DE2246679A1 - Verfahren und vorrichtung zum extrudieren von beschichteten strangprofilen, vorzugsweise aus thermoplastischen kunststoffen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum extrudieren von beschichteten strangprofilen, vorzugsweise aus thermoplastischen kunststoffen

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DE2246679A1 DE19722246679 DE2246679A DE2246679A1 DE 2246679 A1 DE2246679 A1 DE 2246679A1 DE 19722246679 DE19722246679 DE 19722246679 DE 2246679 A DE2246679 A DE 2246679A DE 2246679 A1 DE2246679 A1 DE 2246679A1
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Description

OZ 72098
DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT Troisdorf Bez. Köln
Verfahren und Vorrichtung zum Extrudieren von beschichteten Strangprofilen, vorzugsweise aus thermoplastischen Kunststoffen
Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Extrudieren von mindestens auf einem Teil des Umfanges mit einem oder mehreren weiteren Werkstoffen beschichteten Strangprofilen., vorzugsweise aus thermoplastischen Kunststoffen.
Die Beschichtung von extrudierten Profilen oder flächigen Pro- dukten beispielsweise aus thermoplastischen Kunststoffen wie PVC wird zur Erzielung veredelter Oberflächen an diesen Produkten durchgeführt. Eine solche Beschichtung gestattet es, verschiedene Eigenschaften des Trägermaterials mit verhältnismäßig geringem Aufwand zu verbessern, beispielsweise die Lichtechtheit, die Witterungsbeständigkeit, die Schwerentflammbarkeit, den Widerstand gegen mechanische Beanspruchung, den optischen Eindruck der Oberflächen, die Dichtheit der Oberfläche, die Farbgebung usw.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die es gestattet, mit möglichst geringem Aufwand in einem Arbeitsgang sowohl das extrudierte Teil als auch die Beschichtung desselben herzustellen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in der Weise- vorgegangen, daß der Zv/eitwerkstoff für die Beschichtung, gegebenenfalls
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thermisch isoliert, gleichzeitig fortlaufend mit der Extrusion des Strangprofiles auf das sich noch im verformbaren Temperaturbereich befindliche Strangprofil extrudiert und anschließend kalibriert wird. Für das erfindungsgemäße Verfahren können alle die Materialien eingesetzt werden, die im thermoplastischen Zustand bzw. in der Schmelze verarbeitet eine ausreichende Bindung miteinander eingehen. Verlangen die verwendeten Werkstoffe für das Strangprofil und die Beschichtung unterschiedliche Verarbeitungstemperaturen, so ist dies durch thermische Isolation des einen Werkstoffes von dem anderen möglich. Eine Werkstoffkombination, die sich beispielsweise für Bauteile im Bauwesen, wie z.B. Fensterprofile bewährt hat, baut auf Strangprofilen aus schlagzähem PVC auf, die mit einer Schicht aus Polymethylmethacrylat mit einem Molekulargewicht beispielsweise von 120.000 bis 180.000 überzogen werden. Bei dieser Werkstoffkombination findet eine ausgezeichnete Haftung statt, wobei die Schichtdicke je nach den technischen Erfordernissen einstellbar ist. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Produkt weist an seiner Oberfläche im wesentlichen die Eigenschaften der Überzugsschicht auf. Im übrigen ist es auch möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise aufgeschäumte Extrudate, z.B. PVC-Extrudate an ihrer Oberfläche zu beschichten und somit zu veredeln.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von einem Extrusionswerkzeug für einen Extruder zum Extrudieren von mit einer Beschichtung versehenen Strangprofilen aus vorzugsweise thermoplastischen Kunststoffen mit einem Hauptextrusionswerkzeug
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und einer Kalibriereinrichtung ausgegangen. Das erfindungsgemäße Werkzeug ist dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Hauptdüsenaustrittes des Hauptwerkzeuges mindestens ein zusätzliches Werkzeug mit einer oder mehreren Nebendüsen für einen Zweitwerkstoff angeordnet ist. Dieses Zusatzwerkzeug umfaßt mindestens einen Teilbereich des Umfanges des extrudierten Profiles, entsprechend dem Umfang der gewünschten Beschichtung. Das Zusatzwerkzeug kann vorteilhaft so angeordnet sein, daß es stirnseitig mit dem Hauptwerkzeug bündig abschließt oder teilweise stirnseitig vor dem Hauptwerkzeug angeordnet ist.
Je nach Art und Umfang der Beschichtung können ein .oder mehr Zusatzwerkzeuge mit einer oder mehr Nebendüsen in einer radialen Ebene \im den Hauptdüsenaustritt des Hauptwerkzeuges angeordnet sein oder aber axial hintereinander.
Für alle die Fälle, in denen Hohlprofile extrudiert werden und somit Dorne innerhalb des"Profiles für die hohlen Kammern angeordnet sind, ist es vorteilhaft^ daß der oder die Dorne bündig mit der austrittsseitigen Stirnseite des Züsatzwerkzeuges abschließen. Auf diese Weise ergibt.sich die Möglichkeit, den Dorn, der in der an die beschichtete Seite anschließenden Hohlkammer geführt ist, vor den Hauptdüsenaustritt vorzuziehen und so eine weitere Unterstützung für die zu beschichtende Seite des "Profils vorzusehen.
Bei der gleichzeitigen Extrusion von Profil und Beschichtung und dor nachfolgenden gemeinsamen Kalibrierung des beschichteten Produktes ist darauf zu achten, daß die verschiedenen Werkstoffe
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etwa gleiche Schrumpfungswerte bei der Abkühlung aufweisen, um ein Abplatzen der Beschichtung zu vermeiden. Das schließt jedoch nicht aus, daß der Zweitwerkstoff eine andere Verarbeitungstemperatur als der erste Werkstoff aufweist, und für diese Fälle ist vorgesehen, daß das Zusatzwerkzeug zumindest teilweise thermisch isoliert von dem Hauptwerkzeug angeordnet und gehalten ist.
Um nun je nach verwendetem Zweitwerkstoff und je nach den Erfordernissen die Stärke der Beschichtung variieren zu können, wird vorgesehen, daß der Düsenaustrittsspalt des Zusatzwerkzeuges einstellbar ist. Dies geschieht erfindungsgemäß beispielsweise dadurch, daß die dem Düsenaustrittsspalt des Zusatzwerkzeuges vorangehende Verteilerzone in Gestalt eines Regulierspaltes durch die Einlage eines mit entsprechender Dicke ausgebildeten Bleches oder Platte gebildet ist. Diese Ausbildung des Regulierspalte-S beseitigt alle Ungenauigkeiten, die bei Reinigungs- oder Nacharbeitungstätigkeiten in der Regel auftreten können. Die erfindungsgemäße vorgesehene Einstellbarkeit des Spaltes bedingt, daß die beiden Werkzeughälften des Zusatzwerkzeuges plan sein müssen, so daß durch Zwischenlegen eines Bleches oder einer Platte ihr Abstand genau bestimmbar ist. Durch Auswechseln dieses Bleches sind Änderungen in der Stärke des Regulierspaltes in einfacher Weise möglich. Bei Beschädigungen ist durch Nachschleifen der ebenen Flächen des Werkzeuges wiederum eine genaue Justierung erzielbar.
Die Erfindung ist in der Zeichnung an Ausführungsbeispielen dargestellt und wird anhand dieser nachfolgend näher erläutert.
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Es zeigen
Fig. 1 eine Extrusionsanlage schematisch,
Fig. 2 u. 2a einen Schnitt und eine Vorderansicht auf das Hauptwerkzeug mit Zusatzwerkzeug,
Fig. 3 u. 3a einen Horizontal-und einen Vertikalschnitt durch
eine Variation des Zusatzwerkzeuges mit Hauptwerkzeug,
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein Zusatzwerkzeug für mehrseitige Beschichtung,
Fig. 5 die Anordnung des Zusatzwerkzeuges teilweise vor dem Hauptwerkzeug,
Fig. 6 u. 6a ein Hauptwerkzeug mit stirnseitig vorgesetztem Zusatzwerkzeug und vorgezogenem Dorn,
Fig. 7 u. 7a eine Variation nach Fig. 6 für allseitige Beschichtung,
Fig. 8, 8a die Ausbildung des Regulierspaltes des Zusatzc Werkzeuges,
Fig. 9 eine weitere Einstellmöglichkeit des Düsenaustrittsspaltes des Zusatzwerkzeuges und
Fig. 10 eine Variation eines Düsenaustrittes für das Zusatzwerkzeug für Streifenbeschichtung.
In der Fig. 1 ist schematisch eine Extrusionsanlage für Strangprofile dargestellt. Der Extruder 1 wird mit dem Werkstoff 20 für das zu extrudierende Profil gespeist und erzeugt über das Extrusionswerkzeug 3 das Profil 2, das in der dem Extrusionswerkzeug 3 nachgeordneten Kalibriereinrichtung 4 auf die präzise Form kalibriert wird. Im Bereich des Hauptdüsenaustrittes 5 des Hauptwerkzeuges 3 ist das Zusatzwerkzeug 6 angeordnet, das den
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Zweitwerkstoff für die Beschichtung 8 des Profiles 2 über den Zweitextruder 19 mit Materialzufuhr 18 führt. Als Erstwerkstoff für das Profil 2 kann beispielsweise PVC-Hart verwendet werden, während für die Beschichtung als Zweitwerkstoff ein Polymethylmethacrylat, das gut wärmeverformbar und extrudierbar ist, mit einer beliebigen Einfärbung verwendet werden. Die direkte Extrusion der Beschichtung 8 auf das gleichlaufend extrudierte Profil 2 gewährleistet eine gute Haftung der Schicht 8 auf dem Profil 2, welche auch der nachfolgenden Kalibrierung in der Kalibriereinrichtung 4 standhält und Profile hoher Maßhaltigkeit und Güte liefert. Die Größe des Zusatzwerkzeuges 6 richtet sich auch nach dem Umfang der Beschichtung des extrudierten Profiles.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung ist unter anderem darin zu sehen, da8 in einem Arbeitsgang und in einer Werkzeugeinheit die Beschichtung und die nachfolgende Kalibrierung erfolgt.
In der Fig. 2 und 2a ist eine mögliche Ausführung und Ausbildung des Zusatzwerkzeuges 6 mit dem Hauptwerkzeug.3 gezeigt. Der Materialzulauf 23 des Zweitwerkstoffes aus dem Extruder 19 erfolgt hier unter 90° zur Extrusionsrichtung 21 des Strangprofiles 2. Das Zusatzwerkzeug 6 ist aus diesem Grunde ebenfalls unter 90 zum Hauptwerkzeug angeordnet und schließt mit dem Hauptdüsenaustritt 5 des Hauptwerkzeuges 3 stimseitig 10 bündig ab. Der Freiraum 13 zwischen dem Zusatzwerkzeug 6 und dem Hauptwerkzeug 13 dient der thermischen Isolation, so daß die
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Verarbeitungstemperatur des Zweitwerkstoffes nicht von dem Hauptwerkzeug beeinflußbar ist«, Das Zusatzwerkzeug 6 ist in dem gezeigten Beispiel so ausgebildet, daß der Düsenaustritt 7 des Zusatzwerkzeuges 6 eine Seite des extrudierten Profiles 2 beschichtet, wie auch aus Fig. 2a ersichtlich ist» Aus Figo 2a ist des weiteren der Materialzulauf 23 des Zweitwerkstoffes durch das Zusatzwerkzeug über die Zufuhrkanäle 25 und die Verteilerzone bis hin zum Nebendüsenaustritt 7 ersichtlich. Das extrudierte Profil 2 ist in dem gezeigten Beispiel ein mehrkammriges Hohlprofil, dessen Hohlkammern von den Dornen 12^ 12a gebildet werden. Im Bereich 22 erfolgt die Materialzufuhr zu dem Hauptwerkzeug 3.
In Fig. 3 und 3a ist abweichend von der .Werkzeugausbildung nach Fig. 2 ein Zusatzwerkzeug 6 dargestellt 9 daß mit einem Zweitwerkstoff zwei Teilbereiche des extrudierten Profils 2 beschichtet. Das Zusatzwerkzeug 6 ist dabei so aufgebaut, daß es mit zwei Nebendüsen 7, 7a zwei Seiten des Profils 2, in diesem Fall die einander gegenüberliegenden Seiten, beschichtet. Der Zweitwerkstoff 23 wird über den Ringkanal.24, die -Zufuhrkanäle 25, 25a, die Verteilerzonen 15 und 15a den Nebendüsen 7, 7a zugeführt. Auch in diesem Beispiel schließt das Zusatzwerkzeug mit dem Nebendüsenaustritt 7 bündig mit der Stirnseite 10 des Hauptwerkzeuges 2 ab.
In Fig. 4 ist ein Zusatzwerkzeug 6 dargestellt, das mit drei Zweitextrudern 19» 19a und 19b bestückt ist, von welchen ver-
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schiedene Zweitwerkstoffe zur Beschichtung von mehreren Seiten 9, 9a und 9b des Kastenprofils 2 zugeführt werden.
Abweichend von der bisher dargestellten Anordnung des Zusatzwerkzeuges 6 bündig mit der Stirnseite 10 des Hauptwerkzeuges 3 abschließend, ist in Fig. 5 das Zusatzwerkzeug 6 teilweise vor der Stirnseite des Hauptwerkzeuges 3 angeordnet. In Fig. 6 ist darüber hinausgehend das Zusatzwerkzeug 6 vollständig vor der Stirnseite 10 des Hauptwerkzeuges angeordnet, wobei zusätzlich der Dorn 12a des Hohlkammerprofils, der die Hohlkammer an der zu beschichtenden Seite bildet, bis zur Vorderkante 26 des Zusatzwerkzeuges herausgeführt ist. Dieser Dorn 12a dient damit gleichzeitig der Unterstützung der zu beschichtenden Seite des Profils, wobei die weiteren Seiten 27 des Doms 12a leicht abgeschrägt sind, so daß ein Ankleben des austretenden extrudierten Profiles 2 an dem Dorn 12a während der Verfestigungsphase vermieden ist.
Abweichend von dem Beispiel nach .Fig· 6 ist bei dem Werkzeug nach Fig. 7 und 7a eine allseitige Beschichtung des extrudierten Hohlprofiles 2 vorgesehen, allerdings mit einem einzigen Werkstoff, der aus dem Zweitextruder 19 über die Zufuhrkanäle 25 der Verteilerzone 15 für die allseitige Beschichtung des Profils zugeführt wird. Auch hierbei ist der Dorn 12 für die Hohlkammer des Profils bis zur vorderen Stirnseite 26 des Nebenwerkzeuges 6 vorgezogen, um eine allseitige Unterstützung der beschichteten Profilseiten zu bewirken.
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Von Bedeutung für die herzustellenden beschichteten Profile ist einerseits die stets gleichbleibende Qualität und Stärke der Beschichtung und andererseits die je nach Bedarf erforderliche Verstellbarkeit und Regulierbarkeit der Stärke der Beschichtung. In den Figuren 8, 8a bis c ist eine Ausführung des Zusatzwerkzeuges 6 mit einer Einstellvorrichtung für die Variation der Beschichtungsstärke dargestellt. Die Stärke der Beschichtung wird dabei in dem Bereich des Zusatzwerkzeuges zwischen Verteilerzone 15 und Düsenaustrittszone 7 in dem Regulierspalt 1"6 ^ eingestellt. Da gerade bei einer Beschichtung es sich vielfach um geringe Materialstärken handelt, so wird 'der Regulierspalt 16 automatisch sehr klein sein. Da die normale Anfertigung solche Regulierspalte eines Werkzeuges ungenau sein kann und vor allem sich bei Reinigungs- und Nacharbeiten verändert, wird gemäß der Erfindung vorgesehen, zwischen den beiden Werkzeughälften 6, 11 des Nebenwerkzeuges, das Regulierblech 17 einzulegen. Mit der Stärke dieses Regulierbleches bzw. dieser Regulierplatte ist die Stärke des Regulierspaltes eindeutig festgelegt. Durch Auswechseln dieses Bleches 17 sind Änderungen des Regulierspaltes 16 in einfacher Weise möglich, ebenso ist bei Beschädigungen durch Nachschleifen der ebenen Flächen der Werkzeugteile 6 und 11 wiederum eine genaue Justierung erzielbar.
und
Fig. 8a zeigt die Vorderansicht von Hauptwerkzeug 3''Zusatzwerkzeug 6, während Fig. 8b den Teil des Zusatzv/erkzeuges 6, der auch als Stirnplatte 11 bezeichnet werden kann und abnehmbar ist, zeigt. In Fig. 8c hingegen ist das Einlegeblech 17 für die Regulierung des Spaltes 16 gezeigt, das natürlich der Verteiler-
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zone 15 des Zusatzwerkzeuges 6 in seiner äußeren Gestalt angepaßt ist.
In der Fig. 9 ist eine weitere Verstellmöglichkeit für die Stärke der Beschichtung 8 des Profils 2 dargestellt bei einen» einfachen offenen Profil 2. Hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß durch vertikale Verstellung in Richtung des Pfeiles 20 der Stirnplatte 11 des Zusatzwerkzeuges 6 der Düsenaustrittsspalt 7 des Zusatzwerkzeuges den Erfordernissen entsprechend justiert werden kann.
Abweichend von den bisher gezeigten Ausbildungen des Zusatzwerkzeuges 6 ist in der Fig. 10 die Ausbildung der Düse des Zusatzwerkzeuges für eine streifenartige Beschichtung dargestellt. Dabei ist der Austrittsspalt 7 durch Anordnung des Dichtungsteiles 14 in der Verteilerzone 15 so aufgeteilt, daß auf einer Seite des Profils 2 eine Streifenbeschichtung mit zwei Streifen erzielt wird.
Je nach den Eigenschaften des Beschichtungswerkstoffes zu dem Trägerwerkstoff für das Profil müssen im Zusatzwerkzeug 6 andere Verarbeitungstemperaturen als in dem Hauptwerkzeug 3 eingehalten werden. Zu diesem Zweck ist der Bereich 13 für die thermische Isolation zwischen Zusatzwerkzeug und Hauptwerkzeug vorgesehen. Dieser Bereich kann beispielsweise als reiner Luftspalt oder aber auch zusätzlich ausgefüllt mit Isolierstoffen, d.h. Wärmedämmstoffen vorgesehen sein.
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. - 11 -
Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es möglich, Profile oder flächige Produkte zur Erzielung veredelter Oberflächen in gewünschten Stärken zu beschichten, wobei diese Beschichtung in.einem Arbeitsgang mit der Extrusion des Produktes vorgenommen wird.
Troisdorf, den 19. Sept. 1972
OZ 72098 MG/Ro
£098 U/0676

Claims (9)

  1. Patentansprüche:
    1J Verfahren zum Extrudieren von mindestens auf einem Teil des Umfanges mit einem oder mehreren weiteren Werkstoffen beschichteten Strangprofilen, vorzugsweise aus thermoplastischen Kunststoffen, dadurch gekenn zeich net, daß der Zweitwerkstoff für die Beschichtung, gegebenenfalls thermisch isoliert, gleichzeitig fortlaufend mit der Extrusion des Strangprofiles auf das sich noch im verformbaren Temperaturbereich befindliche Strangprofil extrudiert und anschließend kalibriert wird.
  2. 2. Extrusionswerkzeug für einen Extruder zum Extrudieren von mit einer Beschichtung versehenen Strangprofilen aus vorzugsweise thermoplastischen Kunststoffen mit einem Hauptextrusionswerkzeug und einer Kalibriereinrichtung nach dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß im Bereich des Hauptdüsenaustrittes des Hauptwerkzeuges mindestens ein zusätzliches Werkzeug mit einer oder mehreren Nebendüsen für einen Zweitwerkstoff angeordnet ist.
  3. 3. Extrusionswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzwerkzeug mindestens einen Teilbereich des Umfanges des extrudierten Profiles umfaßt.
    40981 4/0676
  4. 4. Extrusionswerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzwerkzeug stirnseitig an dem Hauptwerkzeug so angeordnet ist, daß es mit der Stirnseite des Hauptwerkzeuges plan abschließt.
  5. 5. Extrusionswerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzwerkzeug mindestens teilweise stirnseitig vor dem Hauptwerkzeug angeordnet ist.
  6. 6. Extrusionswerkzeug zum Extrudieren von Hohlprofilen mit einem im Hauptwerkzeug angeordneten Dorn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn bündig mit der austrittsseitigen Stirnseite des Zusatzwerkzeuges abschließend angeordnet ist.
  7. 7. Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzwerkzeug zumindest teilweise thermisch isoliert von dem Hauptwerkzeug angeordnet ist.
  8. 8. Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenaustrittsspalt des Zusatzwerkzeuges einstellbar ist.
  9. 9. Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Düsenaustrittsspalt des Zusatzwerkzeuges vorangehende Yerteilerzone in Gestalt eines Regulierspaltes durch die Einlage eines mit entsprechender Dicke ausgebildeten Bleches oder Platte gebildet ist.
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