DE10237730B4

DE10237730B4 - Vorrichtung zum Kalibrieren von Kunststoffprofilen

Info

Publication number: DE10237730B4
Application number: DE10237730A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Topf
Original assignee: Topf Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: Topf Kunststofftechnik GmbH
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-08-17
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2022-08-18
Also published as: DE10237730A1; DE10237730C5

Abstract

Vorrichtung zum Kalibrieren von Kunststoffprofilen, insbesondere Vollprofilen wie Dachrinnen oder Kabelkanälen, umfassend zumindest eine Kalibriereinheit mit einer Durchgangsöffnung einer Geometrie, die dem Kunststoffprofil entspricht, wobei entlang äußerer Begrenzungswandung der Durchgangsöffnung zumindest ein Kühlflüssigkeit führender erster Kanal sowie gegebenenfalls die äußere Begrenzungswandung durchsetzende zum Innenraum der Durchgangsöffnung sich erstreckende mit Unterdruck beaufschlagbare Öffnungen wie Schlitze verlaufen und wobei entlang innerer Begrenzungswandung der Durchgangsöffnung zumindest ein Gas führender zweiter Kanal verläuft, der mit dem Innenraum der Durchgangsöffnung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zweite Kanäle (60, 62, 64) quer zur Längsachse der Durchgangsöffnung (26) verlaufen und dass von den Kanälen ein oder mehrere zu dem Innenraum der Durchgangsöffnung (26) führende Öffnungen (68, 70,72) ausgehen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kalibrieren von Kunststoffprofilen, insbesondere Vollprofilen wie Dachrinnen oder Kabelkanälen, umfassend zumindest eine Kalibriereinheit mit einer Durchgangsöffnung einer Geometrie, die dem Kunststoffprofil entspricht, wobei entlang äußerer Begrenzungswandung der Durchgangsöffnung zumindest ein Kühlflüssigkeit führender erster Kanal sowie gegebenenfalls die äußere Begrenzungswandung durchsetzende zum Innenraum der Durchgangsöffnung sich erstreckende mit Unterdruck beaufschlagbare Öffnungen wie Schlitze verlaufen und wobei entlang innerer Begrenzungswandung der Durchgangsöffnung zumindest ein Gas führender zweiter Kanal verläuft, der mit dem Innenraum der Durchgangsöffnung verbunden ist.
Um aus Kunststoff bestehende Halbzeuge oder Profile kontinuierlich herstellen zu können, gelangen Extrusionsverfahren zur Anwendung. Hierbei wird thermoplastischer Kunststoff in Form von z. B. Pulver oder Granulat in einen Extruder aufgegeben, mit Stabilisatoren, Gleitmittel und gegebenenfalls Farb- und Füllstoffen versetzt und sodann mittels einer Schnecke zu einem profilgebenden Extrusionswerkzeug gefördert. Hierbei werden die Materialien verdichtet, entgast und unter gleichzeitigem Mischen und Kneten homogenisiert. Hierdurch wird eine homogene fließfähige Mischung, die sogenannte Formmasse gewonnen, die auf eine Temperatur erwärmt bzw. gehalten wird, die im unteren Bereich durch die Plastifizierung und im oberen Bereich durch die Zersetzung des Materials bestimmt wird. Nach Durchsetzen einer die Geometrie vorgebenden Extrusionsdüse (Werkzeug) durchläuft das Material eine Kalibriereinheit, die aus einer Kombination Trocken-, Nass-Kalibrierung bestehen kann. Anschließend wird das Material durch einen Vollbad- oder Sprüh-Tank gegebenenfalls mit Vakuum mit eingebauten Kalibrierblenden geführt.
Bei den herkömmlichen Kalibriereinheiten liegt das Profil durch Vakuum mit seiner Profilaußenseite am Oberteil der Kalibriereinheit (äußere Begrenzungswandung) an und wird durch direkte Wärmeübertragung abgekühlt. In diesem Bereich weist die Kalibriereinheit ein oder mehrere mit Kühlflüssigkeit durchströmte Kühlkanäle auf.
Um das Profil entlang der Innenfläche des Oberteils zu führen, ist dieses von Schlitzen durchsetzt, die mit Unterdruck beaufschlagt werden. Aufgrund der für die Unterdruck- bzw. Vakuumansaugung erforderlichen Schlitze in der Begrenzungswandung des Oberteils der Kalibriereinheit ergibt sich eine Oberflächenrauigkeit auf der Profilaußenseite.
Die Innenfläche des Profils wird durch einen verfahrensbedingten Spalt zwischen Profil und Unterteil der Kalibriereinheit (innere Begrenzungswandung) durch Wärmeabstrahlung und Konvektion gekühlt. Durch die unterschiedliche Abkühlung von Innen- und Außenflächen bzw. -seiten des Profils können Spannungen entstehen, die an den Enden (Schnittstelle) eines Profils gegebenenfalls zu einer Verzerrung der Profilgeometrie führen.
Aus dem DE 298 11 315 U1 ist ein Kalibrierwerkzeug der eingangs genannten Art bekannt, bei dem ein Profil durch Druckdifferenz an äußerer Begrenzungswandung der Durchgangsöffnung des Werkzeuges anliegt. Dabei wird die Druckdifferenz zwischen Hohlräumen des Profils und Hohlräumen im Werkzeug aufgebaut. Im Bereich von Vollprofilabschnitten verlaufen in Längsrichtung des Profils Kanäle, über die eine Druckluftbeaufschlagung der Vollprofilabschnitte in Richtung der Begrenzungswandung des Werkzeugs erfolgt.
Eine Formgebungseinrichtung ist aus dem DE 201 17 567 U1 bekannt, bei der im oberen Teil eines Werkzeuges quer zu dessen Längsrichtung verlaufende mit Unterdruck beaufschlagte Schlitze verlaufen, über die ein extrudiertes Profil an die die Schlitze aufweisende Begrenzungswandung des Werkzeuges angesaugt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kalibriereinheit der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine gleichmäßige Kühlung des extrudierten Profils ermöglicht wird, so dass Spannungen vermieden werden. Auch soll eine Oberflächenrauhigkeit weitgehend ausgeschlossen werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mehrere zweite Kanäle quer zur Längsachse der Durchgangsöffnung verlaufen und dass von den Kanälen ein oder mehrere zu dem Innenraum der Durchgangsöffnung führende Öffnungen ausgehen.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Öffnung zumindest eine Bohrung, ein Verteilerkanal oder ein quer zur Längsachse des zu kalibrierenden Kunststoffprofils verlaufender Schlitz ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lehre erfolgt eine gezielte Wärmeabfuhr von der Innenseite bzw. -fläche des Profils mittels Gas wie Luft, das bzw. die gekühlt sein kann. Gleichzeitig erfährt das Profil durch das den oder die Schlitze durchsetzende Gas eine Druckbeaufschlagung in Richtung der oberen, also gegenüberliegenden Begrenzungswand der Öffnung, an der sich die Außenseite des Profils anlegt. Somit ist es nicht erforderlich, dass durch Unterdruckansaugung eine Führung des Profils entlang dem Oberteil der Kalibriereinheit erfolgt. Folglich können die ansonsten erforderlichen Schlitze entfallen, so dass eine hierdurch ansonsten bedingte Oberflächenrauigkeit nicht gegeben ist.
Vorzugsweise sind aufeinanderfolgende Kanäle strömungstechnisch derart verbunden, dass sie in Reihe geschaltet sind.
Des Weiteren sollten die ersten und zweiten Kanäle, die die Kühlflüssigkeit bzw. das Gas führen, in Bezug zur Querebenen der Kalibriereinheit versetzt zueinander verlaufen. Dabei können die Kalibriereinheiten aus mehreren aneinandergereihten Segmenten bestehen, wobei jedes Segment einen ersten und einen zweiten Kanal aufweist, wobei der eine Kanal von einer Außenfläche und der andere Kanal von der gegenüberliegenden Außenfläche in Form einer Nut ausgeht, die ihrerseits von einem vorausgehenden bzw. nachfolgenden Segment abgedeckt und damit verschlossen werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Schnitt entlang der Linie B-B, in 3.
2 einen Schnitt entlang der Linie C-C in 3 und
3 einen Schnitt einer Kalibriereinheit entlang der Linie A-A in 2.
In 3 ist ein Längsschnitt durch eine Kalibriereinheit 10 dargestellt, die aus mehreren Segmenten besteht, von denen beispielhaft drei mit den Bezugszeichen 12, 14 und 16 versehen sind. Bei der Kalibriereinheit 10 handelt es sich um eine Trockenkalibriereinheit, die mit einem nicht dargestellten Extrusionswerkzeug verbunden wie angeflanscht sein kann. Durch die Kalibriereinheit 1O wird ein Profil 18, insbesondere ein Vollprofil wie eine Dachrinne oder ein Kabelkanal geführt, um sodann z. B. eine Nasskalibrieranordnung zugeführt zu werden, die ein Vollbad- oder Sprüh-Tank ggfls. mit Vakuum mit eingebauten Kalibrierblenden umfassen kann.
Die Profileinheit 10 bzw. deren Segmente 12, 14, 16 bestehen jeweils aus einem Oberteil 20, 22 sowie einem Unterteil 23, 24, die eine Durchgangsöffnung bzw. einen Durchgangskanal 26 begrenzen, deren bzw. dessen Geometrie der des Profils 18 entspricht. Allerdings erstreckt sich ein verfahrensbedingter Spalt zwischen dem Profil 18, d. h. seiner Unterseite 28 und der entsprechenden unteren Begrenzungswandung 30 der Durchgangsöffnung 26. Demgegenüber hegt das Profil 18 mit seiner Außenseite oder -fläche 32 an der oberen Begrenzungswandung 34 der Durchgangsöffnung 26 an.
Wie die 1 und 3 verdeutlichen, erstrecken sich in den Oberteilen 20, 22 der Segmente 12, 14, 16 quer zur Längsrichtung der Kalibriereinheit 10 und entlang der Durchgangsöffnung 26 Kanäle 36, 38, 40, die von einer Kühlflüssigkeit durchsetzt sind, wie auch durch die 1 verdeutlicht wird. Da das Profil 18 mit seiner Außenseite 32 an der Innenfläche der äußeren Begrenzungswandung 34 der Durchgangsöffnung 26 anliegt, entlang der sich die Wasserkühlkanäle 36, 38, 40 erstrecken, also mit dieser in Kontakt ist, erfolgt eine Abkühlung durch Wärmeübergang.
Zusätzlich kann die Begrenzungswand 34 von Schlitzen 42, 44, 46 durchsetzt sein, die quer zur Längsrichtung der Kalibriereinheit 10 verlaufen und über Anschlüsse 48, 50, 52 mit einem mit Unterdruck (Vakuum) beaufschlagten Kanal 58 verbunden sind. wodurch das Profil 18 an die Begrenzungswandung 34 der Durchgangsöffnung 26 angesaugt wird.
Zwischen dem Profil 18, d. h. dessen Innenseite oder -fläche 28 und innerer Begrenzungswandung 30 der Durchgangsöffnung 26 bildet sich verfahrenstechnisch ein Spalt aus, so dass nach dem Stand der Technik ein gewünschter Wärmeübergang zwischen dem Profil 18 und der Kalibriereinheit 10 nicht im erforderlichen Umfang erfolgt. Hierdurch bedingt entstehen Temperaturdifferenzen. die zu Spannungen in einem Profil und damit zu einer Verzerrung der Profilgeometrie führen können. Um diese Nachteile auszuschließen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass im Unterteil 23, 24 eines jeden Segments 12, 14, 16 der Kalibriereinheit 10 entlang der Durchgangsöffnung 26 sich erstreckende zweite Kanäle 60. 62, 64 quer zur Längsrichtung der Kalibriereinheit 10 und damit des Profils 18 verlaufen. Von den Kanälen 60, 62, 64 gehen wiederum Öffnungen wie Schlitze 68, 70, 72 aus die zum Innenraum der Durchgangsöffnung 26 führen. Dabei erstrecken sich die Schlitze 68, 70, 72 ebenfalls quer zur Längsachse der Kalibriereinheit 10.
Werden die zweiten Kanäle 60, 62, 64 mit Gas wie Luft. insbesondere gekühlter Luft beaufschlagt, so gelangt diese über die Schlitze 68, 70, 72 in den Bereich zwischen Innenwandung 30 der Durchgangsöffnung 26 und Innenseite bzw. -fläche 28 des Profils 18 mit der Folge, dass dieses einerseits gekühlt und andererseits gegen die äußere Begrenzungswandung 34 der Durchgangsöffnung 26 gedrückt wird.
Durch diese Maßnahmen ist eine hinreichende Kühlung des Profils 18 sowohl in seiner Außen- als auch seiner Innenseite 32, 28 gegeben, so dass keine oder nur geringe Temperaturdifferenzen auftreten können mit der Folge. dass eine Geometrieverzerrung dem Grunde nach auszuschließen ist.
Dadurch, dass das die Schlitze 68, 70, 72 durchsetzende Gas das Profil 18 in Richtung der äußeren Begrenzungswand 34 beaufschlagt, ergibt sich zusätzlich der Vorteil dass grund sätzlich auf eine zusätzliche Vakuumansaugung verzichtet werden kann, so dass die Schlitze 42, 14, 46 vermieden werden können. Dies führt zu einer Glättung der Oberfläche.
Des Weiteren sind die die Luftkühlung ermöglichenden Kanäle 62, 64, 60 derart in Reihe geschaltet. dass einem Kanal – im Ausführungsbeispiel z. B. dem Kanal 62 – über in dem Unterteil des Segments 14 verlaufende Kanäle 76 Gas bzw. Kühlluft zugeführt wird. die über den Schlitz 70 in den Raum zwischen dem Profil 18 und der Innenwandung 30 der Durchgangsöffnung 26 strömt, um sodann entlang des Profils 18 über den Schlitz 68 und den Kanal 60 sowie über einen oder mehrere Anschlusskanäle 80 abgeleitet zu werden. Insoweit ist eine Reihenanordnung gegeben.
Wie aus der Schnittdarstellung der 2 verdeutlicht ist, münden in jedem Kanal 60, 62, 64 mehrere Zuführungen 82, 84, 86, 88, die zu einem gemeinsamen Anschluss 90 führen, über den die Luft zugeführt bzw. abgeleitet wird. Eine entsprechende Kanalausbildung findet sich in den Segmenten 12 und 14 wieder.
Sowohl die die Wasserkühlung führenden Kanäle 36, 38, 40 als auch die Luftkühlkanäle 60, 62, 64 werden durch von gegenüberliegenden Außenwandflächen der Segmente 12, 14, 16 ausgehende Nuten gebildet. die jeweils durch angrenzende bzw. anliegende Außewandung des benachbarten Segments abgedeckt und damit verschlossen sind. So wird der Wasserkühlkanal 38 des Segments 14 durch die angrenzende Außenwandung des Segments 16 verschlossen. Der in Bezug auf den Wasserkühlkanal 38 von gegenüberliegender Außenwandung ausgehende Luftkühlkanal 62 wird folglich von dem nachfolgenden Segment 12 abgedeckt.

Claims

Vorrichtung zum Kalibrieren von Kunststoffprofilen, insbesondere Vollprofilen wie Dachrinnen oder Kabelkanälen, umfassend zumindest eine Kalibriereinheit mit einer Durchgangsöffnung einer Geometrie, die dem Kunststoffprofil entspricht, wobei entlang äußerer Begrenzungswandung der Durchgangsöffnung zumindest ein Kühlflüssigkeit führender erster Kanal sowie gegebenenfalls die äußere Begrenzungswandung durchsetzende zum Innenraum der Durchgangsöffnung sich erstreckende mit Unterdruck beaufschlagbare Öffnungen wie Schlitze verlaufen und wobei entlang innerer Begrenzungswandung der Durchgangsöffnung zumindest ein Gas führender zweiter Kanal verläuft, der mit dem Innenraum der Durchgangsöffnung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zweite Kanäle (60, 62, 64) quer zur Längsachse der Durchgangsöffnung (26) verlaufen und dass von den Kanälen ein oder mehrere zu dem Innenraum der Durchgangsöffnung (26) führende Öffnungen (68, 70,72) ausgehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung zumindest eine Bohrung, ein Verteilerkanal oder ein quer zur Längsachse der Durchgangsöffnung (26) verlaufender zweiter Schlitz (68, 70, 72) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei aufeinanderfolgende zweite Kanäle (62, 60) strömungstechnisch in Reihe geschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinheit (10) aus mehreren aneinandergereihten jeweils einen ersten und einen zweiten Kanal (36, 38, 40; 60, 62, 64) enthaltenden Segmenten (12, 14, 16) besteht und dass die in einem Segment (12, 14, 16) verlaufenden ersten und zweiten Kanäle (36, 38, 40; 60, 62, 64) von gegenüberliegenden Außenwandungen des Segments ausgehen.
Vorrichtung nach zumindest Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die als Nuten ausgebildete ersten und zweiten Kanäle (36, 38, 40; 60, 62, 64) außenseitig durch ein angrenzendes Segment (12, 14, 16) abgedeckt sind.