DE3927039C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von armierten stranggepreßten Profilen aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Recycling- Kunststoff und Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens.

Es sind Verfahren bekannt geworden, nach welchen armierte stranggepreßte Profile hergestellt werden. Hierbei werden Stahlstäbe oder ein Profil aus Stahlblech oder einem anderen Material einem Extruder zugeführt, derart, daß diese vom Kunststoff ummantelt werden. Der Extruder­ kopf steht bei einer solchen Anlage in einem gewissen Winkel zur Vorschubrichtung der Armierung. Im Anschluß daran ist eine Kalibriereinrichtung vorgesehen, welche das Ganze in die richtige Form bringt. Da es bei Re­ cycling-Kunststoff aber nicht auszuschließen ist, daß sich in der Ummantelung Risse, sei es beim Erstarren und die dadurch hervorgerufene Schrumpfung, bilden, oder sei es durch Fremdeinschlüsse, wie Papier u. a., kann die Armierung durch eindringende Feuchtigkeit durch Korrosion zerstört werden. Insbesondere Teile oder Profile, die mit Seewasser in Berührung kommen, sind in ihrer Haltbarkeit begrenzt und können in diesem Bereich kaum eingesetzt werden.

In der DE 35 07 640 A1 ist ein Verfahren zur Herstel­ lung verstärkter Profile beschrieben, wonach zuerst ein Hohlprofil aus Kunststoff oder einer Kunststoff-Faser­ mischung mit wenigstens einem durchgehenden Hohlraum hergestellt wird und nach Aushärtung dieses Hohlprofils in den wenigstens einen Hohlraum eine verstärkende aus­ härtbare Kunststoffüllung oder Kunststoff-Fasergemisch­ füllung eingebracht wird. Ein Herstellungsverfahren also, welches in zwei für sich getrennten Arbeitsschritten ab­ läuft. Abgesehen davon, daß die Herstellung solcher Pro­ file einen größeren Zeitaufwand erfordert und dadurch kostspieliger ist, kann beim Einbringen der aushärtbaren Kunststoffüllung in die vorgesehenen Hohlräume, insbesondere bei kleinen Querschnitten derselben nicht immer eine vollständige Ausfüllung dieser Hohlräume garantiert werden.

Es ist eine weitere DE 33 38 951 A1 bekannt, in welcher ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen eines gefüll­ ten Teigstranges beschrieben ist. Wohl wird hierbei ein extrudierter Teigschlauch durch ein feststehendes Messer aufgeschlitzt und die Schnittstelle durch einen Aufhalter geöffnet, während ein Formwerkzeug die Füllung durch Schwer­ kraft oder Druck in die so entstandene Schlitzstelle des Teigschlauches einbringt, wonach die Schlitzstelle in einem nachfolgenden Kalibrierschlauch wieder verschlossen wird. Hierbei handelt es sich lediglich um die Füllung eines Schlauches, also um eine Ummantelung eines Profiles, wo­ durch keinesfalls eine Verfestigung des Profiles eintritt, derart, wie dies bei stranggepreßten, armierten Profilen erforderlich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein armiertes Profil aus Kunststoff, insbesondere aus Recycling-Kunststoff her­ zustellen, das auch für seewassergefährdete Bauteile verwendet werden kann und welches hohe Festigkeitswerte aufweist.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff gelöst. In dem extrudierten Profilkörper werden schmale Einschnitte vorgenommen, in welche im un­ mittelbaren Anschluß an die Messer, welche die Einschnitte vornehmen, im Einspritzverfahren ein geeigneter Kunststoff unter vorbestimmtem Druck eingespritzt wird, welcher nicht nur den Einschnitt ausfüllt, sondern das Material im extru­ dierten Profilkörper an den Schnittstellen verdrängt und ein für die Biegefestigkeit des Profiles vorbestimmtes Volumen einnimmt. Dadurch werden von der Skelettarmierung ausgehend die Randschichten im extrudierten Profilkörper verdichtet und verfestigt und eventuelle Hohlräume im Profil ausgefüllt. In einem anschließenden Kalibrator mit Vibrationselementen wird nicht nur die Einschnitt­ stelle in der Oberfläche des Profils verschweißt, es wer­ den außerdem eventuelle Fremdeinschlüsse im Material, wie Papier u. a. Verunreinigungen, in Längsrichtung des Profils ausgerichet, wodurch die Skelettarmierung fest im Kunst­ stoff eingebettet und die Festigkeitseigenschaft des Profils weiter gesteigert wird.

Die Skelettarmierung besteht aus einem geeigneten Kunst­ stoff, wie z. B. Polyamid u. a. Das Material der einge­ brachten Kunststoffarmierung ist homogen und besitzt eine wesentlich höhere Festigkeit als die Ummantelung aus Recycling-Kunststoff. Dadurch erhält das Profil ein wesentlich höheres Widerstandsmoment, wobei Spätschäden durch Korrosion vollkommen ausgeschlossen sind. Da die Ausdehnungskoeffizienten beider Materialien gleich sind, können sich beim Erstarren auch keine Schrumpfspannungen ausbilden. Es können sich keine Spannungsrisse bilden und es gibt auch keine Restspannungen, die zu einem Verwerfen der Bauteile beim Erstarrungsvorgang führen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann das vorgeformte Profil unmittelbar nach dem Extruder mit Einschnitten zum Einbringen von Spritzdüsen und Einspritzen des Skelettmaterials versehen werden. Der im Extruder aufbereitete Recycling-Kunststoff befindet sich in diesem Bereich noch im thermoplastischen Zustand, so daß das Einspritzmaterial ohne großen Widerstand den vor­ gesehenen Raum einnehmen kann, indem das noch thermopla­ stische Profilmaterial mehr oder weniger verdrängt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Schneid­ konsole mit Spritzeinsatz zwischen der Formdüse und dem Kalibrator angeordnet sein. Diese Anordnung mit Spritzein­ satz an dieser Stelle ist von großer Bedeutung. Das Profil­ material befindet sich, wie schon erwähnt, noch im thermo­ plastischen Zustand und bei der Umformung im Kalibrator werden die Einschnitte der Messer gegeneinandergedrückt und zum Verschmelzen gebracht, so daß diese an der Außen­ seite nicht sichtbar sind. Die Skelettarmierung ist somit vollkommen vom Profilmaterial ummantelt.

Des weiteren kann die Schneidkonsole mit mindestens einem Messer und einer Spritzdüse bestückt sein. Die Skelettar­ mierung kann also in beliebiger Anzahl eingebracht werden, um den Anforderungen betreffs Steifigkeit gerecht zu werden.

Darüber hinaus können das Messer und die Spritzdüse bogen­ förmig ausgebildet sein. Dadurch läßt sich das noch weiche Profilmaterial besser einschneiden, während die Spritz­ düse besser in die Einschnitte eindringen kann.

Ferner können Messer und Spritzdüse miteinander zu einer Einheit verbunden sein. Dadurch können die Schneidkanten der Einschnitte besser über die Außenkonturen der Spritz­ düsen hinweggleiten.

Des weiteren kann der Kalibrator der Schneidkonsole mit Spritzeinsatz unmittelbar nachgeschaltet sein und am Kalibrator können Vibrationselemente angeordnet sein. Der Kalibrator in diesem Bereich ist ein wichtiger Bestandteil der Erfindung, weil die exakte Einbettung der Skelettar­ mierung und das Zuschmelzen der von der Außenseite des Profils angebrachten Einschnitte hier erfolgt. Durch die Verformung des noch im thermoplastischen Zustand befind­ lichen Recycling-Kunststoffes wird eine geschlos­ sene und dichte Oberflächenstruktur des Profils erreicht. Die Vibrationselemente begünstigen das Einbetten der Skelettarmierung und das Verschmelzen der Einschnitte. Durch eine bestimmte Frequenz der Schwingungen der Vi­ brationselemente kann auch ein Ausrichten von Einschlüssen im Material erfolgen, in dem sich dieselben mehr oder weniger parallel und in Längsrichtung des Profils legen. Dadurch läßt sich auch eine höhere Festigkeit und Steifig­ keit des Profils erzielen. Der Kalibrator ist also un­ mittelbar der Schneidkonsole mit Spritzeinsatz nachge­ schaltet.

Darüber hinaus können Messer und Spritzdüse stabförmig ausgebildet sein. Damit kann eine Skelettarmierung mit rechteckigem oder leicht ovalem Querschnitt erreicht werden.

Die Messer und Spritzdüsen können aber auch doppel-T-förmig oder U-förmig ausgebildet sein. Hierdurch werden bessere statische Werte erzielt, insbesondere was die Steifigkeit der Profile anbelangt, die als Bauteile verwendet werden.

Schließlich können die Messer stabförmig und die Spritz­ einsätze in Form einer Hantel ausgebildet sein.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen von skelett­ armierten Profilen aus thermoplastischem Kunststoff, gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung nach Fig. 1, wobei der Kalibrator mit Fibrationsele­ mengen ausgerüstet ist,

Fig. 3 ein Querschnitt durch ein skelettarmier­ tes Profil, wobei das Skelett hantel­ förmig ausgebildet ist,

Fig. 4 ein Querschnitt durch ein skelettarmier­ tes Profil mit doppel-T-förmigem Skelett und

Fig. 5 ein Querschnitt durch ein sklelettarmier­ tes Profil mit U-förmiger und doppel-T- förmiger Skelettierung.

Die in der Fig. 1 dargestellte schematische Vorrichtung besteht aus einem Extruder 1 mit einer Formdüse 12, die den aufbereiteten Kunststoff zu einem Profil 2 verformt. Unmittelbar an den Extruder 1 schließt sich eine Schneid­ konsole 3 mit Spritzeinsatz 4 an. In dem noch im thermoplasti­ schen Zustand befindlichen Recycling-Kunststoff-Material wird vorzugsweise von der Unterseite des Profils aus­ gehend, mindestens ein Einschnitt 11 durch die Messer 6 vorgenommen, in welchem eine Spritzdüse 7 eingreift und geeigneten thermoplastischen Kunststoff, wie z. B. Polyamid, einspritzt. Der Einspritzpunkt wird hierbei so gewählt, daß die Einschnitte 11 entsprechend ausgefüllt werden. Da die Spritzmasse, z. B. Polyamid, homogener und bedeutend fester als die Profilmasse aus Recycling-Kunststoff ist, gibt eine derartige Skelettarmierung dem Profil die gewünschte Festigkeit und Steifigkeit, wie dies bei Bauteilen erforderlich ist. Die Skelettarmierung ist kor­ rosionsbeständig und die so hergestellten Teile können für seewassergefährdete Bauteile eingesetzt werden. Die Messer 6 der Schneidkonsole 3 können verschiedenartig ausgebildet sein, ebenso wie die Spritzdüsen 7, so daß die Skelettarmierung hantelförmig oder doppel-T-förmig oder U-förmig geformt ist, je nachdem, wie es das statische Widerstandsmoment erfordert.

In einem unmittelbar nachgeschalteten Kalibrator 8 wird das noch thermoplastische Material des Profils 2 weiter verformt, wobei durch den hierbei entstehenden Druck die Einschnitte 11, die nicht mit Spritzmatrial ausgefüllt sind, verschmolzen werden, so daß die Ske­ lettarmierung 5 von allen Seiten fest ummantelt ist. Das nun fertige Profil 10 wird nach dem Durchlaufen einer Kühlstrecke in gewünschte Längen geschnitten. Selbst­ verständlich können am Kalibrator 8 Mittel vorgesehen sein, welche das Verschmelzen der noch offenen Ein­ schnitte 11 begünstigen.

Die Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ausführung, bei der am Kalibrator 8 Vibrationselemente 9 vorgesehen sind, wel­ che auf das zu verformende Profil 10 mit einer vorbe­ stimmten Frequenz einwirken, wodurch das Einbetten der Skelettarmierung sowie das Verschmelzen der Einschnitte 11 begünstigt wird. Außerdem bewirken diese Schwingungen ein Ausrichten eventuell eingeschlossener Fremdkörper in eine etwa zur Oberfläche des Profils 10 parallele Lage. Die Vibrationselemente können auch in Form von Bändern 13, 14 ausgebildet sein.

In der Fig. 3 ist ein Querschnitt durch ein Profil 10 dargestellt, wobei die Skelettarmierung hantelförmig aus­ gebildet ist. Die Einschnitte 11 sind wieder verschmol­ zen, so daß die Skelettierung fest ummantelt ist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine doppel-T-förmige bzw. U-förmige Skelettarmierung 5. Selbstverständlich kann diese auch eine andere Form haben, so dies von Vorteil ist, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird.

Claims (12)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von ar­ mierten stranggepreßten Profilen aus thermoplasti­ schem Kunststoff, insbesondere aus Recycling-Kunststoff, in welchem die eingebrachte Skelettarmierung aus einem anderen geeigneten Kunststoff mit besseren Festigkeitseigenschaften besteht, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) mittels einer Schneidkonsole (3) mindestens ein Einschnitt (11) in das extrudierte und noch im thermoplastischen Zustand befindliche Profil (2) vorgenommen wird,
• b) mit einem in diesen Einschnitt (11) eingreifenden Spritzeinsatz (4) eine Skelettarmierung (5) aus einem geeigneten Kunststoff, wie z. B. Polyamid, unter vorbestimmten Druck eingebracht wird,
• c) der Einschnitt (11) in einem mit Fibrationsele­ menten (9) ausgerüsteten Kalibrator (8) ver­ schweißt und so die eingespritzte Skelettar­ mierung (5) im Profil (2) allseitig fest einge­ bettet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeformte Profil (2) unmittelbar nach dem Extruder (1) mit Einschnitten (11) zum Einbringen von Spritzdüsen (7) und Einspritzen des Skelettmaterials versehen wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einem Extruder, einer Formdüse für das Profil und einem Kalibrator, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkonsole (3) mit Spritzeinsatz (4) zwischen der Formdüse (12) und dem Kalibrator (8) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkonsole (3) mit mindestens einem Messer (6) und einer Spritzdüse (7) bestückt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Messer (6) und die Spritzdüse (7) bogen­ förmig ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Messer (6) und Spritzdüse (7) miteinander zu einer Einheit ver­ bunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalibrator (8) der Schneidkonsole (3) mit Spritzeinsatz (4) unmittelbar nachgeschaltet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Kalibrator (8) Vibrationselemente (9) ange­ ordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Messer (6) und Spritzdüse (7) stabförmig ausge­ bildet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Messer (6) und Spritzdüse (7) doppel-T-förmig ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Messer (6) und Spritzdüse (7) U-förmig ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer (6) stabförmig und die Spritzeinsätze (4) in Form einer Hantel ausgebildet sind.