JP2020510564A - 多成分押出ダイヘッド、多成分押出システムおよびコンポジットチューブの製造方法 - Google Patents

多成分押出ダイヘッド、多成分押出システムおよびコンポジットチューブの製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、コンポジットチューブ(1)を製造する多成分押出ダイヘッド(13)に関し、押出ノズル(29)と、第1メルトフロー(16)および第2メルトフロー(17)を押出ノズル(29)に供給するように構成されたメインダイヘッド(18)であって、第1メルトフロー(16)および第2メルトフロー(17)が、メインダイヘッド(18)から押出ノズル(29)のノズル吹出口(38)の方向に遠ざかるように配向された搬送方向(F)に、押出ノズル(29)内で互いに別々に案内されるメインダイヘッド(18)と、メルトフロー分配装置(34)であって、押出ノズル(29)内およびメインダイヘッド(18)の外側に配置され、第1メルトフロー(16)をその周方向(U16)に分割するように構成され、分割された第1メルトフロー(16)に第2メルトフロー(17)を供給するように構成され、これにより、第2メルトフロー(17)の少なくとも1つの部分(62、63)が、周方向(U16)で第1メルトフロー(16)内に配置されるメルトフロー分配装置(34)とを備える。【選択図】図5

Description

本発明は、多成分押出ダイヘッド、このような多成分押出ダイヘッドを備えた多成分押出システム、および、コンポジットチューブの製造方法に関する。
コルゲートチューブまたはコルゲートパイプは、特に自動車工学において電線などのケーブル用の保護導管として使用できる。組み立てるために、ケーブルは、引っ張られたり、押されたり、あるいは、コルゲートチューブに敷設されたりする。
独国特許出願公開第102015104256号(DE 10 2015 104 256 A1)は、被覆線用のプラスチック製のコルゲートパイプを開示している。コルゲートパイプは、その外周に沿って波形部を備える。波形部は、半径方向に突出した領域と、この半径方向に突出した領域に対して内側に変位した領域とを含む。この半径方向に突出した領域は、半径方向の内側に変位した領域よりも硬いプラスチック材料で構成されている。より柔らかいプラスチック材料によって、コルゲートパイプの柔軟性を調整できる。そして、コルゲートパイプの摩耗特性は、より硬いプラスチック材料によって調整できる。
様々なプラスチック材料を使用できるようにするためには、多成分押出システムを使用することが必要とされる。このような多成分押出システムでは、多成分押出システムのメインダイヘッドで2つの異なるプラスチック材料が組み合わされる。
本発明の目的は、これを背景として改良された多成分押出ダイヘッドを提供することにある。
そこで、コンポジットチューブを製造する多成分押出ダイヘッドを提案する。多成分押出ダイヘッドは、押出ノズルと、第1メルトフローおよび第2メルトフローを押出ノズルに供給するように構成されたメインダイヘッドであって、第1メルトフローおよび第2メルトフローが、メインダイヘッドから押出ノズルのノズル吹出口の方向に遠ざかるように配向された搬送方向に、押出ノズル内で互いに別々に案内されるメインダイヘッドと、メルトフロー分配装置であって、押出ノズル内およびメインダイヘッドの外側に配置され、その周方向に第1メルトフローを分割するように構成され、分割された第1メルトフローに第2メルトフローを供給するように構成され、これにより、第2メルトフローの少なくとも1つの部分が、周方向で第1メルトフロー内に配置されるメルトフロー分配装置とを備える。
メルトフロー分配装置がメインダイヘッド内に配置されていない結果として、メルトフロー分配装置を特に迅速かつ簡単に交換できる。メルトフロー分配装置によって、結果として最適な材料誘導と最適な材料分配を得る。結果として、多成分押出ダイヘッドで使用されるプラスチック材料の滞留時間が短くなる。メルトフロー分配装置の簡単な交換によって、いくつかのプラスチック材料を軸方向に押し出す様々な可能性がもたらされる。
メルトフロー分配装置は、特にメインダイヘッドから離間して配置されている。多成分押出ダイヘッドは、例えば二成分押出ダイヘッドまたは三成分押出ダイヘッドであってもよい。多成分押出ダイヘッドは、コルゲートチューブまたはコルゲートパイプの製造に特に適している。このために、コルゲーターは、搬送方向で見てノズル吹出口の下流側に配置されてもよい。しかし多成分押出ダイヘッドは、滑らかなチューブ、滑らかなパイプまたはその他の外形の製造にも適していてもよい。
第1メルトフローは第1プラスチック材料で形成される。第2メルトフローは第2プラスチック材料で形成される。第1プラスチック材料は一次成分とも呼ばれる。第2プラスチック材料は二次成分とも呼ばれる。第1プラスチック材料と第2プラスチック材料は互いに異なる。例えば、第1プラスチック材料と第2プラスチック材料は互いに化学的に異なる。あるいは、第1プラスチック材料と第2プラスチック材料は、異なる色のみを有してもよい。多成分押出ダイヘッドを使用して、2種類以上の異なるプラスチック材料を加工してもよい。例えば、その場合、メインダイヘッドは、第1メルトフロー、第2メルトフローおよび第3メルトフローを押出ノズルに供給するのに適していてもよい。使用されるプラスチック材料の数、および、メルトフローの数は限定されない。
好ましくは、押出ノズルは、外側ノズルと、外側ノズル内に配置された内側ノズルとを備える。外側ノズルおよび内側ノズルは、対称軸に対して回転対称になるように設計されている。外側ノズルは、メインダイヘッドのノズルホルダーに接続されていてもよい。例えば、外側ノズルは、ノズルホルダーに螺合されていてもよい。好ましくは、内側ノズルは、取付要素、取付ロッドおよびメルトフロー分配装置によって、メインダイヘッドに螺合されている。好ましくは、第1メルトフローは、外側ノズルと内側ノズルとの間に案内される。好ましくは、第2メルトフローは、内側ノズルと取付ロッドとの間に案内される。
好ましくは、メインダイヘッドは、回転対称の穴が設けられたベース本体を備える。この穴には、いわゆるトーピードを配置することができる。トーピードは、円錐形のメルト分配器を備える。メルト分配器は、第1メルトフローを分割して、外側ノズルに供給するように構成されている。トーピードは、分配板をさらに備え、これにより、第2メルトフローを内側ノズルに供給する。すなわち、第2メルトフローは、メルトフロー分配装置の方向の第1メルトフロー内で搬送方向に案内される。
第1メルトフローがその周方向に分割されることは、搬送方向に延びる少なくとも1つのギャップによって分割されることを意味すると理解されるべきである。すなわち、第1メルトフローは、周方向で閉じられていない。押出ノズル内およびノズル吹出口の直前で、第2メルトフローの部分は、メルトフロー分配装置によって第1メルトフローのギャップに供給される。すなわち、第1メルトフローに設けられたギャップは、第2メルトフローの部分によって直ちに閉じられる。
好ましくは、第1メルトフローは、メルトフロー分配装置によって複数の部分に分割される。第2メルトフローの1つの部分は、周方向で見た場合、特に第1メルトフローの2つの部分との間に常に配置され、および、その逆も同様である。第2メルトフローの部分が、第1メルトフローの周方向で第1メルトフロー内に配置されることは、分割された第1メルトフローが第2メルトフローの部分の両側に配置されることを意味すると理解されるべきである。第1メルトフローの半径方向で見たとき、このメルトフローは、特に上下に配置されず、第1メルトフローの周方向で見たときに互いに隣接して互いに平行に配置される。すなわち、第2メルトフローは、半径方向で見て、特に第1メルトフローの外側に配置され、および/または、その逆も同様である。第1メルトフローと第2メルトフローは、特に混合しない。
一実施形態によれば、メルトフロー分配装置は、ノズル吹出口の内または上に配置される。
すなわち、メルトフロー分配装置は、メインダイヘッドから任意の距離に配置することができる。その結果、メルトフロー分配装置は、特に簡単に交換できる。
他の実施形態によれば、メルトフロー分配装置の前面は、ノズル吹出口と同一平面にある。
好ましくは、メルトフロー分配装置の前面は、ノズル吹出口の一部である。この前面は、メインダイヘッドとは反対側に面している。メルトフロー分配装置は、特に、外側ノズル内に配置されている。
他の実施形態によれば、メルトフロー分配装置には、ノズル吹出口から到達可能な取付要素が設けられていて、メルトフロー分配装置は、取付要素を解放した後、押出ノズルから取り外すことができる。
好ましくは、メルトフロー分配装置は、ベース本体を備える。ベース本体は、対称軸に対して回転対称であるように構成されていて、穴の形をした受け領域が設けられている。取付要素は、受け領域に受け入れられてもよい。取付要素は、例えば、取付ロッドの雄ねじに対応するように設計された雌ねじを有してもよい。取付要素はさらに、取付部を有してもよい。取付部は、例えば、六角ソケットであってもよい。その結果、メルトフロー分配装置は、簡単かつ迅速に交換することができる。メルトフロー分配装置を分解および組み立てるために、メインダイヘッドを分解する必要がない。
他の実施形態によれば、メルトフロー分配装置は、取付要素、および、押出ノズルを通過する取付ロッドによって、メインダイヘッドに取り付けられる。
好ましくは、取付ロッドは、メインダイヘッドのトーピードの分配板に螺合している。第2メルトフローは、取付ロッドと内側ノズルの間に案内される。ベース本体では、好ましくは、メルトフロー分配装置は、取付ロッドが受け入れられる中央穴を備える。
他の実施形態によれば、メルトフロー分配装置は、少なくとも1つのメルト分配器を有し、メルト分配器は、第1メルトフローをその周方向に分割するように構成されている。
メルト分配器の数は、任意である。例えば、12個のメルト分配器が設けられてもよい。しかし、1個、2個、3個あるいは任意の数のメルト分配器のみが設けられてもよい。好ましくは、複数のメルト分配器が設けられ、第1メルトフローを複数の部分に分配する。メルト分配器は、アイランドと呼ばれることもある。メルト分配器は、内側の外側ノズルに接触する。
他の実施形態によれば、少なくとも1つのメルト分配器は、前縁と2つの側壁とを有し、2つの側壁は、前縁から互いに離間する搬送方向に延びている。
好ましくは、側壁は、V字状に配置されている。側壁は、まっすぐであってもよい。あるいは、側壁は、弧状に湾曲していてもよい。第1メルトフローは、前縁と側壁によって分割される。第1メルトフローの分配は、前縁から開始される。斜めに配置された側壁は、第1メルトフローを分離するように案内し、これにより、分割された第1メルトフロー内に第2メルトフローの部分が配置されることができる。好ましくは、前縁は、メルトフロー分配装置の対称軸に直交するように配置される。しかし、前縁は、対称軸に対して傾斜して配置されてもよい。
他の実施形態によれば、少なくとも1つのメルト分配器は、弧状、特に円弧状の後壁を有する。
すなわち後壁は、湾曲している。後壁は、搬送方向で見て前縁の下流側に配置されている。後壁は、平坦またはV字状に設計してもよい。好ましくは、後壁と斜めに配置された側壁との間には、2つのさらなる側壁が互いに平行に配置されている。後壁は、特定の円筒形である。好ましくは、少なくとも1つのメルト分配器は、円弧状に湾曲した外面も有する。この外面によって、少なくとも1つのメルト分配器は、内側の外側ノズルに当接することができる。すなわち、好ましくは、第1メルトフローは、メルト分配器の外面と外側ノズルとの間を通過することはできない。
他の実施形態によれば、メルトフロー分配装置は、少なくとも1つの穴を有し、この穴は、分割された第1メルトフローに第2メルトフローを供給するように構成されている。
少なくとも1つの穴は、チャネルと呼ばれることもあり、溝であってもよい。少なくとも1つの穴は、特に斜めに配置されている。例えば、少なくとも1つの穴は、メルトフロー分配装置の対称軸に対して傾斜角30°から50°、好ましくは傾斜角35°から45°、より好ましくは傾斜角40°で配置される。好ましくは、複数の穴は、メルトフロー分配装置の周囲に均等に分配されている。特に、このような穴は、各メルト分配器に割り当てられる。穴によって、第2メルトフローが第1メルトフローに供給される。穴は、メルトフロー分配装置のベース本体の円錐台形のメルト分流部からベース本体の外面の方向に配向されている。
他の実施形態によれば、少なくとも1つの穴は、少なくとも1つのメルト分配器を少なくとも部分的に通過する。
好ましくは、少なくとも1つの穴は、少なくとも1つのメルト分配器を貫通する。穴は、特に少なくとも1つのメルト分配器の後面を貫通する。その結果、少なくとも1つのメルト分配器の直後に、第2メルトフローの部分を第1メルトフローに供給することができる。その結果、第1メルトフローと第2メルトフローとの混合が確実に防止される。
このような多成分押出ダイヘッドを備えた多成分押出システム、第1メルトフローをメインダイヘッドに供給する主押出機、および、第2メルトフローをメインダイヘッドに供給する補助押出機がさらに提案されている。
多成分押出システムは、複数の補助押出機を備えてもよい。例えば、各補助押出機を使用することによって、異なるプラスチック材料をメインダイヘッドに供給することができる。多成分押出システムは、上述のコルゲーターを備えてもよい。
多成分押出ダイヘッドによってコンポジットチューブを製造する方法も提案されている。この方法は、以下のステップを含む。すなわちこの方法では、メインダイヘッドによって第1メルトフローおよび第2メルトフローを押出ノズルに供給し、メインダイヘッドから押出ノズルのノズル吹出口の方向に遠ざかるように配向された搬送方向に、第1メルトフローおよび第2メルトフローを押出ノズル内に別々に案内し、押出ノズル内とメインダイヘッドの外側に配置されたメルトフロー分配装置によって、第1メルトフローをその周方向に分割し、さらに、メルトフロー分配装置によって、第2メルトフローを分割された第1メルトフローに供給することにより、第2メルトフローの少なくとも1つの部分を周方向で第1メルトフロー内に配置する。
第2メルトフローの少なくとも1つの部分が、周方向で第1メルトフロー内に配置されていることは、周方向で見て第1メルトフローによって、第2メルトフローの少なくとも1つの部分が両側で囲まれていることを意味すると理解されるべきである。第1メルトフローの半径方向で見て、第1メルトフローおよび第2メルトフローは、特に上下に配置されていない。これは、特に半径方向で見たときに、第2メルトフローの部分が第1メルトフローの外側に配置されることを意味する。第1メルトフローを分割し、第2メルトフローを第1メルトフローに供給することは同時に生じてもよい。第1メルトフローは、例えば、主押出機によってメインダイヘッドに供給されてもよい。第2メルトフローは、補助押出機によってメインダイヘッドに供給されてもよい。第1メルトフローは第1プラスチック材料を備える。第2メルトフローは第2プラスチック材料を備える。例えば、第2プラスチック材料は、第1プラスチック材料よりも柔らかい。
一実施形態によれば、第2メルトフローの少なくとも1つの部分は、第1メルトフローの2つの部分の間に周方向に配置される。
好ましくは、少なくとも2つのメルト分配器が設けられ、これらのメルト分配器は、第1メルトフローを2つの部分に分割するように構成されていて、この2つの部分の間には、第2メルトフローの部分がそれぞれ配置される。しかし、メルト分配器の数は任意である。好ましくは、2つ以上のメルト分配器が設けられる。例えば、12個のメルト分配器であって、第1メルトフローを12個の部分に分配するメルト分配器が設けられてもよい。好ましくは、第1メルトフローの1つの部分と第2メルトフローの1つの部分は、周方向に互いに隣接して交互に配置される。
他の実施形態によれば、第1メルトフローは複数の部分を有し、第2メルトフローは複数の部分を有し、第1メルトフローの部分と第2メルトフローの部分は、周方向に交互に配置され、これにより、第1メルトフローの1つの部分は、第2メルトフローの2つの部分の間に配置され、および、その逆も同様である。
第1メルトフローの部分の数および第2メルトフローの部分の数は任意である。好ましくは、第1メルトフローの部分の数は、第2メルトフローの部分の数と一致する。
他の実施形態によれば、第1メルトフローが分割され、これにより、分割された第1メルトフローに第2メルトフローが供給されて、第1メルトフローの部分および第2メルトフローの部分がそれぞれ、コンポジットチューブの壁厚全体にわたって、コンポジットチューブの半径方向に延びている。
これは、半径方向で見たときに、第1メルトフローの部分と第2メルトフローの部分が上下に配置されていないことを意味すると理解されるべきである。第1メルトフローの部分は、特に第2メルトフローの第2プラスチック材料を含まず、第2メルトフローの部分は、特に第1メルトフローの第1プラスチック材料を含んでいない。
多成分押出ダイヘッド、多成分押出システム、および/または、方法のさらなる可能な実施形態はまた、上記または例示的な実施形態を参照して以下に記載される特徴または実施形態について、明示的に言及されていない組み合わせを含む。ここで当業者はまた、多成分押出ダイヘッド、多成分押出システム、および/または、方法のそれぞれの基本形態に対する改善または追加として個々の態様を追加する。
多成分押出ダイヘッド、多成分押出システム、および/または、方法のさらなる有利な実施形態または態様は、従属請求項および、多成分押出ダイヘッド、多成分押出システム、および/または、方法の以下に記載される例示的な実施形態の主題である。多成分押出ダイヘッド、多成分押出システム、および/または、方法は、添付図面を参照しながら以下でさらに詳細に説明される。
コンポジットチューブの一つの実施形態を示す概略斜視図である。 図1のコンポジットチューブを備えたワイヤハーネスの概略正面図である。 多成分押出システムの一つの実施形態を示す概略正面図である。 図3の切断線IV−IVによる多成分押出システムの概略断面図である。 図4のVの詳細図である。 図5のVIの詳細図である。 図1の多成分押出システム用のメルトフロー分配装置の一つの実施形態を示す概略斜視図である。 図7のメルトフロー分配装置の他の概略斜視図である。 図7のメルトフロー分配装置の概略側面図である。 図7のメルトフロー分配装置の概略正面図である。 図7のメルトフロー分配装置の概略背面図である。 図11の切断線XII−XIIによるメルトフロー分配装置の概略断面図である。 図7のXIIIの詳細図である。 図8のXIVの詳細図である。 コンポジットチューブの他の実施形態を示す概略斜視図である。 図1または図15のコンポジットチューブを製造する方法の一つの実施形態を示す概略ブロック図である。
特に明記しない限り、同一または機能的に等価な要素には、図中に同一参照符号が付されている。
図1は、コンポジットチューブ1の一つの実施形態を示す概略斜視図である。図2は、このようなコンポジットチューブ1を備えたワイヤハーネス2の一つの実施形態を示す概略正面図である。コンポジットチューブ1はコンポジットパイプとも呼ばれる。コンポジットチューブ1は、互いに接続される異なるプラスチック材料から製造されるため、コンポジットチューブと呼ばれる。好ましくは、プラスチック材料は、互いに化学的に異なる。コンポジットチューブ1は、特にコルゲートチューブまたはコルゲートパイプであり、コルゲートチューブまたはコルゲートパイプとも呼ばれることもある。コンポジットチューブ1は、滑らかなチューブであってもよい。
コンポジットチューブ1は、中心軸すなわち対称軸M1に関して回転対称であるように設計されてもよい。コンポジットチューブ1は、長手方向Lを有する。長手方向Lは、対称軸M1に平行に配向されている。長手方向Lは、図1での左から右または右から左の向きに配向されてもよい。図1では、長手方向Lは、左から右に向かっている。
コンポジットチューブ1はさらに、対称軸M1から離れて配向された半径方向R1を有する。半径方向R1は、対称軸M1に直交している。半径方向R1は、特に対称軸M1から離れてコンポジットチューブ1の内壁3に向かって配向されている。
コンポジットチューブ1はさらに、周方向U1を有する。周方向U1は、時計回りまたは反時計回りに配向されてよい。図2に示すように周方向U1は、反時計回りに配向されてよい。好ましくは、周方向U1は、内壁3に平行に配向される。周方向U1は、コンポジットチューブ1の周方向とも呼ばれる。
コンポジットチューブ1は、図2に示すワイヤハーネス2を製造することに特に適している。この目的のために、複数のケーブル4〜6は、コンポジットチューブ1、特にコンポジットチューブ1の内部空間Iに収容される。例えば、ケーブル4〜6は、内部空間Iの全体を充填する。ケーブル4〜6は、ラインとも呼ばれる。ケーブル4〜6の数は任意である。ケーブル4〜6は、図2に示すように、同一または異なる直径および/または断面を有してもよい。コンポジットチューブ1とともに、ケーブル4〜6は、ワイヤハーネス2を形成する。
好ましくは、ワイヤハーネス2またはコンポジットチューブ1は、自動車技術の分野で使用される。しかしワイヤハーネス2またはコンポジットチューブ1は、他のいかなる分野で使用してもよい。ケーブル4〜6は、単相ケーブル、多相ケーブル、同軸ケーブルなどの電気ケーブル、または、燃料ライン、ディーゼルライン、灯油ライン、油圧ラインまたは空気圧ラインなどの流体ラインであってもよい。ケーブル4〜6は、長手方向Lに延びている。
コンポジットチューブ1は、波形谷部7および波形山部8を備える。波形谷部7および波形山部8は、長手方向Lに交互に並んでいて、図2では、それぞれ2つのみに参照符号が付されている。波形谷部7および波形山部8は、1つの波形山部8が2つの波形谷部7の間にそれぞれ配置され、1つの波形谷部7が2つの波形山部8の間にそれぞれ配置されるように配置される。波形谷部7および波形山部8は、コンポジットチューブ1の外側および内側の両方に、すなわち内部空間Iに面して設けられている。例えば、波形谷部7および波形山部8は、コンポジットチューブ1の押出後に、いわゆるコルゲーターによってコンポジットチューブ1上に成形できる。コンポジットチューブ1は、波形山部8よりも波形谷部7でより小さい外径を有する。
図2に示すように、コンポジットチューブ1は、少なくとも波形山部8の外側に波形部9を備えてもよい。波形部9は、周方向U1においてコンポジットチューブ1の周囲全体に沿って延びている。波形部9は、第1壁部10および第2壁部11によって形成されている。第1壁部10および第2壁部11は、周方向U1に交互に隣接して配置されていて、図2ではそれぞれ2つのみに参照符号が付されている。この場合、第1壁部10は、第2壁部11を越えて半径方向R1に延びている。すなわち第2壁部11は、第1壁部10に対して半径方向R1に凹んでいる。
好ましくは、任意の数の第1壁部10および第2壁部11が設けられ、これらは交互に配置され、周方向U1に均等に分布している。好ましくは、第1壁部10の数は、第2壁部11の数と一致する。好ましくは、波形部9は、波形山部8の領域にのみ設けられ、波形谷部7の領域には設けられていない。
第1壁部10は、第1プラスチック材料から作られる。第2壁部11は、第1プラスチック材料とは異なる第2プラスチック材料から作られる。第2プラスチック材料は、特に第1プラスチック材料よりも柔らかい。第2プラスチック材料は、例えば、好ましくは10〜70の範囲のショアA硬度を有してもよい。第1プラスチック材料は、例えば、好ましくは40〜90の範囲のショアD硬度を有してもよい。
周方向U1において、1つの第1壁部10と1つの第2壁部11はそれぞれ、交互に隣接して配置される。第1壁部10および第2壁部11は、長手方向Lに延びていて、互いに平行に配置されている。第1壁部10および第2壁部11は、特に対称軸M1に平行に延びている。第1壁部10および第2壁部11は、コンポジットチューブ1の壁厚Wの全体にわたって半径方向R1に延びている。これは、半径方向R1で見たとき、第1壁が部分10は、第1プラスチック材料のみで形成され、第2壁部11は第2プラスチック材料のみで形成されることを意味するものと理解されるべきである。これは特に、第1プラスチック材料および第2プラスチック材料は、半径方向R1で見たときに上下に配置されず、好ましくは周方向U1で見たときに互いに排他的に隣接して配置されることも意味する。
周方向U1に均一に分布していて柔軟に変形可能な第2壁部11によって、コンポジットチューブ1は非常に柔軟である。この柔軟性は、より硬い第1プラスチック材料から作られる第1壁部10の影響を受けない。第2壁部11は、より柔らかい第2プラスチック材料から作られていて、特にコンポジットチューブ1の所望の柔軟性を考慮して非常に具体的に選択および設計できる。
これに対して第1壁部10は、より硬い第1プラスチック材料から作られていて、第2壁部11を越えて半径方向R1に突出している。このような第1壁部10は、その隣接する表面が移動することによって引き起こされるプロセスに関与する。これらの表面はまた、所望の摩擦特性と耐摩耗性を考慮して適切な材料を選択することにより具体的に設計できる。これらの隣接する表面は、硬度の低い第2壁部11の特性に影響しない。
図1および図2に示す実施形態とは異なって、コンポジットチューブ1は、最も多様な形状を有することができる。例えば、コンポジットチューブ1は滑らかなチューブとして設計されてもよい。コンポジットチューブ1は、2つ以上の異なるプラスチック材料を有してもよい。例えば、コンポジットチューブ1は、3つ、4つ、5つまたは5つ以上の異なるプラスチック材料を有してもよい。この場合、コンポジットチューブ1はまた、2つ以上の異なる壁部10、11を有する。例えば、コンポジットチューブ1は、3つ、4つ、5つあるいは5つ以上の異なる壁部10、11を有してもよい。
図3は、このようなコンポジットチューブ1を製造する多成分押出システム12の一つの実施形態を示す概略正面図である。図4は、図3の切断線IV−IVによる多成分押出システム12を示す概略断面図である。図5は、図4のVの詳細図である。図6は、図5のVIの詳細図である。以下では、図3〜図6を同時に参照する。
多成分押出システム12は、多成分押出ダイヘッド13を備える。多成分押出ダイヘッド13は、少なくとも2つの異なるプラスチック材料、例えば上述の第1プラスチック材料および第2プラスチック材料を処理するように構成される。しかし多成分押出ダイヘッド13は、2つ以上のプラスチック材料、例えば3つ、4つ、5つあるいは5つ以上の異なるプラスチック材料を処理するように構成することもできる。例えば、多成分押出ダイヘッド13は、二成分押出ダイヘッドであってもよい。多成分押出システム12は、コンポジットチューブ1上に波形谷部7および波形山部8を成形するコルゲーター(図示せず)を備えてもよい。
多成分押出ダイヘッド13は、多成分押出システム12の一部である。多成分押出システム12は、第1プラスチック材料を可塑化する主押出機14と、第2プラスチック材料を可塑化する補助押出機15とを備える。しかし多成分押出システム12は、任意の数の補助押出機15を有してもよい。
主押出機14は、第1プラスチック材料を可塑化し、多成分押出ダイヘッド13に第1メルトフロー16を供給するように構成される。補助押出機15は、第2プラスチック材料を可塑化し、多成分押出ダイヘッド13に第2メルトフロー17を供給するように構成される。多成分押出ダイヘッド13は、メインダイヘッド18を備える。メインダイヘッド18は、ベース本体19を有する。ベース本体19は、メインダイヘッド18の中心軸すなわち対称軸M18に対して、実質的に回転対称になるように設計されている。
ベース本体19の中心には、対称軸M18に対して回転対称に穴20が設けられている。この穴20を通して、第1メルトフロー16はメインダイヘッド18のトーピード21に供給される。トーピード21は、メルト分配器22と、メルト分配器22に接続された分配板23とを備える。分配板23は、中央に開けられたねじ穴23Aを備える。第2メルトフロー17は、メルト供給ライン24によって分配板23に供給される。
多成分押出ダイヘッド13はさらに、トーピード21の下流側に配置されたノズルホルダー25を備える。ノズルホルダー25は、第1メルトフロー16用の第1溝26と、第2メルトフロー17用の第2溝27とを備える。これらの溝26、27は、対称軸M18の周りに回転対称に延びてもよい。この場合、第2溝27は、第1溝26内に配置されてもよい。分配板23は、第1メルトフロー16を第1溝26に供給し、第2メルトフロー17を第2溝27に供給する。多成分押出ダイヘッド13はさらに、ノズルホルダー25をベース本体19に取り付ける取付板28を備える。取付板28は、例えばベース本体19に螺合されてもよい。
多成分押出ダイヘッド13はさらに、押出ノズル29を備える。押出ノズル29は、外側ノズル30と、外側ノズル30内に配置された内側ノズル31とを備える。外側ノズル30および内側ノズル31は、対称軸M18に対して回転対称であるように設計される。外側ノズル30は、ノズルホルダー25に螺合される。このために、雌ねじ32は、ノズルホルダー25に設けられてもよく、対応する雄ねじ33が外側ノズル30に設けられてもよい。
メルトフロー分配装置34、ねじ穴35Aを備える取付要素35、および、内側ノズル31を貫通する取付ロッド36によって、内側ノズル31は、トーピード21の分配板23に取り付けられている。このために、取付ロッド36はそれぞれ、その端部に雄ねじ36A、36Bを備える。雄ねじ36Aは、分配板23のねじ穴23Aに螺合し、雄ねじ36Bは、取付要素35のねじ穴35Aに螺合している。取付ロッド36は、内側ノズル31の中心を貫通している。メルトフロー分配装置34は、前側で取付ロッド36に取り付けられている。取付要素35は、メルトフロー分配装置34に再び受け入れられる。取付要素35は、例えば六角ソケットなどの取付部37を備える。
トーピード21およびノズルホルダー25によって、メインダイヘッド18は、第1メルトフロー16および第2メルトフロー17を押出ノズル29に供給するように構成されている。プロセスにおいて、第1メルトフロー16および第2メルトフロー17は、メインダイヘッド18から押出ノズル29のノズル吹出口38の方向に遠ざかるように配向された搬送方向Fに、押出ノズル29内で互いに別々に案内される。つまり、第1メルトフロー16は、第2メルトフロー17と混合せず、搬送方向Fに搬送される。搬送方向Fは、対称軸M18に平行である。この場合、第1メルトフロー16は、外側ノズル30と内側ノズル31との間に案内される。第2メルトフロー17は、内側ノズル31と取付ロッド36との間に案内される。
図7〜図14に示すメルトフロー分配装置34は、メインダイヘッド18の外側かつ押出ノズル29内に配置されている。すなわちメルトフロー分配装置34は、メインダイヘッド18から離間して配置されている。すなわち、メルトフロー分配装置34は、中心軸すなわち対称軸M34に対して回転対称になるように設計されてもよい。対称軸M34は、対称軸M18に対応してもよい。メルトフロー分配装置34は、中央の受入領域40を有するベース本体39を備えていて、受入領域40で取付要素35を受け入れることができる。
ベース本体39はさらに、取付ロッド36が通過する中央の穴41を備える。この場合、受入領域40の直径d40は、穴41の内径d41よりも大きい。受入領域40の表面42は、取付要素35のカウンタベアリングとして機能する。ベース本体39は、第1円筒状外面43と第2円筒状外面44とを備える。これらの外面43、44は、対称軸M34に対して回転対称となるように設計されていて、円形の円筒形状を有する。第1外面43と第2外面44の間には、円錐台形の第3外面45が設けられている。第1外面43の外径d43は、第2外面44の外径d44よりも大きい。第2外面44は、第3外面45を介して第1外面43に移行する。
ベース本体39はさらに、メインダイヘッド18とは反対側を向く第1側部すなわち前面46と、メインダイヘッド18と対向する第2側部すなわち後面47とを備える。内側ノズル31はまた、表面側で後面47に当接する。前面46は、特にノズル吹出口38の一部を形成し、これと面一である。
ベース本体39にはさらに、第2メルトフロー17用のメルト受入部48が設けられていて、このメルト受入部を通って、取付ロッド36が通過する。メルト受入部48の内径d48は、穴41の内径d41よりも大きい。この場合、内径d41は、取付ロッド36の外径d36に実質的に対応してもよい。好ましくは、外径d36は、内径d41よりわずかに小さい。すなわち、取付ロッド36がメルト受入部48を通過するとき、第2メルトフロー17を受け入れる断面円環状のキャビティが、取付ロッド36の周囲に設けられる。
メルト受入部48と穴41との間には、円錐台形のメルト分流部49が設けられている。メルト分流部49は、少なくとも1つ、好ましくは複数の穴50を備える。穴50は、メルト受入部48からベース本体39の第2外面44に至っている。穴50の数は任意である。例えば、12個の穴50を設けることができる。しかし、このような穴50を12個よりも少なくあるいは多く設けてもよい。穴50はそれぞれ、対称軸M34に対して傾斜角αで傾斜している。傾斜角αは、例えば30°〜50°、好ましくは35°〜45°、より好ましくは40°である。しかし、傾斜角αの大きさは任意である。穴50はまた、溝とも呼ばれてよい。
各穴50には、メルト分配器51が割り当てられていて、メルト分配器51は、ベース本体39の第2外面44の外側に取り付けられている。好ましくは、複数のメルト分配器51が設けられている。メルト分配器51は、特にベース本体39を有する単一の材料片として設計されている。メルト分配器51は、アイランドとも呼ばれてよい。好ましくは、メルト分配器51の数は、第2穴50の数と一致している。例えば、12個のメルト分配器が設けられている。穴50は、それぞれ少なくとも部分的にメルト分配器51の1つが通過するように配置される。
各メルト分配器51は、前縁52と、前縁52からV字状に延びる2つの側壁53、54とを備える。前縁52は、対称軸M34に直交するように配置されている。ただし前縁52は、この対称軸M34に対して傾斜していてもよい。各メルト分配器51はさらに、外面55を備える。すべてのメルト分配器51の外面55は、円形経路上に配置されている。メルト分配器51の外径d51は、実質的に外側ノズル30の内径d30に対応している。好ましくは、外径d51は、内径d30よりもわずかに小さい。2つの追加の側壁56、57は、互いに平行にかつ離間して延びていて、側壁53、54に接続されている。
穴50およびメルト分配器51は、第2外面44の周辺u44にわたって均等に分布している。穴50およびメルト分配器51は、特にメルトフロー分配装置34の周方向U34で見て、互いに隣接して配置される。この場合、周方向U34は、時計回りまたは反時計回りに配向されてもよい。周方向U34は、特に第1外面43および第2外面44に平行に配置される。メルトフロー分配装置34はまた、半径方向R34を有する。半径方向R34は、対称軸M34から外面43、44の方向に離れる方向に配向されている。半径方向R34は、対称軸M34に直交して配置されている。
各メルト分配器51は、後壁58を備える。後壁58は、弧状、特に円弧状に湾曲してもよい。各穴50は、この穴に割り当てられたメルト分配器51の後壁58を少なくとも部分的に貫通する。すなわち、穴50は、側壁56、57によって少なくとも部分的に横方向にシールドされている。後壁58は、平坦またはV字形になるように設計してもよい。
以下、メルトフロー分配装置34の機能について説明する。メルトフロー分配装置34は、周方向U34の第1メルトフロー16を、メルト分配器51によって任意の数の部分に分割するように構成される。この場合、この部分の数は、メルト分配器51の数と一致する。このように穴50によって、第2メルトフロー17はさらに、分割された第1メルトフロー16に供給されることができ、これにより、第2メルトフロー17の少なくとも1つの部分が、周方向U34で見て第1メルトフロー16内に配置される。
この場合、第1メルトフロー16は、メルト分配器51のそれぞれの前縁52で分割され、側壁53、54によって周方向U34に横方向に押し出される。メルト分配器51の後側に穴50が設けられている結果として、第2メルトフロー17は、分割された第1メルトフロー16の間で分割されるように周辺から導入される。第2メルトフロー17は、図12の矢印59によって示されているように案内される。
この点で、図15は、例えば多成分ダイヘッド13で製造されたコンポジットチューブ1を示している。コンポジットチューブ1は、滑らかなチューブとして示されている。しかしコンポジットチューブ1は、図1に示す交互に配置された波形谷部7および波形山部8を有してもよい。この例示的な実施形態では、メルトフロー分配装置34は、互いに180°ずれて配置された2つのメルト分配器51のみを備える。図15に示すように、それぞれのメルト分配器51の前縁52は、第1メルトフロー16を第1部分60および第2部分61に分配する。第1部分60および第2部分61は、コンポジットチューブ1の2つの第1壁部10を形成する。搬送方向Fは、長手方向Lに対応していてもよい。
第1メルトフロー16は、中心軸すなわち対称軸M16に対して回転対称になるように設計されてもよく、対称軸M16は、対称軸M1に対応してもよい。第1メルトフロー16は、周方向U16を有する。周方向U16は、時計回りまたは反時計回りに配向されてもよい。例えば、周方向U16は、反時計回りに配向されている。周方向U16は、周方向U1に対応してもよい。好ましくは、周方向U16は、コンポジットチューブ1の内壁3に平行に配置される。周方向U16は、周方向U34と反対方向あるいは同じ方向に配向されてもよい。第1メルトフロー16の半径方向R16は、対称軸M16に直交する方向に配向されている。半径方向R16は、半径方向R1に対応していてもよい。
メルト分配器51の穴50によって、第2メルトフロー17は、第1メルトフロー16に供給される。これにより、第2メルトフロー17の2つの部分62、63、特に第1部分62と第2部分63は、周方向U16で見て第1メルトフロー16の部分60、61の間に配置される。第1部分62および第2部分63は、コンポジットチューブ1の2つの第2壁部11を形成する。半径方向R16で見て、第2メルトフロー17の部分62、63は、第1メルトフロー16の部分60、61の外側に配置されていて、特に上下には配置されていない。
多成分押出ダイヘッド13によって、2つのメルトフロー16、17の最適な材料誘導が確保される。最適な材料分配がさらに確保され、これにより、メルトフロー16、17の部分60〜63は、搬送方向Fで見て互いに平行に延び、さらにコンポジットチューブ1の周方向U1、第1メルトフロー16の周方向U16またはメルトフロー分配装置34の周方向U34に互いに隣接して配置される。多成分押出ダイヘッド13内の様々なプラスチック材料の滞留時間が短くなり、その結果、材料の損傷が回避される。多成分押出ダイヘッド13によって、いくつかの成分、特に異なるプラスチック材料を軸方向に押し出す様々な可能性が生じる。メルトフロー分配装置34がノズル吹出口38に直接的に配置される結果として、前記メルトフロー分配装置は、非常に迅速に交換できる。
図16は、多成分押出ダイヘッド13によってコンポジットチューブ1を製造する方法の一つの実施形態を示す概略ブロック図である。ステップS1では、第1メルトフロー16および第2メルトフロー17は、メインダイヘッド18によって押出ノズル29に供給される。ステップS2では、第1メルトフロー16および第2メルトフロー17は、メインダイヘッド18からノズル吹出口38の方向に遠ざかるように配向された搬送方向Fに、押出ノズル29内で互いに別々に案内される。好ましくは、ステップS2は、ステップS1の後に実行される。
ステップS3では、押出ノズル29内に配置されメインダイヘッド18の外側に配置されたメルトフロー分配装置34によって、第1メルトフロー16は、周方向U16に分割される。この場合、第1メルトフロー16は、メルト分配器51によって分割される。メルト分配器51の数は、第1メルトフロー16がいくつの部分60、61に分割されるかを決定する。例えば、第1メルトフロー16は、12個の部分60、61に分割される。
ステップS4では、第2メルトフロー17は、メルトフロー分配装置34によって分割された第1メルトフロー16に供給される。プロセスにおいて、第2メルトフロー17の少なくとも1つの部分62、63は、周方向U16の第1メルトフロー16内に配置される。ここで、「内」という用語は、第2メルトフロー17の少なくとも1つの部分62、63が、周方向U16で見て第1メルトフロー16の2つの部分60、61の間に配置されることを意味すると理解されるべきである。メルトフロー分配装置34が1つのメルト分配器51のみを備える場合、第1メルトフロー16はまた、1つの部分60、61のみに分割されてもよい。1つの部分60、61は、その周囲が閉じられず、搬送方向Fに沿って延びるギャップを有し、第2メルトフロー17の少なくとも1つの部分62、63が配置されている。
第2メルトフロー17の少なくとも1つの部分62、63は、特に、周方向U16で第1メルトフロー16の2つの部分60、61の間に配置される。好ましくは、第1メルトフロー16は、複数の部分60、61、例えば12個の部分60、61を有する。第2メルトフロー17はまた、複数の部分62、63、例えば12個の部分62、63を有する。第1メルトフロー16の部分60、61と第2メルトフロー17の部分62、63は、周方向U16に交互に配置されていて、これにより、第1メルトフロー16の1つの部分60、61が第2メルトフロー17の2つの部分62、63の間に配置される。
メルト分配器51によって、このようにして第1メルトフロー16は分割され、さらに、第2メルトフロー17は、分割された第1メルトフロー16に供給されることができる。これにより、第1メルトフロー16の部分60、61および第2メルトフロー17の部分62、63はそれぞれ、コンポジットチューブ1の全壁厚Wにわたって、コンポジットチューブ1の半径方向R1に延びる。すなわち、部分60、61、62、63は、半径方向R1または半径方向R16で見て上下に配置されず、第1メルトフロー16の周方向U16またはコンポジットチューブ1の周方向U1に、それぞれ互いに隣接して配置されている。
本発明を例示的な実施形態によって説明してきたが、本発明は多様な方法で修正してよい。
1…コンポジットチューブ、2…ワイヤハーネス、3…内壁、4、5、6…ケーブル、7…波形谷部、8…波形山部、9…波形部、10、11…壁部、12…多成分押出システム、13…多成分押出ダイヘッド、14…主押出機、15…補助押出機、16、17…メルトフロー、18…メインダイヘッド、19…ベース本体、20…穴、21…トーピード、22…メルト分配器、23…分配板、23A…ねじ穴、24…メルト供給ライン、25…ノズルホルダー、26、27…溝、28…取付板、29…押出ノズル、30…外側ノズル、31…内側ノズル、32…雌ねじ、33…雄ねじ、34…メルトフロー分配装置、35…取付要素、35A…ねじ穴、36…取付ロッド、36A、36B…雄ねじ、37…取付部、38…ノズル吹出口、39…ベース本体、40…受入領域、41…穴、42…表面、43、44、45…外面、46…前面、47…後面、48…メルト受入部、49…メルト分流部、50…穴、51…メルト分配器、52…前縁、53、54…側壁、55…外面、56、57…側壁、58…後壁、59…矢印、60、61、62、63…部分、d30…内径、d36…外径、d41…内径、d43、d44…外径、d48…内径、d51…外径、F…搬送方向、I…内部空間、L…長手方向、M1、M16、M18、M34…対称軸、R1、R16、R34…半径方向、U1、U16、U34…周方向、u44…周辺、W…壁厚、α…傾斜角

Claims (15)

  1. コンポジットチューブ(1)を製造する多成分押出ダイヘッド(13)であって、
    押出ノズル(29)と、
    第1メルトフロー(16)および第2メルトフロー(17)を前記押出ノズル(29)に供給するように構成されているメインダイヘッド(18)であって、前記第1メルトフロー(16)および前記第2メルトフロー(17)が、前記メインダイヘッド(18)から前記押出ノズル(29)のノズル吹出口(38)の方向に遠ざかるように配向された搬送方向(F)に、前記押出ノズル(29)内で互いに別々に案内されるメインダイヘッド(18)と、
    メルトフロー分配装置(34)であって、前記押出ノズル(29)内および前記メインダイヘッド(18)の外側に配置され、前記第1メルトフロー(16)をその周方向(U16)に分割するように構成され、前記分割された第1メルトフロー(16)に前記第2メルトフロー(17)を供給するように構成され、これにより、前記第2メルトフロー(17)の少なくとも1つの部分(62、63)が、周方向(U16)で第1メルトフロー(16)内に配置されるメルトフロー分配装置(34)と備えることを特徴とする多成分押出ダイヘッド(13)。
  2. 前記メルトフロー分配装置(34)は、前記ノズル吹出口(38)の内または上に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の多成分押出ダイヘッド。
  3. 前記メルトフロー分配装置(34)の前面(46)は、前記ノズル吹出口(38)と同一平面にあることを特徴とする請求項1または2に記載の多成分押出ダイヘッド。
  4. 前記メルトフロー分配装置(34)には、前記ノズル吹出口(38)から到達可能な取付要素(35)が設けられ、前記メルトフロー分配装置(34)は、前記取付要素(35)を解放した後、前記押出ノズル(29)から取り外し可能であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の多成分押出ダイヘッド。
  5. 前記メルトフロー分配装置(34)は、前記取付要素(35)、および、前記押出ノズル(29)を通過する取付ロッド(36)によって、前記メインダイヘッド(18)に取り付けられることを特徴とする請求項4に記載の多成分押出ダイヘッド。
  6. 前記メルトフロー分配装置(34)は、少なくとも1つのメルト分配器(51)を有し、該メルト分配器(51)は、前記第1メルトフロー(16)をその周方向(U16)に分割するように構成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の多成分押出ダイヘッド。
  7. 前記少なくとも1つのメルト分配器(51)は、前縁(52)と、前記前縁(52)から搬送方向(F)に互いに離間して延びる2つの側壁(53、54)とを有することを特徴とする請求項6に記載の多成分押出ダイヘッド。
  8. 前記少なくとも1つのメルト分配器(51)は、弧状、特に円弧状の後壁(58)を有することを特徴とする請求項6または7に記載の多成分押出ダイヘッド。
  9. 前記メルトフロー分配装置(34)は、少なくとも1つの穴(50)を有し、該穴(50)は、前記第2メルトフロー(17)を前記分割された第1メルトフロー(16)に供給するように構成されていることを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の多成分押出ダイヘッド。
  10. 前記少なくとも1つの穴(50)は、前記少なくとも1つのメルト分配器(51)を少なくとも部分的に貫通することを特徴とする請求項9に記載の多成分押出ダイヘッド。
  11. 請求項1から10のいずれか1項に記載の多成分押出ダイヘッド(13)を有する多成分押出システム(12)であって、前記第1メルトフロー(16)を前記メインダイヘッド(18)に供給する主押出機(14)と、前記第2メルトフロー(17)を前記メインダイヘッド(18)に供給する補助押出機(15)とを備えることを特徴とする多成分押出システム(12)。
  12. 多成分押出ダイヘッド(13)によるコンポジットチューブ(1)の製造方法であって、
    メインダイヘッド(18)によって、第1メルトフロー(16)および第2メルトフロー(17)を押出ノズル(29)に供給するステップ(S1)と、
    前記第1メルトフロー(16)および前記第2メルトフロー(17)を、前記メインダイヘッド(18)から押出ノズル(29)の吹出口ノズル(38)の方向に遠ざかるように配向された搬送方向(F)に、前記押出ノズル(29)内で別々に案内するステップ(S2)と、
    前記押出ノズル(29)内および前記メインダイヘッド(18)の外側に配置されたメルトフロー分配装置(34)によって、前記第1メルトフロー(16)をその周方向(U16)に分割するステップ(S3)と、
    前記メルトフロー分配装置(34)によって、前記第2メルトフロー(17)を前記分割された第1メルトフロー(16)に供給し、これにより、前記第2メルトフロー(17)の少なくとも1つの部分(62、63)が、周方向(U16)で前記第1メルトフロー(16)内に配置されるステップ(S4)とを含むことを特徴とする方法。
  13. 前記第2メルトフロー(17)の少なくとも1つの部分(62、63)は、周方向(U16)で前記第1メルトフロー(16)の2つの部分(60、61)の間に配置されることを特徴とする請求項12に記載の方法。
  14. 前記第1メルトフロー(16)は、複数の部分(60、61)を有し、
    前記第2メルトフロー(17)は、複数の部分(62、63)を有し、
    前記第1メルトフロー(16)の部分(60、61)および前記第2メルトフロー(17)の部分(62、63)は、周方向(U16)に交互に配置され、これにより、前記第1メルトフロー(60、61)の1つの部分(60、61)は、前記第2メルトフロー(17)の2つの部分(62、63)の間に常に配置され、および、その逆も同様であることを特徴とする請求項13に記載の方法。
  15. 前記第1メルトフロー(16)は分割され、該分割された第1メルトフロー(16)に前記第2メルトフロー(17)が供給され、これにより、前記第1メルトフロー(16)の部分(60、61)および前記第2メルトフロー(17)の部分(62、63)はそれぞれ、前記コンポジットチューブ(1)の壁厚(W)全体にわたって、該コンポジットチューブ(1)の半径方向に延びていることを特徴とする請求項13または14に記載の方法。
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