DE3784335T2

DE3784335T2 - Verfahren und einrichtung zum extrudieren eines gegenstandes in form eines filmes, eines rohres, einer stange oder eines fadens.

Info

Publication number: DE3784335T2
Application number: DE8787402864T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Ibar
Original assignee: Solomat Partners LP
Current assignee: Solomat Partners LP
Priority date: 1986-12-15
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1993-09-16
Anticipated expiration: 2007-12-16
Also published as: US4919870A; FR2608096B1; DE3784335D1; CA1312715C; EP0274317A3; FR2608096A1; WO1988004606A1; EP0294431A1; EP0274317B1; EP0274317A2; ES2038198T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Extrudieren eines Produkts in Form eines Films, einer Platte, eines Rohres, einer Stange oder eines Fadens.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Absicht zugrunde, Mittel zu schaffen, die es ermöglichen, ein Produkt zu extrudieren und fortlaufend zu behandeln, um jeden die Einrichtung durchlaufenden Abschnitt des Produkts Druck-, Temperatur- und Vibrationsfrequenzbedingungen zu unterwerfen, die den morphologischen Aufbau und folglich die physikochemischen Eigenschaften des Produkts verändern, indem man diese Druck-, Temperatur- und Frequenzbedingungen gemäß einem vorbestimmten Programm variieren läßt, um das Produkt einer fortlaufenden rheologischen Behandlung auszusetzen.
Es ist anzumerken, daß die morphologische Struktur des Produkte besonders durch den Kristallisationsgrad, die Textur, die Kristallart, die Kristallform, die Abmessung der Kristalle, die Elementarform des Kristalls, die interlamellare Struktur, die durch die Art der Verbindungen und die Form der Makromoleküle bestimmte Orientierung und insbesondere im Falle von amorphen Kunststoffen, das "freie Volumen", das gesamte freie Volumen und die Struktur des freien Volumens bestimmt ist, wobei diese beiden Elemente die Wichtigkeit dieser im Produkt existierenden inneren Beanspruchung in glasartigem Zustand und wahrscheinlich die Dehnbarkeit des Produkts bestimmen.
Die physikochemischen Eigenschaften des Produkts sind insbesondere seine mechanischen Eigenschaften, das heißt die Stoßfestigkeit, die Dehnbarkeit, das Elastizitätsmodul, das Kriechverhalten, die Ermüdungsbeständigkeit.
Die elektrischen Eigenschaften sind insbesondere die Durchschlagspannung, die Leitfähigkeit, die Spannungsverluste und der Isolationswiderstand.
Die thermischen Eigenschaften bestimmen die Verwendungstemperatur, die physische Alterungsbeständigkeit (wenn das Material nachgehärtet wird) oder seine Beständigkeit gegen Korrosion, Oxidation und gegen korrosive Mittel.
Es ist bereits bekannt, die physikochemischen Eigenschaften eines Produkts zu verändern, indem man ihn Druck-, Temperatur- und Frequenzveränderungen gemäß einem vorher festgelegten Programm in Abhängigkeit von den zu erhaltenden Veränderungen unterzieht.
Dennoch werden solche Vorgehensweisen derzeit nur an Produktproben vorgenommen und nicht fortlaufend an einem Produkt in Form eines Rohres, eines Films oder einer Stange, das eine Einrichtung durchläuft.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, Mittel zu schaffen, die es ermöglichen, eine solche Behandlung fortlaufend durchzuführen.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Extrusion eines Produktes vom oben genannten Typ, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das betreffende Produkt durch Behandlungszonen hindurchgeleitet wird, innerhalb welcher entsprechend einem vorgegebenen Programm festgelegte Bedingungen des Drucks, der Temperatur und einer Vibrationsfrequenz herrschen, um das Produkt kontinuierlich einer rheologischen Behandlung zum Anlegen dieser Bedingungen des Druckes, der Temperatur und der Vibrationsfrequenz an den innerhalb der betreffenden Zone befindlichen Abschnitt auszusetzen, daß alle Produktabschnitte alle Zonen durchlaufen.
Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine Mehrzahl von Stufen aufweist, durch welche das zu behandelnde Produkt aufeinanderfolgend hindurchgeführt wird, wobei jeder Produktabschnitt den speziellen Bedingungen des Druckes, der Temperatur und der Vibrationsfrequenz ausgesetzt wird, welche durch das Programm der rheologischen Behandlung für die jeweilige Stufe festgelegt sind, und wobei jede von dem Produkt durchlaufene Stufe aus einem Außenteil und/oder einem Innenteil besteht, durch welches das Produkt hindurchläuft.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist der Außenteil durch einen unbeweglichen peripheren Kranz gebildet, welcher eine Führungsfläche bildet und welcher an die Außenfläche des Produkts die der jeweiligen Stufe entsprechende Temperatur anlegt, und ist der Innenteil durch eine drehbare Anordnung mit Rollen gebildet, welche während der Behandlung an der Innenfläche des Rohrabschnittes zum Ablauf gelangt, wobei diese Rollen dem von einer Druckkammer aufgebrachten Druck unterworfen sind, um so auf die Innenfläche des Produktabschnittes den Druck und die Vibrationsfrequenz, die der jeweiligen Stufe entsprechen, auszuüben, wobei die Anzahl der Rollen und die Drehgeschwindigkeit dieser Rollen auf der Innenfläche des Produktabschnittes derart gewählt sind, daß die Frequenz erreicht ist und der durch die Druckkammer auf die Rollen ausgeübte Druck der Druck der betreffenden Stufe ist.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird die drehbare Anordnung des Innenteils durch epizykloidische Ritzel gebildet, welche von einer Achse angetrieben werden, die wenigstens für einen Teil der Stufen gemeinsam ist.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird jede Stufe durch eine drehbare Anordnung gebildet, bei welcher das zu behandelnde Produkt jeweils durch den Mittelpunkt hindurchgeführt ist, und diese drehbare Anordnung ist durch eine Gruppe von inneren Rollen gebildet, welche innerhalb einer peripheren Druckkammer angeordnet sind, wobei diese Gruppe mit Hilfe einer äußeren Antriebsachse angetrieben ist und die Anzahl der Rollen und deren Drehgeschwindigkeit auf der Oberfläche des Abschnittes des zu behandelnden Produktes der Frequenz der betreffenden Stufe entspricht, während der innerhalb der Druckkammer herrschende, über die Rollen auf das Produkt übertragene Druck der Druck dieser Stufe ist und die Rollen auf der der Stufe zugeordneten Temperatur gehalten sind.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung umfaßt der Innenteil und/oder der Außenteil jeder Stufe eine Buchse, welche direkt mit der Außenfläche und/oder der Innenfläche des zu behandelnden Produktes in Eingriff gelangt, und daß diese Buchse
mit mit wenigstens einem Zirkulationspfad versehen ist, welcher wenigstens teilweise auf der Seite des zu behandelnden Produktes mit einer Öffnung versehen ist und Rollenelemente enthält, die teilweise durch die Öffnung des Zirkulationspfades vorstehen, um gegen die Oberfläche des zu behandelnden Produktes zu drücken.
Je nach Fall umfaßt die Einrichtung eine Buchse, die mit der Außenfläche kooperiert, oder eine Buchse, die mit der Innenfläche kooperiert, oder auch zwei Buchsen, die mit der Außenfläche bzw. der Innenfläche des zu behandelnden Produkts kooperieren.
Obwohl die Einrichtung vorzugsweise zur Behandlung von Rohren oder Stangen, also für hohle oder flache Produkte, und insbesondere für lange Produkte, die mit kontinuierlich die Einrichtung durchlaufenden Produkten vereinbar sind, geschaffen ist, eignet sich die Erfindung unter den selben Bedingungen zur Behandlung von Produkten mit relativ geringer Länge. Auf diese Weise ermöglicht die Einrichtung auch die Behandlung von filmförmigen oder plattenförmigen Produkten; in diesem Fall genügt es, einfach die äußere oder innere Buchse an einen Zylinder von kreisförmigen Querschnitt und mit unendlich großem Radius anzunähern.
Außerhalb oder innerhalb der Buchse je nachdem ob die Buchse zum Außenteil oder zum Innenteil gehört, kann die Einrichtung Mittel zur Druckausübung oder Mittel zum Auftragen eines Klimatisierungsfluids (Abkühlung oder Erwärmung) umfassen, um genau die dem Programm der rheologischen Behandlung entsprechenden Druck-, Temperatur und Frequenzbedingungen festzulegen.
Der Zirkulationspfad weist eine Linie wenigstens in seinen aktiven Teilen auf, die der an dem Produkt durchzuführenden Behandlung entspricht.
Gemäß einem interessanten Merkmal ist der Zirkulationspfad in Form von Mäandern, die Abschnitte mit Rückführpfaden aufweisen, und wenigstens einige dieser Abschnitte sind mit einer Öffnung auf der Seite des zu behandelnden Produkts versehen.
Dieser mäanderförmige Zirkulationspfad kann die gesamte Oberfläche der Buchse einnehmen.
Gemäß einem besonderen Merkmal sind die offenen Abschnitte bezüglich der Achse der Buchse Längsabschnitte.
Auf besonders einfache Art erstrecken sich die Längsabschnitte entlang den Mantellinien des Zylinders, der die Buchse definiert, und jeder zweite Abschnitt ist offen, derart, daß die Rollenelemente sich alle in die selbe Richtung drehen.
Gemäß einem besonders interessanten Kennzeichen der Erfindung sind die Rollenelemente Kugeln.
Obwohl im allgemeinen die Kugeln durch einfachen Kontakt mit dem zu behandelnden Produkt zirkulieren können, kann es sich in einigen Fällen als interessant erweisen, daß die Kugeln oder allgemeiner die Rollenelemente von außen angetrieben werden, um auf das Produkt eine Beschleunigungs- oder Bremskraft auszuüben.
Gemäß einer besonders einfachen Lösung wird der Antrieb der Rollenelemente durch ein fluides Medium gesichert und zu diesem Zweck umfaßt die Buchse ein Gehäuse für die Verteilung des Antriebsmediums, das mit dem Zirkulationspfad in Verbindung steht, um dort ein fluides Antriebsmedium einzuleiten.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung bestehen die Kugeln aus aktiven Kugeln größeren Durchmessers und zwischengeschalteten Kugeln kleineren Durchmessers, wobei die Kugeln größeren Durchmessers aus den offenen Abschnitten des mäanderförmigen Pfads vorstehen, während die Kugeln kleineren Durchmessers die gegenseitige Trennung der Kugeln größeren Durchmessers -sicherstellen.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung weist die Einrichtung einen modularen Aufbau auf, und jede Stufe besteht aus einem Block, welcher mit wenigstens einer Buchse ausgestattet ist.
Um schließlich den gegen die Innenfläche oder Außenfläche des zu behandelnden Produkts auszuübenden Druck zu übertragen, ist es interessant, daß der Durchmesser der Buchse variabel ist, damit diese die für das zu behandelnde Produkt bestimmten Kräfte übertragen kann.
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1A schematisch das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung eines rohrförmigen Produktes zeigt,
Fig. 1B schematisch das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung eines stangenförmigen Produktes zeigt,
Fig. 2A schematisch eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens von Fig. 1A zeigt,
Fig. 2B schematisch eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens von Fig. 1B zeigt,
Fig. 3 und 4 zwei Schemata in Querschnitt und Axialschnitt eines Einrichtungsbeispiels gemäß dem allgemeinen Schema von Fig. 2A darstellen;
Fig. 5 eine Graphik darstellt, die die Druckveränderungen in Abhängigkeit von der Zeit zeigt,
Fig. 6 eine schematische Ansicht einer Buchse einer Einrichtung zur Behandlung gemäß der Erfindung darstellt,
Fig. 7 eine fortgeschrittene Detailansicht eines Teils der Buchse von Fig. 6 ist, die den Zirkulationspfad von Kugeln zeigt,
Fig. 8 ein Schema eines Teils eines Zirkulationspfades gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung darstellt,
Fig. 9 eine Endansicht einer Buchse darstellt, die mit einem Gehäuse zum Einleiten des Antriebsfluids der Rollenelemente ausgestattet ist,
Fig. 10 eine schematische Schnittansicht einer Behandlungsstufe darstellt, die mit einer äußeren Buchse und einer inneren Buchse gemäß der Erfindung ausgestattet ist,
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines Moduls einer erfindungsgemäßen Einrichtung darstellt.
Gemäß Fig. 1A besteht das zur Herstellung eines rohr- (oder schalen)förmigen Produktes angewandte erfindungsgemäße Verfahren darin, (A) ein Rohr 1 zu extrudieren, dann (B) gegebenenfalls dessen Durchmesser zu vergrößern, und dann (C) dieses Rohr 3 durch aufeinanderfolgende Behandlungszonen (Zn) zu leiten, in denen gemäß einem vorbestimmten Programm errichtete Bedingungen von Druck (Pn), Temperatur (Tn) und Frequenz (fn) herrschen, um das Produkt einer kontinuierlichen rheologischen Behandlung auszusetzen.
Am Ende (D) des Verfahrens wird das erhaltene Produkt 3 dann rohrförmig gelassen oder längs geschnitten, um eine Schale zu bilden; in beiden Fällen wird das Produkt zusammengerollt oder in Abschnitte geschnitten.
Fig. 1B zeigt schematisch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Herstellung eines Produkts in Form einer Stange, die im einfachsten Fall einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Analog zum oben beschriebenen Verfahren extrudiert man (A') ein Produkt 1' in Stangenform (gefülltes Produkt), bei dem man (B') eventuell den Querschnitt 2' ändert, dann leitet man (C') das Produkt 3' durch Behandlungszonen (Z'n), in denen gemäß einem Behandlungsprogramm vorbestimmte Druck-, Temperatur- und Frequenzbedingungen (Pn, Tn, fn) herrschen, die es ermöglichen, das Produkt einer kontinuierlichen rheologischen Behandlung auszusetzen.
Am Ende (D') wird das Produkt 3' in der gewünschten Länge in Abschnitte geteilt oder aufgerollt.
Fig. 2A zeigt schematisch eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Fig. 1A.
Diese Einrichtung besteht aus einem schematisch dargestellten Extruder 10.
Gegebenenfalls speist dieser Extruder direkt den unteren Teil der aus einer Folge von Stufen gebildeten Einrichtung, wie nachfolgend beschrieben.
In einigen Fällen wird der Extruder 10 gefolgt von einem Aufweitelement 11, das den Durchmesser des extrudierten Rohres mehr als die natürliche Vergrößerung des Rohrdurchmessers am Extruderausgang vergrößert.
Man erhält so ein Rohr 3 mit größerem Durchmesser, eventuell mit dem Durchmesser, der dem Enddurchmesser entspricht. Dieses Aufweitwerkzeug 11 erweist sich in einigen Fällen als interessant, um dem extrudierten Produkt eine Ausgangsorientierung zu geben, bevor die rheologische Behandlung durchgeführt wird.
Danach umfaßt die Einrichtung eine Reihe von Stufen E1 . . . Enm . . ., die den Zonen Zn des Programmes des rheologischen Behandlungsverfahrens entsprechen.
Jede Stufe En setzt sich aus einem Außenteil Mn und einem Innenteil Nn zusammen, die kooperieren.
Der Außenteil Mn wirkt auf die äußere Fläche des Abschnitts 3n des Produkts 3 und der Innenteil Nn wirkt auf die innere Fläche des Abschnitts 3n.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Außenteil Mn ein peripherer Kranz, in dem die Temperatur Tn herrscht, derart, daß der Produktkranz (der die Bezugszahl 3n tragende Abschnitt) auf die Temperatur Tn gebracht wird. Dieser Außenteil Mn weist einen mechanischen Widerstand auf, der ausreichend ist, damit der Innenteil Nn in den Abschnitt 3n des Produkts 3 den Druck Pn und die Frequenz fn mittels des Innenteils Nn induzieren kann. Es ist hervorzuheben, daß die Temperatur Tn des Teils Mn und der Druck Pn und die Frequenz fn, jeweils induziert durch den Teil Nn, unabhängig von den entsprechenden Parametern der anderen Stufen Ej definiert sind.
Obwohl schematisch der Aufbau der Einrichtung von Fig. 2A zylindrisch ist (d. h. dem Produkt den selben Querschnitt wahrt), kann auch beabsichtigt werden, diesen Querschnitt gemäß einem vorbestimmten Profil, unter Berücksichtigung der Parameter Pn, Tn, fn, zu vergrößern.
Fig. 2B zeigt ein Einrichtungsbeispiel zur Durchführung des Verfahrens von Fig. 1B.
Analog zur Einrichtung von Fig. 2A besteht diese Einrichtung aus einem Extruder 10', der ein gefülltes Produkt 1' (als Stange) bildet.
Abwärts vom Extruder besteht die Einrichtung aus Stufen E'1 . . . E'n . . ., um auf die verschiedenen Zonen 3'n des Produkts 3' die rheologische Behandlung, d. h. den Druck Pn, die Temperatur Tn und die Frequenz fn gemäß dem vorbestimmten Programm, anzuwenden. Man muß hervorheben, daß bei dieser Einrichtung auch die unterschiedlichen Stufen E'n unabhängig bezüglich des Wertes der Parameter Pn, Tn, fn sind.
Bei dieser Einrichtung wird die Wirkung der Parameter Pn, Tn, fn nur durch die Außenseite des Produkts 3' (3'n) erzielt.
Besonders vorteilhaft sind die Stufen En, E'n der Einrichtungen gemäß den Fig. 2A, 2B drehbar, zum einen um eine bessere Gleichförmigkeit bei der Anwendung des Druckes und der Temperatur Pn, Tn zu gewährleisten, zum anderen, um die Frequenz fn auszuüben.
Im Falle der Einrichtung der Fig. 2A kann der Rotationsbefehl durch eine Hauptachse 12 gewährleistet werden, die die verschiedenen Innenteile Nn zu bestimmten Rotationsgeschwindigkeiten antreibt, wobei die Außenteile Mn im einfachsten Falle unbeweglich sind, oder auch drehbar sind.
Im Falle der Einrichtung von Fig. 2B wird der Befehl zum Rotationsantrieb durch eine äußere Achse 12' gewährleistet, die ihre Bewegung auf die drehbaren Anordnungen der Stufen E'n überträgt.
Die Fig. 3, 4 zeigen ein Herstellungsbeispiel einer Stufe En der Einrichtung von Fig. 2A.
Der Außenteil Mn besteht aus einem unbeweglichen Kranz 20, der aus Heizelementen oder Elementen mit Peltiereffekt oder durch eine Kammer gebildet ist, die ein die Temperatur Tn dieses Außenteils Mn regelndes Wärmeübertragungsfluid aufnimmt.
Der Innenteil Nn ist ein drehbarer epizyklischer Aufbau, der durch eine Anzahl von in dem äußeren Kranz 22' angeordneten Ritzeln 21, 22 gebildet ist und von einer Druckkammer 23 umgeben ist; diese Kammer liegt in einem peripheren Gehäuse 24, das Rollen 25 trägt, die den Druck auf das (nicht gezeigte) Produkt übertragen. Die Anzahl der Rollen 25, die Zirkulationsgeschwindigkeit dieser Rollen 25 (mittels der Ritzel 21, 22) und die Rotationsgeschwindigkeit der - Hauptachse 26 sind derart gewählt, daß sie in dem Produkt eine vorbestimmte Frequenz fn induzieren.
Es ist anzumerken, daß die Rollen 25, die in Kontakt sind mit dem Produkt und die sich unter dem Rolleffekt erwärmen, abgekühlt (oder sogar erwärmt) werden können gemäß der Temperatur Tn, die das Produkt in dieser Stufe En haben muß.
Die Druckkraft Pn, mit der die Rollen 25 gegen das Produkt gedrückt werden, wird bestimmt durch den in der Kammer 23 herrschenden Druck; diese Kammer kann durch einen wulstförmigen Kranz, in den ein Fluid mit dem gewünschten Druck eingeleitet wird, gebildet sein.
Am Ende der oben beschriebenen Behandlung erfolgt die Stabilisierung des Produkts und sein Schutz gegen Abnutzung. Hierzu unterzieht man das Produkt einer Strahlung vom Typ "ultraviolette Strahlung", "Gamma-Strahlung" oder "Röntgenstrahlung".
Fig. 5 stellt ein Schema dar, das die aufeinen Produktabschnitt beim Durchlaufen der Einrichtung wirkenden Druckveränderungen zeigt.
Die Graphik zeigt den Druck P in Abhängigkeit von der Zeit.
Da die Einrichtung in der Tat kontinuierlich arbeitet, kann die Zeit auch durch den von einem Produktabschnitt durchlaufenen Abstand dargestellt werden.
Gemäß Fig. 5 werden die Drücke auf der Ordinate und die Zeiten auf der Abszisse eingetragen.
Ein Produktabschnitt durchläuft zuerst die Stufe Ei mit der Weglänge di. In dieser Stufe herrscht die Temperatur Ti, und das Produkt wird der Wirkung von Rollen unterzogen, die Drucksteigerungen bis zum Erlangen des Drucks Pi induzieren. Nach der Wirkung einer Rolle, vor der Wirkung der folgenden Rolle, die auf dem Produkt rollt, entspannt sich das Produkt in dem Teil Ri der Kurve, dann steigt der Druck von neuem im Teil Ri + 1, um erneut zu fallen, usw.
Die Druckveränderung zwischen dem Maximum und dem Minimum entspricht einer Amplitude Ai.
Nach dieser Stufe Ei, d. h. wenn die letzte Rolle 25 über den Produktabschnitt gelaufen ist und bevor die erste Rolle der folgenden Stufe denselben Produktabschnitt angreift (der durch die Einrichtung läuft), gibt es ein Intervall: Si mit variabler Länge (die auch Null sein kann), in der sich das Produkt entspannt. Dann, am Eingang der folgenden Stufe Ej, (j i + 1), steigt der Druck erneut an, um auf das Niveau Pj des von den Rollen ausgeübten Druckes zu kommen. Im Inneren dieser Stufe Ej schafft die Folge der den Produktabschnitt behandelnden Rollen ein Ansteigen und Abfallen des Druckes mit der Amplitude Aj und der Frequenz, die der mit der Rollenanzahl multiplizierten Drehzahl entspricht.
Die Breite dj dieser Stufe Ej kann gleich oder unterschiedlich der Breite di der vorhergehenden Stufe sein.
Anschließend an diese Stufe Ej folgt erneut ein Intervall Sj mit gewählter Breite, bevor der Produktabschnitt in die folgende Stufe Ek gelangt.
Das Schema von Fig. 5 zeigt zur Erinnerung die in den Stufen vorherrschenden Temperaturen Ti, Tj und Tk. Das Verhältnis zwischen diesen Temperaturen hängt vom vorher festgelegten Programm ab.
Es muß angemerkt werden, daß die durch die Durchführung des Extrusionsverfahrens von der Einrichtung ausgeübte Vibration in beiden Richtungen des Produkts erfolgt. Es handelt sich somit um eine bidirektionelle Vibration, und die Vibration in den beiden Richtungen weist nicht dieselben Eigenschaften auf.
Als weitere Anmerkung wird man feststellen, daß die Amplituden Ai, Aj . . . usw . . . der Druckabweichung in jeder Stufe von den Parametern Tn, Pn und fn abhängt.
Allgemein betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung, die zur Behandlung eines Produkts in Rohr- oder Stangenform und allgemeiner durch geometrische Ausweitung (indem man einen Zylinder mit unendlichem Radius hat) eines Produkts in Form eines Films oder einer Platte bestimmt ist.
Obwohl die Behandlung nachfolgend beschrieben wird für eine Anwendung auf ein Produkt mit großer Länge oder ein kontinuierliches Produkt, ermöglicht die Einrichtung auch die Behandlung von diskontinuierlichen Produkten wie Platten oder Rohr- oder Stangenabschnitten.
Schließlich kann man bei der Steuerung der Einrichtung oder der sie zusammensetzenden Module geeigneterweise die Behandlung von Produkten mit nicht konstantem Längsquerschnitt, beispielsweise eines Rohrs, dessen Form teilweise Verdickungen oder zusammengezogene Teile aufweist, durchführen.
Erfindungsgemäß muß das Produkt durch - Behandlungszonen hindurchgleiten, in denen Druck-, Temperatur- und Frequenzbedingungen herrschen, die gemäß einem vorbestimmten -Programm - errichtet wurden, um eine rheologische Behandlung durchzuführen.
Jeder Produktabschnitt durchläuft so die verschiedenen Behandlungszonen. Daher besteht die Einrichtung-aus einer nicht-gezeigten Anzahl von aufeinanderfolgenden Stufen, und jede Stufe wird von dem Produkt durchlaufen.
Gemäß einer Ausführungsform umfaßt jede Stufe eine Buchse, wie die in Fig. 6 dargestellte. Diese Buchse kann entweder auf die Außenfläche des Produkts angesetzt werden oder auf die Innenfläche oder gleichzeitig auf beide Flächen.
Gemäß den Fig. 6 und 7 besteht die als Beispiel gegebene und die Form eines Maiskolbens aufweisende Buchse aus einem Aufbau mit dem Träger 101, in dem ein mäanderförmiger Zirkulationspfad 102 besteht, auf dem die kugelförmigen Rollenelemente 103 zirkulieren.
Der Zirkulationspfad 102 ist durch einen einfachen Strich in einigen seiner Teile dargestellt und durch einen doppelten Strich, der eine Öffnung in anderen Teilen darstellt.
Dieser mäanderförmige Zirkulationspfad 102 setzt sich zusammen aus vorzugsweise längsverlaufenden Abschnitten 104, 104', d. h. parallel zur Achse X-X der Buchse; wenigstens einige 104 der Abschnitte 104, 104' sind mit einer Öffnung 105 ausgestattet, durch welche die Kugeln 103 hervortreten. Im Gegensatz hierzu lassen die geschlossenen Abschnitte 104' die Kugeln nicht außen erscheinen. Die Abschnitte 104, 104' sind durch Rückführungen 106 verbunden.
Auf der Höhe der Öffnungen 105 erscheinen die Kugeln 103 teilweise, während in den anderen Teilen des Zirkulationspfades die Kugeln verborgen sind, da der Zirkulationspfad vertieft liegt.
Gemäß der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform ist jeder zweite Abschnitt offen. Unter diesen Bedingungen, wenn die Kugeln nicht angetrieben werden, rollen sie auf der Oberfläche des zu behandelnden Produkts, ohne auf dieser Fläche zu gleiten. Gleichzeitig wie die Kugeln rollen, bewegen sie sich auf dem Zirkulationspfad vorwärts. Da jeder zweite Abschnitt nicht offen ist, kommen die Kugeln, die zirkulieren und sich in zur Fortbewegung des Produkts umgekehrter Richtung drehen, nicht mit dem Produkt in Kontakt und bringen weder ein Bremsen des Produkts noch ein Blockieren der Zirkulation der gesamten Kugeln auf dem Zirkulationspfad mit sich.
Obwohl gemäß der hier gezeigten Ausführungsform der Zirkulationspfad nach den Bedingungen der durchzuführenden Behandlung aus Längsabschnitten gebildet ist, kann der Zirkulationspfad eine unterschiedliche Form aufweisen. Es kann sich beispielsweise um einen bezüglich der Buchse helixförmigen Weg handeln. Dieser helixförmige Weg kann die gesamte Fläche der Buchse gemäß einem Schraubengewinde mit sehr reduzierter Ganghöhe und einem einzigen Schraubengang durchlaufen. Es kann sich auch um schraubenlinige Abschnitte handeln, die sich an der Oberfläche mit einer großen Ganghöhe erstrecken, wobei die Verbindung zwischen den spiralförmigen Abschnitten wie im Falle der Längsabschnitte erfolgt, geradlinig durch die Rückführzonen 106.
Die Schnittansicht der Fig. 8 zeigt auf sehr schematische Weise die Anordnung von Rollenelementen in Form von Kugeln 131 in dem Kanal 141 einer nicht ganz gezeigten Buchse. Die Rollenelemente 131 sind durch Trennelemente bildende Hilfsrollenelemente 132 getrennt, damit die Rollenelemente 131 nicht aufeinanderrollen und sich bremsen.
Diese Figur zeigt auch die Seite des Produkts 150, auf dem die Kugeln 131 rollen, welche die aktiven Kugeln darstellen.
Es ist anzumerken, daß die aktiven Kugeln 131 einen großen Durchmesser und die zwischengeschalteten Kugeln 132 einen kleinen Durchmesser aufweisen; dieser Durchmesser ist jedoch ausreichend, daß sie nicht gegebenenfalls durch die Öffnung des Rollpfades hindurchtreten können.
Gemäß Fig. 9 umfaßt die nur schematisch dargestellte Buchse 160 ein Fluid-Verteilergehäuse 161, das mit einem Zulauf 162 und einem Ablauf 163 ausgestattet ist. So kann man Fluid (flüssig oder Luft) in den Zirkulationspfad der Kugeln 164 einleiten, der durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, die Kugeln aber nicht zeigt, derart, daß die Kugeln angetrieben und dazu gebracht werden, in der vorgegebenen Weise auf dem Zirkulationspfad zu zirkulieren, indem sie auf der Oberfläche des zu behandelnden Produkts rollen.
Fig. 10 zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Außenteil, der ein Gehäuse 151, eine Druckkammer 152 und eine Buchse zur Zirkulation der Kugeln 153 umfaßt, die auf die Außenseite des rohrförmigen zu behandelnden Produkts 154 drücken. Im Inneren ist auch eine Buchse vorgesehen, die analog zu-der oben beschriebenen ist. Diese Buchse 155 drückt durch die Kugeln gegen die Innenfläche des Rohres 154. Die Buchse 155 wird durch nicht gezeigte Mittel 156 in Rotation gebracht, und die Anordnung ist an der Achse 157 angebracht.
Schließlich zeigt Fig. 11 ein modulares Element 160 gemäß der Erfindung. Dieses modulare Element, das mit den Mitteln zur Zuführung von Fluid zum Heizen oder zum Antrieb der Kugeln, ebenso wie mit Mitteln zum Rotationsantrieb der verschiedenen Elemente und zykloidischen und hypozykloidischen Kugeln ausgestattet ist, ermöglicht eine standardisierte Herstellung.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung eines Produktes (3&sub1;...3n; 3'&sub1;...3n') in Form eines Rohres (1) oder einer Stange (1'), dadurch gekennzeichnet, daß das betreffende Produkt durch Behandlungszonen (Z&sub1;... Zn; Z&sub1;'...Zn') hindurchgeleitet wird, innerhalb welcher entsprechend einem vorgegebenen Programm festgelegte Bedingungen des Druckes (P&sub1;...Pn), der Temperatur (T&sub1;...Tn) und einer Vibrationsfrequenz (f&sub1;...fn) herrschen, um das Produkt kontinuierlich einer rheologischen Behandlung zum Anlegen dieser Bedingungen des Druckes, der Temperatur und der Vibrationsfrequenz an den innerhalb der betreffenden Zone befindlichen Abschnitt so auszusetzen, daß alle Produktabschnitte alle Zonen durchlaufen.

2. Einrichtung zur Durchführung des Extrusionsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrzahl von Stufen (E&sub1; . . . En; E&sub1;'...En') aufweist, durch welche das zu behandelnde Produkt aufeinanderfolgend hindurchgeführt wird, wobei jeder Produktabschnitt (3&sub1;...3n; 3'&sub1;...3n') den speziellen Bedingungen des Druckes (P&sub1;...Pn), der-Temperatur (T&sub1;...Tn) und der Vibrationsfrequenz (f&sub1;...fn) ausgesetzt wird, welche durch das Programm der rheologischen Behandlung für die jeweilige Stufe festgelegt sind, und wobei jede von dem Produkt durchlaufene Stufe aus einem Außenteil (Mn) und/oder einem Innenteil (Nn) besteht, durch welche das Produkt hindurchläuft.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenteil durch einen unbeweglichen peripheren Kranz (20) gebildet ist, welcher eine Führungsfläche bildet und welcher an die Außenfläche des Produktes die der jeweiligen Stufe entsprechende Temperatur anlegt, und daß der Innenteil durch eine drehbare Anordnung mit Rollen (25) gebildet ist, welche während der Behandlung an der Innenfläche des Rohrabschnittes zum Ablauf gelangt, wobei diese Rollen dem von einer Druckkammer (23) aufgebrachten Druck unterworfen sind, um so auf die Innenfläche des Produktabschnittes den Druck und die Vibrationsfrequenz, die der jeweiligen Stufe entsprechen, auszuüben, wobei die Anzahl der Rollen und die Drehgeschwindigkeit dieser Rollen auf der Innenfläche des Produktabschnittes derart gewählt sind, daß die Vibrationsfrequenz erreicht ist und der durch die Druckkammer auf die Rollen ausgeübte Druck der Druck der betreffenden Stufe ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Anordnung des Innenteils epizykloidische Ritzel (21, 22) aufweist, welche von einer Achse (26) angetrieben sind, die wenigstens für einen Teil der Stufen gemeinsam ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 zur Herstellung eines stangenförmigen Produktes, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe durch eine drehbare Anordnung gebildet ist, bei welcher das zu behandelnde Produkt jeweils durch den Mittelpunkt hindurchgeführt ist, und daß diese drehbare Anordnung durch eine Gruppe von inneren Rollen (153) gebildet ist, welche innerhalb einer peripheren Druckkammer (152) angeordnet sind, wobei diese Gruppe mit Hilfe einer äußeren Antriebsachse angetrieben ist und die Anzahl der Rollen und deren Drehgeschwindigkeit auf der Oberfläche des Abschnittes des zu behandelnden Produktes der Frequenz der betreffenden Stufe entspricht, während der innerhalb der Druckkammer herrschende, über die Rollen auf das Produkt übertragene Druck der Druck dieser Stufe ist und die Rollen auf der der Stufe zugeordneten Temperatur gehalten sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenteil und/oder der Außenteil jeder Stufe eine Buchse (101; 155) aufweist, welche direkt mit der Außenfläche und/oder der Innenfläche des zu behandelnden Produktes in Eingriff gelangt, und daß diese Buchse mit wenigstens einem Zirkulationspfad (102) versehen ist, welcher wenigstens teilweise auf der Seite des zu behandelnden Produktes mit einer Öffnung (105) versehen ist und Rollenelemente (103; 131; 153; 164) enthält, die teilweise durch die Öffnung des Zirkulationspfades vorstehen, um gegen die Oberfläche des zu behandelnden Produktes zu drücken.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zirkulationspfad (102) mäaderförmig ausgebildet ist und Abschnitte (104, 104') mit Rückführpfaden (106) aufweist, und daß wenigstens einige dieser Abschnitte (104) mit einer Öffnung (105) auf der Seite des zu behandelnden Produktes versehen sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die offenen Abschnitte (104) in Bezug auf die Achse der Buchse Längsabschnitte sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zweite Abschnitt (104) des Zirkulationspfades offen ist, so daß alle vorstehenden Rollenelemente in der selben Richtung zirkulieren.

10. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenelemente (103; 131; 153; 164) sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenelemente entlang des Zirkulationspfades angetrieben sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse ein Gehäuse (161) für die Verteilung eines Antriebsmediums aufweist, welches mit dem Zirkulationspfad in Verbindung steht, um dort das dem Zirkulierenlassen der Rollenelemente (164) dienende Antriebsmedium einzuleiten.

13. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln aus aktiven Kugeln (131) größeren Durchmessers und zwischengeschalteten Kugeln (132) kleineren Durchmessers bestehen, wobei die Kugeln größeren Durchmessers aus den offenen Abschnitten (104) des mäanderförmigen Pfades vorstehen, während die Kugeln kleineren Durchmessers die gegenseitige Trennung der Kugeln größeren Durchmessers sicherstellen.

14. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen modularen Aufbau besitzt, wobei jede Stufe aus einem Block besteht, welcher mit wenigstens einer Buchse ausgestattet ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Buchse variabel ist, so daß diese auf das zu behandelnde Produkt Kräfte übertragen kann.