DE2166064A1

DE2166064A1 - Verfahren zur Herstellung eines Wellrohrs aus thermoplastischem Kunststoff. Ausscheidung aus: 2124094

Info

Publication number: DE2166064A1
Application number: DE19712166064
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Lefebvre, Pierre Albert, Sille-Le-Guillaume; G.M.T. S.A., Le Mans; Sarthe (Frankreich)
Priority date: 1970-05-14
Filing date: 1971-05-14
Publication date: 1972-11-09
Also published as: FR2171844B1; GB1343695A; DE2124094B2; DE2124094A1; DE2124094C3; FR2171844A1

Description

Pierre Albert LEFEBVRE, Ingenieur, Boulevara aes Jardiniers, 72 Sille-Le-Guillaume, Sartne, Frankreicn

G.M.T. S.A.

Boulevard Pierre Lefaucheux, 72 Le Mans, Sarthe,

Frankreich

Verfahren zur Herstellung eines Wellrohrs aus thermo

plastischem Kunststoff

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wellrohrs aus thermoplastischem Kunststoff für die hauptsächliche Verwendung als Kanal zur Aufnahme elektrischer Leitungen.

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Ea ist bereits bekannt, Wellrohre durch Extrudieren eines zunächst glatten Schlauches herzustellen, wobei der Durchmesser des Scnlauehes wesentlicn kleiner ist als derjenige der Matritzeninnenform, gegen welche der glatte Schlauch durch ein Druckmedium angepreßt wird.

Im allgemeinen verwendet man zu diesem Zweck einen Verschlußkolben, der im Inneren des Schlauches in der Weise angeordnet ist, daß er diesen vollständig verschließt, so daß der Druck vor dem genannten Kolben nicht abfallen kann, so daß die Anlage des glatten Schlauches gegen die gewölbte Wand der Matritzen gewährleistet ist.

Damit die Ausbildung des Wellrohrs in kontinuierlicher Weise möglich ist, sind die gewellten Matritzen zusammengesetzt aus zueinander komplementären Halbsegmenten, die in Art zweier, auf einer ^feillänge des durch sie gebildeten Kanals verbundener Raupen ausgebildet sind.

Bei den bekannten Verfahren ist eine intensive Aokühlung der Matritzen_v er forderlieft, damit der für die Verformung durch die Druckluft im heißen Zustand geführte Schlauch ausreichend abgekühlt werden kann, so daß er beim Verlassen der Matritzen,, also wenn diese sich abheben, erstarrt ist« Da die Katritzen in Art zweier zusammenarbeitender Raupenketten angeordnet und mittels Kettenrädern und anderen Piihrungsmitteln getragen sind, ist es schwierig, sie ausreichend abzukühlen und damit eine gute Verfestigung des thermoplastischen Materials zu erzeugen. Tatsächlich muß, wenn die Abkühlung mit einem flüssigen Kühlmedium erfolgt, dieses in Hohlstücken kanalisiert werden, so daß es die bewegten Matritzen umspült.

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Aus diesem Grund ist der Wärmeaustausch ungünstig. Wenn, unterschiedlich dazu, die Abkühlung durch Blasluft bewirkt wird, müssen ¥entilatoren mit beträchtlicher Leistung vorhanden sein; bei dieser Art der Abkühlung wird viel Energie verbraucht* und es entsteht ein beträchtlicher IMrM₃ ganz abgesehen davon, daß die gesamte Vorrichtung von korrosiven Dämpfen eingehüllt ist, herrührend von des aushärtenden Kunststoff, wobei insbesondere gefährliche €hlordämpfe auftreten.

Weiterhin ergibt sich bei den bekannten vorrichtungen, bei denen der Zwang besteht, den Kolben für den Abfluß der im Inneren des Schlauches vorhandenen Druckluft so auszubilden, daß er das Schlauchinnere vollständig verschließt, so daß die Druckluft nicht entweichen kann, sehr häufig der Nachteil, daß der Kolben an der Innenseite der Schlauchwand reibt, schon zu einem Zeitpunkt vor dessen Verfestigung, was zu Beschädigungen des Schlauches führt, insbesondere zu Schwachstellen der Wand und häufig kommt es sogar sum Stillstand der Maschine wegen einer Ansammlung von Kunststoff material vor dem Kolben»

Die vorliegende Erfindung schafft ein^ neues Herstellungsverfahren, welches die Gefahr von Deformationen des Sehlauehs durch den Verschlufökolben vermeidet und welches darüberhinaus die Durchführung einer direkten und intensiven Abkühlung des geformten Schlauches ermöglicht, so daß Kühlvorrichtungen mit flüssigen Kühlmedien zur Kühlung der Mat ritzen und auch Kühlgebläse überflüssig sind.

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Wenn man es aber für wünschenswert hält, zusätzlich noch ein Gebläse für die Kühlluft vorzusehen, so wird es möglich, die Länge der aus den Matritzen gebildeten Raupe und folglich den Gesamtaufwand zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zur Herstellung von Wellrohren, nach welchem ein glatter Schlauchrohling aus thermoplastischem Kunststoff extrudiert wird und zwischen die Form des Wellrohrs enthaltenden Matritzen geführt wird, die mit der Geschwindigkeit des

ν Schlauchrohlings bewegt werden, dessen Durchmesser beim Ausgang aus dem Extruder kleiner ist als der Durchmesser der Matritzenhohlform, gegen welche der genannte Schlauchrohling durch Druckluft angedrückt wird, welche im Raum zwischen dem Ausgang aus dem Extruder und einem im Inneren des Schlauches angeordneten Kolben vorhanden ist, vorgesehen\ daß zwischen der Außenwand des Kolbens und der Innenwand des kleineren Durchmessers des fer-? tigen Wellrohrs, ein schmaler Spalt gebildet ist und daß der, bezogen auf die Bewegung des erzeugten Wellrohrs vor dem Kolben herrschende Luftdruck so gewählt ist, daß zwischen dem Kolben und dem Schlauch eine laminare Strömung entsteht, derart, daß der Kolben im

Inneren des Schläuche mit gleichen Abständen von dessen Wand getragen wird, und daß der auf diese Weise die Zentrierung des Kolbens bewirkende Luftstrom sich am hinteren Ende des Kolbens plötzlich ausdehnen und die Abkühlung des Schlauche bewirken kann.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind der folgenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung zu entnehmen. Es zeigt:

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Fig. 1 ' einen Wellrohrabschnitt in der Seitenansicht,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Blasform zur Herstellung des Wellrohrs.

Der in Fig. 1 dargestellte Rohrabschnitt zeigt ein Wellrohr aus einem synthetischen thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise aus Polyvinylchlorid. Das Rohr kann aber auch aus anderen Thermoplasten, beispielsweise aus Polypropylen^ Polyamid, Polyäthylen oder Polykarbonat hergestellt sein. Das Wellrohr ist dadurch gekennzeichnet, daß sich Auswölbungen 1 mit Einwölbungen 2 abwechseln. Solche Rohre sind, wie allgemein bekannt ist, geeignet, äußere Druckkräfte aufzunehmen. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Außendurchmesser der Auswölbungen 1, welche einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wesentlich größer ist als der Innedurchmesser des Wellrohrs bzw. der Durchmesser der Einwölbungen 2, wobei die Auswölbungen und die Einwölbungen über ringförmige Wände 3 verbunden sind. Für die Herstellung des Rohrs ist es vorteilhaft, wenn die Wände 3 geringfügig schräg stehen, so daß beispielsweise zwei eine Auswölbung begrenzende Wände zueinander konvergieren, weil dadurch das Abheben der Formungsmatritzen erleichtert wird,

Fig. 2 erläutert schematisch ein Verfahren zur Herstellung von Wellrohren der oben beschriebenen Art, welches in allen Fällen anwendbar ist, wo die Tiefe der Auskehlungen erheblich ist oder wenn die Dicke der Wandung des hergestellten Wellrohres erheblich ist, das heißt bis etwa, zu einem Millimeter oder mehr, und zwar unabhängig von der speziellen Form der Auswölbungen und Auskehlungen. Wie an sich bekannt, verwendet man

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Matritzenabschnitte 12, 12a, 12b usw. und 13, 13a bis 13n, welche in bekannter Weise miteinander zusammenwirken, so daß in einem ihnen gemeinsamen Kanal ein Pormungshohlraum Ik gebildet wird, welcher sich mit der gleichen Geschwindigkeit verschiebt, wie es der eines glatten Rohres 16 entspricht, welches die Düse eines Extruders 17 verläßt. In an sich bekannter Weise hat das den Extruder verlassende glatte Rohr 16 einen Durchmesser, welcher erbauen kleiner ist als der des durch die Matrizen zu formenden Rohres. Zum Aufbringen des glatten Rohres gegen die Innenwandung der Matrizen wird Druckluft in ebenfalls für sich bekannter Weise in das Innere des Rohres in einer Kammer 18 eingeführt, welche zwischen der Düse des Extruders IJ und einem Teil 19 in Form eines Kolbens gebildet ist. Eine derartige Versorgung mit Druckluft wird beispielsweise mitten durch den Extruder und einen Kanal 2o erreicht, welcher in einem die Düse des Extruders mit dem Teil 19 verbindenden Hohldorn 21 vorgesehen ist, wobei in dem Hohldorn öffnungen 22 ausgebildet sind, damit die Druckluft in die Kammer 18 ausgebracht wird.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird unter Berücksichtigung der Dicke der Wand-, welche das Röhr haben soll, wenn es gewellt ist, zwischen dem Umfang des Teiles 19 und der Innenwandung 8 der Auskehlungen des Wellrohres ein Ringkanal 23 vorgesehen, dessen Weite in der Größenordnung von einem oder mehreren Zehntel Millimeter liegt.

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Man sorgt außerdem dafür, daß die in die Kammer 18

eintretende Druckluft, beispielsweise unter Zwischenschaltung des Hohldoms 2o, unter verhältnismäßig großem Druck steht. Der Druck der Luft in dem Hohldorn 2o soll ein Minimum von 1,5 bar erreichen. Er liegt jedoch normalerweise darüber und mit Vorteil im Bereich von 2,5 bar oder mehr, damit der Druck in der Kammer 18 ein Minimum von 1,5 bar erreicht. Dadurch und unter Berücksichtigung des Spaltes 23 zwischen dem Kolben 19 und dem geformten Rohr erhält man eine dem Pfeil f3 folgende Luftströmung, welche insbesondere bewirkt, daß der Druck im Abschnitt der Kammer 18, in welchem sich das den Extruder verlassende, noch glatte Rohr 16 befindet, sehr gering ist und dann die Strömung gemäß dem Pfeil 3 eine Stauwirkung und'folglich die Verformung, welcher das glatte Rohr 16 zum Aufweiten unterworfen wird, bis es in Berührung mit den Matrizen 12 und 13 gelangt, erzeugt, d'ie nun fortschreitend ist, wodurch die Bildung von Rissen in dem Bereich des Rohres 16, welcher noch nicht in Berührung mit den Matrizen steht, vermieden wird. Dieser Punkt ist wesentlich, da.das glatte Rohr 16, welches den Extruder verläßt, heiß und daher sehr verletzlich ist. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, erweitert sich der dem Extruder 17 zugewandte Teil des Kolbens 19 mit Vorteil konisch, bis er in den zylindrischen Teil des Kolbens übergeht.

Der Druck in der Kammer 18 erreicht ein Maximum dort, wo der Kolben 19 seinen größten Durchmesser hat und demzufolge wird das heiße, und daher gut vorformbare Rohr mit sehr großer Kraft gegen die Matrizen 12, und dann gegen die Matrizen 12a, 13a gedrückt, was

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bewirkt, daß das Rohr genau die Form dieser Matrizen annimmt, wobei das das Rohr bildende Material beginnt, sich abzukühlen, bis die Blasluft verglichen mit der Temperatur des den Extruder 17 verlassenden Rohres kalt ist und daher die Matrizen ebenfalls verhältnismäßig kalt sind in Bezug auf das aus der Matrize austretende Rohr. Es ist daher tatsächlich von Vorteil, wenngleich dies nicht unbedingt erforderlich ist, daß die Matrizen durch einen Luftstrom oder mittels einer anderen Kühlflüssigkeit abgekühlt werden, ohne daß jedoch die Matrizen zu sehr gekühlt werden, das heißt es ist von Vorteil, wenn die Kühlluft, die auf die Matrizen geblasen wird, etwa 20°C hat, wenn die Temperatur des das Rohr bildenden Materials beim Austritt aus dem Extruder eine Temperatur oberhalb von 15O°C hat. Die Blasluft in der Kammer 18 kann sehr warm sein, beispielsweise bis zu 5O⁰C,

Der Kanal 23, durch welchen die Blasluft den Pfeilen folgt, ist von sehr geringer Höhe, wie im Vorhergehenden angeführt, so daß die Luft dazu neigt, in der Höhe der Innenwandung der Auskehlungen des Rohres, einer laminaren. Strömung zu folgen, in welcher sich diese Luft also physikalisch etwa wie eine Flüssigkeit verhält. Das bewirkt, daß die Luft, welche dieser L'aminar-Strömung unterworfen ist, bei welcher ihre Geschwindigkeit merklich an der ersten Auakehlung 2^ (Figur 2) beschleunigt ist, teilweise in dem Raum 2k, welcher mit der ersten Auswölbung 1. korrespondiert, entspannt ist, oder aufhört, einer Laminar-Strömung zu folgen, wobei dieses Entspannen eine Abkühlung des das Rohr bildenden Materials und dessen Anlegen gegen den zugehörigen Bereich der Matrize bewirkt.

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Zwischen der zweiten Auskehlung 2, und dem Kolben 19 folgt die Luft von neuem einer Laminar-Strömung und dem weiteren Strömungsverlauf.

Es ist ersichtlich, daß auf Grund dieser Folge von laminarer und nicht laminarer Strömung für die Luft zwischen dem Kolben 19 und der Innenwand des Rohres ebensoviele Entspannungsvorgänge für"die Luft vorliegen, und Verdichtungen, wie es Intervalle gibt, welche einer Auswölbung des geformten Rohres entsprechen. Die unvermittelten Entspannungen der Luft bewirken, daß das das Rohr bildende Material gewissermaßen in Art einer Explosion sich gegen die Matrizen anlegt, wodurch eine sehr genaue Anpassung der Form des Rohres an die der Matrizen gewährleistet ist.

Ferner entsprechen die Bereiche, in welchen die Luft einem laminaren Strömungsverlauf folgt, den Bereichen, wo die Luft, wie oben angeführt, sich wie eine Flüssigkeit verhält und demzufolge bildet diese Luft eine Flüssigkeitsabstützung zwischen dem Kolben 19 und den Innenwänden 8 (Fig. 2.) der Auskehlungen 2, was jede Berührung des Materials zwischen dem Kolben und der Innenwand des Rohres bei der Herstellung verhindert. Es ist dadurch sichergestellt, daß kein Abrieb des Rohres im Verlauf der Herstellung durch eine Berührung mit der Wandung des Kolbens 19 auftreten kann, welcher notwendigerweise im Innern des ausgeformten Rohres selbstzentriert ist, weil - wie es aus der Flüssigkeitslagertechnik bekannt ist - jede Verringerung des das bewegliche Teil von dem festen Teil trennenden Abstandes bewirkt, daß der Druck in diesem reduzierten Abschnitt ansteigt und dadurch das bewegliche Teil von dem festen Teil entfernt wird. Man erhält daher durch die Verwendung eines ansteigenden Luftdruckes für das Formen des Rohres eine strömungsbedingte Selbstzentrierung des Kolbens

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über das vorhergehende hinausgehend soll angeführt werden, daß die den Ringkanal 23 am Ende 19a des Kolbens 19 verlassende Luft plötzlich entspannt wird, wie durch die Pfeile f4 angegeben. Diese plötzliche Entspannung der Luft bewirkt, daß eine sehr wirksame Abkühlung im Innern des ausgeformten Bereichs des Rohres stromabwärts des Kolbens 19 hervorgerufen wird. Es folgt aus dieser Abkühlung ein Zusammenziehen des das Rohr bildenden Materials, denn wie es den Fachleuten auf dem Gebiet der Kunststoffe bekannt ist, haben diese einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten und demzufolge neigen sie dazu, bei einer plötzlichen Abkühlung zu schrumpfen. Diese Schrumpfung bewirkt, daß sich das ausgeformte Rohr von den Wandungen der Form der Matrizen, wie die Matrizen 12b, 13b, zu lösen beginnt, was dadurch begünstigt wird, daß die Rippen 3» 3a (Fig. 2) leicht geneigt sind und so natürlich eine Verjüngung bilden, welche dazu führt, daß sie auf den Formungsteilen der Matrizen in dem Augenblick gleiten, in welchem die Schrumpfung sich einstellt.

-Patentansprüche-

^209846/0643 OR₁₀₁NAL ,NSPECTED

Claims

P atentans ρ rü ehe

Verfahren zur Herstellung von Wellrohren, nach welchem ein glatter Schlauchrohling aus thermoplastischem Kunststoff extrudiert wird und zwischen die Form des Wellrohrs enthaltenden Matritzen geführt wird, die mit der Geschwindigkeit des Schlauchrohlings bewegt werden, dessen Durchmesser beim Ausgang aus dem Extruder kleiner ist als der Durchmesser der Matritzenhohlform, gegen welche der genannte Schlauchrohllng durch Druckluft angedrückt wird* .welshe im Baum zwischen dem Ausgang aus dem Extruder und einem im Inneren des Schauches angeordneten Kolben vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, -daß zwischen der Außenwand des Kolbens und der Innenwand des kleineren Durchmessers des fertigen Wellrohrs, ein schmaler Spalt gebildet ist und daß der, bezogen auf die Bewegung des erzeugten Wellrohrs vor dem Kolben herrschende Luftdruck so gewählt ist, daß zwischen dem Kolben und dem Schlauch eine laminare Strömung entsteht, derart, daß der Kolben im Inneren des Schlauchs mit gleichen Abständen von dessen Wand getragen wird, und daß der auf diese Weise die Zentrierung des Kolbens bewirkende Luftstrom sich am hinteren Ende des Kolbens plötzlich ausdehnen und die Abkühlung des Schlauchs bewirken kann«

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vor dem Kolben erzeugte Druckluft durch einen aus.der Düse des Extruders austretenden Hohldorn über öffnungen in dessen Oberfläche zugeführt wird, so daß die ausströmende Druckluft in Richtung des schmalen Spaltes zwischen der Kolbenwand und der Innenwand des Schlauches strömt, so daß der Luftdruck in-der Nähe der Düse des Extruders schwächer ist als in der Nähe des Kolbens, derart, daß ein verhältnismäßig schwacher Druck auf den glatten Teil des den Extruder verlassenden Schlauches ausgeübt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Düse (17) des Extruders in das Innere der durch die Matritzen (12, 13) gebil-

^v deten Hohlform eintritt, bis zu einer Stelle, wo die Matritzenteile miteinander verbunden sind, wobei die Peripherie der Düse (1?) benachbartoder Innenwand der Hohlform angeordnet ist, derart, daß die Wand des Schlauchs (16) nicht durch den in der Kammer (18) vor dem Kolben (19) ausgebildeten Luftdurck hinter die Düse des Extruders geblasen oder zum Platzen gebracht wird.

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209 84 6/0643 ORlQiNAi INSPECTED