DE3013020A1

DE3013020A1 - Kuehl- und kalibriervorrichtung fuer stranggepresste kunststoffprofile

Info

Publication number: DE3013020A1
Application number: DE19803013020
Authority: DE
Inventors: Alfred 5210 Troisdorf Müller
Original assignee: WERKZEUGFABRIK STANDARD FRANZ
Current assignee: WERKZEUGFABRIK STANDARD FRANZ
Priority date: 1980-04-03
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1981-10-08

Description

Bezeichnung: Kühl- und Kalibriervorrichtung für strang-
gepreßte Kunststoffprofile Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kalibrieren und Kühlen von stranggepreßten Profilen# aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Kanal, der mit einer Kühlmittetzufuhr in Verbindung steht und dessen Querschnitt der Querschnittskontur des zu kalibrierenden Profilstranges entspricht, wobei die Innenwandungen des Kanals mit einer Vielzahl über die Kanallänge verteilten Unterdrucköffnungen versehen sind, die mit einem Unterdruckerzeuger in Verbindung stehen.
Die Extrusionsgeschwindigkeit beim Herstellen von Profilen aus tliermoplastischen Kunststoff hängt außer von der Ausstoßleistung des Extruders in erheblichem Maße auch von der formgeEbenden Fähigkeit der nachgeschalteten Kalibriervorrichtung und deren Kühlleistung ab. Die bekannten Kalibriervorrich- tungen arbeiten in der Weise, daß auf der gesamten Kaliberlänge im Abstand von beispielsweise 50 mm quer zur Kanalachse verlaufende Schlitze in den Wandungen angeordnet sind, die mit einem Unterdruckerzeuger in Verbindung stehen. Durch diesen flächig auf den Profilstrang wirkenden Unterdruck werden die Außenfläche des Profilstranges an die Kanalwandungen gepreßt und hier bei gleichzeitiger Kühlung der Kanalwandungen die geforderte Maßhaltigkeit des Profilstranges durch diesen kombinierten Kalibrier- und Kühlvorgang erzielt. Die bekannten Vorrichtungen waren jedoch so ausgebildet, daß ein Material mit guten Wärmeleiteigenschaften, wie Messing- oder Bronce-Legierungen, ausgewählt wurde und daß in den Wandungen mit einem flüssigen Kühlmittel, beispielsweise Wasser durchströmte Kühlkanäle angeordnet waren. Die vom Profilstrang an die Wandungen des Kanals abgegebene Wärme wurde so abgefül-lrt, Derartige ì*Iateritien mit guter Wärmeleitfähigkeit sind jedoch nicht besonders verschleißfest. Da es sich beim Kalibrieren stranggepreßter Profile um einen Ziehvorgang handelt und durch die Unterdrucköffnungen die Wandungen des Profils an die Kanalwandungen gepreßt werden, so daß der Profilstrang über die Kanalwandungen gleitet, treten hier sehr schnell Maßveränderungen durch Verschleiß der Kanalwandungen auf. Ein weiterer Nachteil der bekannten Kalibriervorrichtungen liegt darin, daß wegen der vollflächigen Anlage der Wandflächen des Profilstranges an den Kanalwandungen eine erhebliche Reibung zwischen dem Profilstrang und den Wandungen des Kalibrierkanals auftritt, die nur mit einer hohen Abzugskraft überwunden werden kann. Hieraus resultiert ein weiterer Nachteil.
Durch die großen Reibungswiderstände, insbesondere im Einlaufbereich der Kalibriervorrichtung, wo das Material des Profilstranges infolge der Kühlung aus dem thermoplastischen. in den thermoelastischen Bereich übergeht, treten Reckungen im Material auf. Diese Reckungen des Profilstranges während der Abkühlphase verursachen innere Spannungen im Strangmaterial, die bei der späteren Verarbeitung zu erheblichen Störungen führen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei der die Kühlung des Profilstranges intensiviert und gleichzeitig die Reibungswiderstände vermindert werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Innenwandungen in Kanallängsrichtung mit Abstand hintereinander angeordnete Nutefl. aufweisen, die quer zur Kanallängsrichtung ausgerichtet sind und wenigstens jeweils einen Teil des Profilumfanges überdecken und die jeweils mit einer Zuleitung für ein strömungsfähiges Kühlmittel in Verbindung stehen. Durch diese Anordnung ist es möglich, das Kühlmittel in unmittelbaren Kontakt mit der Profiloberfläche zu bringen und auf diese Weise eine bessere Wärmeabfuhr zu gewährleisten. Da gleichzeitig durch das Kühlmittel die Oberfläche des Profilstranges benetzt wird, wird auch die Reibung des Profilstranges an den Kanalwandungen herabgesetzt, so daß mit einer geringeren Zugkraft gearbeitet werden kann und das nachteilige Recken des Profilmaterials vermieden wird. Außerdem kann mit einer höheren Durchzugsgeschwindigkeit gearbeitet werden, so daß eine höhere Durchsatzleistung möglich ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß für den Kalibrierkanal ein verschleißfesteres Material gewählt werden kann, da es auf die Wärmeleitfähigkeit des Materials nicht mehr ankommt. Hiermit ist die Maßhaltigkeit des Kalibers für eine längere Standzeit gewährleistet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jede Nut die Querschnittskontur vollständig umfaßt. Hierdurch ist gewährleistet, daß das Kühlmittel ohne Unterbrechung im Bereich jeder Nut mit der Oberfläche des Profilstranges in Kontakt kommt.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen,-daß die Nuten und die Unterdrucköffnungen in Kanal längsrichtung mit Abstand zueinander und abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet sind. Hierdurch ist gewährleistet, daß einerseits die für den Kalibriervorgang erforderliche Anpressung des Profilstranges an die Kanalwandungen über die gesamte Kanallänge gleichmäßig erfolgt, daß andererseits ebenso gleichmäßig die Außenfläche des durchlaufenden Profilstranges mit dem Kühlmittel in Kontakt'kommt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß in Durchlaufrichtung des Profilstranges gesehen, jeweils die am Profilstrang anliegenden Hinterkanten der Nuten abgerundet sind. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß eine geringfügige Menge des Kühlmittels als Film auch beim Gleiten tber die geschlossenen Kanalwandungen mitgeschleppt wird und so als Schmiermittel wirkt.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß vorzugsweise bei flüssigen Kühlmitteln neben dem Kanal wen#igstens eine Verteilerleitung für das Kühlmittel' in Kanallängsrichtung verlaufend angeordnet ist, von der Zweigleitungen zu den einzelnen Nuten abzweigen. Hierdurch ist für eine gleichmäßige Beaufschlagung der einzelnen Nuten mit Kühlmittel Sorge getragen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß bei schlitzförmig ausgebildeten Unterdrucköffnungen in Durchlaufrichtung des Profilstranges gesehen jeweils die am Profilstrang anliegenden Hinterkanten der Unterdrucköffnungen -abgerundet sind. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, da der auf der Strangoberfläche anhaftende Kühlmittelfilm nicht vollständig abgestreift wird, sondern auch nach dem Passieren des Unterdruckschlitzes für den Wandungsteil zwischen Unterdruckschlitz und nächster Kühlmittelnut erhalten bleibt und so als Schmiermittel wirksam werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jede Nut im Bereich der Kanalunterseite mit einer Abflußöffnung für das Kühlmittel versehen ist. Diese Ausgestaltung erlaubt es, die Kühlmitteldurchströmung durch die einzelnen Nuten mengenmäßig zu regulieren, um so eine gezielte und definierte Kühlung zu erreichen. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen den Unterdrucköffnungen und dem Unterdruckerzeuger eine Flüssigkeitsabscheide-Vorrichtung angeordnet ist. Hierdurch ist gewährleistet, daß der im Bereich der Unterdruckschlitze von der Oberfläche des Profilstranges abgestreifte Flüssigkeitsanteil ohne Nachteile für den Unterdruckerzeuger aus der Luft abgeschieden werden kann.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß die umlaufende Kante der Einlauföffnungdes Kanals für den Profilstrang abgerundet ist und daß im Bereich der Einlauföffnung eine Benetzungseinrichtung vorgesehen ist. Hierdurch kann mit einer geringen Flüssigkeitsmenge, insbesondere einer geringen Kühlmittelmenge bereits. im Einlaufbereich eine entsprechende# Schmierung erzielt werden, durch die die Reibung der Profiloberfläche auf der Kanalwandung bis zur ersten Kühlmittelnut herabgesetzt wird. Die Benetzung kann-durch Tropfen oder Besprühen erzie#lt werden.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig#. 1 einen vertikalen Längsschnitt; Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie II-II in-Fig. 1; Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 1.
Wie aus dem Querschnitt gemäß Fig. 2 oder 3 zu erkennen ist, ist der in Fig. 1 in einem vertikalen Längsschnitt dargestellte Kalibrier- und Kühlkanal aus Herstellungsgründen aus mehreren Teilwänden 1, 2, 3 und 4 zusammengesetzt. Wie aus Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich, ist der Querschnitt des Kanals so bemessen, daß ein zu kalibrierender und zu kühlender Profilstrang 5 an den Kanalwandungen anliegt.
Die Kanalwandungen sind nun in Durchlaufrichtung des Profilgstranges gesehen (Pfeil 6) mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden schlitzförmigen Unterdrucköffnungen 7 und mit einem flüssigen Kühlmittel beaufschlagbaren Nuten 8 versehen. Die Unterdrucköffnungen 7 und die Nuten 8 wechseln einander ab und weisen je nach Größe des Profilquerschnittes und der aufzubringenden Kühlleistung einen Abstand zwischen 20 und 50 mm zueinander auf. In Richtung des Pfeiles 6 gesehen weisen jeweils die Hinterkanten der Unterdrucköffnungen 7 und der Nuten 8 eine Abrundung 9 auf.
Der obenliegende Wandungsteil 1 ist mit einer in Längsrichtung durchgehenden Bohrung 10 versehen, die als Verteilerleitung für das Kühlmittel dient. Von dieser Verteilerleitung 10 zweigen zu jeder Nut 8 entsprechende Zuleitungen 11 ab. Der untenliegende Wandungsteil weist im Bereich jeder Nut 8 eine radial ausgerichtete Bohrung 12 auf, die als Ablaufleitung für das Kühlmittel dient. Unterhalb des Kalibrierkanals ist hierbei eine nicht näher dargestellte Sammelrinnezum Auffangen des austretenden Kühlmittels vorgesehen.
Parallel zur Verteilerleitung 10 für das Kühlmittel ist im obenliegenden Wandungsteil 1 eine weitere axial# durchgehende Bohrung 13 vorgesehen, die über Verbindungskanäle 14 mit den schlitzförmigen Unterdrucköffnungen 7 in Verbindung steht, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Uber die Bohrung 13 stehen die einzelnen schlitzförmigen Unterdrucköffnungen mit dem Unterdruckerzeuger in Verbindung.
Wie aus Fig. 3 ebenfalls ersichtlich, ist im unteren Wandungsteil eine nach außen gerichtete Bohrung 15 jeweils-im Bereich eines jeden Unterdruckschlitzes 7 vorgesehen, die in eine Sammelleitung 16-einmündet. Mit Hilfe dieser Sammelleitung 16 kann das sich-bei längerer Betriebszeit in den Unterdruckschlitzen ansammelnde flüssige Kühlmittel abgezogen werden, ohne daß jedoch hierdurch der an den Unterdruckschlitzen anliegen#de Unterdruck aufgehoben wird.
Die Vorrichtung arbeitet nun folgendermaßen: Der zu kalibrierende und gleichzeitig zu kühlende, aus dem Extruder,auslaufende Profilstrang 5 durchläuft die Varrichtung in Richtung des Pfeiles 6 mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise 2,5 m/#ain.und mit einer Einlauftemperatur von 195 ° C. Durch den an den Unterdruckschlitzen 7 anliegenden Unterdruckerzeuger wird die Außenfläche des einlaufenden Profilstranges gegen die Kanalwandungen gepreßt, so daß das Profil beim Durchlaufen des Kanals die durch den Kanalquerschnitt vorgegebenen Abmessungen behält. Durch die Verteilerleitung 10 wird nun ein flüssiges Kühlmittel, beispielsweise Wasser, eingeführt, das den durch die Nuten 8 den Profilstrang umschliessenden Ringkanal durchströmt und auf der Unterseite durch die Ablauföffnungen 12 wieder austritt. Hierdurch wird in unmittelbarem Kontakt mit dem Kunststoffmaterial die Wärme abgeführt. Da hierbei die Oberfläche des Kunststoffmaterials benetzt wird und gleichzeitig jeweils die Hinterkanten der Nuten 8 abgerundet sind, wird ein Flüssigkeitsfilm von der Strangoberfläche mitgeschleppt und vermindert hierbei die Reibung zwischen der glatten Kanalwandung und der Profiloberfläche in der Zone zwischen jeweils der Nut 8 und dem nächstfolgenden Unterdruckschlitz 7. Um nun zu verhindern, daß im Bereich des Unterdruckschlitzes 7 dieser Flüssigkeitsfilm vollständig abgestreift wird, ist auch hier, in Durchlaufrichtung des Profilstranges gesehen, die Hinterkante leicht abgerundet, so daß ein Teil des Filmes auch für eine Verminderung der Reibung zwischen Kanalwandung und Strangoberfläche beim Durchlaufen des Bereiches zwischen einem Unterdruckschlitz 7 und der nächstfolgenden Nut 8 sorgt.
L e e r s e i t e

Claims

Bezeichnung: Kühl- und Kalibriervorrichtung für stranggepreßte Kunststoffprofile Ansprüche: Vorrichtung zum Kalibrieren und Kühlen von stranggepreßten Profilen aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem Kanal, der mit einer Kühlmittelzufuhr in Verbindung steht und dessen Querschnitt der Querschnittskontur des zu kalibrierenden Profilstranges entspricht, wobei die Innenwandungen des Kanals mit einer Vielzahl über die Kanallänge verteilten Unterdrucköffnungen versehen sind, die mit einem Unterdruckerzeuger in Verbindung stehen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Innenwandungen in Kanallängsrichtung mit Abstand hintere in- ander angeordnete Nuten (8) aufweisen, die quer zur Kanallängsrichtung ausgerichtet sind und wenigstens jeweils einen Teil des Profilumfangs überdecken und die jeweils mit einer Zuleitung (11) für ein strömungsfähiges Kühlmittel in Verbindung stehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß jede Nut (8) die Querschnittskontur vollständig#umfaßt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Nuten (8) und die Unterdrucköffnungen (7) in Kanallängsrichtung mit Abstand zueinander und abwechselndaufeinanderfolgend angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in Durch laufrichtung (6) des Profilstranges (5) gesehen jeweils die am Profilstrang (5) anliegenden Hinterkanten (9) der Nuten (8) abgerundet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß vorzugsweise bei flüssigen Kühlmitteln neben dem Kanal wenig- stens eine Verteilerleitung (10) für das Kühlmittel in Kanallängsrichtung verlaufend angeordnet ist, von der Zuleitungen (11) zu den einzelnen Nuten (8) abzweigen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß bei schlitzförmig ausgebildeten Unterdrucköffnungen (7) in Durchlaufrichtung (6) des Profilstranges (5) gesehen, jeweils die am Profilstrang (5) anliegenden Hinterkanten (9) der Unterdrucköffnungen (7) abgerundet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß jede Nut (8) im Bereich der Kanalunterseite mit einer Abflußöffnung (5) für das Kühlmittel versehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den Unterdrucköffnungen (7) und dem Unterdruckerzeuger eine Flüssigkeitsabscheidevorrichtung angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kante (17) der Einlauföffnung des Kanals für den profilstranq (5) abgerundet ist und daß im Bereich der Einlauföffnung eine Benetzungseinrichtung vorgesehen ist.