DE3346028A1

DE3346028A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines vernetzten schrumpfschlauches

Info

Publication number: DE3346028A1
Application number: DE19833346028
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 8033 Planegg Giebel; Ulrich Dipl.-Ing. 8000 München Oestreich
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1983-12-20
Filing date: 1983-12-20
Publication date: 1985-06-20

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines vernetz-
ten Schrumpfschlauches.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ein vernetzten Schrumpfschlauches,der von einem Extruder hergestellt und an der Innenseite mit einer Klebeschicht versehen wird, wobei nach dem Extruder die Vernetzung durchgeführt wird und anschließend die Aufweitung erfolgt Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE-OS 27 19 308 bekannt. Das verwendete PE-Material ist bei den Vernetzungstemperaturen zähflüssig. Dementsprechend wird das Material versuchen, bei Innendruck aus allen Spalten und Ritzen herauszufließen. Darüber hinaus ist die Erwärmung auch problematisch, weil beim Vernetzen Bläschen entstehen können, die durch den vorhandenen pneumatischen überdruck nicht verhinderbar sind. Die dort beschriebene Anlage arbeitet zudem horizontal, wobei hinsichtlich der Beschichtung der Innenfläche mittels Klebematerial, insbesondere Schmelzkleber Schwierigkeiten auftreten können. Diese Probleme bestehen vor allem darin, daß im Verlauf des Vernetzungs- und Aufweitungsvorganges das Klebematerial sich einseitig im unteren Teil des Schlauches sammelt, so daß am Einsatzort eine gleichmäßige Haftung auf der Unterlage nicht mehr sichergestellt ist.
Der vorliegenden Erfindung, welche sich auf ein Verfahren der eingangs genannten Art bezieht, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, auf dem es möglich ist, auch während des Vernetzungs- und Aufweitvorganges die Lagesicherung und die gleichmäßige Beschichtung mit Klebematerial möglichst gut zu gewährleisten. Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Arbeitsrichtung vertikal verläuft und daß im Bereich der Innenseite des Schrumpfschlauches mit einer Rillung des Klebematerials gearbeitet wird.
Durch die vertikale Arbeitsrichtung ist ein einseitiges Sammeln des Klebematerials längs einer Mantellinie an der Innenseite-des Schrumpfschlauches (wie bei horizontal arueitenden Anlagen) bereits von vornherein ausgeschlossen. Darüber hinaus bewirkt die Rillung im Inneren des Schrumpfschlauches eine Sicherung gegen ein zu großes Fließen des Klebematerials in Längsrichtung des Schlauches und auch eine ausreichende Beschichtung nach der Aufweitung. Somit lassen sich auch besonders weiche Klebematerialien, zum Beispiel Schmelzkleber noch sicher verarbeiten und eine gleichmäßige Beschichtung der Innenseiten der Schrumpfschläuche ist gewährleistet.
Bei der Erfindung wird somit auch keine Folie geblasen, sondern ein Schlauch extrudiert. Die Extrusion erfolgt senkrecht nach oben oder nach unten. Zugleich wird vorteilhaft der Kleber durch einen Extrusionsvorgang vorzugsweise in Mehrschichtenextrusion mit eingeführt. Der Kleber dient als Gleitmittel auf der Innenseite des Schrumpfschlauches und dieser kann Querrillen zur Vergleichmäßigung des Kleberauftrages und/oder Längsrillen aufweisen. Durch die Längsrillen ist in besonders einfacher Weise eine exakte Dosierung des Klebemittelauftrages mögleich.
Zugleich kann in vorteilhafter Weise ein Gleitmittel zwischen einem äußeren Führungsrohr und dem Schrumpfschlauch mit eingeführt werden, das die Adhäsion am äußeren Führungsrohr auf ein technisch beherrschbares Maß reduziert. Anstelle des Gleitmittels ist auch eine optimale Materialwahl (Metall mit Notlaufeigenschaften, Glas) für das Führungsrohr denkbar. Optimal wird es sein, Material und Gleitmittel gemeinsam zu verwenden.
Bei der-Erfindung ergibt sich auch der Vorteil, daß der GesamtauSbau ein in sich geschlossenes System darstellt, wobei das zu vernetzende Gut von außen und innen beheizbar ist. Durch diese Beheizbarkeit wird die Vernetzung eingeleitet. In dem geschlossenen System kann der Druck nun so eingestellt werden, daß die Bläschenbildung ullterdriickt wird.
Zur Aufweitung ist es zweckmäßig, die Temperatur des vernetzten Schlauches auf Aufweittemperatur abzukühlen.
Damit ist sichergestellt, daß das Schrumpfmaterial (zum Beispiel PE) nicht an der Außenkalibrierung haftet und den Aufweitprozeß stört. Gegebenenfalls kann sogar die Außentemperatur geringfügig unterhalb der Aufweittemperatur liegen. Der Temperaturgradient von außen kalt nach innen warm sorgt in der Aufweitphase dafür, daß bei entsprechender Geschwindigkeit das Produkt sich richtig weitet.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß mit dem Extruder baulich eine Eingabeeinrichtung für das Klebematerial verbunden ist und daß eine Rillungseinrichtung an der Vernetzungszone, zumindest an deren Ausgang angeordnet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 im Querschnitt den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 im Querschnitt einen Schrumpfschlauch, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und mit Querrillen versehen ist.
Fig. 3 im Querschnitt einen mit Längsrillen versehenen Schrumpfschlauch und Fig. 4 eine Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 1.
Bei der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung ist ein erster Extruder EX1 vorgesehen, der ein Klebematerial in Schlauchform ausgibt, das mit SK bezeichnet ist. Bevorzugt wird hierfür Schmelzkleber verwendet. Das Klebematerial SK läuft in die Durchgangsöffnung eines zweiten Extruders EX2 ein, der an seinem Ausgang einen aus vernetzbarem Kunststoff bestehenden Schlauch SL1 abgibt.
Dieser noch nicht vernetzte und noch nicht aufgeweitete Schlauch SL1 wird zumindest in der Vernetzungszone VZ sowohl innen als auch außen geführt. Für die Innenführung ist ein Innenrohr IR vorgesehen, das zum Beispiel am Extruder EX1 mechanisch fest gehalten ist und deshalb nicht längs verschoben werden kann. Dieses Innenrohr IR nimmt als Gleitfläche den schlauchförmigen, relativ dünnflüssigen Schmelzkleber SK auf, der seinerseits zusätzlich durch den nachfolgend aufgebrachten Schlauch SL1 mitgezogen wird. Gemeinsam werden somit sowohl das Klebematerial SK als auch der Schlauch SL1 durch die Vernetzungszone VZ hindurchbewegt. Die beidseitige Führung des Schlauchmaterials SL1 ist zweckmäßig, weil das Extrudat vielfach selbst zunächst noch nicht ausreichend formstabil ist und erst nach dem Vernetzen einen etwas zäheren, gummiartigen Charakter annimmt.
Für die äußere Führung des Schlauches SL1 ist eine Führungs- und Kalibriereinrichtung FKE vorgesehen, die eine entsprechende Innenöffnung aufweist, durch die der Schlauch 3L1 hindurchbewegt wird. Im vorliegenden Beispiel ist die Führungs- und Kalibriereinrichtung FKE aus drei Außenrohren AR1, AR2 und AR3 zusammengesetzt.
Der untere Teil der Führungs- und Kalibriereinrichtung FKE in Form des Außenrohres AR1 weist innerhalb der eigentlichen Vernetzungszone VZ einen ersten Teilbereich SB auf, der als Schmierbereich dient und einen zweiten Teil HB, der als Heizbereich fungiert. Beide Bereiche gehen in gewissem Umfang ineinander über, so daß hiar keine scharfe Trennung besteht. Im Schmierbereich SB wird über einen äußeren Anschlußstutzen AS ein Schmiermittel SM zugeführt, das auf die Außenwand des Schlauches SL1 gelangt und dort die Reibung heruntersetzt sowie eine Haftung oder eine Anvulkanisation des Materials des Schlauches SL1 an der Führungs- und Kalibriereinrichtung FKE verhindert. Weiterhin ist im Bereich der Vernetzungszone VZ eine durch Kreise angedeutete Heizeinrichtung HE vorgesehen, welche die zylindrische Führungsöffnung im Bereich des Außenrohres AR1 umgibt und für die notwendigen Vernetzungstemperaturen sorgt.
Neben oder anstelle der Zuführung eines Schmiermittels SM für die äußere Gleitfläche des Schlauches SL1 ist es auch möglich, die Innenfläche des Außenrohres AR so zu wählen, daß die Reibungskoeffizienten besonders niedrig werden. In diesem Zusammenhang bietet sich vor allem die Verwendung von Glas an, das reibungsmindernd nachbehandelt ist.
Auf die Vernetzungszone VZ folgt die Aufweitzone AZ, welche in zwei Kühlbereiche K31 und KB2 unterteilt ist.
Im Abschnitt des Kühlbereiches B1 ist die Innenöffnung des zugehörigen Außenrohres AR2 konusförmig gestaltet, wodurch der Schlauch SL1 entsprechend aufgeweitet wird und in dieser aufgeweiteten Form als Schlauch SL2 in den zweiten Kühlbereich KB2 einläuft. Das Außenrohr AR2 schließt sich somit direkt an das Außenrohr AR1 an. Das Außenrohr AR3 folgt auf das Außenrohr AR2 und enthält eine vergrößerte zylindrische Bohrung für die Führung des aufgeweiteten Schlauches SL2. Das Innenrohr IR endet zweckmäßig im Bereich der konusförmigen Erweiterung der Innenöffnung des Außenrohres AR2, wobei hier für die Führung und Halterung des aufgeweiteten Schlauches SL2 nur noch eine Außenführung angewendet wird. Im einfachsten Fall wird außen an den Schlauch SL2 ein Unterdruck angelegt, der bewirkt, daß das Schlauchmaterial SL2 mit seinem vergrößerten Durchmesser an der Innenwand der Öffnungen in den Außenrohren AR2 und AR3 geführt und gehalten wird. Nähere Einzelheiten sind aus Figur 4 ersichtlich.
Der Verarbeitungsprozeß bei der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung läuft wie folgt ab: Der Extruder EX1 verarbeitet zweckmäßig peroxidisch vernetzbares Material. Das Vernetzen selbst erfolgt vorzugsweise durch Wärmebehandlung (zum Beispiel durch IR-Bestrahlung, Salzbad oder dergleichen) oder aber durch eine andere Anregung wie zum Beispiel Mikrowellen. Während dieser Vernetzung im Bereich der Vernetzungszone VZ läuft das Klebematerial SK auf der Innenseite des Schlauches SL1 mit. Dabei ist zu beachten, daß hierfür ein Material verwendet wird, das nicht vernetzt. Das weiche Klebematerial SK wirkt als Gleitmittel und ist nur in einer dünnen Beschichtung erforderlich. Wenn der Schlauch SL1 in die Aufweitzone AZ gelangt, wird die Wandstärke des Klebematerials SK proportional dem Reckverhältnis abnehmen. Deshalb sind an der Innenwandung des Schlauches SL1 und/oder am Innenrohr IR Rillen angebracht, die zu gezielten Verdickungen des Klebers SKI führen. Ersteres ergibt sich aus der Schnittdarstellung nach Figur 2, die einen Längsschnitt durch einen Teilbereich des Schlauches SL1 zeigt. Die Rillen sind dort als konzentrische Ringe RL1 bis RL3 aus Schlauchmaterial gezeichnet und weisen zwischen sich dickere Schichten vom Klebematerial SKI auf. Diese Rillen können unterschiedlich ausgeformt sein und zwar je nach der erforderlichen-Klebemenge und auch unterschiedlich verlaufen. So können zum Beispiel neben geraden auch spiralförmige oder sich durchdringende Strukturen für die Rillen vorgesehen werden. Für bestimmte Klebematerialien, insbesondere thixotrope,können durch die Rillung kurz vor der Kistzlzone unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten zwischen Klebematerial und Schlauchmaterial realisiert werden. Ein weiterer Vorteil der Rillenstruktur an der Innenwand des Schlauches SL1 besteht darin, daß eine Haftung an dem Innenrohr IR des Schlauches SL1 weitgehend verhindert wird, weil dieser nur mit den. relativ schmalen Teilen seiner durch die Rillen RL1 bis RL3 gebildeten Stege auf der Außenfläche des Innenrohres IR aufliegt.
Im Bereich der Aufweitzone AZ muß die Temperatur unterhalb der Vernetzungstemperatur gehalten werden. Aus diesem Grunde sind die beiden Kühlbereiche KB1 und KB2 vorgesehen, die im Bereich der Außenrohre AR2 und AR3 liegen. Am Ausgang der Aufweitzone AZ kann eine Abschneideinrichtung AB vorgesehen sein, die hier schematisch durch einen Pfeil angedeutet ist. Das nunmehr fertig beschichtete und aufgeweitete Produkt, welches am Ausgang der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung erhalten wird, kann zum Beispiel als Schrumpfschlauch für Kabelmuffen oder dergleichen Verwendung finden und zwar in Längen bis zu maximal 2m.
Wenn die Schlauchaufweitung im Bereich der Aufweitzone AZ durch einen aufgeflanschten (hier nicht dargestellten) Reckkonus bewirkt wäre, dann müßte der Extruder EX2 sowohl unvernetztes (in Bereich der Vernetzungszone VZ) als auch vernetztes Extrudat (im Bereich der Aufweitzone AZ) weiterschieben. Diesem Problem kann dadurch abgeholfen werden, daß die Schlauchaufweitung durch einen innen anliegenden überdruck (das heißt im Inneren des Schlauches SL2) erreicht oder zumindest mit erreicht wird. Hierzu kann ein entsprechend lang ausgebildetes Innenrohr IR mit herangezogen werden, dem an einer passenden Stelle der Überdruck zugeführt wird. Entsprechend der Darstellung in Figur 1 kann zum Beispiel das Innenrohr In durch den Extruder EX1 hindurchgeführt und an dessen Stirnseite mit einem entsprechenden Druckanschluß versehen werden. Im Bereich des Außenrohres AR2 ist dann eine Austrittsstelle für die Druckluft am Innenrohr IR vorzusehen.
Es ist vielfach zweckmäßig, allein oder zusätzlich mit einer Unterdruck-Aufweitung im Bereich der Aufweitzone AZ zu arbeiten. Hier kann maximal etwa ein bar erzeugt werden. Bei bestimmten Materialien dürfte es erforderlich sein, den Unterdruck von außen durch einen geringfügigen Stützdruck von innen (unter 0,5 bar) zu unterstützen.
In Figur 3 ist ein Schlauch SL,I* im Schnitt quer zur Längsachse dargestellt, an dessen Innenseite der Schmelzkleber SKI* derart angebracht ist, daß in Längsrichtung des Schlauches SL1* verlaufende Vorsprünge SV1* entstehen, zwischen denen Rillen liegen. Die Art und Weise, wie diese Rillen erzeugt werden können, ist in Figur 4 dargestellt, welche einen Teilausschnitt der Fiihrungs-und Kalibriereinrichtung in vergrößerter Darstellung zeigt. Das Innenrohr ist an seiner Außenseite mit in axialer Richtung durchgehend verlaufenden Rillen RLR versehen, deren Öffnungsprofil zweckmäßigerweise etwa U-förmig gestaltet ist. Dadurch ergeben sich die in Figur 3 dargestellten Vorsprünge SV1*an der Innenseite der aus Klebematerial SKI* bestehenden Innenbeschichtung. Das der Aufweitung dienende Außenrohr AR3* weist eine Unterdruckleitung UR auf, die über Unterdruckkanäle UK1, UK2 usw. mit der inneren Bohrung verbunden ist. Dadurch wird der Ansaug-Unterdruck bis an die Oberfläche des Schrumpfschlauches SL2 geführt und dieserin der gewünschten Position gehalten. Um die Längsverschiebung des Schrumpfschlauches SL2 zu verbessern, können an dessen Oberfläche Transportwalzen TW angreifen. Weiterhin können eine oder mehrere dieser Transportwalzen mit Lettern versehen werden, so daß eine Besch#Iftungswalze BW entsteht.
Wenn entgegen der Darstellung in Figur 1 und Figur 4 die-Arbeitsrichtung von oben nach unten verläuft, dann hat dies den Vorteil, daß das noch weiche Material für den Schlauch SL1 und das Klebematerial durch das Eigengewicht mit in die gewünschte Richtung bewegt werden.
Ergänzend ist zu beachten, daß in der Vernetzungszone VZ beim Schlauch SL1 kein Überdruck auftritt, weil dieser durch das Innenrohr IR und das Außenrohr AR abgedichtet geführt. wird und so Druckluft nicht auf diesen Teil einwirken kann.
4 Figuren 21 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche .8Verfahren zur Herstellung eines vernetzten Schrumpfschlauches, der von einem Extruder (EX2)hergestellt und an der Innenseite mit einem Klebematerial vers#ehen wird, wobei nach dem Extruder (EX2)die Vernetzung durchgeführt wird und anschließend die Aufweitung erfolgt; dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsrichtung vertikal verläuft und daß im Bereich der Innenseite des Schrumpfschlauches mit einer Rillung des Klebematerials gearbeitet wird.
2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspriiche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Klebematerial auf die Innenwand durch Extrusion, vorzugsweise in Mehrschichtenextrusion aufgebracht wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rillung quer zur Längsrichtung des Schrumpfschlauches verlaufend angebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h fl e t , daß die Rillung in Längsrichtung des Schrumpfschlauches verlaufend angebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Rillung durch Längsbewegung des Schrumpfschlauches über ein mit Längsrillen versehenes Innenrohr (IR) vorgenommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Temperatur des Klebematerials so stark erhöht wird, daß das Klebematerial als Gleitmittel gegenüber dern Innenrohr wirkt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Arbeitsrichtung von oben nach unten verläuft.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Bereich der Vernetzung zusätzlich ein eigenes Gleitmittel der Außenwand des Schrumpfschlauches (ski) zugeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rillung des Klebematerials in Umlaufrichtung des Schrumrfschlauches vorgenommen wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß vor der Aufweitung im Inneren des Schrumpfschlauches kein Überdruck angelegt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schrumpfschlauch (SL1) im Bereich der Vernetzungszone innen und außen geführt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Bereich der Aufweitungszone (AZ) ein innerer überdruck an den Schrumpfschlauch (SL2) angelegt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Bereich der Aufweitungszone (AZ) ein äußerer Unterdruck an den Schrumpfschlauch (SL2) angelegt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß nach der Vernetzungszone (VZ) eine Abkühlung des aufzuweitenden Schlauches (SL1) vorgenommen wird.
15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mit dem Extruder (EX1) baulich eine Eingabeeinrichtung für das Klebematerial (SL) verbunden ist und daß eine Rillungseinrichtung an der Vernetzungszone (VZ), zumindest an deren Ausgang angeordnet ist.
16. Vorrichtung zur Aufweitung von Schrumpfschläuchen, insbesondere nach Anspruch 15, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß ein Innenrohr (IR) vorgesehen ist, das im Inneren des noch nicht aufgeweiteten Schrumpfschlauches (SL1) liegt und daß auf dem Rohr (IR) das an der Innenseite des Schlauches (SL1) befindliche Klebematerial gleitet.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für die Ausgabe der vorzugsweise in Schlauchform vorliegenden Klebeschicht ein Extruder (EX1) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Innenrohr (IR) an seiner Oberfläche mit Längsrillen (RLR) versehen ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Innenrohr (IR) vom Extrusionsbereich bis zur Aufweitungszone (AZ) reicht.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Innenrohr (IR) einen Druckluftanschluß aufweist und die Druckluft im Bereich der Aufweitzone (AZ) austritt.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Innenrohr (IR) zusammen mit einem Außenrohr (AR1) eine geschlossene Führung für den Schlauch (SL1) bildet.