DE2311815A1

DE2311815A1 - Verfahren und vorrichtung zum strangpressen von profilen, hohlkoerpern und dgl

Info

Publication number: DE2311815A1
Application number: DE2311815A
Authority: DE
Inventors: Wolf Brickenstein
Original assignee: Bruegmann & Sohn W
Current assignee: Bruegmann & Sohn W
Priority date: 1973-03-09
Filing date: 1973-03-09
Publication date: 1974-09-12
Also published as: DE2311815B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Strangpressen von Profilen, Hohikörpern und dgl.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strangpressen von Profilen, Hohlkörpern und dgl. aus thermoplastischem tunststoff, bei welchem der aus dem Preßmundstück austretende, noch plastisch verformbare Strang unter dem Einfluß (z.B. Stützdruck) eines Mediums steht und abgekühlt vird.
Strangpreßverfahren und zugeordnete Vorrichtungen sind vielfach bekannt. So kennt man beispielsveise Spritzmundstücke Mit Querschnitten gleichen Formprofils, die sich aus strömungstechnischen Gründen und zvecks Dimensanierung des auszupressenden Stranges in der Stärke der Durchtrittsöffnungen unterscheiden (US-PS 2 560 022).
Außerdem sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Strangpressen von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff bekanntgeworden mit einer Kalibriervorrichtung - z.B. ein Kalibrierrohr - wobei mit Unterdruck gearbeitet wird, indem der Kunststoffhohlkörper an die Wandung eines Kalibrierrohres gesaugt wird (DT-PS 1 016 009).
ì-Tachteilig bei dieser Vorrichtung ist, daß beim Herstellen mehrkammeriger Hohlprofile nur der äußere Umfang gekühlt und kalibriert wird. Z.B. bleiben die inneren Stege unkalibriert und kühlen sehr viel langsamer ab; sie verformen sich - wegen der Ungleichmäßigkeit der Abkühlung - im Verlauf des weiteren Arbeitsganges, so daß sich die gesamte Profilform sogar nach dem Kalibrieren noch verziehen kann. Das Einhalten der Außemmaße ist schwierig. Das Einhalten der Innenmaße praktisch unmöglich. Durch das Anpressen des Profil-Stranges mittels Vakuum bzw. Überdruck an die Kaliberwandung ergeben sich weitere Nachteile, weil damit ein erhöhter Reibungswiderstand entsteht. Gegebenenfalls entsteht ein Stau bzw. sind starke Abzugskräfte erforderlich, so daß sich unkontrollierbare Längsspannungen ergeben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren und gleichzeitigem, gleichmäßigem Abkühlen der Profile über den Gesamt querschnitt zu schaffen, um ein gleichmäßiges, gut kalibriertes und spannungsfreies Profil bzw. Hohlkörper zu erhalten.
Gelöst vird die gestellte Aufgabe dadurch, daß nach dem Formen des Stranges (Vorformen) dieser weitergeführt und allseitig von mindestens einem Druckmedium zum Zvecke des Kalibrierens und/oder Kühlens beaufschlagt wird.
Beim Eintritt des Stranges in die Kalibrierzone kann dem Strang zunächst ein starker und mit der Weiterführung ein schwächerer Druck zugeordnet werden; eine umgekehrte Anordnung ist denkbar.
Das Wesentliche der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Druck auf den Strang so gesteuert wird, daß der Strang "schrimmt", d.h. die Wand der Kalibriereinrichtung = Luftkissenkalibrator nicht oder nur unbedeutend berührt.
Wenn im Verlauf dieser Erfindung von einem Medium gesprochen wird, dann sind alle gasförmigen, flüssigen sowie pulverförmigen (granulierten) Medien denkbar sowie Gemische aus diesen Medien. Zur Vereinfachung wird nachfolgend meist von Luft als Medium gesprochen, obwohl alle vorgenannten Medien gleichermaßen denkbar sind.
Das 14ediu;n kann senkrecht oder in einem spitzen Winkel zum durchlaufenden Strangmaterial ausgerichtet sein, also nicht nur im Gleichstrom, sondern auch im Gegenstrom-verfahren zugeführt werden.
Der Druck des itediwns kann im Verlauf des Kalibrierens Schwankungen ausgesetzt sein. Beispielsweise könnte man Druckschwankungen so steuern, daß der Strang bis zum Vibrieren gebracht wird. Man kann aber auch den Druck gleichmäßig zuführen, und zwar beispielsweise beim Eintritt in die Kalibrierzone stärker wählen, im Mittelbereich schwächer und im Endbereich wieder stärker oder in einer sonst beliebigen, geeigneten Art, d.h. der Druck könnte im Mittelbereich auch am stärksten sein usw.
Erfindungsgemäß soll der Druck, der auf den Strang wirkt, von einer Seite (z.B. von der Innenseite) größer als von der anderen Seite gewählt werden.
Es gehört weiter zur Erfindung, daß man unterschiedliche Medien wählt. Beispielsweise kann von innen an den Strang ein anderes Medium als von außen herangeführt werden. Man könnte beispielsweise von außen Luft und von innen Wasser wählen. Jede Variante ist denkbar.
Man kann aber auch z. B. den Innendruck größer wählen als den Druck, der von außen auf den durchlaufenden Strang wirkt (oder umgekehrt).
Das Kalibrieren wird meist vor dein an sich bekannten Abkühlen (z.B. in einem Wasserbehälter) erfolgen, doch ist dies nicht zwingend.
Das Medium kann vor der Verwendung als Druckmedium im Sinne der Erfindung stark erhitzt oder auch stark abgekühlt werden bzw. Zii-nmertemperatur aufweisen usw. Ferner kann man verschiedene Kalibrierstufen der erfindungsgemäßen Art unmittelbar nacheinander vorsehen bzw. im Abstand zueinander. Jede dieser Kalibrierstufen kann anders gestaltet sein hinsichtlich Temperatur des iediums, des Druckes des Mediums bzw. der Wahl des Mediums. £;1an könnte beispielsweise unmittelbar nach der Spritzdüse eine Kalibrierstrecke der erf indungsges en Art wählen, den Strang dann durch ein bekanntes Kühlmedium (z.B.
Wasserbottich) führen und nachfolgend nochmals Kalibrieren.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist gekennzeichnet durch mindestens einen Luftkissenkalibrator, bestehend aus mindestens einem Außenteil und mindestens einem Innenteil, wobei zwischen Innen- und Außenteil ein von mindestens einem Medium beaufschlagbarer Zwischenraum = Strangdurchtrittsraum = Kalibrierstrecke vorgesehen ist.
Der Begriff ~Luftkissenkalibrator" wurde hier gewählt, weil vorzugsweise Luft als Medium in Frage kommt und das Kalibrieren des Stranges auf einem Luftkissen erfolgt, das vorzugsweise von beiden Seiten auf den Strang einwirkt, so dai3 der Strang auf dem Luftkissen 1'schwi#nmt'.
Der Zwischenraum zwischen dem Außen- und Innenteil kann gleich groß, größer #der kleiner entsprechend der letzten Profilstärke vor dem Luftkissenkalibrator sein.
Erfolgt also nach der Spritzdüse beispielsweise ein Vorkalibrieren bekannter Art und die Wandstärke - z.B.
eines Rohres - ist 1 mm, dann kann der Zwischenraum gleich groß oder kleiner oder größer sein, d.h. in dem Luftkissenkalibrator erfolgt dann die endgültige Kalibrierung.
Der Zwischenraum - Kalibrierstrecke - kann sich in Richtung des Materialflusses verjüngen, gleich groß bleiben oder auch größer werden. Der Übergang der Querschnittsänderung kann kontinuierlich oder etwa absatzweise erfolgen. Der ssischenraun kann sich aber auch in Richtung des Materialflusses z.B. laufend verändern, also erst weiter, dann enger, dann wieder weiter werden usw.
An der Auisellwand des Innenteils und der Innenwand des Außenteils des Luftkissenkalibrators sind Durchbrüche angeordnet. Diese Durchbrüche können an Anfang der Kalibrierstrecke so angeordnet sein, dald zunächst größere Mengen des Mediums als nachfolgend hindurchtreten können bzw. umgekehrt. Wenn hier gesagt wird, dais die Durchbrüche entsprechend anzuordnen sind, dann kann dies hinsichtlich des Durchmessers der jeweiligen Durchbrüche sein und/oder aber der Anzahl, d.h. man kann eine Vielzahl von Durchbrüchen anbringen bei entsprechend kleine Durchmesser bzw. eine geringere Anzahl Durchbrüche bei einem entsprechend großen Durchmesser. Dazwischen kann dies variieren. Diese Durchbrüche können auch düsenähnlich ausgebildet sein. Gegebenenfalls kann man auch einstellbare Durchbrüche (Düsen) anbringen. Auch diese Ausbildung der Durchbrüche gehört zur Erfindung.
Beispielsweise kann man auch - bezogen auf den Umfang -eine Reihe Düsen in einem spitzen Winkel ausrichten und die benachbarte Reihe in einer gegenläufigen Winkellage, so daß die beiden Luftströme aufeinander treffen.
Auch die Formgebung der Durchbrüche kann beliebig gewählt werden. Es kann sich um Bohrungen handeln, aber auch um Schlitze bzw. wechselnd Bohrungen und Schlitze usw. Die Luft wird von außen zunächst Luftkammern zugeführt, die im Innen- und Außenteil des Luftkissenkalibrators eingebracht sind. Zwingend ist dies aber nicht.
Beispielsweise könnte man auch die Luft in einer besonderen umlaufenden Kammer am Anfang des Luftkissenkalibrators vorsehen.
Die Luftkissenkalibratoren kann man als eine Baueinheit vorsehen, oder auch als mehrere, hintereinander geschaltete Baueinheiten, und zwar mit oder ohne Abstand vorsehen.
Zur Vermeidung von Wärmeübertragungen sollten Isolierschichten zwischen den Luftkissenkalibratoren vorgesehen werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß man am Ende des Zwischenraumes eine Verengung vorsieht. Diese kann beispielsweise zweckmäßig sein, um einen Luftstau zu erreichen.
Es gehört auch zur Erfindung, daß z.B. in einer Reihe - in Achsrichtung gesehen - Luftdurchtrittsöffnungen angebracht sind, die mit einem höheren Druck beaufschlagt werden. Denkt man beispielsweise an die Herstellung eines Rohres und verfährt, wie vorbeschrieben, dann würde die Rohrwandung im Verlauf dieser Durchtrittsrichtung geschwächt werden. Durch den unterschiedlichen Druck sind Varianten dieser Art erreichbar.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung und Beschreibung, und zwar zeigt: Fig. 1 im Schnitt eine Spritzdüse mit nachfolgender Torkalibriereinrichtung und dem erfindungsgemäßen Luftkissenkalibrator (rechter rreil), F-ig. 2 in Vergrößerung dargestellt, ein Teil des Luftkissenkalibrators, und zwar im Bereich eines reilstranges, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Luftkissenkalibrator und Fig. 4 einen Längsschnitt entsprechend der Linie A/A.
In Fig. 1 ist auf der linken Seite eine an sich bekannte Spritzdüse 1 dargestellt. Daran schließt die Stegscheibe 2 mit den Düsenscheiben 11 an. Durch eine Isolierschicht 9 getrennt, folgt nun der erfindungsgemäße Luftkissenkalibrator 7 und daran ansehliesSend - im Abstand vorgesehen - ein Kühlbecken 8, wie bekannt.
tfach dem Verlassen der Spritzdüse 1 gelangt der Strang zunächst über den Kernhalter mit Stegscheibe 2 zu den Düsenscheiben 11 und erfährt hier seine Vorkalibrierung.
Ein mit einer Isolierschicht 4 versehener Luftkanal 3 ist in der Stegscheibe 2 vorgesehen und durch den Dorn 12 zu einer Luftkammer 18 geführt, die im Innenteil 13 des Luftkissenkalibrators 7 vorgesehen ist. Dieser Lu£tkanal 3 ist mit bekannten Mitteln (Verschraubung) befestigt.
Der vorgeformte Strang 5 gelangt in den Zwischenraum 14, den man auch als strangdurchtrittsraum bzw. Kalibrierstrecke bezeichnen kann. Diese Kalibrierstrecke 14 ist im Luftkissenkalibrator 7 vorgesehen und ergibt sich durch die hier zylindrische Außenwand 19 des Innenteils 13 und die zylindrische Innenwand 20 des Außenteils 17. Die Außenwand 19 und die Innexzwand 20 haben einen entsprechenden Abstand zueinander, und zwar kann dieser - je nach dem, was man erreichen will - der Wandstärke 21 entsprechen oder etwas größer bzw. kleiner sein. Im gezeigten Beispiel ist der Innenteil 13 gegenüber dem Dorn 12 etwas abgesetzt; dies gilt sinngemäß für die Innenwand 20 bezogen auf die Vorkalibrierung gemäß der rechten Scheibe 11. Dadurch ist der Zwischen raum 14 größer als die Wandstärke 21 ausmacht und der kalibrierte Strang 10 "schwirnattt auf der in Richtung zum Kühlbecken strömenden Luft (siehe Pfeil).
Im gezeigten Beispiel gelangt die Luft durch den Luftkanal 3 in die Luftkammer 1o und von dort aus durch die Bohrungen 15 in den Zwischenraum 14, und zwar innen geführt ao Strang 10.
Durch die Luft bohrung 6 gelangt ein anderer Luftstrom in die ringförmige Luftkammer 16 des Außenteils 17 und von hier wiederum durch Bohrungen 15 in den Zwischenraum 14 und beaufschlagt nun die Außenwandung des kalibrierten Stranges 10. Im gezeigten Beispiel gelangt der kalibrierte und bereits vorgekühlte Strang 10 nun in ein Kühlbecken d oder dgl.
Fig. 2 zeigt entsprechend dem Kreis 22 (Fig. 1) diesen Teil der Vorrichtung noch einmal in stark vergrößertem Maßstab. Der Zwischenraum 14 ist durch die beiden gebogenen Pfeile dargestellt, während der gerade Pfeil die Extrusionsrichtung kennzeichnet.
rn dieser Figur ist eine andere möglichkeit der Lu£tführung noch angedeutet. Etwa dort, wo der gestrichelte Raum 23 zu sehen ist, könnte man eine Ringkammer vorsehen und durch diese Luft einblasen, und zwar im geichen Sinne, wie in der Vorrichtung beschrieben. Diese 2ringkammer kann man zusätzlich vorsehen, oder auch allein anbringen. Wesentlich für die Erfindung ist Jedenfalls, daß der Luftstrom zum Führen und Halten des Stranges ausreicht.
Fig. 3 und 4 zeigen eine ähnliche, aber etwas andere Ausführungsform. Hier ist ein einwandiges Profil dargestellt. Das Profilwerkzeug ist mit dem Luftkissenkalibrator verbunden und könnte natürlich auch im Abstand zum werkzeug 1 dargestellt sein.
In dem gezeigten Querschnitt wird das Profil von einem beid-erseitigen ~Luftkissen" geführt. Es wäre auch möglich, das medium nur einseitig zu führen und dem Profil strang mit der anderen Seite am Kalib tor anliegen zu lassen, doch wäre dies, bezogen auf den gesamten Wert der Erfindung, nicht so günstig.
Es sei noch erwähnt, daß man jede Art Profile, insbesondere auch Mehrkammerprofile einwandfrei mit der Erfindung herstellen kann.
Es ergeben sich auch noch die weiteren vorteile, daß das jeweilige Profil nocn innerhalb der allseitigen, z.B. Parallelführung ausgekühlt wird und erst dann austritt, wenn es weitgehendst erstarrt ist Damit entfällt jede Art Spannung und eine Beeinflussung der inneren Stege.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Verfahren zum Strangpressen von Profilen, hohlkörpern und dgl. aus thermoplastischem Kunststoff, bei welchem der aus dem Preßmundstück austretende, noch plastisch verfonnbare Strang unter dem Einfluß eines Mediums steht und abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Formen des Stranges dieser weitergeführt und allseitig von mindestens einem Druckmedium zum Zwecke des Kalibrierens und/oder Kühlens beaufschlagt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß beim Eintritt des Stranges in die Kalibrierzone dieser zunächst einem starken und mit dem Weiterführen einem schwächer werdenden Druck ausgesetzt wird.
3. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Mediums so gesteuert wird, daß der Strang "schwimmt".
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium senkrecht oder in einem spitzen Winkel zum durchlaufenden Strang ausgerichtet wird.
5. Verfahren nach wenigstens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daii der Druck des ltedi«ns im Verlauf des Kalibrierens Schwankungen unterworfen wird.
6. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck von einer Seite (z.B. von der Innenseite) größer als von der anderen Seite (Außenseite) gewählt wird.
7. Verfahren nach wenigstens -einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei unterschiedliche Medien - innen ein anderes, als außenbeispielsveise -verwendet werden.
jerfahren nach wenigstens einen der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalibrieren mittels eines mediums Vor oder nach dem an sich bekannten abkühlen (z.B. wasser) vorgenommen wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dai3 das Medium vor dem Einblasen erhitzt oder gekühlt wird.
10. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dab das Kalibrieren in mehreren unmittelbar oder im Abstand vorgesehenen Stufen mittels gleichem oder unterschiedlichem medium erfolgt.
11. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den natentansprüchen 1 bis 10, /-en gekennzeichnet durch mindestens ein/Luftkissenkalibrator (7), bestehend aus mindestens einem Außenteil (17) und mindestens einem Innenteil (13), wobei zwischen rnnen- und Außenteil (13, 17) ein von mindestens einem Medium beaufschlagbarer Zwischenraum = Strangdurchtrittsraum = Kalibrierstrecke vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dann der #ischenrauin (14) zwischen Außen- und innenteil (13) gleich groß, gröber oder kleiner entsprechend der letzten Profilstärke vor den Luftkissenkalibrator (7) ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 -lnd 12, dadurch gekennzeichnet, dald der Zwischenraum (14) sich in Richtung des Materialdurcflusses verjüngt, gleich groß bleibt oder größer wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, da der Zwischenraum (14) sich in Richtung des i4aterialflusses verändert.
15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 14, gekennzeichnet durch Luftkammern (16, 18) im Innen-und Außenteil (13, 17) denen Zuleitungen (z.B. 3, 6) und/oder Anschlüsse zugeordnet sind.
#6. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkammern (16, 18) etwa über die Länge der Kalibrierstrecke reichen.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß (zwecks Beaufschlagung des Zwlscnenraufies (14)) in der Außenwand (19) des Innenteils (13) und in der innenwand (20) des Außenteils (17) Durchbrüche (15) angeordnet sind.
1 £#. Vorrichtung nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (ins) am Anfang der Kalibrierstrecke (14#) so angeordnet sind (hinsichtlich Durchmesser und/oder Anzahl), daß größere Luftmengen des Mediums als im Verlauf der nachfolgenden Kalibrierstrecke (14) hindurchtreten können oder umgekehrt, bzw. daß im Mittelbereich der Kalibrierstrecke (14) die meiste Menge des Mediums eintritt, oder daß die zugeführte Menge des Mediums konstant ist.
19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftkissenkalibrator (7) unmittelbar anschließend an die Spritzdüse (i) oder nach einer Vorkalibrierstrecke oder nach der bekannten Külzone angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach den Ansprechen 11 bis ld, gekennzeichnet durch eine Vielzahl unmittelbar oder im Abstand zueinander vorgesehener Luftklssenkalibratoren (7).
21. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, da1s den Luftkissentalibratoren isolierschichten (9) vorgeschaltet sind.
22. Vorrichtung nach den Aiisprüchen 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daij der Zwischenraun (14) in Durchflußrichtung des Stranges (10) sich konisch verjüngt bzw. erweitert.
23. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Zwischenraumes (14) eine Verengung vorgesehen ist.
24. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus mindestens zwei unterschiedlichen Medien Verwendung findet (z.B. Luft/Tfasser usw,).
25. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Richtung (z.B.

von einer Seite) mindestens zwei unterschiedliche medien eingeblasen werden oder von jeder Seite.