DE4406690A1 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines mit zugfesten Elementen verstärkten Stranges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit zugfesten Elementen verstärkten Stranges, wobei die zug­ festen Elemente durch Koextrusion in das Material des Stran­ ges eingebettet werden.

Aus der WO 92/00180 ist ein Verfahren zur Herstellung einer zugkraftverstärkten Kunststoffhülle bekannt, wobei in der Kunststoffhülle die zugfesten Elemente in Schmelzeform gleichzeitig mit dem zur Aufnahme dieser Elemente dienenden Hüllenmaterial extrudiert werden. Dieses Verfahren dient zur Herstellung von Umhüllungen für optische Lichtwellenleiter oder Kabel, wobei der Kunststoffstrang nach der Extrusion einem Torsionsvorgang unterworfen wird, so daß die zugfesten Elemente wendelförmig in der Hülle verlaufen.

Aus der EP 534 208 A1 ist ein Spritzkopf für die Koextrusion von mindestens zwei Kunststoffmaterialien bekannt, wobei für die Zuführung der Kunststoffmaterialien getrennte, in eine gemeinsame Austrittsdüse mündende Zuführungskanäle vorgesehen sind. Durch einen vorgeschalteten Homogenisierungsbereich wird erreicht, daß das nach der Extrusion innen liegende Material sich im wesentlichen in axialer Richtung erstreckt, während der Homogenisierungsbereich für das nach der Extrusion außen liegende Material sich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Koextrusion des Stranges so vorzunehmen, daß die zugfesten Elemente in mög­ lichst einfacher Weise zuverlässig in das Strangmaterial ein­ gebettet werden können. Diese Aufgabe wird bei einem Verfah­ ren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Material des Stranges über einen Beipaß zwei Austrittskanälen zugeführt wird, daß das über Austrittsdüsen zugeführte Material für die zugfesten Elemente zwischen den genannten Austrittskanälen in das Material des Stranges ein­ geleitet wird.

Durch die Verwendung eines die beiden Austrittskanäle mitein­ ander verbindenden Beipasses wird das Strangmaterial gleich­ mäßig und zuverlässig durch das Extrusionswerkzeug gefördert. Durch die Einleitung des Materials für die zugfesten Elemente über Austrittsdüsen, die zwischen den Austrittskanälen für das Strangmaterial liegen, ist ein gleichmäßiger und homoge­ ner Materialfluß für das Material der zugfesten Elemente gewährleistet und zugleich sichergestellt, daß eine gleich­ mäßige und allseitige Einbettung in das Strangmaterial erreicht wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einrichtung zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Extruderkopf mit zwei getrennten Zuführungen für Strangmaterial und Material für zugfeste Ele­ mente vorgesehen sind, daß zwei über einen Beipaß miteinander verbundene Austrittskanäle vorgesehen sind, die mit der Zuführung für das Strangmaterial verbunden sind und daß zwi­ schen den Austrittskanälen eine Anzahl von Austrittsdüsen vorgesehen ist, die mit der Eintrittsöffnung für das Material für die zugfesten Elemente verbunden sind.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert, in denen ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 im Querschnitt einen Extruderkopf zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 in Frontansicht in vergrößerter Darstellung ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestelltes Rohr.

In Fig. 1 ist ein Extruderkopf EX mit einem axial sich erstreckenden Führungskörper FK1 vorgesehen, der eine durch­ gehende, sich in Durchlaufrichtung (von links nach rechts) verjüngende Bohrung BO aufweist. Über diese Bohrung BO können zusätzliche Elemente eingeführt werden, die in das Innere eines Stranges LA eingeführt werden sollen. Im vorliegenden Beispiel ist angenommen, daß der dargestellte Extruderkopf EX zur Herstellung einer Lichtwellenleiterader LA dienen soll, so daß durch die Bohrung BO mindestens ein Lichtwellenleiter LW hindurchgeführt wird. Dieser Lichtwellenleiter kann auch in eine Füllmasse eingebettet sein, wozu im Inneren des Extruderkopfes EX hier nicht näher dargestellte, ebenfalls axial verlaufende Fülldüsen verwendet werden, die im Bereich der Austrittsstelle der Bohrung BO enden. Der Strang LA kann auch eine andere Form aufweisen und z. B. in Form eines Stabes oder eines anderen Profilelementes ausgebildet sein.

Im Inneren des zylindrischen Führungskörpers FK1 ist an dessen ausgangsseitigem Ende ein hülsenförmiger Dorn DO vorgesehen, der in Durchlaufrichtung gesehen einen kreiszy­ lindrisch ausgebildeten Teilbereich DO1, einen innen und außen etwa konisch verlaufenden Teilbereich DO2 und einen etwa kreiszylindrisch ausgebildeten Teilbereich DO3 mit ver­ kleinertem Durchmesser aufweist. Auf dem inneren Führungskörper FK1 sitzen in Durchlaufrichtung gesehen drei äußere Führungskörper FK2, FK23 und FK3 auf, die etwa ringförmig ausgebildet sind und außen durch den Anpressdruck von Verschraubungen z. B. VS1 und VS2 zusammengehalten werden. Die Verschraubung VS1 preßt dabei den inneren Führungskörper FK1 in lagegesicherter Weise in den Extruderkopf EX ein.

Im Bereich des Führungskanals FK2 ist eine Eintrittsöffnung EO1 vorgesehen, über die plastifiziertes Kunststoffmaterial M1 zugeführt wird, das zur Bildung des Strangmaterials LM des Stranges LA dient. Das Material M1 gelangt über einen etwa schräg verlaufenden Kanal KA1 zu einem Ringnut RN1, an den sich ein als Austrittskanal arbeitender Ringspalt SP11 anschließt, der in seinem ersten Teil etwa parallel zur Extrusions- oder Durchlaufrichtung des zu extrudierenden Stranges LA verläuft und in seinem zweiten Teil schräg, d. h. etwa konusförmig. Der zugehörige Austrittskanal SP11a endet als etwa ringförmiger Spalt an der Außenfläche des Dornes DO, von wo aus das Material M1 über einen kleinen Teilbereich etwa parallel zur Extrusionsrichtung des Stranges LA geführt wird.

Die Ringnut RN1 ist in einem Teilbereich RN11 etwas verbrei­ tert und dort über einen Beipaß BP mit einer weiteren Ringnut RN2 verbunden, die am Ende des Beipasses BP eine Erweiterung RN21 aufweist. Von der Ringnut RN2 aus wird ein als Ringspalt ausgebildeter Austrittskanal SP12 ebenfalls mit dem Material M1 versorgt. Der zweite Austrittskanal SP12 weist - wie in der EP 534 208 A1 näher erläutert - zunächst einen etwa radial verlaufenden Teilbereich und dann einen etwa schräg (konusförmig) verlaufenden, sich nach außen hin erweiternden Teilbereich auf. Dieser äußere Austrittskanal SP12 mündet in eine Öffnung SP12a, und zwar etwa in dem Bereich DO2 des Dor­ nes DO, der etwa konusförmig verläuft. Der Austrittskanal SP11 bildet zusammen mit dem Austrittskanal SP12 eine konzen­ trische Doppel - Ringdüsenanordnung. Die beiden Material- Teilströme, welche von den Austrittskanälen SP11 und SP12 kommen, vereinigen sich zu einem gemeinsamen Materialstrom, der durch einen äußeren, eine konische Öffnung aufweisenden Düsenkörper DK zu dem homogenen Körper LA geformt wird. Der Extruderspritzkopf EX weist eine ringförmige Austrittsdüse AD auf, in die die beiden Materialströme münden. Die innere Form des Stranges LA wird bestimmt durch die Form des Dornes DO. Im vorliegenden Beispiel liefert das rohrförmige Ende DO3 ein stranggepreßtes Rohr. Endet der Dorn im Bereich von DO3 dage­ gen als Spitze, dann entsteht ein stabförmiger Strang.

In vielen Fällen ist es wünschenswert, in einen auf diese Weise extrudierten Kunststoffstrang LA zusätzlich zugfeste Elemente aus anderen Materialien einzubetten, wobei diese Einbettung möglichst dicht und gleichmäßig erfolgen soll. Hierzu ist beim Spritzkopf EX eine weitere Eintrittsöffnung EO2 vorgesehen, die in dem mittleren Führungskörper FK23 angeordnet ist und der das Material M2 für zugfeste Elemente zugeführt wird, die in der Darstellung nach Fig. 2 mit TE1 - TEn bezeichnet sind. Es ist im allgemeinen zweckmäßig, diese n zugfesten Elemente gleichmäßig über den Umfang des Stranges LA zu verteilen. Für das Material M2 kann zweckmäßig PC, LCP, PA oder dergleichen gewählt werden. Jedenfalls ist dieses Material im erkalteten Zustand zugfester und vorzugsweise auch schrumpfarmer als das Material M1, in das es eingebettet werden soll. Als Umhüllungsmaterial M1 wird zweckmäßig verwendet PE, PP, PVC etc.

An die Einführungsöffnung EO2 schließt sich ein etwa radial verlaufender Kanal KA2 an, der in eine Ringnut RN21 mündet, von der aus einzelnen Austrittsdüsen SP2 abzweigen, die zwi­ schen den Ringkanälen SP11 und SP12 verlaufen und deren Zahl n und Anordnung so gewählt wird, daß die gewünschte Vertei­ lung der zugfesten Elemente TE1 - TEn nach Fig. 2 erreicht wird. Im unteren Teil der Zeichnung liegt keine entsprechende Austrittsdüse vor, d. h. die Führungskörper FK23 und FK2 liegen mit ihrer Stoßstelle dicht aufeinander. Dagegen setzt sich im oberen Teil der Zeichnung die Austrittsdüse SP2, ggf. in verjüngter Form, so weit fort, daß sie mit einer entspre­ chend gestalteten Öffnung SP2a in den Material-Teilstrom mün­ det, der vom Austrittskanal SP11a kommt. Das Material M2 für die zugfesten Elemente TE1 - TEn wird durch den eigenen Druck sowie durch den Materialfluß des Teilstromes des Materials M1 aus dem Austrittskanal SP11 mitgenommen und in Durchlaufrich­ tung nach rechts befördert. Bereits in diesem Teilbereich ergibt sich eine enge Verbindung zwischen dem Material- Teilstrom des Materials M1 und dem fadenförmigen Material­ strom von M2. Jedoch vermischen sich beide Materialien nicht miteinander sondern es kommt nur zu einer definierten Einbet­ tung. Diese definierte Einbettung wird besonders auch dadurch gefördert, daß der verbleibende Steg ST12 zwischen dem Aus­ trittskanal SP11a und den Austrittsdüsen SP2 in dem Teilbe­ reich DO1 endet, in dem die Außenfläche des Dorns DO etwa kreiszylindrischen konstanten Querschnitt aufweist. Das Ende des Steges ST12 und die Oberfläche des Dornes DO verlaufen in diesem Teilbereich DO1 etwa parallel zueinander, auch der Steg ST22 zwischen den Austrittsdüsen SP2 und dem äußeren Austrittskanal SP12 liegt noch weitgehend in einem Bereich, in dem ebenfalls ein etwa kreiszylindrischer Spalt zwischen der Außenfläche des Dorns DO und dem Ende des Steges ST22 gebildet wird. Dagegen erfolgt die Zuführung des zweiten, d. h. äußeren Material-Teilstromes über den Austrittskanal SP12 dort, wo ( Bereich DO2) die Außenfläche des Dornes DO bereits etwa konisch verläuft. Dies liefert eine gute Mitnah­ me und Einbettung des für die zugfesten Elemente TE1 - TEn vorgesehenen fadenförmigen Materialstroms des Materials M2. Im Endergebnis wird also eine Struktur erreicht, bei der in vorgegebener Weise die zugfesten Elemente TE1 - TEn in das Hüllenmaterial LM des Stranges LA eingebettet ist. Die Art und Weise der Verteilung der zugfesten Elemente TE1 - TEn über dem Querschnitt des Stranges LA kann durch die entspre­ chende Verteilung der Austrittsdüsen SP2 über den Umfang hin beliebig eingestellt werden. So können auch ungleichmäßige oder einseitige Verteilungen von Zugelementen TE1 - TEn erhalten werden. Die Querschnittsform der zugfesten Elemente TE1 - TEn hängt von der Gestaltung des Austrittsquerschnitts SP2a der Austrittsdüsen SP2 ab. Wenn diese dort kreiszylin­ drisch gestaltet werden, dann ergeben sich Zugelemente TE1 - TEn mit kreisförmigen Querschnitt. Werden sie flach gestal­ tet, oval oder rechteckig, dann ergeben sich eingebettete zugfeste Elemente TE1 - TEn von entsprechend flachem, ovalem oder rechteckigem Querschnitt.

Die Lage der zugfesten Elemente TE1 - TEn innerhalb des Strangmaterials LM des Körpers LA kann in einfacher Weise dadurch gesteuert werden, daß der Führungskörper FK1, ggf. zusammen mit dem Dorn DO, in Achsrichtung verschiebbar ausge­ bildet wird, wie durch den Pfeil PF angedeutet ist. Verschiebt man den Führungskörper FK1 weiter nach rechts, dann wird die Spaltbreite des Austrittskanals SP11 kleiner. Es gelangt dadurch mehr Material von M1 in den Austrittskanal SP12. Dies hat zur Folge, daß die äußere Materialstärke, d. h. der Abstand zwischen der Außenoberfläche des Stranges LA und den jeweiligen zugfesten Elementen TE1 - TEn größer wird. Um­ gekehrt bewirkt eine Verschiebung des Führungskörpers FK1 entgegen der Durchlaufrichtung, d. h. nach links, eine Verrin­ gerung der Wandstärke zwischen der Außenoberfläche des Stran­ ges LA und den jeweiligen zugfesten Elementen TE1 - TEn. Durch die Änderung mindestens einer Spaltbreite der Aus­ trittskanäle SP11 und/oder SP12 läßt sich somit die relative Lage der zugfesten Elemente in einfacher Weise einstellen.

Die Mündung SP11a des Austrittskanals SP11 und die Mündungen SP2a der Austrittsdüsen SP2 liegen zweckmäßig in einem Bereich, in dem die Oberfläche des Dorns DO etwa kreiszylin­ derförmig verläuft, d. h. die Spalte zwischen den Stegen ST12 und ST22 sind etwa kreisringförmig.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung eines mit zugfesten Elementen (TE1 - TEn) verstärkten Stranges (LA), wobei die zugfesten Elemente durch Koextrusion in das Material (M1) des Stranges (LA) eingebettet werden, dadurch gekennzeichnet , daß das Material (M1) des Stranges (LA) über einen Beipaß (BP) zwei Austrittskanälen (SP11, SP12) zugeführt wird, und daß das über Austrittsdüsen (SP2) zugeführte Material für die zugfesten Elemente (TE1 - TEn) zwischen den genannten Aus­ trittskanälen in das Material des Stranges (LA) eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Strang (LA) ein Rohr hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Rohr mindestens ein Lichtwellenleiter (LW) einge­ legt wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet,
daß ein Extruderkopf (EX) mit zwei getrennten Zuführungen (EO1, EO2) für Strangmaterial (M1) und Material (M2) für zugfeste Elemente (TE1 - TEn) vorgesehen ist,
daß zwei über einen Beipaß (BP) miteinander verbundene Aus­ trittskanäle (SP11, SP12) vorgesehen sind, die mit der Zufüh­ rung (EO1) für das Strangmaterial (M1) verbunden sind und daß zwischen den Austrittskanälen (SP11, SP12) eine Anzahl von Austrittsdüsen (SP2) vorgesehen ist, die mit der Eintritts­ öffnung (EO2) für das Material für die zugfesten Elemente (TE1 - TEn) verbunden sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Extruderkopf (EX) mindestens ein in Abzugsrichtung des Materials gesehen axial verschiebbares Element (FK1) vor­ gesehen ist, das eine Einstellung der Lage der zugfesten Ele­ mente (TE1 - TEn) innerhalb des Strangmaterials (LM) ermög­ licht.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß verschiebbare Element einen konisch verlaufenden Teilbe­ reich (DO3) aufweist, in dem der äußere Austrittskanal (SP12) mündet.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltbreite mindestens eines Austrittskanals (SP11) veränderbar ausgebildet ist.