DE7824485U1

DE7824485U1 - DEVICE FOR MANUFACTURING PLASTIC PIPES

Info

Publication number: DE7824485U1
Application number: DE19787824485
Authority: DE
Original assignee: RUHRCHEMIE AG 4200 OBERHAUSEN
Current assignee: RUHRCHEMIE AG 4200 OBERHAUSEN
Priority date: 1978-08-17
Filing date: 1978-08-17
Publication date: 1978-11-30

Description

4-200 Oberhausen 13, 01.08.1978 PLD schf-eig - GM 354-200 Oberhausen 13, 08/01/1978 PLD schf-eig - GM 35

Ruhrchenie Aktiengesellschaft, Oberhausen 13 Device for the production of plastic st off pipes

Hochmolekulares Niederdruckpolyethylen (UHMW-PE) einem Molekulargewicht von über >00 000 unterscheidet sich grundlegend von den üblichen Polyethylenen dvxch sein Schmelz- und Vi skosilräts verhalt en. Während bei Polyethylenen bis zu einem Molekulargewicht von 200 000 durch Temperaturerhöhung der Übergang in einer Schmelze mit guten Fließeigenschaften erreicht wird, gehen UHMW-PE durch Temperaturerhöhung lediglich in einen viskoselastischen Zustand über.High molecular weight low-pressure polyethylene (UHMW-PE) with a molecular weight of over> 00,000 differs fundamentally from the usual polyethylenes because of its melting and viscosity behavior. While in the case of polyethylenes with a molecular weight of up to 200,000 the transition in a melt with good flow properties is achieved by increasing the temperature, UHMW-PE only change into a viscoselastic state when the temperature is increased.

Die hohe Viskosität und die schlechten Fließeigenschaften lassen die Verarbeitung dieses Werkstoffs zu Rohren auf Ein- bzw. Doppelschneckenextruder mit herkömmlichen Rohrwerkzeugen ohne Zerstörung der Materialeigenschaften nicht zu. Da die mechanischen Eigenschaften von UHMW-PE (Festigkeit, Spannungsrißbeständigkeit^ hohe Kerbschlagzähii^keit, Gleitverhalten) ideale Voraussetzungen bieten für Rohre, die in pneumatischen und hydraulischen Feststoff transport (Quarz, Sand, Kohlesuspension) eingesetzt werden, schien es notwendig, ein Verfahren zu entwickeln, das eine Verarbeitung dieses Werkstoffes zu Rohren ermöglicht und ihm damit ein neues Anwendungsägebiet eröffnet.The high viscosity and poor flow properties mean that this material cannot be processed into pipes Single or twin screw extruder with conventional pipe tools without destroying the material properties not to. Since the mechanical properties of UHMW-PE (strength, stress cracking resistance ^ high notched impact strength, Sliding behavior) offer ideal conditions for pipes that are in pneumatic and hydraulic solids transport (quartz, sand, coal suspension) are used, it seemed necessary to develop a process which enables this material to be processed into pipes and thus opens up a new area of application for it.

Es ist bekannt, daß man mit Hilfe der Ramextrusion kontinuierlich Platten oder Stangen aus hochmolekularem Niederdruckpolyeihylen anfertigen kann (siehe z.B. DE-OS 17 29 W und DE-PS 17 78 258). Rohre aus UHMW-PE mit der erforderlichen Maßhaltigkeit nach BIN 8074 und den typischen Festigkeitseigenschaften des UHMW-PE konnten It is known that with the help of frame extrusion, plates or rods can be made continuously from high-molecular low-pressure polyethylene (see, for example, DE-OS 17 29 W and DE-PS 17 78 258). Pipes made of UHMW-PE with the required dimensional accuracy according to BIN 8074 and the typical strength properties of UHMW-PE were able to

7824485 30.11787824485 30.1178

dagegen "bisher nicht hergestellt werden.on the other hand "have not yet been produced.

Die Herstellung von Polytetrafluorethylenrohren mittels Kamextrusion iz'c von Steininger und Gtanprech in den Aufsatz "Extrusionsverarbeitung --on Polytetrafluorethylen-Füllstoff-riischuncen" in Kunststoffe 1977, S. 558 ff., beschrieben worden. Der bei der Rohrhersteil ing entstehende Druck ist dabei ein Vielfachen des Druckes, der : ir Erzeugung von Profilen mit Vollquerschnitt benötigt wird. Da die bei der Ramextrusion von UlIMW-PK entstehenden D-ücke erheblich höher sind als die Drücke, die sich bei der Rnmextrusion von Polytetrafluorethylen einstellen, wäre bei der Rohrextrusion von UHKW-PE nach dem genannten Verfahren eine Schädigung der Materialeigenschaften zu erwarten. Auch würde die Extruderkonstruktion info]pe des hohen Auslegungsdruckes wirtschaftlich \minteressant werden,The production of polytetrafluoroethylene pipes by means of Kamextrusion iz'c by Steininger and Gtansprech in the article "Extrusion processing --on polytetrafluoroethylene filler riischuncen" in Kunststoffe 1977, p. 558 ff., Has been described. The pressure that arises during the pipe production is a multiple of the pressure that is required for the production of profiles with full cross-sections. Since the pressure gaps that arise during the extrusion of UHKW-PK are considerably higher than the pressures that arise during the extrusion of polytetrafluoroethylene, damage to the material properties would be expected in the case of pipe extrusion of UHKW-PE using the process mentioned. Also, the extruder construction would be economically interesting because of the high design pressure,

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Raaextrusion von Kunststoffrohren zu entwickeln, mit der hohe Extrusionsdrücke vermieden v/erder.. Die Konstruktion des Ramextruders sollte möglichst einfach und kostengünstig sein.The object of the invention is to provide a device for Raaextrusion of plastic pipes to develop with the high extrusion pressures are avoided. The construction the rame extruder should be as simple and inexpensive as possible.

Die Erfindung besteht in einem Rasextruder -ur Herstellung von Kunststoffrohren, bestehend aus einem mit Heizelementen (2) beheizten Werkzeug (1), einem sich ic Werkzeug hin- und herbewegenden Stempel (3) und einem Dorn (7), der den Rohrinnendurchmese er bestimmt. Er ist dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn starr mit dem Stempel verbunden ist.The invention consists in a razor extruder for manufacture of plastic pipes, consisting of one with heating elements (2) heated tool (1), an ic tool reciprocating punch (3) and a mandrel (7), the he determines the inside diameter of the pipe. It is characterized by that the mandrel is rigidly connected to the punch.

Es zeigte sich, daß der Transport des Kunststoffpulvers sowie dessen Verpressung unter Plastifizierung zum gewünschten Rohr durch gemeinsame Vorwärts- und Rückwärtsbewegung von Dorn und Stempel, die starr miteinander verbunden sind« durchgeführt werden kann, ohne daß es zuIt was found that the transport of the plastic powder as well as its compression with plasticization to the desired Tube by joint forward and backward movement of the mandrel and punch, which are rigidly connected to one another are «can be carried out without having to

7124485 3111717124485 311171

GK 55GK 55

Störungen im Ablauf der Hamextrusion kommt. Es ist alBo weder erforderlich, daß der Dorn dauernd feststeht, noch ist es notwendig, daß der Stempel in Preßstellung gehalten wird, während der Dorn in die Ausgangsstellung zurückgezogen wird, wie es in dem genannten Artikel von Steininger und Stamprech auf S. 559» rechte Spalte, Abschnitt d, für den dort beschriebenen Ramextruder für Polytetrafluorethylen angegeben ist.Disturbances in the course of the main extrusion come. It is alBo neither required that the mandrel is permanently fixed, nor it is necessary that the punch is held in the pressing position while the mandrel is retracted into the starting position becomes, as it is in the article by Steininger and Stamprech mentioned on p. 559 "right column, Section d is given for the Ram extruder described there for polytetrafluoroethylene.

Es hat sich gezeigt, daß "bei der Ramextrusion von Rohren aus UHMW-PK in dem erfindungsgemäß ausgestalteten Extruder erheblich niedrigere Extrusionadrücke entstehen als bei der Pamextrusion eines entsprechenden Vollprofils. Neben dem niedrigen entstehenden Extruoionsdruck bringt die starre Verbindung von Dorn und Stempel eine erhebliche '? Vereinfachung des Extruderantriebs mit sich, in dem btempel und Uorn durch ein einziges Ilydraulikaggregat betätigt werden.It has been shown that "in the ram extrusion of pipes made of UHMW-PK in the extruder designed according to the invention significantly lower extrusion pressures are created than with the pame extrusion of a corresponding full profile. In addition to the low resulting extrusion pressure, the rigid connection of mandrel and punch a considerable '? Simplification of the extruder drive with it, in the btempel and Uorn operated by a single hydraulic unit will.

Die neue Kamextruderkonstruktion läßt sich nicht nur für die Herstellung von UHUW-PE-Rohren einsetzen, sonuern ganz allgemein für die Ramextrusion von Kunststoffrohren, also für alle Kunststoffe, die auf Grund ihrer besonderen Materialeigenschaften raniextrudiert werden, al30 üblicherweise im Schneckenextruder nicht verarbeitet werden können.The new Kame extruder construction can not only be used for the manufacture of UHUW-PE pipes, but completely generally for the extrusion of plastic pipes, so for all plastics that are extruded due to their special material properties, al30 usually cannot be processed in the screw extruder.

V/egen der verhältnismäßig geringen Drücke, die bei der Extrusion mit dem neuen Ramextruder· entstehen, ist dieser besonders für die Herstellung von Rohren aus UHMW-PE geeignet.V / egen the relatively low pressures that Extrusion with the new Rame extruder, this is especially for the production of pipes from UHMW-PE suitable.

Die Länge des Doms ist üblicherweise gleich der des Werkzeuges von der Einzugszone bis zum Austritt. Der Dorndurchmesser entspricht dem Innendurchmesser des zu extrudierenden Rohres unter Berücksichtigung der Schrumpfmasse·The length of the dome is usually equal to that of the Tool from the feed zone to the exit. The mandrel diameter corresponds to the inside diameter of the one to be extruded Tube taking into account the shrinkage mass

7824485 30.11787824485 30.1178

GM 35GM 35

Der Dorn, der auf der einen üeite starr mit dem Stempel verbanden ist, wird üblicherweise auf der Austragsseite des Werkzeuges nicht gelagert, da dies die Herstellung eines gleichmäßigen Rohres beeinträchtigen würde. Es wird daher während des Anfahrvorgangs eine den Dorn umhüllende lührungsbuchse ins Werkzeug geschoben, die mit dem Extrudat aus dem Werkzeug herausgetragen wird. Durch diese Anfahrhilfe bleibt der Dorn zentrisch geführt, bis or, vom E;:trudat voll umgeben, eine gleichmäßige Wandstärke sicherstellt. Lie erreichten Wandstärken liegen im Toleranzbereich für dickwandige Rohre entsprechend DIK 8074.The thorn, which on one side rigidly with the punch is connected, is usually on the discharge side of the tool is not stored as this would impair the production of a uniform pipe. It is therefore a mandrel enveloping during the start-up process guide bush pushed into the tool with the extrudate is carried out of the tool. With this starting aid, the mandrel remains centrally guided until or, by the E;: trudate fully surrounded, ensures a uniform wall thickness. Wall thicknesses achieved lie in the Tolerance range for thick-walled pipes according to DIK 8074.

Um die Unrundheit der extrudierten Rohre so gering wie möglich zu halten, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Rohre, die beim Abkühlen schrumpfen, einer gezielten Kühlung in einer unmittelbar an die Extrusion anschließenden strecke, in der das Rohr geführt wird (Kalibrierung), zu unterziehen. Diese Kalibrierung hat üblicherweise die ⁷j- bis 8-fache Lance des Außendurchmessers des hergestellten Rohres und ist entweder zylindrisch oder sich konisch verjüngend (< 1 : 50) ausgeführt. Die Kühlung der Kalibrierstrecke erfolgt am besten durch üantelkühlung mit Wasser bei einer Temperatur von 50 bis 100⁰C.In order to keep the out-of-roundness of the extruded pipes as low as possible, it has proven to be useful to cool the pipes, which shrink when they cool, in a section immediately following the extrusion, in which the pipe is guided (calibration), to undergo. This calibration is usually ⁷ to 8 times the length of the outside diameter of the pipe produced and is either cylindrical or conically tapered (<1:50). The cooling of the calibration is best done by üantelkühlung with water at a temperature of 50 to 100 ⁰ C.

Die mit dem erfinduncsgemäßen Extruder hergestellten Rohre sind insbesondere für die Auskleidung von Stahlrohren zu verwenden, und es lassen sich so die hohe mechanische Festigkeit von Stahl und die hohe Abriebfestigkeit sowie die geringe Wärmeleitfähigkeit des UHMW-PE optimal kombinieren. The pipes produced with the extruder according to the invention are used in particular for the lining of steel pipes, and so the high mechanical The strength of steel and the high abrasion resistance as well as the low thermal conductivity of the UHMW-PE combine optimally.

In der Zeichnung lig. 1 ist ein Eamextruder entsprechend der Erfindung dargestellt. Er besteht aus einem Werkzeug 1, das von Heizelementen 2 umgeben ist und von der Halteplatte 5 getragen wird. Der Aufgabetrichter 6 dient zurIn the drawing lig. 1 is an Eamextruder accordingly of the invention shown. It consists of a tool 1, which is surrounded by heating elements 2 and carried by the holding plate 5. The feed hopper 6 is used for

7824485 30.11787824485 30.1178

Zufuhr des zu extrudierenden Kunststoffpulvere. Der Stempel 3, der sich im Werkzeug hin- und herbewegt, wird durch das Hydraulikaggregat 4 angetrieben. Er bewirkt den Transport und die Verdichtung des Kunststoffpulvers. JVn dem Kolben 3 ist der Dorn 7, der den Innendurchmesser des extrudierten Rohrs bestimmt, starr befestigt. Die 1 ührungsbuchse 8 dient zur Lagerung des Doms beim Anfahren des Rainextruders.Supply of the plastic powder to be extruded. the The punch 3, which moves back and forth in the tool, is driven by the hydraulic unit 4. He does the transport and compaction of the plastic powder. JVn the piston 3, the mandrel 7, which determines the inside diameter of the extruded tube, is rigidly attached. the 1 guide bushing 8 is used to store the dome when starting up of the rough extruder.

Be!spiel 1 Example! Game 1

Es wurde mit einem Werkzeug extrudiert, das eine Länge von 937 min und einen Innendurchmesser von 83 mm hat, durchgeführt. Die WerKzeugbeheizung erfolgte über zwei elektrische iieizbänder von je 350 mm Länge mit einer Gesamtleistung von 3 KW, die über zwei Temperaturregler gesteuert werden. Das gewählte Temperaturprofil liegt in der eintragsseitigen Iieizzone bei 220⁰C und in der austragsseitigen Heizzone bei 160⁰C. Beim Arbeiten ohne Verwendung einer Kalibrierung stellte sich bei einem Ausstoß von 3i9 kg ^TJIIMW-FE/h im Extruder ein maximaler Druck von 152 bar ein. Bei Verwendung einer Kalibrierung ergab sich bei gleichem Durchsatz ein Druck von 208 bar. Das extrudierte Rohr hatte die Abmessungen von 100 χ 10 mm. Die physikalischen Eigenschaften des LJHKW-PE wurden beim Extruder nicht beeinträchtigt.It was extruded with a tool which has a length of 937 min and an internal diameter of 83 mm. The tools were heated by two electric heating belts, each 350 mm long, with a total output of 3 KW, which are controlled by two temperature regulators. The selected temperature profile is located in the insertion-side Iieizzone at 220 ⁰ C and in the discharge-heating zone at 160 ⁰ C. When working without using a calibration turned at an output of 3i9 kg ^T JIIMW-FE / h in the extruder a maximum pressure of 152 bar one. Using a calibration resulted in a pressure of 208 bar with the same throughput. The extruded pipe had the dimensions of 100 χ 10 mm. The physical properties of the LJHKW-PE were not impaired in the extruder.

Example 2

Bei ansonsten gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 wurde mit einem Dorn mit einem Durchmesser von 95 *&& gearbeitet. Beim Arbeiten ohne Kalibrierung stellte sich bei einem Ausstoß von 7»3 kg UHMW-PE/h im Extruder ein maximaler Druck von 223 bar ein. Bei Verwendung einer Kalibrierung ergab sich beim gleichen Durchsatz ein Druck von 371 bar.Otherwise the same conditions as in Example 1 were used with a mandrel with a diameter of 95 * && . When working without calibration, with an output of 7-3 kg UHMW-PE / h in the extruder, a maximum pressure of 223 bar was established. Using a calibration resulted in a pressure of 371 bar with the same throughput.

7824485 30.11787824485 30.1178

Claims

4200 Oberhausen 13 »August 1st, 1978 PLD schf-eig - GM

Rxi ^ rchemie Aktiengesellschaft, Oberhausen 13

Schutζ ansOrüche

Rara extruder for the production of plastic st off pipes, Consists of a tool (1) heated with heating elements (2), and one that moves and moves in the tool Stamp (3) and a mandrel (7) i of the Eohrinnerdiameter determined, characterized in that the Born is rigidly connected to the punch.

2. Ram extruder according to claim 1, characterized by a calibration subsequent to the extrusion tool with cooling jacket.

7824485 30.11787824485 30.1178