DE102008047208B4

DE102008047208B4 - Extrusionslinie, Verfahren zum Kühlen von Kunststoffprofilen und Kunststoffrohr

Info

Publication number: DE102008047208B4
Application number: DE102008047208.5A
Authority: DE
Inventors: Miron I. Gorilovskiy; Dipl.-Ing. Dobrowsky Josef; Dipl.-Ing. Hackl Leopold; Ing. Zacher Georg
Original assignee: Battenfeld Cincinnati Germany GmbH
Current assignee: Battenfeld Cincinnati Germany GmbH
Priority date: 2008-09-15
Filing date: 2008-09-15
Publication date: 2022-12-08
Anticipated expiration: 2028-09-16
Also published as: WO2010029142A2; DE102008047208A1; WO2010029142A3

Abstract

Extrusionslinie zur Herstellung von Kunststoffprofilen, vorzugsweise Kunststoffrohren, umfassend mindestenseinen oder mehrere Extruder (1),ein Werkzeug (2),eine Kalibrierung (3)sowie weitere Nachfolgeeinrichtungen (4, 5),wobei mindestens das Werkzeug (2) mindestens einen Durchbruch (8) aufweist und in Extrusionsrichtung (7) gesehen vor dem Werkzeug (2) eine Absaugung (6) angeordnet ist, mittels der Luft im Inneren des Kunststoffprofils (9) austauschbar ist,dadurch gekennzeichnet, dassdas Werkzeug (2) aus drei Funktionsbereichen, Verteilbereich (15), Kühlbereich (16) und Formgebungsbereich (17), besteht,wobei im Verteilbereich (15) die Schmelze aus dem oder den Extrudern über Zuführkanäle (14) zugeführt und auf Ringkanäle (13) aufgeteilt wird,wobei mindestens der Kühlbereich (16) getrennte Ringkanäle (13) aufweist,wobei die aufgeteilten Ringkanäle (13) im Kühlbereich (16) von Kühlkanälen (11) umgeben sind,wobei im Formgebungsbereich (18) die vorgekühlte Schmelze zusammenfließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Extrusionslinie zur Herstellung von Kunststoffprofilen, vorzugsweise Kunststoffrohren, umfassend einen oder mehrere Extruder, ein Werkzeug, eine Kalibrierung sowie weitere Nachfolgeeinrichtungen, wobei mindestens das Werkzeug mindestens einen Durchbruch aufweist und in Extrusionsrichtung gesehen vor dem Werkzeug eine Absaugung angeordnet ist, mittels der Luft im Inneren des Kunststoffprofils austauschbar ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erhöhen der Kühlleistung einer Extrusionslinie zum Extrudieren eines Kunststoffprofiles, insbesondere eines Kunststoffrohres, das die Schritte umfasst: a) Aufschmelzen von Kunststoff in einem Extruder, b) Formen eines Kunststoffstranges und Zuführen des Kunststoffstranges zu einem Werkzeug, c) Formen eines Kunststoffprofiles mittels des Werkzeuges, d) Kalibrieren und Aushärten mittels Kühlung des Profiles in einer Kalibrierung, wobei zusätzlich zur Außenkühlung in der Kalibrierung das Profil im Inneren gekühlt wird.
Aus dem Stand der Technik sind Möglichkeiten der Rohrinnenkühlung bekannt. So schlägt beispielsweise die DE 694 03 693 T2 vor, die Innenwandung des Rohres mit einem Sprühnebel zu versehen und dadurch eine Verdampfung der Flüssigkeit an der Innenwandung des Rohres und damit eine Kühlung zu erreichen. Derartige Kühlungen haben sich jedoch nicht als praktisch erwiesen, da der heiße Wasserdampf in Extrusionsrichtung mitgeführt wird und so zwar in der Kalibrierung das Abkühlen des Rohres unterstützt, aber dann am Ende der Extrusionslinie, beispielsweise im Bereich der Säge, das Rohr auf einer Temperatur hält, so dass dieses zwar formstabil, jedoch für den Trennprozess zu weich ist.
Zur Herstellung von Rohren wird Kunststoff in einem Extruder aufgeschmolzen und durch ein entsprechendes Werkzeug gepresst. In einer anschließenden Kalibrierung wird der so erzeugte Außendurchmesser eingefroren und in Wassersprühbädern oder -vollbädern dem Kunststoff über die Außenoberfläche die Wärme entzogen. Dabei muss die gesamte Wärme durch die Kunststoffwand nach außen geleitet werden, wo sie dann vom Kühlwasser abgeleitet wird. Mit zunehmender Rohrwanddicke wird die Kühllänge überproportional länger, da der Kunststoff ein schlechter Wärmeleiter ist. Hinzu kommt, dass die Temperatur im Inneren des Rohres lange auf einem hohen Niveau bleibt und der Kunststoff ausreichend Zeit hat, aufgrund der Schwerkraft nach unten abzurinnen. Die Folge ist, dass die Rohrwanddicke im oberen Bereich immer kleiner als im unteren Bereich ist.
Dieser Prozess hat mit zunehmender Rohrwanddicke also zwei Nachteile. Die Kühllänge wird überproportional länger und der Kunststoff rinnt an der Innenwand ab, die Folge ist eine ungleiche Wanddickenverteilung. Um diese Nachteile zu verringern sind mehrere Systeme einer Rohrinnenkühlung wie aus der EP 0 795 389 A1 bekannt. Diese Systeme sind in ihrer Wirkungsweise jedoch sehr eingeschränkt. Da das Rohr sowohl außen als auch innen gekühlt wird, wird sowohl die Außenkontur als auch die Innenkontur eingefroren. Wenn nun die Schmelze in der Mitte der Rohrwand durch Wärmeableitung nach außen und innen erstarrt, entstehen durch die starke Volumenreduzierung beim Übergang vom schmelzeförmigen in den festen Zustand Lunker. Diese Gefahr wird mit dicker werdenden Rohrwandstärken größer.
Aus der JP S56- 5 750 A ist eine Vorrichtung zur Extrusion von Kunststoffprofilen bekannt, der plastifizierte Kunststoffmasse zuführbar ist und die mehrere Ringkanäle aufweist, die zu einem gemeinsamen Schmelzekanal vereinigt werden. Um diese Ringkanäle sind Kühlkanäle angeordnet.
Aus der DE 10 2005 031 747 A1 sind ein Verfahren zur Innenkühlung hohler Kunststoffprofile und ein Extruder zur Herstellung hohler Kunststoffprofile bekannt. Hierbei wird die Innenkühlung dadurch erreicht, dass in den Innenraum des Hohlprofiles ein Kühlgas geleitet wird, wobei das Kühlgas in einem Ranqueschen Wirbelrohr erzeugt wird.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung eines Kryogens zum Kühlen von Gegenständen, insbesondere zur Anwendungen zum Kühlen von Extrusionen ist aus der WO 2008 064 140 A2 bekannt. Die Vorrichtung und das Verfahren umfassen das Entfernen von thermischer Energie von einem Artikel durch konduktive und konvektive Wärmeübertragung. Die Vorrichtung und das Verfahren ermöglichen eine Wärmeübertragung von einer äußeren Oberfläche eines Artikels und von einer inneren Oberfläche des Artikels.
Die EP 0 079104A1 beschreibt ein Verfahren zum Extrudieren eines Kunststoffhohlprofils wonach während des Extrusionsvorganges im Hohlraum des Profils eine Gasströmung entgegen der Extrusionsrichtung aufrechterhalten wird. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren lässt sich mit der Gasströmung gegen die Extrusionsrichtung ein Zweifaches erzielen: - zum einen bewirkt die Gasströmung ein gezielte Kühlung des extrudierten Profils und des den Extrusionsschlitz entlang seiner Innenkante begrenzenden Dorns, - zum anderen wird durch die Gasströmung der Dorn und die Innenseite des Profils von unerwünschten Ablagerungen freigehalten. Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren extruderten Profile zeichnen sich durch eine riefenfreie Innenwandung und verbesserte Schlagfestigkeit aus. Die durch die Gasströmung bewirkte Umspülung des Dorns verlängert die Intervalle zwischen den Produktionsstillständen zur Reinigung des Dorns. Weiterer relevanter Stand der Technik findet sich in der WO 2006/050 549 A2 .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Extrusionslinie sowie ein Verfahren anzubieten, bei dem die Wärme möglichst gleichmäßig über die gesamte Wanddicke des Rohres abgeführt werden kann, wobei in der Extrusionslinie die Kühlleistung erhöht ist, mit dem Ziel, den Ausstoß zu erhöhen bzw. die Kühlstrecke zu verkürzen, bzw. beim Verfahren die Kühlleistung erhöht und somit entweder der Ausstoß erhöht oder die Kühlstrecke verkürzt werden kann.
Die Lös u n g der Aufgabe bezüglich der Extrusionslinie ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug aus drei Funktionsbereichen, Verteilbereich, Kühlbereich und Formgebungsbereich, besteht, wobei im Verteilbereich die Schmelze aus dem oder den Extrudern über Zuführkanäle zugeführt und auf Ringkanäle aufgeteilt wird, wobei mindestens der Kühlbereich getrennte Ringkanäle aufweist, wobei die aufgeteilten Ringkanäle im Kühlbereich von Kühlkanälen umgeben sind, wobei im Formgebungsbereich die vorgekühlte Schmelze zusammenfließt.
Durch diesen Durchbruch wird es erreicht, dass eine Absaugung entgegen der Extrusionsrichtung ermöglicht wird und die im Inneren des Profils vorhandene Wärme dem Prozess entzogen werden kann. Je nach Beschaffenheit des Werkzeugs können auch mehrere Durchbrüche vorhanden sein.
Dieses Gegenstromprinzip hat den Vorteil, dass im Vergleich zur Rohrtemperatur am Ende der Extrusionsstrecke kältere Luft entgegen der Extrusionsrichtung durch das Rohrinnere gesaugt wird. Diese Luft wärmt sich auf dem Wege durch das Rohr an der Rohrinnenwand auf, wobei die Rohrtemperatur ebenfalls entgegen der Extrusionsrichtung zunimmt. Somit ist immer eine Temperaturdifferenz zwischen Luft und Rohrinnenwand gegeben, was einen permanenten Wärmefluss vom Rohr in die Luft zur Folge hat.
Prinzipiell ist auch das Blasen in Extrusionsrichtung möglich.
Der Durchbruch kann mittels eines durch das Werkzeug geführten Rohres gebildet werden. Damit eine Temperaturtrennung zwischen dem eigentlichen Werkzeug und dem Durchbruch, also dem eingelegten Rohr, entsteht, ist fortbildungsgemäß vorgesehen, dass zwischen dem Rohr und dem Werkzeug ein Luftspalt vorliegt. Je nach Beschaffenheit des Werkzeugs können auch mehrere Durchbrüche vorhanden sein.
Durch diesen Durchbruch wird es nun möglich, Luft im Gegenstromverfahren zu leiten. Dabei kommt es zum Wärmeaustausch zwischen der Luft und dem extrudierten Rohr, die dann im Inneren durch das Werkzeug hindurch abgesaugt wird. Idealerweise wird diese abgeführte Wärme zur Energierückgewinnung eingesetzt. Als Einsatzgebiet ist mehreres denkbar. Es kann z.B. das Kunststoffrohmaterial vorgewärmt oder ein Stirlingmotor angetrieben werden.
Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, dass sich der Durchbruch auch im Extruder befindet, wobei die Absaugung in Extrusionsrichtung betrachtet vor dem Extruder angeordnet ist. Die weitere Erstreckung des Durchbruchs vom Werkzeug und im Extruder ermöglicht eine flexiblere Gestaltung der Absaugvorrichtung selbst, da die Absaugung im relativ freien Raum der Extrusionslinie angeordnet werden kann und nicht zwischen Extruder und Werkzeug platziert werden muss. Alternativ besteht die Möglichkeit, den Extruder quer zur Extrusionsrichtung anzuordnen und somit die Zuführung der Kunststoffschmelze ans Werkzeug seitlich auszuführen.
Vorteilhafter Weise ist der Volumenstrom regel- und/oder steuerbar. Es wird damit möglich, die Absaugvorrichtung an die jeweiligen Extrusionsbedingungen anzupassen. Die entsprechende Stärke des Absaugprozesses kann damit den jeweiligen Temperaturbedingungen und somit dem Kühlbedarf beim Prozess angepasst werden. Je mehr Kühlleistung benötigt wird, desto größer bzw. stärker ist der Volumenstrom einzustellen.
Als weitere Alternative bzw. Ergänzung wird vorgeschlagen, dass die Absaugung intermittierend betreibbar ist. Es wird also eine Zeitspanne t1 Luft abgesaugt, möglichst im turbulenten Bereich, gefolgt von einer Zeitspanne t2, wo nicht abgesaugt wird (Temperzeit). Die Wärme kann so wieder von der Mitte der Rohrwand an die Innenseite wandern, wodurch das Rohr an der Innenseite wieder wärmer wird. Im Anschluss folgt wieder eine Zeitspanne t1, in der die Wärme abgesaugt wird. Der gesamte Prozess kann mehrfach wiederholt werden.
Dieses Verfahren ist vorteilhaft, um sehr dickwandige Rohre lunkerfrei extrudieren zu können.
Die Lös u n g der Aufgabe bezüglich des Verfahrens ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 6 dadurch gekennzeichnet, dass zur inneren Kühlung des Profils die Luft entgegen der Extrusionsrichtung mittels einer Absaugung durchgesaugt wird, wobei der Kunststoffstrang im Verteilbereich des Werkzeuges in mehrere Teilstränge aufgeteilt wird, wobei jeder der Teilstränge einen eigenen Zuführkanal durchläuft und jeweils einem der Wendelverteiler zugeführt wird, wobei mittels der Kühlkanäle im jeweiligen Wendelverteiler die Temperatur der aufgeteilten Kunststoffstränge im Kühlbereich vor Austritt aus dem Werkzeug reduziert wird.
Um eine möglichst hohe Abkühlungsleistung mittels der Absaugvorrichtung im Inneren des Profils zu erreichen ist weiterbildungsgemäß vorgesehen, dass mittels der Absaugung mindestens eine Strömungsgeschwindigkeit erreicht wird, die sich im turbulenten Bereich befindet. Durch diese turbulente Strömung wird eine bestmögliche Verwirbelung der Luft im Inneren des Profiles erreicht, was zu einem hohen Austausch der Luft an der Innenwandung des Profiles führt und somit eine gute Kühlleistung nach sich zieht.
Die Temperatur kann somit um mindestens 10°C bis 50°C gesenkt werden, wobei vorgesehen ist, dass die Temperatur um mindestens 20°C bis 40°C, vorzugsweise um 30°C, gesenkt wird.
Es wird also die Temperatur der Kunststoffschmelze mindestens in den Übergangsbereich zwischen Schmelzezustand und teilkristallinem Zustand bei teilkristallinen Kunststoffen oder in den Übergangsbereich zwischen Schmelzezustand und Glaszustand bei amorphen Kunststoffen gesenkt, wobei darauf zu achten ist, dass die Temperatursenkung nur soweit erfolgt, dass eine Verschweißung zwischen den einzelnen Schichten sichergestellt ist.
Diese Temperatursenkung kann durch ein Gegenstromverfahren, bei dem die im Inneren des Rohres entstandene Wärme durch das Werkzeug hindurch abgesaugt wird, unterstützt werden.
Das vorgeschlagene Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eignen sich besonders zur Herstellung dickwandiger Rohre.
In einer weiteren Fortbildung ist verfahrenstechnisch vorgesehen, dass das Luftvolumen zwischen der Absaugung und dem Ende der Extrusionslinie mindestens 1mal, vorzugsweise 2mal pro Minute ausgetauscht wird. Es wird also vorgeschlagen, das Luftvolumen innerhalb des gesamten Rohrbereiches innerhalb der Extrusionslinie, also von der Absaugung über den Extruder bzw. dem Werkzeug entlang der Kalibrierung und dem Abzug oder weiteren Nachfolgeeinrichtungen bis zur Trennvorrichtung, an der der gesamte Profilstrang abgelängt wird, entsprechend oft auszutauschen, um eine optimale Kühlleistung zu erzielen.
In einer weiteren Fortbildung ist vorgesehen, die Absaugung intermittierend zu betreiben. Es wird also eine Zeitspanne t1 Luft abgesaugt, möglichst im turbulenten Bereich, gefolgt von einer Zeitspanne t2, wo nicht abgesaugt wird (Temperzeit). Die Wärme kann so wieder von der Mitte der Rohrwand an die Innenseite wandern, wodurch das Rohr an der Innenseite wieder wärmer wird. Im Anschluss folgt wieder eine Zeitspanne t1, in der die Wärme abgesaugt wird. Der gesamte Prozess kann mehrfach wiederholt werden, die Steuerung der intermittierenden Absaugung kann entweder temperatur-, zeit- oder volumenstromabhängig erfolgen.
Für eine derartige Ausführung ist es erforderlich, dass die Trennvorrichtung zumindest in dem Bereich der Wandstärke, in dem sie das Kunststoffrohr in Gänze ablängt, eine spanlose Trennung durchführt, damit es unterbunden wird, Späne mittels der Absaugung in Richtung des Werkzeuges zu saugen und diese Späne dann im Inneren des Rohres in dem Bereich, in dem das Rohr an der Oberfläche noch zu warm ist, anhaften können.
Die vorgeschlagene Extrusionslinie sowie das vorgeschlagene Verfahren eignen sich insbesondere für dickwandige Kunststoffrohre sowie Rohre mit großen bis sehr großen Durchmessern, deren Verweilzeit innerhalb der Extrusionslinie im Stundenbereich liegt, also relativ groß ist.
Mittels der vorgeschlagenen Erfindung wird bei einer Extrusionslinie die Kühlleistung erhöht, womit zwei erhebliche Vorteile verbunden sind. Einerseits wird die gesamte Kühllänge verkürzt, wenn man eine vorhandene Ausstoßleistung unverändert lässt, oder man kann die Ausstoßleistung erhöhen, sofern die gesamte Kühllänge beibehalten wird.
Ausstoß und Kühllänge stehen in einem physikalischen Zusammenhang mit der Kühlzeit. Die Kühlzeit ist abhängig von der Kühlleistung. Durch die Erhöhung der Kühlleistung und damit die Verringerung der Kühlzeit, kann, wie oben beschrieben, bei gleichbleibendem Ausstoß die Kühlstrecke verkürzt werden oder bei gleichbleibender Kühlstrecke der Ausstoß erhöht werden.
In der Regel wird eine Extrusionslinie für einen bestimmten Ausstoß angeboten. Bei konstantem Ausstoß ist die Extrusionslinie entsprechend dieser Erfindung dann kürzer als eine im Stand der Technik bekannte Linie (Beispiel A). Wenn umgekehrt zwei Extrusionslinien mit gleicher Länge verglichen werden, eine, die dem Stand der Technik entspricht und eine nach dieser Erfindung, so kann auf der erfindungsgemäßen Linie ein höherer Ausstoß erzielt werden (Beispiel B).
Vergleicht man gemäß Beispiel A zwei Linien mit gleich großem Extruder, dann würde die gemäß dem Stand der Technik entsprechende länger bauen als die Linie gemäß der vorliegenden Erfindung. Im Beispiel B werden zwei Linien mit gleicher Kühlstrecke verglichen, jene, die dem Stand der Technik entspricht, hat einen kleineren Extruder, jene, die der Erfindung entspricht, hat einen größeren Extruder.
In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, es zeigt

1 eine Extrusionslinie,
2 einen Schnitt durch das Werkzeug,
3 den Gegenstand gemäß 2 in einer alternativen Ausführung und
4 die einzelnen Temperaturbereiche.

In 1 ist schematisch eine Extrusionslinie dargestellt, wobei der Extruder 1 seitlich am Extrusionswerkzeug 2 angeordnet ist. In Extrusionsrichtung 7 betrachtet schließt sich ans Werkzeug 2 die Kalibrierung 3 an, der wiederum der Abzug 4 folgt. Die Kalibrierung 3 umfasst einen Vakuumtank mit eingebauter Kalibrierhülse. An die Kalibrierung können sich auch noch weitere Kühlbäder anschließen.
Eine weitere Nachfolgeeinrichtung, hier eine Trennvorrichtung in Form von einer Säge 5, schließt sich an. In der beispielhaft dargestellten Extrusionslinie wird ein Rohr 9 gefertigt. Die Absaugung 6 ist am Anfang der Extrusionslinie direkt am Werkzeug angeordnet. Die entsprechende Absaugrichtung ist durch den Pfeil schematisch angezeigt.
Das Werkzeug 2 weist einen Durchbruch 8 auf, der Durchbruch 8 steht mit der Absaugung 6 in Verbindung, so dass die Absaugung 6 das Luftvolumen im Inneren des Rohres 9 bis zum Ende der Extrusionslinie im Bereich der Trennvorrichtung 5 durchsaugen kann.
In dieser Ausführungsform, in der der Extruder 1 seitlich am Werkzeug 2 angeordnet ist, ist es nicht erforderlich, dass der Extruder 1 ebenfalls einen Durchbruch 8 für die Absaugung der Luft aus dem Inneren des Rohres 9 aufweist.
In 2 ist ein erfindungsgemäßes Werkzeug 2 dargestellt. Der eigentliche Schmelzekanal 10, mittels dem das Kunststoffprofil extrudiert wird, bildet den Schlussteil eines Gesamtwerkzeuges. Der Mittelteil des Werkzeuges 2 besteht aus mehreren Ringkanälen 13, die sich an einer Zusammenfließstelle 12 vereinigen und den Beginn des gemeinsamen Schmelzekanals 10 bilden. Die einzelnen Ringkanäle 13, die mit Zuführkanälen 14 in Verbindung stehen, werden mit plastifizierter Kunststoffmasse aus dem in dieser Figur nicht dargestellten Extruder 1 versorgt. Zwischen den Ringkanälen 13 sind Kühlkanäle 11 angeordnet, die mit einem ebenfalls nicht dargestellten Kühlkreislauf in Verbindung stehen. Die Kühlkanäle sind so angeordnet, dass sie der vorhandenen Materialmasse des Werkzeuges möglichst gleichmäßig Wärme entziehen können. Das Werkzeug teilt sich somit in die drei Funktionsbereiche Verteilbereich 15, an den die Schmelze aus dem oder den Extrudern an den Stellen A, B, C den Zuführkanälen 14 zugeführt wird, und auf die Ringkanäle 13 aufgeteilt wird, Kühlbereich 16, in dem die Ringkanäle 13 mit Kühlkanälen 11 versehen sind, und den Formgebungsbereich 18, in dem die vorgekühlte Schmelze zusammenfließt, auf. Um die Wärme aus dem Inneren des Rohres abzuführen, ist im Werkzeug 2 ein Durchbruch 8 mittels eines Rohres vorgesehen. Zwischen dem Rohr 8 und dem eigentlichen Werkzeug 2 ist zur Temperaturtrennung ein Luftspalt 18 vorgesehen.
In 3 ist eine alternative Ausführung der Erfindung dargestellt. Sie unterscheidet sich zur Ausführung gem. 2 dadurch, dass die Zuführung der Schmelze zentral, also nur über einen Extruder erfolgt. Es ist somit ein Schnitt durch das Werkzeug 2 dargestellt, in dem wieder der eigentliche Schmelzekanal 10 zu sehen ist, mittels dem das Kunststoffprofil extrudiert wird. Es bildet auch hier den Schlussteil eines Gesamtwerkzeuges. Auch hier besteht der Mittelteil des Werkzeuges 2 aus mehreren Ringkanälen 13, die sich an der Zusammenfließstelle 12 vereinigen und den Beginn des gemeinsamen Schmelzekanals 10 bilden. Die einzelnen Ringkanäle 13 stehen mit den Zuführkanälen 14 in Verbindung. Deutlich ist zu erkennen, dass die Zuführkanäle 14 von einem nicht dargestellten Extruder 1 zentrisch angeströmt werden und dann auf die drei Wendelverteiler aufgeteilt werden. Auch hier sind zwischen den Ringkanälen 13 Kühlkanäle 11 angeordnet, die mit einem ebenfalls nicht dargestellten Kühlkreislauf in Verbindung stehen. Selbstverständlich sind die Kühlkanäle wieder so angeordnet, dass sie der vorhandenen Materialmasse des Werkzeuges möglichst gleichmäßig Wärme entziehen können. Auch hier teilt sich das Werkzeug 2 in die drei Funktionsbereiche Verteilbereich 15, Kühlbereich 16 und Formgebungsbereich 17 auf. Auch in dieser Ausführungsform ist zur Abführung der Wärme aus dem Inneren des Rohres, im Werkzeug 2 ein Durchbruch 8 mittels eines Rohres vorgesehen. Zwischen dem Rohr 8 und dem eigentlichen Werkzeug 2 ist wieder zur Temperaturtrennung ein Luftspalt 18 vorgesehen.
Es sei angemerkt, dass sowohl gem. der Ausführung nach 2 als auch gem. Ausführung nach 3 jeder Ringkanal 13 mit ein und derselben Kunststoffmasse oder aber auch mit unterschiedlichen Kunststoffmassen beaufschlagt werden kann. Hierzu ist lediglich der Zuführkanal 14 zu modifizieren, so dass jeder Zuführkanal beispielsweise einem eigenen Extruder 1 zugeordnet ist. Es können somit beispielsweise unterschiedliche Farbschichten im Rohr erzeugt werden oder auch zwei Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften gefertigt werden. Es ist somit beispielsweise möglich, den mittleren Teil mit einem Recyclat zu beaufschlagen, welches dann im Fertigteil von beiden Seiten mit hochwertigerem Material umschlossen ist.
4 zeigt schematisch einen Kurvenverlauf eines teilkristallinen sowie eines amorphen Kunststoffes, wobei das spezifische Volumen v über der Temperatur T dargestellt ist. Die dargestellte Volllinie 22 steht beispielhaft für den teilkristallinen Werkstoff und die gestrichelte Linie 23 für einen amorphen Kunststoff. Beim Abkühlen soll also sichergestellt werden, dass die Temperatur von dem Schmelzezustand, dargestellt in dem Bereich 21, mindestens in den Übergangsbereich 20 abgekühlt wird, aber die Abkühlung nicht so stark erfolgt, dass der Feststoffbereich 19 erreicht wird. Im Feststoffbereich 19 herrscht bei teilkristallinen Kunststoffen ein teilkristalliner Zustand und bei amorphen Kunststoffen ein Glaszustand vor.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und der vorgeschlagenen Vorrichtung ist es damit vereinfacht möglich, gleichmäßig Wärme über die gesamte Wanddicke des Rohres abzuführen.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und der vorgeschlagenen Vorrichtung ist es damit vereinfacht möglich, gleichmäßig Wärme über die gesamte Wanddicke des Rohres abzuführen.
Bezugszeichenliste

1: Extruder
2: Werkzeug
3: Kalibrierung
4: Abzug
5: Trennvorrichtung
6: Absaugung
7: Extrusionsrichtung
8: Durchbruch
9: Kunststoffprofil
10: Schmelzekanal
11: Kühlkanal
12: Zusammenfließstelle
13: Ringkanal
14: Zuführkanal zu 13
15: Verteilerbereich von 2
16: Kühlbereich von 2
17: Formgebungsbereich von 2
18: Luftspalt
19: Feststoffbereich
20: Übergangsbereich
21: Schmelzezustand
22: Kurve teilkristalliner Kunststoff
23: Kurve amorpher Kunststoff
v: spezifisches Volumen
T: Temperatur

Claims

Extrusionslinie zur Herstellung von Kunststoffprofilen, vorzugsweise Kunststoffrohren, umfassend mindestens einen oder mehrere Extruder (1), ein Werkzeug (2), eine Kalibrierung (3) sowie weitere Nachfolgeeinrichtungen (4, 5), wobei mindestens das Werkzeug (2) mindestens einen Durchbruch (8) aufweist und in Extrusionsrichtung (7) gesehen vor dem Werkzeug (2) eine Absaugung (6) angeordnet ist, mittels der Luft im Inneren des Kunststoffprofils (9) austauschbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) aus drei Funktionsbereichen, Verteilbereich (15), Kühlbereich (16) und Formgebungsbereich (17), besteht, wobei im Verteilbereich (15) die Schmelze aus dem oder den Extrudern über Zuführkanäle (14) zugeführt und auf Ringkanäle (13) aufgeteilt wird, wobei mindestens der Kühlbereich (16) getrennte Ringkanäle (13) aufweist, wobei die aufgeteilten Ringkanäle (13) im Kühlbereich (16) von Kühlkanälen (11) umgeben sind, wobei im Formgebungsbereich (18) die vorgekühlte Schmelze zusammenfließt.
Extrusionslinie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchbruch (8) auch im Extruder (1) befindet, wobei die Absaugung (6) in Extrusionsrichtung (7) betrachtet vor dem Extruder (1) angeordnet ist.
Extrusionslinie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom der Absaugung (6) regel- und/oder steuerbar ist und/oder das Absaugen intermittierend betreibbar ist.
Extrusionslinie nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennvorrichtung (5) zumindest in dem Bereich der Wandstärke, in dem sie das Kunststoffrohr in Gänze ablängt, eine spanlose Trennvorrichtung (5) eingesetzt wird.
Extrusionslinie nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (8) mittels eines durch das Werkzeug (2) geführten Rohres gebildet wird und zwischen dem Rohr und dem Werkzeug (2) ein Luftspalt (18) vorliegt.
Verfahren zum Erhöhen der Kühlleistung einer Extrusionslinie zum Extrudieren eines Kunststoffprofils, insbesondere eines Kunststoffrohres, das die Schritte umfasst, a) Aufschmelzen von Kunststoff in einem Extruder (1), b) Formen eines Kunststoffstranges und Zuführen des Kunststoffstranges zu einem Werkzeug (2), c) Formen eines Kunststoffprofiles mittels des Werkzeuges (2) und d) Kalibrieren und Aushärten mittels Kühlung des Profils in einer Kalibrierung (3), wobei zusätzlich zur Außenkühlung in der Kalibrierung (3) das Profil (9) im Inneren gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur inneren Kühlung des Profils (9) die Luft entgegen der Extrusionsrichtung (7) mittels einer Absaugung (6) durchgesaugt wird, wobei der Kunststoffstrang im Verteilbereich (15) des Werkzeuges (2) in mehrere Teilstränge aufgeteilt wird, wobei jeder der Teilstränge einen eigenen Zuführkanal (14) durchläuft und jeweils einem der Ringkanäle zugeführt wird, wobei mittels der Kühlkanäle (11) im jeweiligen Wendelverteiler die Temperatur der aufgeteilten Kunststoffstränge im Kühlbereich (16) vor Austritt aus dem Werkzeug (2) reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft mittels der Absaugung (6) mindestens mit einer Strömungsgeschwindigkeit durchgesaugt wird, die eine turbulente Strömung erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftvolumen zwischen Absaugung (6) und dem Ende der Extrusionslinie (10) mindestens 1mal, vorzugsweise 2mal pro Minute ausgetauscht wird und/oder die Luftabsaugung intermittierend erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Kunststoffschmelze mindestens in den Übergangsbereich zwischen Schmelzezustand und teilkristallinem oder Glaszustand gesenkt wird.
Kunststoffrohr, insbesondere dickwandiges Kunststoffrohr, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 6 und mit einer Extrusionslinie nach Anspruch 1.