DE2048759C3 - Verfahren zum gleichmäßigen kapazitiven Erwärmen eines e.xtrudierten geschlossenen Hohlprofilteils aus Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichimpdiiiivcn ι_Γ»ναΓΓΠθπ eines extrudicrtcn -j

geschlossenen Hohlprofilteilcs aus Kunststoff, insbesondere aus Hart-Polyvinylchlorid auf eine Verformungs\cmp«jr;itur.

Es sind verschiedene Methoden bekannt, Hohlprofilteile aus Kunststolf nach dem Extrusionsvorgang auf eine Temperatur zu erwr-men, die eine anschließende Verformung dieser Teile ermöglicht. Ein wesentlicher Parameter dieser Erwärmung ist die Zeit. Kunststoffe, insbesondere auch Hart-Polyvinylchlorid, werden mit Stabilisatoren versehen, um die das Kunststoffendprodukt verändernden Einflüsse von Wärme und Licht für eine vorgegebene Zeit zu unterbinden. Nach Ablauf der sogenannten Stabilisationszeil, die sich mit steigender Temperatur stark verkürzt, zerfällt z. B. Polyvinylchlorid unter Abspal- +0 tung von Chlor. Je langer daher der Erwärmungsprozess bis zur Verlormungstemperatur dauert, um so weniger Stabilisationszeit bleibt für das Endprodukt übrig, wodurch die Lebensdauer dieser Produkte erheblich herabgesetzt wird.

Die meisten bekannten Erwärmungsverfahren, wie z. B. das Erwärmen der Hohlprofilteilc in einem ölbad bzw. einem Luftstrom oder Widerstandsheizungen, beruhen auf der Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffes, die nur sehr gering ist. Es muß daher die Oberfläche des Kunststoffes sehr belastet werden, ,iim die Verformungstemperatur in allen Bereichen des Hohlprofilteiles zu erreichen. Da die Erwärmungszeit sehr kurz bemessen sein muß, um Stabilisationszeit zu sparen, kann rr ι diesem Verfahren eine konstante gleichmäßige Ten icratur über die gesamte Wandstärke der Hohlpro» Ucile nicht erzielt werden.

Eine kurze und gleichmäßige Erwärmung der Hohlprofilteile auf die Verfor nungstemperatur vor dem nachfolgenden Verformi agsschritt ist aber die Voraussetzung für eine hor.j Maßgenauigkeit und lange Lebensdauer des Endp aduktes.

Es ist bereits bekannt, naiii dem Extrusionsvcrfuhren erzeugte Kunststoffhohlprofile kapazitiv zu erwärmen, doch wurde dieses Verfahren bisher ohne Erfolg angewendet. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Hohlprofilteile nicht genau genug zwischen der äußeren Ringelektrode und der inneren Dornelektrode eines Hoehfreuuenzgeriiics zentriert und somit auf Grund des unterschiedlichen Abstandes zwischen den Elektroden, insbesondere der Dornelektrode und dem Hohlprofilteil eine gleichmäßige Erwärmung des Profilteiles über die gesamte Wandstärke nicht erzielt, werden konnte.

Darüber hinaus ist es als Stand der Technik ebenfalls an sich bekannt, extrudiertc Kunststoffrohr in einem Kalibrator aufzuweiten und die hierdurch entstehende thermische Rückstellfähigkeii zu einem Schrumpfungsprozeß auszunutzen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das bekannte kapazitive Verfahren zur Erwärmung von extrudierten Hohlprofilteilen aus Kunststoff, insbesondere aus Hart-Polyvinylchlorid so veitcrzuentwikkeln, das eine gleichmäßigere Erwärmung auf eine bestimmte Verformungstemperatur über die gesamte Wandstärke der Hohlprofilteile möglich ist.

Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß ein beim Kalibrieren aufgeweiteter Hohlprofilteil mit thermischer Rückstellfähigkeit in zwei Stufen zunächst ungefähr auf die Aufweitungstemperatur erwärmt, wobei er auf eine Dornclektrode aufschrumpft, und anschließend auf die Verformungstemperatur erhitzt wird.

Mit diesem erfindungsgemäßen zweistufigen Verfahren ist es in sehr einfacher und vorteilhafter Weise erstmals möglich, eine vollständig homogene kapazitive Erwärmung des Hohlprofiiteils im Hoeiiueuuenzfcld auf eine bestimmte Verformungstempe.atur über die gesamte Wandstärke des Hohlprofilteils zu erreichen, da das mit thermischer Riickstcllfähigkeit \ ersehene Hohlprofilleil durch Erwärmung auf seine Aufweitungstemperatur exakt im Hochfrcquenzfeld zentriert werden knnn.

Durch die sehr schnelle kapazitive Erwärmung, die gleichmäßig und gleichzeitig an allen Stellen des Hohlprofiiteils vor sich geht, und die keiner Wärmeleitung im Kunststoff bedarf, wird die Stabilisationszeit kaum beeinträchtigt, was die Lebensdauer des Endprodukts gegenüber anderen Erwärmungsmethoden stark erhöht. Solche gleichmäßig über die gesamte Wandstärke mit einer Verformungstemperatur beaufschlagten Hohlprofiltcile, in denen innere Spannungen, die beim Extrusions- bzw. Aufweitungsvorgang in das Material eingeführt worden sind, ausgeglichen sind, werden in einem nachfolgenden Bearbeitungsvorgang verformt. Da hierbei fast keine Rückstellkraft e mehr auftreten, können eine sehr hohe Maßgenauigkeit und Maßbeständigkeit bei den erfindungsgemäß behandelten Endprodukten erzielt werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens für Hohlprofiltcile aus Hart-Polyvinylchlorid besteht darin, daß das Hohlprofilteil in der ersten Slufc ungefähr auf W C und in der zweiten Stufe ungefähr auf 180° C erwärmt wird.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere an Hand einer Vorrichtung zu dessen Durchführung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schcmatischc Schnittansicht einer an sich bekannten Extrusions- und Kalibricreinrichtung und

Fig.2 schematisch eine Vorrichtung zum kapazitiven Erwärmen eines Röhrendes im Hochfrequenzfeld.

Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung zeigt in der

linken Hälfte andeutungsweise ein Spritzwerkzeug. Der etwa hohlzylinderförmige Düsenaustrittsteil 1 weist eine zentrische Ausnehmung 2 auf, in der ein Düsenmantel 3 angeordnet ist, der einen Dorn 4 umgreift. Der Düsenmantel 3 wird durch einen Stirnring 5, der mit dem Düsenaustrittsteil 1 bei 6 verschraubt ist, in der Ausnehmung 2 gehalten. Mittels Schrauben? kann der Düscnmant-d 3 den RingrnumS — für die Bildung des Kunststoffrohres 9 — bestimmen. Der Düscnmantel 3 kann zur Herstellung von Kunststoffrohren mit gleichen oder unterschiedlichen Wandstärken relativ zum Dorn 4 verstellt und auf kleineren Durchmesser gebracht werden.

Anschließend an den Düsenmantel 3 in Extrusionsrichtung befindet sich der hohlzylinderförmige !Calibrator 10. Er ist kühlbar durch Wasserzu- und -abfluß über die Leitungen Il und 12. Am rechten Ende der F i g. 1 ist zu sehen, wie das schon erkaltete Kunststoffrohr 9 mit der Vorrichtung 13 aus dem Extruder herausgezogen wird. Ό".τ Raum 14 im Rohr 9 im Bereich des Kalibrators 10 steht unter erhöhtem Luftdruck. Die Preßluft wird aus dem Dorn 4 durch die Leitung 15 in den Raum 14 geführt. Eine Befestigungsvorrichtung 16 hält eine Gummimembran 17 zur Aufrechterhaltung des Druckluftkissens. Eine nicht dargestellte Heizvorrichtung erwärmt den Düsenaustrittsteil 1 und den Düscnmantel 3. Im Bereich links vom Dorn 4 strömt erwärmter Kunststoff nach rechts in den Rir.graum 8, und es bildet sich das Kunststoffrohr 9 aus, das sich im Bereich des Düsenmantels 3 noch im plastischen, im Bereich des Kalibrators, an dessen Innenkonturen das Kunststoffrohr durch die Preßluft angedrückt wird, bereits im abgekühlten und außerhalb des Kalibrators 10 im kalten harten Zustand befindet. Man erkennt, daß der Innendurchmesser des Kalibrators 10 größer ist als der Innendurchmesser des Düsenmantels 3. Das plastische Kunststoffrohr wird a'so nach dem Verlassen der Düse aufgeweitet.

Das endlose Kunststoffrohr, das vorzugsweise aus Hart-Polyvinylchlorid besteht, wird anschließend beispielsweise in Rohrstücke zersägt. Ein Ende des Rohrstückes wird zwischen die beiden Elektroden eines Hochfrequenzgerätes gemäß F i g, 2 zum kapazitiven Erwärmen gesteckt. Diese Vorrichtung zeigt eine Halterung 19, an der eine äußere hohlzylinderförmige kalte, d. h. an Masse liegende Ringelektrode

20 und im Kern, innerhalb eines aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Teiles 18, eine zylinderförmige

heiße, d. h. nicht an Masse liegende Dornelektrode

21 angeordnet sind. Das zunächst nicht zentrisch auf dem Teil 18 angeordnete Ende des Polyvinylchlorid-Rohres 9 wird bis zu einer Temperatur von beispielsweise ungefähr 9OC durch Einschaltung eines Hochfrequenzgenerators auf beispielsweise ein Drittel seiner Höchstleistung kapazitiv erwärmt. Die absolute bzw. relative Leis'.ungsaussieuerung des Hochfrequenzgenerators in al¹,- .1 Erwärmungsstufen hängt wesentlich von der Wandstärke des Polyvinylchlorid-Rohres ab. Bei einer Temperatur von beispielsweise 90 C wird das Rohrende aui Grund der thermischen Rückstellfähigkeit auf den Teil 18 aufschrumpfen und somit exakt zwischen der Ring- und Dornelektrode angeordnet sein. Wenn dieser Zustand erreicht ist, wird der Hochfrequenzgenerator z. B. kurzzeitig auf Höchstleistung von z.B. 10 kW geregelt, um bei einer Temperatur von etwa 110° C des Rohrendes wieder heruntergeregelt zu werden. Die endgültige gleichmäßig über die Wandstärke des Rohres verteilte Temperatur, die meist unterhalb der Plastifikationstemperatur liegt, wird mit einer Teilleistung des Hochfrequenzgenerators von beispielsweise 20ⁿ,ii der Höchstleistung erzielt. Der Hochfrequenzgenerator wird automatisch in Abhängigkeit von der Zeit und damit von der Temperatur des Polyvinylchlorid-Roh rcndes gesteuert. Bei dieser Aufheizungsmethodc wird beispielsweise eine Endtemperatur von ungefähr 180 C erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum gleichmäßigen kapazitiven Erwärmen eines extrudierten geschlossenen Hohlprofilteiles aus Kunststoff, insbesondere aus Hart-Polyvinylchlorid auf eine Verformungstemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß ein beim Kalibrieren aufgeweiteter Hohlprofiltei! mit thermischer RückstellFähigkeit in zwei Stufen zunächst ungefähr auf die Aufweitungstemperatur erwärmt, wobei er auf eine Dornelektrode aufschrumpft, und anschließend auf die Verformungstcmperatur erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- «5 kennzeichnet, daß ein aus Hart-Polyvinyichlorid bestehender Hohlprofilteil in der ersten Stufe ungefähr auf 90 ~ C und in der zweiten Stufe ungefähr auf ISO C erwärmt wird.