DE2501966C3

DE2501966C3 - Einrichtung zum Strangpressen von Schaumstoff artikeln

Info

Publication number: DE2501966C3
Application number: DE2501966A
Authority: DE
Inventors: Masao Chiba Azuma; Chiba Ichihara; Katsumi Orimo; Takashi Shimano; Shoji Yamamoto
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1974-01-22
Filing date: 1975-01-18
Publication date: 1980-08-14
Also published as: MY8100283A; US3981649A; DE2501966A1; GB1485587A; DE2501966B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Strangpressen von Schaumstoffartikeln nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine bekannte Einrichtung zum Strangpressen von Schaumstoffartikeln besteht aus einem Extruder, in dessen Laufbüchse ein thermoplastischer Kunststoff unter Druck gefördert und geschmolzen wird, bis er aus einer Düse austritt und in einer Niederdruckumgebung (z. B. der Atmosphäre) entspannt wird. In die Laufbüchse mündet eine Druckgasleitung, durch die ein Gas unter hohem Druck in die Schmelze eingeführt wird. Dieses Gas dehnt sich bei der Entspannung am Ausgang der Düse aus und bewirkt so das Aufschäumen des Kunststoffs (vgl. DE-OS 19 64 748).

Um einen gleichmäßigen Expansionsgrad zu erzielen, soll die in die Schmelze eingeführte Gasmenge je Volumeneinheit des Kunstharzes stets konstant sein. Es ist bekannt, zu diesem Zweck den Druck des in die Schmelze eingeführten Gases höher als denjenigen des geschmolzenen Harzes an der Zuführungsstelle zu wählen und auf einem konstanten Wert zu halten, so daß das Gas entsprechend der Differenz zwischen dem Gasdruck und dem Druck in der Schmelze eingeführt wird. In der erwähnten Vorveröffentlichung wird dieser konstante Druck durch eine Dosierpumpe erzeugt Es hat sich aber gezeigt daß der Druck des geschmolzenen Kunststoffs in der Laufbüchse infolge verschiedener Faktoren (z. B. Schwankungen der Temperatur und des Druckes in der Austrittsdüse) Veränderungen durchläuft Obwohl also der Gasdruck konstant gehalten wird, schwankt die Differenz zwischen dem Gasdruck und dem Druck der Schmelze wegen der Schwankungen des letzteren Drucks, wodurch die Menge des in das

iü Kunstharz eingeführten Gases sich entsprechend ändert Infolgedessen war es bisher schwierig, eine konstante Gasmenge in den geschmolzenen Kunststoff einzuführen und dementsprechend einen gleichmäßigen Schäumungsgrad zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gasdruck am Ausgang des Dosierventils laufend an die Druckschwankungen der Schmelze in der Laufbüchse anzupassen, um so zu gewährleisten, daß ständig eine konstante Gasmenge in den geschmolzenen Kunststoff eingeführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß auch bei konstantem Gasdruck die Dosiermenge nur dann unabhängig vom Druck der Schmelze ist, wenn das Dosierventil unmittelbar in die Laufbüchse des Extruders mündet. Andernfalls können sich wegen der Kompressibilität des gasförmigen Mediums in dem

«ι Zuleitungsabschnitt zwischen Dosierventil und Einmündungsstelle vorübergehende Druckunterschiede ausbilden, weil der Druck in der Schmelze infolge verschiedener Faktoren (z. B. Schwankungen der Temperatur und des Druckes in der Extrudierdüse)

j-, ständig kurzzeitig schwankt Diese Druckschwankungen verursachen kurzzeitige Stauungen und Überströmungen des Treibgases in dem erwähnten Zuleitungsabschnitt, wodurch die Menge des in die Schmelze eingeführten Treibgases sich entsprechend ändert.

Dadurch schwankt auch der Schäumungsgrad des Kunststoffes entsprechend, was sich in unterschiedlicher Porengröße des fertigen Erzeugnisses niederschlägt.

Wenn dagegen erfindungsgemäß das Volumen der Zuleitung zwischen Dosierventil und Einmündung in die 5 Laufbüchse so gering wie möglich ist, kann der Druck am Dosierventil dem Rückdruck der Schmelze laufend folgen. Nur so ist die Polsterwirkung der in diesem Leitungsabschnitt befindlichen Gasmenge genügend verringert, um eine kurzzeitige Anpassung des Drucks

-,(ι an der Abströmseite des Dosierventils an den Rückdruck der Schmelze in der Laufbüchse zu ermöglichen.

Die Unteransprüche beschreiben zweckmäßige Ausgestaltungen der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung;

γ, für diese Unteransprüche und insbesondere den Anspruch 3 wird ein selbständiger Schutz nicht in Anspruch genommen.

Aus der US-PS 34 61 498 ist es bekannt, daß die öffnungsweite einer Zufuhrleitung für ein Zusatzmittel

Wi in einem Extruder nicht mehr als etwa 0,5 mm betragen sollte. Die betreffende Bohrung ist mittels eines auch zur Reinigung dienenden Nadelventils verschließbar. Ein solches Nadelventil ist aber als Durchflußregler nichi brauchbar, sondern stellt ein reines Sperrorgan dar. Die

ι,. Verbindung mit der die Durchflußmenge bestimmender i'umpe geschieht über eine Leitung verhältnismäßig großen Querschnitts, so daß selbst bei einer Einstellung; der Pumpe auf konstante Durchflußmenge die Druck-

Schwankungen an der Austrittsöffnung zu entsprechenden Schwankungen der austretenden Gasmenge führen würden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin ist

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, wobei die Strangpresse im Längsschnitt gezeigt ist,

Fig.2 ein Längsschnitt der Gasleitung von einem Regelorgan zu der Gaseintrittsstelle in vergrößerter Darstellung,

F i g. 3 eine schematische Darstellung nlntr abgeänderten Vorrichtung,

Fig.4 eine graphische Darstellung der zeitlichen Druckschwankungen in einer Kunststoffschmelze in der Nähe der Gaseintrittsöffnung ohne Gaszuführung,

Fig.5a—5c Graphen der zeitlichen Druckschwankungen in der Gasleitung bei Gaszuführung mit konstanter Strömungsmenge für verschiedene Volumina der Gasleitung und

Fig.6a—6c Graphen der zeitlichen Druckschwankungen in der Gasleitung für verschiedene Volumina derselben für eine andere konstante Strömungsmenge des Gases.

F i g. 1 zeigt eine Strangpresse 10 zur Herstellung eines Isoliermantels 14 aus thermoplastischem Schaumstoff auf einem elektrischen Leiter 12 (z. B. Kupferdraht). Die Strangpresse 10 weist eine Laufbuchse 16 auf, an deren einem Ende ein Aufgabetrichter 20 für einen thermoplastischen Kunststotf 18 in Form eines Granulats oder von Pulver angebracht ist, während am anderen Ende ein Querspritzkopf 22 angeordnet ist. Der thermoplastische Kunststoff, der zur Herstellung eines Schaumstoffartikels dient, besteht z. B. aus Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, Äthylen-Vinylacetat und Copolymeren derselben. Ein Keimungsmitte!, das die Schaumbildung fördert (z. B. Azodicarbonamid oder Talkum), kann dem Kunststoff beigemischt sein.

In der Laufbüchse 16 befindet sich eine Schnecke 24, die den Kunststoff von dem einen Ende der Laufbüchse zum anderen fördert.

Die Schnecke wird z. B. durch einen Elektromotor angetrieben. Die Laufbüchse ist auch mit einer nicht dargestellten Heizvorrichtung versehen, so daß der vom Aufgabetrichter in die Laufbuchse gelangende Kunststoff geschmolzen wird, während er von der Schnecke 24 zum Querspritzkopf 22 gefördert wird. Die Kunststoffschmdze umströmt in dem Spritzkopf 22 einen Nippel 26, durch welchen der Leiter 12 hindurchgeht, um diesen an der Austrittsdüse 28 zu umspritzen. Eine Stauscheibe 30 ist in bekannter Weise zwischen der Laufbuchse 16 und dem Spritzkopf 22 vorgesehen.

Im Mittelteil der Laufbüchse 16 befindet sich eine Gaszufuhröffnung 32, die der Entlüftungszone der Schnecke 24 gegenüberliegt und durch die ein Gas in die Kunststoffschmelze eingeführt wird. Das infolgedessen in der Schmelze enthaltene Gas schäumt den Kunststoff 18 auf, wenn dieser aus der Düse 28 in die Atmosphäre austritt. So erhält man einen isolierten elektrischen Draht 12' für ein Nachricl.titikaoel mit einem dünnen geschäumten Isoliermantel 14.

Das in die Schmelze eingeführte Gas stammt z. B. aus einer Gasflasche 34. Da das Gas unter hohem Druck stehen muß, wählt man vorzugsweise N2, Ne, Ar oder He, also Gase, die durch hohen Druck nicht verflüssigt werden. Das aus der Gasflasche 34 kommende Gas geht durch ein Regelventil 36, das auf konstanten Druck

eingestellt ist und wird dann in einem Kompressor 3t; auf einen Druck verdichtet, der wesentlich höher als derjenige der Kunststoffschmelze 18 in der Laufbüchse: 16 ist Der hohe Gasdruck wird mittels eines weiteren Regelventils 40 auf einem konstanten Wert Pi gehalten.

Zwischen dem Regelventil 40 und der Gaseinlaßöffnung 32 in der Laufbüchse 16 befindet sich ein Steuerorgan 42 für die Strömungsgeschwindigkeit des Gases, das die Durchströmungsgescnwindigkeit des. Gases konstant hält Das Steuerorgan 42 besteht z. B.. aus einer Drosselöffnung. Um eine konstante Strömungsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, wird vorzugsweise der Druck P\ auf der Anströmseite des. Steuerorgans so eingestellt, daß das Verhältnis den Drucks P2 des geschmolzenen Kunststoffs in der Nähe: der Gaseinlaßöffnung 32 zum Druck P\ geringer als das kritische Druckverhältnis in dem Gas ist Unter dieser Bedingung ist die Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch das Steuerorgan gleich der Schallgeschwindigkeit, weshalb die Durchströmungsmenge allein durch den anströmseitigen Druck P\ und den Drosselungsgradl des Steuerorgans bestimmt wird, jedoch vom abströmseitigen Druck P2 nicht abhängt. Wenn also der anströmseitige Druck Fi und die Öffnung des Steuerorgans konstant sind, bleibt der Durchsatz des Gases, durch das Steuerorgan konstant, auch wenn der abströmseitige Druck P2 schwankt.

Das kritische Druckverhältnis K hängt allein von der Art des verwendeten Gases ab und ist durch den folgenden Ausdruck gegeben, bei dem κ das spezifische: Wärmeverhältnis angibt:

\ * + 1 J x-

Da z. B. für N2 κ = 1,4 ist, hat dieses Gas das kritische Druckverhältnis K = 0,53. Wenn somit in der Ausführungsfonn nach F i g. 1 der anströmseitige Druck Fi auf einen konstanten Wert eingestellt wird, der mehr als l/0,53mal der Druck F2 der Kunststoffmasse in der Nähe der Gaseinlaßöffnung 32 (genauer gesagt der Maximalwert des Druckes F2) ist, kann der Durchsatz durch das Drosselorgan 42 unabhängig von den Druckschwankungen der Kunststoffmasse bleiben.

Das Steuerorgan 42 ist mit der Einlaßöffnung 32 über eine Gasleitung 44 verbunden, deren Ausbildung im einzelnen aus Fig. 2 ersichtlich ist. Sie besteht aus einem Rohr 46, dessen eines Ende in ein Gewindeloch 48 der Laufbüchse 16 eingeschraubt ist Das andere Ende des Rohres 46 ist an dem Steuerorgan 42 befestigt. Am Austrittsende des Rohres 46 ist vorzugsweise ein Rückschlagventil 50 vorgesehen, um zu verhindern, daß geschmolzenes Kunstharz 18 in das Rohr eindringt Das Rückschlagventil besteht aus einer Kugel 52 in einer Erweiterung 44a der Gasleitung 44 und einer Schraubenfeder 56, welche die Kugel 52 gegen einen Ventilsitz 54 am Ausgang der Gasleitung 44 drückt. Ein Querstift 58 hält die Feder fest. Die Gaseintrittsöffnung 32 besteht aus einem Ringspalt zwischen der Kugel 52 und dem Ventilsitz 54, wenn das Gas unter Druck zugeführt wird. Wenn der Gasdruck abfällt, wird die Einlaßöffnung 32 durch die Wirkung der Feder 56 geschlossen.

Da die Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch das Steuerorgan 42 konstant ist, wäre auch die in das Kunstharz eingeführte Gasmenge konstant, wenn der Druck in der Schmelze ebenfalls konstant wäre. Dies ist aber aus verschiedenen Gründen, wie erwähnt, nicht der Fall. Da das Gas kompressibel ist, kann, wie ebenfalls

bereits erwähnt wurde, der Gasdruck in der Gasleitung 44 den Druckschwankungen des Kunststoffs 18 nicht trägheitslos folgen. Dadurch ergeben sich Schwankungen der Differenz zwischen dem Gasdruck in der Gasleitung 44 und dem Druck im Kunststoff, wodurch die Menge ccs eingeführten Gases ebenfalls schwankt. Um solche Schwankungen der Gasmenge möglichst gering zu halten, soll der Gasdruck in der Gasleitung 44 den Druckschwankungen des geschmolzenen Kunststoffs 18 so schnell wie möglich folgen. Die wesentliche Bedingung hierfür besteht darin, daß das Volumen der Gasleitung 44 zwischen dem Strömungssteuerorgan 42 und der Einlaßöffnung 32 so klein ist, daß die Kompressibilität des Gases vernachlässigt werden kann, in diesem Falle folgt der Gasdruck in der Leitung 44 den Druckschwankungen der Kunststoffmasse 18 nahezu sofort. Da das Gas stets mit konstanter Durchsatzmenge in der Gasleitung 44 geführt wird, beruht die Abhängigkeit des Gasdrucks in der Gasleitung von den Druckschwankungen der Kunststoffmasse 18 auf dem Volumen der Gasleitung 44 und der Durchsatzmenge des Gases.

Es wurden Versuche mit verschiedenen Volumenkapazitäten der Gasleitung 44 und verschiedene Strömungsmengen gemacht. Wenn das Verhältnis des Volumens Vi der Gasleitung 44 zum Volumen V₂ des Gases (im Normalzustand), welches das Steuerorgan 42 in der Minute durchströmt, also

χ 100 (%)

V₂

größer als 8% ist, lassen sich Druckschwankungen in der Gasleitung 44 infolge von Druckschwankungen der Kunststoffmasse 18 kaum feststellen. Wenn sich das Verhältnis aber dem Wert von 8% nähert, beginnt der Druck in der Gasleitung 44 den Druckschwankungen der Kunststoffmasse zu folgen mit dem Ergebnis, daß die Menge des in die Kunststoffmasse eingeführten Gases im wesentlichen konstant wird. Wenn das Verhältnis noch niedriger ist, folgt der Druck in der Gasleitung 44 sehr rasch den Druckschwankungen der Kunststoffmasse: wenn schließlich das Verhältnis kleiner als 2% wird, werden auch kleinste Druckschwankungen der Kunststoffmasse sofort präzise in der Gasleitung 44 feststellbar, und es wurde beobachtet, daß in diesem Falle die Menge des in den Kunststoff eingeführten Gases und damit der Schäumungsgrad eine sehr hohe Konstanz aufwies.

Ein Beispiel einer solchen Versuchsreihe wird nachstehend beschrieben. Mittels der Vorrichtung nach Fig. I und 2 wurde ein mit Schaumstoff isolierter elektrischer Draht für ein Nachrichtenkabel unter folgenden Bedingungen gespritzt:

Strangpresse:

Kunststoff:

Drehzahl der Schnecke:
Elektrischer Leiter:

Durchlaufgeschwindigkeit:

Durchmesser 65 mm, L/D 30, die Schnecke hatte eine
Entlüftungszone
Niederdruckpolyäthylen,
Dichte 0,928 g/cm³,
Schmelzindex 0,3 g/10 min
43 U/min
Kupferdraht,
Durchmesser 0,65 mm

1500 m/min

Gas eingeführt wurde. Man sieht, daß der Druck des geschmolzenen Kunststoffes in unregelmäßiger Weise über einen weiten Bereich schwankt.
Fig. 5a—5c zeigen die zeitlichen Druckschwankungen in der Gasleitung 44 für verschiedene Volumenkapazitäten derselben, wobei die Durchsatzmenge des Gases durch das Steuerorgan 42 einen konstanten Wert von 200 ml/min im Normalzustand unter den gleichen Bedingungen hatte. Bei einem Volumen der Gasleitung

ίο 44 von 20 ml, also 10% des Durchsatzvolumens (F i g. 5a), war die Druckschwankung in der Gasleitung 44 weit langsamer und geringer als diejenige in der Kunststoffmasse (Fig.4), konnte also den Druckschwankungen des Kunststoffs nicht folgen. Demgemäß schwankte die Differenz zwischen dem Gasdruck in der Gasleitung 44 und demjenigen in der Kunststoffmasse angrenzend an die Gaseinlaßöffnung und damit auch die Menge des eingeführten Gases ständig und das Ergebnis war, daß kein Schaumstoffartikel mit gleichmäßigem Schäumungsgrad hergestellt werden konnte.

In Fig.5b betrug das Volumen der Gasleitung 44 14 ml, also 7% des Durchsatzvolumens. Der Druck in der Gasleitung folgte in diesem Falle den größeren Schwankungen des Kunststoffdruckes schon deutlich, während kleinere Schwankungen noch ausgeglichen wurden. Infolgedessen konnte im großen ganzen die Differenz zwischen dem Gasdruck und dem Kunststoffdruck konstant gehalten werden, so daß konstante Gasmengen eingeführt wurden. Es ergab sich demgemaß, daß ein Schaumstoffartikel mit verhältnismäßig gleichmäßigem Expansionsgrad erzeugt wurde, der jedoch bei näherer Untersuchung noch starke örtliche Schwankungen der Porengröße zeigte.

F i g. 5c bezieht sicn auf den Fall, daß das Volumen dei Gasleitung 44 3 mm beträgt, also 1,5% des Durchsatzvolumens. Man erkennt, daß in diesem Falle der Druck in der Gasleitung auch den kleinen und kurzzeitiger Schwankungen des Drucks in der Kunststoffmasse nahezu augenblicklich folgte. Es ergab sich demgemäß daß in diesem Falle die Menge des in den Kunststoff Ii eingeführten Gases sehr gleichmäßig war und daß dei damit hergestellte Schaumstoffartikel eine außerordentlich gleichmäßige Schaumstruktur zeigte.

Fig. 6a—6c zeigen ähnliche Darstellungen de; Druckverlaufs in der Gasleitung 44 für verschiedene Volumina derselben, wenn das Durchsatzvolumen de; Gases durch das Steuerorgan 42 einen konstanten Wen von 400 ml/min (umgerechnet auf den Normalzustand unter den gleichen Bedingungen wie vorher hatte F i g. 6a bezieht sich auf ein Volumen der Gasleitung 44 vors 40 ml, d.h. 10% des Durchsatzvolumens, Fig. 6t auf ein Volumen von 28 ml, d. h. 7%, und F i g. 6c auf eir Volumen von 6ml, d.h. 1,5% des Durchsatzvolumens Wie man sieht, zeigt sich bei diesen Prüfungsbeispieler dieselbe Tendenz wie bei F i g. 5a—5c.

Nun sollen einige vergleichende Versuche zui Herstellung eines mit Schaumstoff umspritzten Drahte! unter Verwendung der Vorrichtung nach F i g. 1 und ί beschrieben werden. Bei diesen Produktionsversucher wurden folgende Bedingungen eingehalten:

Kunststoff:

Fig.4 zeigt die zeitlichen Druckschwankungen der geschmolzenen Kunststoffmasse in der Nähe der Gaseinlaßöffnung, wenn unter diesen Bedingungen kein Niederdruck-Polyäthylen,
Dichte 0^28 g/cm³,
Schmelzindex 03 g/10 min,
als Keimungsmittel wurde
0,15 Gewichtsprozent
Azodicarbonamid dem
Kunststoff zugesetzt

Gas:
Strangpresse:

Drehzahl der Schnecke:
Anströmdruck (P₁):
Luftspalt zwischen
Düse und Kühltrog:
Elektrischer Leiter:

N₂

Durchmesser 65 mm, L/D 30, Schnecke mit Entlüftungszone, Gaseinlaßöffnung
in der Entlüftungszone
43 U/min
200 bar

50 cm

Kupferdraht,
Durchmesser 0,65 mm Durchlaufgeschwindigkeit:
Meßzeit
(Betriebszeit):

1500 m/min 3Std.

Die elektrostatischen Kapazitäten (pF/m) der erzeugten isolierten Leitungen, wenn das Strömungsvolumen des Gases und die Volumenkapazität der Gasleitung in verschiedener Weise verändert wurden, sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Gasströmungsvolumen Volumenkapazität des V,

durch das Steuerorgan Κι in ml/min
(Normalzustand)

Gaskanals V-, in ml

T,

X 100%

Rleklrostatische Kapazität des isolierten Drahtes pF/m

Beispiel 1	300	21	7	295 + 11
Beispiel 2	300	4,5	1,5	295 ± 4
Vergleich 1	300	30	10	295 ± 43
Beispiel 3	400	28	7	260 ± 9
Beispiel 4	400	4,5	1,5	260 ± 3
Vergleich 2	400	40	10	260 + 39
Beispiel 5	500	35	7	215 ± 9
Beispiel 6	500	7,5	1,5	215+ 3
Vergleich 3	500	50	10	215 ±45

In der obigen Tabelle bedeutet eine kleine Schwankungsbreite der elektrostatischen Kapazität einen gleichmäßigen Schäumungsgrad des thermoplastischen Kunststoffs. Aus der Tabelle ergibt sich, daß die mit konstanter Strömungsmenge ausgeführten Beispiele 1 —6 einen gleichmäßigeren Schäumungsgrad ergeben als die mit konstantem Gasdruck ausgeführten Vergleichsversuche 1—3.

Fig.3 zeigt eine Vorrichtung mit abgeändertem Strömungssteuerorgan 142. Es besteht aus einem Durchsatzregelventil (Zumeßventil) 60, dessen Anströmseite mit dem Auslaß eines den Abgabedruck regelnden Ventils 62 verbunden ist Der Einlaß dieses Ventils ist mit einer Gasflasche 64 verbunden. Die Abströmseite des Zumeßventils 60 ist mit dem Einlaß eines den Eingangsdruck regelnden Ventils 66 verbunden, dessen Auslaß an die Gaszuführmündung 32 der Laufbüchse 16 der Strangpresse angeschlossen ist Die Zufuhrmündung kann wie in F i g. 2 ein Rückschlagventil enthalten.

Die Strömungsmenge des Gases durch das Steuerorgan 142 kann durch Einstellung des Zumeßventils 60 festgelegt werden. Der Druck auf der Anströmseite desselben (Abschnitt A) wird mittels des Regelventils 62 konstant gehalten, während der Druck auf der Abströmseite des Zumeßventils 60 (Abschnitt £J mittels des Regelventils 66 konstant gehalten wird. Infolgedessen kann ein vorgeschriebener Mengendurchsatz des Gases aufrechterhalten werden.

Wenn die Drücke in den Abschnitten A und B mit Pa und Pb bezeichnet werden, wobei Pa>Pb ist, und ferner der Öffnungsgrad des Zumeßventils 60 mit R₆₀ bezeichnet wird, läßt sich die Gasmenge Qso, die das Zumeßventil in der Zeiteinheit durchströmt, abgesehen von der Temperaturabhängigkeit, durch den Ausdruck

Q₆₀ = f(Rw, Pa, Pb)

darstellen; d. h. Q₆Q kann konstant gehalten werden, wenn R₆₀, Pa und Pb konstant sind. Wenn der Druck Pc im Abschnitt C die Bedingung P_c< Pb erfüllt, kann die das Regelventil 66 für den Eingangsdruck durchsetzende Gasmenge Q₆₆ durch

Q₆₆ ^f(R₆₆, Pb, Pc)

ausgedrückt werden, worin R₆₆ der Öffnungsgrad des Ventils 66 ist Da P_B konstant sein soll und das Volumen des Abschnitts B ebenfalls konstant ist, muß Qm=Qm sein. In Wirklichkeit verändert das Regelventil 66 selbsttätig den Öffnungsgrad R₆₆ so, daß Pb konstant gehalten wird, wenn Pcschwankt; demzufolge bleibt Q₆₆ gleich Q₆Q. Die Durchsatzmenge des Strömungssteuerorgans 142 hat also einen konstanten Wert, der vom Öffnungsgrad des Zumeßventils W abhängt

Der Druck P_a auf den das Regelventil 66 anspricht, wird durch den Druck des geschmolzenen Kunststoffs bestimmt Die Ansprechempfindlichkeit des Druckes Pc auf diesen Druck in der Schmelze soll so hoch wie möglich sein. Andernfalls wird nämlich das Regelventil 66 so geregelt, daß der Gasmengendurchsatz verzögert konstant gehalten wird, d.h., daß die durch die Einlaßöffnung 32 in den Kunststoff 18 eingeführte Gasmenge schwankt Aus diesem Grunde soll auch hier das Volumen der Gasleitung im Abschnitt C so klein gewählt werden, daß der Druck in dieser Gasleitung augenblicklich auf Druckschwankungen der Schmelze anspricht Die Grenzen von 8% und 2% sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform. Die Empfindlichkeit

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ίο

des Steuerorgans 142 hängt ferner vom Volumen der Gasleitung im Abschnitt B ab. Das Regelventil 66 für den Eingangsdruck mißt den Druck im Abschnitt B, um in Abhängigkeit davon seinen Öffnungsgrad so zu verändern, daß der Druck Pb konstant bleibt. Demgemäß schwankt der Druck Pc in Abhängigkeit von den Druckschwankungen der Schmelze in der Nähe der Gaseinlaßöffnung 32. Falls also das Volumen des Abschnitts B groß ist, folgt der Druck Pb den Änderungen von Qbb nur verzögert; es benötigt also einige Zeit, bis Q^ gleich (?„o wird. Aus diesem Grunde soll auch der Abschnitt Bein möglichst kleines Volumen haben.

Beispiel

Das Steuerorgan 142 wurde mit der oben anhand der Fig. 1 beschriebenen Strangpresse verbunden; das verarbeitete Material war Hochdruckpolyäthylen mit einem Gehalt von 2 Gewichtsprozent Talkum als Keimungsmittel. Es sollte ein Kupferdraht von 0,5 mm Durchmesser mit einer Schaumstoffisolation von 0,125 mm Dicke umspritzt werden. Die elektrostatische Kapazität der fertigen Leitung sollte 270 pF/m betragen; die Durchlaufgeschwindigkeit des Kupferdrahtes -, betrug 1000 m/min. Es wurde N2 als Schäumungsmittel benutzt und mittels des Steuerorgans 142 so eingestellt, daß ein Volumen von 200 ml im Normalzustand in der Minute durchströmte. Das Volumen des Abschnitts Cin Fig. 3 betrpg 2 ml, d.h. 1% des in der Minute κι durchströmenden Gasvoluinens. Die elektrostatische Kapazität der so hergestellten elektrischen Leitung betrug 270 + 6 pF/m.

Vergleich

!■-, Die Bedingungen waren die gleichen wie im vorhergehenden Beispiel, jedoch hatte die Gasleitung im Abschnitt Cein Volumen von 50 ml, d. h. 25% des in der Minute durchströmenden Volumens. Die elektrostatische Kapazität der so erzeugten elektrischen Leitung

2» war270±20pF/m.

Hierzu 3 Blatt Zeidiiniimen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Strangpressen von Schaumstoffartikeln, bestehend aus einer Strangpresse mit Zuführ- und Schmelzvorrichtung für den Kunststoff am einen Ende der Laufbüchse derselben und einem Spritzkopf am anderen Ende der Laufbüchse, sowie einer in die Laufbüchse mündenden Druckgasleitung, in der sich ein Regelorgan befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan ein auf konstanten Durchfluß eingestellter Durchilußregler (42,142) ist und daß das Volumen der Gasleitung (44, C) zwischen dem Durchflußregler und dem Gaseinlaß (32) in die Strangpresse so klein ist, daß der Gasdruck in dieser Gasleitung (44, Qdem Druck der Kunststoffschmelze (18) in der Nähe des Gas^inlasses folgt. (22.1.74.)

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Gasleitung (44) kleiner als 8%, vorzugsweise kleiner als 2%, des Volumens (im Normalzustand) derjenigen Gasmenge ist, die in der Minute das Steuerorgan (42) durchfließt. (8.10.74.)

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußregler aus einer Drosselstelle (42) besteht, an deren Anströmseite ein konstanter Druck Pi von solcher Höhe herrscht, daß das Verhältnis des Drucks P₂ in der Kunststoffschmelze zu dem Druck P\ kleiner als das kritische Druckverhältnis des betreffenden Gases ist. (8.10.74.)

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußregler (142) aus einem Zumeßventil (60), einem auf der Anströmseite desselben angeordneten Regelventil (62) für konstanten Ausgangsdruck und einem auf der Abströmseite des Zumeßventils (60) angeordneten Regelventil (66) für konstanten Eingangsdruck besteht. (22.1.74.)