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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Post-Coextrusion nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und deren Verwendung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Offline-Post-Coextrusion durch welche Kunststoffschichten auf vorgefertigte Kunststoffprofile aufgebracht werden können.
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Die Post-Coextrusion ist im Stand der Technik hinreichend bekannt. Beispielsweise beschreibt die
WO 90/08639 A1 eine Vorrichtung, bei der durch ein zwischen Kalibriereinrichtung und Abzug einer Extrusionsmaschine angeordnetes zweites Extrusionswerkzeug eine Beschichtung oder eine weichelastische Dichtung an das Extrusionsprodukt anextrudiert werden. Hierbei erfolgt eine Erwärmung der Oberfläche, an die die Beschichtung oder Dichtung anextrudiert wird in Extrusionsrichtung unmittelbar vor dem zweiten Extrusionswerkzeug, wodurch eine innige Verbindung zwischen dem Extrusionsprodukt und der anextrudierten Beschichtung oder Dichtung erzielt wird.
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Obgleich durch eine derartige Post-Coextrusion zwar eine gewisse Flexibilität bei der Herstellung individualisierter Produkte und kleinerer Fertigungslose erzielt wurde bleibt am Markt das Erfordernis bestehen, die Herstellung kleiner Fertigungsmengen und möglicherweise auch eine Bedarfsfertigung wirtschaftlich zu ermöglichen. Als nachteilig hat sich hierbei erwiesen, dass auch im Falle der bekannten Post-Coextrusion ein Betrieb beider Extruder kontinuierlich erforderlich und der Ausstoß der Gesamtanordnung letztlich vom reibungslosen Betrieb beider Extruder und der damit verbundenen Komponenten abhängig ist. Beispielsweise führten daher Rüst-, Einstellungs- und Stillstandszeiten eines Extruders grundsätzlich zu einem Ausfall der Gesamtproduktion.
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Vor diesem Hintergrund hat es die vorliegende Erfindung zur Aufgabe eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile bekannter Post-Coextrusionsvorrichtungen zumindest teilweise überwindet und insbesondere die Produktionsflexibilität und -effizienz für Produkte, welche anexrudierte Beschichtungen oder dergleichen aufweisen, zu verbessern.
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Diese und weitere Aufgaben werden durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Demnach weist eine Vorrichtung zum im Wesentlichen kontinuierlichen Aufbringen wenigstens einer thermoplastischen Kunststoffschicht einer vorgegebenen Profilgeometrie auf wenigstens ein thermoplastisches Kunststoffprofil wenigstens eine zuführungsseitig angeordnete Temperiereinrichtung zum Zuführen von Wärme an wenigstens eine Oberfläche des Kunststoffprofils auf, wenigstens ein der Temperiereinrichtung in Extrusionsrichtung nachgeordnetes Extrusionswerkzeug, das wenigstens eine Extrusionsdüse aufweist, und so ausgeführt ist, dass zumindest ein Teilbereich der erwärmten Oberfläche des Kunststoffprofils in unmittelbarer Nähe zur Extrusionsdüse in Extrusionsrichtung an dieser vorbei geführt wird, wodurch die thermoplastische Kunststoffschicht in einem plastischen Zustand und im Wesentlichen die vorgegebene Profilgeometrie aufweisend auf das Kunststoffprofil aufgebracht wird, sowie wenigstens eine dem Extrusionswerkzeug in Extrusionsrichtung nachgeordnete Kalibriereinrichtung welche wenigstens eine, zur außen liegenden Kontur der vorgegebenen Profilgeometrie inverse erste innere Anlagefläche enthält, entlang derer die thermoplastische Kunststoffschicht im zumindest zunächst noch plastischen Zustand in Extrusionsrichtung geführt wird, und welche eine Mehrzahl von ersten Öffnungen aufweist, die zur Ansaugung der thermoplastischen Kunststoffschicht mittels Vakuum dienen.
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Erfindungsgemäß weist die Kalibriereinrichtung eine in Richtung des Extrusionswerkzeugs, also entgegen der Extrusionsrichtung vorspringende Kalibernase auf, wobei wenigstens eine Außenfläche der Kalibernase eine zur außen liegenden Kontur der vorgegebenen Profilgeometrie im Wesentlichen inverse zweite Anlagefläche aufweist, entlang derer die thermoplastische Kunststoffschicht im plastischen Zustand in Extrusionsrichtung geführt wird, und wobei die zweite Anlagefläche im Wesentlichen kontinuierlich mit der ersten Anlagefläche verläuft. Die zweite Anlagefläche weist zudem wenigstens eine zweite Öffnung zur Ansaugung der thermoplastischen Kunststoffschicht im plastischen Zustand mittels Vakuum auf.
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Darüber hinaus ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine der zweiten Anlagefläche vorzugsweise im Wesentlichen gegenüber liegende erste Transporteinrichtung vorgesehen, deren Abstand zur zweiten Anlagefläche durch ein Verschieben der ersten Transporteinrichtung im Wesentlichen Senkrecht zur Extrusionsrichtung einstellbar ist. Mit anderen Worten ist die erste Transporteinrichtung also in Extrusionseinrichtung nach der Extrusionsdüse angeordnet und stellt ein, der zweiten Anlagefläche zumindest teilweise gegenüber liegendes Auflager für das thermoplastische Kunststoffprofil dar.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Kunststoffprofil mit der durch die Extrusionsdüse hierauf aufgebrachten Kunststoffschicht bevorzugt zwischen der ersten Transporteinrichtung und der zweiten Anlagefläche hindurch geführt. Dabei erfolgt in einer Ausführungsform mittels der ersten Transporteinrichtung ein Transport des Kunststoffprofils durch die Gesamtvorrichtung in Extrusionsrichtung, wobei die Transporteinrichtung hierzu bevorzugt von einer Antriebseinrichtung angetrieben wird, welche wiederum bevorzugt, insbesondere hinsichtlich der Transportgeschwindigkeit durch eine Steuerungseinrichtung gesteuert wird.
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Andererseits erfolgt durch die zur Extrusionsrichtung im Wesentlichen senkrechte Verschieblichkeit der ersten Transporteinrichtung eine Veränderung des Abstandes bzw. des Anpressdrucks des Kunststoffprofils bzw. der hierauf aufgetragenen Kunststoffbeschichtung zur bzw. gegen die Extrusionsdüse und/oder die zweite Anlagefläche. Die erste Transporteinrichtung hebt somit das Kunststoffprofil, welches gewisse Elastizitätseigenschaften aufweist, gegenüber der zweiten Anlagefläche an und es kann auf diese Weise, insbesondere für den Fall der Berücksichtigung der Biegekurve des Profils, bei geeigneter Wahl der Position der ersten Transporteinrichtung bezüglich des Extrusionswerkzeugs und der Kalibriereinrichtung, der Abstand der Kunststoffprofiloberfläche bezüglich der Extrusionsdüse und/oder der Abstand der Kunststoffbeschichtungsoberfläche bezüglich der zweiten Anlagefläche variiert werden. Auf diese Weise ist gegebenenfalls eine gleichzeitige Variation bzw. Feinregelung der Schichtdicke der Kunststoffbeschichtung sowie Einflussnahme auf deren Oberflächeneigenschaften während des Coextrusionsbetriebs durch eine Veränderung der Position der ersten Transporteinrichtung bezüglich der zweiten Anlagefläche möglich.
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Bevorzugt ist die Kalibernase der Kalibriereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dabei im unmittelbaren Anschluss an das Extrusionswerkzeug angeordnet und liegt bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sogar an dem Extrusionswerkzeug an.
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Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die thermoplastische Kunststoffschicht im plastischen Zustand im Wesentlichen unmittelbar nach deren Aufbringung auf das Kunststoffprofil im Extrusionswerkzeug an der zweiten Anlagefläche entlang geführt und durch die darin angeordnete Ansaugöffnung angesaugt wird. So erfolgt bereits unmittelbar nach dem Austritt des noch plastischen Kunststoffs der thermoplastischen Kunststoffschicht ein „anheben” derselben in Richtung der zweiten Anlagefläche, wodurch eine einwandfreie Profilgeometrie bzw. Profilraumform und eine hohe Oberflächengüte gewährleistet werden können.
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Dies ist insbesondere auch dann der Fall, wenn der für die aufgebrachte thermoplastische Kunststoffschicht verwendete Kunststoff eine sehr geringe Viskosität aufweist, wie dies zum Teil beim Auftragen von besonders dünnwandigen Kunststoffschichten erforderlich sein kann, oder aber komplexe Profilgeometrien der aufgebrachten Kunststoffschicht mit nur geringen Abweichungen von der vorgegebenen Profilgeometrie zuverlässig hergestellt werden sollen.
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Obgleich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wie vorstehend beschrieben die Temperiereinrichtung und das Extrusionswerkzeug als gesonderte Komponenten bezeichnet sind, ist klar, dass diese Komponenten der Vorrichtung auch ineinander integriert sein können, also insbesondere die Temperiereinrichtung mit in das Extrusionswerkzeug, vorzugsweise in Extrusionsrichtung vor der Extrusionsdüse, eingebaut werden können.
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Die Temperiereinrichtung ist zudem vorzugsweise so eingerichtet, dass lediglich die Oberfläche des thermoplastischen Kunststoffprofils erwärmt wird, auf die die thermoplastische Kunststoffschicht aufgebracht wird. Die Erwärmung erfolgt dabei bevorzugt durch ein elektrisches Beheizen, Infrarot-Strahlung, Laser-Strahlung, durch eine Heizflüssigkeit oder dergleichen ähnliche Heizeinrichtungen. Die übrigen Teile des thermoplastischen Kunststoffprofils werden bevorzugt nicht oder nur geringfügig erwärmt, so dass eine plastische Verformung der Profilgeometrie des Kunststoffprofils nicht oder nur in geringem Maße erfolgt.
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Optimalerweise sollte die Profilgeometrie des zu beschichtenden Kunststoffprofils auch nach der Erwärmung der jeweiligen Oberfläche „stabil stehen”, während die erwärmte Oberfläche selbst zumindest teilweise plastifiziert wird, um so eine optimale Verbindung zwischen dem Kunststoffprofil und der hierauf aufzubringenden Beschichtung zu gewährleisten.
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Um dies zu erreichen, weist die Temperiereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ausführungsform einen Heißteil und einen Kaltteil auf, welche durch eine thermische Isolationsschicht getrennt sind und wobei die Temperiereinrichtung so ausgestaltet ist, dass im Wesentlichen nur die Oberfläche des Kunststoffprofils auf welche die thermoplastische Kunststoffschicht aufgebracht den Heißteil durchläuft und erhitzt wird, hingegen eine Kühlung der übrigen Bereiche des Kunststoffprofils erfolgt.
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In einer abweichenden Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch, abweichend vom vorstehend beschriebenen, das Erwärmen einer Oberfläche des Kunststoffprofils entbehrlich oder sogar unerwünscht sein. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die auf das thermoplastische Kunststoffprofil aufzubringende Kunststoffbeschichtung lösbar mit diesem verbunden sein soll, also beispielsweise lediglich durch Kohäsionskräfte gehalten werden soll, oder aber aufgrund der Profilgeometrie der Beschichtung eine Art Steck- oder Rastverbindung zwischen dem Kunststoffprofil und der Beschichtung besteht. In einem derartigen Fall kann auch das Vorhandensein der Temperiereinrichtung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung entbehrlich sein und es würde ein Auftrag der thermoplastischen Kunststoffschicht auf das kalte Kunststoffprofil erfolgen.
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Schließlich besteht weiterhin die Möglichkeit, die Temperiereinrichtung oder aber das Extrusionswerkzeug so auszugestalten, dass unmittelbar vor dem Auftrag der thermoplastischen Kunststoffschicht eine Beschichtung der Oberfläche, auf die die thermoplastische Kunststoffschicht aufgetragen werden soll, vorgenommen wird, beispielsweise durch besprühen, aufrollen, aufstreichen, mit einem Rakel oder dergleichen. Als Beschichtungsmaterialien eignen sich dabei zum einen haftvermittelnde Komponenten, die die Haftung bzw. Verschweißung der thermoplastischen Kunststoffschicht mit dem Kunststoffprofil verbessern, zum anderen sind bei anderen Anwendungen auch haftvermindernde Materialien von Vorteil, wie z. B. Trennmittel, die zu einer verminderten Haftung zwischen der Beschichtung und dem Grundprofil führen, so dass eine Lösbarkeit der anextrudierten Beschichtung an das Kunststoffprofil sicher gewährleistet ist.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist innerhalb des Extrusionswerkzeugs, der Extrusionsdüse vorzugsweise im Wesentlichen gegenüber liegend oder aber in Richtung der Kalibriereinrichtung geringfügig versetzt, eine zweite Transporteinrichtung angeordnet, deren Abstand zur Extrusionsdüse durch ein Verschieben der zweiten Transporteinrichtung im Wesentlichen senkrecht zur Extrusionsrichtung einstellbar ist. Mit anderen Worten ist die zweite Transporteinrichtung also der Extrusionsdüse im Wesentlichen gegenüber liegend angeordnet und stellt ein, der Extrusionsdüse zumindest ungefähr gegenüber liegendes Auflager für das thermoplastische Kunststoffprofil dar.
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Das Kunststoffprofil wird bevorzugt zwischen der zweiten Transporteinrichtung und der Extrusionsdüse hindurch geführt. Dabei erfolgt in einer Ausführungsform mittels der zweiten Transporteinrichtung ein Transport des Kunststoffprofils durch die Gesamtvorrichtung in Extrusionsrichtung, wobei die Transporteinrichtung hierzu bevorzugt von einer Antriebseinrichtung angetrieben wird, welche wiederum bevorzugt, insbesondere hinsichtlich der Transportgeschwindigkeit durch eine Steuerungseinrichtung gesteuert wird.
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Durch die zur Extrusionsrichtung im Wesentlichen senkrechte Verschieblichkeit der zweiten Transporteinrichtung erfolgt eine Veränderung des Abstandes bzw. des Anpressdrucks des Kunststoffprofils bzw. der hierauf aufgetragenen Kunststoffbeschichtung zur bzw. gegen die Extrusionsdüse und/oder die zweite Anlagefläche. Die zweite Transporteinrichtung hebt somit das Kunststoffprofil, welches gewisse Elastizitätseigenschaften aufweist, gegenüber der Extrusionsdüse an und es kann auf diese Weise, insbesondere für den Fall der Berücksichtigung der Biegekurve des Profils, bei geeigneter Wahl der Position der zweiten Transporteinrichtung bezüglich des Extrusionswerkzeugs und der Kalibriereinrichtung, der Abstand der Kunststoffprofiloberfläche bezüglich der Extrusionsdüse und/oder der Abstand der Kunststoffbeschichtungsoberfläche bezüglich der zweiten Anlagefläche variiert werden. Auf diese Weise ist gegebenenfalls eine gleichzeitige Variation bzw. Feinregelung der Schichtdicke der Kunststoffbeschichtung sowie Einflussnahme auf deren Oberflächeneigenschaften während des Coextrusionsbetriebs durch eine Veränderung der Position der zweiten Transporteinrichtung bezüglich der zweiten Anlagefläche möglich.
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Besonders bevorzugt kommen die erste und/oder zweite Transporteinrichtung gleichzeitig zum Einsatz und erlauben so eine genaue Regelung zum einen des Schichtauftrags der Kunststoffbeschichtung und zum anderen des Einlaufs der aufextrudierten und noch plastischen Schicht in das Kaliber. Insbesondere die Kombination der ersten Transporteinrichtung mit der Kalibernase ist hier von besonderem Vorteil, wie sich auch aus der nachfolgenden allgemeinen und detaillierten Beschreibung noch weiter ergeben wird.
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Vorzugsweise sind die erste und/oder zweite Transporteinrichtung Walzen, insbesondere Metall- oder Kunststoffwalzen, welche gegebenenfalls mit geeigneten Beschichtungen überzogen sind. In einer Ausführungsform der Erfindung, ist die erste und/oder zweite Transporteinrichtung eine Art Transportkette, -band oder -raupe, welche sich über einen längeren Bereich in Extrusionsrichtung erstreckt, allerdings wenigstens einen Bereich aufweist, der der Extrusionsdüse und/oder der zweiten Anlagefläche zumindest ungefähr gegenüber liegt und in diesem Bereich eine zur Extrusionsrichtung im Wesentlichen senkrechte Verstellmöglichkeit aufweist, mit der wiederum der Abstand zwischen der Transporteinrichtung und der jeweils gegenüber liegenden Komponente variiert werden kann.
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Besonders bevorzugt erfolgt die Einstellung des Abstandes zwischen der ersten Transporteinrichtung und der zweiten Anlagefläche bzw. zwischen der zweiten Transporteinrichtung und der Extrusionsdüse, oder ganz allgemein, die Positionsverstellung der ersten und/oder zweiten Transporteinrichtung durch erste und/oder zweite Stellelemente. Diese werden bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch Steuerungsbefehle einer oder mehrerer, gegebenenfalls kooperierender Steuerungseinrichtungen gesteuert.
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Eine bevorzugte Ausführungsform weist sowohl zur Steuerung der Transportgeschwindigkeit der ersten und/oder zweiten Transporteinrichtung als auch der Positionierung der Transporteinrichtungen und der Ansteuerung weiterer Stellelemente eine allgemeine Steuerungseinrichtung auf, die insbesondere Messwerte, wie beispielsweise die Schichtdicke und Oberflächengüte der Kunststoffbeschichtung, thermische Messwerte des Kunststoffprofils, der Werkzeuge und der Kunststoffbeschichtung, Messewerte des Extruders und der Extrusionsmaterialien, und dergleichen ähnliche Prozessparameter erhält und aufgrund dessen Steuerungsbefehle ausgibt.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kalibriereinrichtung entlang wenigstens einer Führung längsverschieblich gelagert, so dass die Kalibriereinrichtung vorzugsweise während des Betriebs der Vorrichtung im Wesentlichen parallel zur Extrusionsrichtung verschiebbar ist. Auf diese Weise lässt sich der Abstand der Kalibriereinrichtung und der Kalibernase von dem Extrusionswerkzeug verändern, was zum einen als Einstellparameter für die Produktion vorteilhaft sein kann, insbesondere in Abhängigkeit von der Transportgeschwindigkeit und/oder der Viskosität des verwendeten Kunststoffs für die thermoplastische Kunststoffbeschichtung, oder wenn eine Veränderung des Abstands des Kunststoffprofils von der Extrusionsdüse und von der zweiten Anlagefläche gleichzeitig passgenau einstellbar sein soll, beispielsweise durch Berücksichtigung der Biegekurve des Kunststoffprofils.
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Zum anderen ist die Möglichkeit, die Kalibriereinrichtung von dem Extrusionswerkzeug weg (und wieder hin) zu bewegen für das Anfahren der Vorrichtung von besonderer Bedeutung, insbesondere dann, wenn die Vorrichtung nicht im Online-Betrieb in unmittelbarer Verbindung mit der Profilextrusion zum Einsatz kommt sondern im Offline-Betrieb, also die erfindungsgemäße Vorrichtung unabhängig von der Profilextrusion betrieben wird. Durch das Fortbewegen der Kalibriereinrichtung von Extrusionswerkzeug kann beim Anfahren einer Offline-Beschichtung, also einer Beschichtung von vorgefertigten Kunststoffprofilen, ein Materialstau des Beschichtungsmaterials vor der Kalibriereinrichtung einfach abgenommen werden und hiernach die Kalibriereinrichtung bzw. die Kalibernase wieder direkt an das Extrusionswerkzeug heran gefahren werden.
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Die Längsverschieblichkeit der Kalibriereinrichtung ermöglicht daher in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Ausführung der Post-Coextrusionsvorrichtung einen besonders effizienten Einsatz, insbesondere beim Offline-Betrieb, wodurch die Herstellung kleiner Fertigungslose oder sogar Bedarfsfertigung ermöglicht wird, da sowohl eine Zeiteinsparung beim Anfahren erfolgt als auch ein lediglich sehr geringer Materialverlust. Insbesondere ist auch die Unterbrechung des kontinuierlichen Profilherstellungsbetriebs nicht erforderlich, um die Beschichtungs-Extrusion neu einzurichten sondern die erfindungsgemäße Vorrichtung kann direkt mit vorgefertigten Kunststoffprofilen beschickt werden, die in einem völlig getrennten Extrusionsprozess als „Stangenware” hergestellt und gelagert wurden.
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Insbesondere ist anzumerken, dass die Längsverschieblichkeit der Kalibriereinrichtung bereits alleine, d. h. auch ohne das Vorhandensein einer Kalibernase am Kaliber und gegebenenfalls weitere Merkmale der Erfindung zur gewünschten Verbesserung der Effizienz und Flexibilität der Post-Coextrusion beim Aufbringen von Beschichtungen auf thermoplastische Kunststoffprofile, besonders im Offline-Betrieb führt. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird daher auch ausdrücklich eine Vorrichtung als zur Erfindung gehörig angesehen, die zwar gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ausgebildet ist, allerdings darüber hinaus lediglich die Merkmale des Anspruchs 6 aufweist, also eine Längsverschieblichkeit der Kalibriereinrichtung und keine sich zum Extrusionswerkzeug erstreckende Kalibernase mit deren entsprechenden weiteren Merkmalen.
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Zudem wird durch die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit längsverschieblicher Kalibriereinrichtung aber auch der Einsatz im Online-Betrieb vereinfacht und effizienter, da auch hier schnelle Materialwechsel für die Beschichtung möglich werden, oder aber auch hier ein Wiederanfahren der Anlage nach einem Stillstand beschleunigt werden kann.
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Bevorzugt erfolgt die Längsverschiebung der Kalibriereinrichtung durch ein lineares, drittes Stellelement, welches bevorzugt ebenfalls durch Steuerungsbefehle der Steuerungseinrichtung gesteuert wird. Dadurch kann der Anfahrprozess, beispielsweise bei der Offline-Produktion bis zu einem gewissen Maß automatisiert werden, so dass beispielsweise nach der manuellen Abnahme des Überschussmaterials zwischen Extrusionswerkzeug und Kalibernase der Betrieb automatisch aufgenommen wird und eine kontinuierliche Einregelung der Prozessparameter, wie zum Beispiel Transportgeschwindigkeit, Schichtdicke, Materialfluss, Position der Transporteinrichtungen und der Kalibriereinrichtung etc. durch die Steuerungseinrichtung erfolgt.
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Insgesamt erlauben die Merkmale der Erfindung im einzelnen aber optimalerweise in Kombination eine Effizienzsteigerung bei der Herstellung beschichteter Kunststoffprofile, zum Beispiel von thermoplastischen Fensterprofilen mit Dekorschichten oder dergleichen.
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Diese Effizienzsteigerung macht sich besonders bemerkbar, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung im Offline-Betrieb, also unabhängig von der Kunststoffprofilherstellung betrieben wird, wozu sie durch die erfindungsgemäßen Merkmale auch besonders geeignet ist. Hierdurch können kleinste Mengen beschichtet und sogar unmittelbar nach Bedarf gefertigt werden.
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Unter thermoplastischer Beschichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung werden zum einen dünnschichtige Aufträge, wie z. B. Dekorschichten, im Wesentlichen flächige Deckelemente und dergleichen verstanden, wie auch dickere Elemente, die eine klar definierte Profilraumform aufweisen, wie beispielsweise Dichtungsprofile, stabförmige Elemente und dergleichen.
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Weitere Aspekte der Erfindung, insbesondere auch zu deren Verwendung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen sowie den Ansprüchen. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Post-Coextrusionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung der Post-Coextrusionsvorrichtung gemäß 1 im Anfahrbetrieb.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Post-Coextrusionsvorrichtung mit einer auf einer Grundplatte 1 angeordneten Temperiereinrichtung 10, einem Extrusionswerkzeug 20 und einer Kalibriereinrichtung 30. Die Vorrichtung ist dazu eingerichtet, auf ein vorproduziertes thermoplastisches Kunststoff-Fensterprofl 2 eine thermoplastische Kunststoffschicht 3 aufzubringen.
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Hierzu durchläuft das Kunststoffprofil 2 die Temperiereinrichtung 10, wobei die Oberfläche, auf die die Kunststoffschicht 3 aufgebracht wird innerhalb des Heißteils 13 bis zur Plastifizierung erwärmt wird. Der übrige Bereich des Kunststoffprofils wird gleichzeitig innerhalb des Kaltteils 11 der Temperiereinrichtung 10 gekühlt, so dass eine Erwärmung bzw. Plastifizierung das Kunststoffprofils 2 über die relevante Oberfläche hinaus nicht oder nur in geringem Maße erfolgt.
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Heißteil 13 und Kaltteil 11 der Temperiereinrichtung sind durch eine Hochleistungs-Isolationsschicht 12 thermisch voneinander entkoppelt, wodurch der Temperaturgradient im zu beschichtenden Kunststoffprofil maximiert wird. Kaltteil 11 wird durch Kühlmittelzu- und -abflüsse 16 mit Kühlmittel – in der Regel Wasser – versorgt, während Heißteil 13 durch Energieversorgung 15 mit Energie, vorzugsweise elektrischer Energie versorgt wird.
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Nach dem Durchlauf von Kunststoffprofil 2 durch die Temperiereinrichtung 10 ist optimalerweise lediglich die zu beschichtende Oberfläche des Kunststoffprofils 2 – die Oberseite des Kunststoffprofils 2 im Falle der 1 – „angeschmolzen”, während der Rest des Profils deutlich unterhalb der Plastifizierungstemperatur des thermoplastischen Kunststoffes des Profils temperiert ist.
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Im Anschluss an die Temperiereinrichtung 10 in Extrusionsrichtung (Pfeilrichtung in 1) durchläuft das Kunststoffprofil 2 das Extrusionswerkzeug 20, in welchem die von oben angreifende Extrusionsdüse 21, welche mit plastifiziertem thermoplastischen Kunststoff 100 aus einem Extruder – nicht dargestellt – gespeist wird, eine Kunststoffbeschichtung 3 auf das Kunststoffprofil 2 aufbringt bzw. aufspritzt. Die Extrusionsdüse bringt dabei die Kunststoffbeschichtung 3 mit einer vorgegebenen Profilgeometrie auf das Kunststoffprofil 2 auf.
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Der Extrusionsdüse 21 gegenüber liegend ist die zweite Transporteinrichtung 42 angeordnet, deren vertikale Position durch das Stellelement 40, 41 veränderbar ist, so dass durch ein Anheben der Transporteinrichtung 42 Einfluss auf die durch die Extrusionsdüse 21 aufgebrachte Schichtdicke genommen werden kann, die Schichtdicke des Auftrags also auf einfache Weise durch ein Verändern der vertikalen Lage der zweiten Transporteinrichtung 42 verändert werden kann, bei gleichzeitiger Einhaltung der übrigen Konturen der Profilgeometrie der Kunststoffschicht 3.
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In Extrusionsrichtung hinter dem Extrusionswerkzeug 20 ist die Kalibriereinrichtung 30 angeordnet, in welche das Kunststoffprofil 2 nach dessen Beschichtung innerhalb des Extrusionswerkzeugs 20 einläuft. Die Kalibriereinrichtung ist dazu vorgesehen, lediglich die Profilgeometrie der aufgebrachten thermoplastischen Kunststoffbeschichtung an sich bzw. in Bezug auf die Geometrie des übrigen Kunststoffprofils zu kalibrieren sowie die durch die Temperiereinrichtung 10 und den aufgespritzten heißen Kunststoff 100 in das System Kunststoffprofil und -beschichtung eingebrachte Wärme wieder zu entziehen, zumindest soweit, dass die thermoplastische Beschichtung eine ausreichende Formstabilität erreicht hat. Hierzu wird der Kalibriereinrichtung 30 über einen der Anschlüsse 35 Kühlmittel – in der Regel Wasser – zugeführt und gleichzeitig über den Anschluss eine Vakuumabsaugung vorgenommen.
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Durch eine Vielzahl von Öffnungen innerhalb der Kalibriereinrichtung, insbesondere an der zur außen liegenden Kontur der vorgegebenen Profilgeometrie der Kunststoffschicht inversen ersten inneren Anlagefläche, entlang derer die thermoplastische Kunststoffschicht in Extrusionsrichtung geführt wird, wird der zum Teil noch plastischen Oberfläche der Kunststoffschicht Kühlmittel zugeführt, während es über eine weitere Vielzahl von Öffnungen durch die Vakuumabsaugung wieder abgesaugt wird. Hierdurch entsteht entlang der ersten Anlagefläche ein Gleitfilm, entlang dessen die Oberfläche der Profilgeometrie bei gleichzeitiger Abkühlung und Verfestigung gleitet.
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Derartige Öffnungen zur Zuführung von Kühlmittel sowie gleichermaßen zur Ab- bzw. Ansaugung des Kühlmittels sind auch an der von der Kalibrierungseinrichtung 30 in Richtung des Extrusionswerkzeugs 20 sich erstreckenden Kalibernase 31 vorgesehen, die ebenfalls über die Anschlüsse 35 der Kalibriereinrichtung 30 gespeist werden. Durch die Öffnungen innerhalb der Kalibernase 31, insbesondere an der zur außen liegenden Kontur der vorgegebenen Profilgeometrie der Kunststoffschicht inversen zweiten äußeren Anlagefläche der Kalibernase 31, wird die thermoplastische Kunststoffschicht in Extrusionsrichtung entlang geführt, wobei der noch plastischen Oberfläche der Kunststoffschicht auch hier, zumindest in geringem Maße, Kühlmittel zugeführt wird, während es über eine weitere Vielzahl von Öffnungen durch die Vakuumabsaugung wieder abgesaugt wird.
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Hierdurch entsteht entlang der zweiten Anlagefläche ein Gleitfilm, entlang dessen die Oberfläche der Profilgeometrie bei gleichzeitiger Abkühlung und Verfestigung gleitet. Gleichzeitig erfolgt durch die Vakuum-Ansaugung eine „Anhebung” der noch plastischen Kunststoffschicht, so dass diese ihre Profilgeometrie behält und nicht durch beispielsweise einen schwerkraftbedingten Fluss zur Verformung neigt.
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1 zeigt insbesondere die Nähe der Kalibernase 31 zum Extrusionswerkzeug 20 deutlich. Das aus dem Extrusionswerkzeug 20 auslaufende Kunststoffprofil 2 mit der darauf aufliegenden Kunststoffschicht 3 wird durch die zweite Anlagefläche unmittelbar nach dessen Auftrag nahezu sofort einer Kalibrierung und Kühlung unterzogen, wobei durch die zweite Anlagefläche der Kalibernase 31 zunächst lediglich die plastische Kunststoffschicht „bearbeitet” wird. Erst nach dem hiernach folgenden Einlaufen des Kunststoffprofils 2 in die Kalibrierungseinrichtung 30 erfolgt dann eine Kalibrierung der Kunststoffschicht, die zu diesem Zeitpunkt noch immer plastisch ist, allerdings dennoch bereits eine stabilisierende Oberflächenschicht gebildet hat, bezüglich der übrigen Kunststoffprofilgeometrie.
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Der Kalibernase 31 gegenüber liegend ist die erste Transporteinrichtung 52 angeordnet, deren vertikale Position durch das Stellelement 50, 51 ebenfalls individuell veränderbar ist, so dass durch ein Anheben der Transporteinrichtung 52 Einfluss auf den Abstand zwischen der Oberfläche der Kunststoffschicht und der zweiten Anlagefläche genommen werden kann. Insbesondere bei einer leichten Neigung der zweiten Anlagefläche bezüglich der Extrusionsrichtung kann so die Oberfläche der Kunststoffschicht auf einfache Weise und sehr gut kontrollierbar durch ein Verändern der vertikalen Lage der ersten Transporteinrichtung 52 an die zweite Anlagefläche herangeführt werden.
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Erste und zweite Transporteinrichtung 42, 52 sind zudem von einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung angetrieben, so dass bei der vorliegenden Vorrichtung zum Aufbringen von thermoplastischen Kunststoffschichten auf vorproduzierte Kunststoffprofile, insbesondere im Offline-Betrieb, auf einen Abzug verzichtet werden kann. Dies führt zu einer deutlich kompakteren Ausführung der Vorrichtung und erlaubt zudem einen besonders einfachen Aufbau, wobei die Transporteinrichtungen 42, 52 gleichzeitig durch ihre vertikale Verstellmöglichkeit unmittelbaren Einfluss auf weitere Prozessparameter wie Schichtdicke und Oberflächenbeschaffenheit nehmen können.
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Die Kalibriereinrichtung 30 ist schließlich entlang einer Linear-Kugellagerung 33 in bzw. entgegen der Extrusionsrichtung verschieblich auf der Grundplatte 1 angeordnet. Hierdurch kann die Kalibriereinrichtung 30 vom Extrusionswerkzeug 20 „entfernt” werden, um beispielsweise das Anfahren der Offline-Post-Coextrusion zu beschleunigen. Dies wird weiter unten mit Bezug auf 2 ausgeführt.
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Die Längsverschiebung der Kalibriereinrichtung 30 erfolgt durch ein Stellelement 60, 61, so dass hierdurch eine Verschiebung der Kalibriereinrichtung 30 während des Betriebs möglich ist, da so eine sehr präzise und kontinuierliche Versschiebung der Kalibriereinrichtung 30 vorgenommen werden kann. Sowohl die Stellelemente der ersten und zweiten Transporteinrichtung als auch das der Längsverschiebung der Kalibriereinrichtung werden durch Steuerbefehle der zentralen Steuerungseinrichtung 70 gesteuert, die eine Überwachung einer Vielzahl von ihr zugeführten Prozessparametern 71, wie z. B. Temperaturen, Geschwindigkeiten, Massendurchsatz, Dicken, etc. durchführt und aufgrund dessen eine im Wesentlichen autonome Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vornimmt.
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2 zeigt die mit Bezug auf 1 bereits beschriebene Vorrichtung in einem Anfahrprozess. In 2 ist die Kalibriereinrichtung durch das Stellelement 60 von dem Extrusionswerkzeug in Extrusionsrichtung „weg gefahren”, wobei erkennbar ist, dass sich aufgrund thermischer Instabilitäten, wie sie beim Anfahren eines Extrusionsprozesses üblich sind, ein Materialstau 5 des Beschichtungsmaterials unmittelbar vor dem Einlauf in die Kalibriereinrichtung 30 bzw. der daran angeordneten Kalibernase 31 aufgebaut hat. Die „weg gefahrene” Kalibriereinrichtung erlaubt nun ein einfaches manuelles Abnehmen des Materialstaus 5, wonach der Extrusionsprozess kontinuierlich anlaufen kann und gleichzeitig durch das Stellelement 60 die Kalibriereinrichtung 30 an das Extrusionswerkzeug herangefahren und ggf. durch ein geringfügiges Anheben des Stellelementes 50, 51 und damit der ersten Transporteinrichtung 52 ein optimaler Einlauf des beschichteten Kunststoffprofils in die Kalibriereinrichtung 30 bzw. an die Kalibernase 31 heran gewährleistet wird.
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Dieser Anfahrprozess kann durch die Möglichkeit, die Kalibriereinrichtung 30 vom Extrusionswerkzeug „weg zufahren” innerhalb kürzester Zeit erfolgen so dass bei der Neueinrichtung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. z. B. nach einem Wechsel des Beschichtungsmaterials nur ein sehr geringer Abschnitt des Kunststoffprofils 2 zu verwerfen ist.
