DE2844006C2 - Verfahren zum Extrudieren von Kunstsoffprofilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrudieren von Kunststoffprofilen mit einem allseitig von einem Mantel aus ungeschäumtem Kunststoff umschlossenen Kern aus aufgeschäumtem Kunststoff, bei dem in einem Arbeitsgang das Material für den Mantel in das Extruderwerkzeug eingebracht und gleichzeitig das aufgeschäumte Kernmateriat in den Hohlraum des geformten Mantels eingeführt wird.

Nach einem derartigen Verfahren hergestellte Kunststoffprofile finden beispielsweise als Stäbe eines Rolladenpanzers Verwendung. Der äußere Mantel ist dabei als Hohlprofil ausgebildet, in dessen Innerem eine oder mehrere Kammern gebildet sind, von denen einige oder alle mit Schaum-Kunststoff ausgefüllt sind. Dabei bestimmt das formbeständige unu steife Mantelmateriai die Querschnittsgestalt und gibt dem Profilstab im wesentlichen seine Biege- und Torsionssteifigkeit, während der Schaumkern vorwiegend zur Wärmedämmung und/oder Schallisolierung dient. Wenn mehrere Kammern vorgesehen sind, von denen wenigstens eine unausgeschäumt bleibt, kann in diese leeren Kammern zur Erhöhung der Festigkeit ein beispielsweise aus Metall bestehendes Verstärkungsprofil eingeschoben werden.

Zur Herstellung eines derartigen Kunststoffprofils ist bereits aus der DE-PS H 54 264 ein Verfahren bekannt, bei dem ein Extruderwerkzeug mit zwei ineinander angeordneten Düsen verwendet wird, um zwei unterschiedliche Kunststoffe zu verarbeiten, von denen der aus der inneren Düse austretende schäumbar ist. Der aus der äußeren Düse austretende, von einem Hauptextruder zugeführte Kunststoff formt dabei den Mantel, dessen Hohlraum durch das über die innere Düse von einem Beispritzextruder zugeführte geschäumte Kunststoffmaterial ausgefüllt wird.

Ein ähnliches Verfahren dieser Art ist in der DE*AS 21 16 940 beschrieben, wobei ein Kunststoffgrundmaterial aus einem einzigen Extruder in zwei Teilströme aufgeteilt wird. Der eine Teilstrom wird als Mantelmaterial unmittelbar in das Extruderwerk/.eug eingeführt, während der andere Tcilstrom mit einem Treibmittel versetzt soweit erwärmt wird, daß das Treibmittel verdampft und den Kunststoff beim Durchlcilcn durch die innere Düse zur Bildung des Schaumkcrns aufschäumt.

Solange diese bekannten Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprofil mil offenen Hohlräumen, also nicht allseilig geschlossenem Mantel, verwendet werden, können zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden, Probleme ergeben sich jedoch in der Praxis stets dann, wenn Profilgestaltungen mit im Querschnitt allseitig geschlossenen Hohlräumen ausgeschäumt werden sollen. Dabei zeigt es sich nämlich, daß der Schaumkern der fertiggestellten Profile häufig Fehlstellen, wie große Blasen oder Verdichtungen aufweist, und die Hohlräume unregelmäßig oder unvollständig gefüllt sind. Derartige Fertigungsmängel beeinflussen natürlich in starkem Maße die Wärmedämmungs- und Schalliso- Herqualität des Profils und sind daher unerwünscht

Weiterhin ist aus der DE-OS 17 29 076 bereits ein Verfahren zum Herstellen von Profilen aus Schaumstoffen durch Strangpressen bekannt, und zwar von Profilen, die im Querschnitt durchgehend aus geschäumtem Kunststoffmaterial bestehen. Da bei den für dieses bekannte Verfahren verwendeten herkömmlichen Strangpreßvorrichtungen das gespritzte Material zuerst frei aus der Spritzdüse austritt und danach erst in die im Abstand zur Spritzdüse angeordnete Kalibricrvorrichtung eintritt, ergibt sich das Problem, daß der Querschnitt des Profils, das durch Aufschäumen an der freien Luft erhalten wird, nicht mit Genauigkeit vorher festgelegt werden kann, da die Aufschäumung des Materials ungesteuert außerhalb der Spritzdüse erfolgt.

Damit trotzdem eine bestimmte Außengestalt des hergestellten Schaumstoffprofils erzielt wird, wird das von außen nach innen aufgeschäumte Profil nach dem Austritt aus der Spritzdüse durch eine Kalibriervorrichtung geschickt. Zur Unterstützung der Aufschäumung von außen nach innen ist bei dem bekannten Verfahren vorgesehen, ein Vakuum anzulegen. Gleichwohl wird nicht in allen Fällen angestrebt, den Innenraum des Profils stets völlig auszufüllen, wie es bei einem koextrudierten Profil mit geschäumtem Kern und ungeschäumtem Außenmantel erforderlich ist.

Die in einem Zusatzverhältnis zur DE-OS 17 29 076 stehende DE-OS 19 13 921 gibt ein Koextrusionsverfahren zur Herstellung eines Kunststoffprofils mit einer Außenhaut und einer inneren Schaumstoffüllung an. Die Probleme beim Ausfüllen des HerJraums der Außenhaut sind ausführlich erläutert, jedoch wird die Anlegung eines Vakuums wie in der DE-OS 17 29 076 nicht vorgesehen.

Durch die DE-OS 19 07 360 ist es auch bekannt, die beim Strangpressen von schäumbarem Kunststoff nach dem Austritt aus der Düse in dem schäumenden Kunststoff frei werdenden Gase über eine Leitung abzuführen, die mit der Umgebung in Verbindung steht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit dem homogene, einen geschlossenen Hohlraum gleichmäßig ausfüllende Schaumkerne erzielter sind.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die beim Aufschäumen des Kernmaterials in den Hohlraum des Mantels eingebrachten Gase über das Extruderwerkzeug abgeführt werden.

Dem Grundgedanken der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, daß die im Schaumkern entstehenden Imperfcktionen dadurch enlslehcn, daß die zum Aufschäumen des Kcrnmatcrials erforderlichen l.ösungsmittcldämpfc nicht vollständig in den Scliaumkiivitälcn aufgenommen sind. Solange dabei der Kunststoff-

M mantel nicht völlig rundum geschlossen ist, spielen diese überschüssigen Dämpfe keine Rolle, da sie zwanglos aus dem offenen Profilabschnitt entweichen können. Hei einem vollständig geschlossenen Profil hingegen, v/ird

das freie Ende des aus dem Werkzeug austretenden Kunststoffprofil!» gleich zu Beginn des Extrudiervorgangs durch den Schaumkern selbst verschlossen, so daß eine Situation entsteht, bei der das Kernmaterial aus der inneren Düse des Extruderwerkzeuges in einen allseitig geschlossenen Hohlraum eingebracht werden muß. Die dabei gleichzeitig mit dem aufgeschäumten Material selbst in diesen Hohlraum eintretenden Gase können nun nicht entweichen und führen daher zu Imperfektionea bei der Verteilung des Schaummateriais. Da es in der Praxis angestrebt wird, ein besonders niedriges spezifisches Gewicht des Schaumkerns zu erzielen, um das Gewicht herabzusetzen und die isoliereigenschaften zu verbessern, sind zur Aufschäumung der verwendeten Kunststoffe besonders große Mengen von Lösungs- bzw. Treibmitteln erforderlich. Dadurch entsteht beim Aufschäumen ein großer Oberschuß von gasförmigen Schaumbildnern, die nach dem Stand der Technik gerade die erstrebten leicht geschäumten Kerne verfahrenstechnisch schwierig oder unmöglich erscheinen ließen.

Gemäß der Erfindung werden nun gerade diese überschüssigen Gase, die nicht bei der Sch, Umbildung gebunden wurden, über das Extruderwerkzeug selbst abgeführt, so daß der aus der inneren Düse des Extruderwerkzeugs austretende Schaum ungehindert und gleichmäßig den Hohlraum des Mantels ausfüllen kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieis unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Extruderwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens, und

Fig.2 eine Stirnansicht des Extruderwerkzeugs in Richtung der Linie I-l der Fig. 1.

Das in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte, allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehene Extruderwerkzeug weist eine Außenform 2 sowie ein innerhalb dieser Außenform 2 angeordnetes Kernstück 3 auf. Zwir.chen dem Kernstück 3 und der Innenwand der Außenform 2 ist dabei ein Mantelspalt 12 gebildet, der die Querschnittsgestalt des Mantels 21 des Kunststoffprofils 20 bestimmt.

Bei dem in der Zeichnung schema tisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser Mantelspalt 12 als rechteckiger Ringspalt geformt, iiiehe insbesondere Fig.2, so daß ein rechteckiges Kastenprofil erzeugt wird.

Das Kernstück 3 weist einen Körper 4 auf, dessen Oberfläche zusammen mit der Außenform 2 den Mantetspalt bestimmt, sowie einen Steg 5, der sich quer zur Extrudonsrichtung vum Körper 4 weg durch einen Durchbruch 10 der Außenform 2 erstreckt. Dieser Steg 5 dient primär dazu, das Kernstück 3 bezüglich der Außenform 2 auszurichten und zu halten. An der in Extrusionsrichtung vorne liegenden Stirnfläche 9 des Kernstücks 3 ist die Mündung 11 eines Kanals 6 angeordnet, der sich ausgehend von der Mündung durch den Körper 4 und den Steg 5 hindurch erstreckt.

Wie in der Fig. I angedeutet, wird im Betrieb aus einem (nicht dargestellten) Hauplextruder das Material für den Mantel 21 des Kiinsistoffprofils 20 in Richtung der Pfeile Λ in den Mantclspalt eingeführt, wo es in entsprechender Weise geformt und als Mantel 21 in Richtung des Pfeiles C (nach rechts in tier Zeichnung) abgezogen wird. Gleichzeitig winl in Richtung des Pfeiles B über dem Kanal 6 des Kernstücks 3 aus einem Beispritz-Extruder (nicht dargestellt) das aufschäumbare Material zugeführt. Dieses Material tritt durch die Mündung 11 aus und füllt den Hohlraum des Manteis 21 aus, so daß ein den Hohlraum völlig ausfüllender geschäumter Kern 22 des Kunststoffprofil gebildet wird. Wie in der F i g, I der Zeichnung schematisch angedeutet ist, tritt dabei das Material aus der Mündung 11 derart aus, daß es sich in einem verhältnismäßig

ίο flachen Winkel langsam der Wandung des Hohlraums nähert, diesen also erst nach einer gewissen Strecke vollständig ausfüllt. Die die Mündung 11 seitlich umgebende Stirnfläche 9 des Kernstücks 3 wird dabei nicht oder nur unwesentlich von dem austretenden aufgeschäumten Material bedeckt Dabei ergibt sich die Erscheinung, wie ebenfalls in der F i g. 1 schematisch angedeutet, daß an den Außenflächen des sich allmählich erweiternden und an die Wände des Hohlraums anlegenden Materialstroms eine Materialverdichtung auftritt, die gewissermaßen eine »Haut« des Kerns bilden kann. Das derart erzeugte Kunststoffprofil 20 mit geschäumten Kern wird nach dem Austritt aus dem Extruderwerkzeug in nachfolgenden Stationen weiteren Behandlungsschritten, z. B. einer Abkühlung, unterworfen, wie es nach dem Stand der Technik üblich ist.

Da das aus dem Beispritzextruder in Richtung des Pfeiles B zugeförderte schäumbare Material einen gewissen Oberschuß freier Gase bzw. Dämpfe mitführt.

jo die wie eingangs erläutert zu Inhomogenitäten des Kerns 22 führen, sind in der vorderen Stirnfläche 9 des Kernstücks3 seitlich der Mündung 11 des Kanals 6 zwei Entlüftungsöffnungen 8 angeordnet, die mit Entlüftungskanälen 7 in Verbindung stehen. Wegen der vorstehend erwähnten Gestalt des aus der Mündung 11 austretenden Materialstroms (vergl. Fig. 1) können diese Entlüftungskanäle ohne die Gefahr der Verstopfung durch das Schaummaterial an der Stirnfläche 9 angeordnet werden. Die Entlüftungskanäle 7 sind innerhalb des Körpers 4 des Kernstücks 3 zusammengeführt und erstrecken sich als gemeinsamer Kanal durch dsn Steg hindurch. Außerhalb der Außenform 2 des Extruderwerkzeugs ist das äußere Ende 13 des Entlüftungskanals frei zugänglich und mündet entweder an die Umgebungsatmosphäre oder ist, wie in der F i g. I beispielsweise dargestellt, mit einer al» Pumpe angedeuteten Absaugvorrichtung 30 verbunden. Diese Absaugvorrichtung 30 gibt die über die Kanäle 7 abgeführten Gase in Richtung des Pfeiles Dan einen Abzug weiter.

so Zur Einstellung des Gasdurchsatzes und des Absaugdruckes ist diese Absaugvorrichtung 30 mit einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) Steuer- und Regeleinrichtung ausgestattet.

Durch diese Ausbildung können somit die zusammen mit dem geschäumten Material über den Kanal 6 in ilen Hohlraum des Mantels 21 eingebrachten Gase mi; einer durch die Einstellung der Absaugvorrichtung 30 vorbestimmten Rate abgezogen werden, so daß eine völlig störungsfreie Ausschäumung des Hohlraums und

ho damit die Er/ie!'iiig eines völlig homogenen Kernes 22 gewährleistet ist.

Als bevorzugte Materialien werden bei dieser Verfiihrcnsführung Hart-PVC (Polyvinylchlorid) mit einem spezifischen Gewicht von etwa 1.45 g/cm¹ und für

tu den geschäumten Kern PVC-Schaum mit einem spezifischen Gcw:hi von maximal etwa 0,6 g/cm¹ verwendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Verfahren zum Extrudieren von Kunststoffprofilen mit einem allseitig von einem Mantel aus ungeschäumtem Kunststoff umschlossenen Kern aus augeschäumtem Kunststoff, bei dem in einem Arbeitsgang das Material für den Mantel in das Extruderwerkzeug eingebracht und gleichzeitig das aufgeschäumte Kernmaterial in den Hohlraum des geformten Mantels eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Aufschäumen des Kernmaterials in den Hohlraum des Mantels eingebrachten Gase über das Extruderwerkzeug abgeführt werden.