DE1704791B2 - Vorrichtung zum herstellen von im querschnitt ringfoermigen koerpern aus thermoplastischem kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von im Querschnitt ringförmigen Körpern, z. B. Schläuchen oder Schlauchabschnitten, aus thermoplastischem Kunststoff, bestehend auc einer Strangpresse und einem nachgeschalteten Spritzkopf, der ein Gehäuse, einen Kern, eine Eintrittsöffnung, eine Ringdüse für den Austritt des thermoplastischen Materials sowie einen durch einen axial verschiebbaren Ringkolben entleerbaren kreisförmigen Speicherrauvn aufweist, dem ein ringförmiger, konzentrisch zum Speicherraum angeordneter und von einem feststehenden Teil des Spritzkopfes begrenzter Kanal vorgeschaltet ist.

Bei einer durch das Gebrauchsmuster 19 53 3bb bekannten derartigen Vorrichtung ist zwischen dem vorgeschalteten Kanal und dem Speicherraum eine Hülse angeordnet, an der die innere Mantelfläche des Ringkolbens geführt wird. Das Material strömt am unteren Ende dieser Hülse aus dem vorgeschalteten Kanal in den Speicherraum, wobei es zugleich den Ringkolben unter Füllung des Speicherraumes in seine eine Endlage verschiebt. Dabei ist es unvermeidlich, daß jene Materialteile, die zuerst in den Speicherraum eintreten, am längsten im Spritzkopf verweilen, wohingegen jene Materialteile, die unmittelbar vor Abschluß des Füllvorganges und somit unmittelbar vor Beginn des durch den Ringkolben bewirkten Entleerungsvorganges in den Speicherraum gelangen, nur sehr kurze Zeit innerhalb des Spritzkopfes verbleiben. Somit fet bei den einzelnen Materialteilchen die Zeitspanne rwichen dem Eintreten der Teilchen in den Spritzkopf und dem Austreten aus letzterem durch die Ringdüse hindurch sehr unterschiedlich. Dies gilt vor allem für jene Materialteilchen oder -schichten, die sich in unmittelbarer Nähe der auf das Material im Speicherraum einwirkenden Stirnfläche des Ringkolbens befinden. Diese Materialteilchen werden im allgemeinen bei der Entleerung des Speicherraumes nicht mehr ?»us dem Spritzkopf durch die Ringduse ausgespritzt. Sie verbleiben vielmehr bis zum nächsten Entleerungsvor gang im Bereich zwischen Speicherraum und Ringdüse, so daß diese Materialteilchen eine Verweilzelt innerhalb des Spritzkopfes haben, die ein Vielfaches der Verweilzeit jener Materialteilchen beträgt, die unmittelbar vor Beginn des Ausstoßvorganges in den Speicherraum gelangen. Diese unterschiedlichen und zudem schlecht kontrollierbaren Verweilzeiten Sind für die ίο Qualität des Endproduktes außerordentlich nachteilig, wobei es gleichgültig ist. ob der Schlauchabschnitt oder ein ggf. daraus z. B. im Blasverfahren, hergestellter Gegenstand das Fertigerzeugnis bildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß eine Vergleichmäßigung der Verweilzeit der einzelnen Materialteilchen innerhalb des Spntzkopfes erreichbar ist. Zwar wird es im Normalfall kaum möglich sein, für die Gesamtheit der Materialteilchen eine absolut einheitliche Verweilzeit zu erzielen.

Jedoch strebt die Erfindung an. die Unterschiede so gering zu halten, daß sie auf die Qualität des Endproduktes ohne Einfluß bleiben.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor,

;s daß der vorgeschaltete Kanal in seiner Lange vom Hub des Ringkolbens abhangig und dabei zusatzlich von einer der Mantelflächen des Ringkolbens begrenzt ist.

Bei dieser Ausgestaltung der Vorrichtung setzt sich das durch den vorgeschalteten Kanal in den Speicher raum strömende thermoplastische Material immer wieder unter die untere Stirnfläche des Ringkolbens, so daß das während des Füllvorganges zunächst in dem der Ringduse zugekehrten Bereich des .Speicherraumes eingetretene Material dort auch im Verlauf des weiteren Füllvorganges bleibt und somit beim darauffolgenden A:.".stoßvorgang auch wieder als erstes durch die Ringdüse ausgepreßt wird.

Der vorgeschaltete Kanal kann von der inneren Mantelfläche des Ringkolbens und vom Kern begrenzt sein. Fs ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei welcher der vorgeschaltete Kanal von der äußeren Mantelfläche des Ringkolbens und vom Gehäuse begrenzt ist.

Es ist zwar durch die US-PS 32 45 115 eine Vorrichtung zum Herstellen von im Querschnitt ringförmigen Körpern aus thermoplastischem Material bekannt, die einen Speicherraum aufweist, der durch einen Ringkolben entleerbar ist. Dabei sind zwei Zylinder in Fließrichtung des Materials hintereinander angeordnet und durch den hin- und herbewegbaren Ringkolben miteinander verbunden, der mit einem zentralen Kanal versehen ist, durch den das Material von dem ersten in den zweiten Zylinder hindurchfließt. Dem zweiten Zylinder ist dann der eigentliche Spritzkopf nachgeschaltet, in welchem das strangförmige Material die endgültige schlauchförmige Gestalt erhält. Wenngleich diese bekannte Vorrichtung dazu dienen soll, sogenannte tote Bereiche zu vermeiden, die vom Material nicht oder in unkontrollierbarer Weise durchflossen werden, haften ihr einige Nachteile an. So ist die Konstruktion verhältnismäßig aufwendig, und zwar auch in bezug auf den Raumbedarf. Weiterhin erhält das thermoplastische Material seine ringförmige Querschnittsform erst unmittelbar vor dem Austreten aus der Ringdüse.

Auch bei einer durch die DT-AS 1113 804 bekannten Vorrichtung zum Herstellen von Hohlsträngen, die einen gegenüber einem feststehenden Kolben bewegbaren Zylinder aufweist, cer den Speicherraum enthält,

wird das thermoplastische Material erst unmittelbar vor dem Austritt aus der Ringdüse in eine ringförmige Querschnittsform gebracht. Nachteilig sind weiterhin die Hin· und Herbewegungen, die der die Ringduse fur den Austritt tragende Zylinder aufweist, da die das Entleeren des Speicherraumes bewirkende Bewegung zwangsläufig auch auf den in der Herstellung befindlichen Hohlstrang oder Schlauch über)ragen wird. Dies führt insbesondere dann zu Kom;>'ikationen. wenn dem Spritzkopf beispielsweise eine Blasform nachgeordnet ist. in welcher der Hohlstrang weiter verarbeitet werden soll.

Diese Nachteile werden bei der Vorrichtung gemäß der F.rfii.Jung vermieden.

Sie weist den Vorteil einer gedrängten Bauart auf. Hin/u kommt, daß das thermoplastische Material schon frühzeitig, nänlich in dem dem Speicherraum vorgeschalteten Kanal, einen ringförmigen Querschnitt erhält, den es bis zum Ausspritzen aus der Ringdüse beibehalt In Anbetracht der praktisch allen thermoplastischen Kunststoffen innewohnenden Eigenschaften ist dies von großer Bedeutung, da eine frühzeitige Anpassung des Materials an seine endgültige Form Flieö/inien und andere Unregelmäßigkeiten, z, B. in bezug auf die Wanddicke, vermeidet oder doch zumindest in ganz erheblichem Maße reduziert.

Diese Vorteile sind bei den Vomchtuneen eemaU L)S-PS 32 45 115 und DT-AS 11 13 804 aufgrund der vorgenannten Nachteile nicht erreichbar, obwohl auch dort eine im wesentlichen gleichmäßigere Verweilzeil innerhalb des Speicherraumes dadurch ermöglicht ist. daß die Materialteilchen in der Reihenfolge ihres Eintritts m den Speicherraum auch wieder au£ diesem ausgestoßen werden.

Ferner ist durch die US-PS 23 49 178 eine Vorrichtung zum Extrudieren und Blasformen von thermoplastischem Kunststoff bekannt, die mit einem einer Strangpresse nachgeschalteten Spritzkopf versehen ist. in welchem ein kolbenartiges Teil angeordnet ist. welches auf den in einem Raum innerhalb des Spritzkopfes befindlichen plastischen Kunststoff einwirkt. Dabei soll jedoch lediglich eine kurze impulsartige Beaufschlagung der Kunststoffmasse erfolgen mit dem Ziel, im Bereich der als Austrittsöffnung dienenden Ringdüse eine Verschweißung des Kunststoffes an dessen unterem Ende zu erreichen, um so in einem nachfolgenden Arbeitsgang, der ausschließlich durch die Strangpresse bewirkt und gesteuert wird, einen an seinem unteren Ende geschlossenen Vorformling aus der Ringdüse ausstoßen zu können. Während dieses Vorganges wird das innerhalb des Spritzkopfes angeordnete kolbenförmige Teil um eine geringe Wegstrecke von der Ringduse in die Ausgangslage wegbewegt.

Demgegenüber dient bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung der im Speicherraum angeordnete Ringkolben dazu, den Schlauchabschniu aus der Ringduse auszupressen, wobei die Strangpresse als Schneckenpresse ausgebildet ist. die kontinuierlich arbeitet, wohingegen die bekannte Vorrichtung eine Kolbenpresse verwendet, die lediglich eine absatzweise Förderung von Material in den Spritzkopf hinein zuläßt. Ferner ist im bekannten Fall der mit der Eintrittsöffnung in Verbindung stehende Kanal, welcher dem den Kunststoff aufnehmenden Raum vorgeschaltet ist. in seiner Länge vom Hub des Ringkolbens unabhängig. Eine Vergleichmäßigung der Verweilzeit der einzelnen Materialteilchen innerhalb des Spritzkopfes im Sinne

der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe findet bei der bekannten Vorrichtung durch die Anordnung eines ringförmigen Kolbenteiles im Spritzkopf nicht statt.

Schließlich ist auf das DBP 17 04 799 hinzuweisen, dessen Gegenstand ebenfalls eine Verbesserung der eingangs erwähnten Vorrichtung bezweckt Dabei soll die Aufgabe gelost werden, ein unabhängig von der Viskosität und der Fördergeschwindigkeit des plastifizierten Materials stets gleichbleibendes Einfließen in den Speicherraum zu erreichen. Dies s.oll dadurch erreicht werden, daß die Einrichtung zum Umlenken und Verteilen des thermoplastischen Werkstoffes aus einer eine konzentrisch zum Düsenkern angeordnete Hülse umgebenden Ringnut besteht, in die die Eintrittsöffnung mündet.

Dabei soll die Hülse auf dem Ringkolben relativ zu diesem axial verschiebbar und als Abstreifer dienend angeordnet sein. Ferner ist bei diesem älteren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag vorgesehen, daß der Durch'rittsspalt fur das thermoplastische Material als veränderbarer Drosselspalt mit gegenüber der Ringnut geringerem Querschnitt zwischen der Ringnut und dem Speicherraum ausgebildet ist. Ein dem Speicherraum vorgeschalteter Kanal, der in seiner Länge vom Hub des Ringkolbens abhängig und dabei zusätzlich von einer der Mantelflächen des Ringkolbens begrenzt ist. w ird in dem DBP 17 04 799 weder allein noch im Zusammenhang mit anderen Merkmalen beansprucht.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung zeigt einen Spritzkopf mit seitlicher Matcrial/uführung.

Die Zeichnung zeigt einen Spritzkopf 10, der mit einer Schneckenpresse 11 verbunden ist, in der das thermoplastische Material unter Wärmeeinwirkung durch ein Schnecke 12 plastifiziert und in Richtung des Pfeils 13 in den Spritzkopf gefördert wird. Letzterer besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 14, einem in Längsrichtung verlaufenden Kern 15, einem Ringkolben 16. der in einem Speicherraum 26 geführt ist. sowie einer Matritze 17. die gemeinsam mit dem unteren Endbereich 18 des Kernes 15 der Spritzdüse 19 begrenzt. Der Spritzkopf 10 ist im allgemeinen außenseitig mit Heizmanschetten versehen, um das thermoplastische Materia¹ auf der erforderlichen Temperatur zu halten. Diese Manschetten sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Zeichnung nicht dargestellt.

Der Kern 15 wird in seinem oberen, konischen Bereich 20 durch eine Hülse 21 gehalten. Er ist im Bereich dieser Hülse 21 mit zwei um 180° gegeneinander versetzten Ausnehmungen 22 versehen. Diese im Querschnitt bogenförmigen Ausnehmungen verbreitern sich von oben nach unten. An ihrem unteren Ende beträgt ihre Breite, im Winkel gemessen, 180°. Sie gehen in den vorgeschalteten Kanal 23 über, der vom mittleren Bereich des Kernes 15 und dem Ringkolben 16 begrenzt wird, wenn letztere eine Stellung einnimmt, die unterhalb der oberen Endstellung liegt.

Die beiden Ausnehmungen 22 stehen über zwei Zwischenkanäle 24, die ebtnfalls einander gegenüberliegen, ir.it dem Eintrittskanal 25 in Verbindung. Letzterer ist in der bereits erwähnten Hülse 21 angeordnet. Er ist mit der Austnttsöffnung der Schneckenpresse 11 veebunden.

Das aus der Schneckenpresse 11 fließende thermoplastische Material bildet zunächst einen einzigen Materialstrom, der beim Eintreten in die beiden Zwischenkanäle 24 in zwei Teilströme unterteilt wird. Dort, also in

den Zwischenkanälen 24, werden die beiden Teilströme nach verschiedenen Seiten jeweils in einem Bogen von etwa 90° um den Kern 15 herumgeführt, und zwar bis oberhalb der beiden Ausnehmungen 22. Dort erfolgt eine Umleitung der beiden Teilströme nach unten in die Ausnehmungen 22 hinein, in denen die beiden Teilströme mit zunehmender Breite dieser Ausnehmungen über den Umfang des Kernes 15 verteilt werden, bis sie schließlich am unteren Ende dieser beiden Ausnehmungen 22 ineinanderfließen und in den vorgeschalteten Kanal 23 einströmen und am Übergang zwischen den beiden Ausnehmungen 22 und dem Kanal 23 erfolgt eine Verbindung der beiden Teilströme zu einem rohrförmigen Gebiide, das anschließend in den Speicherraum 26 eintritt. Der darin geführte Ringkolben 16 ist rechts in der Zeichnung in seiner unteren und links in seiner oberen Endlage dargestellt.

Ausgehend von der unteren Endlage des Kolbens 16, die dieser unmittelbar nach Beendigung eines Ausstoßvorganges einnimmt, wird das durch den Ringraum 16 fließende Material sich unter die untere Stirnfläche 27 setzen und den Kolben nach oben verdrängen. Dabei ist es nicht notwendig, besondere Vorkehrungen zu treffen, um zu verhindern, daß das Material aus der Spritzdüse 19 austritt. Vielmehr kann davon ausgegangen werden, daß der Strömungswiderstand, den das Material beim Durchfließen der Spritzdüse 19 zu überwinden hat. wesentlich größer ist als der Widerstand, der durch den Kolben 16 seiner Verdrängung nach oben entgegengesetzt wird. Das heißt a!so. daß aus der Spritzdüse 19 so lange kein Material austritt, wie der Kolben 16 noch nicht seine obere Endlage erreicht hat.

Während der Verdrängung des Kolbens 16 nach oben setzt sich das durch den vorgeschalteten Kanal 23 fließende Material immer wieder unter die untere Stirnfläche 27 des Kolbens 16. Es ist somit eine Gewähr dafür gegeben, daß das Material, das während des Füllvorganges zuerst in den unteren Bereich des Speicherraumes 26 eingetreten ist, dort auch im Verlauf des weiteren Füllvorganges bleibt und somit beim

ίο darauffolgenden Ausstoßvorgang auch wieder als erstes durch die Spritzdüse 19 ausgepreßt wird. Dadurch erfolgt zwangsläufig eine Vergleichmäßigung der Verweilzeit. Natürlich ist es unvermeidbar, daß jenes Material, das am Ende des Ausstoßvorganges im

is Bereich 28 zwischen Speicherraum 26 bzw. Kanal 23 und Spritzdüse 19 sich befindet, dort bis zum nächsten Ausstoßvorgang verbleibt. Dabei handelt es sich um jenes Material, das zuletzt in den Speicherraum 26 eingetreten und somit auch als erstes beim darauffolgenden Ausstoßvorgang ausgepreßt wird.

Die Bewegung des Ringkolbens 16 in Auspreßrichtung und die Auslösung der Bewegung erfolgt unter Verwendung bekannter Mittel. Die Rückbewegung in die obere Endlage wird, wie bereits erwähnt, durch das nachströmende Material bewirkt, also unabhängig vom — im allgemeinen hydraulischen — Antrieb des Ringkolbens 16. Dadurch ist in jedem Fall eine absolute Übereinstimmung zwischen der Rückwärtsbewegung des Kolbens 16 und dem Füllungsvorgang innerhalb des Speicherraumes 26 gewährleistet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von im Querschnitt ringförmigen Körpern, z. B. Schläuchen oder Schiauchabschnitten, aus thermoplastischem Kunststoff, bestehend aus einer Strangpresse und einem nachgeschalteten Spritzkopf, der ein Gehäuse, einen Kern, eine Eintrittsöffnung, eine Ringdüse für den Austritt des thermoplastischen Materials sowie einen durch einen axial verschiebbaren Ringkolben entleerbaren kreisringförmigen Speicherraum aufweist dem ein ringförmiger, konzentrisch zum Speicherraum angeordneter und von einem feststehenden Teil des Spntzkopfes begrenzter Kanal vorgeschaltet ist. dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeschaltete Kanal (23) in seiner Länge vom Hub des Ringkolbens (16) abhängig und dabei zusätzlich von einer der Mantelfläche des Ringkolbens (16) begrenzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekenn zeichnet, daß der vorgeschaltete Kanal (23) von der inneren Mantelfläche des Ringkolbens (16) und vom Kern (15) begrenzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeschaltete Kanal von der äußeren Mantelflache des Ringkolbens und vom Gehäuse begrenzt ist.