DE3618810C2

DE3618810C2 -

Info

Publication number: DE3618810C2
Application number: DE3618810A
Authority: DE
Inventors: Hubert 5778 Meschede De Moeller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-06-04
Filing date: 1986-06-04
Publication date: 1988-04-21
Also published as: DE3618810A1; GB2193463A; FR2599667A1; GB8710039D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ver stärkter Hohlprofile mit einer Verstärkungseinlage, bei dem die Verstärkungseinlage aus einem bandförmigen, mit Durchbrechungen versehenen Rohling in eine gewünschte rohrförmige Querschnitts form gewalzt wird und dann in einen Extrusionskopf mit Schleppdorn eingeführt und in diesem durch Strangpressen allseitig mit Kunststoff beschichtet wird, wobei der Kunst stoff im Extrusionskopf wenigstens von außerhalb der rohr förmigen Verstärkungseinlage so zugeführt wird, daß er durch die Durchbrechungen der Verstärkungseinlage hindurchdringt, und wobei der in den Innenbereich der Verstärkungseinlage gelangende Kunststoff durch den Extrusionskopf ausgeformt wird.

Aus der FR-PS 15 08 630 ist ein Verfahren zur Herstellung verstärkter Hohlprofile mit einer Verstärkungseinlage be kannt, bei dem die Verstärkungseinlage durch Strangpressen in einem Extrusionskopf allseitig ummantelt wird. Bei diesem bekannten Herstellungsverfahren kann die Verstärkungseinlage aus einem bandförmigen, mit Durchbrechungen versehenen Materialstreifen bestehen, der vor dem Eintritt in einen Extrusionskopf in eine gewünschte Querschnittsform gewalzt wird wie beispielsweise in eine rohrförmige Querschnittsge stalt. Nach dem Eintritt des die gewünschte Querschnittsform aufweisenden Verstärkungsteiles in den Extrusionskopf wird von außen her ein aushärtbares Material (Kunststoff) auf die Verstärkungseinlage aufgespritzt, wobei das Material durch die in der Verstärkungseinlage ausgebildeten Öffnungen hindurchtritt und dadurch auch in den Innenbereich (inneren Wandbereich) der Verstärkungseinlage gelangt. Der Extrusions kopf enthält in seinem Inneren einen Schleppdorn, der so ge formt ist, daß das in den Innenbereich der Verstärkungsein lage eingedrungene aushärtbare Material (Kunststoff) durch den Extrusionskopf ausgeformt wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird der Schleppdorn bereits vor der endgültigen Formgebung der Verstärkungseinlage in den Hohlraum des teil weise verformten Verstärkungsmaterials eingeführt, so daß anschließend in Bewegungsrichtung der Verstärkungseinlage noch eine weitere Verformung erforderlich ist, damit die Verstärkungseinlage dann ihre endgültige Querschnittsgestalt erreicht.

Aus der DE-OS 34 32 857 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen beidseitigen Beschichten von gewirkten oder gewebten Schläuchen bekannt. Gemäß diesem bekannten Ver fahren wird der Schlauch durch ein Führungsgehäuse mit fliegend gelagertem Dorn (Schleppdorn) geführt und es wird dabei über einen Ringkanal die Beschichtungsmasse zunächst von außen durch den Schlauch hindurchgepreßt, so daß dadurch eine teilweise Innenbeschichtung des Schlauchmaterials erfolgt. Mit Hilfe eines zweiten Ringkanals wird eine weitere Be schichtungsmasse von außen zugeführt, welche in einem zweiten Beschichtungsspalt die Außenschicht ausbildet. Die durch den Schlauch hindurchgepreßte Beschichtungsmasse wird mit Hilfe des fliegend gelagerten Dorns ausgeformt.

Aus der DE-OS 21 37 059 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffrohren oder Kunststoffschläuchen mit einer verstärkenden Einlage bekannt, wonach eine Verstärkungsein lage in einem Extrusionskopf von außen als auch von innen beschichtet wird. Die Verstärkungseinlage ist mit Durch brechungen versehen und das Beschichtungsmaterial wird von außerhalb der Verstärkungseinlage zugeführt, derart, daß es durch die Durchbrechungen der Verstärkungseinlage hindurch in das Innere der Verstärkungseinlage hineingelangt. Der bei dieser bekannten Vorrichtung verwendete Schleppdorn besitzt in seinem Inneren ein relativ kurzes Kanalsystem, welches dazu dient, das von außen zugeführte Beschichtungsmaterial in längsaxialer Richtung weiter zu leiten und zwar zu einer zweiten Beschichtungsstelle, an welcher weiterer Kunststoff von außen zugeführt wird. Der Schleppdorn wird mit Hilfe einer relativ komplizierten Rollenkonstruktion in Lage ge halten, wobei diese bekannte Art der Aufhängung aber nur bei einem Verstärkungsmaterial möglich ist, welches relativ weich ist und sich nahezu beliebig verformen läßt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung verstärkter Hohlprofile mit einer Verstärkungseinlage der angegebenen Gattung zu schaffen, welches die Möglichkeit bietet, mehrfach beschichtete Hohl profile mit sehr genauer gewünschter Querschnittsform und mit besonders hoher mechanischer Festigkeit und Biegesteifig keit mit vergleichsweise hoher Produktionsgeschwindigkeit herstellen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungs teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß erfolgt die Verformung der Verstärkungseinlage bis zu ihrer endgültigen Querschnittsgestalt bereits in Be wegungsrichtung vor dem Einführungsbereich des Schleppdorns in die Verstärkungseinlage, wodurch einerseits der Ver formungsvorgang in keiner Weise durch einen inneren Schlepp dorn beeinträchtigt wird und andererseits die Verstärkungs einlage auch mit höherer Geschwindigkeit bewegt und verformt werden kann, da im Bereich des Schleppdorns keine Verformungen mehr auftreten und das Entstehen von mechanischen Spannungen und auch auf den Dorn wirkende Klemmkräfte weitgehenst ausge schaltet werden.

Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann auch die Aufhängung des Schleppdorns sehr viel kürzer ausgeführt werden als vergleichsweise bei dem eingangs geschilderten bekannten Verfahren, wodurch eine stabile Anordnung realisiert wird, die höhere Produktionsgeschwindigkeiten erlaubt.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 10.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs beispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Extrudieranlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine teilweise Schnittdarstellung des Extrudierkopf abschnittes;

Fig. 3 einen Ausschnitt des bandförmigen Rohlings, der zur Herstellung einer Verstärkungseinlage verwendet wird; und

Fig. 4 eine Seitenansicht einer zahnradförmigen Scheibe, die in der Führungsstation der Extrudieranlage zur Anwendung gelangt.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Extrudieranlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die allgemein mit 1 bezeichnet ist.

Die Extrudieranlage 1 umfaßt eine Vorratsspule 2, auf welcher ein bandförmiger Rohling 4 aufgewickelt ist. Der bandförmige Rohling 4 ist in Fig. 3 als Ausschnitt wiedergegeben. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Rohling 4 aus einem Blechstreifen, der eine Vielzahl von Öffnungen bzw. Bohrungen 28 aufweist, die in Längsrichtung des Streifens in Form von Öffnungsreihen angeordnet sind, die nebeneinan der verlaufen. Die Außenränder des bandförmigen Rohlings 4 sind mit Rastvorsprüngen 30 und mit entsprechend gestalteten Rastausnehmungen 29 ausgestattet.

In der Anlage nach Fig. 1 gelangt der bandförmige Rohling 4 zunächst in eine Ausrichtstation 3, in der der bandförmige Rohling geradegerichtet wird, um einen ebenen nicht gewellten Blechstreifen zu erhalten. Von der Ausrichtstation 3 gelangt der Rohling dann in eine Walzstation, die in dem Abschnitt zwischen den Ebenen AB und CD gelegen ist und mehrere Walzenpaare 5, 6, 7 aufweisen kann, um den bandförmigen Rohling 4 in eine bestimmte gewünschte Querschnittsgestalt zu walzen. Die zusammenwirkenden Walzen paare 5, 6, 7 können winkelmäßig versetzt zueinander ange ordnet sein, um dadurch verschiedene Rundungsabschnitte in dem Blechstreifen ausbilden zu können. In der Ebene CD ver läßt dann eine fertig geformte Verstärkungseinlage die Walz station, wobei bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel die Verstärkungseinlage zu einem kreisrunden Rohr verformt wurde. Die Verstärkungseinlage wird dabei immer so verformt, daß sich die zwei Längsränder mit den zahnartigen Rast vorsprüngen 30 und den entsprechend gestalteten Rastaus nehmungen 29 gegenüberliegen bzw. berühren. In einer nachfol genden Aufweitstation 8 (Ebene EF) wird dann das fertig ge formte Verstärkungsrohr schlitzförmig aufgeweitet, wobei aber das Verstärkungsrohr lediglich elastisch verformt wird. In dem Bereich zwischen den Ebenen GH und EF wird dann in die schlitz förmig aufgeweitete Öffnung der Verstärkungseinlage 9 ein Schleppdorn 11 eingeführt, der bis zu dem vorderen Austrag ende des Extrudierkopfes 14 reicht.

Die Verstärkungseinlage gelangt dann zu einer Schließstation 12 (Ebene GH), in welcher die zwei Längsränder der Verstär kungseinlage wieder aufeinanderzubewegt werden, um dadurch die schlitzförmige Öffnung wieder zu beseitigen und in der die zwei Längsränder übereinander bewegt werden, um die jeweiligen Rastvorsprünge 30 in die entsprechenden Rast ausnehmungen 29 einzuführen. Nunmehr hat die Verstärkungs einlage ihre endgültige Form und Gestalt erhalten und sie wird in dieser Form dann weiter in eine Führungsstation 13 eingeleitet, in welcher am Umfang verteilt mehrere zahnrad förmige Scheiben drehbar gelagert sind, wobei eine dieser Scheiben in Fig. 4 veranschaulicht ist und mit 31 bezeich net ist. Diese Scheiben 31 besitzen an ihrem Außenumfang zahnartige Vorsprünge 32, wobei die Zahnteilung dem Loch abstand (in Längsrichtung) des bandförmigen Rohlings 4 bzw. der fertig verformten Verstärkungseinlage 9 entspricht. Diese zahnradförmigen Scheiben sind mit ihren Hauptebenen parallel zur Längsachse der Extrudieranlage 1 angeordnet und es können mehrere derartige Scheiben in Längsrichtung hintereinander angeordnet sein und auch umfangsmäßig ver teilt angeordnet sein, so daß die rohrförmige Verstärkungs einlage 9 in der Führungsstation 13 exakt in eine bestimte Lage gebracht und in dieser exakten Lage in den Extrudier kopf 14 eingeführt wird. Die Verwendung der zahnradförmigen Scheiben 31 führt zu dem besonderen Vorteil, daß in der Führungsstation 13 kaum eine Reibung auftritt und daher der Verschleiß in dieser Station äußerst gering gehalten werden kann.

Die in Längsrichtung verlaufenden Öffnungszeiten können ab wechselnd in Längsrichtung zueinander versetzt angeordnet sein, wodurch erreicht wird, daß die Zähne der zahnradför migen Scheiben 31 nicht im Gleichtakt in die Öffnungen ein greifen und diese Öffnungen wieder verlassen, sondern teil weise im Gegentakt, wodurch Schwingungen und Vibrationen beim Fördervorgang wirksam verhindert werden können.

Die rohrförmige Verstärkungseinlage gelangt dann aus der Führungsstation 13 in einen Extrudierkopf 14, der in Fig. 2 teilweise im Schnitt schematisch und auch in vergrößertem Maßstab gezeigt ist. Der Extrudierkopf besteht aus mehreren scheibenförmigen Elementen, die in Axialrichtung durch geeignete (nicht gezeigte) Befestigungsmittel zusam mengehalten werden. Der Extrudierkopf enthält eine erste Spritzdüse 19, die sich ringförmig um die Verstärkungsein lage 9 erstreckt und die eine schräg verlaufende schlitz förmige Öffnung aufweist. Über die Spritzdüse 19 wird Kunst stoff auf den Außenmantel der rohrförmigen Verstärkungsein lage 9 aufgespritzt, wobei aber ein Teil dieses Kunststof fes durch die Öffnungen 28 (s. Fig. 3) der Verstärkungsein lage in das Innere der rohrförmigen Verstärkungseinlage ein dringen kann. In Fig. 2 ist auch schematisch der Schleppdorn 11 gezeigt, der im Bereich der Führungsstation 13 an der Innenwand der rohrförmigen Verstärkungseinlage geführt sein kann. Der Schleppdorn 11 besitzt an seinem vorderen Abschnitt eine am Umfang verlaufende wannenförmige Ausnehmung 23′, in die der Kunststoff eindringt, der durch die Öffnungen 28 über die Spritzdüse 19 eingespritzt wurde. Dieser Kunststoff wird dann aufgrund der sich allmählich erweiternden Gestalt des Schleppdorns 11 in eine Innenschicht 24 geformt, wobei gleichzeitig auch eine Außenschicht 23 gebildet wird, so daß die erste Außenschicht 23 materialeinheitlich mit der ersten Innenschicht 24 verbunden ist (über die Öffnungen 28).

In Bewegungsrichtung der rohrförmigen Verstärkungseinlage 9 folgt dann eine zweite Spritzdüse 20, mit deren Hilfe eine zweite Außenschicht 25 auf die erste Außenschicht 23 aufge spritzt wird.

Über den hohl ausgebildeten Schleppdorn 11 wird über Spritz kanäle eines Kanalsystems 27 dann von innen her eine zweite Innenschicht 26 auf die erste Innenschicht 24 aufgespritzt, wobei die endgültige Form dieser zweiten Innenschicht durch den Endabschnitt 21 des Schleppdorns 11 erhalten wird. Wie sich der Fig. 2 ent nehmen läßt, sind die Außenabmessungen (Durchmesser) des Endabschnittes 21 etwas kleiner als die Außenabmessungen (Durchmesser) des Schleppdorns 11 im Bereich der Führungs station 13.

Aus dem linken Ende der Extrudieranlage 1 tritt somit ein verstärktes Hohlprofil aus, welches nicht nur in jeder be liebigen Länge hergestellt werden kann, sondern welches auch ganz besondere Eigenschaften hat:

Dieses Hohlprofil kann besonders dünnnwandig hergestellt werden und enthält mehrere Außenschichten und mehrere Innenschichten. Die Verstärkungseinlage entspricht der Querschnittsgestalt des Hohlprofils, so daß diese Verstärkungseinlage besonders wirk sam ist, um eine höhere mechanische Festigkeit, insbesondere Biegesteifigkeit zu erzielen.

Der Extrudierkopf 18 kann selbstverständlich auch mit mehr als 2 Spritzdüsen 19 und 20 ausgestattet sein, wobei dann die Mög lichkeit besteht, eine vielschichtige Struktur herzustellen, die aus mehr als 4 Schichten mit einer Verstärkungseinlage besteht.

Die gezeigte Anordnung bietet ferner den besonderen Vorteil, daß die Schichtstärken über den gesamten Umfang hinweg sehr exakt und mit gleichbleibender Stärke ausgebildet werden kön nen, so daß die mechanischen Eigenschaften des Hohlprofils umfangsmäßig konstant sind. Dies ist besonders dann von Be deutung, wenn das Hohlprofil als Leitung eingesetzt wird, um ein Gas oder eine Flüssigkeit mit hohem Druck zu leiten.

Es ist offensichtlich, daß für die Beschichtung der Verstär kungseinlage verschiedene Kunststoffsorten, Kunststoff-Faser mischungen oder auch spezifische Kunststoff-Sperrmaterialien verwendet werden können.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß die Innenschicht 26 und/oder die Außenschicht 25 aus einem Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer besteht, so daß die betreffenden Schichten dann als gasundurchlässige Sperr schichten wirken.

Es sei darauf hingewiesen, daß der geschilderte Extrudier vorgang keineswegs auf eine Verstärkungseinlage mit kreis förmigem Querschnitt beschränkt ist. Es besteht ebenso die Möglichkeit, Hohlprofile mit quadratischem Querschnitt, Hohlprofile mit rechteckförmigem Querschnitt oder irgend einem anders gestalteten Querschnitt in der gleichen Weise herzustellen.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Extrudieranlage 1 gelangen im Prinzip drei Extruder 15, 16 und 17 zur Anwendung. Es ist für den Fachmann jedoch offensichtlich, daß ohne weiteres auch mehr als drei Extruder eingesetzt werden können und bei spielsweise mit dem Extruder 15 ein vierter Extruder verbun den werden kann, um über einen zweiten Hohlraum innerhalb des Schleppdorns 11 von innen her eine weitere Spezialbe schichtung auf die Schichtenfolge aufzubringen.

Die Schließstation 12 kann schließlich auch aus einer Schweißstation mit einer nachfolgenden Schleifstation bestehen, um die fertig geformte Verstärkungseinlage entlang der sich gegenüberliegen den Längsränder zu verschweißen. Dabei genügt es in vielen Fällen, die Verschweißung nicht kontinuierlich, sondern nur punktförmig in bestimmten Abständen vorzunehmen.

Der bandförmige Rohling 4 kann auch Blech, Stahlblech, Alu minium, Kupfer oder irgendeinem anderen Metall, aber auch aus einem Drahtgeflecht oder einem versteiften Textilgewebe be stehen.

Nachdem mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Ver stärkungseinlage mit relativ großer Gesamtquerschnittsfläche allseitig in einen Kunststoff eingebettet werden kann, be steht auch die Möglichkeit, die Verstärkungseinlage dazu zu verwenden, um elektrische Signale über das Hohlprofil zu übertragen, so daß ein nach der Erfindung hergestelltes verstärktes Hohlprofil eine Doppelfunktion erfüllen kann und zwar zum einen als Leitungssystem, um ein gasförmiges oder flüssiges Medium zu übertragen und zum anderen als elektrisches Leitungssystem, um elektrische Signale oder Strom (Versorgungsstrom) zu übertragen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung verstärkter Hohlprofile mit einer Verstärkungseinlage, bei dem die Verstärkungs einlage aus einem bandförmigen, mit Durchbrechungen versehenen Rohling in eine gewünschte rohrförmige Querschnittsform gewalzt wird und dann in einen Extru sionskopf mit Schleppdorn eingeführt und in diesem durch Strangpressen allseitig mit Kunststoff beschichtet wird, wobei der Kunststoff im Extrusionskopf wenigstens von außerhalb der rohrförmigen Verstärkungseinlage so zugeführt wird, daß er durch die Durchbrechungen der Verstärkungseinlage hindurchdringt, und wobei der in den Innenbereich der Verstärkungseinlage gelangende Kunststoff durch den Extrusionskopf ausgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die fertig verformte Verstärkungseinlage (9) vor ihrem Eintritt in den Extrusionskopf (18) im Bereich der sich gegenüberliegenden oder berührenden Längs ränder unter Bildung einer schlitzförmigen Öffnung aufgeweitet wird, wobei die Verstärkungseinlage (9) elastisch verformt wird,
b) in die schlitzförmige Öffnung der Schleppdorn (11) eingeführt wird,
c) die aufgeweitete schlitzförmige Öffnung in der Ver stärkungseinlage (9) wieder geschlossen wird,
d) die sich gegenüberliegenden oder berührenden Längs ränder der Verstärkungseinlage aneinander befestigt werden, und
e) über ein im Schleppdorn (11) ausgebildetes und durch seine Aufhängung verlaufendes Kanalsystem (27) in Bewegungsrichtung der Verstärkungseinlage (9) hinter dem Ausformungsbereich des Schleppdornes (11) eine weitere Kunststoff-Innenschicht (26) auf die bereits ausgeformte erste Innenschicht (24) aufgetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß als bandförmiger Rohling (4) ein Blechstreifen mit einer Vielzahl von Öffnungsreihen verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Längsränder der fertig ver formten Verstärkungseinlage (9) miteinander verschweißt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die erste Kunststoff-Außen schicht (23) und die erste Kunststoff-Innenschicht (24) aus gleichem Kunststoff bestehen und daß eine zweite aufextrudierte Kunststoff-Außenschicht (25) und die weitere Kunststoff-Innenschicht (26) aus gleichem Kunststoff bestehen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß der Kunststoff der ersten Innenschicht (24) und der ersten Außenschicht (23) sich vom Kunststoff der weiteren Innenschicht (26) und der zweiten Außen schicht (25) unterscheidet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die erste Innenschicht (24) und die erste Außenschicht (23) aus einer Faser-Kunststoffmischung bestehen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die Kunststoff-Fasermischung Holzfasern, Glas fasern, Textilfasern, Metallfasern oder Mischungen aus diesen Fasern enthält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die zweite Außenschicht (25) und/oder die weitere Innenschicht (26) aus einem gas undurchlässigen Material gebildet ist bzw. sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß das gasundurchlässige Material aus einem Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß ein bandförmiger Rohling (4) mit mehreren sich in Längsrichtung erstreckenden nebeneinanderliegenden Öffnungsreihen verwendet wird, und daß die Öffnungen in einer Reihe in Längsrichtung gegenüber den Öffnungen in einer anderen Öffnungsreihe versetzt angeordnet sind.