DE3815298A1

DE3815298A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von strangprofilen aus thermoplastischem kunststoff durch extrusion

Info

Publication number: DE3815298A1
Application number: DE3815298A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Neu
Original assignee: Individual
Current assignee: NEU, WERNER, DIPL.-ING. DR., 7919 ALTENSTADT, DE
Priority date: 1988-05-05
Filing date: 1988-05-05
Publication date: 1989-11-16
Also published as: DE3815298C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Strangprofilen durch Extrusion aus thermoplastischem Kunststoff, welcher erhitzt durch eine Düse vorgegebenen Querschnitts bewegt wird.

Die Herstellung von Kunststoffprofilen höchster Genauig keit durch Extrusion bereitet außerordentliche Schwierig keiten. Diese sind weitgehend auf das Abkühlungsverhalten der Kunststoffe zurückzuführen. Thermoplastische Kunst stoffe weisen ein Schwindungsverhalten während des Abkühl vorganges auf, welches insbesondere bei dicken und im Quer schnitt ungleichmäßig starken Profilen zu unterschiedlichen Schwindungen der äußeren Abmessungen des Profiles führt. Insbesondere bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten lassen sich aus diesem Grunde hochexakt hergestellte Profile nicht herstellen.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Tech nik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, bei möglichst hohen Produktionsgeschwindigkeiten Profilstränge hochexakt her zustellen.

Die Erfindung besteht darin, daß in einem ersten Extruder ein Strangprofil von kleineren Querschnittsdimensionen her gestellt wird, daß dieses Strangprofil bis in sein Inneres soweit abgekühlt wird, daß keine Schrumpfungen oder sonstigen Formveränderungen mehr durch Abkühlung erfolgen, daß an schließend die Oberfläche dieses Profiles bis über die Er weichungstemperatur erhitzt wird und anschließend dieses Strangprofil durch die Extrusion von weiterem Kunststoff ummantelt wird.

Mit diesem Verfahren lassen sich Profile höchster Genau igkeit bei großen Produktionsgeschwindigkeiten herstellen. Das in einem ersten Extruder hergestellte Strangprofil von kleineren Querschnittsdimensionen wird dabei ohne jede Rücksichtnahme auf Formveränderungen durch Schwindungen hergestellt. Es ist lediglich darauf zu achten, daß dieses zuerst und als Halbprodukt hergestellte Strangprofil von kleineren Querschnittsdimensionen lunkerfrei hergestellt wird. Dieses Halbprodukt wird nach dem Produktionsprozeß so weit heruntergekühlt, daß es bis in innerste Bereiche soweit abgekühlt ist, daß keine Schrumpfungen mehr durch weitere Abkühlung erfolgen. Die anschließend auf dieses Strangprofil durch Extrusion von weiterem Kunststoff auf gebrachte Ummantelung ist eine relativ dünne und auch eine relativ gleichmäßig starke Schicht. Bei derartig dünnen Schichten sind natürlich auch hier auftretende Schrumpfun gen derart gering, daß sie kaum wahrnehmbar sind. Dieser Ummantelung wird ein besonders fester Sitz auf dem Halb erzeugnis hergestellten ersten Strangprofil dadurch ge sichert, daß die Oberfläche des als Halberzeugnis her gestellten und zuvor durch und durch abgekühlten Strang profiles wieder bis auf die Erweichungstemperatur bzw. Schmelztemperatur erhitzt worden ist. Nach dieser Methode hergestellte Strangprofile zeichnen sich durch höchste Genauigkeit aus, sie können mit hohen Produktionsge schwindigkeiten hergestellt werden, sie sind bei ihrer Herstellung zu Monolithen geworden.

Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Ummantelung in meh reren Stufen in mehreren Extrusionsköpfen unter Zwischen schaltung von Kühlstufen erfolgt. Diese Herstellungsmethode wird man dort anwenden, wo besonders dickwandige Profile mit höchster Genauigkeit ihren Abmessungen in schnellen Pro duktionsverfahren hergestellt werden sollen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Pro filsträngen nach diesem Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Düse des Extruders geringere Querschnittsdi mensionen als die des gewünschten Produktes aufweisen, daß dieser Düse eine Kühlstrecke nachgeschaltet ist, daß der Kühlstrecke eine Erhitzungszone für die äußere Ober fläche des hergestellten Stranges nachgeschaltet ist, und daß hinter dieser Erhitzungszone der Spritzkopf eines weiteren Extruders angeordnet ist, der eine Düse für die Ummantelung des Stranges aufweist, deren Querschnittsdi mensionen für die Herstellung der Querschnittsdimensionen des Endproduktes geeignet sind oder diese aufweisen.

Die Durchführung dieses Herstellungsverfahrens erfordert zwar zwei hintereinander geschaltete Extruder, wenn der Profilstrang endlos hergestellt werden soll, dieser Aufwand lohnt sich jedoch, wenn man berücksichtigt, daß mit dieser Vorrichtung Profilstränge hergestellt werden können, die bisher mit einem einzigen Extruder nicht hergestellt werden konnten. Der hergestellte Profilstrang zeichnet sich durch sehr exakte Abmessungen und durch Lunkerfreiheit aus, er ist mit hohen Produktionsgeschwindigkeiten herstellbar.

Vorteilhaft ist es, daß die Erhitzungszone durch minde stens einen Kanal gebildet wird, in welchem ein heißes, vorzugsweise gasförmiges Medium fließt und wirbelt.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Kühlstrecke durch einen Kanal gebildet wird, in welchem ein vorzugsweise flüssiges Kühlmedium fließt und wirbelt.

Energetisch ist es besonders vorteilhaft, wenn die Er hitzungszone und die Kühlstrecke jeweils durch einen ge schlossenen Ringkanal gebildet sind, daß in dem Ring kanal der Erhitzungsstrecke ein Heizaggregat für das Heiz medium und in dem Ringkanal der Kühlstrecke ein Kühlaggre gat angeordnet ist und wenn zwischen Kühlaggregat und Heiz aggregat eine Wärmepumpe angeordnet ist.

Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei spieles erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild.

In dem Extruder 1 mit dem Fülltrichter 2, dem Antrieb 3 und dem Spritzkopf 4 wird ein Strangprofil 5 hergestellt, welches durch die Kühlzone 6 geführt wird. Nach vollstän diger Abkühlung des Profilstranges 5 in der Kühlzone 6 bis in den Kern des Stranges 5 hinein wird die äußere Ober fläche des Stranges 5 in der Erhitzungsvorrichtung 7 er hitzt, bis die Oberfläche über die Erweichungstemperatur bis an die Schmelztemperatur heran erhitzt worden ist. Unmittelbar an die Erhitzungsvorrichtung 7 schließt sich der Spritzkopf 8 eines weiteren Extruders 9 an, in welchem Kunststoffmaterial aufgeschmolzen ist. Dieses aufgeschmol zene Kunststoffmaterial wird in dem Spritzkopf 8 um den Strang 5 herumgespritzt, so daß es eine Ummantelung bil det. Der in dieser Weise ummantelte Strang 5 verläßt den Spritzkopf 8 als Produktstrang 12, welcher hochgenau die Abmessungen der Düse des Spritzkopfes 8 aufweist und sich dadurch auszeichnet, daß er diese Dimensionen auch beim Abkühlen behält. Die Abkühlung dieses Produktstranges 12 geht sehr viel schneller vor sich als bei herkömmlichen An lagen, weil der Kern dieses Produktstranges 12 bereits kalt ist und die Wärme aus der Ummantelung nicht nur nach außen hin abgeführt wird, sondern auch in den Produktstrangkern eintritt.

In der Kühlzone 6 wird als Kühlmedium zweckmäßigerweise eine Kühlflüssigkeit verwendet, die ständig durch den Kanal 10 cirkuliert, in welchem sich ein Kühlaggregat 11 befindet. Der Kanal 10 und die Kühlzone 6 bilden zusammen einen Ring kanal.

In der Erhitzungsvorrichtung 7 wird zweckmäßigerweise Luft als Medium für die Erhitzung der Oberfläche des Stranges 5 verwendet. Diese cirkuliert durch den Kanal 12, in welche eine Heizvorrichtung 13 eingebaut ist. Die Erhitzungsvor richtung 7 und der Kanal 12 bilden zusammen einen Ringkanal für die Cirkulation des Heizmediums.

Die in dem Kühlaggregat 11 beim Kühlen freigesetzte Wärme wird zweckmäßigerweise durch eine Wärmepumpe 14 der Heiz vorrichtung 13 zugeführt. Hierzu dienen Kanalpaare 14, 15, durch die Trägerflüssigkeiten fließen.

Liste der Bezugszeichen:

1 Extruder
7 Fülltrichter
3 Antrieb
4 Spritzkopf
5 Strang
6 Kühlzone
7 Erhitzungsvorrichtung
8 Spritzkopf
9 Extruder
10 Kanal
11 Kühlaggregat
12 Kanal
13 Heizvorrichtung
14 Kanal
15 Kanal

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Strangprofilen durch Extrusion aus thermoplastischem Kunststoff, welcher erhitzt durch eine Düse vorgegebenen Querschnitts bewegt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem ersten Extruder ein Strangprofil von kleineren Querschnittsdimensionen hergestellt wird,
daß dieses Strangprofil bis in sein Inneres soweit abgekühlt wird, daß keine Schrumpfungen mehr durch Abkühlung er folgen,
daß anschließend die Oberfläche dieses Profiles bis über die Erweichungstemperatur erhitzt wird,
und anschließend dieses Strangprofil durch die Extrusion von weiterem Kunststoff ummantelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung in mehreren Stufen in mehreren Extru sionsköpfen unter Zwischenschaltung von Kühlstufen erfolgt.

3. Vorrichtung zur Herstellung von Profilsträngen aus Kunststoff durch Extrusion durch eine Düse eines Extruders, dadurch gekennzeichnet,
daß die Düse des Extruders geringere Querschnittsdimensionen als die des gewünschten Produktes aufweist,
daß dieser Düse eine Kühlstrecke nachgeschaltet ist,
daß der Kühlstrecke eine Erhitzungszone für die äußere Oberfläche des Stranges nachgeschaltet ist,
und daß hinter dieser Erhitzungszone der Spritzkopf eines wei teren Extruders angeordnet ist, der eine Düse für die Umman telung des Stranges aufweist, deren Querschnittsdimensionen für die Herstellung der Querschnittsdimensionen des Endproduktes geeignet sind oder diese aufweisen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzungszone durch mindestens einen Kanal gebildet wird, in welchem ein heißes, vorzugsweise gasförmiges Medium fließt und wirbelt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlstrecke durch einen Kanal gebildet wird, in welchem ein vorzugsweise flüssiges Kühlmedium fließt und wirbelt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erhitzungszone und die Kühlstrecke jeweils durch einen geschlossenen Ringkanal gebildet sind, daß in dem Ringkanal der Erhitzungsstrecke ein Heizaggregat für das Heizmedium, in dem Ringkanal der Kühlstrecke ein Kühlaggregat angeordnet ist,
und daß zwischen Kühlaggregat und Heizaggregat eine Wärme pumpe angeordnet ist.