DE1920837B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren von stranggepressten Hohlprofilen aus Kunststoff - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren von stranggepressten Hohlprofilen aus Kunststoff

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren von stranggepreßten Hohlprofilen aus Kunststoff. Das Wort »Kalibrieren« im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Einstellung des geometrisehen Querschnitts der stranggepreßten Profile, die sich nach Verlassen des Kunststoffextruders bekanntlich infolge mangelnder Formbeständigkeit des noch warmen, insbesondere thermoplastischen Kunststoffs, infolge von Relaxaktionserscheinungen oder infolge von thermischer Schrumpfung häufig noch verändern.
Vorrichtungen zur Kalibrierung, d. h. Dimensionierung und Kühlung von stranggepreßten Profilen aus thermoplastischem Kunststoff sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.
Beispielsweise findet sich die Lehre, zur Vermeidung von Sphärolite bildenden thermoplastischen Polymeren die aus dem Extruder austretenden Profile in einer voll mit Wasser gefüllten Vibrationstrommel mittels Ultraschallwellen zu behandeln, wobei sich an diese Dimensionierungskammer eine allein voll mit Wasser gefüllte Kühlkammer anschließt.
Des weiteren ist eine Vorrichtung bekannt, bei der das austretende Extrudat ebenfalls allseitig von Wasser umgeben ist, und sich über dem Wasser ein Unterdruckraum befindet, wobei hier ebenso wie bei der zuerst genannten Vorrichtung die auf das zu dimensionierende Profil einwirkenden hydrostatisehen Kräfte verschieden angreifen und so bezüglich der Kalibrierung des Profils nachteilige Wirkungen ausüben. Selbst wennsich, wie in der zuletzt genannten Vorrichtung, oberhalb des Wasserbades ein Unterdruckraum befindet, werden diese auf das Profil in verschiedener Stärke einwirkenden Kräfte nicht ausgeschaltet. Jedenfalls sind insbesondere wegen des Auftriebs durch das Wasser weder bei der einen noch bei der anderen Vorrichtung höhere Durchzugsgeschwindigkeiten möglich.
Außerdem findet man in der Praxis auch eine Extrudiervorrichtung, bei der eine nachgeschaltete Stütze, durch die eine flüssige Kühlflüssigkeit im Kreislauf bewegt wird, indirekt auf das Extrudat einwirkt, um dieses hierdurch zu kühlen. Eine eigentliehe Dimensionierung fehlt und eine große Kühlwirkung wird hierdurch nicht erreicht.
Schließlich wird bei einer bekannten Vorrichtung Flüssigkeit in schraubenförmigen, dem Extruder nachgeschalteten Kanälen eines Rohres auch verdampft, wobei infolge eines Unterdrucks Verdampfungswärme aus der Flüssigkeit abgeführt wird, um das extrudierte Stück in dieser Weise zu kühlen. Jedoch ist bei dieser Vorrichtung die Geschwindigkeit der Flüssigkeitssäule und damit die Wärmeübertragung nur gering. Allein in der örtlich begrenzten Zone, wo die Flüssigkeit verdampft, dürfte ein höherer Wärmeübergang möglich sein, der jedoch über den Umfang des ganzen Extrudats nicht gleichmäßig verteilt ist.
Die vorliegende Erfindung soll unter Vermeidung der geschilderten Nachteile einen möglichst großen Wärmeübergang bei der Kalibrierung der Extrudate erreichen und damit eine besonders hohe Durchzugsgeschwindigkeit.
Daher wird für das Verfahren zum Kalibrieren von stranggepreßten Hohlprofilen aus Kunststoff, deren Innenraum unter Atmosphärendruck steht, bei dem die Dimensionierung unter Kühlung durchgeführt wird, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß auf die Hohlprofile gleichzeitig eine versprühte Kühlflüssigkeit und ein gasförmiges Medium zur Einwirkung gebracht werden und daß das gasförmige Medium hierbei unter Unterdruck gesetzt wird.
Bei diesem Verfahren ist es zweckmäßig, daß der Kühlflüssigkeit ein Benetzungsmittel und/oder Schmiermittel für die Oberfläche der Hohlprofile zugesetzt werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist mit einer Kühlkammer und mehreren in der Kühlkammer im Abstand hintereinander angeordneten Kalibrierscheiben oder -platten mit den gewünschten Profilen der stranggepreßten Hohlprofile angepaßten Durchtritten ausgerüstet. Für diese Vorrichtung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwischen den Kalibrierscheiben oder -platten und der Innenwand der Kühlkammer ein freier Raum belassen ist, in welchem Sprüheinrichtungen für die Kühlflüssigkeit angeordnet sind, und daß für das gasförmige Medium an der Wand der Kühlkammer der Saugstutzen eines Vakuumerzeugers angeschlossen ist.
Es ist bei dieser Vorrichtung vorteilhaft, daß die Kühlkammer im Boden eine Senke für die Kühlflüssigkeit aufweist und an die Senke einerseits, an die Sprüheinrichtungen andererseits ein Kühlflüssigkeitskreislauf mit einer Umwälzpumpe und einem Wärmeaustauscher angeschlossen sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsart der Vorrichtung besteht darin, daß die Kühlkammer abgedichtet und insbesondere einlaufseitig sowie auslaufseitig mit elastischen Dichtscheiben versehen ist, daß zum Nachfüllen der Kühlflüssigkeit in den Kühlflüssigkeitskreislauf ein Rohrstutzen in der Wand der Kammer vorgesehen ist und daß der Saugstutzen des Vakuumerzeugers oberhalb der im Boden der Kühlkammer angeordneten Senke endet.
Die Kühlkammer kann in Strangpreßrichtung hinter den Kalibrierscheiben oder -platten als reine Kühlzone allein mit den Sprüheinrichtungen fortgeführt sein.
Auch können sich die Durchtritte jeweils entlang der Kalibrierscheiben oder -platten verjüngen.
Eine Abwandlung der Vorrichtung, insbesondere in der Ausführungsform für offene Hohlprofile oder für Hohlprofile mit Flanschen besteht darin, daß den Kalibrierscheiben oder -platten im Bereich der Profilflansche Andrückkammern zugeordnet und die Andrückkammern an den Kühlftüssigkeitskreislauf oder an ein anderes flüssiges oder gasförmiges Kühlbzw. Druckmittel angeschlossen sind.
Schließlich kann die letztgenannte Vorrichtung nach der Erfindung auch darin bestehen, daß die Andrückkammern zwischen den benachbarten Kalibrierscheiben oder -platten angeordnet oder zu einer durchlaufenden Andrückkammer vereinigt sind.
Es wirkt sich vorteilhaft aus, daß an der Oberfläche der stranggepreßten Honlprofile infolge der Kühlmedien, insbesondere der Prallwirkung der die Oberfläche des Extrudats beaufschlagenden Kühlflüssigkeit sich alsbald eine abgekühlte und dadurch erhärtete Grenzschicht bildet, dies bereits zwischen den ersten Kalibrierscheiben oder -platten, die stabilisierend wirkt und das stranggepreßte Hohlprofil im ganzen gleichsam stützt. Es ist daher ausreichend, wie oben beschrieben, die beschriebenen Kalibrier-

Claims (9)

  1. 3 4
    scheiben oder -platten nur über einen kleinen Teil nen auch andere Flüssigkeiten verwendet werden,
    der Länge der Kühlkammer anzuordnen. z. B. Emulsionen, wie sie bei der spanabhebenden
    Besonders intensiv ist die Kühlwirkung, wenn der Bearbeitung von Metallen üblich sind.
    Kühlflüssigkeit ein Benetzungs- und/oder Schmier- Um bei der Vorrichtung mit einer verhältnis-
    mittel zugesetzt wird, da insbesondere die Benetzung 5 mäßig geringen Flüssigkeitsmenge auszukommen,
    gleichzeitig den Wärmeübergang verbessert. Da die befindet sich im Boden 6 der Kühlkammer 2 eine
    Kühlflüssigkeit insbesondere mit einem Schmier- Senke 7 zum Abziehen der Kühlflüssigkeit. An die
    mittel den Reibungswiderstand auf ein Minimum Senke 7 einerseits und an die Sprüheinrichtungen 5
    reduziert, leistet die über die Abzugsvorrichtung auf- andererseits ist ein Kührflüssigkeitskreislauf 10 mit
    zubringende Kraft lediglich Dimensionierungsarbeit. io einer Umwälzpumpe 8 und einem zur Kühlung ein-
    In der Praxis hat sich herausgestellt, daß durch gerichteten Wärmeaustauscher 9 angeschlossen,
    die Versprühung des flüssigen und unter Mitwirkung Die Kalibrierscheiben oder -platten 3 sind bei der
    des unter Unterdruck stehenden gasförmigen Kühl- Vorrichtung einfache Scheiben aus beispielsweise
    mediums auf der Profiloberfläche eine schlagartige Stahlblech oder anderen geeigneten Werkstoffen, die
    Abkühlung herbeigeführt wird, die gegenüber allen 15 die Durchtritte 4 aufweisen, welche der Dimension
    bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen um des zu kalibrierenden Hohlprofils entsprechen,
    ein Vielfaches verbessert wurde. Durch diese schnelle Dabei kann es zweckmäßig sein, diese Durchtritte 4
    Abkühlung und der oben bereits erwähnten wesent- in Strangpreßrichtung von Scheibe zu Scheibe ein
    Hch geringeren Reibung an den Kalibrierscheiben wenig kleiner zu machen, d. h. zu verjüngen, so daß
    oder -platten wird eine erheblich größere Durch- ao die Dimensionierung gleichsam als Ziehvorgang statt-
    Zugsgeschwindigkeit des Profils bei exakter Kalibrie- findet, zumal der Vorrichtung zweckmäßig eine
    ψ rung erreicht und die Länge der gesamten Kalibrier- Abzugsvorrichtung nachgeschaltet ist.
    strecke verkürzt. In den F i g. 1 bis 3 ist die Ausführungsform für
    Das Verfahren und die Vorrichtung beziehen sich Hohlprofile dargestellt, deren Innenraum unter auf die Kalibrierung von Hohlprofilen, deren Innen- 25 Atmosphärendruck steht. Dabei ist die Kühlkamraum unter Atmosphärendruck steht, außerdem mer 2 zusammen mit dem Kührflüssigkeitskreislauf auch von offenen Hohlprofilen oder von Hohlpro- 10 abgedichtet und an den Saugstutzen 16 eines filen mit Flanschen. Jedoch kann das Verfahren wie Vakuumerzeugers angeschlossen. Einlaufseitig und auch die Vorrichtung, erforderlichenfalls unter ge- auslaufseitig sind elastische Dichtungsscheiben 12 ringer Abwandlung einzelner Bauelemente, mit Er- 30 vorgesehen.
    folg auch für die Kalibrierung von vollkommen Der Rohrstutzen 11 ist vorgesehen, um Kühloffenen Profilen, z. B. U- oder T-Profilen oder auch medien, d. h. sowohl flüssiges als auch gasförmiges von Vollprofilen verwendet werden. Kühlmedium nachzufüllen, die beim Arbeiten mit
    Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der der Vorrichtung trotz der Abdichtung der Kühlnachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung 35 kammer einmal als Benetzungshaut des dimensionäher erläutert. Es zeigt nierten und gekühlten Hohlprofils 1 bzw. als gasför-
    F i g. 1 die Seitenansicht der beispielsweise dar- miges Medium in der Praxis unvermeidlich aus der
    gestellten Vorrichtung, Kühlkammer ausgetragen werden. Andererseits wer-
    Fig. 2 den vergrößerten Ausschnitt/4' aus der den die Kühlmedien teilweise auch durch den Saugvorrichtung nach F i g. 1 bei abgenommener Vorder- 40 stutzen 16 des Vakuumerzeugers aus der Kühlkamwand der Kühlkammer, mer 2 abgezogen.
    Fig. 3 einen Schnitt in RichtungA-A durch die Die Fig. 4 und 5 zeigen die Ausführungsform für
    »Vorrichtung nach F i g.
  2. 2, Hohlprofile 1 mit Profilflanschen 13. Hier ist die
    F i g. 4 eine andere Ausführungsform der Vorrich- Anordnung so getroffen, daß den Kalibrierscheiben
    tung und 45 oder -platten 3 im Bereich der Profilflansche 13
    F i g. 5 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Andrückkammern 14 zugeordnet und diese an den
    F i g. 4. Flüssigkeitskreislauf 10 oder ein anderes flüssiges
    Die in den F i g. 1 bis 5 dargestellte Vorrichtung oder gasförmiges Kühl- bzw. Druckmittel angeschloszur Kalibrierung unter Dimensionierung und Küh- sen sind. So entsteht eine in Richtung des Pfeils lung von stranggepreßten Hohlprofilen 1 aus thermo- 50 15 wirkende Kraft. Im Ausfuhrungsbeispiel (vgl. plastischem Kunststoff besteht in ihrem grundsätz- F i g. 5) sind die Andrückkammern 14 der benachlichen Aufbau aus einer Kühlkammer 2 mit darin barten Kalibrierscheiben oder -platten 3 zu einer angeordneten Dimensionierwerkzeugen und Kühl- durchlaufenden Andrückkammer 14 vereinigt,
    einrichtungen. Die Kühlkammer 2 besitzt eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Kalibrierschei- 55 Patentansprücher
    ben oder -platten 3, wobei diese Kalibrierscheiben
    oder -platten 3 mit dem stranggepreßten Hohlprofil 1· Verfahren zum Kalibrieren von strangangepaßten Durchtritten 4 versehen sind. Im Bereich gepreßten Hohlprofilen aus Kunststoff, deren der Kalibrierscheiben oder -platten 3 — und im Innenraum unter Atmosphärendruck steht, bei Ausführungsbeispiel darüber hinausgehend den 60 dem die Dimensionierung unter Kühlung durchstranggepreßten Hohlprofilen 1 in der Kühlkammer 2 geführt wird, dadurch gekennzeichnet, folgend — befinden sich Sprüheinrichtungen 5 für daß auf die Hohlprofile gleichzeitig eine vereine Kühlflüssigkeit. Diese Sprüheinrichtungen 5 be- sprühte Kühlflüssigkeit und ein gasförmiges Meaufschlagen mit der Kühlflüssigkeit das zu dimensio- dium zur Einwirkung gebracht werden und daß nierende Hohlprofil 1, wobei die Kühlflüssigkeit 65 das gasförmige Medium hierbei unter Unterdruck gleichzeitig als Schmiermittel wirkt. Beispielsweise gesetzt wird.
    handelt es sich um Wasser, dem ein Benetzungsmit- 2. Verfahren zum Kalibrieren von strang-
    tel und/oder Schmiermittel zugesetzt ist, jedoch kön- gepreßten Hohlprofilen aus Kunststoff nach An-
    spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlflüssigkeit ein Benetzungsmittel und/oder Schmiermittel für die Oberfläche der Hohlprofile zugesetzt werden.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Kühlkammer und mehreren in der Kühlkammer im Abstand hintereinander angeordneten Kalibrierscheiben oder -platten mit den gewünschten Dimensionen der stranggepreßten Hohlprofile angepaßten Durchtritten, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kalibrierscheiben oder -platten (3) und der Innenwand der Kühlkammer (2) ein freier Raum belassen ist, in welchem Sprüheinrichtungen (5) für die Kühlflüssigkeit angeordnet sind, und daß für das gasförmige Medium an der Wand der Kühlkammer (2) der Saugstutzen (16) eines Vakuumerzeugers angeschlossen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer (2) im Boden (6) eine Senke (7) für die Kühlflüssigkeit aufweist und an die Senke (7) einerseits, an die Sprüheinrichtungen (5) andererseits ein Kühlflüssigkeitskreislauf (10) mit einer Umwälzpumpe (8) und einem Wärmeaustauscher (9) angeschlossen sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer (2) abgedichtet, vorzugsweise einlaufseitig sowie auslaufseitig mit elastischen Dichtscheiben (12) versehen ist, daß zum Nachfüllen der Kühlflüssigkeit in den Kühlflüssigkeitskreislauf (10) ein Rohrstutzen (11) in der Wand der Kühlkammer (2) vorgesehen ist und daß der Saugstutzen (16) des Vakuumerzeugers oberhalb der im Boden (6) der Kühlkammer (2) angeordneten Senke (7) endet.
  6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer (2) in Strangpreßrichtung hinter den Kalibrierscheiben oder -platten (3) als reine Kühlzone allein mit den Sprüheinrichtungen (5) fortgeführt ist.
  7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Durchtritte (4) jeweils entlang der Kalibrierscheiben oder -platten (3) verjüngen.
  8. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 7, insbesondere in der Ausführungsform für offene Hohlprofile oder für Hohlprofile mit Flanschen, dadurch gekennzeichnet, daß den Kalibrierscheiben oder -platten (3) im Bereich der Prof ilflansche (13) Andrückkammern (14) zugeordnet und die Andrückkammern an den Kühlflüssigkeitskreislauf (10) oder an ein anderes flüssiges oder gasförmiges Kühl- bzw. Druckmittel angeschlossen sind.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückkammern (14) zwischen den benachbarten Kalibrierscheiben oder -platten (3) angeordnet oder zu einer durchlaufenden Andrückkammer (14) vereinigt sind.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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