DE4203143A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formteilen unterschiedlicher laenge aus thermoplastischen kunststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Profilstangen und Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffen durch Intrusion und Ausformung in einem Formwerkzeug und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Solche Verfahren und Vorrichtungen in verschiedenen Ausführungen sind bekannt. Die thermoplastische Schmelze wird aus einem Extruder in eine Form intrudiert, abgekühlt und nach einer bestimmten Auskühlzeit aus der Form ausgestoßen. Dabei werden die in einer Mehrzahl in die Vorrichtung eingesetzten Formen nacheinander befüllt, wobei der Extruder intermittierend arbeitet. Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen durch Umsteuerung der Füllschieber ohne Unterbrechung des Extruders gearbeitet werden kann. Die Formen sind in diesem Fall beweglich oder stationär angeordnet.

Bei diesen bekannten Verfahren erfolgt die Formfüllung ohne kontrollierten Gegendruck. Erst bei Vollfüllung entsteht ein Druckstoß, der aber die Oberflächenausbildung nicht mehr beeinflussen kann.

Die Längen der Profilstangen sind abhängig von der jeweils eingesetzten Formlänge. Die Auskühlung erfolgt in der Form, es wird deshalb eine Vielzahl von Formen benötigt, um eine wirtschaftlich akzeptable Leistung zu erzielen. Nachteilig dabei ist, daß die für die Intrusion gebauten stabilen Formen auch während der Auskühlzeit, die ein Mehrfaches der Füllzeit beträgt, nicht für einen weiteren Füllvorgang verfügbar sind und erst nach der Entleerung für einen weiteren Intrusionsvorgang benutzt werden können. Zur Formentleerung dienen mechanisch oder pneumatisch betätigte Vorrichtungen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung unterschiedlicher Längen in einer einzigen Form, wobei die Intrusion ohne Unterbrechung des Extruders, die Entleerung der Extrusionsform durch den Schub der nachfolgenden Formfüllung, deren Fülldruck kontrolliert eingestellt werden kann und die Auskühlung des geformten Profilteiles während des Weitertransports außerhalb der Intrusionsform erfolgt.

Die Intrusion der Schmelze in eine gekühlte Form geschieht durch Anlagerung eines Schmelzeanteils an die Formwand und die Durchströmung der nachfolgenden Schmelze durch die von der Formwand isolierten Bereiche bis zur restlosen Ausfüllung des Formraumes. Das Ausstoßen des Formteiles unmittelbar oder kurz nach der Formfüllung durch den Fülldruck der nachströmenden Schmelze ist bei den bekannten Verfahren nicht möglich, da der Formkern erst nach längerer Auskühlzeit erstarrt und deshalb nach allen Seiten einen hydraulischen Druck ausübt. Die Fortbewegung des nur in den wandnahen Bereichen angekühlten Formteils kommt nicht zustande, da der radial nach außen wirkende Druck im Verhältnis zum Vorwärtsschub zu groß ist.

Diese Nachteile werden beim erfindungsgemäßen Verfahren dadurch behoben, daß nach Erreichen einer bestimmten Füllänge zwischen Extruderausgang und Formeingang eine, der Profilform entsprechende Zwischenwand eingeschoben und durch den Schmelzestrom mitgeführt wird. Damit sinkt der hydraulische Schmelzedruck im Kern des Formteils ab und der Vorwärtsschub gegen den abgekühlten Mantelanteil erhöht sich stoßartig, was zur Wandablösung und Weiterbewegung des Formteiles führt.

Die Rückhaltekraft der in der Kühlstrecke befindlichen Teile kann kontrolliert und damit der Intrusionsdruck zum Zwecke der Oberflächenausbildung eingestellt werden.

Die längenbestimmenden Zwischenwandteile werden bis zur vollkommenen Auskühlung mitgeführt und nach dem Ausstoß des Formteils aus der Kühlstrecke zur wiederholten Verwendung einem Magazin am Formeingang zugeführt.

Die Auskühlung während des Weitertransports kann in einer der Profilform entsprechenden Kalibriervorrichtung oder in einer mit Kühlmedium beaufschlagten Rollen- oder Gleitbahn erfolgen. Die Länge der Kühlstrecke ist aus der Durchsatzleistung errechenbar. Bei sehr hohen Durchsätzen kann dieses Verfahren auch mit doppelt oder mehrfach parallel angeordneten Intrusionsformen auf einem Extruder durchgeführt werden.

Die verfahrenstechnische Funktion und ein Anwendungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellt und wird nachfolgend im Detail beschrieben.

Aus einem Extruder 1 wird thermoplastische Schmelze über ein beheiztes Düsenteil 2 in eine gekühlte Form 3 gefördert. Die Kühlung kann wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein Kühlmedium erfolgen, das bei 10 zugeführt wird, einen durch den Außenmantel 7 und die Form 3 gebildeten Raum durchströmt und bei 11 austritt. Unmittelbar nach Eintritt in den gekühlten Bereich lagert sich die Schmelze an die Formwand 6 an und wird abgekühlt. Mit fortschreitender Schmelzefüllung in Pfeilrichtung A wächst die Dicke des zu Feststoff erstarrten Anteils im Eingangsbereich 6; es bildet sich ein Feststoffmantel, der zum Formausgang hin dünner wird (s. Isotherme 9).

Nach dem Einschieben einer Trennwand 12 mit einem durch den Antrieb 5 betätigten Schieber 13 ins Zentrum des Schmelzestromes bewegt sich diese Trennwand mit der Schmelze in Strömungsrichtung A und setzt sich auf den Feststoffmantel 4 auf. Dabei erhöht sich der Flächendruck auf die Trennwand 12 stoßartig und überträgt diesen Druck als Schubkraft auf den Feststoffmantel 4, der sich dadurch von der Formwand 6 ablöst und in Pfeilrichtung A gleitet. Der hydraulische Druck im Formkern sinkt ab, da die nachströmende Schmelze durch die Trennwand 12 abgesperrt wird. Der weitere Schmelzefluß dient nunmehr der nächsten Formfüllung, deren Verdrängungsdruck als Antrieb für den Weitertransport der in der Kühlstrecke befindlichen Formteile benutzt wird. Dieser Druck kann durch kontrollierte Einstellung der Rückhaltekraft auf die in der Kühlstrecke 14 befindlichen Formteile eingestellt und konstant gehalten werden. Die Druckbeaufschlagung gegen die Intrusionsfüllung bei Einzelteilherstellung kann auch durch Gas- oder hydraulischen Druck erfolgen.

Der Schieber 13 ist mit zwei Einlegeöffnungen für die Trennwandteile 12 ausgestattet, dadurch kann der Einschub und die Neuladung aus den Magazinen 8 gleichzeitig erfolgen.

Die Formlängen werden über die Einschubzeit bei konstantem Schmelzedurchsatz oder eine magnetische Abtastung der Trennwandfolge bei variablem Schmelzedurchsatz bestimmt.

Die Auskühlung erfolgt in einer gekühlten Gleit- oder Rollenbahn 14, die mit einem Kühlmittelsammelbehälter 15 in Pfeilrichtung C beweglich ausgeführt ist.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen unterschiedlicher Länge aus thermoplastischen Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß eine gekühlte Form durch Intrusion gefüllt und am Formeingang zwischen Extruder und Form eine Trennwand in die Schmelze eingeschoben wird, die sich mit dem Schmelzestrom weiterbewegt, wobei das vor dem Trennwandeinschub intrudierte Teil von der Formwand abgelöst und durch den Intrusionsdruck der nachfolgenden Formfüllung aus der Form ausgestoßen wird und die weitere Auskühlung des Formteils außerhalb der Intrusionsform erfolgt.

2. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intrusion gegen kontrollierten Gas- oder hydraulischen Druck erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennwandeinschub durch einen abgedichteten Schieber 13 erfolgt und die Festlegung der Formteillänge bei konstantem Schmelzestrom durch zeitliche Steuerung der Schieberbetätigung geschieht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung der Länge bei variablem Schmelzestrom durch Abtasten und Signalgabe der vorausgehenden Trennwand erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfüllung und -entleerung bei ununterbrochen laufendem Schmelzefluß geschieht.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Formfüllung und -entleerung eine zeitlich gesteuerte Unterbrechung des Schmelzezustromes vorgesehen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzefülldruck durch kontrollierten mechanischen Rückdruck auf das in der Ausstoßphase befindliche Formteil gesteuert wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, bestehend aus einem Extruder 1 und einer gekühlten Form mit anschließender Kühlstrecke gekennzeichnet durch eine mit einem Schubantrieb 5 bewegte Schiebevorrichtung 13, angeordnet zwischen Extruder 1 und gekühlter Form 3, mit der Trennwände 12 in den Schmelzestrom eingeführt und mit der Schmelze in Strömungsrichtung weiterbewegt werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Magazine 8, durch die die Trennwände 12 automatisch dem Wechselschieber 13 zugeführt werden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Rückhaltevorrichtung an der Kühlstrecke 14 zur kontrollierten Einstellung des auf die Intrusionsform wirkenden Druckes.