DE2504190B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines extrudierten Profiles aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines extrudierten Profiles aus thermoplastischem Kunststoff

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DE2504190B2
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Description

Der Gegenstand der Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Kalibrieien eint., extrudierten Profiles aus thermoplastischem KL.ns'stoff. bei dem das cxtrudierte sich noch im plastischen 'usiand befindende Profil außenseilig kalibrier! wird und dabei gleichzeitig außenseitig indirekt und an über den Umfang des Profilquerschnittes verteilten Bereichen stärker gekühlt wird als an den übrigen Bereichen. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum außenseitigen Kalibrieren von Profilen nach dem Verfahren.
Bei den bekannten Arbeitsweisen werden die Profile, beispielsweise Hohlprofile, durch Strangpressen so hergestellt, daß der Querschnitt des extrudierten Stranges größer ist als das Fertigartikelmaß. Das austretende, noch plastische Profil wird daher nachfolgend durch eine Lehre oder Kalibriervorrichtung geführt, wobei beispielsweise durch inneren Überdruck oder äußeres Vakuum in der Lehre oder der Kalibriervorrichtung unter Reckung des gesamten Profilstranges diesem die gewünschte endgültige Dimension des Fertigartikels aufgezwungen wird. In der Zeichnung in der Fig. I ist eine solche bekannte Strangpreßanlage zur Rohrherstellung mit einer Kalibrierung schematisch dargestellt. Das extrudierte Rohr 7 aus thermoplastischem Kunststoff verläßt den Extruder 1 durch das Düsenwerkzeug 2 und läuft direkt in das Kalibrierwerkzeug, das in seiner Wandung einen von Kühlmittel durchflossenen Raum aufweist, ein. Durch den Dorn des Düsenwerkzeuges wird Stützluft in das Innere des extrudierten Profils geblasen, so daß das extrudierte Profil durch den inneren Überdruck mit seiner Außenseite an der Innenwand der Kalibriervorrichtung zum Anliegen kommt. Hierbei wird das Profil aufgeweitet. Durch eine der Kalibriervorrichtung nachfolgende nicht dargestellte Abzugsvorrichtung wird das Profil abgezogen. Am Ende der Kalibriervorrichtung ist im Inneren des Profiles ein vom Dorn her festgehaltener Stopfen 6 zum Abdichten gegen das Austreten der Stützluft angeordnet, an die Kalibriervorrichtung 4 schließt sich ein Kühlbad 8 an. Das aus dem Düsenwerkzeug 2 austretende Profil, dessen Querschnitt durch das Düsenwerkzeug 2 und den Dorn 9 bestimmt ist, weist noch nicht das endgültige Fertigmaß auf, denn dieses wird erst in der Kalibriereinrichlung erzeugt
to Aus der DE-OS 22 3S 747 ist nun eine Kalibr.ertechnik bekannt, bei der bei jeweils konstanter Kühlung eines Profiles über den Umfang eines Querschnittes in Längserstreckung des Profiles unterschiedliche Kalibrier- und Kühlzonen aufeinanderfolgen.
Bei der aus der DE-PS 12 91896 bekannten Kalibriermethode wird außenseitig indirekt über den Umfang eines Profiles mit unterschiedlicher Wandstärke unterschiedlich intensiv gekühlt entsprechend der jeweiligen Wandstärke (d.h. die dickeren Wände intensiver, die dünneren schwächer), so daß das Profil trotz der unterschiedlichen Wandstärke gleichmäßig, d. h. ohne inneres Temperaturgefälle über den Umfang abkühlt und damit keine Temperaturspannungen entstehen, die das Profii verwerfen können.
Aber auch jede Reckung des extrudierten Profilstran ges in einem Kalibrierwerkzeug bedeutet, daß während der Abkühlphase kein spannungsfreier Zustand gegeben ist und unerwünschte Spannungen, die durch diese Reckung erzeugt werden, eingefroren werden, und später beim Wiedererwärmen der Profile frei werden und sie schrumpfen lassen. Dieses Restschrumpfen ist um so höher, je stärker die Reckung während des Kalibriervorganges gewesen ist.
Um das Schrumpfen in Längserstreckung von extrudierten Profilen aus thermoplastischen Kunststoffen möglichst gering zu halten, ist die Aufgabe zu lösen, den extrudierten Profilsirang während der Abkühlungsund Kalibrierungsphase in einem möglichst spannungsfreien bzw. spannungsarmen Zustand zu belassen. Das bedeutet, daß der extrudierte Profilstrang im Übergangsbereich vom thermoplastischen zum thermoelastischen und im thermoelastischen Zustandsbereich in Längsrichtung möglichst wenig gereckt werden darf.
Das eingangs beschriebene Verfahren zum Kalibrie-
•»5 ren wird zur Lösung der gestellten Aufgabe erfindungsgemäß so gestaltet, daß das stärkere Kühlen bis zur bereits in der Anfangsphase des Kalibrierens eintretenden Verfestigung der so gekühlten Bereiche vorgenommen wird. Dadurch wird das Schrumpfen der extrudicrten Profile weitgehend vermindert.
Durch die in der Anfangsphase vorgenommene stärkere Kühlung an bestimmten über den Umfang des Querschnittes verteilten Stellen gegenüber den übrigen Stellen des Umfanges wird erreicht, daß der in das Kalibrierwerkzeug einlaufende noch heiße Profilstrang durch die vorzeitige Abkühlung dieser bestimmten Stellen ein versteifendes Gerüst erhält, das Zugkräfte aufnehmen kann, so daß die durch Reibung an der Kaliberwandung auf den Profilstrang wirkenden Kriifte
M keine Reckung desselben beim Durchziehen bewirken können.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren mit dem das Schrumpfen der Profile vermindert wird, beruht auf folgenden Überlegungen: Die Abkühlung des extrudierten Pfofilstranges erfolgt an bestimmten Stellen des Profiles sehr zeitig im Einlaufbereich des Kalibrierwerkzeuges beispielsweise sehr wirksam durch direkte Berührung des Profilstranges an diesen Stellen
mit dem Kühlmedium. Dadurch wird im Profilstrang im Übergangsbereich der Abkühlung aus den thermoplastischen in den thermoelastischen und im thermoelastischen Zustandsbereich ein Gerüst erzeugt, durch dessen Versteifungen Kräfte aufgenommen werden können, ohne daß Reckungen der übrigen Profilabschnitte beim Durchziehen des Profilstranges während der Abkühlphase in der Kalibrierung, z. B. durch zu starke Reibung des Profilstranges an der Kaüberwand, auftreten. Somit werden aber nur noch geringe Spannungen im Profilstrang eingefroren und das Schrumpfen des fertigen Profilstranges wird dadurch erheblich gesenkt. Hierbei wird in Kauf genommen, daß zeitweilig, insbesondere in der Anfangsphase über den Querschnitt des Profiles sich ein ungleichmäßiges Temperaturfeld aufbaut.
Das Kühlen in der Anfangsphase kann beispielsweise in der Weise ausgeübt werden, daß der extrudierte Profilstrang außenseitig über den Umfang verteilt teilweise indirekt und teilweise direkt mit einem Kühlmedium, z. B. Kühlwasser gekühlt wird. Auf diese Weise ist die vorzeitige Abkühlung bestimmter Bereiche des Profiles über den Umfanp verteilt erzielbar.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfinciungsge mäßen Verfahrens mit außenseitiger Kalibrieiung geht von einem Kalibrierwerkzeug zum Durchziehen des Profiles aus, das mit Kühlkanälen zum Durchfluß eines Kühlmediums und einer Vakuumeinrichtung mit in die an dem durchzuziehenden Profil anliegenden Wandung des Kalibrierwerkzeuges eingearbeiteten Vakuumschlitzen ausgerüstet ist. Das Kalibrierwerkzeug wird erfindungsgemäß so gestaltet, daß in der Wandung des Kalibrierwerkzeuges in dem der Anfangsphase des Kalibrierens entsprechenden Bereich Ausnehmungen vorgesehen sind, die über einen Verbindungskanal mit den Kühlkanälen in Verbindung stehen und die mit den Vakuumschlitzen verbunden sind.
Vorteilhaft ist, die intensiv vorzeitig abzukühlenden Stellen des Profilsiranges an den Bereichen des Umfanges vc-zusehen, die beispielsweise keine Sichtflächen bilden bzw. an die keine besonders hohen Ansprüche bezüglich Oberflächengüte gestellt werden. Als Kühlmedium kann beispielsweise das für die normalerweise übliche indirekte Kühlung des Kalibrier-Werkzeuges verwendete Kühlmittel benutzt werden. Durch die Verbindung der Ausne'imiingen (Kühltaschen) mit den Vakuumschlitzen wird durch diese das Kühlmedium abgesaugt. Das Kühlmedium, beispielsweise Wasser, strömt also von der indirekten Kaliberküh· lung durch die Vcrbindcjngskanäle in die Kühltaschen und kommt dort mit dem heiUen extrudierten Profilstranj direkt in Kontakt. Die Wärmeabfuhr ist an diesen Stellen durch diese Kühlung sehr intensiv, da das erwärmte Kühlwasser ständig durch die Vakuumschiit-/c in der Kaliberwtndung, die auch mit den Kühltaschen in Verbindung stehen, abgesaugt wird und ständig neues kaltes Wasser aus der indirekten Kaliberkühlung nachströmt. Das Absaugen des Wassers durch die Vakuumschlitze wirkt sich auch günstig für die indirekte Kühlung des Kalibers aus, da es auch hier die Wärmeabfuhr erhöht.
Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt und wird anhand dessen nachfolgend näher erläutert. Hierbei zeigt
F i g. I eine Strangpreßanlage für ein Rohr herkömmlicher Bauart im Längsschnitt,
F i g. 2 einen auszugsvcisen Längsschnitt durch eine
Strangpreßanlage für ein mehrkammeriges Hohlprofil,
Fig.3 den Querschnitt A-A nach Fig.2 durch das Kalibrierwerkzeug in vergrößertem Maßstab und
F i g. 4 eine Ansicht auf den Längsschnitt nach F i g. 3 durch das erfindungsgemäß ausgebildete Kalibrierwerkzeug.
Die in der Fig.2 auszugsweise dargestellte Strangpreßanlage mit Kalibriereinrichtung zeigt schematisch, daß der aus dem Extrusionswerkzeug 2 mit den inneren Dornen 9a, 9b austretende Profilstrang 7 in das Kalibrierwerkzeug 4 einläuft, wobei die Abmessungen des aus dem Extrusionswerkzeug austretenden Profilstranges annähernd den Maßen des Fertigartikels entsprechen, um auch dadurch eine übermäßige Reckung zu vermeiden.
Für die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es unerheblich, ob Extrusionswerkzeug und Kalibrierwerkzeug direkt aneinander anschließen oder mit Abstand voneinander angeordnet sind.
Die Erfindung läßt sich grundsätzlich auf die verschiedensten Profilquerschnitte anwenden, wobei sie sich besonders für komplizierte Quei ichnitte, beispielsweise Hohlprofile und mehrkammerige Kohlprofile aus thermoplastischen Kunststoffen eignet. Die Erfindung läßt sich mit besonders großem Vorteil bei der, thermoplastischen Kunststoffen anwenden, bei denen erhöhte jchrumpfneigung durch einfrierende Spannungen gegeben sind, beispielsweise bei der Extrusion von Hart-PVC-Profilen.
Da bei der Abkühlung des extrudierten Profilstranges beim Durchlaufen des Kalibrierwerkzeuges 4 durch die Kalibereinflüsse stets eine Reibung des Profilstranges an der Kaüberwand auftritt und auch eine gewisse Reckung zum Ausgleich von Dimensionsunterschieden nicht vermeidbar ist, wird der in das Kalibrierwerkzeug 4 einlaufende noch heiße extrudierte Profilstrang so behandelt, daß er bereits im Einlaufbereich des Kalibrierwerkzeuges Zugkräfte aufnehmen kann, wodurch eine Längung des Profilstranges weitgehend vermieden wird. Mit dieser vermeidbaren Längurig des Profiistranges werden aber zugleich die damit verbundenen Spannungen vermieden, so daß damit auch spätere Schrumpfmöglichkeiten entsprechend reduziert sind. Die Abkühlung des extrudierten Profilstranges wird sehr zeilig an einzelnen definierten Stollen des Umfanges des Profils im F.inlaufbereich <les Kalibrierwerkzeuges vorgesehen. Die Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt bei einem Vakuumkalibrierwerkzeug mit indirekter Kühlung des Kalibrierwerkzeuges beispielsweise für ein mehrkammeriges Hohlprofil wie in den F i g. 3 und 4 dargestellt. Das Vakuumkalibrhrwerkzeug 4 setzt sich entsprechend dem Querschnitt des extrudierten Profiles 7 aus mehreren Werkzeugteilcn 4a, 4b, 4c und 4d zusammen, in deii Werkzeugteilen 4b und 4c ist eine indirekte Kühlung durch Kühlkanäle 5a. Sb in Mäanderform mit Wasser als Kühlmedium vorgesehen. Der eKtrudierte Profilstrang 7 weist die Hohlkammern 7a, 7b, 7c und 7d auf. und ist darüber hinaus mit vorstehenden Profilnasen 71,72 in Längsrichcng ausgestattet.
Das Kalibrierwerkzeug 4, das in einem Längsschnitt in Aufsicht in Fig.4 dargestellt ist, weist die radialen Vakuumschlitze 12 auf. In Längsrichtung sind in dem Kaliber die Nuten 41, 42 entsprechend den Profilnasen 71, 72 des Profilstranges 7 eingearbeitet. Im Einlaufbereich des Kalibrierw-irkzeuges sind als Kühltaschen 10 wirkende Ausnehmungen zwischen die Vakuumschlitze 12 der Seitennuten 41, 42 eingefräst. Diese Kühltaschen
10 stehen über den radialen Kanal 13 mit mäanderförmigen Kanälen 5a, 5b der indirekten Kaliberkühlung durch weitere Bohrungen 11 in Verbindung. Das Kühlwasser kann also von den Kanälen 5a, 5b der indirekten Kaliberkühlung durch die Verbindungsbohrungen Il über die Kanäle 13 in die Kühltaschen 10 strömen und kommt dort mit dem heißen extrudieren Profilstrang 7 an bestimmten Stellen, in dem gezeigten Beispiel im Bereich der Profilstege 71, 72 direkt in Kontakt. Die Wärmeabfuhr ist an diesen Stellen des Profilstranges, dort, wo sich die Kühltaschen 10 befinden, sehr intensiv und wesentlich höher als an den übrigen Stellen des Unifanges dieses Profilquerschnittes, an denen lediglich eine indirekte Kühlung durch die Kaliberwandung erfolgt. Das in den Kühltaschen erwärmte Kühlwasser wird ständig durch die Vakuumschlitze 12. mit denen die Kühltaschen ebenfalls einseitig in Verbindung stehen. abgesaugt, so daß ständig neues Wasser aus der Kaliberkühliing nachströmen kann. Es ist vorteilhaft, die Kühltaschen r,o anzuordnen, daß das Kühlwasser in Durchlaufrichtung 14 durchströmt und am Ende des
■■> Kühltaschendurchlaufs durch die Vakuumschlitze abgesaugt wird. Das Absaugen des erwärmten Kühlwassers durch die Vakuunischlitzc 12 hingegen wirkt sich auch auf die indirekte Kaliberkühlung günstig aus. da es auch hier die Wärmeabfuhr vergrößert und zu neuer Zufuhr
in von kaltem Kühlwasser führt. Durch die gezielte Anordnung von intensiv kühlenden Kiihlslcllcn im Fiinlaufbcrcich des Kalibrierwerkzeuges wird dem heißen Profilstrang an diesen Stellen praktisch vorzeitig ein versteifendes Gerüst gegeben, wobei diese Verstei·
π hingen im Gegensalz zu den übrigen noch nicht so stark abgekühlten Bereichen des Profiles in der Lage sind. Zugkräfte aufzunehmen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Kalibrieren eines extrudierten Profiles aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem das extrudierte sich noch im plastischen Zustand befindende Profil außenseitig kalibriert wird und dabei gleichzeitig außenseitig indirekt und an über den Umfang des Profilquerschnittes verteilten Bereichen stärker gekühlt wird als an den übrigen Bereichen, dadurch gekennzeichnet, daß das stärkere Kühlen bis zur bereits in der Anfangsphase des Kalibrierens eintretenden Verfestigung der so gekühlten Bereiche vorgenommen wird.
2. Vorrichtung zum außenseitigen Kalibrieren von Profilen nach dem Verfahren nach Anspruch 1, mit einem Kalibrierwerkzeug zum Durchziehen des Profiles, das mit Kühlkanälen zum Durchfluß eines Kühlmediums und einer Vakuumeinrichtung mit in die an dem durchzuziehenden Profil anliegenden Wandung des Kalibrierwerkzeuges eingearbeiteten Vakuumschützen ausgerüstet is», dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung des Kalibrierwerkzeuges in dem der Anfangsphase des Kalibrierens entsprechenden Bereich Ausnehmungen (10) vorge sehen sind, die über Verbmdungskanäle (U, 13) mit den Kühlkanälen (5a, 5b)\n Verbindung stehen und die mit den Vakuumschützen (12) verbunden sind.
DE2504190A 1975-02-01 1975-02-01 Verfahren und Vorrichtung zum Kalibrieren eines extrudierten Profiles aus thermoplastischem Kunststoff Expired DE2504190C3 (de)

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