DE19857574B4 - Vorrichtung zum Abkühlen und Kalibrieren extrudierter Kunststoffprofile - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zum Abkühlen und Kalibrieren extrudierter Kunststoffprofile, bestehend aus einer hinter einem Extruder mit nachgeschalteter Düse angeordneten Kalibrierstrecke, die wenigstens einen Vakuumtank und einen Kalibrator umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
– wenigstens ein Kalibrator (2, 3) als Langkalibrator einer Länge von 100 bis 600 mm ausgelegt ist, der in dem Vakuumtank (4) angeordnet ist,
– dass der Langkalibrator nicht über eigene Vakuumschläuche an den Vakuumanschluss angeschlossen ist und
– dass zwischen der Düse und dem Vakuumtank (4) ein Vorsatzelement (6) mit einer Wasserabsaugung vorhanden ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abkühlen und Kalibrieren extrudierter Kunststoffprofile, bestehend aus einer hinter einem Extruder mit nachgeschalteter Düse angeordneten Kalibrierstrecke, die wenigstens einen Vakuumtank und einen Kalibrator umfasst.
• Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der WO 97/46366 A1 beschrieben. Profil-Extrusionsanlagen bestehen aus den drei verfahrenstechnischen Hauptkomponenten Extruder, Düse und Kalibrier- und Kühlstrecke. Der Extruder bereitet das Rohmaterial zum homogenen und verarbeitbaren Schmelzestrang auf und presst diesen durch die angeflanschte Düse, die den Schmelzestrang zum Profil ausformt. Kurz nach dem Düsenaustritt tritt der noch sehr instabile Profilstrang in eine Kalibrier- und Kühlstrecke ein. Dort wird er solange abgekühlt und durch anliegendes Vakuum in Form gehalten, bis er genug Eigenstabilität aufweist.
• Um das Profil extrudieren zu können, ist zusätzlich ein Abzug erforderlich, der das Halbzeug unter Wandreibung durch die Kalibrier- und Kühlstrecke zieht.
• Üblicherweise werden innerhalb der Kalibrier- und Kühlstrecke mehrere, in der Regel 3 bis 8 hintereinander geschaltete Trockenkalibratoren mit einer Länge von jeweils ca. 250 bis 500 mm eingesetzt. Um der thermischen Schwindung des Extrudats Rechnung zu tragen, nehmen die Profilabmaße von Trockenkalibrator zu Trockenkalibrator in Extrusionsrichtung ab, wobei sie innerhalb eines Trockenkalibrators konstant sind. Es ergibt sich somit eine Stufenfunktion.
• Im Anschluss an die Trockenkalibratoren sind in der Regel Nasskalibratoren in Form von Stützelementen (auch als "Blenden" oder "Reiter" bezeichnet) zum Führen des Profils innerhalb eines Wasserbades oder innerhalb eines Sprühbades angeordnet. Ein Aufbau eines derartigen Nasskalibrators ist beispielsweise aus der DE 195 04 981 A1 bekannt. Auch die EP-0 659 537 A2 und die EP-0 659 536 A2 befassen sich mit der Ausbildung eines Nasskalibrators. Die Stützvorrichtungen weisen üblicherweise Längen (in Extrusionsrichtung gemessen) von 15 bis 25 mm auf und sind in einem oder in mehreren Vakuumtanks einzeln – entweder mit in Extrusionsrichtung steigendem Abstand untereinander oder mit gleichbleibendem Abstand und von Vakuumtank zu Vakuumtank leicht steigendem Vakuum – angeordnet.
• Im Innenbereich eines jeden Trockenkalibrators muss hierbei in aufwendiger Weise ein Vakuum erzeugt werden, um das Profil an die Wände des Trockenkalibrators zu ziehen und ihm seine Form zu verleihen. Hierfür sind Vakuumanschlüsse und -schläuche erforderlich, die neben den für die Kühlung der Trockenkalibratoren erforderlichen Wasseranschlüssen zu einem unübersichtlichen Aufbau führen und erhebliche Rüstzeiten sowie einen hohen Wartungs- und Kontrollaufwand mit sich bringen.
• Aufgabe der Erfindung ist es somit, die Vorrichtungen zum Abkühlen und Kalibrieren extrudierter Kunststoffprofile zu vereinfachen und den Wartungs- und Kontrollaufwand sowie die Rüstzeiten zu verringern.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Langkalibratoren werden in einem Vakuumtank angeordnet.
• Hierdurch können neben den Vakuumschläuchen auch die Bohrungen für den Anschluss der Vakuumschläuche an den Trockenkalibratoren entfallen, was die gesamte Vorrichtung in ihrem Aufbau vereinfacht und übersichtlicher macht. Es ist nunmehr nur noch ein Vakuumanschluss für den gesamten Vakuumtank erforderlich. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass entgegen den Vorurteilen der Fachwelt durch das erfindungsgemäße direkte Einführen des extrudierten Profils in einen Vakuumtank (ohne vorheriges Kalibrieren) Profile im Doppel- und auch im Vierstrangverfahren extrudieren lassen, was in wirtschaftlicher Hinsicht ausgesprochen vorteilhaft ist.
• Eine Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass in dem Vakuumtank mindestens ein Langkalibrator einer Länge von 100 bis 600 mm angeordnet ist.
• Langkalibratoren werden gemäß dem Stand der Technik üblicherweise als Trockenkalibratoren verwendet.
• Eine andere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Vakuumtank mindestens zwei Langkalibratoren angeordnet sind.
• Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Langkalibratoren aus mehreren ohne Zwischenraum nebeneinander angeordneten Kurzkalibratoren bestehen.
• Durch Nebeneinanderanordnen ohne Freilassen eines Zwischenraumes kann aus üblicherweise ca. 15 bis 25 mm langen Kurzkalibratoren ein Langkalibrator zusammengesetzt werden, was erhebliche Kosteneinsparungen mit sich bringt.
• Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Langkalibratoren eine Länge von 100 bis 600 mm aufweisen.
• Es ist ebenfalls erfindungsgemäß, wenn in dem Vakuumtank zwei bis zehn Kurzkalibratoren angeordnet sind.
• Weiterhin ist es zweckmäßig, dass in dem Vakuumtank in Extrusionsrichtung ein schienenförmiges Befestigungselement für die Trockenkalibratoren angeordnet ist.
• Durch das Vorliegen eines derartigen schienenförmigen Befestigungselementes wird das Ausrichten der Kalibratoren deutlich vereinfacht, da diese formschlüssig auf dem Befestigungselement angeordnet und anschließend in der gewünschten Position fixiert werden können.
• Vorteilhaft ist auch, dass an der der Düse zugewandten und/oder der Düse abgewandten Stirnseite des Vakuumtankes je eine Dichtplatte angeordnet ist.
• Über eine derartige Dichtplatte kann eine große Wärmemenge abgegeben werden, was die Abkühlung des extrudierten Stranges erleichtert.
• Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Dichtplatte aus Metall oder aus Kunststoff besteht.
• Weiterhin sieht die Erfindung vor, dass zwischen der Düse und dem Vakuumtank ein Vorsatzelement angeordnet ist.
• Das Vorsatzelement dient einerseits zum Erleichtern des Anfahrvorganges, bei dem ein hohles Profil "aufgeblasen", d. h. an die Wände der Kalibratoren gedrückt werden muss und andererseits zum Entfernen von Wasser während des Anfahrvorganges. Durch ein Verschieben des Vorsatzelementes kann zudem die Entfernung Düse-Vakuumtank variiert werden, um eine optimale Entfernung zu ermitteln.
• Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das Vorsatzelement an der Dichtplatte befestigbar ist.
• An dem Vorsatzelement ist eine Wasserabsaugung vorgesehen.
• Weiterhin ist es zweckmäßig, dass der Vakuumtank mit Kühlmedium befüllbar ist.
• Durch diese Maßnahme wird das den Vakuumtank durchlaufende Profil zwischen zwei Trockenkalibratoren einer Abkühlung unterzogen.
• Eine vorteilhafte Verwendung der Erfindung liegt in einem Verfahren zum Abkühlen und Kalibrieren extrudierter Kunststoffprofile mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Kunststoffprofile als Mehrfachstrang extrudiert werden, durch die Dichtplatte und die Kalibratoren geführt werden, dann Wasser zur Kühlung in den Vakuumtank eingeleitet, der Vakuumdeckel verschlossen und ein Vakuum angelegt wird.
• Eine Ausbildung dieses Verfahrens besteht darin, dass der Mehrfachstrang ein Doppel- bis Vierfachstrang ist.
• Schließlich kann auch vorgesehen sein, dass das vorlaufende Wasser durch ein an der Dichtplatte angeordnetes Vorsatzelement abgesaugt wird.
• Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben.
• Es zeigt
• 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
• 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die zusätzlich ein Vorsatzelement aufweist.
• In 1 ist im Rahmen einer Vorrichtung zum Extrudieren von Kunststoffprofilen eine einem Extruder nachgeschaltete Düse dargestellt. Der aus dieser Düse austretende Strang tritt über eine Dichtplatte 1 (aus Metall oder aus Kunststoff) an einer Stirnseite des mit Wasser gefüllten Vakuumtanks 4 in diesen ein und durchläuft in dem Vakuumtank 4 angeordnete Trockenkalibratoren 2 und 3. Im gezeigten Beispiel liegen zwei Langkalibratoren 2 vor, die mit Abstand zueinander angeordnet sind und eine Länge von ca. 100 bis 600 mm aufweisen. Die Langkalibratoren 2 können aus abstandslos aneinander gereihten Kurzkalibratoren 3 von ca. 15 bis 25 mm Länge zusammengesetzt sein.
• Hinter den Langkalibratoren 2 sind in dem Vakuumtank 4 zwei bis zehn (hier: sechs) Kurzkalibratoren 3 angeordnet, die zur weiteren Kalibrierung des Profiles dienen, nachdem dieses in den Langkalibratoren 2 bereits eine gewisse Formsteife erreicht hat.
• Es ist vorteilhaft, dass in dem Vakuumtank 4 in Extrusionsrichtung ein schienenförmiges Befestigungselement (nicht dargestellt), auf dem die Kalibratoren formschlüssig aufgesetzt und hierbei ausgerichtet und anschließend befestigt werden.
• Anschließend tritt der Strang über eine an der anderen Stirnseite des Vakuumtankes 4 angeordnete weitere Dichtplatte 1 aus dem Vakuumtank 4 aus und in einen (nicht mit Vakuum beaufschlagten) Wassertank 5 ein, indem die weitere Abkühlung des Profils in bekannter Weise erfolgt.
• Wie in 2 dargestellt, kann zwischen der Düse und der Dichtplatte 1 des Vakuumtankes 4 (oder alternativ: im Bereich des ersten Trockenkalibrators 2) ein Vorsatzelement 6 angeordnet sein. Beim Anfahren der Vorrichtung wird der Profilstrang manuell durch die Kalibrier- und Kühlstrecke durchgezogen. Um das Austreten von Wasser bei diesem Anfahrvorgang zu vermeiden, wird vorzugsweise ein derartiges Vorsatzelement 6, das mit einer Wasserabsaugvorrichtung versehen ist, eingesetzt. Alternativ könnte das Wasser auch aus der Vorrichtung abgeblasen werden.
• Eine weitere Funktion des Vorsatzelementes 6 besteht darin, das Profil aufzubauen, was durch ein Vakuum im Bereich des Vorsatzelementes 6 erfolgen kann. Insbesondere bei Profilen mit starker Schwindung ist dies beim Anfahren der Vorrichtung vorteilhaft.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Abkühlen und Kalibrieren extrudierter Kunststoffprofile, bestehend aus einer hinter einem Extruder mit nachgeschalteter Düse angeordneten Kalibrierstrecke, die wenigstens einen Vakuumtank und einen Kalibrator umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass – wenigstens ein Kalibrator (2, 3) als Langkalibrator einer Länge von 100 bis 600 mm ausgelegt ist, der in dem Vakuumtank (4) angeordnet ist, – dass der Langkalibrator nicht über eigene Vakuumschläuche an den Vakuumanschluss angeschlossen ist und – dass zwischen der Düse und dem Vakuumtank (4) ein Vorsatzelement (6) mit einer Wasserabsaugung vorhanden ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Vakuumtank (4) mindestens zwei Langkalibratoren (2) angeordnet sind.
3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Langkalibratoren (2) aus mehreren ohne Zwischenraum nebeneinander angeordneten Kurzkalibratoren (3) bestehen.
4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Vakuumtank (4) in Extrusionsrichtung ein schienenförmiges Befestigungselement für die Trockenkalibratoren (2, 3) angeordnet ist.
5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Düse zugewandten und/oder der Düse abgewandten Stirnseite des Vakuumtankes (4) eine Dichtplatte (1) angeordnet ist.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtplatte (1) aus Metall oder aus Kunststoff besteht.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsatzelement (6) an der Dichtplatte (1) befestigt ist.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumtank (4) mit Kühlmedium befüllbar ist.