DE1175421B

DE1175421B - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hohlprofilen aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE1175421B
Application number: DES68887A
Authority: DE
Inventors: Harry Shaw
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-06-10
Filing date: 1960-06-10
Publication date: 1964-08-06
Also published as: GB880391A; FR1259717A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Hohlprofilen aus thermoplastischem Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf Strangpreßverfahren und Strangpreßmaschinen und insbesondere auf eine neuartige Durchführung von Kühlung und Kalibrierung bei der Strangpressung von Hohlprofilen.
Es ist bekannt, bei der Herstellung von stranggepreßten Hohlprofilen zur Kalibrierung der geformten Gegenstände ein Gas in den Hohlkörper einzublasen.
Es ist weiterhin bekannt, thermoplastische Rohre bei ihrer Herstellung dadurch zu kalibrieren, daß man das Rohr aus der Strangpresse bei einer Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes des thermoplastischen Materials in eine entsprechend gestaltete Form einleitet, in der das Rohr durch Vakuumanlegung auf seine Sollabmessungen gebracht wird.
Die Kalibrierform weist an ihrer Oberfläche Öffnungen auf, die mit einer Vakuumquelle verbunden sind und das Rohr zur Berührung mit der Formoberfläche ansaugen. Die Kalibrierdüse wird außerdem gekühlt, so daß das Rohr durch Vakuumeinwirkung verformt wird, während gleichzeitig daß Maß der Ausdehnung des Rohres begrenzt und das kalibrierte Rohr auf eine Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes des Materials abgekühlt wird.
Bei der Kalibrierung durch Anlegen eines Vakuums ist es auch bekannt, das stranggepreßte Hohlprofil sowohl während der Ansaugung an das Kalibrierrohr als auch nach Verlassen des Kalibrierrohres zu kühlen. Zur stärkeren Kühlung der Kalibrierdüse können gegebenenfalls auch an der Eintrittsseite der Kalibrierdüse Kühlkammern vorgesehen sein.
Weiterhin ist es bekannt, die Kalibrierdüse in einem gewissen Abstand, etwa in einem Abstand von einigen Zentimetern von der Mündung der Strangpresse, anzuordnen. Hierdurch kann gegebenenfalls eine geringfügige Kühlung des stranggepreßten Hohlprofils vor Eintritt in die Kalibrierdüse eintreten, diese ist jedoch mangels geregelter Einwirkung ungleichmäßig und in jedem Fall sehr gering.
Es wurde festgestellt, daß diese bekannten Verfahren in vielen Fällen nicht zufriedenstellend arbeiten. Bei unmittelbarer Einführung des stranggepreßten Hohlprofils in die Kalibrierdüse besteht die Gefahr, daß die noch weiche Oberfläche des thermoplastischen Rohres durch die Unterbrechungen in der Oberfläche der Kalibrierdüse beschädigt wird, und zwar dort, wo die Vakuumbohrungen durch die Oberfläche der Form hindurchführen. Bei Anordnung der Kalibrierdüse im Abstand von der Mündung der Strangpresse können leicht Verformungen und Verzerrungen des noch recht weichen stranggepreßten Hohlprofils auftreten. Wenn die Kalibrier- düse nicht beträchtlich größer als die Strangpreßform ist, besteht die Gefahr, daß das Rohr durch die Vorderkante der Kalibrierform eingerissen wird, wenn das Rohr in dem Zwischenraum zwischen den beiden Formen durchhängt. Außerdem besteht die Gefahr, daß die Materialstreckung oder -dehnung beim Strangpressen durch Anlegen eines Vakuums und die gleichzeitige Abkühlung des Materials, solange sich dieses noch in dem mechanisch gespannten Zustand befindet, in bestimmten thermoplastischen Materialien zur Bildung von inneren Spannungen führt, welche die Druckfestigkeit des Rohres herabsetzen.
Dies trifft insbesondere für Rohre zu, die aus Polyäthylen hergestellt werden.
Durch die Erfindung werden die Nachteile der be kannten Verfahren und Vorrichtungen beseitigt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung zum Herstellen von Hohlprofilen aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem die Hohlprofile durch Strangpressen gebildet und anschließend an das Strangpressen mittels Vakuumeinwirkung gegen die Wandung einer Kalibrierdüse angesaugt werden, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlprofile vor dem Ansaugen gekühlt und während des Ansaugens nicht mehr gekühlt werden. Vorzugsweise können das Kühlen ohne Ansaugen und das Ansaugen ohne Kühlung mehrmals getrennt voneinander aufeinanderfolgen.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, daß zwischen der Mündung der Strangpresse und der Vakuumkalibrierdüse eine Kühlvorrichtung vorgesehen ist. Bei Anwendung einer mehrmaligen getrennten Kühlung und Ansaugung werden mehrere Vakuumkalibrierdüsen und Kühlvorrichtungen in beliebiger Folge an die erste Kühlvorrichtung und Kalibrierdüse angeschlossen, wobei deren Länge und Anzahl von der jeweils zum Ausgleich der inneren Zugspannungen erforderlichen Abkühlgeschwindigkeit abhängen. Vorzugsweise werden zwei Kühlvorrichtungen und zwei abwechselnd dazu angeordnete Kalibrierdüsen verwendet.
Bei dem Verfahren und bei Anwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung gelangt also das stranggepreßte Hohlprofil unmittelbar nach Verlassen der Strangpresse in Berührung mit der Oberfläche einer Kühleinrichtung, welche die Oberflächentemperatur des gepreßten Stranges unter die Erweichungstemperatur des Materials verringert; danach läuft der ausgepreßte Strang durch eine Kalibrierdüse, die ihn ganz oder teilweise umgibt und gegen welche das stranggepreßte Hohlprofil durch Anlegen des Vakuums angesaugt wird; gleichzeitig wird die Kalibrierdüse bei einer Temperatur gehalten, die keine wesentliche weitere Abkühlung des stranggepreßten Hohlprofils zuläßt. Die Kühlung und Kalibrierung erfolgen somit zweistufig, wobei in erster Stufe die Oberfläche des ausgepreßten Profils gekühlt, aber das ausgepreßte Hohlprofil während der Kühlung keiner Saugbeanspruchung unterworfen wird, während in zweiter Stufe der ausgepreßte Strang in an sich bekannter Weise durch Angriff eines Vakuums gegen eine Kalibrierfläche gesaugt, aber dabei - im Gegensatz zu bekannten Arbeitsweisen - keiner weiteren Kühlung unterworfen wird.
Bei dem Verfahren und mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird den Zugspannungen, die während der Abkühlung entstanden sind, eine gewisse Zeit gegeben, in der sie sich verringern oder ausgleichen können. Die nach Austritt aus der Strangpresse einsetzende Kühlung stellt sicher, daß das ausgepreßte Hohlprofil keiner unerwünschten Verformung unterliegt und daß die in Eingriff mit der Kalibrierfläche gelangende Oberfläche des Stranges vor Berührung dieser Fläche hinreichend verfestigt ist, um jeglicher Riß- oder Markierungsbildung durch Ungleichmäßigkeiten der Kalibrierfläche zu widerstehen. Es werden einwandfrei glatte Oberflächen erzeugt, der Ausschuß verringert, Fehlstellen und Risse werden vermieden, die Verringerung oder Beseitigung innerer Spannungen führt unter anderem zu einer Erhöhung der Druckfestigkeit und einer Verbesserung der Verformbarkeit.
Es ist nicht erforderlich, das stranggepreßte Hohlprofil durch die Kühlvorrichtungen auf Raumtemperatur abzukühlen, da dazu tatsächlich ungewöhnlich lange Kühlvorrichtungen erforderlich wären. Statt dessen kann die endgültige Abkühlung auf Raumtemperatur oder etwa diese Temperatur durch Luft, Wasserbäder oder Luft- oder Wasserstrahlen erreicht werden. Die weitere Schrumpfung, die während dieser letzten Abkühlung vor sich geht, kann durch geeig- nete Auswahl von Größe und Form der Kühl- und Vakuumkalibrierflächen berücksichtigt werden.
Um die gleitende Reibung des stranggepreßten Gegenstandes an den Kühlvorrichtungen und Vakuumkalibrierdüsen zu verringem, werden deren Oberflächen vorzugsweise aus einem Material hergestellt oder mit einem Material überzogen, das einen kleinen Reibungskoeffizienten aufweist, wenn es in gleitender Berührung mit einem thermoplastischen Strangpreßkörper ist. Ein solches Material ist Polytetrafluoräthylen. Diese Maßnahme ist auf dem Fachgebiet bekannt.
Die Kühlvorrichtungen und Kalibrierdüsen können aus zusammensetzbaren Teilen bestehen, so daß sie in jeder beliebigen Reihenfolge und Form angeordnet werden können.
Es ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf das Strangpressen von Rohren beschränkt ist, sondern in gleicher Weise auf die Herstellung anderer Strangpreßteile und Profile beliebiger Form und auch auf Rinnen angewendet werden kann.
Nachstehend wird eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben ; letztere zeigt einen zum Teil schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß aufgebaute Vorrichtung.
Gemäß der Zeichnung verläßt ein thermoplastisches Rohr eine Strangpresse 1 mit einer oberhalb des Erweichungspunktes des thermoplastischen Materials liegenden Temperatur. Am Ausgang der Strangpresse 1 ist eine zusammengesetzte Einrichtung 2 angebracht, die aus einer ringförmigen Kühlvorrichtung 3, einer ringförmigen Vakuumkalibrierdüse 4, einem Paar ringförmiger Kühlvorrichtungen S und 6 und einer ringförmigen Vakuumkalibrierdüse 7 besteht, die keine Kühlung bewirkt. Die Bauteil 3 bis 7 werden zwischen Endplatten 8 und 9 mit Hilfe von Schrauben 10 gehalten, die in die Endplatten eingeschraubt sind. Die Bauteile 3 bis 7 haben alle den gleichen Innendurchmesser, der gleich dem äußeren Innendurchmesser der Strangpreßform 1 ist.
Die ganze Einrichtung ist koaxial ausgerichtet.
Die ringförmige Kühlvorrichtung 3 hat einen Endabschnitt 11 mit verringertem Durchmesser, welcher die Endplatte 8 in Richtung auf die Strangpreßform 1 durchsetzt. Die Kühlvorrichtung3 und die übrigen Teile der zusammengesetzten Einrichtung 2 sind gegen die Strangpresse 1 durch ein ringförmiges Abstandsstück 12 wärmeisoliert, das hierzu an einem mit Flansch versehenen Abschnitt 13 der Endplatte 8 anliegt und außerdem der koaxialen Ausrichtung der gesamten Einrichtung dient. Die Oberfläche 14 der Kühlvorrichtung 3 dient als Kühlfläche, mit der die äußere Oberfläche des stranggepreßten Gegenstandes beim Austreten aus der Strangpresse 1 in Berührung kommt. Der Durchlauf der Kühlflüssigkeit durch den Innenraum 25 der Kühlvorrichtung 3 ist so ausgelegt, daß die Temperatur der äußeren Oberfläche des stranggepreßten Hohlprofils durch die Kühlfläche bis unter die Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials abgekühlt wird.
Das austretende stranggepreßte Hohlprofil kommt dann in Berührung mit der Oberfläche 15 der Kalibrierdüse 4. Der Innenraum 16 der Kalibrierdüse ist luftleer gepumpt und steht mit der Oberfläche 15 über Durchlässe 17 in Verbindung. Der stranggepreßte Gegenstand wird durch das Vakuum gegen die Kalibrierfläche 15 gesaugt und dadurch auf das gewünschte Maß gebracht. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Temperatur der Kalibrierfläche 15 auf einem solchen Wert gehalten ist, daß praktisch keine weitere Abkühlung des stranggepreßten Gegenstandes erfolgt.
Anschließend gelangt das stranggepreßte Hohlprofil in Berührung mit einer weiteren Kühlfläche 18 der ringförmigen Kühlvorrichtungen 5 und 6, deren Innenräume mit einer Kühlflüssigkeit beschickt sind, und kommt anschließend in Berührung mit der nichtkühlenden Oberfläche 21 der Vakuuntkalibrierdüse 7. deren Innenraum 22 luftleer ist und mit der Oberfläche 21 über Durchlässe 23 in Verbindung steht, so daß der stranggepreßte Gegenstand gegen die Oberfläche 21 gesaugt wird.
Nach Austreten des stranggepreßten Hohlprofils aus der kombinierten Einrichtung 2 wird der Gegenstand mit Hilfe von Luft- oder Wasserstrahlen aus 24 oder aber durch Hindurchführen durch ein (nicht gezeigtes Wasserbad auf etwa Raumtemperatur abgekühlt.
Die Oberflächen 14, 15, 18 und 21 sind vorzugsweise mit einem Material überzogen oder aus einem Material hergestellt, das in gleitender Berührung mit dem stranggepreßten Gegenstand einen kleinen Reibungskoeffizienten aufweist. Polytetrafluoräthylen ist ein dafür geeignetes Material.
Selbstverständlich ist es bei der hier beschriebenen Vorrichtung nicht erforderlich, der Kalibrierdüse 4 einen beträchtlich größeren Durchmesser zu geben als der Strangpreßform 1.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen von Hohlprofilen aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem die Hohlprofile durch Strangpressen gebildet und anschließend an das Strangpressen mittels Vakuumeinwirkung gegen die Wandung einer Kalibrierdüse angesaugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlprofile vor dem Ansaugen gekühlt und während des Ansaugens nicht mehr gekühlt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlen und Ansaugen mehrmals getrennt voneinander aufeinanderfolgen.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlstrang abschließend in einem Wasserbad oder durch einen Luft- oder Wasserstrom auf etwa Raumtemperatur abgekühlt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der anschließend an die Strangpresse eine Vakuumkalibrierdüse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Mündung der Strangpresse (1) und der Vakuumkalibrierdüse (4) eine Kühlvorrichtung (3) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vakuumkalibrierdüsen (7) und Kühlvorrichtungen (5, 6) in beliebiger Folge an die erste Kühlvorrichtung (3) und Kalibrierdüse (4) angeschlossen sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite der Kühlvorrichtung (3) nur geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des aus der Strangpresse ausgepreßten Hohlstranges.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandflächen der Kühlvorrichtung (3, 5, 6) und der Kalibrierdüse (4, 7) aus einem Werkstoff mit kleinem Reibungskoeffizienten bestehen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff Polytetrafluoräthylen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Strangpreßform (1) anschließende Kühlbauteil (3) gegenüber dem Mundstück der Strangpresse thermisch isoliert angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 932 866; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 016009; schweizerische Patentschrift Nr. 263 730 ; USA.-Patentschrift Nr. 2519 375.