DE2621465A1

DE2621465A1 - Strangpressverfahren zur herstellung von aus harz bestehenden koerpern mit unterschiedlichen dicken

Info

Publication number: DE2621465A1
Application number: DE19762621465
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kita; Takahiro Komiya; Kiyoshi Mochizuki; Teizo Shimada
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1975-05-16
Filing date: 1976-05-14
Publication date: 1976-11-25
Also published as: IT1061554B; CA1074521A; GB1553621A; JPS51134752A; US4110394A; DE2621465C3; DE2621465B2

Description

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER

H. KINKELDEY W. STOCKMAIR

2621 U 6 5 DR-INQ-A*-(C«US>«

⁴ ** K.SCHUMANN

DR BER. MAT - WPL-PHVS

P. H. JAKOB

nPL-ING

G. BEZOLD

8 MÜNCHEN 22

MAXlMtUANSTRASSE 43

P 10 458 14. Mai 1976

Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Ho. 2, Kinugasa-cho, Kita-ku, Osaka-shi, Osaka / Japan

Strangpressverfahren zur Herstellung von aus Harz bestehenden Körpern mit unterschied-» liehen Dicken

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Harzkörpers mit unterschiedlichen Dicken, wobei die Dicke des hergestellten Körpers während des Strangpressens verändert wird.

Soll in herkömmlicher Weise ein aus Harz bestehender Körper mit unterschiedlichen Dickenabmessungen mit Hilfe eines Strangpressverfahrens hergestellt werden, so wird die Dicke des Erzeugnisses durch Steigerung oder Verminderung der Ausgangsgeschwindigkeit des extrudierten Körpers verändert.

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Bei einem solchen Verfahren schwanken jedoch die auf den Körper beim Extrudieren einwirkenden Druck- oder Zugkräfte während der Endeinstellung der Dimension oder während der Abkühlung, was zu Schrumpfungen oder Rissen im fertigen Körper führt. Andernfalls können die Druck- oder Zugspannungen im Werkstoff zurückbleiben, was sich nachteilig auf die hergestellten Erzeugnisse auswirkt.

Außerdem kann bei einem solchen Verfahren die Ausgebegeschwindigkeit nicht ohne schädliche Auswirkungen auf den hergestellten Harzkörper um mehr als 50 % verändert werden. Demzufolge ist es gegenwärtig ein Problem, die Dicke des herzustellenden Körpers um ein beträchtliches Maß zu verändern. Außerdem ist an den Übergangsbereichen vom dünnen Abschnitt zum dicken Abschnitt oder umgekehrt die Neigung zum Längerwerden zu beobachten.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Strangpressverfahren zu schaffen, welches eine Dickenveränderung ohne die Nachteile der herkömmlichen Verfahren gestattet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Stranggußverfahren zur Herstellung von aus Harz bestehenden Körpern, wobei am Austrittsende der Strangpresse ein Formwerkzeug angebracht ist, dadurch gelöst, daß durch Koordination von Änderungen der Menge oder Geschwindigkeit, mit welcher das Material dem Extruder zugeführt wird, und von Änderungen der Schneckenumdrehungsgeschwindigkeit,ohne die sich in der Strangpresse befindende Harzmenge wesentlich zu verändern,die Wanddicke des hergestellten Körpers verändert wird.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Strangpressen eines Harzkörpers, bei welchem die Dicke des Körpers

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dadurch verändert wird, daß die Beschickung der Strangpresse mit Material und die Umdrehungsgeschwindigkeit der Extruderschnecke derart aufeinander abgestimmt geändert werden, daß die extrudierte Menge je Zeiteinheit verändert wird, ohne daß die Harzmenge innerhalb des Extruders verändert wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen schematisierten Schnitt durch eine zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung und die

Pig. 2 bis 5 Schaubilder, welche über die Zeit aufgetragen die Beziehungen zwischen der Strangpressmenge oder -geschwindigkeit Q (quantity extrusion rate), der Zufuhrmenge oder -geschwindigkeit F von Ausgangsmaterial in die Strangpresse, der Antriebsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl N der Extruderschnecke und der Füllungsgeschwindigkeit K der Strangpresse mit Ausgangsmaterial darstellen, wobei das erfindungsgemäße Verfahren in den Figuren 2 und 3 veranschaulicht ist, während die Figuren 3 und 4- Vergleichsbeispiele betreffen.

Fig. 1 ist eine schematisierte Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung, welches die Erzeugung eines Rohres mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft.. In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 2 eine Einrichtung für die Zufuhr von Rohmaterial bezeichnet, während das Bezugszeichen 3 eine Strangpresse betrifft. Ferner sind ein Mundstück 4-, eine Einrichtung 5 zur Einstellung des Außendurchmessers, ein Kühlwasserbehälter 6 und eine Aufnahmevorrichtung 7 vorgesehen.

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Ein Harzmatsrial in gepulverter oder granulierter Form wird von einem Vorratsbehälter 1 mit Hilfe der Zuführeinrichtung

2 der Strangpresse 3 zugeführt. Das Kunstharz wird in der Strangpresse 3 gemischt und geschmolzen, in Bohrform durch das Mundstück 4- ausgestoßen, durch die Einrichtung 5 zur Einstellung des Außendurchmessers geführt, im Wasserbehälter 6 abgekühlt und von der Vorrichtung 7 aufgenommen.

Die Zuführeinrichtung 2 für das Material kann einen Schneckenförderer enthalten, wie in der Zeichnung dargestellt. Anstelle des Schneckenförderers kann jedoch auch Jeder andere geeignete Förderer vorgesehen sein. In jedem EaIl wird die Fördereinrichtung jedoch mit Hilfe der Antriebseinrichtung 21 angetrieben, um das Rohmaterial der Strangpresse 3 zuzuführen.

Diese Strangpresse 3 ist so gebaut, daß eine Vielzahl von Extrudersehnecken 31 unter gegenseitigem Eingriff in einem Zylinder angeordnet sind. Die Schnecken 31 werden mit Hilfe einer Antriebseinrichtung 32 angetrieben und das vermischte und geschmolzene Harzmaterial wird in Rohrform durch das Mundstück 4- oder Werkzeug extrudiert. Die Drehzahlen der Antriebseinrichtung 32 für die Extruderschnecken und der Antriebseinrichtung 21 für die Materialzuführeinrichtung 2 können mit Hilfe einer Steuereinrichtung 8 in vorbestimmter Beziehung zueinander verändert werden.

Wird die Umdrehungsgeschwindigkeit oder Drehzahl der Schnecken 31 der Strangpresse 3 vergrößert oder vermindert, so bedeutet das, daß die Menge an dort hin gefördertem Material verringert oder vergrößert wird, wenn die Drehzahl der Materialzuführeinrichtung 2 verändert wird. Dadurch ist es möglich, den Füllungsgrad (filling rate) des Harzmaterials so einzustellen, daß eine im wesentlichen konstante Füllung in der Strangpresse

3 vorhanden ist. Sodann wird die Drehzahl der Schnecken 31

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der Strangpresse 3 um etwa das Zweifache der üblichen Geschwindigkeit mit Hilfe der Steuereinrichtung 8 gesteigert, was über eine vorbestimmte Zeitdauer in vorbestimmten Abständen während des Strangpressvorganges erfolgt. Zu diesem Zeitpunkt wird die von der Materialauführeinrichtung geförderte Materialmenge in Abhängigkeit von der Drehzahl der Schnecken in der Strangpresse 3 derart erhöht, daß etwa die doppelte Menge geschmolzenen Harzes in Eohrform an dem Formwerkzeug 4- extrudiert wird, ohne daß sich der Materialfüllungsgrad bzw. die Materialfüllungsgeschwindigkeit in der Strangpresse 3 im wesentlichen ändert, wodurch der Außendurchmesser mit Hilfe der Einstelleinrichtung 5 eingestellt wird, ohne daß die Abzugsgeschwindigkeit des Rohres 9 in der Abzugsvorrichtung 7 verändert wird. Dieses hat zur Folge, daß die Dicke des Materials in radialer Richtung zunimmt und ein verdickter Abschnitt gebildet wird, der etwa doppelt so dick ist, wie das Rohr,xvelches vor der Erhöhung der Drehzahl und der Fördermengen erzeugt wurde.

Vorzugsweise sind in der Einrichtung 5 zur Einstellung des Außendurchmessers Nuten ausgebildet, um z.u veranlassen, daß das Rohr 9 in engere Berührung mit der Innenoberfläche der Einrichtung 5 gelangt. Die Ausnehmungen oder Nuten sind an ein Unterdruckrohr angeschlossen, mit dessen Hilfe die zwischen dem Rohr 9 und der Innenfläche der Einstelleinrichtung 5 vorhandene Luft abgesaugt wird.' Die gleiche Wirkung kann auch dadurch erzielt werden, daß ein unter Druck stehendes Medium, wie Druckluft, in das Rohr 9 eingeführt wird.

Auf diese Weise läßt sich kontinuierlich ein Rohr 9 herstellen, bei welchem abwechselnd wandungsnäßig dünne Abschnitte und wandungsmäßig dicke Abschnitte 92 vorhanden sind. Es ist auch möglich, trogartig ausgebildete Erzeugnisse mit unterschiedlichen Wanddicken in Extruderrichtung herzustellen, indem

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ein Formwerkzeug 4- "benutzt wird, welches einen trogartig gestalteten Austrittsspalt oder einen plattenartig gestalteten Ausgangsschlitz besitzt. Es sind dann entsprechende Einrichtungen zur Gestaltung der Außenoberfläche sowie geeignete Wasserbehälter für Kühlzwecke zu benutzen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird von einer Strangpresse mit einer Vielzahl untereinander in Eingriff stehenden Schnecken Gebrauch gemacht und wird die Drehzahl der Schnecken verändert, ohne daß eine merkliche Änderung des Füllungsgrades oder der Einzelgeschwindigkeit des Harzraaterials in die Strangpresse zu beobachten ist. Es sei unterstrichen, daß unter Füllungsgrad oder Füllungsmenge (filling rate) des Extruders die Menge oder Geschwindigkeit der Harzzunahme im Extruder zu verstehen ist. Somit stellt das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur lediglich auf einen Wechsel der Schneckendrehzahl im Extruder und auch nicht nur auf eine bloße Steigerung oder Verminderung der dem Extruder zugeführten Harzmenge ab. Das hat zur Folge, daß die Menge des vom Formwerkzeug extrudierten geschmolzenen Harzes augenblicklich und genau in Abhängigkeit von der Veränderung der Schneckenumdrehungsgeschwindigkeit verändert wird, wodurch ein Rohr mit angestrebten dickwandingen und dünnwandigen Abschnitten ohne Mühe hergestellt werden kann.

In den Figuren 2 bis 5 sind alle wellenförmigen Diagramme über der.Zeit als Abszisse aufgetragen. Mit dem Buchstaben F ist die Harzmenge bezeichnet,die je Zeiteinheit der Strangpresse zugeführt wird. Mit dem Buchstaben K" ist die Drehzahl der Extruderschnecken bezeichnet, während der Buchstabe K die Extruder-Füllmenge (material filling rate in the extruder) bezeichnet und mit dem Buchstaben Q₁ die in der Zeiteinheit extrudierte Harzmenge bezeichnet ist. Die Figuren 4- und 5 beziehen sich auf Fälle, bei denen lediglich die je Zeiteinheit

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zugeführte Menge bzw. die Schneckendrehzahl vergrößert wurde. Die Einwirkungen auf die extrudierten Mengen sind in den Figuren 4 und 5 durch, die Kurven Q veranschaulicht. Dieses ist mit der Darstellung in Fig. 2 zu vergleichen, welche sich auf den Fall "bezieht, daß sowohl die je Zeiteinheit zugegegebene Materialmenge als auch die Schraubendrehzahl verändert wurden. Es ist ein im wesentlichen plötzlicher Wechsel in der je Zeiteinheit extrudierten Menge zu "beobachten,was eine'weit "bessere Steuerung der extrudierten Menge gestattet als die "beim Vergleichsversuch "benutzte Arbeitsweise.

Andererseits ist die Ansprechzeit der in der Zeiteinheit extrudierten Menge Q etwas verzögert, wie in den vorstehend genannten Figuren durch gestrichelte Linien dargestellt, was die Folge einer Änderung der Menge an geschmolzenem Harz in der Strangpressvorrichtung ist, die wiederum durch den Wechsel des Fließwiderstandes des geschmolzenen Harzes "beim Fließen durch das Formwerkzeug hervorgerufen ist, wo"bei sich diese mit der extrudierten Menge, ändert, was seinerseits den Harzrückdruck verändert. Um das verzögerte Ansprechen zu beseitigen hat sich herausgestellt, daß es vorteilhaft ist, die Menge des in der Zeiteinheit zzgeführten Rohmaterials erst zu steigern und dann kurzzeitig zu verringern, "bevor die Drehzahl der Extruderschnecken gesteigert wird, wobei dann anschließend die Drehzahl der Extruderschnecken anfänglich für

eine kurze Zeitdauer stärker als erforderlich gesteigert wird. Werden die Schnecken wieder auf ihre ursprüngliche Drehzahl gebracht, so wird die Drehzahl zunächst für eine kurze Zeitdauer unter die Ausgangsdrehzahl abgesenkt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden dick- bzw. dünnwandige Rohrabschnitte durch Steigerung bzw. Verminderung der Menge des in der Zeiteinheit extrudierten Materials herge-

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stellt, so daß keine übermäßigen Beanspruchungen, wie starke Druck- oder Zugkräfte auf das extrudierte Material einwirken, während dieses seine endgültige Gestalt einnimmt oder abgekühlt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Ausbildung von Schrumpfungen oder Rissen in den Erzeugnisen verhindert und werden Erzeugnisse mit ausgezeichnetem Aussehen erzielt. Außerdem werden mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens die Übergangsbereiche von den dicken Abschnitten zu den dünnen Abschnitten oder von den dünnen zu den dicken Abschnitten verkürzt, wodurch die Geschwindigkeit der Dickenänderung beispielsweise in der Größe von 90 bis 100 % der üblichen Produktionsgeschwindigkeit für Rohre liegen kann.

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Claims

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Patentansprüche

,1J Strangpressverfahren zur Herstellung von aus Harz bestehenden Körpern mit Bereichen unterschiedlicher Dicke, hei welchem ein Harz-Rohmaterial in eine Strangpresse eingebracht und mit Hilfe einer Extruderschnecke vermischt, geschmolzen und durch ein !Formgebungswerkzeug gedrückt und mittels einer Abnahmeeinrichtung abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des in die Strangpresse eingebrachten Rohmaterials und die Drehzahl der Extruderschnecke so variiert werden, daß die Menge des sich in der Strangpresse befindenden Harzes im wesentlichen konstant gehalten, jedoch die Menge des aus der Strangpresse austretenden, extrudierten Materials beachtlich verändert wird.
2. Verfahren nach -A-nspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß vor der Änderung der zugeführt en Mengen und der Schneckendrehzahl die Menge des zig eführten Harzmaterials kurzzeitig erhöht und dann kurzzeitig die Rohrmaterial-Zufuhrmenge gesenkt wird.
3. "Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ,gekennzeichnet, daß die Veränderung der zugeführten Materialmenge dadurch erfolgt, daß die Zuführmenge über die angestrebte veränderte Zuführmenge gesteigert und dann auf die angestrebte Zuführmenge abgesenkt wird und daß die Änderung der Schneckendrehzahl dadurch ausgeführt wird, daß die Schneckendrehzahl über die angestrebte veränderte Schneckendrehzahl gesteigert und dann auf die angestrebte Schneckendrehzahl abgesenkt wird, wobei die Schneckendrehzahländerungen gleichzeitig mit den Änderungen der zugesetzten Materialmenge durchgeführt werden.

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4-, Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zugesetzte liaterial&enge und die Schneckendr en zahl unter ihre jeweiligen Ausgangswerte abgesenkt
werden, worauf die Materialmenge und die Schneckendrehzahl auf ihre jeweiligen Ausgangswerte gesteigert werden.

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