DE1753636C3 - Profilgufimaschine zum Verarbeiten thermoplastischer Kunststoffe zu Profilmaterial - Google Patents
Profilgufimaschine zum Verarbeiten thermoplastischer Kunststoffe zu ProfilmaterialInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Profilgußmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei gattungsgemäßen Profilgußmaschinen stellt die gekühlte Preßform die Austrittsöffnung der Formgebungseinrichtung
;'ar, hinter welcher das hergestellte Profil seine endgültige Form hat Di·* Zugwalzenanordnung
dient zum Druckausgleich zwischen ihr als Abzugsvorrichtung und dem forcngebmden Werkzeug.
Diese Gattung von Profilgußmaschinen unterscheidet sich daher von solchen, bei denen ein Druckausgleich
vor dem Austritt des Profils aus einer Düse oder Kalanderwalzen und damit zwischen Extruder und
Austritt aus der Formgebungseinrichtung stattfindet (vgl. DE-PS 7 07 038 und ältere DE-AS 17 04 640).
Bei einer gattungsgemäßen Profilgußmaschine gemäß internem Stand der Technik der Anmelderin übt
die Zugwalzenanordnung eine kontinuierliche Zugspannung auf das kontinuierlich aus der Preßform austretende
Profil aus.
Bei der Herstellung von Stangen aus den verschiedensten thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere aus
Polyamiden, gibt es bei dieser gattungsgemäßen Profilgußmaschine keine Schwierigkeiten. Bei der
Herstellung von Stangen oder anderem Profilmaterial aus neuerdings im Handel befindlichen Kunststoffen
kommt es jedoch zu überraschenden Schwierigkeiten. Insbesondere trifft dies im Fall von Kunststoffen auf der
Basis von Polyäthylen Terephthalat zu (vgl. z. B. DE-OS
15 69 591 und DE-OS 15 69 600).
Diese Grupppe Kunststoffe umfaßt auch Gemische aus Polyäthylen Terephthalat mit Polypropylen, Poly-4-methylpenten
oder 0,001 bis 0,5 Gewichtsprozent eines ungelösten Feststoffs mit einer durchschnittlichen μ
Teilchengröße von 2 Mikron oder weniger, gegebenenfalls in Kombination mit einer Flüssigkeit, die die
Kristallisation des Polymers fördert. Insbesondere umfaßt diese Gruppe Kunststoffe diejenigen Gemische,
in denen das Polyäthylen Terephthalat eine relative μ Viskosität von mindestens 1,70 hat (gemessen an einer 1
Gewichtsprozent-Lösung in Metakresol bei 25°C). Ähnliche Schwierigkeiten treten auch beim Gießen von
Profilmaterial aus einer Reihe anderer Kunststoffe auf, z, Br Polyphenylenoxid, Polyazetal, Polykarbonat und
den ABS-Polymeren, Diese Schwierigkeiten liegen hauptsächlich darin, daß die Stange beim Austreten aus
der Preßform eine unregelmäßige Oberffläche besitzt oder sogar Hohlräume bzw. Lunker an der Oberfläche
oder im Innern aufweist Derartige Stangen können natürlich nicht als Erzeugnisse von hoher Qualität auf
den Markt gebracht werden.
Es ist bereits bekannt, eine von Blasen und Lunker freie Strangprofilherstellung (DE-AS 1214868) oder
einen konstanten Profilquerschnitt (FR-PS 14 33 104) dadurch anzustreben, daß unterschiedliche Drücke bzw.
Reibungswiderstände in einer Kalibrierbüchse gemessen werden und bei Abweichung von Sollwerten die
Abzugsgeschwindigkeit des Profils nachgestellt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine störungsfreiere Verfestigung der Schmelze in der
gekühlten Preßform zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer gattungsgemäßen Profilgußmaschine gemäß dem
Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst
Die Erfindung beruht auf einer völlig neuen Erkenntnis der fortlaufenden Herstellung von Stangen
und anderem Profilmaterial. Bisher war man immer darum bemüht, daß die Stangen in der Preßform so
einheitlich und fortlaufend wie möglich geformt werden und aus der Preßform mit einer Geschwindigkeit
austreten, die so annähernd konstant wie möglich ist Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist jedoch
derartig konstruiert, daß es einen gewissen periodischen Ablauf in der Bildung des Profilmaterials und dem Weg,
in dem es aus der Preßform austritt, gibt infolgedessen kann sich die Kunststoffschmelze eine gewisse Zeitlang
in der Preßform von deren Wand her nach innen erhärten, während die Schmelze unbewegt ist Ehe nicht
ein Rohr aus erhärteter Masse in ausreichender Dicke gebildet ist, wird das Profilmaterial nicht durch die
Preßform vorwärtsbewegt Es hat sich gezeigt, daß dies eine Voraussetzung für die Herstellung von Stangen aus
den obengenannten Werkstoffen ist Wenn die Schmelze sich in Anlage an der Wand der Preßform erhärtet,
wird das aus erhärteter Masse gebildete Rohr durch den in der geschmolzenen Masse innerhalb des Rohrs
herrschenden Druck gegen die Wand der Preßform gedrückt Außerdem übt die Schmelze eine Kraft längs
der Achse des Profilmaterials in derselben Richtung wie die Zugkraft aus, die durch die Abzugsanordnung auf
das Profilmaterial aufgebracht wird. Indem man die Zugkraft, die von der Abzugsanordnung auf die Stange
aufgebracht wird, gemäß einem besonderen Programm variiert, ist es möglich, das Rohr aus erhärteter Masse
während seiner Entstehung unbewegt zu haben und es anschließend vorwärts zu bewegen, wenn es dick genug
ist. Auf diese Weise kann man das Rohr nur dann vorwärts bewegen, wenn seine Wand so dick ist, daß es
nicht unter der Einwirkung der bei seiner Bewegung auf das Rohr aufgebrachten Kräfte bricht oder springt.
Wahrscheinlich ist dies eine Voraussetzung zum Erzielen einer glatten Stangenoberfläche.
In dem Moment, in dem das gebildete Rohr aus erhärteter Masse in der Preßform verschoben wird, ist
der Reibungswiderstand zwischen dem Rohr und der Preßform praktisch völlig aufgehoben. Unter besonderen
Umständen sollte sogar bei dieser Bewegung eine gewisse Bremskraft aufgebracht werden, um die Bildung
von Hohlräumen in dem Profil, z. B. durch zu weites Hindurchrutschen durch die Preßform, so daß die
Schmelze den freigemachten Raum nicht rasch genug wieder auffüllt, zu verhindern.
Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Zeitspanne der aufgebrachten Abzugskraft einer Länge
von 1 bis 20 mm des produzierten Profilmaterials s entspricht. Es hat sich gezeigt, daß unter diesen
Bedingungen die periodische Extrusion am besten zu steuern ist und ein Erzeugnis von hoher Qualität
erhalten wird, und daß die Profilgußmaschine mit der
bestmöglichen P; oduktionsgeschwindigkeit arbeitet
Die erfindungsgemä3e Profilgußmaschine kann in vorteilhafter Weise insbesondere für die Herstellung
von Stangen mit einem Durchmesser von mehr als
30 mm aus einem Kunststoff mit einem Elastizitätsmodul von mindestens 10 000 kg/cm2 bei 200C verwendet
werden. Die Herstellung dieser Art von Stangen mit Hilfe der bekannten Vorrichtungen verursachte ernsthafte Schwierigkeiten.
Es gibt verschiedene mögliche Konstruktionen der Profilgußmaschine, mit deren Hilfe die beschriebenen
Änderungen der Abzugskraft verwirklicht werden könnten. Eine bevorzugte Konstruktion erhält man,
wenn das Federelement zwischen der Stranpreßvorrichtung und einem die Zugwalzen tragenden Abzugsrahmen angeordnet ist Es hat sich herausgestellt, daß
bei Verwendung dieser überraschend einfachen Konstruktion die Abzugskraft durch die Vorrichtung selbst
periodisch variiert wird. Obgleich diese Erscheinung nicht ganz verständlich ist, könnte man sie wie folgt
erklären: Wenn die Abgabe der mit Schnecke arbeitenden Strangpreßvorrichtung und die Geschwindigkeit der Abzugsanordnung richtig eingestellt ist,
bewegt sich die Abzugsanordnung während der Zeitspanne, in der die sich bildende Stange unbewegt ist,
und gegen die Reaktion des Federelements in Richtung zu der mit Schnecke arbeitenden Strangpreßvorrichtung. Hierdurch nimmt die Zugkraft langsam zu. In dem
Augenblick, in dem die Zugkraft ihren höchsten Wert erreicht hat, ein Augenblick, der mit demjenigen
zusammenfallen sollte, in dem das gebildete Rohr aus erhärteter Masse innerhalb der Preßform dick genug ist,
schlüpft das gebildete Rohr hindurch, wobei das Federelement die Abzugsanordnung in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt Anschließend wiederholt sich
dieser Arbeitszyklus.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von
Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Profilgußmaschine teils als Seitenansicht und teils im Schnitt und so
F i g. 2 pine schematische Darstellung der Zugkraftänderung in den stangenförmigen Profilen während ihrer
Herstellung.
In Fig.l ist eine mit einer Schnecke arbeitende
Strangpreßvorrichtung 1 gezeigt, welcher Körnchen eines thermoplastischen Kunststoffs durch einen Einschütttrichter 2 zugeführt werden können. Diese
Körnchen werden in der Strangpreßvorrichtung 1 geschmolzen. Die Schmelze wird unter Druck einer
Preßform 3 zugeführt Es ist auch eine Vorrichtung möglich, in der der mit Schnecke arbeitenden
Strangpreßvorrichtung I eine Schmelze des thermoplastischen Kunststoffs zugeführt wird.
Der Maschinenzylinder, in dem eine sich drehende Schnecke untergebracht ist, wird in bekannter, nicht bi
gezeigter Weise erhitzt, und die Preßform 3 wird in ebenfalls bekannter Weise gekühlt. Infolgedessen kann
die Schmelze von der Innenwand der Preßform 3 her
nach innen hart werden. Am Ausgang aus der Preßform
3 sollte das stangenförmige Profil 4 größtenteils erhärtet sein, so daß eine Zugrakft auf sie aufgebracht
werden kann.
Diese Zugkraft kann mit Hilfe von drei Zugwalzenpaaren 5, 6; 7,8; 9,10 auf das stangenförmige Profil 4
aufgebracht werden. Die Zugwalzenpaare S bis 10 bilden einen Teil eines Abzugsrahmens 14, der nur sehr
schematisch dargestellt ist und der in der DT-OS 16 79 893 näher beschriebenen Bauart entspricht Bei
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Profilgußmaschine ist der Abzugsrahmen 14 in einem
Abstand von 1 m vom Ausgang der Preßform 3 angebracht Es sind verschiedene Arten von Abzugsrahmen 14 möglich. Mit Hilfe von drei Druckluftzylindern
U, 12,13 werden die Zugwalzen S, 7 und 9 in Richtung
zu den Zugwalzen 6, 8 und 10 gepreßt Außerdem werden die Zugwalzen 5 bis 10 in den durch die Pfeile
angedeuteten Richtungen gedreht Dadurch können die Zugwalzeu. 5 bis 10 mittels Reibung eine Zugkraft auf
die stabförmigen Profile 4 übertrage,. Der Abzugsrahmen 14 ist auf dem Boden mehr oder weniger federnd,
vorzugsweise mittels Gummiblöcken 15 und 16, angebracht Außerdem ist er mehr oder weniger
federnd mit der Strangpreßvorrichtung 1 gekuppelt
Das lh elastische Kupplung dienende Federelement
wird unter anderem mit Hilfe von zwei Stangen 17 und 18 geschaffen, die an dem Abzugsrahmen 14 befestigt
sind, und mit Hilfe von zwei Stangen 19 und 20, die über einen Ring 21 am Zylinder der Strangpreßvorrichtung 1
befestigt sind. Die Stangen 17 und 18 tragen zwei sich in axialer Richtung erstreckende Schraubbolzen 23 und 22,
die sich durch Öffnungen in den abgebogenen Enden der Stangen 19 und 20 erstrecken. Zwei Muttern 25 und 27
verhindern, daß die Schraubbolzen 23 und 22 aus den Öffnungen rutschen. Wie aus der Zeichnung hervorgeht,
sind als eigentliches Federelement zwei Kompressionsfedern 24 und 26 derartig um die Schraubbolzen 22 und
23 herum vorgesehen, daß sich die Stangen 17, \ü und 18,20 nur gegen die Wirkung dieser Federn zueinander
bewegen können. Im Betrieb ist das im Formprozeß befindliche stangenförmige Profil zeitweise unbewegt
Wenn die Zugwalzen 5 bis 10 gedreht werden, üben sie nicht nur eine Zugkraft auf die Stange 4 aus. sondern
bewegen sich auch in F i g. 1 gesehen nach links. Infolgedessen werden die Federn 24 und 26 zusammengepreßt, so daß die auf die Stange 4 ausgeübte Zugkraft
zunimmt
F i g. 2 zeigt schematisch die Änderung der auf das stangenförmige Profil 4 ausgeübten Axialkraft Diese
Änderung wird nach einer Zeitspanne Twiederholt und zeigt innerhalb dieser Zeitspanne T zwei deutliche
Phasen. Das Steigen der Zugkraft fist in der Zeichnung durch Jifc Phase t \ angedeutet. Während dieser Phase 11
wird innerhalb der Preßform 3 gegen deren gekühlte Innenwand ein Roiir aus erhärteter Masse gebildet,
dessen Dicke langsam zunimmt. Wegen des Drucks der im Rohr eingeschlossenen geschmolzenen Masse wird
das Rohr gegen die Innenwand der Preßform 3 gepreßt
gehalten, und hierdurch ist die Reibungskraft zwischen dem Rohr und der Preßform so groß, daß die auf das
stangenförmige Profil 4 ausgeübte Zugkraft /"ausgeglichen wird. Im Moment, in dem die Zugkraft /'aufgrund
des langsamen Druckanstiegs der Federn 24 und 26 einen gegebenen Höchstwert erreicht, löst sich das
Rohr aus erhärteter Masse von der Innenwand der Preßform 3 und das stangenförmige Profil 4 gleitet nach
rechts. Dadurch dehnen sich die Federn 24 und 26 in
Stellungen aus, in denen die Muttern 25 und 27 Anschläge bilden (Phase I1). Soblad das Profil
hindurchgerutscht ist, liefert die mit Schnecke arbeitende Strangpreßvorrichtung mehr Schmelze, die gegen
das stangenförmige Profil 4 gepreßt wird. Wenn dies geschieht, ehe eine Reibungskraft zwischen dem Profil 4
und der Innenwand der Preßform 3 erzeugt worden ist, wird auf das Profil 4 eine kleine Kraft ausgeübt.
Allerdings muß diese Kraft nicht unbedingt in allen Fällen erzeugt werden. Wenn sie entsteht, können die
7.ugwalzen 5 bis IO eine sehr kurze Zeitlang als Bremswalzen wirken. Praktisch unmittelbar nach dieser
Phase hängt sich neu erhärtete Schmelze an das stangenförmige Profil 4 an, und dadurch wird wieder
eine Reibungskraft zwischen dem Profil 4 und der Preßform 3 erzeugt. Sehr bald kann diese Reibungskraft
der Zugkraft in dem Profil 4 Widerstand leisten, und daraufhin wiederholt sich der oben beschriebene
Arbeitszyklus.
Ks ist klar, daß ein dem in F i g. 2 gezeigten
entsprechender Zyklus auch verwirklicht werden kann, wenn andere Konstruktionen der Profilgußmaschine als
die in der Zeichnung gezeigte verwendet werden. Zum Heispiel ist es möglich, die Antriebsvorrichtung für die
Zugwalzen 5 bis JO mit einer Kupplung zu versehen, die
einen Totgang zwischen den Kuppelstellen hat. in denen beim Betrieb der Anlage die auf das Profil 4 ausgeübte
Zugkraft ihren Höchstwert hat bzw. nicht vorhanden ist. Diese Kupplung sollte vorzugsweise ein federndes Teil
besitzen, welches gespannt wird, wenn die Zugwalzen 5 bis 10 eine Zugkraft auf das Profil 4 ausüben. Natürlich
können die obenerwähnten Ziele auch bei Verwendung anderer Konstruktionen der Abzugsanordnung, wie hier
des Abzugsrahmens 14, verwirklicht werden.
Das Federelement 24, 26 zwischen der mit Schnecke
ίο arbeitenden Strangpreßvorrichtung 1 und der Abzugsanordnung kann auch von dem stangenförmigen Profil 4
selbst gebildet werden. Allerdings sollte dann die Abzugsanordnung in genügend großem Abstand von
der Preßform 3 angebracht sein, wobei dieser Abstand mit zunehmendem Stangendurchmesser und Elastizitätsmodul
des Werkstoffs zunehmen sollte. Daher wird besonders unter diesen Umständen bevorzugt eine
Profilgußmaschine verwendet, bei der das Federelement 24, 26 in die Maschine selbst eingebaut ist.
Obgleich bei der in Fig. I gezeigten Vorrichtung die
Abzugsanordnung und die mit Schnecke arbeitende .Strangpreßvorrichtung sich im Verhältnis zueinander
zwischen zwei extremen Stellungen, die von feststehenden Anschlägen bestimmt sind, bewegen können, ist es
auch möglich, daß diese Anschläge federnde Elemente 24,26 mit sfriler Federungscharakteristik sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Profilgußmaschine zum Verarbeiten thermoplastischer Kunststoffe mit einer Formgebungseinrichtung,
die einen Schneckenextruder aufweist, in welchem die geförderte Schmelze unter Druck steht,
und aus der das geformte Profil durch eine an der Strangpreßvorrichtung befestigte gekühlte Preßform
austritt, in der sich das Profil verfestigt, und mit ">
einer das geformte Profil aus der Preßform abziehenden Zugwalzenanordnung dadurch gekennzeichnet,
daß die Zugwalzenanordnung (5—10) in Richtung der Profilextrusion zwischen
zwei Grenzstellungen hin- und herbewegbar ist, und ts
da 8 ein Federelement (24, 26) vorgesehen ist, welches bei Bewegung der Zugwalzenanordnung
(5—10) in Richtung auf die Strangpreß vorrichtung
(1) eine zunehmende Rückstellkraft ausübt.
2. Profilgußmaschine nach Anspruch 1, dadurch M
gekennzeichnet, daß das Federelement (24, 26) zwischen der StrangpreBvorrichtung (1) und einem
die Zugwalzen (5—10) tragenden Abzugsrahmen (14) angeordnet ist
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