NL8105611A

NL8105611A - Extruder voor de vervaardiging van kunststofbuizen.

Info

Publication number: NL8105611A
Application number: NL8105611A
Authority: NL
Original assignee: Proplast Oy
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1981-12-14
Publication date: 1982-07-16
Also published as: DE3149334A1; FI803964L; GB2089717A; IT8149931A0; SE8107529L; FR2496546A1; IT1172161B; ES508640A0; DK541681A; ES8300571A1; JPS57128521A

Description

af · - < N/30.560-tM/id

Extruder voor de vervaardiging van kunststofbuizen.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een extruder voor de vervaardiging van kunststofbuizen of dergelijke, die is voorzien van een cilinder, een toevoer-schroef die roteerbaar is aangebracht in de cilinder, een 5 torpedo-orgaan dat is aangebracht aan het buiteneind van de toevoerschroef en een werktuigmatrijs die het torpedo-orgaan omringt.

Bij het vervaardigen van verschillende buisvormige kunststofprodukten door middel van een extruder wordt 10 bijna uitsluitend een extrusiekop volgens fig. 1 toegepast.

In de extruder wordt het kunststof materiaal gesmolten en gehomogeniseerd ten gevolge van de gezamenlijke inwerking van de warmte die wordt toegevoerd door de cilinderwand 1 en van de door de schroef 2 veroorzaakte afschuiving. De ge-15 smolten massa wordt gevoerd in de extrusiekop 3 waar deze wordt verdeeld in verschillende afzonderlijke stromen afhankelijk van het aantal vleugels 4' dat het lichaam 4 van de werktuigtorpedo op het lichaam van de extrusiekop 3 draagt. Na de vleugel 4' wordt de massa verenigd en vormt het pro-20 dukt dat wordt bepaald door de afmetingen van de torpedo 5 en de werktuigmatrijs 6.

Een nadeel van dit traditionele werktuig is dat als de door de vleugels van het torpedolichaam verdeelde massa wordt herenigd, een verbindingssectie wordt verkregen 25 waarvan de sterkte vaak lager is dan de sterkte van de rest van het produkt. De produktie van een stevige verbinding vereist een lange tijd en een voldoend hoge temperatuur en druk. Alle bovengenoemde factoren verminderen de produktie-snelheid en maken de constructie van de extrusiekop vaak 30 gecompliceerd.

De microstruktuur van kunststofmaterialen op het moleculaire niveau heeft een sterke invloed op de macroscopische mechanische eigenschappen. Een typische op de microstruktuur betrekking hebbende parameter is de moleculaire 35 oriëntatie, dat wil zeggen de gelijkmatige oriëntatie van de polymeermolekulen in een zekere richting ten opzichte van de macroscopische afmetingen van het kunststofprodukt. Deze 8105611 '; " /-2-

Oriëntatie kan worden verkregen wanneer het gesmolten kunst-stofmateriaal vloeit met een hoge snelheid in een nauw kanaal of wanneer het produkt wordt getrokken in de gesmolten toestand in een zekere richting.

5 In een traditioneel fabricageproces van een buis, wordt de oriëntatie in de langsrichting van de buis verkregen ten gevolge van de bovengenoemde redenen. Daarom is de sterkte van de buis gewoonlijk groter in de axiale richting dan in de radiale richting. Onder druk is echter de spanning 10 in de wand van de buis hoger in dwarsrichting dan in de langsrichting. Hieruit volgt dat de wanddikte van een buis groter moet zijn dan bij een optimale situatie van de oriëntatie het geval zou kunnen zijn.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het 15 vermijden van de bovengenoemde nadelen die optreden bij de traditionele constructie en anderzijds nieuwe mogelijkheden te verschaffen voor de optimalisatie van de sterkte-eigenschappen van het produkt door beïnvloeding van de inwendige structuur van het kunststofmateriaal.

20 Volgens de uitvinding moet de buis zo worden georiënteerd, dat de graad en richting van oriëntatie verschillend is op verschillende diepten in de wand van het produkt. De georiënteerde lagen functioneren daarbij op de wijze van versterkingen en het product heeft uitstekende 25 mechanische eigenschappen. Door de oriëntatie op geschikte wijze te regelen wordt een situatie bereikt, waarin, de verhouding van de sterkten in verschillende richtingen correspondeert met de verhouding van de door ‘belasting veroorzaakte spanningen, waarbij een optimale geringe wanddikte wordt 30 bereikt.

Op basis van het voorgaande is dus het doel van de uitvinding het ontwikkelen van een extrusiekop voor een kunststofextruder, die geschikt is voor het vervaardigen van buisvormige produkten.

35 Door toepassing van een dergelijke extrusiekop al behoeft de gesmolten stroom kunststofmateriaal op geen enkel stadium in de kanalen van de extrusiekop in delen te worden verdeeld, zodat geen verbindingsdelen, die een nadelige invloed op de sterkte van het produkt heb- 8105611 -3- ben, worden gevormd, en bï wordt aan het binnenvlak van het produkt een moleculaire oriëntatie verkregen loodrecht op de trekrichting, waardoor de sterkt® van het produkt wordt vergroot.

5 Dit doel kan worden bereikt door middel van een extruder volgens de onderhavige uitvinding, die hoofdzakelijk is gekenmerkt doordat het torpedo-orgaan is gevormd als een verlengstuk van de toevoerschroef.

Volgens de uitvinding worden aanzienlijke 10 voordelen bereikt. Door middel van de extruder volgens de uitvinding kan een oriëntatie variërend van laag tot laag worden bereikt en tegelijk een verdeling van het gesmolten kunststofmateriaal in de kanalen van de extruderkop worden vermeden.

15 De uitvinding zal hierna meer in detail wor den toegelicht, waarbij wordt verwezen naar de uitvoerings-' voorbeelden in de fig. 2 en 3.

Fig. 2 is een doorsnede van een uitvoeringsvorm van de extruder volgens de uitvinding.

20 Fig. 3 is een doorsnede van een extrusiekop in een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding.

In de in fig. 2 afgebeelde constructie is de schroef 11 van de extruder axiaal open geboord, zodat zijn inwendige open is over zijn gehele lengte. De werktuig-25 torpedo 12 is verbonden met de schroef 11 door middel van het leger 13 en de verbinding is afgedicht, bijvoorbeeld door middel van een tegenschroefdraad 14. De as 15 van de torpedo 12 strekt zich uit door de schroef en is aan het andere eind bevestigd op de tandwielkast 17 van de extruder door middel 30 van legers 16. Door middel van een motor en van de aangesloten tandwielkast 17 kan de torpedo 12 met elke gewenste snelheid en richting in draaiing worden gebracht.

Wanneer een buisvormig produkt moet worden vervaardigd door middel van de in fig. 2 afgebeelde extrusie-35 kop, is het op de eerste plaats duidelijk, dat de kunststof-massa niet behoeft te worden verdeeld in deelstromen in de kanalen van de extrusiekop. Anderzijds, afhankelijk van de wrijving tussen de torpedo 12 en de massa en van de rotatie-snelheid van de torpedo, komt het binnenste deel van de pijp 4Q in draaiende beweging met als resultaat, dat een dwarse oriën- 8105611 .-4- tatie wordt verkregen in het binnenste deel, welke oriëntatie geleidelijk overgaat in een langsoriëntatie bij nadering van het buitenvlak van de wand. Wanneer een juiste richting en graad wordt nagestreefd voor de verkregen oriëntatie, kunnen 5 de sterkte-eigenschappen van het materiaal optimaal worden benut en kunnen de gewenste mechanische eigenschappen worden bereikt met een kleinere wanddikte, waardoor een besparing van ruw materiaal wordt verkregen.

Door middel van de constructie van fig. 2 10 is het ook mogelijk nieuwe interessante mogelijkheden te verkrijgen voor materialen, waarvan de verbindingvormende eigenschappen bijzonder slecht zijn. Als voorbeeld van deze materialen moet worden genoemd dwarsgebonden polyethyleen, waarvan de verbindingvormende eigenschap snel achteruitgaat, 15 wanneer de mate van dwarsverbinding toeneemt. Door middel van de nieuwe constructie is het mogelijk een gedeeltelijke binding van het ruwe materiaal binnen de extruder toe te laten en niettemin een produkt te verkrijgen, dat wat zijn sterkte betreft bruikbaar is.

20 De rotatiebeweging van de torpedo 12 volgens fig, 2 kan ook worden bereikt door middel van een traditioneel werktuig. In dit geval wordt de torpedo gevoerd door een frameconstructie en afgedicht door middel van een tegenschroefdraad.

25 Een tweede mogelijke uitvoering, die sim peler is en ook meer beperkt wat zijn gebruiksmogelijkheden betreft, is afgebeeld in fig. 3. In deze constructie roteert de torpedo in vast verband met de schroef.

Binnen het.kader van de uitvinding zijn 30 ook andere oplossingen, die verschillen van de beschreven uitvoeringsvoorbeelden denkbaar. Aldus kan het torpedo-orgaan worden ondersteund door middel van een afzonderlijk lichaam, dat is voorzien van een boring voor de torpedo.

In dit geval is het lichaam van de torpedo bijvoorbeeld op 35 de traditionele wijze ondersteund op het lichaam van de extrusiekop door middel van vleugels.

8105611

Claims

1. Extruder voor de vervaardiging van kunststof-buizen of dergelijke, voorzien van een cilinder, een toevoer-schroef, die roteerbaar is aangebracht in de cilinder, een torpedo-orgaan, dat is aangebracht aan het buiteneind van de 5 toevoerschroef en een werktuigmatrijs, die het torpedo- orgaan omringt, met het kenmerk, dat het torpedo-orgaan (12) is gevormd als een verlengstuk van de toevoer-schroef (11).

2. Extruder volgens conclusie 1, m e t het 10. e n m e r k, dat het torpedo-orgaan (12) star is bevestigd op het buiteneind van de toevoerschroef (11) zodat dit met de schroef (11) meedraait(fig. 3).

3. Extruder volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het torpedo-orgaan (12) roteerbaar is ge- 15 monteerd op de toevoerschroef (11) door middel van een as (151, die axiaal door de toevoerschroef gaat.

4. Extruder volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat de as is gekoppeld aan een tandwielkast (17) of dergelijke, en door middel daarvan kan worden gero- 20 teerd met elke gewenste richting en snelheid onafhankelijk van de rotatiesnelheid van de toevoerschroef(11).

5. Extruder volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het torpedo-orgaan (12) roteerbaar is ondersteund door middel van een afzonderlijk frame, dat is 25 voorzien van een boring voor het torpedo-orgaan (12).

6. Extruder volgens conclusie 5, m e t het kenmerk, dat het frame op het lichaam van de extrusie-kop is ondersteund door middel van vleugels. 8105611