DE2420256A1 - Verfahren und vorrichtung zum strangpressen von schaumthermoplast - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum strangpressen von schaumthermoplast

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Description

Anmelderin: BELOIT CORPORATION 2 5 if.j>fjj 1J374
Beloit, Wisconsin 53511
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM STRANGPRESSEN VON SCHAUMTHERMOPLAST
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Strangpressen von Schaumthermoplast in ein Schaumerzeugnis das allgemein als Profil bezeichnet -wird und eine im wesentlichen ungeschäumto. ä'ussere Schicht hat sowie einen inneren schaumigen Kern.
Ein bekanntes Verfahren besteht darin, ein dehnbares Schaumthermoplast von einer drehbaren Schnecke strangzupressen. Das Strangpressmaterial fliesst in eine Matrize und über ein Kreuzstück das eine feststehende Dornvorrichtung trägt. Dort wird ein hohles rohrförmiges Külbchen hergestellt, das aus dem Auslass der Matrize in der sich das Kreuzstück befindet, ausgeschieden wird. Das Kunststoffmaterial kommt dann mit einer kalten Kalibrierhülse in Berührung, wobei die ä'ussere Fläche des Schaummaterials erstarrt bevor ein wesentliches Schäumen auftritt und eine harte ä'usseis Oberfläche bildet. Der innere Teil schäumt, um zwischen der inneren Schicht aufzufüllen und bildet einen inneren schäumigen Kern.
Diese Art von Schaumstrangpressen gewährleistet eine Anzahl von fertigen Formen die allgemein als Profile bezeichnet werden und in der Schichtenweichheit,Härte und Zellendichte verschieden sein können, in Abhängigkeit von den verschiedenen Parametern und verwendeten Materialien. Der Hauptnachteil von sofch einem Verfahren liegt darin, dass das Kreuzstück das den Dorn trägt, Bereiche innerhalb den Strömungsdurchgängen hervorruft, wo das Thermoplast .hängenbleiben kann. Verunreinigungen treten auf und in gewissen hitzeempfindlichen Materialart'en, ruft das Kreuzstück unerwünschte
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Maserungen innerhalb des stranggepressten Thermoplastes hervor»
Ein anderer Nachteil liegt darin, dass die Temperatur des Kreuzstückes nicht wirksam gesteuert werden kann und deshalb geht die vielseitige Steuerung der Ausdehnung der Schaummaterialien verloren.
Ein anderer Nachteil liegt darin, dass beim Wechseln der Profilform die ganze Matrize , das Kreuzstück und die Dorηvorrichtung herausgenommen werden muss, und eine neue Matrize , Kreuzstück sowie .Dornverrichtung an der Strangpresse befestigt werden muss. Dadurch geht viel Zeit verloren und der Kostenaufwand ist'.hoch.
Was erwünscht ist, ist ein Strangpressverfahren und eine Vorrichtung, um Profile oder Formen aus Schaumthermoplast zu bilden, wobei sich ein Kreuzstück erübrigt und die Bereiche in denen das Material hängen-bleibt verschwinden. Es ist ebenfalls erwünscht, die Temperatur des Kunststoffmaterials das die Matrize verla'stät, angemessener zu steuern. Es ist ebenfalls wünschenswert die Schä'umung die in dem Endstrangpressprofil auftritt, wirksam zusteuern. Es ist auch noch wünschenswert ein vielseitigeres Schaumsystem zu gewährleisten, um die Stillstandszeit und zusätzlichen Kosten für andere Matrizen zu verringern.
Gemä'ss der Erfindung ist diese Art von Vorrichtung die aus einer Strangpresse mit einer Plastifizierungsschnecke besteht die drehbar innerhalb der Strangpresse aigeordnet ist, sowie aus einer Matrockenvorrichtung mit einer Matri£zenkammer die mit dem Auslassende der Strangpresse in Flüssigkeitsverbindungsteht und' nach einer Auslassöffnung führt, sowie aus einem Dorn das sich innerhalb der Matriüzenkammer befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn an dem stromabwärtigen Ende der Strangpresschnecke befestigt ist, um damit zu drehen.
Demgemä'ss gewährleistet die beschriebene Vorrichtung ein Profil aus Schaumthermoplast durch kontinuierliches Strangpressen, wobei das Kreuzstück das zur Zeit bei solchen Verfahren verwendet wird ausgeschieden wird. Dadurch entsteht ein wirksameres Strangpressen sowie ein stranggepresstes Profil mit einer besseren Qualität.
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Beim .Vorsehen von weiteren Erhitzungsvorrichtungen, kann das Schäumen angemessener gesteuert werden als bei üblichen Verfahren. Desweiteren kann dieselbe Matriiizenvorrichtung zur Herstellung von verschiedenen geformten Profilen verwendet werden·.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Figur 1 -ist ein Längsschnitt einer Strangpressvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 eine Ansicht entlang der Linie 2-2, gemäss Figur 1.
Figur 3 ist eine Ansicht entlang der Linie 3-3, gemäss Figur 1, und
Figur 4 ist eine Ansicht in Perspektive eines Teils eines Strangpresserzeugnisses das mit der vorhererwähnten Vorrichtung hergestellt wird«
In Bezug auf die Zeichnungen und besonders auf Figur 1, dort zeigt man einen Teil einer Strangpresse 10. Die Strangpresse besteht aus irgend einer angemessenen Zuführungsvorrichtung (nicht gezeigt), um Kunststoffschmelze in die Strangpresse zuzuführen. Die Strangpresse besteht aus einem zylinderischen Trommelaufbau 11 in dem sich eine Kammer 13 befindet. Eine drehbare Schnecke 15 mit im allgemeinen schneckenförmigen Gängen 16, die radial davon hervorstehen, ist konzentrisch in der Kammer 13 gelagert. Die Schnecke 15 wird innerhalb der inneren Wand der Trommel 11 von den Gängen 16 in bekannter Art und Weise getragen. Eine Matrize 18 befindet sich an dem stromabwärtigen Ende der Strangpresse 10. Die Matrize · 18 wird in Bezug auf die Strangpresse 10" mit Hilfe von irgend einer angemessenen Vorrichtung 20 in Stellung gehalten. Die Matrize 18 und die Strangpresse 10 liegen sehr nahe aneinander an,sowie durch den Spalt 22 veranschaulicht, wobei die Spaltweite von einem Abstandring 23, der sich zwischen der Strangpresse und der Matrize, befindet, bestimmt wird.
Ein allgemein konischer Kammerteil 24 ist konzentrisch innerhalb der Matrize. 18 angeordnet. An seinem stromaufwärtigen Ende hat iie Kammer 24 einen Durchmesser der im wesentlichen gleich dem mrchmesser der Kammer 13 in der Strangpresse ist. Der Durchmesser
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der Kammer 24 nimmt dabei im wesentlichen bis zu dem Punkte 26 ab, der sich sehr nahe an dem Auslassende 27 der Matrize befindet,-Der Durchmesser der Kammer 24 bleibt dann von dem Punkte 26 bis zu dem Auslassende 27 der Matrize 18 konstant.
Ein Dorn 29 ist an dem. stromabwSrtigen Ende der Schnecke 15 mit Hilfe von Einschraubgewinden befestigt und der stromaufwä'rtige Teil des Domes befindet sich innerhalb der Strangpresstrommel 11. Der Dorn 29 ist im allgemeinen konisch, wobei der stromaufwä'rtige Teil denselben Susseren Durchmesser als der Endteil der Schnecke 15 hat. Der Durchmesser des Domes 29 nimmt in stromabwärtiger Richtung nach dem Auslassende 27 der Matrize hin ab bis es einen im wesentlichen konstanten Durchmesser annähernd beim Punkt 26 erreicht hat. Der Durchmesser des Dornes 29 bleibt konstant wenn ec sich nach dem Auslassende 27 der Matrize hin erstreckt
Die Schnecke 15, das Dorn 29, die Strangpresstrommel 11 und die Matrize 18 bilden zusammen einen allgemein ringförmigen Durchgangsweg,32 für den Schmelzstrom. Der Durchgangsweg erstreckt sich von dem Ende der Schneckeηgänge 16 innerhalb der Strangpresse 10 bis zu der Matrize 18. Der Dorn bestxmmt zusammen mit dem Auslassende 27 der Matrize · 18 eine ringförmige Auslassöffnung 34 (Figur 3).
Eine Anzahl von Heizbändern 36 sind an dem Umfang der Matrize 18 vorgesehen, um ein a'usseres Erhitzen für die Matrijtzenvorrichtung zu gewährleisten. Ein angemessenes thermoelektrisches Element 38 ist in der Matrize vorgesehen das sich darin nach un^en erstreckt, um die Temperatur in der Nähe der Auslassöffnung 34 der Matrize : zu messen.
Eine zylinderische Öffnung 40 befindet sich innerhalb der Schnecke 15 und eine entsprechende zylinderische Öffnung 42 befindet sich in dem Dorn 29. An dem stromabwä'rtigen Ende der zylindrischen öffnung 42 befindet sich ein Gewinde 41 das einen mit einem entsprechenden Gewinde versehenen Teil einer rohrförmigen ä'usseren Leitung 44 aufnimmt. Es bleibt zu erwähnen,dass die äussere Oberfläche der Leitung 44 mit dem grössten Teil der Wand der zylinder is chen öffnung 42 in dem Dron in Abstand voneinander angeordnet ist, sowie mit der Wand der zylinderischen öffnung 40
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innerhalb der Schnecke 15. Dadurch entsteht ein Kühlblech zwischen der Leitungsvorrichtung 44, der Schnecke 15 und dem grSssten Teil des Dornes 29.
Stromabwärts von dem mit einem Gewinde versehenen Teil 41 befindet sich eine zylinderisehe öffnung 46 die sich nach dem stromabwa'rtigen Ende des Dornes 29 erstreckt. Eine zweite Leitung 48, die einen kleineren Durchmesser als die erste Leitung 44 hat, ist koaxial innerhalb der ersten Leitung 44 angeordnet, wobei diese zweite Leitung darin in irgend einer anderen Stellung angeordnet se'in kann.
Eine an sich bekannte Kalibriervorrichtung liegt nahe an dem Auslassende 27 der Matrize 18 an. Diese Vorrichtung kann mit Mitteln versehen sein die die Kühlflüssigkeit in die Kalibriervorrichtung zuführen und die erhitzte1 Flüssigkeit aus der Kalibriervorrichtung heraus fuhren.- In der gezeigten Ausführungsform, (Figuren 1 und 2) besteht die Kalibriervorrichtung aus einem Oberführungsdurchgang 49 mit einem stromaufwä'rtigen Teil 51 mit kreisförmigem Querschnitt der allmählich in einen quadratischen Querschnitt 52 an dem stromabwärtigen Teil überwechselt, wobei der stromabwa'rtige Teil sich innerhalb eines konventionellen Wasserbehälters 53 befindet. Irgendeine angemessene Form kann für. den stromabwä'rtigen Teil des tfberführungsdurchganges 49 verwendet werden.
Während dem Betrieb wird das Thermoplast und ein angemessenes Schäumungsmittel innerhalb der Strangpresse 10 plastifiziert und miteinander vermischt, wobei die Kombination des Thermoplastes und des Scha'umungsmittels über die S chäumungstemperatur und dan Schäumungsdruck des Schäumungsmittelts liegt» Das Material wird dann durch den Durchgang 32 des Schmelzstromes nach der ringförmigen Auslassöffnung 34 geleitet. Erhitzungsflüssigkeit (von einer nicht gezeigten Quelle) tritt in die innere Leitung 48 e.in und fliesst dadurch zu der zylinderischen öffnung 46 in den stromabwä'rtigen Teil des Dornes 29. Die Flüssigkeit fliesst durch die äussere Leitung 44 zurück, wobei eine genaue und kontinuierliche Zuführung von Erhitzungs-oder Kühlflüssigkeit in dem stromabwärfcigen Teil des Dornes aufrecht erhalten wird.
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Man hat unerwartet herausgefunden, dass bei Verwendung der Kombination einer Schnecke mit einem daran befestigten Dorn, Vorrichtungen vorgesehen sind, um die Temperatur der Külbchen die in der Matrize 18 gebildet werden zu steuern und ganz besonders die Temperatur der inneren Wand. Indem man so tut, kann der Ausdehnungsgrad in Richtung des Kernes genauer gesteuert werden, als bei allen bisher bekannten Verfahren. Es wird desweiteren darauf hingewiesen, dass die ä'ussere Leitung 44 in Abstand von der Schnecke und dem stromaufwSrtigen Teil des Domes 29 angeordnet ist. Die-'ses Kühlblech verhindert den Einfluss der Erhitzungsflüssigkeit sowohl auf die Schnecke 15 als auch auf den stromaufwa'rtigen Teil des Dornes 29.
Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, dass die Streifenerhitzer 36 die die Matrize umfassen bei verschiedenen Anwendungen gabraucht werden können, um sowohl die Temperatur des a'usseren Umfanges des Külbchens zu steuern der innerhalb der Matrize gebildet wird, um beim Steuern der Ausdehnung in eine radial nach aussen gerichteten Richtung behilflich zu sein, als auch zum normaleren Gebrauch von Matrizenerhitzern 36 wShrend den Inbetriebnahmebedingungen.
Wenn das Külbchen aus der Auslassöffnung 34 der Matrize 18 heraustritt, tritt es in die Kalibriervorrichtung 50 ein die in geringerem Abstand davon angeordnet ist. Es wird darauf hingewiesen, dass in der gezeigten Ausföhrungsform, das rohrförmige Külbchen das die Matrize verlässt, eventuell durch einen Durchgang 52 mit einem im wesentlichen quadratischen Querschnitt in die Kalibriervorrichtung 50 hineintritt. Man hat unerwartet herausgefunden/ dass das rohrförmige Külbchen in ein Profil 54 ( Figur 4) mit quadratischem Querschnitt verformt wird, weil die radial nach aussen gerichtete Ausdehnung die die Eckstücke 56 (Figur 2) der Abrichthobelöffnung 52 füllt, von dem Schaumanteil, der seinerseits zum Teil von der Heizvorrichtung 36 beeinflusst wird, gesteuert wird. Andrerseits, wird der SchSumungsgrad in Richtung des Kernes des Profils 54 weitgehend von der Heizflüssigkeit gesteuert, die von den inneren und ä'usseren Leitungen 48 respektiv 44 zugeführt wird. Man hat herausgefunden, dass beim Herabsetzen
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der effektiven Temperatur des Külbchens, das die Öffnung 34 verlässt die a'ussere Oberfläche des Profils 54 viel körniger wird und ein besseres holzartigeres Aussehen hat. Demgemäss erhält man beim. Erhöhen der Temperatur ein Profil mit einer glätteren Oberflächengüte. Die Oberflächengüte kann ebenfalls mit Hilfe der Temperatur der Flüssigkeit innerhalb der Kalibriervorrichtung eingestellt werden. Es ist· leicht erkennbar, dass diese Art von Schaumstrangpressen viele Vorteile hat. Z.B. ist das Kreuzstück welches den Hauptnachteil der älteren Vorrichtung darstellt, vollständig ausgeschieden* Für verschieden geformte Erzeugnisse kann die einzige Matrize in der Strangpressöffnung gebraucht werden, während in älteren Vorrichtungen, verschiedene Matrizen notwendig sind. Die Heizvorrichtungen steuern den Schä'umungsgrad in Richtung des Profilkerncis und/oder in Richtung der Profiloberfläche. Zuletzt hat die ganze Vorrichtung einen verringerten Kostenaufwand ver- , glichen mit den zur Zeit erhältlichen Vorrichtungen und verwendeten Verfahren.
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Claims (11)

  1. ίIj Vorrichtung zum Strangpressen von Schaumthermoplast, mit einer .Strangpresse die aus einer Plastifizierungsschnecke besteht die drehbar innerhalb der Strangpresse angeordnet ist,einer Matrizenvorrichtung mit einer Matrizenkammer de in P lös sigke its verbindung mit dem Auslassende der Strangpresse steht und an eine Auslassöffnung leitet, und einem Dorn innerhalb der Matrizenkcunraer, dadurch gekennzeichnet, dass cer Dorn an dem stromaTjwa'rtigen ünde der Strangpresschnecke befestigt ist, um mit derselben zu drehen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Cer Dorn sich iri die /i us lass öffnung von der Matrizenkammer erstreckt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung ringförmig ist.
  4. 4« Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dans der Dorn lösbar an der SJtrangpresschnecke angeordnet is t und innerhalb der Strangpresse an der Schnecke befestigt ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, d?.os äesveiteren eine Kalibriervorrichtung vorgesehen ist, die in geringem Abstand an der Auslassöffnung anliegt.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriervorrichtuag so geformt ist, uia Jas Material das die Auslassöffnung verla'sst in eine Form mit einem verschiedenen polygonischen Querschnitt innerhalb der Kalibriervorrichtung umzuformen .
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprache 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die.Strangpresschnecke eine darin angeordnete öffnung hat und cer Doi~n eine entsprechend darin angeordnete Öffnung hat und in Fiüssigkeitsverbindung mit der öffnung in der Schnecke steht und, dass Vorrichtungen vorgesehen si'ad, um diese öffnung zu erhitzen und abzukühlen,, um die Temperatur des strömabwa'rtigen Teils des Domes einzustellen.
  8. S. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzungs~und Abküh!vorrichtung aus einer ä'usseren Leitung be-
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    BAD ORIGINAl,
    steht die sich in diesen öffnungen befindet, und aus einer inneren Leitung die sich innerhalb dieser ä'usseren Leitung befindet, und aus Vorrichtungen die an eine dieser Leitungen Erhitzungs-und Kühlflüssigkeit zuführen und die Flüssigkeit entlang der anderen dieser Leitungen zurückführt.
  9. 9 . Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtungen Vorgesehen sind, um die Heiz-und Kühlvorrichtungen von der Schnecke und von den stromaufwa'rtigen Teilen des Dornes zu isolieren.
  10. 10. Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen aus Schaumthermoplast unter Verwendung derVorrichtung aus Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Stufen von: gleichzeitigem Plastifizieren eines Thermoplastes und eines Scha*uraungsmittels in der Strangpresse; Weiterbefördern der Strangpresskombination über dem Dorn; Formgebung eines rohrförmigen Külbchens innerhalb der Matrizenvorrichtung über dem Dorn7 Durchführung des rohrförmigen Külbchens durch die Auslassöffnung der Matrizenvorrichtung, und Einführung des Külbchens in eine Kalibriervorrichtung, um das Külbchen in ein Profil zu verformen.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass cer Dorn erhitzt wird.
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