DE2639966C3

DE2639966C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundkörpers

Info

Publication number: DE2639966C3
Application number: DE19762639966
Authority: DE
Inventors: Josef 8751 Mespelbrunn Rothaug
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-09-04
Filing date: 1976-09-04
Publication date: 1981-05-21
Also published as: DE2639966B2; DE2639966A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der US-PS 38 15 216 bekannt. Die beiden Teilkörper durchlaufen hierbei die Fertigungsstraße kontinuierlich. Sie sind zwischen Führungsrollen mit Abstand voneinander gehaltert. Zwischen zwei Führungsrollengerüsten laufen die Teilkörper durch einen Kreuzextruderkopf, in dem an den Teilkörpern ausgebildete Verankerungsrippen mit der plastifizierten Kunststoff-Formmasse umhüllt werden. Die Formmasse wird beim Auslaufen der Teilkörper aus dem Kreuzextruderkopf durch die Austrittsdüse des Kopfes zu dem dann die Teilkörper verbindenden Kunststoffkern ausgeformt Das heiße Verbundprofil aus den beiden Teilkörpern und dem Extrudat durchläuft anschließend eine Kühlstation.
Dieses bekannte aus der Kabelummantelung übertragene Verfahren wird vorteilhaft zur Herstellung ummantelter Profile aller Art verwendet, also zur Herstellung von Profilen, deren Oberfläche ringsum aus dem extrudieren Kunststoff besteht. Es ist aber zur Herstellung der in Rede stehenden Verbundprofile insofern denkbar ungeeignet, als diese Profile sogar überwiegend nicht-umspritzte Oberflächen aufweisen. In diesen Oberflächenbereichen muß nicht nur die Einlaufplatte, sondern muß vor allem auch die Auslaufplatte des Kreuzextruderkopfes gegen den Werkstoff der Teilkörper, in aller Regel Aluminium, hermetisch gegen ein Austreten des unter hohem Druck stehenden plastifizierten Kunststoffs im Inneren des Extruderkopfes abgedichtet werden. Dies ist selbst bei mäßig komplizierten Profilen der Teilkörper und bei nur mäßigen Ansprüchen an die Sauberkeit der hergestellten Profile eine praktisch kaum lösbare Aufgabe. Bei Verwendung von Aluminium als Werkstoff für die Teilkörper muß mit hohem Metallabrieb vor dem Austritt aus dem Extruder im Inneren des Kopfes gerechnet werden, so daß der Kunststoffkern, der die beiden Teilprofile miteinander verbindet, einen relativ hohen Anteil an Metallabrieb enthalten wird und dadurch in seinem thermischen Isolationsvermögen spürbar beeinträchtigt ist Hinzu kommt, daß bei jeder

Änderung des Profils der Teilkörper die einlaufseitigen und auslaufseitigen Stirnplatten des Kreuzextruderkopfes mit allen Dichtungen ausgewechselt werden müssen. Schließlich können im Kreuzextruderkopf bei auch nur halbwegs wirtschaftlichem Durchsatz Fugen zwischen Teilkörpern, die Hinterschneidungen und zargenartig herabgezogene äußere Seitenränder aufweisen, nicht mit der erforderlichen Zuverlässigkeit und Vollständigkeit ausgespritzt werden. Die Mehrzahl der heute gefertigten Verbundkörper weist jedoch solche Teilkörper auf, und zwar sowohl aus Vterankerungsgründen als auch aus optisch-ästhetischen Gründen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, das technisch problemlos durchführbar ist und bei dem ohne wesentliche Kosten kurzfristig von einem Verbundkörperprofil auf ein anderes umgestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Zur Durchführung des Verfahrens werden die beiden Teilkörper unter Berücksichtigung der Schrumpfung der zur Herstellung der Verbindung verwendeten Kunststoff-Formmasse in der Weise einander gegenüberliegend unter Bildung einer Fuge gehaltert, daß die Fugenbreite exakt auf das vorgegebene Sollmaß abgestimmt ist. Die Fuge zwischen den beiden Teilkörpern wird dann mindestens einseitig, nämlich mindestens auf der langen rückwärtigen Seite, vorzugsweise zweiseitig, und unter bestimmten Umständen auch dreiseitig abgedeckt und durch die offene lange ordere Seite mit der Kunststoff-Formmasse ausgefüllt.

Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird

erreicht, daß eine thermoplastische Kunststoff-Formmasse direkt in die Fuge hinein extrudiert werden kann. Die unter hohem Druck plastifiziert aus der Düse des Extruderkopfes austretende Formmasse erstarrt durch die von den Abdeckwerkzeugen bewirkte Kühlung innerhalb relativ kurzer Zeit, so daß bei dieser Arbeitsweise sehr kurze Taktzeiten für die Herstellung des Verbundkörpers erzielt werden können.

Die Kühlung der Abdeckungen kann mit an sich bekannten Kühlmitteln erfolgen. Sie wird vorzugsweise durch Luft, Wasser oder Sole bewirkt

Eine für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Kunststoff-Formmasse ist im Patentanspruch 2 und eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im Patentanspruch 3 angegeben.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird die Bahn der U-Profile vorzugsweise senkrecht zur Bahn der Relativbewegung zwischen dem Extruderkopf und den Teilkörpern liegen. Bei dieser Anordrung können nicht in der Bahn des Extruderkopfes liegende U-Profile mit den Teilkörpern beschickt oder von den hergestellten Verbundkörpern entladen werden, während gleichzeitig Kunststoff in die Fuge zwischen zwei anderen Teilkörpern, die in einer anderen U-Schiene gehaltert sind, extrudiert wird. Um einen funktionslosen leeren Rücklauf des entlang einer Längsseite durch die Fuge zwischen den beiden Teilkörpern geführten Extruderkopfes zu vermeiden, ist der flache, in die Fuge eingeführte Extruderkopf dabei so ausgebildet, daß er in beide Relativverschiebungsrichtungen extrudieren kann. Bei dieser Ausbildung des Extruderkopfes ist dementsprechend das vordere, am Extruderkopf angebrachte Abdeckwerkzeug zu beiden Seiten des Extruderkopfes in Richtung der Relativverschiebung ausladend angeordnet Bei schwenkbarer Ausbildung des Extruderkopfes kann das vordere Abdeckungswerkzeug entweder in gleicher Art ausgebildet sein wie bei einem Extruderkopf mit zwei Extrusionsdüsen, oder es braucht auch nur ein Abdeckwerkzeug vorgesehen zu sein, das dann jedoch mit dem Extruderkopf schwenkbar oder versetzbar sein muß.

In der Zeichnung ist im Querschnitt ein Verbundkörper während der Herstellung mit den wichtigsten Elementen der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung schematisch dargestellt.

Der dargestellte Verbundkörper besteht aus einem oberen Teilkörper 1, einem unteren Teilkörper 2 und einem starren homogenen schwach geschäumten und mit z. B. 10 Gew.-% Glasfasern verstärkten Kunststoffkern 3. Die Kunststoff-Formmasse besteht neben den Glasfasern beispielsweise aus einem Gemisch aus Polystyrol und Polyphenylenoxid mit 30 bis 70 Gew.-% Polyphenylenoxid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymeren.

Die in Form von Alumiiiiumprofilen ausgebildeten Teilkörper 1, 2 sind mit Verankerungsorganen 4, 5 versehen, die beim Extrudieren von der Kunststoff-Formmasse umflossen werden und nach der Verfestigung des Kerns in der Masse eingebettet, bzw. verankert sind, ohne sich gegenseitig zu berühren. In dem xiier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Teilkörper 1,2 U-förmige Rinnen. Die Verankerungsorgane 4 sind durch diagonales Einwärtsbiegen der

ίο seitlichen Schenkel dieser Rinnen gebildet Durch das diagonale und nicht rechtwinkelige Einwärtsbiegen der Schenkel werden besonders hohe Festigkeiten des Verbundes erhalten, da die Verankerungen besonders gut von der Kunststoff-Formmasse umfließbar sind. Das gleiche gilt für die als Mittelstege ausgebildeten Verankerungsorgane 5.

Die Teilkörper 1, 2 sind in eine Halterung 6 eingespannt, die nach Art eines zum Extruder (»nach vorn«) offenen U-Profils ausgebildet ist. Diese Halterung ist formstabil und maßgenau gefertigt oder justierbar. An der Rückwand der Halterung 6 ist das rückwärtige gekühlte Abdeckwerkzeug befestigt Das Abdeckwerkzeug 7 weist einen axial durchgehenden Hohlraum 8 für das Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, auf. In gleicher Weise ist auch in dem vorderen Abdeckwerkzeug 9 ein Hohlraum 10 für ein Kühlmittel ausgebildet Im Gegensatz zum rückwärtigen Abdeckwerkzeug 7 ist jedoch das vordere Abdeckwerkzeug gegenüber den Teilkörpern 1, 2 nicht statisch, sondern beweglich. Es wird zusammen mit dem Extruderkopf 11 und stromab von diesem relativ gegen die Halterung 6 und die Teilkörper 1, 2 beim Extrudieren der Kunststoff-Formmasse axial verschoben, in der Zeichnung also nach senkrecht rückwärts zur Papierebene.

Die Teilkörper 1, 2 und die Halterung 6 werden dabei zusammen mit der rückwärtigen Abdeckung relativ zum Extruderkopf 11 gleichsinnig mit dem Fluß der aus der Extruderkopfdüse 12 austretenden Kunststoff-Formmasse relativ verschoben. »Relativ verschoben« heißt dabei, daß entweder die Halterung oder der Extruder oder beide gegeneinander verschoben werden können.

Die erforderliche Länge für das vordere Abdeckwerkzeug 9 hängt dabei stark von der Art der verwendeten Kunststoff-Formmasse und der Arbeitsgeschwindigkeit ab. Auch die Kühlmitteltemperatur hat einen gewissen Einfluß. Für die Herstellung von Verbundkörpern mit sehr langen Teilkörpern hat das vordere Abdeckwerkzeug typischerweise eine Länge von ca. 0,3 bis 2 m.

In der Zeichnung ist lediglich eine besonders einfache Gestaltung der Teilkörper 1,2, nämlich ihre Ausbildung als einfache Flachschienen, dargestellt. Diese Teilkörper können und werden in der Praxis selbstverständlich erheblich kompliziertere Profile aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers aus zwei thermisch, elektrisch und elektrochemisch durch einen einstückigen Kunststoffkern voneinander isoliert, aber mechanisch fest miteinander verbundenen Teilkörpern, insbesondere zwei Metallprofilschienen, durch Haltern der Teilkörper in gegenseitigem Abstand unter Bildung einer Fuge und Extrudieren einer Kunststoff-Formmasse zur Bildung des Kunststoffkerns direkt in die Fuge zwischen den Teilkörpern hinein unter Relativbewegung der Teilkörper gegen den Extruderkopf, dadurch gekennzeichnet,

daß die Fuge während des Einbringens der Kunststoff-Formmasse mit gekühlten Abdeckwerkzeugen (7,9) abgedeckt wird,
daß in die Fuge an einer ihrer Stirnseiten, i;n Falle einer abgedeckten Stirnseite an dieser, ein flacher Extruderkopf (11) mit zu dieser Stirnseite weisender Düse von einer Längsseite her in die Fuge eingeführt wird, und eine zumindest einen Teil dieser vorderen Längsseite der Fuge abdeckendes in Extrusionsrichtung sich erstreckendes Abdeckwerkzeug (9) thermisch isoliert am Extruderkopf angebracht ist, und

daß die Teilkörper (1, 2) mit dem die rückwärtige Längsseite der Fuge abdeckenden Abdeckwerkzeug (7) gegenüber dem vorderen Abdeckwerkzeug (9) und dem Extruderkopf (11) relativ bewegt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Formmasse ein homogenes Gemisch aus Polystyrol und Polyphenylenoxid ist, das 0,1 bis 0,4 Gew.-% eines physikalischen Treibmittels, bezogen auf das Gewicht der Polymeren, enthält und zusätzlich mit bis zu 15 Gew.-% Glasfasern, ebenfalls bezogen auf das Gewicht der Polymeren, verstärkt sein kann.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß als Halterung (6) für die beiden Teilkörper (1,2) ein zum Extruderkopf hin offenes U-Profil mit an sich bekannten Halteorganen dient,
daß mehrere dieser Halterungen (6) zur Bildung eines Magazins zusammengefaßt sind und taktweise nacheinander in die Bahn der Relativbewegung zwischen dem Extruderkopf (11) und der jeweiligen Fuge führbar sind, und

daß entweder die Düse (12) des Extruderkopfes (11) um 180° verschwenkbar ist oder daß der Extruderkopf (U) zwei um 180° einander gegenüberliegende Düsen aufweist, die durch Schieber wahlweise zu öffnen und zu schließen sind.