DE2639512A1 - Vorrichtung zur herstellung von dicken tafeln aus thermoplastischem kunststoff - Google Patents

Vorrichtung zur herstellung von dicken tafeln aus thermoplastischem kunststoff

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Description

Patent- und Hxlfsgebrauchsmusteranmeldung Reifenhäuser KG
Spicher Straße, 521o Troisdorf 15
Vorrichtung zur Herstellung von dicken Tafeln aus thermoplastischem Kunststoff
Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Vorrichtung zur Herstellung von dicken Tafeln aus thermoplastischem Kunststoff, - mit Strangpreßeinrichtung (insbes. Schneckenstrangpreßeinrichtung) und Walzenaggregat. - Der Ausdruck Strangpresse umfaßt dabei auch das angeschlossene Werkzeug in Form einer Breitschlitzdüse. Bei den gattungsgemäßen Vorrichtungen wird ein einschichtiger oder mehrschichtiger Strang von der Breite der herzustellenden Tafel stranggepreßt und in dem nachgeschalteten Walzenaggregat aus paarweise hintereinander angeordneten und
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paarweise gegeneinander arbeitenden Walzen kalibriert. Die Walzen können kühlbar oder auch temperierbar sein. Die hergestellten Tafeln sind nicht ohne weiteres über längere Zeiten formstabil. Sie zeigen vielmehr zeitabhängige Verwerfungen und Verwölbungen, - was auf nicht ausgeglichene innere Spannungen zurückzuführen ist. Zeitabhängige Verwerfungen und Verwölbungen zeigen sich insbes. dann, wenn es sich um die Herstellung von sehr dicken Tafeln handelt, die beispielweise eine Dicke von 60 mm und mehr aufweisen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der dicke und sehr dicke Tafeln aus thermoplastischem Kunststoff frei oder hinreichend frei von nicht ausgeglichenen inneren Spannungen hergestellt werden können, - so daß sich die fertigen Tafeln nicht mehr verwerfen oder verwölben.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, ausgehend von der gattungsgemäßen Vorrichtung, daß das Walzenaggregat zwei Walzengruppen aus zumindest je zwei Walzen aufweist, wobei alle Walzen achsparallel zueinander angeordnet und einzeln oder gemeinsam angetrieben sind und jede Walzengruppe einen einer zugeordneten Strangpresse nachgeschalteten Einlaufspalt aufweist, und daß die Walzengruppen mit ihren Endwalzen einen Verbundspalt bilden, so daß in den Verbundspalt zwei einzelne, über die Walzengruppen geführte Halbtafelstränge einführbar sind. Zweckmaßigerweise sind die beiden Halbtafelstränge in ihrem Aufbau identisch gleich, - was jedoch kein zwingendes Merkmal der Erfindung darstellt. Der Begriff Verbundspalt bringt zum Ausdruck, daß in dem Verbundspalt durch Anwendung von Druck und in den Halbtafelsträngen noch vorhandener oder zusätzlich aufgebrachter Wärme eine stoffschlüesige Vereinigung der beiden HaIb-
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tafelstränge erfolgt. Dabei kann jede Walzengruppe zwei Walzen aufweisen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, jede Walzengruppe mit drei Walzen oder mit mehr als drei Walzen auszurüsten. Auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Walzen kühlbar und/oder heizbar sein und folglich als Kühlwalzen oder als Temperwalzen funktionieren. Die in den Verbundspalt einlaufenden Halbtafelstränge können im Bereich der Kontaktfläche beim Einlaufen noch erwärmt werden, sei es mit Hilfe von Infrarotstrahlung, durch Kontaktwärme, durch Ultraschall o. dgl.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß stranggepreßte Halbtafelstränge, die aus der Extrusionswärme heraus in der beschriebenen Weise geführt und dann im Verbundspalt aufeinandergeschweißt werden, zu Tafeln führen, deren Spannungsverteilung einstellbar ist und zwar so, daß beim Verbund der Halbtafelstränge eine ausreichende Kompensation eintritt und folglich Verwerfungen und Verwölbungen der fertigen Tafeln sich nicht mehr einstellen. Im einfachsten Falle sorgt man dabei für eine symmetrische Spannungsverteilung in den Tafelquerschnitten, die aus identisch gleichen, wenn auch spiegelbildlich zueinander angeordneten Halbtafelsträngen aufgebaut sind. Um eine symmetrische Spannungsverteilung zu erreichen, lehrt die Erfindung z. B., daß alle Walzen der Walzengruppen mit gleichem Durchmesser ausgeführt und symmetrisch in bezug auf den Verbundspalt angeordnet sind. Soweit die Walzengruppen mit Heiz- und/oder Kühleinrichtungen ausgerichtet sind, wird man die Walzengruppen auch in bezug auf Kühlung und/oder Heizung symmetrisch einstellbar machen, wozu die üblichen regeltechnischen und steuerungstechnischen Maßnahmen gehören. Das hat gleiche Kühlung oder Temperung der Halbtafelstränge vor dem Einlaufen in den Verbundspalt zur Folge.
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Um mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zunächst Halbtafelstränge herzustellen, die beim Einlaufen in den"Verbundspalt eine genau definierte Vorgeschichte und damit genau definierte Zustandsparameter aufweisen, empfiehlt es sich, dafür zu sorgen, daß die Halbstränge, nachdem sie die Strangpresse verlassen haben, auch flächig an den Walzen anliegen, um definierte Wärmebehandlung in Form von Kühlung und/oder Aufheizung zu erfahren. Das läßt sich weitgehend über die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen steuern. Zur Lösung dieses Problems trägt aber außerdem bei, daß einige der Walzen, insbes. und zumindest die gegenwalzenfreien Endwalzen, mit Fixiervorrichtungen für die Halbtafelstränge, z. B. in Form von Andrückrollen und/oder Vakuumfixierungseinrichtungen, ausgebildet sind. Die einzelnen Halbtafelstränge können materialmäßig homogen aufgebaut sein oder mehrschichtig ausgeführt sein. Zur mehrschichtigen Ausführung lehrt die Erfindung, daß die Strangpressen ihrerseits für die Extrusion von Mehrschichtverbund-Halbtafelsträngen ausgebildet sind. In der Ausführungsform mit zumindest drei Walzen pro Walzengruppe besteht aber auch die Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß den dem Einlaufspalt zugeordneten Strangpressen an nachgeordneten Spalten zwischen benachbarten Walzen Sekundärstrangpressen für die Erzeugung von Mehrschicht-Halbtafelsträngen nachgeschaltet sind, wobei sich die Schichten dann gleichsam additiv von Walze zu Walze aufeinanderlegen. Beim Einlaufen der Halbtafelstränge in den Verbundspalt können über geeignete Einrichtungen zusätzliche Bauteile in die herzustellenden Tafeln eingelegt werden. Insbes. kann es sich dabei um Bewehrungseinlagen in Form von Bewehrungsgeflecht aus beliebigem Werkstoff, in Form von längslaufenden Bewehrungssträngen o. dgl. handeln. Auch kann im Bereich des Verbundspaltes ein weiterer
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Strang aus thermoplastischem Kunststoff eingeführt werden, der eine Mittelschicht bildet oder auch als Verbundschicht funktioniert. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang ein Vorschlag der Erfindung, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die den Einlaufspalten vorgeschalteten Strangpressen bzw. Breitschlitzdüsen sowie die Walzen der Walzengruppen für die Extrusion bzw. Manipulation von Halbtafelsträngen mit Kammerprofilen eingerichtet sind, die sich beim Zusammenlegen der Halbtafelstränge zu längslaufenden kanalförmigen Kammern vereinigen, und daß dem Verbundspalt Einrichtungen zum Einbringen von Füllstoffen in die Kammerprofile bzw. in die längslaufenden Kammern vorgeschaltet sind. Es kann sich dabei z. B. um Kunststoffabfalle. Schaumkunststoff o. dgl. handeln.
Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei der Herstellung von dicken Tafeln aus thermoplastischem Kunststoff mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auftretende innere Spannungen in den Halbtafelsträngen so eingestellt werden können, daß sie sich nach Verbund der Halbtafelstränge in der fertigen Tafel praktisch ausgleichen, so daß die fertigen Tafeln frei von Verwölbungen und Verwerfungen bleiben.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit je zwei Walzen aufweisenden Walzengruppen,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit je drei Walzen aufweisenden Walzengruppen,
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Fig. 3 einen Querschnitt durch eine hergestellte Tafel aus thermoplastischem Kunststoff mit Spannungsverteilung,
Fig. 4 einen im Schnitt durch den Gegenstand nach Fig. 2 in Richtung A-A und
Fig. 5 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1.
Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zur Herstellung von dicken Tafeln 1 aus thermoplastischem Kunststoff. Sie besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einer Strangpreßeinrichtung 2a, 2b und einem Walzenaggregat 3a, 3b. Die Strangpreßeinrichtung 2a, 2b ist im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung mit Schneckenstrangpressen 2a bzw. 2b ausgerüstet. Im einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß das Walzenaggregat 3a, 3b zwei Walzengruppen 3a bzw. 3b aus je zumindest zwei Walzen 4 aufweist. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 5 handelt es sich um genau zwei Walzen 4 in jeder Walzengruppe 3a bzw. 3b. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist jede Walzengruppe 3a bzw. 3b mit drei Walzen 4 ausgerüstet. Alle Walzen 4 sind achsparallel zueinander angeordnet. Jede Walzengruppe 3a bzw. 3b besitzt einen der zugeordneten Strangpresse 2a bzw. 2b nachgeschalteten Einlaufspalt 5. Im übrigen bilden die Walzengruppen 3a bzw. 3b mit ihren einander gegenüberliegenden Endwalzen einen Verbundspalt 6, so daß in den Verbundspalt 6 zwei einzelne, über die Walzengruppen 3a bzw. 3b geführte Halbtafelstränge la bzw. Ib einführbar sind. Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind alle Walzen 4 der Walzengruppe 3a, 3b mit gleichem Durchmesser ausgeführt. Sie sind in bezug auf den Verbundspalt 6
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symmetrisch angeordnet. In den Zeichnungen ist nicht erkennbar, daß die Walzen 4 der Walzengruppen 3a, 3b mit Heizeinrichtungen und/oder Kühleinrichtungen ausgerüstet sein können, je nachdem, wie es der zu verarbeitende Werkstoff verlangt. Sind die Walzen 4 der Walzengruppe 3a, 3b heizbar und/oder kühlbar, so sind sie zweckmäßigerweise in bezug auf den Verbundspalt 6 wiederum auch auf Kühlung und/oder Heizung symmetrisch einstellbar. So erreicht man, daß in den Verbundspalt 6 z. B. zwei werkstoffmäßig identisch gleiche, in bezug auf den geometrischen Aufbau vollkommen übereinstimmende Halbtafelstränge la, Ib eingeführt werden, die identisch die gleiche Vorgeschichte von der Strangpresse 2a bzw. 2b bis zum Verbundspalt 6 erfahren haben und folglich, wenn überhaupt innere Spannungen vorhanden sind, eine Spannungsverteilung besitzen, die sich in der aus den beiden Halbtafelsträngen la, Ib vereinigten Tafel 1 aufhebt. Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Anordnung so zu treffen, daß einige Walzen 4 mit Fixiervorrichtung 7 für die Halbtafelstränge la, Ib ausgerüstet sind. Das zeigt die Fig. 4. Man könnte aber auch eine Vakuumfixierung vornehmen, wie sie von der sog. Vakuumkalibrierung her an sich und für sich bekannt ist.
Im Ausführungsbeispiel sind die Strangpressen 2a bzw. 2b für die Herstellung einheitlicher Halbtafelstränge la, Ib ausgebildet. Die Halbtafelstränge la, Ib können jedoch auch ihrerseits mehrschichtig aufgebaut sein. Eine Möglichkeit dazu ist dadurch gekennzeichnet, daß die Strangpressen 2a, 2b ihrerseits für die Extrusion von Mehrschichtverbund-Halbtafelsträngen ausgebildet sind. In der Ausführungsform mit zumindest drei Walzen kann man auch anders, nämlich so vorgehen, wie es in der Fig. 2 rechts strichpunktiert angedeutet worden ist. Man erkennt, daß den dem Einlaufspalt 5 zugeordneten Strangpressen 2a bzw. 2b an nachgeordneten
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Spalten zwischen benachbarten Walzen Sekundärstrangpressen 8a, 8b für die Erzeugung von Mehrschicht-Halbtafelsträngen nachgeschaltet sind. Endlich zeigt die Fig. 5, wie vorzugehen ist, wenn zwischen die Halbtafelstränge la, Ib andere Stoffe 9 inkorporiert werden sollen: Die den Einlaufspalten 5 vorgeschalteten Strangpressen 2a, 2b bzw. deren Breitschlitzdüsen sowie die Walzen 4 der Walzengruppe 3a, 3b sind hier für die Extrusion bzw. Manipulation von Halbtafelsträngen la, Ib mit Kammerprofilausbildungen eingerichtet. Im Verbundspalt ergänzen sich diese Kammerprofilausbildungen zu vollständigen Kammern lo, in die Füllstoffe 9 eingebracht werden können. Ähnlich könnte man auch Bewehrungen o. dgl. einlegen. In Fig. 2 ist angedeutet worden, daß vor dem Verbundspalt 6 eine Heizeinrichtung 11 angedeutet ist, die zur Aufheizung der Verbundflächen der Halbtafelstränge la, Ib dient.
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Claims (10)

  1. Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
    Ansprüche :
    / 1.) Vorrichtung zur Herstellung von dicken Tafeln aus thermoplastischem Kunststoff, - mit Strangpreßeinrichtung und Walzenaggregat, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzenaggregat zwei Walzengruppen (3a, 3b) aus zumindest je zwei Walzen (4) aufweist, wobei alle Walzen (4) achsparallel zueinander angeordnet sind und jede Walzengruppe (3a bzw. 3b) einen einer zugeordneten Strangpresse (2a bzw. 2b) nachgeschalteten Einlaufspalt (5) aufweist, und daß die Walzengruppen (3a, 3b) mit ihren Endwalzen einen Verbundspalt (6) bilden, wobei in den Verbundspalt (6) zwei einzelne über die Walzengruppen (3a, 3b) geführte Halbtafelstränge (la, Ib) einführbar sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Walzengruppe (3a bzw. 3b) zwei Walzen (4) aufweist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Walzengruppe (3a bzw. 3b) drei Walzen (4) aufweist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Walzen (4) der Walzengruppen (3a, 3b) mit gleichem Durchmesser ausgeführt und symmetrisch in bezug auf den Verbundspalt (6) angeordnet sind.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (4) der Walzengruppen (3a, 3b) mit Heiz- und/oder Kühleinrichtungen ausgerüstet und in bezug auf den Verbundspalt (6) symmetrisch auf Kühlung und/oder Heizung einstellbar sind.
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    ORIGINAL INSPECTED
    Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einige Walzen (4) mit Fixiervorrichtungen (7) für die Halbtafelstränge (la, Ib) ζ. B. in Form von Andrückrollen und /oder Vakuumfixierungseinrichtungen, ausgerüstet sind.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangpressen (2a, 2b) ihrerseits für die Extrusion von Mehrschichtverbund-Halbtafelsträngen ausgebildet sind.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in der Ausführungsform mit zumindest drei Walzen pro Walzengruppe, dadurch gekennzeichnet, daß den dem Einlaufspalt (5) zugeordneten Strangpressen (2a, 2b) an nachgeordneten Spalten zwischen benachbarten Walzen (4) Sekundärstrangpressen (8a, 8b) für die Erzeugung von Mehrschicht-Halbtafelsträngen nachgeschaltet sind.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verbundspalt (6) eine Heizeinrichtung für die Aufheizung der Verbundflächen der Halbtafelstränge (la, Ib) angeordnet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Einlaufspalten (5) vorgeschalteten Strangpressen (2a, 2b) bzw. deren Breitschlitzdüsen sowie die Walzen
    (4) der Walzengruppen (3a, 3b) für die Extrusion bzw. Manipulation von Halbtafelsträngen (la, Ib) mit Kammerprofilausbildungen eingerichtet sind, die sich in der vollständigen Tafel (1) zu längslaufenden Kammern (lo) vereinigen, und daß dem Verbundspalt (6) eine Einrichtung zum Einbringen von Zusatzstoffen oder Zusatzelementen in die Kammern (lo) und/oder zwischen die Halbtafelstränge (la, Ib) vorgeschaltet ist.
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