DE102005032700A1 - Extrusionsverfahren zur Herstellung eines Werkstücks - Google Patents

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Wolfgang Dr. Sauerer
Jens Dr. Assmann
Florian Hennenberger
Melanie Dr. Urtel
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BASF SE
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks durch Verarbeitung einer Polymerschmelze mit den Schritten DOLLAR A A) Extrusion der Polymerschmelze zur Herstellung eines Extrudats, wobei das Extrudat einen Thermoplast und gegebenenfalls einen Zusatzstoff enthält, wobei der Thermoplast oder der Zusatzstoff durch ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld erwärmbar sind, und DOLLAR A B) Nachbehandlung des Extrudats mittels eines elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes zum Abbau von Spannung in dem Extrudat.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks durch Verarbeitung einer Polymerschmelze, wobei eine Extrusion der Polymerschmelze durchgeführt wird.
  • Bei der Extrusion wird die Polymerschmelze kontinuierlich durch eine formgebende Düse gepresst, hinter dieser abgekühlt und gegebenenfalls zugeschnitten. Bei der raschen Abkühlung des Extrudats entstehen innere Spannungen in dem Extrudat, insbesondere Orientierungsspannung und Abkühlspannungen. Im Stand der Technik werden diese Spannungen nach dem Abkühlen und gegebenenfalls dem Zuschneiden des Exdrudats durch Tempern in einem Temperofen abgebaut. Dazu wird die Extrusionsware in dem Ofen für mehrere Stunden bis mehrere Tage bei Temperaturen über 100°C Wärme gelagert. Die Wärmelagerung erfolgt üblicherweise über dem Glaspunkt und unterhalb des Schmelzpunktes des Materials.
  • Die Herstellung von Halbzeugen wird im Stand der Technik zum Beispiel in der BASF-Broschüre „Ultraform®" (September 2004) beschrieben. Ultraform® ist der Handelsname für Konstruktionswerkstoffe aus dem copolymeren Polyoxymethylen-Sortiment der BASF AG, Deutschland. In nach dem Kühldüsenextrusionsverfahren hergestellten, dickwandigen Hohl- und Vollprofilen entstehen demnach Spannungen durch das zeitlich und örtlich unterschiedliche Erstarren und die Abkühlung der Schmelze. Diese ließen sich durch eine nachträgliche Wärmebehandlung abbauen. Gemäß dieser Broschüre sei bei hohen Anforderungen an die Dimensionsstabilität eine Temperung unumgänglich. Gemäß diesem Dokument aus dem Stand der Technik wird die Temperung in Luft, Flüssigwachs oder Öl bei Temperaturen von 130 bis 150°C, meist bei 140 bis 145°C vorgenommen. Darunter liegende Temperaturen seien wenig effizient. Die Dauer der Temperung richtet sich nach der Wanddicke des Extrudats (10 min/l mm Wanddicke).
  • Ein Nachteil dieses Verfahrens zum Spannungsabbau ist, dass die Erwärmung des Extrudats in dem Temperofen weitgehend über Wärmeleitung erfolgen muss, was aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Polymere zeit- und energieaufwändig ist. Des Weiteren handelt es sich üblicherweise um ein diskontinuierliches Verfahren, woraus sich ebenfalls ein hoher Zeitaufwand ergibt.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks durch Verarbeitung einer Polymerschmelze bereitzustellen, das einen geringeren Energieverbrauch und einen geringeren Zeitaufwand zum Abbau von bei der Extrusion des Werkstücks und dem anschließenden Abkühlen entstehenden inneren Spannungen gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks durch Verarbeitung einer Polymerschmelze mit den Schritten
    • A) Extrusion der Polymerschmelze zur Herstellung eines Extrudats, wobei das Extrudat einen Thermoplast und gegebenenfalls einen Zusatzstoff enthält, wobei der Thermoplast oder der Zusatzstoff durch ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld erwärmbar sind, und
    • B) Nachbehandlung des Extrudats mittels eines elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes zum Abbau von Spannungen in dem Extrudat.
  • Ein Werkstück ist in diesem Zusammenhang jedes durch ein Extrusionsverfahren und gegebenenfalls weitere Herstellungsschritte herstellbare Produkt. Insbesondere werden durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren Halbzeuge, zum Beispiel Stränge, Folien, Platten, Profile, Rohre, Stäbe oder Schläuche, hergestellt. Eine Polymerschmelze enthält ein durch Wärme verflüssigtes Polymer. Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäß nachbehandelten Extrudate eine Mindestdicke von 2 mm auf.
  • In Schritt A) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Extrusion der Polymerschmelze. Dabei entsteht ein Extrudat. Dieses Extrudat wird zumindest teilweise abgekühlt, bevor die Nachbehandlung in Schritt B) durchgeführt wird. Üblicherweise werden extrudierte Halbzeuge zunächst geschnitten, in Behältern gesammelt und zwischengelagert, bevor eine Nachbehandlung durchgeführt wird. Beim Abkühlen des Extrudats entstehen innere Spannungen in dem Extrudat, die unerwünscht sind, da die inneren Spannungen bei einer Weiterverarbeitung des Extrudats zum Beispiel zu einem Endprodukt zu nachteiligen Form- und Maßveränderungen führen. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Nachbehandlung des Extrudats so durchgeführt, dass das Extrudat bei der Nachbehandlung seine äußere Form beibehält. Dies wird insbesondere durch die gezielte Auslegung des Hochfrequenzfeldes, so dass in dem Extrudat keine punktuellen Überhitzungen auftreten, erreicht.
  • Das in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Extrudat enthält einen Thermoplast und/oder einen Zusatzstoff, wobei der Thermoplast oder der Zusatzstoff oder beide durch ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld erwärmbar sind. Zu den Thermoplasten, die durch ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld erwärmbar sind, zählen insbesondere solche, die polare Strukturen aufweisen. Zu den Zusatzstoffen, die durch ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld erwärmbar sind, zählen insbesondere solche, die polare Strukturen aufweisen oder die metall- oder graphithaltig sind. Polare Strukturen im Sinne der Erfindung weisen ein Dipolmoment > 0 auf. Es kann sich zum Beispiel um einzelne chemische Struktureinheiten des Thermoplastes handeln, beispielsweise CH2O-Einheiten in Polyoxymethylen (POM). Durch die polaren Strukturen ist eine Polarisationserwärmung des Extrudats durch ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld, insbesondere durch Mikrowellenstrahlung möglich. Weitere mögliche Erwärmungsmechanismen für das Extrudat sind eine elektrische Widerstandserwärmung, Erwärmung durch Maxwell-Wagner Effekt oder Elektronen-Polarisation.
  • Wenn der Thermoplast polare Strukturen aufweist und diese in nicht-kristalliner Form vorliegen, ist er direkt im elektromagnetischen Hochfrequenzfeld erwärmbar. Zu den Thermoplasten mit polaren Strukturen, die direkt in einem Mikrowellenfeld erwärmbar sind, zählen z.B. Polyamid (PA), Polyetheretherketon (PEEK), Polyethylenterephthalat (PET), Polyvinylchlorid (PVC), Polyurethan (PU), Polyoxymethylen (POM), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethersulfon (PES), Poly-n-Butylmethacrylat (PBMA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyimide oder Styrolacrylnitril (SAN).
  • Eine indirekte Erwärmung kann dadurch erreicht werden, dass der Thermoplast durch einen Zusatzstoff modifiziert wird, der z.B. polare Strukturen aufweist oder metall- oder graphithaltig ist und daher im elektromagnetischen Hochfrequenzfeld erwärmbar ist. Dabei kann es sich bei der vorliegenden Erfindung um in der Kunststofftechnik üblicherweise eingesetzten Zusatzstoffe, insbesondere Farbmittel, Additive, Füllstoffe, Verstärkungsstoffe oder ähnliches handeln. Der Einsatz solcher Zusatzstoffe ist prinzipiell für alle Thermoplaste möglich, bietet sich jedoch besonders für nicht oder schlecht direkt im elektromagnetischen Hochfrequenzfeld erwärmbaren Thermoplaste an. Zu den nicht oder schlecht direkt im elektromagnetischen Hochfrequenzfeld erwärmbaren Thermoplasten zählen z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), und Polystyrol (PS). Als Zusatzstoffe können z.B. Graphit, Kohlenstofffasern, Metallpulver, insbesondere Eisenpulver, ZnO, TiO2, Al2O3, CaTiO3, BaTiO3, γ-Fe2O3, BaO·18Fe2O3, Fe3O4, Polyphenylensulfide, Ferrite, Ti- oder Zr-Hydroxyethylphosphonate, Bentonite, Alkali- oder Erdalkali-haltige Aluminiumsilikate oder Farbstoffe wie Spinnel-Schwarz, Aluminiumpigment-Paste, Goldbronzepulver oder Farbruß, verwendet werden.
  • In Schritt B) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Nachbehandlung des Extrudats zum Abbau von Spannung durchgeführt. Diese Nachbehandlung erfolgt mittels eines elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes. Durch das elektromagnetische Hochfrequenzfeld wird das Extrudat (z.B. aufgrund der darin enthaltenen polaren Strukturen oder freien Elektronen) von innen heraus erwärmt, so dass innere Spannungen in dem Extrudat abgebaut werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt eine Vielzahl von Vorteilen. Das verwendete Hochfrequenzfeld ermöglicht eine berührungslose Erwärmung. Die Nachbehandlung des Extrudats kann kontinuierlich erfolgen, im Unterschied zu dem diskontinuierlichen Tempern in einem Ofen gemäß dem Stand der Technik. Es kann ein hoher Wirkungsgrad bei der Erzeugung des elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes erreicht werden. Das Hochfrequenzfeld wird nur während der Nachbehandlung erzeugt, so dass Energie nur dann verbraucht wird und nicht vor oder nach der Nachbehandlung. Vorrichtungen zum Erzeugen elektromagnetischer Hochfrequenzfelder (zum Beispiel Mikrowellenöfen) bleiben selbst kalt, so dass eine erhöhte Arbeitssicherheit gewährleistet wird. Die Nachbehandlung im elektromagnetischen Hochfrequenzfeld erfordert einen geringen Zeitaufwand und Energieverbrauch, insbesondere da Vorbereitungsschritte entfallen (zum Beispiel ein Aufwärmen des Ofens) und die Wärmeenergie sofort im Inneren des Extrudats mittels des elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes erzeugt wird und nicht erst von außen in das Innere des Extrudats geleitet werden muss. Der Energieeintrag kann zudem gezielt gesteuert werden, zum Beispiel indem die Anzahl und die Leistung von Mikrowellenquellen variiert wird. Die Quellen können dabei so positioniert werden, dass die Energie möglichst gleichmäßig in die Extrusionsware eingetragen wird. Jedoch können die Quellen auch gezielt so positioniert werden, dass ein ungleichmäßiger Energieeintrag in die Extrusionsware erfolgt. Gegenüber im Stand der Technik bekannten Temperöfen können Vorrichtungen zur Erzeugung eines elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes auch kompakter und daher platzsparender ausgeführt werden.
  • Ein Hochfrequenzfeld ist in diesem Zusammenhang jedes für die dielektrische Erwärmung eines Extrudats geeignete elektromagnetische Feld. Das in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete elektromagnetische Hochfrequenzfeld weist vorzugsweise eine Frequenz im Bereich von 100 kHz bis 900 GHz auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Hochfrequenzfeld eine Frequenz im Bereich von 0,3 bis 300 GHz auf. Es handelt sich dabei um Mikrowellenstrahlung, die bevorzugt bei der Nachbehandlung des Extrudats zum Abbau von inneren Spannungen in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommt. Mikrowellenstrahlung findet (im Unterschied zur der vorliegenden Erfindung) im Stand der Technik zum Beispiel Anwendung zum Mikrowellenschweißen von Polymeren, zum Thermoformen von Polymerteilen oder zum Heißziehen von Polymersträngen, -stäben oder -fasern. Solche Anwendungen werden zum Beispiel in H. Potente et al., „Erwärmbarkeit von Kunststoffen im Mikrowellenfeld – Untersuchungen zum Mikrowellenschweißen", Schweißen und Schneiden 55 (11), 616 bis 623 (2003); M. Chen et al., „Basic Ideas of Microwave Processing of Polymers" Polymer Engineering and Science, 33 (17) 1092 bis 1109 (1993); Y. Takeuchi, "Morphological changes of wide polyoxymethylene rod during a microwave heating drawing process", Polymer, 26 (13) 1929 bis 1934 (1985) oder in EP 0 084 274 B1 oder DE 197 18 505 A1 offenbart.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Extrudat bei der Nachbehandlung kontinuierlich in einem Mikrowellenofen mit mindestens zwei Mikrowellenquellen durch Mikrowellenstrahlung erwärmt. Geeignete Mikrowellenheizvorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann für das erfindungsgemäße Verfahren eine Mikrowellenheizvorrichtung mit variabler Frequenz verwendet werden, wie sie in dem Dokument EP 0 801 879 B1 offenbart wird.
  • Die Ausgestaltung und der Betrieb der Mikrowellenquellen werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise auf die Materialeigenschaften sowie auf die Form der Extrusionsware abgestimmt. Mindestens zwei Mikrowellenquellen können bei der Nachbehandlung des Extrudats zum Spannungsabbau vorzugsweise abwechselnd eingeschaltet werden, so dass das Extrudat weitgehend gleichmäßig durch die Mikrowellenstrahlung erwärmt wird. Durch das abwechselnde Einschalten verschiedener Mikrowellenquellen wird eine örtliche Erwärmung, wie sie durch die Mikrowellenstrahlung einer einzelnen Mikrowellenquelle auftreten kann, weitgehend vermieden. Eine Vielzahl von Mikrowellenquellen ist dabei zum Beispiel mit regelmäßigen Abständen zueinander, das Extrudat umgebend angeordnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bei der erfindungsgemäßen Nachbehandlung des Extrudats als Mikrowellenquelle ein runder Hohlleiter verwendet, der die Extrusionsware konzentrisch umgibt. Hierbei ist eine besonders günstige Verteilung des Mikrowellenfeldes gegeben, die zu besonders spannungsarmen Werkstücken führt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Extrudat einen Schmelzpunkt TS auf und wird bei der Nachbehandlung mittels des elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes auf eine Oberflächentemperatur erwärmt, die 2°C bis 100°C, bevorzugt 5°C bis 50°C, besonders bevorzugt 8°C bis 25°C unter dem Schmelzpunkt TS liegt. Bei diesen Temperaturen werden Spannungen in dem Extrudat besonders effizient abgebaut. Die Leistung des elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes sollte an das Material und das Ausmaß der abzubauenden Spannungen angepasst werden.
  • Vorzugsweise wird durch das Hochfrequenzfeld eine Wärmeleistung in das Extrudat eingebracht, die mittels eines berührungsfreien Sensors geregelt wird, der Eigen schaftsänderungen des Extrudats während der Nachbehandlung erfasst. Solche Eigenschaftsänderungen, die durch den Sensor erfasst werden können, sind zum Beispiel Änderungen der Temperatur oder des Brechungsindizes des nachbehandelten Extrudats.
  • Vorzugsweise wird die Nachbehandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mittels des Hochfrequenzfeldes während einer Zeit von mindestens 1 min, bevorzugt mindestens 1 h, besonders bevorzugt mindestens 5 h durchgeführt. Die Intensität des Hochfrequenzfeldes kann zeitlich konstant sein oder variieren. In einer bevorzugten Ausführungsform mit einer Nachbehandlungsdauer von N Stunden wird das Material einem Hochfrequenzfeld, insbesondere einem Mikrowellenfeld, ausgesetzt, dessen Intensität während der ersten 0,1 × N Stunden von 0 auf den angestrebten Maximalwert ansteigt und dessen Intensität während der letzten 0,1 × N Stunden vom Maximalwert wieder auf 0 sinkt. Die Einstrahlungsdichte des elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes kann während der Nachbehandlung des Extrudats konstant sein oder zeitabhängig gesteuert werden (zum Beispiel stufenförmig, sinusförmig oder linear ansteigend bzw. abfallend).
  • Die Symmetrie des Hochfrequenzfeldes kann an die Geometrie des Extrudats (so wie es direktes Ergebnis der Extrusion ist oder an die Geometrie davon abgeteilter Stücke) angepasst werden (zum Beispiel Rotationssymmetrie des Hochfrequenzfeldes bei der Nachbehandlung von Rundstäben). Das Extrudat passiert das elektromagnetische Hochfrequenzfeld bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise kontinuierlich. Bevorzugt wird das Hochfrequenzfeld so ausgelegt, dass eine möglichst homogene Erwärmung des Extrudats im Hochfrequenzfeld erfolgt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Extrudat zum Abbau von Spannungen durch mindestens eine zusätzliche Wärmequelle erwärmt. Beispielsweise kann die Nachbehandlung des Extrudats zum Abbau innerer Spannungen mittels des elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes durch eine diskontinuierliche Temperung (Wärmelagerung) in einem Temperofen ergänzt werden. Bevorzugt wird der Nachbehandlungsschritt zum Abbau innerer Spannungen jedoch so gestaltet, dass eine solche diskontinuierliche Temperung überflüssig ist.
  • Neben der erfindungsgemäßen Nachbehandlung mittels des elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes können auch in einem kontinuierlichen Verfahren Wärmestrahler zum Einsatz kommen, die das Extrudat zusätzlich von außen erwärmen. Dazu werden punktförmige Wärmestrahler oder flächige Wärmezonen positioniert, um den Energieeintrag in das Extrudat (zum Beispiel Halbzeug) gezielt zu steuern.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Extrudat zur Nachbehandlung nach der Extrusion zunächst thermisch und anschließend durch das Hochfrequenzfeld erwärmt. Dabei handelt es sich vorzugsweise um ein kontinuierliches Verfahren. Dazu kann die Extrusionsware zunächst eine erste Zone, in der sie thermisch erwärmt wird (zum Beispiel durch Kontakt mit heißen Oberflächen oder durch Wärmestrahler) und anschließend eine zweite Zone, in der sie Mikrowellenstrahlung ausgesetzt wird, passieren. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform hat bei vielen Extrudaten den Vorteil, dass das Hochfrequenzfeld, insbesondere die Mikrowellenstrahlung, in dem thermisch vorgeheizten Material besser absorbiert wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand eines erfindungsgemäßen Beispiels näher erläutert.
  • Beispiel
  • Durch ein Kühldüsen-Extrusionsverfahren werden aus einer Polymerschmelze Rundstäbe mit einem Außendurchmesser von 100 mm extrudiert. Die Herstellung der Rundstäbe erfolgt nach einem im Stand der Technik bekannten Verfahren, z.B. nach einem der Verfahren, die in den Druckschriften Ultraform® Polyoxymethylen, Stand 02/2004 S. 26–28, Hrsg. BASF Aktiengesellschaft oder Hostaform® Acetalpolymerisat, Stand 05/2001, S. 66–68, Hrsg. Ticona GmbH, Frankfurt/Main beschrieben werden.
  • Das dabei entstehende Extrudat besteht aus dem Thermoplast Polyoxymethylen, der polare Strukturen in Form von CH2-O-Strukturen enthält. Der Rundstab mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Länge von 150 mm wird in einem Mikrowellenfeld innerhalb von 40 min auf 120°C erwärmt und anschließend für weitere 555 min bei dieser Temperatur gelagert. Für die Wärmelagerung erfolgt die Wärmezufuhr ebenfalls durch Mikrowellenstrahlung, wobei die Wärmezufuhr derart reduziert wird, dass sie die Abkühlung des Rundstabes gerade kompensiert.
  • Als Mikrowellenofen dient ein umgebauter Frischluft-Trockenofen (Heraeus Typ FT 60/200). Der Trockenofen wird um 90° gedreht und mit 18 haushaltsüblichen Mikrowellengeneratoren versehen. Je 3 × 3 quadratisch angeordnete Generatoren befinden sich oben und unten am Frischluft-Trockenofen. Die maximale Leistung jedes Generators beträgt 0,25 kW, wobei die Leistung in 1 %-Schritten geregelt werden kann. Der Rundstab wird hochkant in der Mitte des Trockenofens positioniert und jeweils abwechselnd von jeweils einem der 18 Mikrowellengeneratoren bestrahlt. Es wird dabei alle 60 sec ein anderer Generator eingeschaltet, um den Rundstab möglichst gleichmäßig zu er wärmen. Die Leistung des aktivierten Generators beträgt typischerweise 0 bis 2,5 des Maximalwertes. Sie wird jeweils an die gewünschte Aufheizrate angepasst. Die Temperatur wird mit einem faseroptischen Thermometer (Luxtron, Modell 750) an der unteren Stirnfläche des Rundstabes gemessen. Alle 15 min wird der Mikrowellenofen geöffnet, der Rundstab im Uhrzeigersinn um 90° gedreht und der Thermofühler dabei neu positioniert. Dies stellt ebenfalls sicher, dass der Rundstab möglichst gleichmäßig erwärmt und diese Erwärmung auch zuverlässig erfasst wird.
  • Zur Messung der Materialspannungen werden von dem erfindungsgemäß extrudierten und nachbehandelten Rundstab zwei Zylinder jeweils mit einer Höhe von 2 mm abgedreht. Aus den zwei Zylindern wird jeweils ein Ring mit einem Außendurchmesser von 50 mm und einem Innendurchmesser von 40 mm gefertigt. Beide Ringe werden mit einem scharfen Messer parallel zur Innenachse eingeritzt (wobei die entstehende Schnittfläche und die Zylinderachse in einer Ebene liegen), so dass die Ringe offen sind und jeweils zwei Enden aufweisen. Sie werden anschließend 48 h unter Normklima (23°C, 50 % Luftfeuchtigkeit) gelagert. Die gelagerten Ringe weisen dann verzogene Schenkel auf. 1 zeigt zwei Möglichkeiten, wie diese verzogenen Schenkel ausgebildet sein können. Der Ring 1 kann überkreuzte 2 oder auseinandergebogene Schenkel 3 aufweisen. Die Verzerrung wird als Abstand 4, 5 der Enden 6, 7 des Ringes 1 gemessen (überkreuzte Schenkel: = Abstand < 0, auseinandergebogene Schenkel: = Abstand > 0). Je größer der Betrag des Abstandes 4, 5 der Enden 6, 7 ist, desto ausgeprägter sind die Materialspannungen in dem Rundstab.
  • Die aus dem erfindungsgemäß hergestellten Rundstab erzeugten Ringe weisen dabei einen Abstand ihrer Enden von –1,5 mm und –1,7 mm auf. Zwei aus einem nach dem identischen Verfahren hergestellten, jedoch nicht mittels Mikrowellenstrahlung nachbehandelten Rundstab erzeugte Ringe gleicher Abmessungen weisen hingegen einen Abstand ihrer Enden von jeweils –2 mm auf. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nachbehandelte extrudierte Rundstab weist folglich geringere Materialspannungen als ein nicht nachbehandelter, ansonsten unter gleichen Bedingungen hergestellter, extrudierter Rundstab auf.
    •
    • 1
    Ring
    2
    überkreuzte Schenkel
    3
    gebogene Schenkel
    4
    erster Abstand
    5
    zweiter Abstand
    6
    erstes Ende des Ringes
    7
    zweites Ende des Ringes

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks durch Verarbeitung einer Polymerschmelze, gekennzeichnet durch A) Extrusion der Polymerschmelze zur Herstellung eines Extrudats, wobei das Extrudat einen Thermoplast und gegebenenfalls einen Zusatzstoff enthält, wobei der Thermoplast oder der Zusatzstoff durch ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld erwärmbar sind, und B) Nachbehandlung des Extrudats mittels eines elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes zum Abbau von Spannungen in dem Extrudat.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbehandlung des Extrudats so durchgeführt wird, dass das Extrudat bei der Nachbehandlung seine äußere Form beibehält.
  3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochfrequenzfeld eine Frequenz im Bereich von 100 kHz bis 900 GHz aufweist.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochfrequenzfeld eine Frequenz im Bereich von 0,3 bis 300 GHz aufweist.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudat ein Schmelzpunkt TS aufweist und bei der Nachbehandlung mittels des elektromagnetischen Hochfrequenzfeldes auf eine Oberflächentemperatur erwärmt wird, die 2°C bis 100°C unter dem Schmelzpunkt TS liegt.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudat bei der Nachbehandlung kontinuierlich in einem Mikrowellenfeld mit mindestens zwei Mikrowellenquellen durch Mikrowellenstrahlung erwärmt wird.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrowellenquellen bei der Nachbehandlung abwechselnd eingeschaltet werden.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudat zum Abbau von Spannungen durch mindestens eine zusätzliche Wärmequelle erwärmt wird.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Hochfrequenzfeld eine Wärmeleistung in das Extrudat eingebracht wird, die mittels eines berührungsfreien Sensors geregelt wird, der Eigenschaftsänderungen des Extrudats während der Nachbehandlung erfasst.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbehandlung mittels des Hochfrequenzfeldes während einer Zeit von mindestens 1 min durchgeführt wird.
  11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudat zur Nachbehandlung nach der Extrusion zunächst thermisch und anschließend durch Mikrowellenstrahlung erwärmt wird.
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