-
Verfahren und Anlage zur Herstellung eines Schlauches aus thermoplastischem
Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schlauches
aus thermoplastischem Kunststoff, wobei zunächst ein Innenschlauch mit Hilfe einer
Kunststoffschneckenpresse mit Spritzkopf, Spritzkopfdorn und angeschlossenem Kalibrierdorn
als Quasiflüssigkeit stranggepreßt, auf diesen nach ausreichender Verfestigung durch
Erkaltung eine Filamentbewehrung aufgebracht und diese Filamentbewehrung von einem
mittels Kreuzspritzkopf koaxial stranggepreßten und auf die Bewehrung aufgespritzten
Außenschlauch umgeben wird, wobei ferner die Gesamtheit gemeinsam mittels Abzugsvorrichtung
abgezogen wird. Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf eine Anlage zur DurchfÜhrung
eines solchen Verfahrens. - Die Filamentbewehrung mag dabei aus einem Geflecht und/oder
aus einer Umwicklung bzw. aus einer Kombination
von längslaufendem
Filament plus umgebendem Geflecht und/oder Umwicklung bestehen. Filament meint im
Rahmen der Erfindung textile, mineralische und metallische Fäden oder Mischungen
davon in Form von Monofilament, Multifilament und/oder Stapelfasern auf Naturbasis
oder auf synthetischer Basis. Quasiflüssigkeit bezeichnet den noch fast flüssigen
Zustand, mit dem der Innenschlauch den Spritzkopf verläßt. Der Ausdruck thermoplastischer
Kunststoff umfaßt jeden für die Herstellung von Kunststoffschläuchen und Kunststoffrohren
üblichen Kunststoff (z.B. Weichpolyvinylchlorid, Polyäthylen, Polyurethane), aber
ausnahmsweise auch Gummi. Der Begriff Schlauch endlich umfaßt auch flexible Rohre.
-
Im Rahmen der bekannten Maßnahmen der beschriebenen Gattung (GB-PS
1 145 684) ist der Dorn ein kurzer Stummel, der sich nur wenig über den Spritzkopf
für den Innenschlauch hinaus erstreckt, wenn auch das Aufbringen der Filamentbewehrung
im Bereich des Dornes erfolgt. Der Stummel wirkt so kaum als Kalibrierdorn, sondern
als Stützdorn. Er soll verhindern, daß der Innenschlauch beim Aufbringen der Filamentbewehrung
zerdrückt wird. Die Kalibrierung ist schlecht. Ein möglichst kurzer Dorn ist im
Rahmen der bekannten Maßnahmen erforderlich, da am Dorn erhebliche Reibung entsteht
und diese nicht von der nachgeschalteten Abzugs-Vorrichtung überwunden werden kann,
wenn der Werkstoff, der zur Herstellung von Innenschlauch und/oder Außenschlauch
eingesetzt.
-
wird, ein weichelastischer Werkstoff ist (beispielsweise Weich-PVC).
Das ist bei Schläuchen aus thermoplastischem Kunststoff im allgemeinen der Fall.
Hohe Abzugskräfte würden elastische Verformungen und gegebenenfalls auch plastische
Verformungen auslösen, die nicht zugelassen werden können. Andererseits muß der
Innenschlauch mit der Filamentbewehrung durch den Kreuzspritzkopf der zweiten Schneckenstrangpresse
geführt werden, um dort mit dem Außenschlauch umspritzt zu werden. Dabei wird der
Innenschlauch mit der Filamentbewehrung dem Druck im Kreuzspritzkopf ausgesetzt.
-
Da bei der bekannten Ausführungsform an dieser Stelle ein stützender
Dorn fehlt, bewirkt der Druck im Kreuzspritzkopf Verformungen
des
Innenschlauches, der zusammengedrückt wird. Das wiederum führt häufig zu einer nur
schlechten Verschweißung zwischen Innenschlauch und Außenschlauch zwischen den Maschen
oder Lücken der Filamentbewehrung. Schlechte Verschweißung zwischen Innenschlauch
und Außenschlauch beeinträchtigt die Qualität des hergestellten Mehrlagenschlauches
beachtlich. - Nur integrale Vereinigung von Innenschlauch und Außenschlauch zwischen
den Maschen oder Lücken der Filamentbewehrung und entsprechende Einbettung der Filamentbewehrung
lassen optimale Beanspruchungen zu.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene
Verfahren so weiter auszubilden, daß ohne weiteres eine innige und integrale Verschweißung
von Innenschlauch und Außenschlauch zwischen den Maschen oder Lücken der Filamentbewehrung
erreicht werden kann. Der Erfindung liegt fernerhin die Aufgabe zugrunde, eine Anlage
anzugeben, mit der das erfindungsgemäße Verfahren auf besonders einfache Weise verwirklicht
werden kann.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schlauches
aus thermoplastischem Kunststoff, wobei zunächst ein Innen schlauch mit Hilfe einer
Kunststoffschneckenpresse mit Spritzkopf, Spritzkopfdorn und angeschlossenem Kalibrierdorn
als Quasiflüssigkeit stranggepreßt, auf diesen nach ausreichender Verfestigung durch
Erkaltung eine Filamentbewehrung aufgebracht und diese Filamentbewehrung mittels
Kreuzspritzkopf von einem koaxial stranggepreßten und auf die Bewehrung aufgespritzten
Außenschlauch umgeben wird, wobei ferner die Gesamtheit gemeinsam mittels Abzugseinrichtung
abgezogen wird. Die Erfindung besteht darin, daß zwischen dem Innenschlauch und
dem über den Kreuzspritzkopf hinaus als Stützdorn verlängerten Kalibrierdorn im
Quasiflüssigkeitsbereich ein hydraulisches Gleitmittel eingeführt und dieses als
Gleitmittelschleppströmung bis in den Bereich des Kreuzspritzkopfes für den Außenschlauch
mitgeführt sowie die Gleitmittelschleppströmung im Bereich des Kreuzspritzkopfes
durch
den Extrusionsdruck für den Außenschlauch über einen Gleitmittelschleppkeil praktisch
vollständig abgebaut wird. Der Kalibrierdorn bewirkt zunächst eine Kalibrierung,
darüber hinaus aber mehr. Der Begriff Stützdorn bringt im Rahmen des erfindungsgemäßen
Verfahrens zunächst zum Ausdruck, daß dieses Element aus Kalibrierungsgründen nicht
mehr erforderlich ist. Es handelt sich um. eine Verlängerung, die eingesetzt wird,
um die Gleitmittelschleppströmung vom Kalibrierdorn bis in den Bereich des Kreuzspritzkopfes
zu führen, so daß dort mit einem für die Verschweissung von Innenschlauch und Außenschlauch
erforderlichen Extrusionsdruck gearbeitet werden kann, ohne daß sich der Innenschlauch
zusammendrücken kann und ohne daß dort auf dem Stützdorn störende Reibung entsteht.
Die Erfindung geht von der überraschenden Tatsache aus, daß ein extrudierter Kunststoffschlauch
auf einem Kalibrierdorn oder Stützdorn eine Gleitmittelschicht in Form einer Schleppströmung
mitnehmen kann, wenn das Gleitmittel im Quasiflüssigkeitsbereich in der beschriebenen
Weise eingeführt wird. Diese Gleitmittelschleppströmung reduziert die Reibung auf
dem Kalibrierdorn (Schmiermittelreibung anstelle von gleitender Reibung) und ermöglicht
dessen Verlängerung als Stützdorn so weit, daß der Stützdorn im Kreuzspritzkopf
des zweiten Extruders als Widerlager wirken kann. Dabei kann der Abstand zwischen
Spritzkopf für den Innenschlauch und Kreuzspritzkopf für den Aussenschlauch ohne
weiteres so gewählt werden, daß der Innenschlauch zunächst eine hinreichende Abkühlung
erfährt. Die Verschweißung von Innenschlauch und Außenschlauch soll durch die Abkühlung
jedoch nicht gefährdet werden. Wird eine sehr weitgehende Abkühlung des Innenschlauches
zugelassen, so liegt es im Rahmen der Erfindung, vor dem Aufbringen des Außenschlauches
den Innenschlauch außen wieder zu erwärmen, z.B. mittels Wärmeübergang durch Strahlung.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Innenschlauch im Bereich des Kalibrierdorns und durch den Kalibrierdorn selbst gekühlt
wird, in den zu diesem Zweck ein Kühlmittel eingeführt wird. Auch wenn in dem
Kreuzspritzkopf
mit hohem Spritzdruck gearbeitet wird, tritt dort störende Reibung nicht auf. Die
Gleitmittelschleppströmung baut sich nämlich unter dem Einfluß dieses Druckes nach
den Regeln der Schmiermitteltheorie zu einem Gleitmittelschleppkeil ab, was gleichzeitig
den Vorteil bringt, daß nur eine zu vernachlässigende Gleitmittelmenge im Schlauch
verbleibt. Das Phänomen der Schmiermittelreibung ist auch im Bereich des Gleitmittelschleppkeils
gewährleistet. Als Gleitmittel eignen sich alle Flüssigkeiten, deren Viskosität
geringer ist als die der Quasiflüssigkeit beim Austritt des Innenschlauches aus
dem Spritzkopf für den Innenschlauch. Im allgemeinen kann man mit üblichen Schmiermitteln
arbeiten. Es besteht die Möglichkeit, durch Auswahl der Viskosität des Gleitmittels,
unter Beachtung der herrschenden Temperaturverhältnisse, die Dicke der Gleitmittelschleppströmung
und damit auch des Gleitmittelschleppkeils zu beeinflussen. Im Ergebnis wird der
beachtliche Vorteil erreicht, daß Innenschlauch und Außenschlauch unter allen Umständen
sehr innig miteinander zwischen den Maschen oder Lücken der Filamentbewehrung verschweißenund
die Bewehrung eingebettet wird. Es entsteht gleichsam eine werkstoffmäßig integrierte
Gesamtheit, so daß im Ergebnis der hergestellte Schlauch sich durch besonders hohe
Qualität auszeichnet. Da der Gleitmittelschleppkeil die Reibung reduziert, sind
die Abzugskräfte vergleichsweise klein. Die Erfindung erreicht aber einen weiteren
Vorteil insofern, als mit sehr großen Abzugskräften gearbeitet werden kann. Wo diese
nämlich im Bereich des Stützdornes wirksam werden und im Rahmen bekannter Maßnahmen
zu einer Querschnittsreduzierung von Innenschlauch und Filamentbewehrung führen
würden, nimmt der Stützkern auch diese Kräfte auf, ohne daß dadurch störende Reibungskräfte
entstehen. Von besonderem Vorteil ist aber auch die Tatsache, daß das erfindungsgemäße
Verfahren anlagemäßig sehr einfach verwirklicht werden kann: Eine Anlage zer Durchführung
des beschriebenen Verfahrens besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau zunächst aus
einer ersten
Schneckenstrangpresse mit Spritzkopf, Spritzkopfdorn
und angeschlossenem Kalibrierdorn für den Innenschlauch, zweiter Schnekkenstrangpresse
mit Kreuzkopf für den Außenschlauch, Vorrichtung zur Auflegung der Bewehrung zwischen
erstem Spritzkopf und zweitem Spritzkopf und Abzugseinrichtung. Die Erfindung besteht
insoweit darin, daß der Kalibrierdorn als Stützdorn bis in den Kreuzkopf für den
Außenschlauch verlängert und mit einer Einrichtung zur Einführung eines hydraulischen
Gleitmittels zwischen Innenschlauch und Kalibrierdorn bzw. Stützdorn versehen ist.
Dabei kann der Kalibrierdorn in an sich bekannter Weise mit einer Kühleinrichtung
versehen sein, so daß er von einem Kühlmittel durchströmt wird. Die Gestaltung der
Einrichtung zur Einführung eines hydraulischen Gleitmittels ist grundsätzlich beliebig.
Nach bevorzugter Ausführungsform besteht sie aus einer Rille zwischen Spritzkopfdorn
und Kalibrierdorn bzw. Stützdorn, wobei diese Rille über Bohrungen im Spritzkopf
und im Steg der Stege des Spritzkopfdorns an einen Gleitmittelbehälter angeschlossen
ist.
-
Der Gleitmittelbehälter steht unter normalem Atmosphärendruck oder
sogar unter Unterdruck, wenn dadurch die Gleitmittelzuführung reguliert werden soll.
Zuführung unter erhöhtem Druck ist im allgemeinen zu vermeiden, weil ja die Gleitmittelzuführung
im Quasiflüssigkeitsbereich des stranggepreßten Innenschlauches erfolgt. Im Gegenteil,
häufig ist Unterdruck bei der Gleitmittelzuführung vorteilhaft. Um sicherzustellen,
daß eine ausreichende Schleppströmung mitgeführt wird, empfiehlt es sich, die Anordnung
so zu treffen, daß die Rille mit einem konisch erweiterten Wandungsteil in den Kalibrierdorn
oder Stützdorn übergeht.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.
-
Es zeigen in schematischer Darstellung: Fig. 1 einen Längsschnitt
durch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig.
2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 3 den vergrößerten
Ausschnitt B aus dem Gegenstand nach Fig. 1 mit veränderter Einführung des hydraulischen
Gleitmittels, Fig. 4 den vergrößerten Ausschnitt C aus dem Gegenstand nach Fig.
1.
-
Die in den Figuren dargestellte Anlage dient zur Herstellung eines
Schlauches aus Innenschlauch 1, Filamentbewehrung 2 und Außenschlauch 3, wobei diese
Elemente werkstoffmäßig miteinander integriert sind. Die Anlage besteht aus einer
ersten nur mit ihrem Spritzkopf 4 angedeuteten Schneckenstrangpresse, wobei sich
im Spritzkopf 4 ein Spritzkopfdorn 5 befindet und an den Spritzkopfdorn 5 ein Kalibrierdorn
6 für den Innenschlauch 1 angeschlossen ist. Der Spritzkopfdorn 5 hat zumeist etwas
kleineren Durchmesser als der Kalibrierdorn 6. Nachgeschaltet ist eine ebenfalls
nur mit ihrem Kreuzspritzkopf 7 angedeutete zweite Schneckenstrangpresse für den
Außenschlauch 3, wobei zwischen diesen beiden Spritzköpfen 4 und 7 eine Vorrichtung
8 zum Auflegen der Filamentbewehrung 2 angeordnet ist, während eine Abzugseinrichtung
9 nachgeschaltet ist. Nicht gezeichnet wurde eine Einrichtung zur Aufbringung einer
zusätzlichen axialen Filamentbewehrung. Im allgemeinen befindet sich vor der Abzugseinrichtung
9 noch ein Kühlbad lo. Man entnimmt aus der Fig. 1, daß der Kalibrierdorn 6 als
Stützdorn bis in den Kreuzspritzkopf 7 für den Außenschlauch 3 verlängert und mit
einer Einrichtung 11 zur Einführung eines hydraulischen Gleitmittels 12 zwischen
Innenschlauch 1 und Kalibrierdorn 6 bzw. Stützdorn versehen ist. Der Kalibrierdorn
6 selbst ist in an sich bekannter Weise mit einer Kühleinrichtung 13 versehen. Dazu
fließt eine Kühlflüssigkeit durch das Röhrchen 14 zu und in Richtung der Pfeile
zwischen diesem Röhrchen 14 und dem Kalibrierdorn 6 oder Stützdorn zurück.
-
Die Kühlung des Kalibrierdorns bzw. Stützdorns 6 kann auch auf lediglich
einen Abschnitt der Dornlänge beschränkt werden. Eine Einrichtung 11 für die Einführung
des hydraulischen Gleitmittels 12 erkennt man aus der Fig. 1. Sie besteht aus einer
Rille 11 zwischen Spritzkopfdorn 5 und Kalibrierdorn 6 bzw. Stützdorn.
-
Die Rille 11 steht über Bohrungen 15 im Spritzkopf 4 bzw. im Steg
16 des Spritzkopfdornes 5 mit einem Gleitmittelbehälter 17 in Verbindung, der lediglich
unter atmosphärem Druck steht oder sogar unter Unterdruck stehen kann. Im übrigen
geht die Rille 11 mit einem konisch erweiterten Wandungsteil 18 in den Kalibrierdorn
6 über. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung für die Zuführung
des hydraulischen Gleitmittels ist in Fig. 3 dargestellt. Im konischen Raum 11 darf,
wie erwähnt, das Gleitmittel nur unter geringem Druck stehen, da der noch im plastischen
und auf Extrusionstemperatur stehende Schlauch kaum Innendrücke aushalten kann.
Im Falle von sehr kleinen Schlauchdurchmessern könnte man allerdings einen hydrostatischen
Druck von einigen Zentimetern Flüssigkeitssäule erlauben, wobei der Raum 11 voll
Gleitmittel sein kann. Im Falle größerer Durchmesser und insbesondere bei Schläuchen
mit sehr kleinen Wanddicken kann der Schlauch nicht einmal das Gewicht der Gleitmittelflüssigkeit
aushalten. Hier hilft man sich durch den schon erwähnten Unterdruck am Behälter
12 oder durch die Zuführung des Gleitmittels durch das Röhrchen 15 bis zum Scheitel
des konischen Teils 18, so daß das Gleitmittel den Kalibrierdorn 6 gleichsam umspült,
und zwar über den ganzen Umfang mit Hilfe der Gravitation.
-
Gleichzeitig wird der Gleitmittelspiegel in der Rille 11 durch die
Anordnung eines Abflußröhrchens 15a konstant gehalten. Es kann hier auch ein kleiner
Unterdruck aufrechterhalten werden.
-
Nimmt man die Fig. 4 hinzu, so erkennt man, daß zwischen dem Innenschlauch
1 und dem über den Kreuzspritzkopf 7 hinaus als Stützdorn verlängerten Kalibrierdorn
6 im Quasiflüssigkeitsbereich des Innenschlauches 1 ein hydraulisches Gleitmittel
12 eingeführt wird und daß dieses als Gleitmittelschleppströmung 19 bis in den Bereich
des Kreuzspritzkopfes 7 für den Außenschlauch
3 mitgeführt wird.
Diese Gleitmittelschleppströmung 19 wird jedoch im Bereich des Kreuzspritzkopfes
7 durch den Extrusionsdruck für den Außenschlauch 3 über einen Gleitmittelschleppkeil
20 abgebaut. Die Akkühlungsverhältnisse im Bereich des Stützdornes 6 müssen so eingerichtet
werden, daß dort die Schleppströmung 19 nicht unterbrochen wird. So wird sichergestellt,
daß sich im Bereich des Kreuzspritzkopfes 7 der beschriebene Gleitmittelschleppkeil
20 ausbildet, der dort die Reibungskräfte auf die der Schaiernittelreibung reduziert
und es ermöglicht, mit dem erforderlichen Spritzdruck zu arbeiten. Der gekühlte
Kalibrierdorn 6 ist von dem Spritzkopf 4 und dem Spritzkopfdorn 5 wärmeisoliert.
Zu. Kreuzspritzkopf 7 gehören der äußere Ring 21 und der Hohldorn 22 als übliche
Bauteile.
-
Im Ergebnis kaimt man erfindungsgemäß zu Schläuchen der eingangs beschriebenen
Gattung, bei denen Innenschlauch 1, Außenschlauch 3 und Filamentbewehrung 2 eine
integrale Einheit bilden. Die Maschen der Filanentbewehrung 2 sind stoffschlüssig
vom Kunststoff durchgriffen. Die Filamentbewehrung 2 selbst verläuft zumeist kreuzweise
in einem Winkel zur Schlauchachse, so daß der Schlauch sowohl in axialer als auch
in tangentialer Richtung bewehrt ist.
-
Die Wandungen von Innenschlauch 1 und Außenschlauch 3 können im Rahmen
des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Schwierigkeiten sehr dünn gewählt werden.
Es lassen sich daher auch Faltschläuche herstellen (wie sie z.B. als Feuerwehrschläuche
benötigt werden).
-
Solche werden regelmäßig auch mit einer axialen Bewehrung für die
Aufnahme von Zugkräften versehen.
-
Ansprüche: