DE19961306A1

DE19961306A1 - Extrusionsvorrichtung

Info

Publication number: DE19961306A1
Application number: DE19961306A
Authority: DE
Inventors: Alfons Topp
Original assignee: Veka AG
Current assignee: Veka AG
Priority date: 1999-12-18
Filing date: 1999-12-18
Publication date: 2001-07-05
Anticipated expiration: 2019-12-19
Also published as: DE50006769D1; RU2243094C2; EP1237697B1; EP1237697A1; ATE268680T1; WO2001043939A1; PL196099B1; DE19961306C2; PL356637A1; CN1411407A; US6881365B2; US20030031816A1; CN1207136C; RU2002119058A; AU2842601A

Abstract

Um eine wirtschaftliche und störungsfreie, kontinuierliche Extrusion von Kunststoffhohlprofilen mit wenigstens einer ausgeschäumten Hohlkammer zu erreichen, ist das Profilwerkzeug einer Extrusionsvorrichtung pistolenförmig mit folgenden Einzelheiten ausgebildet: DOLLAR A - einem Pistolenschaft (102) mit einem Schmelzezuführungskanal, welcher an die Schmelzeaustrittsöffnung des Extruders (300) anschließbar ist und in einem einen Lanzenführungskanal (150) einschließenden Schmelzeradialverteilerkanal mündet, und DOLLAR A - einem Pistolenlauf (101) mit einem von dem Schmelzeradialverteilerkanal (164) zu einer Profildüse (162) verlaufenden Schmelzeringkanal (162) und mit einem sich durchgängig von einer Lanzeneintrittsöffnung (152) bis zu einer Profildüse (160) erstreckenden Lanzenführungskanal (150).

Description

Die Erfindung betrifft eine Extrusionsvorrichtung zur Her stellung von ausgeschäumten Kunststoffprofilen, deren Quer schnitt wenigstens einen Hohlprofilabschnitt aufweist, mit folgenden Einzelteilen:

- einem Extruder zur Aufbereitung und Zuführung einer Kunst stoffschmelze;
- einen mit dem Extruder an einer Schmelzeeintrittsöffnung schmelzeleitend verbundenen Profilwerkzeug, das eine Pro fildüse mit wenigstens einem Hohlprofildüsenabschnitt um fasst,
- wenigstens eine Schäumlanze, die wenigstens teilweise in nerhalb eines an der Profildüse mündenden Schmelzeringka nals und koaxial zu einer Abzugsrichtung des aus der Pro fildüse austretenden Kunststoffprofils angeordnet ist,
- wenigstens einer Kühl- und Kalibriereinrichtung, die nach dem Profilwerkzeug angeordnet ist.

Aus der DE-OS 19 59 464 ist ein Verfahren und eine Vorrich tung zum kontinuierlichen Strangpressen von endlosen Profilen mit einem Mantel aus thermoplastischem Kunststoff und einem Schaumstoffkern bekannt. In einem Profilwerkzeug eines Extru ders für die Herstellung eines Mantelprofils mit einem Hohl raum ist ein Gemischzuführungsrohr angeordnet, durch das ein Reaktionsgemisch in den Hohlraum injiziert werden kann, um darin einen Schaumstoffkern auszubilden. Das Kunststoffprofil wird anschließend in einer Kühl- und Kalibriereinrichtung ge richtet. Das Gemischzuführungsrohr ragt bis in den Hohlraum der Kalibriereinrichtung. Die Düse des Gemischzuführungsrohrs liegt in einem Bereich, in dem die Temperatur des Mantelpro fils auf mindestens 100°C, insbesondere auf 20° bis 50°C ab gesunken ist. Das Gemischzuführungsrohr ist längsverschieb lich, um die axiale Position der Düse einstellen zu können. Nachteilig ist jedoch, dass das durch die Düse injizierte Re aktionsgemisch in den heißen Bereich des Mantelprofils zu rückströmen kann. Die hierzu vorgeschlagene Umfassung der Dü se mit einem Dichtring, der den Ringraum zwischen Gemischzu führungsrohr und Mantelprofil abdichtet ist nicht nur kosten trächtig, sondern auch störungsanfällig, da die sich ausbil dende Schaumfront unmittelbar vor der Injektionsdüse liegt. Bei einem Verkleben des Dichtrings muss das komplette Profil werkzeug demontiert werden. Das festgeklebte Gemischzufüh rungsrohr ist nur unter Zerstörung des Mantelprofilrohrs zu entfernen. Ein störungsfreier, unbeaufsichtigter Betrieb ist mit dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung nicht gewährleistet.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine verbesserte Extrusi onsvorrichtung anzugeben, mit der eine wirtschaftliche und störungsfreie, kontinuierliche Extrusion von Kunststoffhohl profilen mit wenigstens einer ausgeschäumten Hohlkammer er reicht werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Extrusionsvorrichtung der ein gangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhaft ist insbesondere eine Ausführungsform, bei der die Schäumlanze mit ihrem Außenumfang einen radialen Abstand von dem Außenumfang des Extruders wahrt.

Der "radiale Abstand" soll auf die Extrudermittelachse des Extruders bezogen sein und eine Distanz bezeichnen, die sich zwischen dem Extruder und der Schäumlanze in einer Schnittan sicht senkrecht zur Extrudermittelachse ergibt.

Durch diesen radialen Abstand ist die Schäumlanze frei zu gänglich und kann an der Lanzeneintrittsöffnung von hinten in das Profilwerkzeug eingesetzt werden. Die Schäumlanze kann so auch während des Betriebs der Extrusionsvorrichtung einge setzt, verschoben und/oder entnommen werden, ohne dass das Profilwerkzeug zerlegt werden muss.

Um der Durchbiegung entgegenzuwirken, kann eine Führungsbahn vorgesehen sein, auf der die Schäumlanze gleitbar und axial verschieblich gelagert ist. Der nach hinten aus dem Profil werkzeug ragende Teilbereich der Schäumlanze kann auf der Führungsbahn aufliegen und wird dort abgestützt. Eine Gleit beschichtung auf der Führungsbahn begünstigt die axiale Ver schieblichkeit der Schäumlanze.

Diese Führungsbahn kann direkt auf auf den Extruder aufge setzt sein.

Besondere Vorteile werden dadurch erzielt, indem die Lanzen führungsachse und die Bahn des Kunststoffhohlprofils in der Kühl- und Kalibriereinrichtung gegenüber einer Horizontalen in einem Winkel α = 1 . . . 10° in Abzugsrichtung nach unten ge neigt sind.

Als besonders geeignet hat sich ein Winkel von 1 . . . 1,5° er wiesen. Bei einer solchen Neigung kann die Haftung der schäumbaren Flüssigkeit an den Wandungen des Kunststoffhohl profils überwunden werden und es kommt zu einem Abfließen der Flüssigkeit in einer Richtung von der Schäumlanzenspitze 401 weg. Die Neigung ist jedoch so gering, dass nur eine sehr ge ringe Fließgeschwindigkeit des Schäummittels erreicht wird. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Aufschäumen noch inner halb des Bereichs der Kühl- und Kalibriereinrichtung erfolgt und das Schäummittel bis in die Abzugseinrichtung gelangt.

Die Führungsbahn ist vorzugsweise in dem gleichen Winkel α zur Horizontalen angestellt wie die Lanzenführungsachse, so dass die Führungsbahn und die Lanzenführungsachse coaxial an geordnet sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kühl- und Ka libriereinrichtung eine Rollenkalibriereinrichtung umfasst, in der das Kunststoffhohlprofil allseitig mit einer Vielzahl von Rollen mit Druck beaufschlagt wird. Vorteilhaft ist hier bei, dass nur wesentlich geringere Reibungskräfte als beim Durchzug des extrudierten Kunststoffhohlprofils durch Kali brierblenden zu überwinden sind, so dass der Abzug des Pro fils erleichtert ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung sind den Unteransprüchen 7 bis 12 zu entnehmen.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.

Angesichts der oben erläuterten Nachteile des aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren stellt sich hierzu die Aufga be, eine wirtschaftliche und störungsfreie, kontinuierliche Extrusion von Kunststoffhohlprofilen mit wenigstens einer ausgeschäumten Hohlkammer zu erzielen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das aus dem Profil werkzeug austretende Kunststoffhohlprofil auf einer Bahn ab gezogen und nachbehandelt wird, die vom Profilwerkzeug ausge hend um einen Winkel α gegenüber einer Horizontalen nach un ten geneigt ist.

Hierdurch wird erreicht, dass das injizierte Reaktionsgemisch von einer Injektionsdüse wegfließt und sich die Schaumfront erst in einem Abstand von der Schäumlanzenspitze auszubilden beginnt. Damit ist zum einen der Rückfluss des Reaktionsgemi sches in heißere Bereiche des Kunststoffhohlprofils unterbun den und zum anderen wird ein Verkleben der Schäumlanzenspitze wirksam verhindert.

Dieses vorteilhafte Verfahren kann noch dadurch verbessert werden, dass ein Reaktionsgemisch ausgewählt wird, das bei einer an der Lanzenspitze gegebenen Schäummitteltemperatur eine Reaktionszeit von 10 . . . 20 s bis zur Ausbildung von Kunststoffschaum hat, und die Abzugsgeschwindigkeit 2 m/min beträgt.

Bevorzugt werden Polyole (Polyalkohole) mit Isocyanaten als Schäummittel injiziert. Die Reaktion des Gemisches aus den beschriebenen Reaktionskomponenten zu einem Polyurethanschaum erzeugt einen die Hohlkammer gleichmäßig ausfüllenden Kunst stoffisolierschaumkörper.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen 17 bis 21 zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie len und mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Ausschnitt der Extrusionsvorrichtung der Erfindung in einer Seitenansicht;

Fig. 2 ein Detailausschnitt aus Fig. 1 mit einem Profil werkzeug mit eingeschobener Schäumlanze in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 3 das Profilwerkzeug in einer Schnittansicht;

Fig. 4 das Profilwerkzeug in einer Vorderansicht;

Fig. 5a ein mit der Extrusionsvorrichtung hergestelltes Kunststofffenster-Kämpferprofil in einer perspek tivischen Ansicht;

Fig. 5b ein mit der Extrusionsvorrichtung hergestelltes Kunststofffenster-Rahmenprofil in einer perspek tivischen Ansicht

Fig. 6 eine Schäumlanze in einer Schnittansicht;

Fig. 7 eine Kalibrierblende für ein Kunststoff-Rahmen profil gemäß Fig. 5b;

Fig. 8 eine Rollenkalibriervorrichtung in einer schema tischen Schnittansicht;

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Extrusionsvorrichtung dargestellt. Ein Extruder 300 ist vorgesehen, um Kunststoff schmelze bereitzustellen und durch ein Profilwerkzeug 100 zu pressen. Der Extruder 300 weist wenigstens einen über Heiz bänder beheizten Zylinder 308 und wenigstens eine in dem Zy linder 308 angeordnete, rotierbare Schnecke zum Plastifizie ren des an einem Einfülltrichter 306 aufgegebenen Kunststoff pulvers oder -granulats auf.

Zur Herstellung von Kunststoffhohlprofilen aus PVC wird ein Doppelschneckenextruder 300 eingesetzt, der einen Schnecken durchmesser D = 130 mm und eine wirksame Schneckenlänge 22D, also das 22fache des Schneckendurchmessers entsprechend 2860 mm aufweist. Bei der Verarbeitung von PVC kommen bevor zugt gegenläufige Doppelschneckenextruder oder speziell abge stimmte Einschneckenextruder zum Einsatz. Diese haben den Vorteil, dass der Kunststoff mit einem hohen Durchsatz pla stifiziert und gefördert wird und daher nur kurz im Extruder verweilt, so dass die Gefahr thermischer Zersetzung des Kunststoffes reduziert wird. Da insbesondere in Doppelschnec kenextrudern eine große Wärmemenge durch Dissipationsenergie in die Schmelze eingebracht wird, kann der Extruder 300 im vorderen Bereich auch Luftkühlungen 310 aufweisen, um eine Überhitzung des Zylinders und der darin enthaltenen Kunst stoffschmelze zu verhindern.

Vor der Spitze des Extruders 300 befindet sich ein Profil werkzeug 100, in welchem die Schmelze zu einem profilierten Kunststoffstrang geformt wird und dann an einer Profildüse 160 aus dem Profilwerkzeug 100 austritt.

In das Profilwerkzeug 100 ist eine Schäumlanze 400 einge führt, die an folgende Versorgungseinrichtungen angeschlossen ist:

- eine Drucklufteinrichtung 480,
- eine Kühlwasserumwälzeinrichtung 482 mit Wasservor- und - rücklauf
ä Schäummittelvorratsbehälter 490, 492.

Aus den Schäummittelvorratsbehältern 490, 492 werden zwei re aktive Komponenten getrennt voneinander durch die Schäumlan ze 400 geleitet und beim Austritt aus einem Mischkopf an der Schäumlanzenspitze 401 miteinander gemischt, wobei sie unter Ausbildung eines Kunststoffschaums miteinander reagieren.

Ist es erforderlich, nicht nur eine Hohlkammer, sondern meh rere Hohlkammern des Kunststoffhohlprofils auszuschäumen, so wird zu jeder Hohlkammer eine separate Schäumlanze geführt. Die Schäumlanzen, seien es eine, zwei oder mehrere, können an gemeinsame Versorgungseinrichtungen 480, 482, 490, 492 ange schlossen sein.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass die Schäum lanzenspitze 401 in einem Bereich der Kühl- und Kalibrierein richtung 200 endet, in dem das Profil bereits auf eine Aus schäumtemperatur AT abgekühlt ist. Bei dieser Temperatur ist das extrudierte Kunststoffhohlprofil so weit formstabil, das ein Aufquellen der Profilwandungen durch den mit der Schäu mung verursachten Innendruck vermieden wird. Dazu wird das Kunststoffhohlprofil von außen durch das Kühlwasser in der Kühl- und Kalibriereinrichtung 200 gekühlt.

Die Kühlung der Schäummittel wird durch Wasserkühlung im In neren der Schäumlanze 400 gewährleistet, um ein Aufheizen der Schäumlanze 400 und der darin geleiteten Schäummittel zu ver hindern.

Die Länge der Schäumlanze 400 ist so gewählt, dass die Schäumlanze 400 so weit nach vorne in das Kunststoffhohlpro fil hinein zu schieben ist, dass die Schäumlanzenspitze 401 im Bereich der Ausschäumtemperatur liegt, während ein hinte res Ende der Schäumlanze 400 immer noch innerhalb des Lanzen führungskanals 150 des Profilwerkzeugs 100 geführt ist. Die Schäumlanze 400 hat in der in den Figuren beschriebenen Aus führungsform eine Länge von etwa 6 m. Dabei ist die Schäum lanze 400 ausschließlich im Lanzenführungskanal 150 des Pro filwerkzeugs 100 gelagert. Die aus dem Lanzenführungskanal 150 herausragenden Ende der Schäumlanze 400 sind ungestützt, so dass grosse Durchbiegungen auftreten. Je nach Wandstärken am Kunststoffhohlprofil, der Größe der auszuschäumenden Hohl kammer etc. liegt der Punkt, an dem die Schäumlanzenspitze 401 zu positionieren ist, um 3 m bis 5 m vor dem Profilwerk zeug 100. Um der Durchbiegung entgegenzuwirken, kann auf den Extruder eine Führungsbahn aufgesetzt sein. Diese ist vor zugsweise in dem gleichen Winkel α zur Horizontalen ange stellt wie die Lanzenführungsachse 154, so dass die Führungs bahn und die Lanzenführungsachse 154 coaxial angeordnet sind. Der nach hinten aus dem Profilwerkzeug 100 ragende Teilbe reich der Schäumlanze 400 kann auf der Führungsbahn aufliegen und wird dort abgestützt. Eine Gleitbeschichtung auf der Füh rungsbahn begünstigt die axiale Verschieblichkeit der Schäum lanze 400.

An der Schäumlanzenspitze 401 sind Sensoren angeordnet, um die an dem Ort der Schäummitteleinspritzung herrschenden Druck- und Temperaturverhältnisse überwachen zu können. Ins besondere weist die Schäumlanzenspitze 401 auch einen Ultra schallsensor auf, um einen Abstand zwischen der Schäumlanzen spitze 401 und dem sich ausbildenden Schaumkörper innerhalb des Kunststoffhohlprofils einzustellen und im fortlaufenden Betrieb zu wahren. Die miteinander gemischt aus dem Mischkopf der Schäumlanze 400 austretenden Schäummittelkomponenten rea gieren bei richtig eingestellten Betriebsparametern der Ex trusionsvorrichtung an einem Ort, der etwa 500 mm von der Schäumlanzenspitze 401 entfernt liegt. Durch diesen Abstand wird verhindert, dass sich die Schäumlanzenspitze 401 zu setzt.

In unmittelbarer Nähe der Profildüse 160 des Profilwerkzeugs 100 ist eine Kühl- und Kalibriereinrichtung 200 angeordnet. Der in plastisch verformbaren Zustand aus dem Profilwerkzeug 100 austretende profilierte Kunststoffstrang wird in der Kühl- und Kalibriereinrichtung 200 auf eine Ausschäumtempera tur unterhalb der Erweichungstemperatur des Kunststoffs abge kühlt. Dabei wird auch Formänderungen durch Schrumpfungen des abkühlenden Kunststoffs entgegengewirkt, um am Ende der Kühl- und Kalibriereinrichtung 200 ein Kunststoffhohlprofil mit den gewünschten geometrischen Endabmessungen zu erhalten.

Die Kühl- und Kalibriereinrichtung 200 setzt sich zusammen aus einer Vorkühl- und -kalibriereinrichtung 210 und einer sich anschließenden Nachkühl- und -kalibriereinrichtung 220. Im Inneren der Kalibrier- und -kühleinrichtungen 210, 220 sind eine Vielzahl von Kalibrierblenden 221.1, . . .,221.n beab standet nebeneinander angeordnet, wobei deren Anzahl bis zu 60 betragen kann.

Die Kalibrierblenden 221.1, . . .,221.n haben die Aufgabe, das noch warme und plastisch verformbare, aus dem Profilwerkzeug 100 ausgetretene Kunststoffhohlprofil 50 während des Kühlvor ganges an ausgewählten Stellen der Außenkontur formgenau zu führen und zu kalibrieren. Dem Schrumpfen des Kunststoffhohl profils 50 beim Abkühlen wird auch dadurch entgegengewirkt, dass im Bereich der Vorkühl- und -kalibriereinrichtung 210 Vakuumtanks 211.1, . . .,221.n angeordnet sind, an die ein Unter druck angelegt wird, so dass sich eine Druckdifferenz zwi schen dem Inneren des Hohlprofils 50 und dessen Außenkontur ergibt. Durch diesen Druckgradienten wird erreicht, dass sich die Außenkontur des Hohlprofils an die Kalibrierblenden 221.1, . . ., 221.n maßgenau anlegt.

In Fig. 7 ist eine Kalibrierblende 221.1 mit einem darin ge führten Profil 50 gezeigt. Jede Kalibrierblende kann eintei lig aus einem einzelnen Kalibrierkörper 224 hergestellt sein, in den eine maßgenaue Profilquerschnittsausnehmung einge bracht ist, die von der jeweiligen Querschnittskonfiguration des herzustellenden Kunststoffhohlprofils 50 bestimmt wird. Sie kann aber auch mehrteilig und zerlegbar sein, so dass die Bearbeitung der Ränder der Profilquerschnittsausnehmung er leichtert ist. Die Profilquerschnittsausnehmungen der Kali brierblenden 221.1, . . .,221.n sind dem Abkühlverhalten des Pro fils entsprechend geformt. So weisen die ersten Kalibrier blenden 221.1, . . . gegenüber der Profilquerschnittsausnehmung eine Vorspannung auf, d. h. sie wölben sich in die Profil querschnittsausnehmung hinein. In die Profilquerschnittsaus nehmung hinein sind an ausgewählten Stellen Kurzkalibrierkör per 222 gerichtet, um Profilabschnitte wie Nuten 52, 54, 55 nachzuformen, für die eine besonders genaue Maßhaltigkeit er reicht werden muß.

Hinter der Kühl- und Kalibriereinrichtung 220 ist eine nicht dargestellte Transporteinrichtung angeordnet, die das herge stellte endlose Profil kontinuierlich mit einer Abzugsge schwindigkeit v_A fördert.

Hinter der Transporteinrichtung ist eine Schneideinrichtung angeordnet, in der der fertige Kunststoffhohlprofilstrang ab gelängt und einer Stapeleinrichtung übergeben wird.

Zusätzlich zu der Nachkalibrier- und -kühleinrichtung 220 oder an deren Stelle kann eine Rollenkalibriereinrichtung 500 in der Kühl- und Kalibriereinrichtung 200 vorgesehen sein, die in Fig. 8 abgebildet ist. In einem geschlossenen Gehäuse 510 sind zwei parallele Achsen 520, 522 übereinander angeord net. Auf den Achsen 520, 522 sind eine Vielzahl von umlaufen den Kalibrierrollen 540.1, . . ., 540.n angeordnet. Über die Länge der Rollenkalibriereinrichtung 500 sind mehrere solcher Sätze von Kalibrierrollen 540.1, . . ., 540.n, sowohl in der Ebene der oberen Achse 520, als auch in der Ebene der unteren Achse 522 angeordnet. In Extrusionsrichtung sind die Kalibrierrollen 540.1, . . ., 540.n versetzt zu benachbarten Rollensätzen angeord net, so dass sämtliche Bereiche der Oberfläche eines in die Rollenkalibriereinrichtung 500 eingeschobenen Kunststoffhohl profils 60 von den Kalibrierrollen 540.1, . . ., 540.n berührt wer den. Die Ausschäumkammer 96 des Kunststoffhohlprofil 60 hat eine Größe von circa 65 × 55 cm. Durch die Kalibrierrollen 540.1, . . ., 540.n werden die langen Wände des Kunststoffhohlpro fils 60 so gedrückt, dass die gewünschten Endabmaße erreicht werden. Einer Formänderung im Bereich des Schaumkerns 96 wird ebenfalls entgegengewirkt. Die Seitenwände des Kunststoff hohlprofils 60 werden ebenfalls mit Druck beaufschlagt, der von seitlichen Kalibrierrollensätzen 530, 532 ausgeht. Bei den Kalibrierrollensätzen 530, 532 überbrüc ken breite Rollen jeweils die gesamte durchgehende Seitenwand des Kunststoffhohlprofils 60, während schmalere Rollen die Profilierung des übrigen Profils übernehmen. Ebenso wie die oberen und unteren Kalibrierrollen 540.1, . . ., 540.n an den lan gen Seiten des Profils sind auch die seitlichen Kalibrierrol lensätzen 530, 532 hintereinander angeordnet.

Das erfindungsgemäße, pistolenförmige Profilwerkzeug 100 setzt sich, wie insbesondere Fig. 2 zeigt, im wesentlichen aus einem Pistolenlauf 101 und einem Pistolenschaft 102 zu sammen.

Der Pistolenlauf 101 weist im Inneren einen durchgängigen Lanzenführungskanal 150 auf. Am rückwärtigen, also der Pro fildüse 160 gegenüberliegenden Ende des Pistolenlaufs 101 ist der Lanzenführungskanal 150 zu einer Lanzeneintrittsöffnung 152 erweitert, um das Einschieben der Schäumlanze 400 in den Lanzenführungskanal 150 des Profilwerkzeugs 100 zu erleich tern. Zwischen der Außenseite des Extruders 300 und dem Um fang der Schäumlanze 400 ist in dem in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des Profilwerkzeugs 100 ein Abstand D vorhanden, so dass ein Luftspalt zwischen Extruder 300 und Schäumlanze 400 ausgebildet ist. Die Schäumlanze ist damit axial frei beweglich.

Die Lanzenführungsachse 154 ist um einen Winkel α gegenüber einer Horizontalen, in Abzugsrichtung des Kunststoffhohlpro fils, nach unten geneigt. Hierdurch läuft Flüssigkeit, die durch die Schäumlanze 400 in einen Hohlprofildüsenabschnitt injiziert wird, mit geringer Fließgeschwindigkeit von der Schäumlanzenspitze 401 weg, so dass ein Verkleben und/oder Verstopfen der Schäumlanzenspitze 401 beim Aufschäumen ver mieden wird.

Der Pistolenschaft 102 ist direkt an den Extruder 300 ange schlossen und stellt eine schmelzeleitende Verbindung zu dem Pistolenlauf 100 her.

Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, ist innerhalb des Pistolen schafts 102 ein Schmelzezuführungskanal 166 angeordnet. Die ser erstreckt sich von einer Schmelzeeintrittsöffnung 168 bis zu einem Schmelzeradialverteilerkanal 164. Der Schmelzezufüh rungskanal 166 ist zweifach gewinkelt, so dass die Schmelze aus der Ebene der Extruderachse 302 heraus umgeleitet wird.

Der Pistolenschaft 102 umfasst in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform einen Umlenkblock 120 mit einer Kupplungsring 121 im mittleren und einem Kupplungsring 122 im endseitigen Bereich. In dem Umlenkblock 120 wird die Schmelze von dem Verlauf der Extruderachse 302 umgelenkt.

Der Kupplungsring 122 ist mittels eines Ringspannelements 110 mit einem kompatiblen Extruderkupplungsring 304 druckfest verbunden. Der Kupplungsring 121 ist über ein weiteres Rings pannelement 130 mit einem Kupplungsring 148 eines Verteiler blocks verbunden. Die Verbindung der einzelnen Bauteile über Kupplungsringe 148, 121, 133, 304 und Ringspannelemente 110, 130 ermöglicht eine einfache Fertigung des innenliegenden, gewin kelten Schmelzezuführungskanals 166.

Der Schmelzezuführungskanal 166 mündet in einen Schmelzera dialverteilerkanal 164. Dieser teilt, in einem Querschnitt senkrecht zu Lanzenführungsachse 154 betrachtet, den Fließweg für die Schmelze, führt diesen um den Lanzenführungskanal 150 herum und vereinigt die Fließwege jenseits des Lanzenfüh rungskanals 150 wieder, so wie es von dem Wendelverteilern in Blasköpfen für die Folienextrusion an sich bekannt ist. Am vorderen Ende des Verteilerblocks 147 ist der Schmelzeradial verteilerkanal 164 ringförmig. Der Querschnitt des Schmel zeradialverteilerkanals 164 kann kreisringförmig sein; er kann aber auch bereits an den Querschnitt des herzustellenden Kunststoffprofils angenähert sein, also beispielsweise recht eckig sein. Zusätzlich wird die Schmelze aus der Richtung des Schmelzezuführungskanals 166 im mittleren Bereich des Pisto lenschafts 102 in die Richtung der Lanzenführungsachse 154 umgelenkt.

Um die Schmelzeströmung zu optimieren und den Druck in der Schmelze zu reduzieren, schließt sich eine erste Reduzier platte 145 an den Verteilerblock 164 an. Der Ringkanal in der Reduzierplatte 145 läuft in sich konzentrisch zu, d. h. die lichte Breite des Ringkanals nimmt ab; zugleich verengt sich der Ringkanal insgesamt trichterförmig. Die in dem Ringkanal geführte Schmelze wird dadurch zum einen in ihrem Druck ge mindert und zum anderen näher an die Abmasse der Profildüse herangeführt. In eine erste Fließkanalplatte 144 ist ein koa xialer Ringkanal eingearbeitet, in dem sich eine laminare Strömung ausbilden kann. Das in Fig. 3 dargestellte Ausfüh rungsbeispiel eines Profilwerkzeugs 100 weist eine weitere Reduzierplatte 142 und eine weitere Fließkanalplatte 142 auf. Den Abschluß bildet eine Düsenplatte 141, in die eine Pro fildüse 160 eingearbeitet ist, durch deren Ausbildung die Form eines extrudierten Kunststoffhohlprofils bestimmt ist.

Zum Ausgleich von Wärmeverlusten wird das Profilwerkzeug 100 über Heizpatronen 172, 174 und/oder über nicht dargestellte Heizbänder temperiert.

In Fig. 4 ist das Profilwerkzeug 100 in einer Draufsicht auf die Düsenplatte 141 mit der Profildüse 160 dargestellt. Ein Hohlprofildüsenabschnitt 161 der Profildüse 160 ist so ange ordnet, dass er den Lanzenführungskanal 150 umschließt. Der Lanzenführungskanal 150 weist einen rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken auf.

In das Profilwerkzeug 100 ist wenigstens eine Schäumlanze 400 für jede auszuschäumende Hohlkammer eines Profils eingeführt ist. Der Querschnitt der Schäumlanze 400 ist in Fig. 6 abge bildet. Die Schäumlanze ist aus einer AlMgSi-Knetlegierung, beispielsweise der Typen 6060 (AlMgSi0,5) oder 6005A (AlMgSi0,7), durch Strangpressen hergestellt.

Der Querschnitt setzt sich im wesentlichen aus einer Außen wandung 402 und einer Innenwandung 404 zusammen, die durch Stege 407 verbunden sind. Im Inneren sind weiterhin mehrere Rohrleitungen 410, 412, 414 vorgesehen, die an die Innenwan dung 404 angelehnt oder in dieser teilweise integriert sind. Die Rohrleitungen 410, 412, 414 sind untereinander durch Aus steifungsstege 406 verbunden, um die Biegesteifigkeit der Schäumlanze 400 insgesamt zu erhöhen. Durch die Verbindung der Wandungen 402, 404 und der Rohrleitungen 410, 412, 414 über die Stege 406, 407 sind in dem Profilquerschnitt eine Vielzahl von geschlossenen Hohlprofilabschnitten gebildet, die zur Durchleitung von Flüssigkeiten und Gasen oder zum Einziehen von elektrischen Leitungen nutzbar sind.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die vier ecksei tig zwischen Außenwandung 402 und Innenwandung 404 einge schlossenen Hohlprofilabschnitte als Wasserrücklaufleitun gen 430, 431, 432, 433 angeschlossen, durch welche Kühlwasser in die Kühlwasserumwälzeinrichtung 482 abfließen kann, das durch die mittig eingebettete Wasservorlaufleitung 414 bis zur Lanzenspitze 401 geführt ist. Die oberen Rohrleitungen werden als Schäummittelleitungen 410, 412 genutzt, durch wel che die beiden Schäummittelkomponenten getrennt voneinander aus den Schäummittelvorratsbehältern 490, 492 bis zur Lanzen spitze 401 geführt werden.

Eine weitere Querschnittsausnehmung dient als Druckluftzulei tung 420. Die Druckluft tritt kurz vor dem Mischkopf an der Schäumlanzenspitze 401 durch wenigstens einen Druckluftaus lass aus und hat die Aufgabe, die Schäumlanze zu umspülen und zu kühlen und darüber hinaus stehende Luft in einer auszu schäumenden Hohlkammer eines Kunststoffhohlprofils zu bewe gen. Um die Kühlung der Wandung der Hohlkammer auch von innen bewirken zu können und damit ein schnelleres Abkühlen des Kunststoffs auf die Schäumtemperatur zu erreichen, können statt oder zusätzlich zu Druckluft auch gekühlte Gase wie Kohlendioxid oder Stickstoff eingeleitet werden.

Da die Schäumlanze 400 sich infolge ihrer großen Länge durch biegt und nicht berührungsfrei innerhalb einer Hohlkammer des extrudierten Kunststoffhohlprofils zu führen ist, ist die Schäumlanze 400 an einer Unterseite mit Auflagestegen 408, 409 versehen. Über die koaxialen Auflagestege ist die Schäum lanze 400 im Betrieb des Extrusionsvorrichtung auf einer Wan dung des Kunststoffhohlprofil abgestützt. Die Gleitung zwi schen Schäumlanze 400 und dem Kunststoffhohlprofil wird durch die schmalen Gleitstege 408, 409 erleichtert.

Die Druckluft kann auch durch nicht dargestellte Auslassdüsen austreten und ein Luftpolster gegenüber der Wandung des Kunststoffhohlprofil bilden, um das Gleiten zwischen Schäum lanze 400 und Kunststoffhohlprofil zu erleichtern. Wird die Druckluft zwischen den Gleitstegen 408, 409 eingeblasen, kann die Schäumlanze 400 mit einem dünnen Luftpolster von der dar unter liegenden Wandung des Kunststoffhohlprofils abgehoben werden.

Ein weiterer Hohlraum in der Schäumlanze 400 dient als Ka belkanal 440, um Signale von Sensoren an der Lanzenspitze 401 an eine Überwachungseinrichtung für die Extrusionsvorrichtung zu leiten, Ein weiterer Hohlraum kann als Entlüftungsleitung 441 verwen det werden, um zu verhindern, dass bei der Expansion des Schaums in der Hohlkammer ein Überdruck entsteht.

In den Fig. 5a und 5b sind ausgewählte Kunststoffensterpro file dargestellt, die mit der erfindungsgemäßen Extrusions vorrichtung hergestellt wurden.

In Fig. 5a ist ein Kunststoffenster-Kämpferprofil 30 gezeigt. Es besteht aus einem Kämpferaußenprofil 33 und einem Kämpfer innenprofil 34. Es weist eine Kämpferaußenprofilausnehmung 35 und eine Kämpferinnenprofilwand 36 auf. Im Inneren des Kämp ferinnenprofils 34 ist mit 38 eine Rahmenkammer bezeichnet. In die Rahmenkammer 38 ist ein Kämpfermetallprofil 37 einge führt. Das Kämpferinnenprofil 34 weist darüber hinaus eine Hohlkammer 39 auf. Die Hohlkammer 39 unterscheidet sich von den mit 40 bezeichneten Feuchtigkeitsleitkammern des Außen profils dadurch, dass sie über keine versteifenden und die Kammer teilenden Zwischenwände verfügt, denn im Inneren der Hohlkammer 39 ist ein mit 93 bezeichneter Kunststoffisolier schaumkörper angeordnet, der wärme- und schallisolierende Ei genschaften hat und der darüber hinaus das Kämpferinnenpro fil 34 so verstärkt, dass, wie bereits beschrieben, die Zwi schenwände entfallen können. Für eine einzusetzende Glas scheibe sind darüber hinaus am Kämpferaußenprofil mit 31 und 32 bezeichnete Kämpferdichtungsprofile vorgesehen.

In Fig. 5b ist ein Kunststoffenster-Rahmenprofil 70 gezeigt. Es weist ein Rahmenaußenprofil 73 mit Feuchtigkeitsleitkam mern 76 auf. An das Rahmenaußenprofil 73 schließt sich ein Rahmeninnenprofil 74 an, in dessen Hohlkammer 72 ein mit 77 bezeichnetes Rahmenmetallprofil eingeführt ist. Am Rahmenau ßenprofil 73 ist darüber hinaus in einer entsprechenden Aus nehmung ein Rahmendichtungsprofil 71 festgeklemmt. Das Rahme ninnenprofil 74 ist in seiner Hohlkammer 75 mit dem bereits erwähnten Kunststoffisolierschaumkörper 97 ausgefüllt.

Die Herstellung eines wenigstens teilweise ausgeschäumten Kunststoffhohlprofils mit Hilfe der Extrusionsvorrichtung der Erfindung wird nachfolgend erläutert.

Das Verfahren umfasst wenigstens folgende Schritte:

- Extrudieren eines Kunststoffhohlprofils unter Ausformung wenigstens eines Hohlkammerraums und Abziehen des Kunst stoffhohlprofils mit einer Abzugsgeschwindigkeit v_A;
- Abkühlen des Kunststoffes des sich mit der Abzugsgeschwin digkeit V_A weiterbewegenden Kunststoffhohlprofils;
- Einführen der Schäumlanze in den Hohlkammerraum, wobei die Schäumlanzenspitze in einem Bereich des Kunststoffhohlpro fils positioniert wird, in dem die Temperatur des die Schäumlanzenspitze umgebenden Abschnitts des Kunststoff hohlprofils auf eine Ausschäumtemperatur T_A abgekühlt ist;
- Injizieren eines reaktiven Gemisches aus zwei schäumbaren Komponenten in den Hohlkammerraum mit einer Schäum mitteltemperatur T_S und Aufschäumenlassen zu einem Kunst stoffisolierschaumkörper unter fortwährender Nachkalibrie rung und Nachkühlung von der Außenseite des Kunststoff hohlprofils her.

Am Einfülltrichter 306 wird granuliertes oder pulverisiertes Polyvinylchlorid (PVC) aufgegeben. Das Polyvinylchlorid wird über die Zylinderwandheizung des Extruders 300 und durch die über Scherung der Kunststoffmasse an der Schnecke erzeugte Dissipationsenergie erwärmt und bei einer mittleren Massetem peratur von 170° bis 200°C im Extruder 300 aufgeschmolzen.

Die PVC-Schmelze wird aufgrund der Rotation der Schnecke kon tinuierlich in das Profilwerkzeug 100 gedrückt. Dort fließt es durch den Schmelzeeintrittsöffnung 168 und wird in dem Um lenkblock 120 um einen Winkel von etwa 45° gegenüber der Ho rizontalen umgelenkt. Weiterhin fließt die Schmelze durch den innerhalb des Pistolenschafts 102 angeordneten Schmelzezufüh rungskanal 166 bis zum Schmelzeradialverteilerkanal 164. Dort wird die Schmelze wiederum gegenüber der Horizontalen umge lenkt und so geteilt, dass ein Teil der Schmelze in Extrusi onsrichtung links und der andere Teil in Extrusionsrichtung rechts um den Lanzenführungskanal 150 herum läuft. In einem oberhalb des Lanzenführungskanals 150 liegenden Bereich des Schmelzeradialverteilerkanals 164 vereinigen sich die Schmel zeteilströme wieder und treten in den Schmelzeringkanal 162 ein, der sich bis zur Profildüse 160 erstreckt und innerhalb dessen der Lanzenführungskanal 150 angeordnet ist. Die Heiz patronen in dem Werkzeug 100 sorgen dafür, dass die Schmelze von Polyvinylchlorid die gewählte Temperatur beibehält und die Viskosität der Schmelze nicht zu weit ansteigt.

Am Austritt aus dem Profilwerkzeug 100 wird an der Profildüse 160 aus der PVC-Schmelze das Kunststoffhohlprofil 50 geformt, das mit einer Extrusionsgeschwindigkeit V_E aus dem Profilwerk zeug 100 heraustritt. Bestimmt wird die Extrusionsgeschwin digkeit V_E durch die Geometrie der Schnecke des Extruders und des Profilwerkzeugs 100 sowie durch die Verfahrensparameter Schneckendrehzahl und Zylinderwandtemperatur.

Der aus der Düse 160 des Profilwerkzeugs 100 heraustretende Strang des Kunststoffhohlprofils wird durch die Kühl- und Ka libriereinrichtungen 210, 220 geleitet und von der Transport einrichtung mit einer Abzugsgeschwindigkeit V_A gefördert. Die Abzugsgeschwindigkeit V_A ist vorzugsweise gleich der Aus trittsgeschwindigkeit V_E am Extruder. Sie kann aber auch ge ringfügig höher sein, so dass mit der dadurch bewirkten Ver streckung ein Durchhängen des noch weichen Hohlprofils unmit telbar hinter der Düse vermieden und im Zusammenspiel mit den Kühl- und Kalibriereinrichtungen 210, 220 eine verbesserte Maßhaltigkeit erreicht wird. Die Abzugsgeschwindigkeit V_A be trägt etwa 2 m/min. Sie kann je nach Gestaltung des extru dierten Kunststoffhohlprofils und in Abhängigkeit von anderen Verfahrensparametern zwischen 1 und 8 m/min betragen.

Mit der gewählten Abzugsgeschwindigkeit VA bewegt sich das Kunststoffhohlprofil 50 durch die Vorkalibrier- und -kühlein richtung 210 mit den Vakuumtanks 211.1, . . ., 211.n und durch die Nachkühl- und -kalibriereinrichtung 220 mit den Kalibrier blenden 221.1, . . ., 211.n.

In das auf die beschriebene Weise extrudierte Kunststoffhohl profil wird eine Schäumlanze 400 eingeführt. Hierzu wird die Schäumlanze 400 in die Lanzeneintrittsöffnung 152 des Profil werkzeugs 100 eingeführt und durch den Lanzenführungskanal 150 hindurch bis in eine Hohlkammer des aus der Profildüse 160 heraustretenden Kunststoffhohlprofilstrangs geschoben.

Die Schäumlanze 400 wird unter kontinuierlicher Temperatur messung mittels des an der Schäumlanzenspitze 401 angeordne ten Temperatursensors so weit in das Kunststoffhohlprofil hinein geschoben, bis die Schäumlanzenspitze 401 an einer Stelle positioniert ist, an der die Temperatur des sie umge benden Kunststoffhohlprofils bis auf die gewählte Ausschäum temperatur herabgesetzt worden ist. Diese Position der Schäumlanzenspitze 401 liegt üblicherweise innerhalb der Kühl- und Kalibriereinrichtung 200, so wie in Fig. 1 gezeigt. Aufgrund der großen Länge des aus dem Profilwerkzeug 100 ra genden Abschnitts der Schäumlanze 400 kommt es zu Durchbie gungen, so dass die Schäumlanzenspitze 401 sich bis auf die Wandung des Kunststoffhohlprofils absenkt.

An der Position der Schäumlanzenspitze 401 ist die Massetem peratur des PVC-Kunststoffs mit Hilfe des in der Kühl- und Kalibriereinrichtung 200 umlaufenden Kühlwassers auf eine Ausschäumtemperatur AT von 30°. . . 60°C herabgesetzt. Bei die ser Temperatur ist der Kunststoff so fest, dass eine Verfor mung des Kunststoffhohlprofils durch die aufliegende Schäum lanzenspitze 401 vermieden wird.

Mit Hilfe der innerhalb des Kunststoffhohlprofils positio nierten Schäumlanze 400 wird in eine Hohlkammer des Kunst stoffhohlprofils das Gemisch aus den Reaktionskomponenten zur Herstellung von Polyurethanschaum injiziert. Das in der Schäumlanze 400 bis zur Schäumlanzenspitze 401 geleitete Ge misch wird durch die Wasserkühlung innerhalb der Schäumlanze 400 bis zum Austritt aus der Lanze auf einer Schäummitteltem peratur T_S = 25°C gehalten.

Die Schäummitteltemperatur ist durch die Wasserumlaufkühlung innerhalb der Schäumlanze 400 vorzugsweise bis auf 25° herab gesetzt, um eine frühzeitige Reaktion des Schäumgemisches un mittelbar vor der Schäumlanzenspitze 401 zu vermeiden. Um weiterhin zu verhindern, dass es zu einer Reaktion der Schäummittelkomponenten direkt bei der Schäumlanzenspitze 401 und damit zu einem Verkleben derselben kommt, wird während der Profilextrusion mit dem Ultraschallsensor an der Schäum lanzenspitze 401 laufend der Abstand zwischen Spitze und der sich schräg nach oben ausbildenden Schaumfront gemessen. Bei der genannten Schäummitteltemperatur beträgt die Reaktions zeit des injizierten Gemisches 15 s. Bei einer Abzugsge schwindigkeit v_A von 2 m.min^-1 wird das reaktive Schäummittel gemisch innerhalb der Zeitspanne von 15 s um 500 mm von der Schäumlanzenspitze 401 weg bewegt. Dieser Abstand ist ausrei chend, um ein Zusetzen des Mischkopfes an der Schäumlanze 400 zu verhindern.

Wird ein geforderter Mindestabstand unterschritten, kann die axial frei bewegliche Schäumlanze 400 von der Rückseite des Profilwerkzeugs 100 zurückgezogen werden. Dies kann auch au tomatisch über elektrische Antriebe geschehen. Sollte es den noch während des Extrusionsbetriebes zu Störungen wie dem Zu kleben der Schäumlanzenspitze 401 kommen, so kann die Schäum lanze 400 vollständig aus dem Kunststoffhohlprofil und aus dem Profilwerkzeug 100 herausgezogen werden, ohne dass der Extrusionsvorgang unterbrochen bzw. das Werkzeug zerlegt wer den muss.

Die Druckluft tritt kurz vor dem Mischkopf an der Schäumlan zenspitze 401 durch wenigstens einen Druckluftauslass aus und hat die Aufgabe, die Schäumlanze zu umspülen und zu kühlen und darüber hinaus stehende Luft in einer auszuschäumenden Hohlkammer eines Kunststoffhohlprofils zu bewegen. Um die Kühlung der Wandung der Hohlkammer auch von innen bewirken zu können und damit ein schnelleres Abkühlen des Kunststoffs auf die Schäumtemperatur zu erreichen, können statt oder zusätz lich zu Druckluft auch gekühlte Gase wie Kohlendioxid oder Stickstoff eingeleitet werden.

Die Schäumlanze kann von wenigstens einer berührungslosen Lanzenhaltevorrichtung im Inneren der Hohlkammer zentriert und gehalten sein. Hierzu wird ein Magnetfeld um das Kunst stoffhohlprofil herum erzeugt, das die darin eingeführte Schäumlanze positioniert. Die Schäumlanze ist hierzu wenig stens über eine Teil ihrer Länge mit magnetischen Führungs hilfen versehen.

Auch kann Stützgas, insbesondere Druckluft, durch eine Rohr leitung der Schäumlanze 401 geführt werden und über Perfora tionen am Außenmantel der Schäumlanze 400 austreten. Dadurch stützt sich die Schäumlanze auf einem Druckgaspolster gegen die Innenwandung der Hohlkammer ab. Es wird vermieden, dass die aufgrund der Schwerkraft herabhängende Schäumlanzenspitze das Kunststoffhohlprofil verformt oder beschädigt.

Reaktionskomponenten für schäumbares Polyurethan sind Isocya nate und Wasser oder Carbonsäuren. Polyurethanschäume entste hen bei der Polyaddition von Wasser an Isocyanatgruppen unter Abspaltung von blähend und schaumbildend wirkendem Kohlendi oxid, gemäß folgendem Reaktionsschema:

R-NCO + HOH → R-NH₂ + CO₂ ↑

Die Umsetzung von Isocyanat mit Carbonsäuren läuft nach fol gendem Reaktionsschema ab:

R-NCO + R'-COOH → R-CO-NH-R' + CO₂ ↑

Durch die Wahl verschiedener Reste R, R' kommen vielfältige Verknüpfungsarten zustande. Mit Polyalkylenglykolethern als Iolen und Wasser als Reaktionskomponente gelangt man zu PUR- Weichschäumen, mit Polyolen und Treibgasen aus Chlorfluorkoh lenwasserstoffen erhält man PUR-Hartschaumstoffe. Zusätzlich benötigte Hilfsstoffe bei der Polyaddition sind Katalysato ren, Emulgatoren, Schaumstabilisatoren (bes. Polysiloxan- Polyether-Copolymere) und gegebenenfalls Flammschutzmittel.

Während des Extrusions- und Profilierungsprozesses des Kunst stoffhohlprofils entstehende Luft in der Hohlkammer wird durch die Entlüftungsleitung 441 nach außen abgeführt.

Anschließend durchläuft der ausgeschäumte Bereich des Kunst stoffhohlprofils die verbleibende, vor der Schäumlanzenspitze 401 liegende Strecke der Nachkühl- und -kalibriereinrichtung 220.

Mit Hilfe der Kalibrierblenden 221.1 . . . 211.n wird, wie Fig. 7 zeigt, ein Kunststoffhohlprofil 50 so kalibriert, dass die entsprechenden Ausnehmungen bzw. die glatten Außenseiten des mit 51 bezeichneten Rahmenaußenprofils und des mit 53 be zeichneten Rahmeninnenprofils die geforderte Maßhaltigkeit aufweisen. Das Rahmenaußenprofil 51 stellt den später sicht baren Kämpfer und das Rahmeninnenprofil 53 den später sicht baren Sichtrahmen dar. Ausgebildet werden auch die bereits beschriebenen Feuchtigkeitsleitkammern, die hier mit 58 be zeichnet sind. Im Inneren des Hohlprofils 50 befindet sich eine mit 56 bezeichnete Rahmenkammer. Mit 54 und 55 bezeich nete Längsnuten werden ebenso wie die anderen Nuten, wie be reits beschrieben, durch die Kurzkalibrierkörper 222 entspre chend kalibriert. Es ist besonders deutlich zu sehen, dass die Hohlkammer 57 durch den sich jetzt nach und nach abküh lenden Polyurethanschaum zu einem Kunststoffisolierschaumkör per 95 umbildet. Dieser Kunststoffisolierschaumkörper 95 ist nur eingeschäumt; er geht mit dem Polyvinylchlorid des Kunst stoff-Rahmenprofils keine Verbindung ein und lässt sich leicht davon lösen; beispielsweise beim Recycling des Profil werkstoffs.

Der Kunststoffisolierschaumkörper 95 erhöht die Steifigkeit des Kunststoffhohlprofils. Damit kann insbesondere bei Profi len für den Bau von Kunststoffenstern auf die Einlage von Stahlverstärkungen verzichtet werden.

Das abgekühlte Kunststoffhohlprofil verlässt dann die Kühl- und Kalibriereinrichtung 220 und gelangt auf die Transpor teinrichtung. Bis zu diesem Punkt ist der Herstellungsprozeß kontinuierlich erfolgt, d. h. es wurde mit konstanter Extru sionsgeschwindigkeit V_E ein endloses Kunststoffhohlprofil er zeugt, das fortlaufend mit konstanter Abzugsgeschwindigkeit V_A durch die Kühl- und Kalibrierstrecken 210, 220 gefördert wird. Auch das Ausschäumen geschieht durch fortwährendes, un unterbrochenes Einspritzen von Schäummittel-Gemisch.

Erst das Schneiden erfolgt nicht mehr andauernd, sondern in einem bestimmten Takt. Die Kunststoffhohlprofile werden mit Hilfe einer Schneideinrichtung auf Länge geschnitten, wodurch die beschriebenen Kunststoffenster-Rahmenprofile erhalten werden, die danach der Stapeleinrichtung zugeführt werden.

Claims

1. Extrusionsvorrichtung zur Herstellung von ausgeschäumten Kunststoffprofilen (30; 50; 60; 70), die wenigstens fol gende Einzelteile aufweist:

- einen Extruder (300) zur Aufbereitung und Zuführung einer Kunststoffschmelze;
- einen mit dem Extruder (300) an einer Schmelze eintrittsöffnung (168) schmelzeleitend verbundenen Profilwerkzeug (100), das eine Profildüse (160) mit wenigstens einem Hohlprofildüsenabschnitt (161) um fasst,
- wenigstens eine Schäumlanze (400), die wenigstens teilweise innerhalb eines an der Profildüse (160) mün denden Schmelzeringkanals (162) und koaxial zu einer Abzugsrichtung des aus der Profildüse (160) austreten den Kunststoffprofils (30; 50; 60; 70) angeordnet ist,
- wenigstens einer Kühl- und Kalibriereinrichtung (200), die nach dem Profilwerkzeug (103) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass das Profilwerkzeug pistolen förmig ausgebildet ist mit folgenden Einzelheiten:

- einem Pistolenschaft (102) mit einem Schmelzezufüh rungskanal (166), welcher an die Schmelzeaustrittsöff nung des Extruders (300) anschließbar ist und in einem den Lanzenführungskanal (150) einschließenden Schmel zeradialverteilerkanal (164) mündet; und
- einem Pistolenlauf (101) mit einem vom dem Schmelzera dialverteilerkanal (164) zu der Profildüse (162) ver laufenden Schmelzeringkanal (162) und mit einem sich durchgängig von einer Lanzeneintrittsöffnung (152) bis zu der Profildüse (160) erstreckenden Lanzenführungs kanal (150).

2. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schäumlanze (110) mit ihrem Außenum fang einen radialen Abstand von dem Außenumfang des Ex truders (300) wahrt.

3. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schäumlanze (110) auf einer Führungs bahn gleitbar und axial verschieblich gelagert ist.

4. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die Führungsbahn an dem Außenumfang des Extruders (300) angeordnet ist.

5. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanzenführungsachse (154) und die Bahn des Kunststoffhohlprofils in der Kühl- und Kalibriereinrichtung (200) gegenüber einer Horizonta len in einem Winkel α = 1 . . . 10° in Abzugsrichtung nach unten geneigt sind.

6. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Lanzenführungsachse (154) und die Bahn des Kunststoffhohlprofils in der Kühl- und Kalibrierein richtung (200) gegenüber einer Horizontalen in einem Win kel α = 1 . . . 1, 5°, insbesondere 1,35°, in Abzugsrichtung nach unten geneigt sind.

7. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schäumlanzenspitze (401) eine Ultraschallsonde und/oder einen Temperatursensor aufweist.

8. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schäumlanze (400) einen einteiligen Profilquerschnitt aufweist und dass in der Schäumlanze (400) folgende Leitungen geführt sind:

1. eine erste Schäummittelleitung (410);
2. eine zweite Schäummittelleitung (412);
3. eine Wasservorlaufleitung (414); und
4. wenigstens eine Wasserrücklaufleitung (430, 431, 432, 433);

9. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass innerhalb der Schäumlanze (400) weiterhin eine Druckluftzuleitung (420) und/oder ein Kabelkanal (440) und/oder eine Entlüftungsleitung (441) angeordnet sind.

10. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schäumlanze (400) an ih rer Unterseite wenigstens einen Gleitsteg (408; 409) auf weist.

11. Extruslonsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Pistolenlauf (101) wei terhin wenigstens folgende axial hintereinander angeord nete Einzelteile umfasst:

- einen Verteilerblock (147);
- wenigstens eine Reduzierplatte (143; 145); und
- eine Düsenplatte (141).

12. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, dass wenigstens eine Fließkanalplatte (142; 144), in Extrusionsrichtung gesehen, vor der Reduzier platte (143; 145) angeordnet ist.

13. Extrusionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, die Kühl- und Kalibriereinrich tung 200 eine Rollenkalibriereinrichtung 500 umfasst, in der das Kunststoffhohlprofil allseitig mit einer Vielzahl von Rollen (540.1 . . . 540.n) mit Druck beaufschlagt wird.

14. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprofilen mit we nigstens einem ausgeschäumten Hohlkammerraum, mit folgen den Schritten:

1. Extrudieren eines Kunststoffhohlprofils unter Aus formung wenigstens eines Hohlkammerraums und Abzie hen des Kunststoffhohlprofils mit einer Abzugsge schwindigkeit v_A;
2. Abkühlen des Kunststoffes des sich mit der Abzugsge schwindigkeit V_A weiterbewegenden Kunststoff hohlprofils;
3. Einführen der Schäumlanze in den Hohlkammerraum, wo bei die Schäumlanzenspitze in einem Bereich des Kunststoffhohlprofils positioniert wird, in dem die Temperatur des die Schäumlanzenspitze umgebenden Ab schnitts des Kunststoffhohlprofils auf eine Aus schäumtemperatur T_A abgekühlt ist;
4. Injizieren eines reaktiven Gemisches aus zwei schäumbaren Komponenten in den Hohlkammerraum mit einer Schäummitteltemperatur T_S und Aufschäumenlassen zu einem Kunststoffisolierschaumkörper unter fort währender Nachkalibrierung und Nachkühlung von der Außenseite des Kunststoffhohlprofils her, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Profilwerkzeug (100) austretende Kunststoffhohlprofil auf einer Bahn ab gezogen und nachbehandelt wird, die vom Profilwerkzeug (100) ausgehend um einen Winkel α gegenüber einer Hori zontalen nach unten geneigt ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reaktionsgemisch ausgewählt wird, das bei einer an der Lanzenspitze gegebenen Schäummitteltemperatur eine Reaktionszeit von 10 . . . 20 s bis zur Ausbildung von Kunst stoffschaum hat, und dass die Abzugsgeschwindigkeit 2 m/min beträgt.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich net, dass das Reaktionsgemisch als erste Reaktionskompo nente ein Isocyanat und als zweite Reaktionskomponente einen Polyalkohol und Wasser und/oder eine Carbonsäure enthält und zu einem Polyurethanschaumkörper, einem Poly isocyanuratschaumkörper oder einem Polyharnstoffschaum körper aufgeschäumt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 16, dadurch gekennzeich net, dass das Reaktionsgemisch aus einem ungesättigten Polyesterharz, einem Härter und einem Treibmittel zu ei nem Polyesterharzschaumkörper aufgeschäumt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 14 oder 17, dadurch gekennzeich net, dass das Reaktionsgemisch aus einem Treibmittel und einem expandierbaren thermoplastischen Kunststoff, vor zugsweise Polystyrol, zu einem Thermoplastschaumkörper aufgeschäumt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch ge kennzeichnet, dass die Abzugsgeschwindigkeit v_A zwischen 1 und 8 m/min. insbesondere 2 m/min beträgt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch ge kennzeichnet, dass die Ausschäumtemperatur T_A = 30° . . . 50°C, insbesondere T_A = 40°C, beträgt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch ge kennzeichnet, dass die Schäummitteltemperatur T_S = 15°. . . 25°C beträgt.