DE10037906A1 - Extrusion die for production of multi-chamber plastic profiles has a melt flow broadening zone and a matrix of flow dividers with cores at the ends for dividing flow into part streams - Google Patents
Extrusion die for production of multi-chamber plastic profiles has a melt flow broadening zone and a matrix of flow dividers with cores at the ends for dividing flow into part streamsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Vielkammerhohlprofile sowie eine Vor richtung und ein Verfahren zum Extrudieren derselben aus ei nem Kunststoffmaterial, die insbesondere für transparente Wärmedämmung eingesetzt werden können und welche beispiels weise in der DE 198 06 424-A1 beschrieben sind.The invention relates to multi-chamber hollow profiles and a front device and a method for extruding the same from egg nem plastic material, especially for transparent Thermal insulation can be used and which example are described in DE 198 06 424-A1.
Nachteilig bei diesen Profilen ist, daß sie in herkömmlicher Extrudiertechnik hergestellt werden und von einer stabilisie renden Schicht umgeben werden müssen um handhabbar zu sein. Außerdem treten bei diesen Profilen immer wieder Qualitäts probleme dahingehend auf, daß das Material kollabierte Hohl kammern, gerissene oder geknickte Stege, Faltenbildung an den Stegen oder gewellte Oberflächen aufweist. Damit ist dieses Material nur bedingt für Anwendungszwecke mit hohen optischen und ästhetischen Ansprüchen verwendbar. Ferner leidet bei diesen Profilen auch die Formhaltigkeit. Außerdem müssen bei im Querschnitt großflächigen Strukturen eine Vielzahl von Hohlprofilabschnitten zusammengesetzt werden.The disadvantage of these profiles is that they are conventional Extrusion technology can be manufactured and stabilized layer must be surrounded in order to be manageable. In addition, quality always occurs with these profiles problems in that the material collapsed hollow chambers, torn or kinked webs, wrinkles on the Has webs or corrugated surfaces. So this is it Material only conditionally for applications with high optical and aesthetic demands. It also suffers These profiles also retain their shape. In addition, at a large number of cross-sectional structures Hollow section sections are assembled.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zum einen eine Vorrichtung und zum anderen ein Verfahren zum Extrudieren von Vielkammerhohlprofilen der oben angesprochenen Art bereitzu stellen, die eine wirtschaftliche Herstellung bei gleichblei bender Produktqualität ermöglichen. The object of the present invention is, on the one hand Device and on the other a method for extruding Multi-chamber hollow profiles of the type mentioned above ready places that are economical to manufacture at the same level enable the product quality.
Problematisch bei der Herstellung der angesprochenen Vielkam merhohlprofile und insbesondere bei der Verwendung derselben für die transparente Wärmedämmung ist, daß bei der Vielzahl der Hohlkammern und der sie bildenden und voneinander abgren zenden Stege ein Werkzeug gefunden werden muß, das eine gleichmäßige und gleichförmige Extrusion aller die Hohlkam mern voneinander abgrenzenden Stege zuläßt und insbesondere die zuvor angesprochenen Probleme vermeidet.Problematic in the production of the addressed variety merhohlprofile and especially when using them for the transparent thermal insulation is that with the multitude the hollow chambers and the ones forming them and separating them from one another a tool must be found, the one uniform and uniform extrusion of all the cavities Permits separating webs and in particular avoids the problems mentioned above.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Extrudieren von
Vielkammerhohlprofilen aus einem Kunststoffmaterial dadurch
erreicht, daß die Vorrichtung, die einen mit einem Extrudier
werkzeug bestückten Extruder umfaßt, verwendet wird, bei wel
cher das Extrudierwerkzeug in mehrere Zonen unterteilt ist,
welche mindestens umfassen:
This object is achieved in a device for extruding multi-chamber hollow profiles from a plastic material by using the device which comprises an extruder equipped with an extruding tool, in which the extruding tool is divided into several zones which comprise at least:
- - eine Aufweitungszone zum Aufweiten des den Extruder verlassenden Schmelzestroms und- An expansion zone for expanding the extruder leaving melt flow and
- - eine Zone mit einer Profilplatte mit einer Matrix aus in Extrusionsrichtung parallel zueinander ange ordneten, an ihren zur Aufweitungszone weisenden En den keilförmige Strömungsteiler, welche an ihrem ab stromseitigen Ende im wesentlichen gleichmäßig und allseitig voneinander beabstandete, im Querschnitt polygonale Kerne tragen und den Schmelzestrom in Teilströme aufteilen, wobei die Anzahl der Kerne der Anzahl der Hohlkammern des Vielkammerhohlprofils entsprechen.- a zone with a profile plate with a matrix from parallel in the extrusion direction ordered, at their En facing the expansion zone the wedge-shaped flow divider, which starts at her upstream end substantially uniform and all sides spaced apart, in cross section carry polygonal cores and the melt flow in Divide partial streams, the number of cores Number of hollow chambers in the multi-chamber hollow profile correspond.
Mit einer solchen Vorrichtung lassen sich wabenartige Viel kammerhohlprofile mit einer großen Vielzahl von Hohlkammern herstellen, beispielsweise mehreren hundert Hohlkammern an einem Stück.With such a device, a honeycomb-like amount can be achieved hollow chamber profiles with a large variety of hollow chambers produce, for example several hundred hollow chambers one piece.
Durch die Möglichkeit, eine hohe Zahl von Hohlkammern als ein Vielkammerhohlprofil zu extrudieren, lassen sich bequem und kostensparend durch Ablängen der Hohlprofile große Flächen mit einer transparenten Wärmedämmung versehen.Due to the possibility of a large number of hollow chambers as one Multi-chamber hollow profile can be extruded easily and cost-effective by cutting the hollow sections to large areas provided with transparent thermal insulation.
Trotz der Vielzahl von Hohlkammern in dem einzelnen Profil und der damit verbundenen Vielzahl von Stegen, die eine Steg matrix oder eine wabenartige Struktur bilden, wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht, daß sich die Stege gleichförmig ausbilden, d. h. nicht zum Kollabieren oder Zu sammenkleben neigen und auch keine Verformung der Stege, Ein knicken oder Faltenbildung der Stege etc. vorkommt.Despite the large number of hollow chambers in the individual profile and the associated large number of webs that form a web matrix or a honeycomb structure is created with the The device according to the invention achieves that the webs train uniformly, d. H. not to collapse or close tend to stick together and also no deformation of the webs, a kinking or wrinkling of the webs etc. occurs.
Insbesondere lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrich tung auch solche Vielkammerhohlprofile erzeugen, bei denen die außenliegenden Stege, die damit die Oberfläche des Viel kammerhohlprofils bilden, eine größere Wandstärke haben als die Stege, die im Inneren des Hohlprofils vorhanden sind und die im wesentlichen nur einzelne Volumina voneinander abgren zen sollen, um Konvektionseffekte zu unterdrücken. Trotz der dabei erzielten Materialeinsparung lassen sich Hohlprofilma terialien fertigen, die eine Stapelbildung von deutlich mehr als 2 m Höhe zulassen.In particular, the device according to the invention tion also produce such multi-chamber hollow profiles in which the outer bars, which are the surface of the lot Form chamber hollow profile, have a greater wall thickness than the webs that are present inside the hollow profile and which essentially only separate individual volumes from one another zen to suppress convection effects. Despite the material savings achieved can be hollow profile Manufacture materials that form a lot more allow as a height of 2 m.
Die Aufweitungszone kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß man in den vom Extruder kommenden Schmelzestrom eine Stauplatte mit einem Lochraster stellt, der eine Aufwei tung des den Extruder verlassenden Schmelzestroms in zwei zur Extrusionsrichtung orthogonalen Richtungen ermöglicht.The expansion zone can be realized in this way, for example be that in the melt stream coming from the extruder a stowage plate with a perforated grid, the one Aufwei tion of the melt stream leaving the extruder in two Extrusion direction allows orthogonal directions.
Bevorzugt wird jedoch die Aufweitungszone so ausgebildet, daß diese zunächst eine Teilzone mit einer Breitschlitzverteiler düse umfaßt, welche den den Extruder verlassenden Schmel zestrom in einer ersten Richtung quer zur Extrusionsrichtung aufweitet, und in einer nachfolgenden Teilzone in Form einer Divergenzzone, den aus der Breitschlitzverteilerdüse austre tenden, in der ersten Richtung bereits aufgeweiteten Schmel zestrom aufnimmt und in einer zweiten, zur ersten Richtung und der Extrusionsrichtung senkrechten Richtung aufweitet. Die Aufteilung der Aufweitungszone in zwei Teilzonen hat den Vorteil, daß größere Strömungsquerschnitte erreichbar sind als mit der Stauplatte, wobei gleichzeitig die Homogenität der Fließfront gewährleistet ist.However, the expansion zone is preferably designed such that this first a sub-zone with a wide slot distributor Nozzle comprises the melt leaving the extruder zestrom in a first direction transverse to the extrusion direction expands, and in a subsequent sub-zone in the form of a Divergence zone that emerges from the slot slot nozzle tendency, already widened in the first direction zestrom and in a second, to the first direction and the direction perpendicular to the extrusion. The division of the expansion zone into two sub-zones has the Advantage that larger flow cross sections can be reached than with the baffle plate, while maintaining homogeneity the flow front is guaranteed.
Bevorzugt wird zwischen der Aufweitungszone und der Zone, die die Profilplatte beinhaltet, eine Parallelisierzone angeord net sein, die auch bei der Notwendigkeit einer starken Auf weitung des Schmelzestromes sicherstellt, daß sich eine be sonders einheitliche und möglichst homogene Fließfront in dem Schmelzestrom über den gesamten Querschnitt desselben ausbil det.It is preferred between the expansion zone and the zone that the profile plate includes a parallel zone be net even when the need for a strong on expansion of the melt flow ensures that a be particularly uniform and as homogeneous as possible flow front in the Melt flow over the entire cross section of the same det.
Im Prinzip könnte man die Parallelisierzone durch eine Stau scheibe oder Stauplatte ersetzen, diese bewirkt jedoch einen erheblich größeren Druckabfall und würde deshalb in der Her stellung des Gesamtwerkzeugs erheblich höhere Kosten verursa chen. In principle, the parallel zone could be jammed replace disk or baffle plate, but this causes one significantly larger pressure drop and would therefore provision of the entire tool causes significantly higher costs chen.
Die Ausbildung der Parallelisierzone bedeutet nicht unbe dingt, daß sämtliche Wandungen der Parallelisierzone zur Ex trusionsrichtung ausgerichtet sein müssen. Im Gegenteil hat es sich erwiesen, daß die Wandungen, die dem kleinsten Kan tenmaß des aufgeweiteten Schmelzestroms entsprechen, durchaus divergieren oder konvergieren können.The formation of the parallel zone does not mean inconsistent thing that all walls of the parallel zone to Ex direction of trusion must be aligned. On the contrary it was found that the walls facing the smallest can correspond to the extent of the expanded melt flow can diverge or converge.
Eine besonders homogene Fließfront der Schmelze wird dadurch
erzielt, daß die Länge l der Parallelisierzone in Abhängig
keit von einem kleinsten Kantenmaß k des aufgeweiteten
Schmelzestromes nach folgender Beziehung gewählt wird:
0,1 k ≦ 1 ≦ 0,5 k.A particularly homogeneous flow front of the melt is achieved in that the length l of the paralleling zone is selected depending on the smallest edge dimension k of the expanded melt flow according to the following relationship:
0.1 k ≦ 1 ≦ 0.5 k.
Der Faktor 0,1 k stellt die untere Grenze dar, ab der ein merklicher Homogenisierungseffekt erzielt wird. Oberhalb der Grenze von 0,5 k wird kaum noch eine Steigerung des Homogeni sierungseffektes beobachtet.The factor 0.1 k represents the lower limit from which on noticeable homogenization effect is achieved. Above the The 0.5 k limit will hardly increase the homogeneity sation effect observed.
Die Breitschlitzdüse weist vorzugsweise eine sogenannte Klei derbügelverteilergeometrie auf und definiert vorzugsweise ei nen Aufweitungswinkel im Bereich von 100 bis 150°. Der Auf weitungswinkel in dem genannten Bereich erlaubt einen Betrieb der Vorrichtung in einem breiten Durchsatzbereich.The slot die preferably has a so-called bran derbügelverteilergeometrie and preferably defines egg NEN expansion angle in the range of 100 to 150 °. The up Widening angle in the area mentioned allows operation the device in a wide throughput range.
Bezüglich der Divergenzzone wird vorzugsweise darauf geach tet, daß hier ein Aufweitungswinkel für den Schmelzestrom im Bereich von 70 bis 100° realisiert ist. Dies sorgt für ein Optimum an kurzer Baulänge und einer minimalen Störung der Homogenität der Fließfront. With regard to the divergence zone, attention is preferably paid to it tet that an expansion angle for the melt flow in Range of 70 to 100 ° is realized. This ensures a Optimal in short overall length and minimal disruption to the Homogeneity of the flow front.
Die Profilplatte weist vorzugsweise eine im wesentlichen rechteckige Kernematrix auf, wobei die Kerne bevorzugt in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Dies führt zu einem rechteckigen Profilquerschnitt, der besonders einfach das Zu sammensetzen mehrerer Profilabschnitten zu größeren Quer schnitten erlaubt.The profile plate preferably has an essentially rectangular core matrix, the cores preferably in Rows and columns are arranged. This leads to one rectangular profile cross section, which is particularly easy to close assemble several profile sections into larger cross cuts allowed.
Es empfiehlt sich, daß der Schmelzestrom in der Aufweitungs zone auf einem im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen (vorzugsweise geometrisch ähnlichen) Schmelzestrom mit minde stens geringfügig größerer Höhe und Breite aufgeweitet wird. Dies stellt sicher, daß auch die die äußere Oberfläche des Hohlkammerprofils bildenden Stege voll ausgebildet werden, d. h. daß dieser Bereich der Kernematrix beim Extrusionspro zeß mit ausreichend Schmelze versorgt wird.It is recommended that the melt flow in the expansion zone on an essentially rectangular cross section (preferably geometrically similar) melt flow with min is expanded to a slightly greater height and width. This ensures that the outer surface of the Webs forming the hollow chamber profile are fully formed, d. H. that this area of the core matrix in the extrusion pro zeß is supplied with sufficient melt.
Darüber hinaus läßt es diese Variante der Erfindung zu, daß die außenliegenden Stege des Vielkammerhohlprofils eine grö ßere Dicke aufweisen und damit stabiler sind als die innen liegenden Stege. Dies schützt das erzeugte Profil vor mecha nischen Beschädigungen oder ungewünschten Verformungen. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn die Innenstege auf eine mi nimale Wandstärke reduziert werden. In diesem Fall stellt die größere Dicke der die Oberfläche bildenden Stege die weiter hin gute Handhabbarkeit des Vielkammerhohlprofils sicher. Ei ne formstabilisierende, gesonderte Schicht ist hier selbst bei sehr großen Profilquerschnitten nicht notwendig.In addition, this variant of the invention allows that the outer webs of the multi-chamber hollow profile a large are thicker and therefore more stable than the inside lying webs. This protects the generated profile from mecha Damage or undesired deformation. This applies especially when the inner webs are on a mi nominal wall thickness can be reduced. In this case, the greater thickness of the webs forming the surface the multi-chamber hollow profile is easy to handle. egg ne form-stabilizing, separate layer is here itself not necessary for very large profile cross sections.
Bevorzugt wird die Höhe und Breite des aufgeweiteten Schmel zestroms in der Aufweitungszone so gewählt, daß der die Au ßenstege bildende Material(teil)strom um wenigstens 5 Vol. % über dem die innen liegenden Stege des Profils ausbildenden Teilströme liegt. Damit wird eine präzise Ausbildung der au ßenliegenden Stege gewährleistet. Möchte man das Profil mit dickeren Außenstegen herstellen, sollte der Materialteilstrom für die Außenstege vorzugsweise um 15 Vol.%, noch weiter be vorzugt um ca. 30 Vol.% oder mehr über den die inneren Stege bildenden Teilströmen liegen.The height and width of the expanded melt is preferred zestroms in the expansion zone so chosen that the Au Material (partial) flow forming webs by at least 5% by volume above that forming the inner webs of the profile Partial flows. This ensures a precise training of the au outer ridges guaranteed. Would you like the profile with produce thicker outer webs, should the partial material flow for the outer webs preferably by 15 vol.%, be even further preferably by about 30 vol.% or more over the inner webs forming partial streams.
Vorzugsweise wird die Profilplatte mit der Kernematrix in ei nem Rahmen gehalten sein, so daß diese gegen andere Profil platten austauschbar ist, beispielsweise wenn ein anderer po lygonaler Querschnitt der Hohlkammern gewünscht oder ihre Querschnittsfläche variiert werden soll.Preferably, the profile plate with the core matrix in egg Nem be held so that this against other profile plates is interchangeable, for example if another po desired lygonal cross section of the hollow chambers or theirs Cross-sectional area should be varied.
Bevorzugt wird hierbei die Eingangsöffnung des Rahmens einen auf den Querschnitt der Matrix konvergierenden Schmelzeraum umfassen, so daß beispielsweise in kombinierter Verwendung mit einem über den Querschnitt der Kernematrix aufgeweiteten Schmelzestrom ein allmähliches Reduzieren des Querschnittes des Schmelzestroms vorgenommen werden kann.The input opening of the frame is preferably one melting area converging on the cross section of the matrix include so that, for example, in combined use with an expanded over the cross section of the core matrix Melt flow a gradual reduction of the cross section of the melt flow can be made.
Ausgangsseitig wird die Profilplatte vorzugsweise von einem Austrittsrahmen umgeben sein, der zu den außen liegenden Ker nen der Matrix einen Spalt mit einem ersten Abstand einhält, der ich in Richtung entgegen der Extrusionsrichtung auf einen zweiten Abstand verengt. Diese Verengung kann kontinuierlich erfolgen oder aber stufenförmig und unterstützt insbesondere die Ausbildung von größeren Stegdicken an der Außenfläche des Vielkammerhohlprofils.On the output side, the profile plate is preferably made by one Exit frame to be surrounded, to the outer Ker the matrix maintains a gap with a first distance, which I'm heading towards the opposite direction of extrusion second distance narrowed. This narrowing can be continuous take place or stepwise and supports in particular the formation of larger web thicknesses on the outer surface of the Multi-chamber hollow profile.
Der Rahmen, der die Profilplatte trägt, und der Austrittsrah men können einstückig ausgebildet sein. The frame that supports the profile plate and the exit frame men can be formed in one piece.
Der Spalt, der zwischen der Profilplatte und dem Austritts
rahmen gebildet wird, weist vorzugsweise eine Gesamtlänge lP
auf, die zu der Länge des Spaltabschnittes, in den der zwei
te, verengte Abstand lD in folgender Beziehung steht:
The gap that is formed between the profile plate and the exit frame preferably has a total length l P , which is related to the length of the gap section in which the second, narrowed distance l D is as follows:
0,3 lP ≦ lD ≦ 0,7 lP.0.3 l P ≦ l D ≦ 0.7 l P.
Eine besonders regelmäßige und störungsfreie Stegstruktur wird bei dem Vielkammerhohlprofil dann erhalten, wenn die Kerne der Profilplatte ausgangsseitig eine Öffnung zum Aus blasen von Stützluft aufweisen, so daß beim Extrudieren des Vielkammerhohlprofils die noch verformbaren Stege durch die aus den Öffnungen austretende Stützluft in ihrer Position ge halten werden und vor einem Verformen oder gar Kollabieren bewahrt bleiben.A particularly regular and trouble-free bridge structure is obtained in the multi-chamber hollow profile when the Cores of the profile plate on the output side an opening to the off blow supporting air so that when extruding the Multi-chamber hollow profile through the still deformable webs Support air emerging from the openings in its position will hold and before deforming or even collapsing remain preserved.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Profilplatte mit der Kernematrix und den Strömungsteilern einstückig aus gebildet sein, da so am besten die Regelmäßigkeit des Viel kammerhohlprofiles sichergestellt werden kann. Vermieden wer den außerdem Versätze und Nahtstellen, die sich sonst gegebe nenfalls unmittelbar in dem extrudierten Vielkammerhohlprofil wiederfinden könnten. Eine einstückige Profilplatte ist als solche stabiler als eine aus mehreren Teilen zusammengesetzte und läßt beim Extrusionsprozess auch höhere Druckbelastungen zu. Ferner läßt sich die Zufuhr von Stützluft einfacher und vor allem sicher gestalten, d. h. es ist gewährleistet, daß kein Übertritt von Stützluft in den Schmelzeraum stattfinden kann. In a preferred embodiment, the profile plate with the core matrix and the flow dividers in one piece be educated, because this is how the regularity of the lot is best hollow chamber profile can be ensured. Avoid who also the offsets and seams that would otherwise exist if necessary, directly in the extruded multi-chamber hollow profile could find again. A one-piece profile plate is as such more stable than one composed of several parts and also leaves higher pressure loads during the extrusion process to. Furthermore, the supply of supporting air is easier and above all, make it safe, d. H. it is guaranteed that no transfer of supporting air into the melting room can.
Werden allerdings sehr große Hohlkammerprofilquerschnitte in einem Schritt erzeugt, kann es im Hinblick auf die Ferti gungstechnik notwendig sein, die Profilplatte aus mehreren Teilen zusammenzusetzen.However, very large hollow section cross sections in generated one step, it can with regard to ferti technology may be necessary, the profile plate from several Assemble parts.
Bevorzugt wird bei der Profilplatte bei einer vorgegebenen
Anzahl von Kernen in x Spalten und y Reihen der Schmelzestrom
in z Teilströme unterteilt. Hierbei sollte für z gelten:
z = (y + 2).(x + 1).With a given number of cores in x columns and y rows, the melt flow is preferably subdivided into z partial flows in the profile plate. The following should apply to z:
z = (y + 2). (x + 1).
Bevorzugt werden die Schmelzeteilströme in flachen Rechteck kanälen mit einer im wesentlichen ebenen Fließfront geführt. Um eine solche ebene Fließfront zu gewährleisten, kann die Länge der Rechteckkanäle entsprechend gewählt werden.The partial melt streams are preferred in a flat rectangle channels with an essentially flat flow front. To ensure such a flat flow front, the The length of the rectangular channels can be selected accordingly.
Vorzugsweise werden zwei unterscheidbare Gruppen von Strö mungsteilern verwendet, wobei die erste Gruppe eine Teilung des Schmelzestromes parallel zur zweiten Richtung bewirkt und die zweite Gruppe eine Teilung des Schmelzestroms parallel zur ersten Richtung.Preferably, two distinguishable groups of streams mung divider used, the first group a division of the melt flow parallel to the second direction and the second group a division of the melt flow in parallel to the first direction.
Während die erste Gruppe der Strömungsteiler bevorzugt als Fortsetzung der Kerne in einer Richtung entgegen der Extrusi onsrichtung ausgebildet wird, wird weiter bevorzugt die zwei te Gruppe der Strömungsteiler im wesentlichen plattenförmig ausgebildet.While the first group of flow dividers are preferred as Continuation of the cores in a direction opposite the extrusi ons direction is further preferred, the two te group of flow dividers essentially plate-shaped educated.
Dadurch wird, wie vorher empfohlen, die Ausbildung der Schmelzeteilströme mit flachem Rechteckquerschnitt erreicht.This, as previously recommended, will train the Partial melt flows achieved with a flat rectangular cross section.
Bevorzugt wird darauf geachtet, daß alle Kanten der Strö mungsteiler in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Wei ter bevorzugt werden die Strömungsteiler so ausgebildet, daß sie zwischeneinander parallel zueinander angeordnete flache Rechteckkanäle bilden, die parallel zur ersten oder zur zwei ten Richtung angeordnet sind und die sich geradlinig in Schmelzekanäle zwischen den Kernen fortsetzen.It is preferred to ensure that all edges of the stream mung dividers are arranged in a common plane. Wei ter preferably the flow dividers are designed so that they are arranged parallel to each other flat Form rectangular channels that are parallel to the first or to the two th direction are arranged and the straight in Continue melt channels between the cores.
Nachdem bevorzugt die Zahl der zwischen den Strömungsteilern ausgebildeten Rechteckkanälen geringer ist als die später be nötigte Zahl an Stegen für die Ausbildung des Vielkammerhohl profiles, wird bevorzugt am Übergang zwischen den Stromtei lern und den Kernen eine entsprechende Anzahl an Querkanälen vorgesehen, die die Schmelzekanäle zwischen den Strömungstei lern mit denjenigen Schmelzekanälen zwischen den Kernen ver binden, welche quer zu den Schmelzekanälen zwischen den Strö mungsteilern angeordnet sind und welche nicht direkt in Fort setzung der Kanäle zwischen den Strömungsteilern von diesen versorgt werden. Dadurch teilen sich die Schmelzeteilströme, die zwischen den Strömungsteilern erzeugt werden, in mehrere Teilströme auf und sorgen für ein gleichmäßiges Befüllen der Schmelzekanäle zwischen den voneinander beabstandeten Kernen und die Ausbildung der entsprechenden homogenen Fließfronten. Um die Kerne mit Stützluft zu versorgen, werden bevorzugt in den Strömungsteilern quer zur Extrusionsrichtung sich über die gesamte Höhe bzw. Breite der Profilplatte erstreckende Bohrungen vorgesehen, die mit den Stützluftkanälen, die in den Kernen vorhanden sind, verbunden sind. Damit läßt sich eine gleichmäßige Stützluftversorgung für die einzelnen Hohl kammern sicherstellen und vermeiden, daß Stützluft in die Schmelze übertritt. Having preferred the number of between the flow dividers trained rectangular channels is less than that later on required number of webs for the formation of the multi-chamber hollow profiles, is preferred at the transition between the Stromtei learn and the cores a corresponding number of cross channels provided that the melt channels between the flow part learn with those melt channels between the cores bind which crossways to the melt channels between the streams mung dividers are arranged and which are not directly in Fort placement of the channels between the flow dividers of these be supplied. This divides the partial melt flows, that are created between the flow dividers into several Partial flows and ensure even filling of the Melt channels between the spaced cores and the formation of the corresponding homogeneous flow fronts. In order to supply the cores with supporting air, preference is given to in flow dividers across the extrusion direction the entire height or width of the profile plate extending Drilled holes provided with the supporting air ducts that in the cores are present, are connected. So that can an even supply of supporting air for the individual cavities Ensure chambers and avoid that supporting air in the Melt passes.
Um die Maßhaltigkeit der erzeugten Vielkammerhohlprofile zu gewährleisten weist die Vorrichtung vorzugsweise eine Kali briereinheit auf.To ensure the dimensional accuracy of the multi-chamber hollow profiles produced ensure the device preferably has a potash on.
Bevorzugt wird die Kalibriereinheit segmentiert und die Seg mente der Kalibriereinheit entlang des Extrusionsweges von einander beabstandet angeordnet. Dies bedeutet, daß nicht in einem zusammenhängenden Kalibrierblock die Kalibrierung vor genommen wird, sondern abschnittsweise, wodurch sich der Vor teil ergibt, daß bei gleichem Kühleffekt wesentlich geringere Anlageflächen benötigt werden und damit der Reibverlust ver ringert wird.The calibration unit is preferably segmented and the seg elements of the calibration unit along the extrusion path from spaced from each other. This means that not in the calibration before a coherent calibration block is taken, but in sections, whereby the pre partly shows that with the same cooling effect much less Contact surfaces are required and thus the friction loss ver is wrestled.
Weiter bevorzugt weist die Kalibriereinheit strukturierte Kontaktflächen auf, an welchen entlang das extrudierte Hohl profil gleitet. Durch die Strukturierung der Kontaktflächen wird die Anlage des extrudierten Hohlprofils an den Oberflä chen der Kalibriereinheit auf das notwendige Minimum verrin gert und erlaubt so die Minimierung von Reibungsverlusten in der Kalibriereinheit.The calibration unit further preferably has structured ones Contact surfaces along which the extruded hollow profile slides. By structuring the contact areas the system of the extruded hollow profile on the surface reduce the calibration unit to the necessary minimum and thus minimizes friction losses the calibration unit.
Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform wird die Kali briereinheit gekühlt, so daß das kalibrierte Hohlprofil von seiner Oberfläche her definiert abgekühlt und verfestigt wird.In a further preferred embodiment, the potash cooling unit cooled, so that the calibrated hollow profile of defined surface cooled and solidified becomes.
Um eine exakte Anlage der Oberflächen des extrudierten Hohl profils an den Oberflächen der Kalibriereinheit und damit ei ne möglichst exakte Kalibrierung des Hohlprofils zu gewähr leisten, wir die Kalibriereinheit bevorzugt mit Vakuum beauf schlagt. Vorzugsweise wird das Vakuum nicht über die ganze Kalibrierstrecke bzw. allen Kalibriersegmenten konstant gehal ten, sondern variiert, so daß benachbart zum Austritt aus dem Extrudierwerkzeug, d. h. dann, wenn das Kunststoffmaterial noch sehr leicht verformbar ist, ein geringes Vakuum verwen det wird und in dem Bereich des Kalibrierwegs im dem die Ver festigung der Profiloberfläche stattfindet ein Maximum an Va kuum appliziert und nachfolgend wieder mit einem kleineren Vakuum arbeitet. Bei einer Segmentierung der Kalibriervor richtung kann dies sehr einfach dadurch realisiert werden, daß in den einzelnen Segmenten mit verschiedenen Vakuumni veaus gearbeitet wird.To ensure an exact fit of the surfaces of the extruded hollow profiles on the surfaces of the calibration unit and thus egg ne to ensure the most exact possible calibration of the hollow profile we prefer to apply vacuum to the calibration unit beat. Preferably the vacuum is not all over Calibration distance or all calibration segments constant ten, but varies so that adjacent to the exit from the Extrusion die, d. H. then when the plastic material is still very easily deformable, use a low vacuum is and in the range of the calibration path in which the ver The profile surface is strengthened to a maximum of Va applied vacuum and then again with a smaller one Vacuum works. With a segmentation of the calibration direction this can be achieved very simply by that in the individual segments with different vacuums veaus is being worked on.
Schließlich empfiehlt es sich die Vorrichtung mit einem Bandabzug zu versehen, die das aus der Kalibriereinheit aus tretende Hohlkammerprofil aufnimmt.Finally, it is recommended to use the device Strip take-off, which is made up of the calibration unit emerging hollow chamber profile.
Mit Hilfe des Bandabzuges lässt sich das extrudierte Hohlkam merprofil in gewissen Grenzen stauchen oder aber verstrecken.With the help of the tape take-off, the extruded hollow cam compress or stretch the profile within certain limits.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstel
lung von Vielkammerhohlprofilen aus Kunststoffmaterial wie
vorstehend beschrieben, wobei das Verfahren die Schritte um
faßt:
The invention further relates to a method for the manufacture of multi-chamber hollow profiles made of plastic material as described above, the method comprising the steps of:
- - Plastifizieren des Kunststoffmaterials in einem Ex truder zu einem Schmelzestrom;- Plasticizing the plastic material in an Ex truder to a melt stream;
- - Aufweiten des Schmelzestroms in einer ersten Rich tung quer zur Extrusionsrichtung;- Expansion of the melt flow in a first rich direction transverse to the direction of extrusion;
- - Aufweiten des Schmelzestroms in einer zweiten Rich tung quer zur Extrusionsrichtung und quer zur ersten Richtung;- Expansion of the melt flow in a second rich direction transverse to the direction of extrusion and transverse to the first Direction;
- - Aufteilen des Schmelzestroms in eine erste Anzahl von Teilströmen; - Splitting the melt flow into a first number of partial flows;
- - hierzu nachfolgend weiteres Aufteilen Teilströme in eine zweite Anzahl von Teilströmen;- further dividing partial streams into a second number of substreams;
- - Durchleiten dieser Teilströme durch eine Profilplat te mit einer Matrix an Kernen, deren Anzahl der An zahl der Hohlkammern in dem extrudierten Vielkammer hohlprofil entspricht, und Zusammenführen aller Teilströme zu einer zusammenhängenden Stegstruktur, die im wesentlichen derjenigen des fertigen Hohlpro fils entspricht;- Passing these partial flows through a profile plate with a matrix of cores, the number of which number of hollow chambers in the extruded multi-chamber corresponds to hollow profile, and merging all Partial flows to a coherent web structure, which is essentially that of the finished Hohlpro fils corresponds;
- - Einblasen von Stützluft in jede der Hohlkammern; und- blowing support air into each of the hollow chambers; and
- - Kalibrieren des extrudierten Vielkammerhohlprofils unter Kühlen.- Calibration of the extruded multi-chamber hollow profile under cooling.
Hierbei wird, wie dies bei der Beschreibung der erfindungsge mäßen Vorrichtung bereits angeklungen ist, bevorzugt das Auf weiten des Schmelzestromes in der ersten und der zweiten Richtung in zwei aufeinander folgenden Schritten durchge führt.Here, how this is in the description of the fiction The device has already sounded, preferably the up ranges of the melt flow in the first and the second Direction in two successive steps leads.
Ebenso wird bevorzugt der Schmelzestrom nach der Aufweitung und vor der Aufteilung in Teilströme in eine Parallelisierzo ne zur Homogenisierung der Fließfront geführt.Likewise preferred is the melt flow after the expansion and before the division into partial streams in a parallelizing zoo ne led to the homogenization of the flow front.
Um eine möglichst vollständige und gleichmäßige Beschickung der Profilplatte mit Polymermaterial, insbesondere auch in deren Randbereichen, zu gewährleisten, wird der Schmelzestrom bevorzugt über den Querschnitt der Profilplatte im Bereich der Kernematrix hinaus aufgeweitet.To ensure that the feed is as complete and even as possible the profile plate with polymer material, especially in the edge areas, to ensure the melt flow preferably over the cross section of the profile plate in the area expanded the core matrix.
Der Schmelzestrom wird dann im eingangsseitigen Bereich der Profilplatte konvergierend zuführt. Dies bedeutet, daß eine Stufe in dem Strömungskanal des Schmelzestroms vermieden und der Querschnitt des Schmelzestroms allmählich auf den Quer schnitt, der von der Kernematrix der Profilplatte vorgegeben wird, zurückgeführt wird. Dadurch ergeben sich keine Toträume im Strömungskanal der Schmelze, und das Ausbilden von an der Oberfläche des Hohlprofils vorhandenen Stegen mit einer grö ßeren Wanddicke ist damit problemlos zu bewerkstelligen.The melt flow is then in the area of the inlet Feeds profile plate converging. This means that a Avoid stage in the flow channel of the melt stream and the cross section of the melt flow gradually on the cross cut specified by the core matrix of the profile plate is returned. This means there are no dead spaces in the flow channel of the melt, and the formation of at the Surface of the hollow profile existing webs with a large This makes wall thicknesses easy to achieve.
Bei einem bevorzugten Verfahren wird darauf geachtet, daß die durch die Strömungsteiler erzeugten Teilströme des Schmelze stroms als im wesentlichen im Querschnitt rechteckige Ströme mit ebener Fließfront geführt werden.In a preferred method, care is taken that the partial flows of the melt generated by the flow dividers currents as essentially rectangular currents in cross section with a flat flow front.
Ein bevorzugtes Kunststoffmaterial zur Herstellung der erfin dungsgemäßen Vielkammerhohlprofile ist ein auf Polycarbonat basierendes Material. Damit können insbesondere die eingangs angesprochenen transparenten, wärmedämmenden Materialien her gestellt werden.A preferred plastic material for making the inventions Multi-chamber hollow profiles according to the invention is on polycarbonate based material. This allows in particular the beginning addressed transparent, heat-insulating materials be put.
Beim Kalibrierschritt wird vorzugsweise ein Unterdruck be nachbart zum Profil von -0,01 bis -0,2 bar verwendet, wobei entlang der Kalibrierstrecke bevorzugt der Unterdruck, wie oben beschrieben, variiert wird.A negative pressure is preferably used in the calibration step used next to the profile from -0.01 to -0.2 bar, whereby along the calibration path, the negative pressure is preferred, such as described above is varied.
Der Kalibrierschritt zur Sicherung der exakten Außenmaße des extrudierten Hohlprofiles wird vorzugsweise in mehreren ein zelnen Schritten durchgeführt.The calibration step to ensure the exact external dimensions of the extruded hollow profile is preferably in several individual steps.
Von besonderer Bedeutung ist, daß im Kalibrierschritt vor zugsweise frei von Kühl- und Schmieragenzien zwischen Extru dat und Kalibriereinheit gearbeitet wird. Of particular importance is that before the calibration step preferably free of cooling and lubricating agents between extruders dat and calibration unit is worked.
Zur besseren Handhabung des erfindungsgemäßen Hohlprofiles wird dieses mit außenliegenden Stegen, die die Oberfläche des Profils bilden, extrudiert, welche dicker sind als die innen angeordneten Stege des Hohlprofils. Dies verleiht dem Profil auch dann eine gute Stapelbarkeit, wenn die im Inneren ange ordneten Stege extrem dünn ausgeführt sind. Stapelhöhen über 2 m sind auch in einem solchen Fall kein Problem.For better handling of the hollow profile according to the invention is this with external webs that cover the surface of the Extruded profiles, which are thicker than the inside arranged webs of the hollow profile. This gives the profile good stackability even when inside arranged webs are extremely thin. Stack heights above Even in such a case, 2 m is no problem.
Schließlich wird das extrudierte Profil vorzugsweise mit ei nem Faktor von 0,9 bis < 1 gestaucht oder mit einem Faktor von < 1 bis 10 verstreckt.Finally, the extruded profile is preferably egg a factor of 0.9 to <1 compressed or with a factor stretched from <1 to 10.
Diese Möglichkeiten, die Wanddicken des Profils nach der Ex trusion nochmals beeinflussen zu können, ohne daß dabei die Stabilität der aus der Profilplatte austretenden, noch ver formbaren Stege leidet, belegt erneut die Vorteilhaftigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens.These options, the wall thickness of the profile after the Ex to be able to influence trusion again without the Stability of the emerging from the profile plate, still ver malleable webs suffers, again proves the advantage of the device according to the invention or of the invention Process.
Bei der Herstellung von auf Polycarbonat basierenden Hohlpro
filen, die beispielsweise eine Dicke der inneren Stege von
50 µm und der äußeren Stege von 170 µm aufweisen, mit einer
Matrix von 8 × 50 Hohlkammern, hat sich die Einhaltung der
folgenden Parameterbereiche als günstig erwiesen:
Austrittsgeschwindigkeit v0 der Schmelze
aus der Düse: v0 = 0,2 bis 1,8 m/min
Verstreckfaktor λz = vA/V0: = 0,9 bis 10
Abzugsgeschwindigkeit vA des Profils: vA = 0,18 bis 8 m/min
Verhältnis ϕ des Stützluftstroms VL zu
extrudiertem Profilvolumen Vp:
In the production of polycarbonate-based hollow profiles, which have, for example, a thickness of the inner webs of 50 µm and the outer webs of 170 µm, with a matrix of 8 × 50 hollow chambers, compliance with the following parameter ranges has proven to be advantageous:
Exit velocity v 0 of the melt from the nozzle: v 0 = 0.2 to 1.8 m / min
Draw factor λ z = v A / V 0 : = 0.9 to 10
Pull-off speed v A of the profile: v A = 0.18 to 8 m / min
Ratio ϕ of the supporting air flow V L to the extruded profile volume V p :
Verweilzeit tK1 des Profils in der struk
turierten Kalibrierstrecke: tK1 = 30 bis 180 s
Verweilzeit tK2 des Profils in der glatten
Kalibrierstrecke: tK2 = 10 bis 120 s
Anteil a der freien Weglängen in der
Kalibrierung: a = 10 bis 40%
Temperatur TK der in den ersten (tK1 + tK2)
Sekunden nach Austritt aus der Düse
durchlaufenen Kalibratoren: TK = 80 bis 135°C
Anzahl nK der Segmente der Kalibrierung: nK = 3 bis 10Dwell time t K1 of the profile in the structured calibration section: t K1 = 30 to 180 s
Dwell time t K2 of the profile in the smooth calibration path: t K2 = 10 to 120 s
Share a of the free path lengths in the calibration: a = 10 to 40%
Temperature T K of the calibrators run in the first (t K1 + t K2 ) seconds after exiting the nozzle: T K = 80 to 135 ° C
Number n K of the segments of the calibration: n K = 3 to 10
Der Erfindung betrifft schließlich ein Vielkammerhohlprofil aus einem Kunststoffmaterial mit einer im Querschnitt waben förmigen Struktur aus Stegen und im Querschnitt polygonalen Hohlkammern, wobei die Dicke der im Innern des Profils ange ordneten Stege 20 bis 200 µm beträgt, die Dicke der die äuße re Oberfläche des Profils bildenden Stege größer ist als die Dicke der im Inneren angeordneten Stege und im Bereich von 50 bis 300 µm liegt.Finally, the invention relates to a multi-chamber hollow profile made of a plastic material with a honeycomb in cross section shaped structure made of webs and polygonal in cross section Hollow chambers, the thickness of which is inside the profile arranged webs is 20 to 200 microns, the thickness of the outer re surface of the profile-forming webs is larger than that Thickness of the bars arranged inside and in the range of 50 is up to 300 µm.
Wie bereits zuvor ausgeführt, wird für die Herstellung von Vielkammerhohlprofilen, die bei der transparenten Wärmedäm mung eingesetzt werden sollen, vorzugsweise ein Kunststoffma terial verwendet, welches auf Polycarbonat basiert.As stated earlier, is used to manufacture Multi-chamber hollow profiles used in transparent thermal insulation mung should be used, preferably a plastic material used material, which is based on polycarbonate.
Das vorzugsweise verwendete Polycarbonat weist einen charak
teristischen Scherviskositätsverlauf auf, welcher mit dem Nä
herungsansatz nach Carreau gemäß der Formel
The preferably used polycarbonate has a characteristic shear viscosity profile, which corresponds to the approach according to Carreau according to the formula
beschrieben werden kann, wobei für eine Verarbeitungstempera
tur von 260°C die Carreau-Parameter a, b und c innerhalb
folder Grenzwerte liegen sollten:
2000 < a < 6500 [Pa.s]
0,07 < b <0,2 [s]
0,63 < c < 0,9
γ bedeutet in der vorstehenden Formel die Schergeschwindig
keit [1/s].can be described, whereby for a processing temperature of 260 ° C the Carreau parameters a, b and c should be within folder limits:
2000 <a <6500 [Pa.s]
0.07 <b <0.2 [s]
0.63 <c <0.9
In the above formula, γ means the shear rate [1 / s].
Falls gewünscht, kann das Kunststoffmaterial auch eingefärbt sein, so daß bestimmte Farbeffekte mit den Hohlprofilen er zielt werden können, wenn diese als transparente Wärmedämmma terialien einsetzt werden.If desired, the plastic material can also be colored be so that he has certain color effects with the hollow profiles can be aimed if this as a transparent thermal insulation materials are used.
Bevorzugt wird der Querschnitt der einzelnen Kammern im Be reich von 10 bis 100 mm2 liegen.The cross section of the individual chambers is preferably in the range from 10 to 100 mm 2 .
Bevorzugte Materialien für die Herstellung der erfindungsge mäßen Hohlprofile weisen bei Verarbeitungstemperatur eine charakteristische Viskosität von η (dγ/dt = 100 l/s) ≧ 2000 Pa.s [Meßmethode: Hochdruckkapillarviskosimeter mit Zuspeise extruder] auf. Zudem sollte das zu verarbeitende Material bei Verarbeitungstemperatur im technischen Dehnungsdiagramm bei einer Verstreckung von λ = 4 eine minimale Verstreckungskraft von 4 cN oder weniger besitzen [Meßmethode: Rheotens mit Meß düse L0/D0 = 30 mm/2 mm; Spinnlänge L = 100 mm, Durchsatz v0 < 15 mm/s].Preferred materials for the production of the hollow profiles according to the invention have a characteristic viscosity at processing temperature of η (dγ / dt = 100 l / s) ≧ 2000 Pa.s [measuring method: high-pressure capillary viscometer with feed extruder]. In addition, the material to be processed should have a minimum stretching force of 4 cN or less at processing temperature in the technical expansion diagram with a stretching of λ = 4 [measuring method: Rheotens with measuring nozzle L 0 / D 0 = 30 mm / 2 mm; Spinning length L = 100 mm, throughput v 0 <15 mm / s].
Das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung erlauben die Herstellung von er findungsgemäßen Vielkammerhohlprofilen mit einer sehr hohen Anzahl von einstückig ausgebildeten Hohlkammern, d. h. in ei nem Extrusionsvorgang wird eine Vielzahl von direkt miteinan der verbundenen Hohlkammern mit der eingangs angesprochenen wabenförmigen Struktur direkt gebildet. Insbesondere werden Profile mit mehr als 100 Hohlkammern gebildet. Weiter bevor zugt werden Hohlkammerprofile mit einer Zahl an Hohlkammern von mindestens 1500 hergestellt.The previously described inventive method and the Device according to the invention allow the production of it Multi-chamber hollow profiles according to the invention with a very high Number of integrally formed hollow chambers, i. H. in egg A large number of extrusion processes are carried out directly together the connected hollow chambers with the one mentioned above honeycomb structure directly formed. In particular, be Profiles with more than 100 hollow chambers formed. Further ahead hollow chamber profiles with a number of hollow chambers are added manufactured by at least 1500.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im ein zelnen:These and other advantages of the invention are set out below explained in more detail with reference to the drawing. It show in one individual:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Vielkammerhohlprofil; Fig. 1 shows an inventive multi-chamber hollow profile;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsge mäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines Vielkammer hohlprofiles gemäß Fig. 1; Fig. 2 is a schematic representation of a device according to the invention for producing a multi-chamber hollow profile according to Fig. 1;
Fig. 3 eine Schnittansicht (vertikal) durch ein Extru dierwerkzeug der Vorrichtung gemäß Fig. 2; Fig. 3 is a sectional view (vertical) through an extrusion tool of the device according to Fig. 2;
Fig. 4 eine Schnittansicht (horizontal) des Extrudier werkzeugs der Vorrichtung in Fig. 2; Fig. 4 is a sectional view (horizontal) of the extrusion tool of the device in Fig. 2;
Fig. 5a bis 5j Draufsichten sowie Schnittansichten der Pro filplatte des Extrudierwerkzeuges der Fig. 3 und 4; Fig. 5a to 5j top views and sectional views of the pro filplatte of the extrusion tool of Figures 3 and 4.
Fig. 6 perspektivische Schnittdarstellung der Profil platte der Fig. 5. Fig. 6 are perspective sectional view of the profile plate of Fig. 5.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Vielkammerhohlprofil 10 dargestellt, welches 400 einstückig hergestellte Hohlkammern 12 beinhaltet, die jeweils voneinander durch Stege 14 ge trennt sind.In Fig. 1, a multi-chamber hollow profile 10 according to the invention is shown, which contains 400 hollow chambers 12 made in one piece, which are each separated from one another by webs 14 .
Die Hohlkammern 12 des Hohlprofils 10 weisen einen quadrati schen Querschnitt auf und sind in einer Matrix von 8 × 50 an geordnet. Die Außenflächen des Hohlprofiles 10 werden von Stegen 16 gebildet, die, wie die Stege 14 auch, miteinander einstückig ausgebildet sind. Die außenliegenden Stege 16 wei sen eine größere Wanddicke auf als die innenliegenden Stege 14. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Wanddicke der Innen stege ca. 50 µm, während die der außenliegenden, die Oberflä che des Profils 10 bildenden Stege 16 ca. 170 µm beträgt.The hollow chambers 12 of the hollow profile 10 have a quadratic cross-section and are arranged in a matrix of 8 × 50. The outer surfaces of the hollow profile 10 are formed by webs 16 which, like the webs 14 , are formed in one piece with one another. The outer webs 16 have a greater wall thickness than the inner webs 14 . In the present example, the wall thickness of the inner webs is approximately 50 μm, while that of the outer webs 16 forming the surface of the profile 10 is approximately 170 μm.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstel lung von erfindungsgemäßen Vielkammerhohlprofilen, wie sie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt sind, und beinhaltet einen Extruder 20, der mit einem Extrudierwerkzeug 22 gekoppelt ist. Fig. 2 shows an inventive device for the produc- tion of multi-chamber hollow profiles according to the invention, as shown for example in Fig. 1, and includes an extruder 20 which is coupled to an extrusion tool 22 .
Das Kunststoffmaterial wird von einem Vorratsbehälter 24 über eine Leitung 26 dem Extruder über den Aufnahmetrichter 28 zu geführt, im Extruder 20 plastifiziert und der sich ergebende Schmelzestrom dem Extrudierwerkzeug 22 zugeführt. The plastic material is fed from a storage container 24 via a line 26 to the extruder via the receiving funnel 28 , plasticized in the extruder 20 and the resulting melt flow is fed to the extrusion tool 22 .
Der Extruder 20 ist vorzugsweise mit einer Heizvorrichtung ausgestattet, die es erlaubt, die Temperatur entlang der Ex trudierrichtung im Extruder 20 in verschiedenen Segmenten un abhängig voneinander zu regeln.The extruder 20 is preferably equipped with a heating device which allows the temperature to be regulated independently of one another in different segments along the direction of extrusion in the extruder 20 .
Dem Extrudierwerkzeug 22, das im folgenden anhand der Fig. 3 bis 6 noch im einzelnen beschrieben werden wird, schließt sich eine Kalibriervorrichtung 30 an, welche segmentiert ist. Die Kalibriersegmente sind voneinander entlang der Abzugs richtung des Hohlprofils 10 beabstandet (freie Weglängen).The extrusion tool 22 , which will be described in more detail below with reference to FIGS. 3 to 6, is followed by a calibration device 30 which is segmented. The calibration segments are spaced from one another along the withdrawal direction of the hollow profile 10 (free path lengths).
Nach der Kalibriereinheit 30 wird das extrudierte Profil 10 von einem Bandabzug 32 aufgenommen und, falls gewünscht, ver streckt. Schließlich wird das an sich als Endlosmaterial an fallende Hohlprofil 10 mittels einer fliegenden Säge 34 in stapelbare Hohlprofilabschnitte 36 abgelängt.After the calibration unit 30 , the extruded profile 10 is taken up by a tape take-off 32 and, if desired, stretches ver. Finally, the hollow profile 10 falling as an endless material is cut to length by means of a flying saw 34 into stackable hollow profile sections 36 .
Fig. 3 zeigt nun im Detail eine Schnittansicht durch ein er findungsgemäßes Extrudierwerkzeug 22, welches in eine Aufwei tungszone 40, eine Parallelisierzone 42 und eine Zone 44 mit einer Profilplatte 46 unterteilt ist. Fig. 3 now shows in detail a sectional view through an inventive extrusion tool 22 , which is divided into a widening zone 40 , a parallelizing zone 42 and a zone 44 with a profile plate 46 .
Die Aufweitungszone 40 schließt sich direkt an den Auslaß des hier nicht gezeigten Extruders 20 an und ist in zwei Teilzo nen 48, 50 unterteilt. Die erste Teilzone 48 ist eine Zone mit einer Breitschlitzverteilerdüse 52 mit einer Kleiderbü gelverteilergeometrie, wie sie in der Schnittdarstellung von Fig. 4 im einzelnen zu sehen ist.The expansion zone 40 directly adjoins the outlet of the extruder 20, not shown here, and is divided into two sub-zones 48 , 50 . The first sub-zone 48 is a zone with a slot die 52 with a clothes hanger manifold geometry, as can be seen in detail in the sectional view in FIG. 4.
Der von der Breitschlitzdüse mit Kleiderbügelverteilergeome trie dargestellte Aufweitungswinkel beträgt ca. 120°. Die Aufweitung des vom Extruder kommenden Schmelzestromes findet in der ersten Teilzone 48 in einer ersten senkrecht zur Ex trusionsrichtung (Strömungsrichtung des Schmelzestromes, aus dem Extruder kommend) statt, die im vorliegenden Beispiel parallel zur Horizontalen angeordnet ist.The expansion angle shown by the slot die with hanger distributor geometry is approximately 120 °. The expansion of the melt flow coming from the extruder takes place in the first subzone 48 in a first direction perpendicular to the extrusion direction (flow direction of the melt flow coming from the extruder), which in the present example is arranged parallel to the horizontal.
In der zweiten Teilzone 50 findet die Aufweitung in vertika ler Richtung, d. h. senkrecht zur Extrusionsrichtung und senkrecht zur ersten Aufweitungsrichtung, die durch die Teil zone 48 definiert wird, statt.In the second sub-zone 50 , the expansion takes place in the vertical direction, ie perpendicular to the extrusion direction and perpendicular to the first expansion direction, which is defined by the sub-zone 48 .
Aus dem ursprünglichen schmalen Schmelzestrom, wie er am Ein gang 54 der Aufweitungszone 40 vom Extruder kommt, wird, wie aus den Fig. 3 und 4 in der Zusammenschau deutlich wird, ein Schmelzestrom geformt, dessen Querschnittsfläche ein Vielfaches der Querschnittsfläche am Eingang 54 beträgt. Durch die Zweiteilung der Aufweitungszone in eine erste Teil zone 48 und eine zweite Teilzone 50 wird ohne die Erzeugung allzu großer Druckverluste eine Aufweitung des Schmelzestro mes bewirkt, wobei die Fließfront des Schmelzestromes trotz der extremen Aufweitung im wesentlichen eben und homogen ist.The expansion zone 40 comes from the original narrow melt stream as transition at A 54 from the extruder, a melt flow is as shown in FIGS. 3 and 4 it is clear in the synopsis, shaped, whose cross-sectional area is a multiple of the cross-sectional area at the entrance 54. By dividing the expansion zone into a first partial zone 48 and a second partial zone 50 , an expansion of the melt flow is effected without the generation of excessive pressure losses, the flow front of the melt flow being essentially flat and homogeneous despite the extreme expansion.
Zur weiteren Verbesserung der Homogenität der Fließfront wird der aufgeweitete Schmelzestrom dann durch die Parallelisier zone 42 geleitet, um eine weitere Homogenisierung und Eineb nung der Fließfront des Schmelzestromes zu erreichen. Die Parallelisierzone braucht nicht unbedingt parallel zum Schmelzestrom bzw. zur Extrudierrichtung parallel angeordnete Wandungen aufweisen, wie dies die Fig. 4 zeigt, bei der in der Parallelisierzone 42 die Wandungen, die in Vertikalrich tung verlaufen, als leicht konvergierend gezeigt sind. To further improve the homogeneity of the flow front, the expanded melt flow is then passed through the parallelizing zone 42 in order to achieve further homogenization and leveling of the flow front of the melt flow. The parallelization zone need not necessarily have walls arranged parallel to the melt flow or the extrusion direction, as shown in FIG. 4, in which the walls which run in the vertical direction are shown as slightly converging in the parallelization zone 42 .
Hat der aufgeweitete Schmelzestrom die Parallelisierzone (soweit vorhanden) verlassen, trifft er auf die Zone 44 mit der Profilplatte 46, welche von einem eingangssseitigen Rah men 56 gehalten wird. Die Eingangsöffnung des Rahmens 56 schließt sich vorzugsweise ohne Abstufung an den in der Par allelisierzone 42 (oder, falls diese nicht vorhanden ist, an den aufgeweiteten Querschnitt aus der Aufweitungszone 40) an und führt den Schmelzestrom konvergierend zu der Profilplatte 46.When the expanded melt flow has left the parallelization zone (if present), it meets zone 44 with profile plate 46 , which is held by a frame 56 on the input side. The entrance opening of the frame 56 preferably adjoins the grading zone 42 in the paralleling zone 42 (or, if this is not present, the expanded cross section from the expansion zone 40 ) and leads the melt flow convergingly to the profile plate 46 .
Die Profilplatte 46 ist ausgangsseitig von einem Austritts rahmen 60 umgeben.The profile plate 46 is surrounded on the output side by an exit frame 60 .
Dieser hält die Profilplatte 46 mit dem Rahmen 56 zwischen sich und der Parallelisierzone 42.The latter holds the profile plate 46 with the frame 56 between it and the paralleling zone 42 .
Für den Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. für die Qualität der extrudierten Vielkammerhohlprofile entscheidend ist die Ausbildung der Profilplatte 46 mit ihrer Strömungs teiler- und Kernematrix 58. Dies wird im folgenden anhand der Fig. 5 und 6 im einzelnen noch näher erläutert.The design of the profile plate 46 with its flow divider and core matrix 58 is decisive for the success of the method according to the invention and for the quality of the extruded multi-chamber hollow profiles. This is explained in more detail below with reference to FIGS. 5 and 6.
Das im folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel weist bei den Kernen einen quadratischen Querschnitt auf. Jedoch ist leicht einzusehen, daß mit einfachen Modifikationen andere polygonale Querschnitte bei den Kernen bzw. den extrudierten Hohlkammern möglich sind.The exemplary embodiment described below shows the cores have a square cross section. However is easy to see that with simple modifications others polygonal cross-sections for the cores or the extruded ones Hollow chambers are possible.
Konstruktiv ist die Profilplatte 46 aus einer Matrix 62 an Strömungsteilern 64 aufgebaut, wobei die in Vertikalrichtung aufeinanderfolgenden Strömungsteiler 64 unmittelbar aneinan dergrenzen, während die in Horizontalrichtung benachbarten Strömungsteiler 64 voneinander beabstandet sind. Parallel zur Horizontalen ist ein zweiter Typ Strömungsteiler 65 angeord net die in Zusammenwirken mit den Strömungsteilern 64 eine Anzahl von Strömungskanäle 66 bilden, die im wesentlichen ei nen flachen Rechteckquerschnitt aufweisen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die Zahl der Strömungskanäle 66 der Anzahl an vertikal angeordneten Stegen im extrudierten Hohlprofil.Structurally, the plate profile 46 is composed of a matrix 62 on flow dividers 64, wherein the successive in the vertical direction flow divider 64 dergrenzen directly aneinan, while the adjacent in the horizontal direction of flow divider 64 are spaced apart. Parallel to the horizontal, a second type of flow divider 65 is arranged which, in cooperation with the flow dividers 64, form a number of flow channels 66 which essentially have a flat rectangular cross section. In the present exemplary embodiment, the number of flow channels 66 corresponds to the number of vertically arranged webs in the extruded hollow profile.
Die keilförmigen Enden 68, 69 der Strömungsteiler 64, 65 tei len den aus der Parallelisierzone 42 kommenden Schmelzestrom in einer ersten, zur Extrusionsrichtung senkrecht angeordne ten Richtung und einer zweiten, zur ersten und zur Extrusi onsrichtung vertikalen Richtung in Teilströme auf.The wedge-shaped ends 68, 69 of the flow divider 64, 65 tei len coming from the Parallelisierzone 42 melt stream in a first, vertically arrange the direction of extrusion th direction and a second, to the first and Extrusi onsrichtung vertical direction into partial flows.
Die Strömungsteiler 68 tragen an ihrem abstromseitigen Ende Kerne 70, die allseitig voneinander beabstandet sind und die in ihrer Zahl der Anzahl der Hohlkammern dem extrudierten Profil entsprechen.The flow dividers 68 have at their downstream ends cores 70 which are spaced apart on all sides and which correspond in number to the number of hollow chambers in the extruded profile.
Die voneinander beabstandeten Kerne 70 bilden zwischen sich im Querschnitt extrem flache Rechteck-Strömungskanäle 72, 73, welche vertikal bzw. horizontal orientiert sind. Die Anzahl dieser Strömungskanäle 72, 73 entspricht der Anzahl an Ste gen, die die Hohlkammerstruktur des Profils 10 bilden. Die vertikal angeordneten Strömungskanäle 72 stellen im wesentli chen die Fortsetzung der Strömungskanäle 66 mit verengtem Querschnitt dar. Die Strömungskanäle 73, welche horizontal orientiert sind, werden ebenfalls von den Strömungskanälen 66 gespeist, jedoch nicht direkt sondern über horizontal verlau fende Speisekanäle 74, die pro Zeile Kerne 70 der Kernematrix 58 am Übergang von Strömungsteilern zu Kernen angeordnet sind. Die Schmelzeteilströme der Strömungskanäle 66 teilen sich an diesem Übergangsbereich 76 in zusätzlich Teilströme auf, wobei ein Strömungskanal 73 Zuspeisung von zwei benach barten Strömungskanälen 66 erfährt.The spaced apart cores 70 form between them extremely flat rectangular flow channels 72 , 73 , which are oriented vertically or horizontally. The number of these flow channels 72 , 73 corresponds to the number of webs that form the hollow chamber structure of the profile 10 . The vertically arranged flow channels 72 essentially represent the continuation of the flow channels 66 with a narrowed cross section. The flow channels 73 , which are oriented horizontally, are also fed by the flow channels 66 , but not directly but via horizontally extending feed channels 74 , per line Cores 70 of the core matrix 58 are arranged at the transition from flow dividers to cores. The partial melt flows of the flow channels 66 are divided into additional partial flows at this transition region 76 , a flow channel 73 being fed by two adjacent flow channels 66 .
In den vertikal durchgängigen Blöcken der Strömungsteiler spalten sind durchgehende vertikal Bohrungen 76 angeordnet, aus welchen Stützluftkanäle 78 gespeist werden, welch sich von den Bohrungen 76 in Extrusionsrichtung bis zum freien En de in jedem der Kerne 70 erstrecken und dort in einer Stütz luftöffnung 80 münden. Von hier aus werden die Hohlkammer bei der Extrusion mit Stützluft versorgt, so daß ein Kollabieren der Stege der einzelnen Hohlkammern vermieden werden kann.In the vertically continuous blocks of the flow dividers, continuous vertical bores 76 are arranged, from which supporting air channels 78 are fed, which extend from the bores 76 in the extrusion direction to the free end in each of the cores 70 and open there in a supporting air opening 80 . From here, the hollow chamber is supplied with supporting air during the extrusion, so that a collapse of the webs of the individual hollow chambers can be avoided.
Die erfindungsgemäßen Vielkammerhohlprofile 10 eignen sich insbesondere als transparentes Wärmedämmaterial, wo die Pro file in kleine Abschnitte geteilt und stirnseitig mit einem transparenten flächigen Hüllmaterial (beispielsweise Folien oder Glasscheiben) verschlossen werden. Die Profile lassen sich hierbei ohne zusätzliche Maßnahmen zu größeren Flächen gebilden stapeln.The multi-chamber hollow profiles 10 according to the invention are particularly suitable as transparent thermal insulation material, where the pro files are divided into small sections and sealed on the end face with a transparent flat covering material (for example foils or glass panes). The profiles can be stacked to form larger areas without additional measures.
Farbiges Profilmaterial kann zum Erreichen bestimmter ergono mischer und psychologischer Effekte eingesetzt werden, wozu sich farbloses Material nicht eignet. Beispielsweise vermit telt ein blau oder grün ausgeführtes Produkt ein kühles Lichtempfinden und empfiehlt sich deshalb für Räume mit hoher Energiekonzentration bzw. Hochtemperaturarbeitsplätze. In Rot- oder Gelbtönen ausgeführte Produkte vermitteln größere Behaglichkeit als farbloses Material und sind für Wohn, Büro- und Aufenthaltsräume empfehlenswert. Colored profile material can be used to achieve certain ergono mixer and psychological effects are used for what colorless material is not suitable. For example, a blue or green product is a cool one Sensation of light and is therefore recommended for rooms with high Energy concentration or high temperature jobs. In Products in red or yellow tones convey larger ones Comfort as a colorless material and are suitable for living, office and lounges recommended.
Gegenüber der Einfärbung der umgebenden (Glas)Hüllflächen hat
die Verwendung von farbigem Wabenmaterial folgende Vorteile:
Compared to the coloring of the surrounding (glass) envelope surfaces, the use of colored honeycomb material has the following advantages:
- 1. Die Farbgebung kann flexibel auf die jeweiligen Anforde rungen eingestellt und entsprechendes Material in der erforderlichen Menge extrem kurzfristig produziert wer den, ohne daß teure Glaselemente in verschiedenen Farben vorrätig sein müssen.1. The coloring can be flexible to the respective requirements set and appropriate material in the who produces the required amount at extremely short notice without expensive glass elements in different colors must be in stock.
- 2. Ein Wechsel der Färbung ist durch Austausch des Wabenma terials jederzeit möglich.2. A change of color is by exchanging the honeycomb size terials possible at any time.
Die Verwendung von einem Farbmasterbatch bei der Herstellung des Wabenprofils erfordert eine andere Betriebsweise der An lage. Die Plastifizierschnecke des Extruders wird an der Spitze durch ein distributives Schmelzemischelement der Länge 1D bis 4D ergänzt, um eine gleichmäßige Verteilung der Farb partikel zu gewährleisten. Generell müssen die Temperaturen des Extruders, des Werkzeugs und der Kalibrierung den verän derten viskosen und thermischen Eigenschaften der Materialmi schung angepaßt werden, um ein regelmäßig ausgeformtes Extru dat mit glatter Oberfläche zu erhalten.The use of a color masterbatch in the manufacture the honeycomb profile requires a different mode of operation location. The plasticizing screw of the extruder is attached to the Tip through a distributive melt mixing element of length 1D to 4D supplemented by an even distribution of color to ensure particles. Generally the temperatures of the extruder, the tool and the calibration the viscous and thermal properties of the material mix be adapted to a regularly shaped extrusion to get dat with a smooth surface.
Claims (48)
eine Aufweitungszone zum Aufweiten des den Extruder verlassenden Schmelzestroms und
eine Zone mit einer Profilplatte mit einer Matrix aus in Extrusionsrichtung parallel zueinander ange ordneten, an ihren zur Aufweitungszone weisenden En den keilförmige Strömungsteilern, welche an ihrem abstromseitigen Ende im wesentlichen gleichmäßig und allseitig voneinander beabstandete, im Querschnitt polygonale Kerne tragen und den Schmelzestrom in Teilströme aufteilen, wobei die Kerne in ihrer An zahl der Anzahl der Hohlkammern des Vielkammerhohl profils entsprechen.1. Device for extruding multi-chamber hollow profiles from a plastic material, the device comprising an extruder equipped with an extrusion tool, which is divided into several zones, which comprise at least:
an expansion zone for expanding the melt stream leaving the extruder and
a zone with a profile plate with a matrix of parallel to each other in the direction of extrusion, the wedge-shaped flow dividers at their ends facing the expansion zone, which at their downstream end have substantially uniform and mutually spaced, cross-sectional polygonal cores and divide the melt flow into partial flows , with the cores in their number corresponding to the number of hollow chambers of the multi-chamber hollow profile.
0,1 k ≦ 1 ≦ 0,5 k4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the length l of the parallelizing zone is selected depending on a smallest edge dimension k of the expanded melt flow according to the following relationship:
0.1 k ≦ 1 ≦ 0.5 k
0,3 lP ≦ lD ≦ 0,7 lP.10. The device according to claim 9, characterized in that the total length l P of the gap between the Ausittsrah men and the length of the gap section with a second Ab stand l D are in the following relationship:
0.3 l P ≦ l D ≦ 0.7 l P.
z = (y + 2).(x + 1).13. The device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the flow dividers at a predetermined number of cores, which are arranged in x columns and y rows, the melt flow in part streams, where z applies to:
z = (y + 2). (x + 1).
- - Plastifizieren des Kunststoffmaterials in einem Ex truder zu einem Schmelzestrom;
- - Aufweiten des Schmelzestroms in einer ersten Rich tung quer zur Extrusionsrichtung;
- - Aufweiten des Schmelzestroms in einer zweiten Rich tung quer zur Extrusionsrichtung und quer zur ersten Richtung;
- - Aufteilen des Schmelzestroms in eine erste Anzahl von Teilströmen;
- - hierzu nachfolgend weiteres Aufteilen Teilströme in eine zweite Anzahl von Teilströmen;
- - Durchleiten dieser Teilströme durch eine Profilplat te mit einer Matrix an Kernen, deren Anzahl der An zahl der Hohlkammern in dem extrudierten Vielkammer hohlprofil entspricht und Zusammenführen aller Teil ströme zu einer zusammenhängenden Stegstruktur, die im wesentlichen derjenigen des fertigen Hohlprofils entspricht;
- - Einblasen von Stützluft in jede der Hohlkammern; und
- - Kalibrieren des extrudierten Vielkammerhohlprofils unter Kühlen.
- - Plasticizing the plastic material in an extruder to a melt stream;
- - Expansion of the melt flow in a first direction Rich transversely to the extrusion direction;
- - Widening the melt flow in a second direction Rich transversely to the extrusion direction and transversely to the first direction;
- - Splitting the melt flow into a first number of partial flows;
- - Subsequent further division of partial streams into a second number of partial streams;
- - Passing these partial streams through a Profilplat te with a matrix of cores, the number of which corresponds to the number of hollow chambers in the extruded multi-chamber hollow profile and merging all partial streams into a coherent web structure which essentially corresponds to that of the finished hollow profile;
- - blowing support air into each of the hollow chambers; and
- - Calibration of the extruded multi-chamber hollow profile under cooling.
folgt, wobei für eine Verarbeitungstemperatur von 260°C die Carreau-Parameter a, b und c innerhalb folgender Grenzwerte liegen:
2000 < a < 6500 [Pa.s]
0,07 < b < 0,2 [s]
0,63 < c < 0,9
und wobei γ die Schergeschwindigkeit [1/s] bedeutet.43. multi-chamber hollow profile according to claim 42, characterized in that the polycarbonate polycarbonate has a cha characteristic shear viscosity profile, which cher with the approximation approach to Carreau according to the formula
follows, whereby for a processing temperature of 260 ° C the Carreau parameters a, b and c are within the following limits:
2000 <a <6500 [Pa.s]
0.07 <b <0.2 [s]
0.63 <c <0.9
and where γ means the shear rate [1 / s].
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