DE3934297A1 - Einrichtung zum extrudieren eines kunststoff-schlauches - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Extrudieren eines Kunststoff-Schlauches, der für eine unmittelbar anschließende weitere Verarbeitung an einer Blasstation einer Blasform- Maschine vorgesehen ist, mit einem Extrusionskopf, an dem der Schlauch nach unten hängend im thermisch-plastifizierten Zustand seines Materials kontinuierlich oder zeitweise kontinuierlich austritt.

Derartige Extrusions-Einrichtungen sind aus der Technik der Blasform-Maschinen allgemein bekannt.

Bei derartigen Extrusions-Einrichtungen besteht in vielen Fällen, insbesondere dann, wenn das zur Extrusion des Kunst­ stoff-Schlauches verwendete Kunststoff-Material nur in einem engen Temperaturbereich die für eine weitere Verarbeitung geeig­ neten und erforderlichen Plastizitäteigenschaften entfaltet, daß es sehr schwierig ist, diejenige Temperatur des extrudierten Schlauches einzuhalten, die geeignet ist, diesen mit einer für die Höhe der herzustellenden Kunststoffkörper ausreichenden Länge frei nach unten hängend zu extrudieren.

Wird einerseits die zum Aufschmelzen des Kunststoff-Materials im Extruder und die fließtechnisch für das Extrudieren mittels des Extrusionskopfes günstigste Temperatur gewählt, so ist dies z. B. bei Materialen wie PETG und PA mit Viskositätseigen­ schaften dieser Materialien verknüpft, die nur die Extrusion sehr begrenzter Schlauchlängen ermöglichen. Wird andererseits der Kunststoff-Rohling bei geringfügig niedrigeren Temperaturen extrudiert, so können zwar größere Längen des Kunststoff-Roh­ lings erzielt werden, jedoch um den Preis, daß die Qualität, insbesondere die Oberflächenbeschaffenheit und auch die Festig­ keitswerte des Endproduktes vergleichweise schlecht sind. Es kommt hinzu, daß bei größeren Längen des schlauchförmigen Vor­ formlings ein "Aushängen" desselben eintreten kann, mit der Folge, daß beim fertigen Produkt unterschiedliche Wanddicken, über dessen Länge gesehen, hingenommen werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zum Extru­ dieren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß auch bei Verwendung der genannten "kritischen" Kunststoff- Materialien ansonsten hierdurch bedingte Begrenzungen der Längen des Vorformlings bzw. der Größen der herzustellenden Hohlkörper weitgehend vermeidbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch eine hiernach vorgesehene, einfach gestaltete Kühlein­ richtung, mittels derer der schlauchförmige Vorformling minde­ stens auf einem Abschnitt seiner Länge und mindestens auf einem geschlossenen äußeren Mantelbereich einem kühlenden Gasstrom aussetzbar ist, der in bevorzugter Gestaltung der Einrichtung sowohl hinsichtlich der Fördermenge des Kühlgases als auch hinsichtlich dessen Ausgangstemperatur steuerbar ist.

Die solchermaßen gestaltete und steuerbare Einrichtung vermit­ telt zumindest die folgenden Vorteile:

Durch das - dosierbare - Kühlen einer äußeren Mantelschicht des Vorformlings kann diesem in dieser äußeren "Hautschicht" eine hinreichende Festigkeit aufgeprägt werden, daß diese äußere Schicht - im Prinzip - als relativ fester Träger für das übrige, in einem höherviskosen Zustand befindliche Kunststoff-Material dienen kann. Dadurch wird es möglich, wesentlich größere Längen von Kunststoff-Vorformlingen zu erreichen, bei gleichmäßiger Wanddicke derselben und, über die Länge gesehen, gleichmäßigen Struktureigenschaften des Kunststoff-Materials.

Die Einsatzmöglichkeiten einer mit der erfindungsgemäßen Extru­ sions-Einrichtung ausgerüsteten Blasform-Maschine werden dadurch beträchtlich erweitert.

Durch die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 sind als Betriebsmedien für die Kühleinrichtung geeignete Gase oder Mischungen von solchen angegeben.

Durch die Merkmale des Anspruchs 5 ist eine einfache Gestaltung einer zur Führung des Kühlgas-Stromes geeigneten Ringdüse ange­ geben, die in der durch die Merkmale des Anspruchs 6 angege­ benen, speziellen Gestaltung im wesentlichen mittels einfach herstellbarer Drehteile realisierbar ist.

Als weiteres Luftleitelement, mittels dessen eine Kühlung des Vorformlings auf einem größeren Längenabschnitt möglich ist, ist ein gemäß Anspruch 7 vorgesehener, unterhalb der Ringdüse angeordneter, aus zwei Hälften bestehender Mantel geeignet, wobei diese Mantelhälften mit Vorteil, je einzeln, fest mit den Formhälften einer Blasform verbunden und mit diesen ausein­ anderrückbar sind, wenn der Vorformling von der Blasform über­ nommen werden soll. Die erfindungsgemäße Extrusionseinrichtung hat auch dadurch, daß "schon" zu einem frühest möglichen Zeit­ punkt Wärme von dem Vorformling abgeführt wird, den Vorteil, daß nachfolgend erforderliche Kühlvorgänge entsprechend abge­ kürzt werden und daher für die nachfolgenden Bearbeitungsvor­ gänge auch eine Verkürzung der Taktzeiten möglich ist. Es kommt hinzu, daß - durch die oberflächige Verfestigung des Materials des Vorformlings dieser, wenn er nachfolgend von der Blasform aufgenommen wird, weniger empfindlich gegen eine Berührung durch die Blasform ist, die bei der Übernahme, d. h. vor dem Blasvorgang erfolgt, durch welchen erst die allseitige Anlage des Vorformlings an den Formflächen erzielt wird. Es werden somit - durch die Vorkühlung - Fertigprodukte mit im Mittel besserer Oberflächenqualität erzielt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungs­ beispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Extrusions-Einrichtung in ver­ einfachter, schematischer Darstellung, teilweise im Schnitt längs einer die zentrale Achse des Extrusions­ kopfes enthaltenden Schnittebene und

Fig. 2 ein Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1.

Die in der Fig. 1 anhand ihrer wesentlichen Einzelheiten darge­ stellte, insgesamt mit 10 bezeichnete Einrichtung zum Extru­ dieren eines Kunststoffschlauches ist für eine Blasform-Maschine gedacht, mit der neben den gängigen thermoplastischen Kunst­ stoffen wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), die vergleichsweise einfach zu verarbeiten sind, da sie in einen relativ weiten Temperaturbereich die für die Verarbei­ tung erforderliche Plastizität entfalten, insbesondere auch Kunststoffmaterialien, wie Polyethylenterephthalat (PET oder PETG) verarbeitbar sind, die die für das Extrudieren des schlauchförmigen Kunststoff-Rohlings 11 und dessen weitere Bearbeitung - Aufblasen in einer Blasform 12 an der Blasstation der Blasform-Maschine - erforderlichen Plastizitätseigenschaften nur in einem engen Temperaturbereich entfalten, der bei PETG zwischen 200°C und 205°C und bei PA zwischen 240°C und 250°C liegt.

Die Extrusionseinrichtung 10 umfaßt einen Extrusionskopf 13 für sich bekannter Bauart, der aus einem Extrusionswerkzeug 14, das die Form eines konischen Dorns hat, und einer diesen kon­ zentrisch umgebenden Extrusionsdüse 16 besteht, wobei der Dorn 14, in Richtung der zentralen Längsachse 17, d. h. in vertikaler Richtung - zur Einstellung der Dicke des Schlauchmantels - auf- und ab-verschiebbar angeordnet ist. Die Extrusionsdüse 16 ist mittels eines diese außenseitig umschlingenden Heizmantels 18 beheizbar, wodurch die für das Extrudieren günstigste Tempe­ ratur des schon vorher im plastischen Zustand gehaltenen Mate­ rials einstellbar ist.

Funktionswesentlicher Bestandteil der Extrusionseinrichtung 10 ist eine insgesamt mit 19 bezeichnete Kühleinrichtung, mittels derer der schlauchförmige Kunststoffrohling 11 unmittelbar nach dem Austritt aus dem Extrusionskopf 13 mindestens auf einem Abschnitt seiner Länge von außen her gekühlt werden kann.

Diese Kühleinrichtung besteht im wesentlichen aus einer den extrudierten Schlauch 11 in seinem oberen Abschnitt koaxial umgebenden Ringdüse 21, mittels derer ein durch den Pfeil 22 angedeuteter Kühlgasstrom auf die äußere Mantelfläche 23 des Kunststoff-Rohlings 11 leitbar und entlang dieser nach unten lenkbar ist, um mindestens eine äußere Schicht des Schlauch­ mantels auf einem je nach der zugeführten Gasmenge und Geschwin­ digkeit derselben mehr oder weniger großen Längenabschnitt des Kunststoffrohlings 11 etwas abzukühlen, um diesem an der genannten Außenseite eine seine Stabilität verbessernde Festig­ keit zu verleihen. Der Kunststoff-Rohling erhält durch diese Kühlung gleichsam eine hinsichtlich der Zugfestigkeit erhöhte Außenhaut, die als Träger der inneren, sich in einem Zustand erhöhter Plastizität befindlichen Materialschicht dient, deren Viskosität deutlich höher ist als diejenige der relativ "festen", durch die Kühlung erzielten Außenhaut.

Die Ringsdüse 21 umfaßt zwei durch Schraubverbindungen 24, fest miteinander verbundene, plattenförmige Düsenteile, die den Kunststoff-Rohling 11 koaxial umgebenden Düsenspalt 26 begrenzen, der sich in der im linken Teil der Fig. 1 gegebenen Schnittdarstellung gesehen, zur Innenseite konisch bzw. gewölbt trichterförmig erweitert. Der Düsenspalt 26 kommuniziert mit einer im wesentlichen durch eine Ringnut des oberen, platten­ förmigen Düsenteils 28 gebildeten Verteilerkammer 29, welcher ihrerseits über einen radialen, zur zentralen Längsachse 17 wiederum koaxialen Drosselspalt 31 mit einer wiederum durch eine Ringnut 32 der oberen Platte 28 begrenzte Vor-Verteiler­ kammer 33 in kommunizierender Verbindung steht. In diese Vor­ Verteilerkammer 33 mündet, gemäß der Darstellung der Fig. 1 von unten her ein Kühlgas-Zuführungskanal 34, der in die untere Düsenplatte 36 eingearbeitet ist und das über den radial ange­ ordneten Kühlgas-Anschlußstutzen herangeführte Kühlgas "nach oben" in die Vor-Verteilerkammer 33 einleitet, die, wegen der Drosselwirkung des Drosselspaltes 31 zunächst gleichmäßig be­ füllt wird, bevor über den Drosselspalt inradialer Richtung das Kühlgas in die Verteilerkammer 29 mit sehr gut gleichmäßiger Druckverteilung überströmt und aus dieser über den Düsenspalt 26 an die äußere Mantelfläche 23 des Kunststoff-Rohlings gelangen kann.

Um den Kühlgasstrom geführt an dem Schlauchmantel entlang zu leiten, ist unterhalb der Ringdüse 21 ein insgesamt mit 38 bezeichnetes Luftleitroht angeordnet, das den nach unten hängenden Teil des Kunststoff-Rohlings in radialem Abstand von diesem umgibt und mit einem gestuften Überlappungs-Abschnitt 39 einen nach unten weisenden, kurzen, zylindrisch-rohrförmigen Austrittsabschnitt 41, der an der unteren Düsenplatte 36 ange­ ordnet ist, koaxial umschließt.

Dieses Luftleitrohr 38, dessen Länge nach der Länge des zu kühlenden Mantelabschnittes des Kunststoff-Rohlings 11 bemessen ist, ist zweiteilig ausgebildet, wobei die Rohrhälften 38′ und 38′′, wie am besten aus der Schnittdarstellung der Fig. 2 erkenn­ bar ist, mit je einer der Hälften 12′ bzw. 12′′ der Blasform 12 - durch je einen Haltesteg 42 bzw. 43 fest verbunden sind und mit dem Öffnen der Blasform 12 aus einanderrücken und damit den Kunststoff-Rohling 11 zur übernahme in die Blasform 12 freigeben. Die Trennfugen 44 der Rohrhälften 38′ und 38′′, die in der Trennebene 46 der Blasform 12 liegend angeordnet sind, haben eine "selbst-zentrierende" und "selbst-dichtende" V-Geo­ metrie.

Die Kühleinrichtung ist mit Luft, erforderlichenfalls Kohlen­ dioxid oder Stickstoff als Kühlgas betreibbar, wobei - durch nicht dargestellte Einrichtungen - die Kühlgastemperatur und auch die Gas-Fördermenge steuerbar sind. Die Verwendung von Kohlendioxid oder Stickstoff ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Kühlgas Temperaturen unterhalb von 273°K bis hin zur Temperatur in der Nähe des flüssigen Stickstoffes (78°K) haben soll, was in extremen Fällen erforderlich sein kann.

Eine Kühlung mt Stickstoff oder Kohlendioxid ist, unabhängig von der Temperatur des Kühlgases, auch dann zweckmäßig, wenn eine Reaktion des Kunststoff-Materials mit Luft-Sauerstoff weitestgehend ausgeschlossen werden soll.

Claims (7)

1. Einrichtung zum Extrudieren eines Kunststoff-Schlauches, der als Vorformling für eine unmittelbar anschließende weitere Verarbeituhg an einer Blasstation einer Blasform- Maschine vorgesehen ist, mit einem Extrusionskopf, aus dem der Schlauch nach unten hängend im thermisch-plasti­ fizierten Zustand seines Materials kontinuierlich oder zeitweise kontinuierlich austritt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühleinrichtung (19) vorgesehen ist, mittels derer der schlauchförmige Vor­ formling (11) auf einem Abschnitt seiner Länge und min­ destens auf einem geschlossenen äußeren Mantelbereich einem kühlenden Gasstrom (22) aussetzbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlgas-Strom (22) hinsichtlich der Gasfördermenge und/oder der Kühlgas- Temperatur steuerbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlgas temperierte - gekühlte oder auf eine Temperatur zwischen der Raum­ temperatur und der Schlauchtemperatur erwärmte - Luft eingesetzt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlgas Stickstoff oder Kohlendioxid verwendet wird.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (19) eine den schlauchförmigen Kunststoff-Vorformling (11) koaxial umgebende, ringförmige Kühlgas-Düse (21) hat, deren Aus­ gangs-Gasstrom zum Kunststoff-Rohling (11) hin gerichtet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdüse (21) eine an eine Kühlgasquelle angeschlossene ringförmige Vor­ verteilerkammer (33) hat, die über einen ringförmigen Drosselspalt (31) mit einer ebenfalls ringraumförmigen Verteilerkammer (29) kommuniziert, aus der der Kühlgasstrom durch einen ringförmigen Düsenspalt (26) in eine sich zum Kunststoff-Rohling (11) hin erweiternden Luftleitraum gelangt, durch den das Kühlgas zur äußeren Mantel­ fläche (23) des schlauchförmigen Kunststoff-Rohlings (11) geleitet wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Ringdüse (21) ein den extrudierten Kunststoff-Rohling (11) in radialem Abstand umgebendes, den Kühlgasstrom nach unten weiter­ leitendes Luftleitrohr (38) vorgesehen ist, das aus zwei Mantelhälften (38′ und 38′′) besteht, die mit je einer der Formhälften (12′ und 12′′) der Blasform (12) verbunden sind, in der der Kunststoff-Rohling (11) aufgeblasen wird und mit diesen zur Freigabe des Kunststoff-Rohlings (11) und zu dessen Übernahme in die Blasform (12) auseinander­ rückbar und wieder schließbar sind.