LU86146A1 - Extrusionsverfahren und vorrichtung zur herstellung eines mit schaumkunststoff ummantelten drahtes - Google Patents
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Description
t - 4 -
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Extrusionsverfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines mit Schaumkunststoff ummantelten Drahtes, bei dem man eine Kunststoffschmelze, bestehend im wesentlichen aus Thermoplasten, Zellbildner und einem physikalischen Treibmittel, sowie gegebenenfalls Farbstoffen, zusammen mit dem kontinuierlich in das Extrusionswerkzeug eingeführten Draht extrudiert.
Aus der DE-OS 15 15 805 ist ein mit einem geschäumten Kunststoff isolierter Draht bekannt. Nachteilig wirkt sich jedoch bei diesem mit Schaumkunststoff ummantelten Draht die Tatsache aus, daß die Bindung des Schaumstoffmantels an den Draht unbefriedigend ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen mit Schaumkunststoff ummantelten Draht zur Verfügung zu stellen, bei dem der Schaumkunststoffmantel den Draht fest umschließt.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß man einen unter Raumtemperatur, vorzugsweise einen unter 0°C, abgekühlten Draht einsetzt.
Bei der Herstellung eines solchen erfindungsgemäß mit einem Schaumkunststoffmantel versehenen Drahtes bedient man sich einer Vorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Extrusionswerkzeug mit einem Drahtzuführungsaufsatz versehen ist, der in das Extrusionswerkzeug berührungsfrei hineinragt und den größten Teil des Drahtzuführungskanals einschließt, der seinerseits vom Austritt aus dem Drahtzuführungsaufsatz freitragend bis in die Dornspitze ragt, wobei der Drahtzuführungskanal in dem Drahtzuführungsaufsatz von V4 einer Kühlkammer umgeben ist, um den zugeführten, bereits i - 5 - in der Kühlvorrichtung heruntergekühlten Draht im Extrusionswerkzeug so lange weiterhin kühl zu halten, bis er mit der Kunststoffschmelze in Berührung kommt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Extrusionsverfahren zur Herstellung eines mit Schaumkunststoff ummantelten Drahtes, bei dem man eine Kunststoffschmelze, bestehend im wesentlichen aus Thermoplasten, Zellbildner und einem physikalischen Treibmittel, sowie gegebenenfalls Farbstoffen, zusammen mit dem kontinuierlich in das Extrusionswerkzeug eingeführten Draht extrudiert, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen unter Raumtemperatur gekühlten Draht einsetzt.
Ferner gehört zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung die vorstehend beschriebene Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie das Produkt, d.h. der mit Schaumkunststoff ummantelte Draht und die Verwendung dieses umschäumten Drahtes zum Festbinden von Pflanzenteilen, wie Stämmen, Stengeln, Zweigen, Ästen und dergleichen. Darüberhinaus kann man gemäß der Erfindung auch mit Schaumkunststoffmantel isolierte elektrische Leiter hersteilen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2, die eine bevorzugte Ausführungsform darstellen, und den folgenden Beschreibungsteilen weiterhin erläutert.
Fig. 1 zeigt im Schnitt das Extrusionswerkzeug mit angeflanschtem Drahtzuführungsaufsatz.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Gesamtvorrichtung.
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In den Figuren haben die Bezugszeichen folgende Bedeutung: 1 Extruder 2 Extrusionswerkzeug 3 Drahtzuführungsaufsatz 4 Drahtzuführungskanal 5 Austritt aus dem DrahtZuführungsaufsatz (3) 6 Dornspitze 7 Kühlkammer 8 Dornöffnung 9 Abstandshalter 10 Extruderdüse 11 Düsenaustrittsöffnung 12 Düsenvorraum 13 Zuführung der Kunststoffschmelze 14 Kühlvorrichtung 15 Drahtrichtvorrichtung 16 Drahttrommel
Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, ist der Drahtzuführungsaufsatz 3 an das Extrusionswerkzeug 2 angeflanscht. Dabei befindet sich ein Abstandshalter 9, bestehend vorzugsweise aus einem thermisch isolierend wirkenden Material, zwischen Drahtzuführungsaufsatz 3 und Extrusionswerkzeug 2, so daß der in das Extrusionswerkzeug 2 hineinragende Teil des Drahtzuführungsaufsatzes 3 nicht mit dem Extrusionswerkzeug 2 in Berührung kommt. Der Freiraum zwischen Extrusionswerkzeug 2 und Drahtzuführungsaufsatz 3 dient damit ebenfalls der thermischen Isolation.
Der in dem Drahtzuführungsaufsatz 3 befindliche Drahtzuführungskanal 4 ist von der Kühlkammer 7 umgeben, durch die die Kühlflüssigkeit geleitet wird. Durch diese Kühlflüssigkeit wird nicht nur der größte Teil des Drahtzuführungskanals 4 gekühlt, sondern auch die in das Extrusionswerk - 7 - zeug hineinragenden Teile des Drahtzuführungsaufsatzes 3, und zwar durch Wärmeableitung. Auf diese Weise gelangt der bereits vor Eintritt in den Drahtzuführungsaufsatz 3 heruntergekühlte Draht unter Beibehaltung seiner Temperatur bis zur Dornöffnung 8, wo er im Düsenvorraum 12 mit der heißen Kunststoffschmelze in Berührung kommt. Dabei findet eine Abschreckung der mit dem Draht in Berührung kommenden Kunststoffschmelze und die Bildung einer dünnen Schicht auf dem Draht statt, die diesen fest umschließt. Damit sich diese Schicht durch Abschreckung auf dem Draht bilden kann, andererseits aber ein Wiederaufwärmen bzw. Schmelzen der bei der Abschreckung auf dem Draht gebildeten Kunststoffschicht vermieden wird, ist es wichtig, daß die Strecken zwischen Dornöffnung 8 und Düsenaustrittsöffnung 11 den Verfahrensbedingungen, z.B. der Geschwindigkeit der Drahtzuführung und den herrschenden Temperaturverhältnissen in der Schmelze, angepaßt wird.
Die Hauptkühlung des Drahtes erfolgt - wie bereits erwähnt -vor Eintritt in den Drahtzuführungsaufsatz 3. Dies kann in der in Fig. 2 dargestellten Weise erfolgen, indem man den Draht von der Drahttrommel 16 kontinuierlich abzieht und'·' nach Passieren der Drahtrichtvorrichtung 15 durch die Kühlvorrichtung 14 führt, von wo aus der Draht, vorzugsweise direkt, ohne mit der Außenluft in Berührung zu kommen, in den Drahtzuführungsaufsatz 3 gelangt.
Selbstverständlich kann man aber auch die gesamte Drahttrommel in einem entsprechenden Tiefkühlschrank bzw. einer Tiefkühltruhe herunterkühlen und von dort aus durch einen speziellen Schleusenabzug in eine, am besten unter Vakuum stehende und gegebenenfalls ebenfalls gekühlte, Drahtricht-" Vorrichtung 15 führen und dann direkt in den Drahtzuführungs- aufsatz 3 leiten.
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Ein wesentliches erfinderisches Verfahrensmerkmal ist somit in dem Einsatz des gekühlten Drahtes zu sehen. Durch den vorzugsweise stark abgekühlten Draht findet noch in der Düse, d.h. im Düsenvorraum 12, eine Abschreckung der zu verschäumenden Kunststoffschmelze statt, die sich dann als dünne nicht geschäumte Schicht auf dem Draht abscheidet und so die Verbindung zwischen Draht und Schaumstoff herstellt. Verwendet man einen nicht gekühlten Draht, so liegt der Schaumstoffmantel nicht fest am Draht an. Der Draht hat sogar in diesem Falle ein gewisses Spiel in dem Schaumstoffmantel und läßt sich leicht hin und her bewegen.
Um die gewünschte Dicke der Schaumstoffummantelung zu erhalten, ist es notwendig, daß man ein bestimmtes Verhältnis der Durchmesser von Düsenaustrittsöffnung und Draht wählt. Vorzugsweise beträgt dieses Verhältnis 2,5:1. Bei einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erhält man bei diesem Verhältnis von 2,5:1 bei einem Drahtdurchmesser von 1 mm einen Schaumstoffmantel mit einem Durchmesser von 10 mm. Selbstverständlich hängt der Durchmesser des Schaumstoffmantels auch von der Zusammensetzung der zu verschäumenden Kunststoffschmelze ab.
Im allgemeinen erhält man die Ummantelung aus einem geschäumten Kunststoff durch Extrusion unter Verwendung eines Schneckenextruders. In der Regel wird ein chemisches Treibmittel, wie z.B. Azodicarbonamid und 4,4'-Oxybis-(benzolsulfonylhydrazid), oder ein inertes Gas, wie Stickstoff, Argon und Kohlendioxidgas, oder ein gasförmiger oder flüssiger Kohlenwasserstoff aus der Gruppe Methan, Propan, Butan, Pentan und Hexan oder ein gasförmiger oder verflüssigter Fluorkohlenwasserstoff, wie z.B. Trichlor-monofluormethan, Dichloridfluormethan, Trichlortrifluor-ethan und Dichlortetrafluorethan, verwendet. Bei dem Kunststoff handelt es sich im allgemeinen um Polyolefin, wie Z.B. um Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen mittlerer - 9 -
Dichte, Polyethylen hoher Dichte, Polypropylen und einem Butylkautschuk oder um eine Mischung aus mindestens zwei dieser Materialien. Als Kunststoffmaterialien werden am häufigsten Polyethylen und Polypropylen verwendet.
Gemäß einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform geht man so vor, daß man zur Erzielung einer Schaumstoff- o dichte unterhalb von 60 kg/cm und einer rauhen Oberfläche der Kunststoffummantelung, wobei das Verhältnis von Drahtdurchmesser zu Durchmesser der Kunststoffummantelung mindestens 1:8 beträgt, (a) das physikalische Treibmittel in einer Menge von 20 bis 30%, bezogen auf den Thermoplasten, direkt der Schmelze im Extruder zudosiert; (b) als Thermoplasten Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte einsetzt; (c) das zu verschäumende Gemisch mit einer Temperatur von 60 bis 105°C aus der Extruderdüse zusammen mit dem Draht austreten läßt; (d) mit einer Ausstoßgeschwindigkeit von mindestens 50 m/Min arbeitet; und (e) als Draht einen weichen Eisendraht der Güteklasse DIN 17140 einsetzt, der eine Temperatur von 10°C aufweist.
Selbstverständlich kann man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch noch vor Einführung des gekühlten Drahtes in die Kunststoffschmelze auf den Draht einen Haftvermittler in Form eines hauchdünnen Überzugs aufbringen, wodurch in gewissen Fällen die Haftung des Schaumkunststoffmantels auf <· dem Draht zusätzlich verbessert werden kann. Im allgemeinen ist dies jedoch nicht erforderlich.
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Bei der vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsform beträgt der Abstand von Dornöffnung 8 und Düsenaustrittsöffnung 11 vorzugsweise 18,5 cm.
Claims (10)
1. Extrusionsverfahren zur Herstellung eines mit Schaumkunststoff ummantelten Drahtes, bei dem man eine Kunststoff schmelze, bestehend im wesentlichen aus Thermoplasten, Zellbildner und einem physikalischen Treibmittel, sowie gegebenenfalls Farbstoffen, zusammen mit dem kontinuierlich in das Extrusionswerkzeug eingeführten Draht extrudiert, dadurch gekennzeichnet, daß man einen unter Raumtemperatur gekühlten Draht einsetzt.
2. Extrusionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- * zeichnet, daß man zur Erzielung einer Schaumstoffdichte unterhalb von 60 kg/cm und einer rauhen Oberfläche der Kunststoffummantelung, wobei das Verhältnis von Drahtdurchmesser zu Durchmesser der Kunststoffummantelung mindestens 1:8 beträgt, (a) das physikalische Treibmittel in einer Menge von 20 bis 30%, bezogen auf den Thermoplasten, direkt der Schmelze im Extruder zudosiert; (b) als Thermoplasten Hochdruck-Polyethylen niederer Dichte einsetzt; (c) das zu verschäumende Gemisch mit einer Temperatur von 60 bis 105°C aus der Extruderdüse zusammen mit dem Draht austreten läßt; (d) mit einer Ausstoßgeschwindigkeit von mindestens 50 m/Min arbeitet; und (e) als Draht einen weichen Eisendraht der Güteklasse DIN 17140 einsetzt, der eine Temperatur von 10°C aufweist. i - 2 -
3. Extrusionsverfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen unterkühlten Draht in das Extrusionswerkzeug einführt, der mit einem Haftvermittler überzogen ist.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrusionswerkzeug (2) mit einem Drahtzuführungs-aufsatz (3) versehen ist, der in das Extrusionswerkzeug (2) berührungsfrei hineinragt und den größten Teil des Drahtzuführungskanals (4) umschließt, der seinerseits vom Austritt (5) aus dem Drahtzuführungs-aufsatz (3) freitragend bis in die Dornspitze (6) ragt, wobei der Drahtzuführungskanal (4) in dem Drahtzuführungsauf satz (3) von einer Kühlkammer (7) umgeben ist, um den zugeführten, bereits in der Kühlvorrichtung (14) heruntergekühlten Draht im Extrusionswerkzeug (2) so lange weiterhin kühl zu halten, bis er mit der Kunststoffschmelze in Berührung kommt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Drahtzuführungsaufsatz (3) und Extrusionswerkzeug (2) im Anflanschbereich ein thermisches Isolationsmaterial (9) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn im Extrusionswerkzeug (2) so angeordnet ist, daß die in der Dornspitze (6) angeordnete Dornöffnung (8) von der Düsenaustrittsöffnung (11) so weit entfernt ist, daß einerseits auf dem Draht eine homogene abgekühlte Schicht gebildet wird und andererseits diese gebildete Schicht nicht wieder schmilzt. - 3 - 9
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung (11) zu dem Durchmesser des Drahtes in einem Verhältnis von 2,5:1 steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Extrusionswerkzeug (2) eine separate Kühlvorrichtung (14) zum kontinuierlichen Herunterkühlen des zu umschäumenden Drahtes angeordnet ist.
9. Umschäumter Draht, hergestellt nach dem Verfahren gemäß vorstehenden Ansprüchen 1 bis 3.
10. Verwendung des umschäumten Drahtes gemäß Anspruch 9 v zum Festbinden von Pflanzenteilen, wie Stämmen, Stengeln, Zweigen, Ästen und dergleichen.
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