DE2535286C3 - Verfahren zum Kalibrieren einer coextrudierten Profilleiste aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents
Verfahren zum Kalibrieren einer coextrudierten Profilleiste aus thermoplastischen KunststoffenInfo
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Description
Der Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer coextrudierten Profilleiste mit
einem Grundprur.l aus einem ersten thermoplastischen
Kunststoff und mit einem auf -irnem Abschnitt des
Umfanges des Grundprofil.« angeordneten Deckprofil aus einem zweiten thermoplastische.'' Kunststoff, dessen
Vicat-Erweichungstemperatur von der des ersten thermoplastischen Kunststoffes abweicht, bei dem die
Profilleiste im plastischen Zustand unmittelbar anschließend an das Coextrudieren von innen und/oder außen
direkt und/oder indirekt an ihrer Oberfläche gekühlt wird.
Ein Verfahren zum Coextrudieren einer Profilleiste aus verschiedenen Thermoplasten ist aus der US-PS
37 80152 bekannt; hierbei wird die coextrudierte Profilleiste durch Anblasen mit Luft und durch
anschließendes Hindurchführen durch einen Wassertank ohne Kalibrieren abgekühlt
Andererseits ist es bekannt, durch Strangpressen hergestellte Profilleisten aus thermoplastischem Kunststoff
dadurch zu kalibrieren, daß das aus dem Extruder austretende, noch plastische Profil durch eine Kalibriervorrichtung
geführt wird. Hierbei wird das Profil durch
ein äußeres Vakuum in der Kalibriervorrichtung zur Anlage gebracht und beim Durchlauf durch diese
Einrichtung von außen gekühlt. Das Profil erstarrt und nimmt außen weitgehend die Form der Kalibriervorrichtung
an. Bei Hohlprofilen ist es auch möglich, anstelle mit äußerem Vakuum in der Kalibriervorrichtung
mit innerem Überdruck zu arbeiten, wodurch das Profil ebenfalls zur Anlage an der Wandung der
Kalibriervorrichiung gebracht wird. In der Regel arbeiten diese Kalibriervorrichtungen, insbesondere die
Vakuum-Kalibriervorrichtungen mit indirekter Kühlung, wobei in den Wandungen der Kalibriervorrichtung
Kühlkanäle vorgesehen sind, durch die ein Kühlmedium geführt wird, wobei die Kühlwirkung beispielsweise
durcl Steuerung der Temperatur des Kühlmittels und der Durchflußgeschwindigkeit geändert werden kann.
Bei dieser bekannten Ausbildung der Kalibriervorrichtung ist die Kühlwirkung über den jeweiligen Querschnitt
der Kalibriervorrichtung gleich, da alle Kühlkanäle und auch die einzelnen Werkzeugteile der
Kalibriervorrichtung gleichmäßig gekühlt werden durch dasselbe Kühlmittel. Auf diese Weise wird erreicht, daß
die gesamte Profiloberfläche über den Querschnitt gesehen zum gleichen Zeitpunkt erstarrt und daß die
beim Durchlaufen des Profils durch die Kalibi iervorrichtung an den Berührungsflächen entstehenden
Reibungskräfte gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Profils aufgenommen werden.
Aus der DE-AS 12 91 896 ist nun ein Verfahren zum Kalibrieren eines stranggepreßten Profils mit'unter-
is schiedlichen Wandstärken aus einem thermoplastischen
Kunststoff bekannt, bei dem zum gleichmäßigen Abkühlen des Profils während des Kalibrieren die
Profiloberfläche mit den größeren Wanddicken intensiver
durch Erhöhung de; Kühlmitteldurchsatzes der Kalibriereinrichtung gekühlt wird. Auf diese Weise wird
bei einem Profil mit unterschiedlichen Wanddicken über den Querschnitt durch unterschiedliche Kühlung an der
Oberfläche erreicht daß das Profil beim Verlassen der Kalibriereinrichtung homogen temperiert ist Dieses
Verfahren des unterschiedlichen Kühlens der Oberfläche eines Profils wurde bei Profilen aus einem
thermoplastischen Kunststoff, also einem einzigen Werkstoff zum Ausgleichen der unterschiedlichen
Wanddicken des Profils angewandt
jo Sollen nun Profile kalibriert werden, die mehrschichtig
aus verschiedenen thermoplastischen Kunststoffen zusammengesetzt sind, wobei über den Umfang gesehen
an der Oberfläche verschiedene Thermoplaste sich befinden, so werden die Oberflächenpartien des Profils
über den Querschnitt betrachtet, bei gleicher Kühlung unterschiedlich erstarren, entsprechend ihren unterschiedlichen
Erstarrungsbereichen. Dies hat zur Folge, daß die beitn Durchziehen des Profils durch die
Kalibriervorrichtung entstehenden Reibungskräfte überwiegend von den bereits erstarrten Umfangsteilen
des Profils aufgenommen werden und damit in diesen ungewollte Zugspannungen aufgebaut werden, die
später zu Spannungsrissen und unterschiedlichen Verformungen des Profils bei Beanspruchungen führen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Kalibrieren für mehrschichtige coextrudierte Profilleisten
aus unterschiedlichen thermoplastischen Kunststoffen zu schaffen, die ein gleichmäßiges Erstarren und
damit ein gleichmäßiges Verhalten der verschiedenen
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe für coextrudierte Profilleisten in der Weise, daß das Kühlen
des Profils mit der höheren Vicat-Erweichungstemperatur seines Kunststoffes langsamer erfolgt als das Kühlen
des Profils mit der niedrigeren Vicat-Lrweichungstemperatur.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine unterschiedliche Wärmeabfuhr an der Profiloberfläche
entsprechend den Oberflächenbereichen der verschiedenen thermoplastischen Kunststoffe über denselben
Querschnitt erzielt. Damit wird erreicht, daß die verschiedenen thermoplastischen Kunststoffe ihre unterschiedlichen
Vicat-Erweichungstemperaturen etwa zum gleichen Zeitpunkt erreichen, so daß die Erstarrung
"i der verschiedenen thermoplastischen Kunststoffe zum
gleichen Zeitpunkt einsetzt. Mit der Erfindung ist es möglich, coextrudierte Profilleisten aus verschiedenen
thermoplastischen Kunststoffen verzugsfrei und span-
nungsarm zu kalibrieren.
Da nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die coextrudierte Profilleiste beim Durchlaufen der Kalibriervorrichtung
in dem Kaliber an der Oberfläche mit den unterschiedlichen Kunststoffen zum annähernd
gleichen Zeitpunkt Ober den ganzen Querschnitt erstarrt, können die entstehenden Reibungskräfte
zwischen Kaliberwandung und Profilleiste gleichmäßig von der gesamten Profilleistenoberfläche aufgenommen
werden. Das bedeutet jedoch, daß entweder gar keine Zugspannungen in der Profilleiste entstehen bzw. die
geringfügig entstehenden Zugspannungen gleichmäßig über den gesamten Querschnitt verteilt sind. Damit ist
jedoch auch eine aus verschiedenen thermoplastischen Kunststoffen mehrschichtig extrudierte Profilleiste mit
großer Spannungsarmut und hoher Maßgenauigkeit herstellbar.
Für iäie Verfahrensschritte des unterschiedlichen
Kühlens einer Profiloberfläche beim Kalibrieren wird
für sich allein kein Schutz im Hinblick auf die DE-AS 12 91 896 begehrt, sondern nur in Verbindung mit dem
Kalibrieren von coextrudierten Profilleisten aus thermoplastischen
Kunststoffen mit unterschiedlichen Erstarrungstemperaturen.
Das Verfahren nach der Erfindung wird an dem Beispiel einer Hohlprofilleiste erläutert Das Grundprofil
wird beispielsweise aus Hart-Polyvinylchlorid extrudiert,
während ein Teil des Umfanges der Profilleiste mit einem Deckprofil aus einem Polymethylmethacrylat
durch Coextrusion beschichtet ist. Die Hohlprofilleiste wird direkt aus dem Extruder austretend in noch
plastischem Zustand einer Kalibriervorrichtung, beispielsweise einer Vakuum-Kalibriervorrichtung zugeführt,
die die endgültigen Querschnittsabmessungen der Profilleiste festlegt bei gleichzeitigem Kühlen. Extrudierbares
Polyvinylchlorid weist beispielsweise eine Vicat-Erweichungstemperatur von 75 bis 800C auf. Das
bedeutet, daß das plastifizierte Polyvinylchlorid des Grundprofils beim Abkühlen erst bei Erreichen einer
Temperatur unterhalb 800C erstarrt. Polymethylmethacrylat
hingegen hat eine Vicat-Erweichungstemperatur von 80 bis I15°C, wobei mit steigendem Molekulargewicht
die Vicat-Erweichungstemperatur zunimmt. Hat man beispielsweise ein Deckprofil aus Polymethylmethacrylat
mit einer Vicat-Erweichungstemperatur von HO0C und ein Grundprofil aus Polyvinylchlorid mit
einer Vicat-Erweichungstemperatur von 800C kombiniert, so wird über den Querschnitt gleicher Temperierung
der Profilleiste innerhalb der KalibriervorricVitung
das Polyvinylmethacrylat früher erstarren als das Polyvinylchlorid. Dies bedeutet jedoch, daß erhebliche
Spannungen in dem Deckprofil aufgenommen werden müssen.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlen des als
Deckprofil ausgebildeten Profils und des Grundprofüs annähernd der Differenz der Vicat-Erweichungstemperaturen
der verwendeten Kunststoffe entspricht. In Abstimmung auf die Durchlaufgeschwindigkeit der
Profilleiste durch die Kalibriervorrichtung wird die Wärmeabfuhr in den Oberflächenbereichen der verschiedenen
Kunststoffe so gesteuert, daß in den Bereichen mit der höheren Vicat- Erweichungstemperatur
die Wärmezufuhr langsamer erfolgt, und in den Bereichen mit der niedrigeren Vicat-Erweichungstemperatur
die Wärmeabfuhr schneller erfolgt, so daß die Erstarrungstemperatur die Wärmeabfuhr schneller
erfolgt, so daß die Erstai'cungstemperatur zum gleichen
Zeitpunkt erreicht wird. Diese unterschiedliche Wärmeabfuhr wird durch unterschiedliche Temperierniveaus
erreicht, beispielsweise dadurch, daß die unterschiedlichen Temperaturniveaus bei gleicher Ausgangstemperatur
des Kühlmittels durch Anwendung indirekter Kühlung auf einem Teil der Oberfläche des Querschnittes
der Profilleiste und durch zusätzliche direkte Kühlung auf dem verbleibenden Rest der Oberfläche
der Profilleiste erzielt wird. Es ist beispielsweise
ίο möglich, daß die mit Polymethylmethacrylat beschichtete
Oberfläche der Profilleiste durch den Teil einer Kalibriervorrichtung läuft, der auf einem iiöheren
Temperaturniveau durch eine entsprechend höhere Temperatur des Kühlmittels gehalten wird, während die
is Oberfläche des Grundprofils aus Polyvinylchlorid in
dem Bereich der Kalibriervorrichtung anliegt, der mit einem Kühlmittel mit niedrigerer Temperatur gekühlt
wird. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Wärmeabfuhr zusätzlich durch die DurchfluSmengen zu
steuern. Unterschiedliche Tempera^rniveaus in dem Kalibrierwerkzeug in den verschiedenen Bereichen
lassen sich auch dadurch erzielen, daß in dem Bereich mit dem gewünschten höheren Temperaturniveau, d. h.
mit der geringeren Wärmezufuhr pro Zeiteinheit, indirekt gekühlt wird, während in den anderen
Bereichen der Kalibriervorrichtung, wo die Oberfläche mit der niedrigeren Vicat-Erweichungstemperatur anliegt,
direkt gekühlt wird, wobei das Lühlmittel Luft, Wasser oder Luftwassergemische in Frage kommen.
in Eine andere Möglichkeit, in etwa eine gleiche zeitliche Erstarrung der verschiedenen Kunststoffe zu
erreichen, besteht darin, daß das höhere Temperierniveau, d. h. das langsamere Abkühlen durch Verwendung
von Werkstoffen mit einer geringeren Wärmeleitfähigkeit für die entsprechenden Bereiche der Kalibriervorrichtung
erzielt wird. Hierbei bietet sich z. B. Aluminium für die kühler zu haltenden Bereiche und Edelstahl für
die Bereiche mit dem höheren Temperierniveau an. Eine unterschiedliche Kühlwirkung kann auch durch entsprechend
dickere und dünnere Ausbildung der Wandungen zwischen den Kühlkanälen und der Oberfläche der
Kaiibriervorrichtung erzielt werden, wobei dann dasselbe Kühlmittel für die gesamte indirekte Kühlung
verwendet werden kann.
Die unterschiedliche Temperierung verschiedener Bereiche der Oberfläche der Profilleiste setzt bereits mit
dem Beginn des Kalibrieren ein. Die unterschiedliche Temperierung sollte bis zum Erreichen des gleichzeitigen
Erstarrens der gesamten Oberfläche der Profilleiste1 über den Querschnitt fortgesetzt werden. Von diesem
Zeitpunkt ab, da praktisch die gesamte Profilleiste an der Oberfläche erstarrt ist und damit gleichmäßig an
den Wandungen der Kaübriervorrichtung reibt, ist eine
weitere unterschiedliche Temperierung nicht mehr erforderlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann für aus verschiedenen Kunststoffen coextrudierte Profilleisten
mit geschlossenem oder offenem ein- oder mehrkammerigem
Querschnitt angewendet werden. Insbesondere re bei Hohlprofilleisten kann zusätzlich zu der äußeren
Kühlung noch eine direkte Kühlung von innen beispielsweise mittels Wasser vorgenommen werden.
Der Gegenstand nach der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichung von drei Ausführungsbei-
h > spielen näher erläutert. Es zeigt
F i g. I eine Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren einer Hohlprofilleiste schematisch in Seitenansicht,
F i g. 2 die Kalibriervorrichtung nach F i g. 1 in einem
F i g. 2 die Kalibriervorrichtung nach F i g. 1 in einem
Querschnitt entlang der Linie H-Il in größerer Darstellung,
Fig.3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kalibriervorrichtung
für eine andere Hohlprofilleiste im Querschnitt und
Fig.4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Kalibriervorrichtung
für eine offene Profilleiste im Querschnitt.
Aus einem Coextrusionswerkzeug 1 tritt eine noch
plastische Profilleiste 2 mit einem Grundprofil 2a aus einem Hart-Polyvinylchlorid und einem auf einem
Abschnitt des Umfanges des Grundprofils 2a angeordneten Deekprofil 26 aus einem Polymethylmethacrylat,
wobei die Vicat-Erweichungstemperatur des Polymethylmethacrylat höher ist als die Vicat-Erweichungstemperatur
des Polyvinylchlorid. Die aus dem Extrusionswerkzeug I austretende Profüliste 2 ist in ihren
Querschnittsabmessungen noch nicht festgelegt und wird daher nachfolgend in eine Kalibriervorrichtung 3
eingeführt, in der sie während des Erstarrens der beiden , Kunststoffe ihre endgültigen Querschnittsabmessungen
erhält. Die Kalibriervorrichtung 3 besteht aus mehreren Abschnitten 3a, 3b, 3c und 3d entsprechend den
Querschnitten der zu kalibrierenden Profilleiste 2. Während des Kalibrieren wird über Vakuumschlitze 4
Luft abgesaugt und dadurch die Profilleiste 2 an die Innenoberfläche der Kalibriervorrichtung 3 angepreßt.
Kühlkanäle 5 dienen der indirekten Kühlung der Profilleiste 2. Die Profilleiste 2 verläßt die Kalibtiervorrichtung
3 erstarrt und maßlich festgelegt.
Die Profilleiste 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 2) ist als fünfkammeriges Hohlprofil
ausgebildet, das beispielsweise als Fensterprofil verwendet wird. Das Kühlen des Deckprofils 2b aus dem
Kunststoff mit der höheren Vicat-Erweichungstemperatur wird langsamer abgekühlt als das Grundprofil 2a.
Das bedeutet, daß der an dem Deckprofil 2b anliegende Abschnitt 3a der Kalibriervorrichtung 3 auf eine höhere
Temperatur als die übrigen an dem Grundprofil 2a anliegenden Abschnitte 36,3c und 3d gehalten werden.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die Wärmeabfuhr pro Zeiteinheit in dem Abschnitt 3a langsamer erfolgt
als in den übrigen Abschnitten 36, 3c und 3d und damit das Erreichen des Erstarrungsbereiches des Polymethylmethacrylat
des Deckprofils 26 hinausgezögert wird bis zu dem Zeitpunkt, da durch schnellere Abkühlung, d. h.
größere Wärmeabfuhr pro Zeiteinheit der niedrigere Erstarrungstemperaturbereich des Hart-Polyvinylchlorids
des Grundprofils 2a erreicht wird. Die unterschiedliche Temperierung der Abschnitte 3a, 36,3c und 3d wird
durch unterschiedliche Temperatur und unterschiedliche Durchflußmenge des Kühlmittels in dem Abschnitt
3a im Gegensatz zu den Abschnitten 36, 3c und 3ü erreicht. Das bedeutet, daß durch den Kühlkanal 5 des
Abschnittes 3a wärmeres Kühlmittel geführt wird als
"> durch die Kühlkanäle der Abschnitte 36,3c und 3d Um
ein Abfließen der Wärme aus dem Abschnitt 3a in die angrenzenden kälteren Abschnitte 36 zu verhindern,
sind zwischen den Abschnitten 3a und 36 Isolierspalte 6 in den Grenzbereichen angeordnet. Die Profilleiste 2
ίο gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 wird
zudem in ihrem Inneren direkt mit Kühlwasser, das über Schläuche 7 zugeführt wird,gekühlt.
Bei dem zweiten AusfUhrungsbeispiel gemäß F i g. J wird zum Erzielen der unterschiedlichen Temperierni-
is veausander Profilleiste 2direkte und indirekte Kühlung
kombiniert angewendet. Der an das Deckprofil 2b anliegende Abschnitt 3a wird durch nicht dargestellte
Kühlkanäle indirekt gekühlt. Die an dem Grundprofil 2λ
anliegenden Abschnitte 36 und Ic werden ebenfalls durch nicht gezeichnete Kühlkanäle indirekt auf die
gleiche Weise wie der Abschnitt 3a gekühlt Zur Erzielung einer unterschiedlichen Wärmeabfuhr wird
jedoch im Bereich der Abschnitte 36 und 3c zusätzlich die Oberfläche der Profilleiste 2 direkt mittels quer zur
Extnisionsrichtung verlaufende Kanäle 11 gekühlt. Die
Kanäle H werden über einen Anschlußkanal 8 und eine Leitung 13 gespeist, während an den seitlichen Enden,
am Übergang zu der beschichteten Oberfläche der Profilleiste 2, die Abführung des Kühlmittels über
längsverlaufende Absaugkanäle 10 erfolgt, die über Leitungen 12 mit Abfuhrkanälen 9 in Verbindung
stehen.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. 4 wird eine offene Profilleiste nur im Bereich des
>-> Deckprofils 26 üDer Vakuumschlitze 4 kalibriert,
während im Bereich der Oberfläche des Grundprofils 2a nicht kalibriert wird. Die Vakuumschlitze 4 sind an einen
Vakuumanschlußkanal 15 angeschlossen. Das indirekte Kühlen des Deckprofils 26 erfolgt mittels nicht
dargestellter Kühlkanäle. Die unterschiedliche Wärmeabfuhr wird dadurch erreicht, daß der Abschnitt 3a, der
im Bereich des Deckprofils 26 anliegt, nur indirekt gekühlt wird, während die übrigen Oberflächen der
Profilleiste 2 direkt ohne Kalibrierung gekühlt wird.
« Hierzu wird in einen Spalt 14 zwischen der Profilleiste 2
und dem Abschnitt 36 Kühlmittel eingeführt, und zwar über den Anschlußkanal 8 und die Leitung 13. Die
Abfuhr des Kühlmediums erfolgt über die seitlichen längsverlaufenden Absaugkanäle 10, die wiederum mit
» dem Abfuhrkanal 9 über Leitungen 12 in Verbindung stehen.
Claims (1)
1. Verfahren zum Kalibrieren einer coextrudierten Profilleiste mit einem Grundprofil aus einem ersten
thermoplastischen Kunststoff und mit einem auf einem Abschnitt des Umfanges des Grundprofils
angeordneten Deckprofil aus einem zweiten thermoplastischen Kunststoff, dessen Vicat-Erweichungstemperatur
von der des ersten thermoplastischen Kunststoffes abweicht, bei dem die Profilleiste
im plastischen Zustand unmittelbar anschließend an das Coextrudieren von innen und/oder außen direkt
und/oder indirekt an ihrer Oberfläche gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlen
des Profils mit der höheren Vicat-Erweichungstemperatur
seines Kunststoffes langsamer erfolgt als das Kühlen des Profils mit der niedrigeren Vicat-Erweichungstemperatur.
Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
öa9 die Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlen des als Deckprofil ausgebildeten Profils
unc des Grundprofils annähernd der Differenz der
Vicat-Erweichungstemperaturen der verwendeten Kunststoffe entspricht
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