DE102013102070B4 - Extrusion tool for the production of integral foam boards - Google Patents

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Abstract

Extrusionswerkzeug (100) für die Herstellung von Integralschaumplatten, wenigstens umfassend: – ein Düsengehäuse (10) mit wenigstens einem innen liegenden Fließkanal (11), der sich von einer Einlauföffnung zu einer schlitzförmigen Austrittsöffnung mit einer lichten Öffnungshöhe H1 erstreckt, wobei der Fließkanal (11) zwischen der Einlauföffnung und der Austrittsöffnung zumindest in einem Teil seiner Länge aufgeweitet ist und wobei in dem aufgeweiteten Bereich eine Strom teilende Mittelplatte (15) im Fließkanal (11) angeordnet ist, welche sich mit einer Spitze (16) bis an oder in die Austrittsöffnung erstreckt – und eine Kalibriereinheit (30) mit einem länglichen Durchtrittskanal (31), der sich an die Austrittsöffnung des Düsengehäuses (10) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Düsengehäuse (10) und der Kalibriereinheit (30) eine Kühlplatte (20) mit einem Durchtrittskanal (21) vorgesehen ist, wobei sich die lichte Höhe des Durchtrittskanals (21) der Kühlplatte (20) von einer Öffnungshöhe H1 an der der Austrittsöffnung des Düsengehäuses (10) zugewandten Seite auf eine Düsenöffnungshöhe H2 an der dem Durchtrittskanal (31) der Kalibriereinheit zugewandten Seite erweitert, wobei H2 größer ist als H1 und wobei die Begrenzungskanten des Durchtrittskanals (21) im Schnitt gesehen einen Winkel α von 0,3° bis 10° einschließen.An extrusion die (100) for the manufacture of integral foam panels, comprising at least: - a nozzle housing (10) having at least one internal flow channel (11) extending from an inlet opening to a slot-shaped outlet opening with a clearance opening height H1, the flow channel (11 ) is widened between the inlet opening and the outlet opening at least in part of its length and wherein in the expanded area a flow dividing middle plate (15) in the flow channel (11) is arranged, which with a tip (16) up to or into the outlet opening extends - and a calibration unit (30) having an elongated passageway (31), which adjoins the outlet opening of the nozzle housing (10), characterized in that between the nozzle housing (10) and the calibration unit (30) with a cooling plate (20) a passageway (21) is provided, wherein the clear height of the passageway (2 1) of the cooling plate (20) extends from an opening height H1 on the side facing the outlet opening of the nozzle housing (10) to a nozzle opening height H2 at the side facing the passage channel (31) of the calibration unit, H2 being greater than H1 and the boundary edges of Passage channel (21) seen in section an angle α of 0.3 ° to 10 °.

Description

Die Erfindung betrifft ein Extrusionswerkzeug für die Herstellung von Integralschaumplatten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an extrusion tool for the production of integral foam sheets according to the preamble of claim 1.

Integralschaumplatten werden durch Extrusion aus einem mit einem Treibmittel aufgeschäumten Kunststoff wie beispielsweise Hart-PVC hergestellt. Durch die Aufschäumung nach innen können größere Plattenstärken bei erheblich verringerter Dichte gegenüber Vollmaterial erzielt werden. Die extrudierte Kunststoffschaummasse wird beim Eintritt in das Düsengehäuse in zwei Materialströme aufgeteilt, durch einen Düsenspalt ausgepresst.Integral foam panels are made by extrusion from a foamed with a blowing agent plastic such as rigid PVC. By foaming inward larger plate thicknesses can be achieved at significantly reduced density compared to solid material. The extruded plastic foam mass is divided on entry into the nozzle housing in two streams of material, squeezed through a die gap.

Bei diesem an sich bekannten Verfahren wird ein gattungsgemäßes Düsenwerkzeug eingesetzt. Im Düsengehäuse sind zwei kleiderbügel- oder fischschwanzförmige Verteilergeometrien gleichmäßig über der Düsenbreite verteilt ausgebildet, die von der Schmelze durchlaufen werden. Eine Mittelplatte dient dazu, den Schmelzestrom aufzuteilen. Die beiden Teilströme der Schmelze werden durch die beiden Düsenspalte gepresst und vereinigen sich am Ende der Fließkanäle, also am Ende der Mittelplatte, wieder.In this known method, a generic nozzle tool is used. In the nozzle housing two hanger or fish tail shaped distributor geometries are uniformly distributed over the nozzle width, which are traversed by the melt. A center plate serves to divide the melt stream. The two partial streams of the melt are pressed through the two die gaps and reunite at the end of the flow channels, ie at the end of the center plate.

Die Schmelze schäumt nach innen auf und durchläuft ein sich direkt anschließendes, gekühltes Kalibrierwerkzeug und anschließend die gekühlte Kalibriereinheit. Durch die Kurzkalibrierung mittels der Kühlplatte werden die beiden äußeren Oberflächen des extrudierten Stranges schlagartig abgekühlt, wodurch der Aufschäumvorgang an der Oberfläche unterdrückt wird. Die Integralschaumplatte ist deshalb durch beidseitig geschlossene und glatte Oberflächen sowie einen im Inneren vorhandenen porösen Kern gekennzeichnet.The melt foams inwards and passes through a directly following, cooled calibration tool and then the cooled calibration unit. The short calibration by means of the cooling plate, the two outer surfaces of the extruded strand are cooled suddenly, whereby the Aufschäumvorgang is suppressed on the surface. The integral foam board is therefore characterized by both sides closed and smooth surfaces and an existing inside porous core.

Im Spitzenbereich der Mittelplatte können überschüssige Gasanteile des aufschäumenden Materials abgeleitet werden. Die Austrittsöffnung am Gehäuse hat eine lichte Höhe, die nahezu der lichten Höhe des Durchtrittskanals in der Kühlplatte und des Durchtrittskanals der sich anschließenden Kalibriereinheit entspricht.Excess gas fractions of the intumescent material can be dissipated in the tip region of the center plate. The outlet opening on the housing has a clear height, which corresponds almost to the clear height of the passageway in the cooling plate and the passageway of the subsequent calibration unit.

Der Nachteil bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung einer Integralschaumplatte und des dafür eingesetzten Extrusionswerkzeugs besteht darin, dass für jede Plattenbreite, aber insbesondere auch für jede Plattenstärke ein separates Werkzeug benötigt wird, um einen lunkerfreien Schaumquerschnitt zu erzeugen.The disadvantage of the known method for producing an integral foam sheet and the extrusion tool used therefor is that a separate tool is required for each sheet width, but especially for each sheet thickness, to produce a void-free foam cross-section.

Die US 33461 496 A beschreibt eine Vorrichtung zur Extrusion eines thermoplastischen Schaums. Dabei kann eine Kühlvorrichtung mit einem sich erweiternden inneren Fließkanal vorgesehen sein. Eine sich anschließende Kalibrierung zur Einhaltung einer definierten Plattenstärke an dem extrudierten Kunststoffschaumprofil ist jedoch nicht vorgesehen.The US 33461 496 A describes a device for the extrusion of a thermoplastic foam. In this case, a cooling device can be provided with a widening inner flow channel. However, a subsequent calibration to maintain a defined plate thickness on the extruded plastic foam profile is not provided.

Die DE-A 1 704 754 gibt eine Breitschlitzdüse für das Strangpressen von Schaumstoffbahnen an. Im Fließkanal des Düsenwerkzeugs ist ein Staubalken vorgesehen, um Wirbel zu erzeugen. Am Ende des Fließkanals ist ein Mundstück vorgesehen, das sich trichterförmig erweitert. Eine sich anschließende Kalibrierung zur Einhaltung einer definierten Plattenstärke an dem extrudierten Kunststoffschaumprofil ist auch hier nicht vorgesehen.The DE-A 1 704 754 specifies a slot die for extruding foam sheets. In the flow channel of the nozzle tool, a dust bar is provided to generate vortices. At the end of the flow channel, a mouthpiece is provided, which widens in a funnel shape. A subsequent calibration to maintain a defined plate thickness of the extruded plastic foam profile is not provided here.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Extrusionswerkzeug anzugeben, durch das mit geringem Materialaufwand und geringen Rüstzeiten die Verwendung verschiedener Kalibrierwerkzeuge ermöglicht wird.The object of the present invention is therefore to provide an extrusion tool, by means of which the use of different calibration tools is made possible with low material costs and short makeready times.

Diese Aufgabe wird durch ein Extrusionswerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by an extrusion tool having the features of claim 1.

Überraschenderweise wurde entdeckt, dass eine trichterförmige Aufweitung des Düsenspaltes in einer Kurzkalibrierung, die als sogenannte Kühlplatte ausgebildet und die zwischen dem Düsengehäuse und der Kalibriereinheit angeordnet ist, ausreichend ist, um den geschäumten Schmelzestrom in das sich anschließende Kalibrierwerkzeug zu überführen und dabei den Dickensprung von einer kleinen Höhe an der Austrittsöffnung des Düsengehäuses zu einer größeren Höhe der Kalibriereinheit auszugleichen.Surprisingly, it has been discovered that a funnel-shaped widening of the nozzle gap in a short calibration, which is designed as a so-called cooling plate and which is arranged between the nozzle housing and the calibration unit, is sufficient to transfer the foamed melt stream into the subsequent calibration tool and thereby the thickness jump of a small height at the outlet opening of the nozzle housing to compensate for a greater height of the calibration unit.

Es wird also einerseits durch die Kühlplatte ein Adapter bereitgestellt, um den Stärkeunterschied der kleineren Austrittshöhe am Düsengehäuse auf eine größere Nennstärke entsprechend der herzustellenden Plattenstärke auszugleichen. Andererseits erfolgt auch eine erste Kühlung in der Kühlplatte. Ohne die Verwendung einer solchen konisch aufspringenden Kühlplatte würde bei einem Dickensprung zwischen der Austrittöffnung des Düsengehäuses oder der Austrittsöffnung einer Kühlplatte mit einem Durchtrittskanal mit konstanter Höhe und dem Spalt der Kalibriereinheit der Schaum in der Plattenmitte grobporig sein und zur Lunkerbildung neigen, da das Potenzial zum erneuten Aufschäumen auf das gewünschte Endmaß nur noch aus der noch nicht abgekühlten Plattenmitte kommen könnte. Zugleich würden die Seitenkanten der extrudierten Platte nicht mehr gut ausgebildet und an den Außenseiten einfallen, da sie schon in der herkömmlichen Kühlplatte mit parallelem Durchgangsspalt zu stark abgekühlt worden wären und die neue Maßänderung nicht mehr mitmachen könnten.Thus, on the one hand, an adapter is provided by the cooling plate in order to compensate for the difference in intensity of the smaller outlet height on the nozzle housing to a greater nominal thickness in accordance with the plate thickness to be produced. On the other hand, there is also a first cooling in the cooling plate. Without the use of such a conically rising cooling plate would at a thickness jump between the outlet opening of the nozzle housing or the outlet opening of a cooling plate with a passageway with a constant Height and the gap of the calibration unit, the foam in the middle of the plate be coarse-pored and tend to cavitation, since the potential for re-foaming to the desired final size could only come from the not yet cooled center plate. At the same time, the side edges of the extruded plate would no longer be well formed and come to the outside, since they would have been too cold in the conventional cold plate with parallel passage gap and the new dimensional change could not join.

Verwendet man hingegen wie nach der Erfindung vorgesehen eine Kühlplatte mit einem in Fließrichtung trichterförmig aufgeweiteten Querschnitt, so bleibt die Schaumstruktur im Plattenkern über den gesamten Querschnitt erhalten. Auch werden die Schaumplattenoberflächen intensiv gekühlt, um die gewünschte geschlossene Oberfläche der Integralschaumplatte auszubilden, da sie kontinuierlich an der trichterförmig aufgeweiteten Kühlplatte anliegen. Die Seitenkanten werden auf die neue, durch das eigentliche Kalibrierwerkzeug vorgegebene Plattenstärke gedehnt und fallen deshalb im Außenbereich nicht ab.If, however, as provided according to the invention, a cooling plate with a funnel-shaped in the flow direction expanded cross-section, the foam structure remains in the plate core over the entire cross section. Also, the foam plate surfaces are intensively cooled to form the desired closed surface of the integral foam sheet, as they rest continuously against the funnel-shaped flared cooling plate. The side edges are stretched to the new, given by the actual calibration tool plate thickness and therefore do not fall off in the outdoor area.

Auf diese Weise ist es gemäß der Erfindung möglich, mit einem Grundwerkzeug durch alleinigen Austausch der Kühlplatten verschiedene Plattenstärken bei gleicher Breite zu fertigen.In this way, it is possible according to the invention to produce with a basic tool by replacing only the cooling plates different plate thicknesses at the same width.

Beispielsweise wurden folgende Maßkombinationen von einer Öffnungshöhe H1 der Kühlplatte beginnend an der dem Düsengehäuse zugewandten Seite und der Höhe H2 an der der Kalibriereinheit zugewandten Seite andererseits getestet. Neben der Kühlplatte mit einem sich erweiterndem Durchtrittskanal kann auch eine Kühlplatte mit parallelen Begrenzungsflächen im Durchtrittskanal benutzt werden. Damit können wie bisher Kalibriereinheiten und Düsengehäuse verbunden werden, die gleiche Nennhöhen besitzen: Nennhöhe H1 (Düsengehäuse) [mm] Nennhöhe H2 (Plattenhöhe) [mm] Höhe Einlauf Kalibriereinheit [mm] 7,4 8 8,2 10 10,3 9,4 10 10,3 13 13,3 15 15,3 17 17,4 11 17 17,4 19 19,4 16,2 17 17,4 19 19,4 22,5 24 24,5 26 26,5 27 27,5 30 30,5 For example, the following dimensional combinations were tested from an opening height H1 of the cooling plate starting on the side facing the nozzle housing and the height H2 on the side facing the calibration unit on the other hand. In addition to the cooling plate with an expanding passageway, a cooling plate with parallel boundary surfaces in the passageway can be used. As before, calibration units and nozzle housings with the same nominal heights can be connected: Nominal height H1 (nozzle housing) [mm] Nominal height H2 (plate height) [mm] Height infeed calibration unit [mm] 7.4 8th 8.2 10 10.3 9.4 10 10.3 13 13.3 15 15.3 17 17.4 11 17 17.4 19 19.4 16.2 17 17.4 19 19.4 22.5 24 24.5 26 26.5 27 27.5 30 30.5

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen jeweils Im Schnitt:The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The figures show each In section:

1 ein Extrusionswerkzeug und 1 an extrusion tool and

2 den Durchtrittskanal des Extrusionswerkzeugs in Vergrößerung. 2 the passageway of the extrusion tool in magnification.

Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Extrusionswerkzeug 100 mit einem Düsengehäuse 10 und einer seitlich angesetzten, aber vorzugsweise thermisch getrennten Kühlplatte 20. Das eigentliche Kalibrierwerkzeug 30, das sich noch über eine beträchtliche Länge in Abzugsrichtung erstreckt, um die endgültige Form der hergestellten Kunststoffplatte vorzugeben, ist mit strichpunktierten Linien lediglich angedeutet.The 1 shows an inventive extrusion tool 100 with a nozzle housing 10 and a laterally but preferably thermally separated cooling plate 20 , The actual calibration tool 30 , which still extends over a considerable length in the withdrawal direction to specify the final shape of the plastic sheet produced, is indicated by dotted lines only.

Das Extrusionswerkzeug 100 besitzt ein Düsengehäuse 10, wie grundsätzlich bekannt mit einem Ober- und Unterteil sowie einer dazwischen eigesetzten Mittelplatte 15, die sich zur Austrittsöffnung hin verjüngt und spitz zuläuft. Die beiden Schmelzeströme, die durch die jeweils zwischen Oberteil und Mittelplatte bzw. Unterteil und Mittelplatte eingearbeitete Verteilergeometrie gleichmäßig über der Breite verteilt und durch die Fließkanäle 11 gespeist werden, werden im Bereich einer Spitze 16 durch Schäumung nach innen wiedervereinigt.The extrusion tool 100 has a nozzle housing 10 , as basically known with a top and bottom part and a middle plate set in between 15 , which tapers towards the outlet opening and tapers to a point. The two melt streams, which are distributed uniformly over the width by the distributor geometry incorporated between the upper part and middle plate or lower part and central plate, and through the flow channels 11 are fed in the area of a peak 16 reunited by foaming inward.

Nahezu übergangslos, wenn auch mit einem geringen Luftspalt auf Abstand gehalten, schließt sich die Kühlplatte 20 an, die mit zahlreichen Kühlbohrungen 23 versehen ist. Wesentlich ist der Durchgangsspalt 21, der sich von einer Höhe H1 an der Eintrittsseite auf eine Höhe H2 an der Austrittsseite erweitert. Die Maße sind in der vergrößerten Ausschnittszeichnung in 2 dargestellt.Almost seamless, although kept at a distance with a small air gap, the cooling plate closes 20 on, with numerous cooling holes 23 is provided. Essential is the passage gap 21 extending from a height H1 at the entrance side to a height H2 at the exit side. The dimensions are in the enlarged detail drawing in 2 shown.

Wesentlich ist, dass die Länge der Kühlplatte 20 in Fließrichtung kurz ist und etwa das 2-fache bis 5-fache der mittleren Höhe im Durchgangsspalt 21 beträgt. Die Kühlplattenstärke, bzw. die Länge des Fließwegs in der Kühlplatte 20 liegt also insbesondere zwischen ca. 40 und 130 mm.It is essential that the length of the cooling plate 20 is short in the flow direction and about 2 times to 5 times the mean height in the passage gap 21 is. The cooling plate thickness, or the length of the flow path in the cooling plate 20 is thus in particular between about 40 and 130 mm.

Durch die kurze Länge werden nur die Oberflächen eingefroren, ohne den Kunststoffschaum im mittleren Bereich zu stark abzukühlen. Auf die Weise wird der Innendruck des Kunststoffschaumes bis in die sich anschließende Kalibriereinheit 30 aufrecht erhalten, so dass die Schaumoberflächen an der Kalibriereinheit gut anliegen. Dies führt zur Ausbildung einer porenfreien, glatten und vollständig geschlossenen Oberfläche der extrudierten Platten.Due to the short length, only the surfaces are frozen, without cooling the plastic foam in the middle area too much. In this way, the internal pressure of the plastic foam until the subsequent Kalibriereinheit 30 maintained, so that the foam surfaces fit well on the calibration unit. This results in the formation of a non-porous, smooth and fully closed surface of the extruded sheets.

Claims (7)

Extrusionswerkzeug (100) für die Herstellung von Integralschaumplatten, wenigstens umfassend: – ein Düsengehäuse (10) mit wenigstens einem innen liegenden Fließkanal (11), der sich von einer Einlauföffnung zu einer schlitzförmigen Austrittsöffnung mit einer lichten Öffnungshöhe H1 erstreckt, wobei der Fließkanal (11) zwischen der Einlauföffnung und der Austrittsöffnung zumindest in einem Teil seiner Länge aufgeweitet ist und wobei in dem aufgeweiteten Bereich eine Strom teilende Mittelplatte (15) im Fließkanal (11) angeordnet ist, welche sich mit einer Spitze (16) bis an oder in die Austrittsöffnung erstreckt – und eine Kalibriereinheit (30) mit einem länglichen Durchtrittskanal (31), der sich an die Austrittsöffnung des Düsengehäuses (10) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Düsengehäuse (10) und der Kalibriereinheit (30) eine Kühlplatte (20) mit einem Durchtrittskanal (21) vorgesehen ist, wobei sich die lichte Höhe des Durchtrittskanals (21) der Kühlplatte (20) von einer Öffnungshöhe H1 an der der Austrittsöffnung des Düsengehäuses (10) zugewandten Seite auf eine Düsenöffnungshöhe H2 an der dem Durchtrittskanal (31) der Kalibriereinheit zugewandten Seite erweitert, wobei H2 größer ist als H1 und wobei die Begrenzungskanten des Durchtrittskanals (21) im Schnitt gesehen einen Winkel α von 0,3° bis 10° einschließen.Extrusion tool ( 100 ) for the production of integral foam panels, comprising at least: - a nozzle housing ( 10 ) with at least one internal flow channel ( 11 ) which extends from an inlet opening to a slot-shaped outlet opening with a clear opening height H1, wherein the flow channel ( 11 ) is widened between the inlet opening and the outlet opening at least in part of its length, and wherein in the widened region a central plate dividing the flow ( 15 ) in the flow channel ( 11 ) arranged with a tip ( 16 ) extends to or into the outlet opening - and a calibration unit ( 30 ) with an elongate passageway ( 31 ), which adjoins the outlet opening of the nozzle housing ( 10 ), characterized in that between the nozzle housing ( 10 ) and the calibration unit ( 30 ) a cooling plate ( 20 ) with a passageway ( 21 ) is provided, wherein the clear height of the passage channel ( 21 ) of the cooling plate ( 20 ) from an opening height H1 at the outlet opening of the nozzle housing ( 10 ) facing side to a nozzle opening height H2 at the passageway ( 31 extended to the calibration unit side, where H2 is greater than H1 and wherein the boundary edges of the passage channel ( 21 ) when viewed at an angle α of 0.3 ° to 10 °. Extrusionswerkzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass H1 = 7,4 mm und H2 = 8 mm oder 11 mm beträgt.Extrusion tool ( 100 ) according to claim 1, characterized in that H1 = 7.4 mm and H2 = 8 mm or 11 mm. Extrusionswerkzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass H1 = 9,4 mm und H2 = 10 mm, 13 mm, 15 mm oder 17 mm beträgt.Extrusion tool ( 100 ) according to claim 1, characterized in that H1 = 9.4 mm and H2 = 10 mm, 13 mm, 15 mm or 17 mm. Extrusionswerkzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass H1 = 11 mm und H2 = 17 mm oder 19 mm beträgt.Extrusion tool ( 100 ) according to claim 1, characterized in that H1 = 11 mm and H2 = 17 mm or 19 mm. Extrusionswerkzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass H1 = 16,2 mm und H2 = 17 mm oder 19 mm bei einer Nennplattenstärke von 16 mm beträgt.Extrusion tool ( 100 ) according to claim 1, characterized in that H1 = 16.2 mm and H2 = 17 mm or 19 mm at a nominal plate thickness of 16 mm. Extrusionswerkzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass H1 = 22,5 mm und H2 = 24 mm, 26 mm, 27 mm oder 30 mm beträgt.Extrusion tool ( 100 ) according to claim 1, characterized in that H1 = 22.5 mm and H2 = 24 mm, 26 mm, 27 mm or 30 mm. Extrusionswerkzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Durchtrittskanals (21) das 2-fache bis 5-fache der mitt- leren Höhe im Durchtrittskanal (21) beträgt.Extrusion tool ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the length of the passage channel ( 21 ) 2 times to 5 times the mean height in the passageway ( 21 ) is.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US3461496A (en) * 1965-11-08 1969-08-19 Thomas W Winstead Apparatus for extruding a skin covered,foamed thermoplastic
DE1704754A1 (en) * 1967-04-28 1971-05-27 Zoehren Josef Dipl Ing Dr Wide slot nozzle for the extrusion of foam sheets

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