrusionswerkzeug 2 und Drahtzufuhrungsaufsatz 3 dient damit
ebenfalls der thermischen Isolation.
Der in dem Drahtzuführungsaufsatz 3 befindliche Drahtzuführungskanal
4 ist von der Kühlkammer 7 umgeben, durch die die Kühlflüssigkeit geleitet wird. Durch diese Kühlflüssigkeit
wird nicht nur der größte Teil des Drahtzuführungskanals 4 gekühlt, sondern auch die in das Extrusionswerk-
zeug hineinragenden Teile des Drahtzuführungsaufsatzes 3,
und zwar durch Wärmeableitung. Auf diese Weise gelangt der bereits vor Eintritt in den Drahtzuführungsaufsatz 3 heruntergekühlte
Draht unter Beibehaltung seiner Temperatur bis zur Dornöffnung 8, wo er im Düsenvorraum 12 mit der heißen
Kunststoffschmelze in Berührung kommt. Dabei findet eine
Abschreckung der mit dem Draht in Berührung kommenden Kunststoffschmelze und die Bildung einer dünnen Schicht
auf dem Draht statt, die diesen fest umschließt. Damit sich diese Schicht durch Abschreckung auf dem Draht bilden kann,
andererseits aber ein Wiederaufwärmen bzw. Schmelzen der bei der Abschreckung auf dem Draht gebildeten Kunststoffschicht
vermieden wird, ist es wichtig, daß die Strecken zwischen Dornöffnung 8 und Düsenaustrittsöffnung 11 den
Verfahrensbedingungen, z.B. der Geschwindigkeit der Drahtzuführung und den herrschenden Temperaturverhältnissen in
der Schmelze, angepaßt wird.
Die Hauptkühlung des Drahtes erfolgt - wie bereits erwähnt vor Eintritt in den Drahtzuführungsaufsatz 3. Dies kann in
der in Fig. 2 dargestellten Weise erfolgen, indem man den Draht von der Drahttrommel 16 kontinuierlich abzieht und
nach Passieren der Drahtrichtvorrichtung 15 durch die Kühlvorrichtung 14 führt, von wo aus der Draht, vorzugsweise
direkt, ohne mit der Außenluft in Berührung zu kommen, in den Drahtzuführungsaufsatz 3 gelangt.
Selbstverständlich kann man aber auch die gesamte Drahttrommel in einem entsprechenden Tiefkühlschrank bzw. einer
Tiefkühltruhe herunterkühlen und von dort aus durch einen speziellen Schleusenabzug in eine, am besten unter Vakuum
stehende und gegebenenfalls ebenfalls gekühlte, Drahtrichtvorrichtung 15 führen und dann direkt in den Drahtzuführungsaufsatz
3 leiten.
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Ein wesentliches erfinderisches Verfahrensmerkmal ist somit
in dem Einsatz des gekühlten Drahtes zu sehen. Durch den vorzugsweise stark abgekühlten Draht findet noch in
der Düse, d.h. im Düsenvorraum 12, eine Abschreckung der zu verschäumenden Kunststoffschmelze statt, die sich dann
als dünne nicht geschäumte Schicht auf dem Draht abscheidet und so die Verbindung zwischen Draht und Schaumstoff
herstellt. Verwendet man einen nicht gekühlten Draht, so liegt der Schaumstoffmantel nicht fest am Draht an. Der
Draht hat sogar in diesem Falle ein gewisses Spiel in dem Schaumstoffmantel und läßt sich leicht hin und her bewegen.
Um die gewünschte Dicke der Schaumstoffummantelung zu erhalten,
ist es notwendig, daß man ein bestimmtes Verhältnis der Durchmesser von Düsenaustrittsöffnung und Draht
wählt. Vorzugsweise beträgt dieses Verhältnis 2,5:1. Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung erhält man bei diesem Verhältnis von 2,5:1 bei einem Drahtdurchmesser von 1 mm einen Schaumstoffmantel
mit einem Durchmesser von 10 mm. Selbstverständlich hängt der Durchmesser des Schaumstoffmantels auch von der Zusammensetzung
der zu verschäumenden Kunststoffschmelze ab.
Im allgemeinen erhält man die Ummantelung aus einem geschäumten Kunststoff durch Extrusion unter Verwendung
eines Schneckenextruders. In der Regel wird ein chemisches Treibmittel, wie z.B. Azodicarbonamid und 4,4'-Oxybis-(benzolsulfonylhydrazid),
oder ein inertes Gas, wie Stickstoff, Argon und Kohlendioxidgas, oder ein gasförmiger
oder flüssiger Kohlenwasserstoff aus der Gruppe Methan, Propan, Butan, Pentan und Hexan oder ein gasförmiger oder
verflüssigter Fluorkohlenwasserstoff, wie z.B. Trichlormonofluormethan,
Dichloridfluormethan, Trichlortrifluorethan und Dichlortetrafluorethan, verwendet. Bei dem Kunststoff
handelt es sich im allgemeinen um Polyolefin, wie z.B. um Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen mittlerer
/10
Dichte, Polyethylen hoher Dichte/ Polypropylen und einem Butylkautschuk oder um eine Mischung aus mindestens zwei
dieser Materialien. Als Kunststoffmaterialien werden am häufigsten Polyethylen und Polypropylen verwendet.
Gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausfuhrungsform
geht man so vor, daß man zur Erzielung einer Schaumstoffdichte unterhalb von 60 kg/cm und einer rauhen Oberfläche
der Kunststoffummantelung, wobei das Verhältnis von Drahtdurchmesser
zu Durchmesser der Kunststoffummantelung mindestens 1:8 beträgt,
(a) das physikalische Treibmittel in einer Menge von 20 bis 30%, bezogen auf den Thermoplasten, direkt der
Schmelze im Extruder zudosiert;
(b) als Thermoplasten Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte einsetzt;
(c) das zu verschäumende Gemisch mit einer Temperatur von 60 bis 105°C aus der Extruderdüse zusammen mit dem
Draht austreten läßt;
(d) mit einer Ausstoßgeschwindigkeit von mindestens 50 m/Min arbeitet; und
(e) als Draht einen weichen Eisendraht der Güteklasse DIN 17140 einsetzt, der eine Temperatur von 10°C
aufweist.
Selbstverständlich kann man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch noch vor Einführung des gekühlten Drahtes in
die Kunststoffschmelze auf den Draht einen Haftvermittler in Form eines hauchdünnen Überzugs aufbringen, wodurch in
gewissen Fällen die Haftung des Schaumkunststoffmantels auf dem Draht zusätzlich verbessert werden kann. Im allgemeinen
ist dies jedoch nicht erforderlich.
Bei der vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsform
beträgt der Abstand von Dornöffnung 8 und Düsenaustrittsöffnung 11 vorzugsweise 18,5 cm.
Claims (1)
- Patentansprüche\ 1.) Extrusionsverfahren zur Herstellung eines mit Schaumkunststoff ummantelten Drahtes, bei dem man eine Kunststoff schmelze, bestehend im wesentlichen aus Thermoplasten, Zellbildner und einem physikalischen Treibmittel, sowie gegebenenfalls Farbstoffen, zusammen mit dem kontinuierlich in das Extrusionswerkzeug eingeführten Draht extrudiert, dadurch gekennzeichnet, daß man einen unter Raumtemperatur gekühlten Draht einsetzt.Extrusionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erzielung einer Schaumstoffdichte unterhalb von 60 kg/cm und einer rauhen Oberfläche der Kunststoffummantelung, wobei das Verhältnis von Drahtdurchmesser zu Durchmesser der Kunststoffummantelung mindestens 1:8 beträgt,(a) das physikalische Treibmittel in einer Menge von 20 bis 30%, bezogen auf den Thermoplasten, direkt der Schmelze im Extruder zudosiert;(b) als Thermoplasten Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte einsetzt;(c) das zu verschäumende Gemisch mit einer Temperatur von 60 bis 105°C aus der Extruderdüse zusammen mit dem Draht austreten läßt;(d) mit einer Ausstoßgeschwindigkeit von mindestens 50 m/Min arbeitet; und(e) als Draht einen weichen Eisendraht der Güteklasse DIN 17140
aufweist.DIN 17140 einsetzt, der eine Temperatur von 1O°C3. Extrusionsverfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch · gekennzeichnet, daß man einen unterkühlten Draht in das Extrusionswerkzeug einführt, der mit einem Haftvermittler überzogen ist.4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrusionswerkzeug (2) mit einem Drahtzuführungsaufsatz (3) versehen ist, der in das Extrusionswerkzeug (2) berührungsfrei hineinragt und den größten Teil des Drahtzuführungskanals (4) umschließt, der seinerseits vom Austritt (5) aus dem Drahtzuführungsauf satz (3) freitragend bis in die Dornspitze (6) ragt, wobei der Drahtzuführungskanal (4) in dem Drahtzuführungsaufsatz (3) von einer Kühlkammer (7) umgeben ist, um den zugeführten, bereits in der Kühlvorrichtung(14) heruntergekühlten Draht im Extrusionswerkzeug (2) so lange weiterhin kühl zu halten, bis er mit der Kunststoffschmelze in Berührung kommt.5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Drahtzuführungsaufsatz (3) und Extrusionswerkzeug (2) im Anflanschbereich ein thermisches Isolationsmaterial (9) angeordnet ist.6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn im Extrusionswerkzeug (2) so angeordnet ist, daß die in der Dornspitze (6) angeordnete Dornöffnung (8) von der Düsenaustrittsöffnung (11) so weit entfernt ist, daß einerseits auf dem Draht eine homogene abgekühlte Schicht gebildet wird und andererseits diese gebildete Schicht nicht wieder schmilzt.7. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung (11) zu dem Durchmesser des Drahtes in einem Verhältnis von 2,5:1 steht.8. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Extrusionswerkzeug (2) eine separate Kühlvorrichtung (14) zum kontinuierlichen Herunterkühlen des zu umschäumenden Drahtes angeordnet ist.9. ümschäumter Draht, hergestellt nach dem Verfahren gemäß vorstehenden Ansprüchen 1 bis 3.10. Verwendung des umschäumten Drahtes gemäß Anspruch zum Festbinden von Pflanzenteilen, wie Stämmen, Stengeln, Zweigen, Ästen und dergleichen.
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