DE8805980U1

DE8805980U1 - Vorrichtung zur Herstellung von Strangprofilen aus Kunststoff

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Priority date: 1988-05-05
Filing date: 1988-05-05
Publication date: 1988-09-15

Description

pat e... ./ DiPL-PHYS DR. WALTHER JUNIUS 3 Hannover

WOL FtTRASSE 14 · TE LE &Idigr;0 N (05 I I) t J «5 30

25. Apri1 1988 Me ine Akte: 1005

Dr &tgr; Werner Neu, Paradiesfeld 19, 4410 Warendorf 2

Vorrichtung zur Herstellung von Strangprofilen aus Kuns tstoff

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Strangprofilen aus thermoplastischem Kunststoff, welcher erhitzt durch eine Formc''Jse vorgegebenen Querschnitts bewegt wird.

Die Herstellung exakt formgenauer Strangprofile aus thermoplastischem Kunststoff bereitet erhebliche Schwierigkeiten, wenn diese Profile im Quer sehni11 Abschnitte ungleichmäßiger Dimensionen haben oder von stärkerem Quer schnitt sind. Diese Schwierigkeiten beruhen darauf, daß die extrudierten Stränge beim Abkühlen einer Schwindung unter wo rfen sind und die Ab kühlung von Profilen mit stärker em Querschnitt sehr langsam vonstatten geht.

Diese Profile werden fast ausschließlich durch Extrusion aus dem Spritzkopf eines Extruders hergestellt, wobei der Kunststoff durch den im Inneren des Extruders und seines Spritzkopfes herrschenden Druck ausgepreßt wird. Da diese Profile beim Austritt aus dem Spritzkopf des Extruders sich zumindest über den größten Teil ihres Querschnittes noch in einem fließfähigen Zustand befinden, ist die Fort leitung des erzeugten Profiles kritisch, weil die erzeugt

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Profile beim Verlassen des Spritzkopfes nur eine sehr geringe Formbeständigkeit aufweisen. Ein Abzug mit Abzugswalzen, wie er bei Texti 1 garnen, der Drahtherstellung und anderen Herstellungen von Strangprodukten bekannt ist, ist bei der Herstellung von Kunststoffprofilen nur in den seltensten Fällen möglich, nämlich nur dort, wo unmittelbar an den Spritzkopf eine Kuhlanlage ungebaut ist.

&Pgr;&igr;? vorliegende Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik, insbesondere Fehler in der Maßhaltigkeit durch Schwindungen, die schlechte Abzugsföhigkeit durch Abzugs ro 1len, die kritische Abkühlung von Strangprofilen größeren Querschnitts und andere Fehler mehr. Es ist die Aufgabe der Erfindung, exakt maßhaltige Strangprofile herzustellen, die sich bereits beim Verlassen der Austrittsdüse durch eine hohe Stabilität und nur äußerst geringe Schwindungen auszeichnen.

Die Erfindung besteht darin, daß man bei der Herstellung eines Produktstranges von mehreren vorgefertigten unter die Temperatur plastischer Verformbarkeit abgekühlten Strängen engeren Querschnitts ausgeht, daß man die Oberflächen der Stränge bis an oder über die Erweichungs- bzw. S c hme 1 &zgr; t emp eratur erhitzt und die Stränge dann in einer solchen Anzahl durch die Formdüse führt, daß sie deren Querschnitt ausfüllen und dabei miteinander an ihren Oberflächen verschmelzen.

Die erfindungsgemäße Methode zur Herstellung von Strangprofilen führt auf diese Weise zu hochgenauen Profilen mit sehr geringer Schwindung, di3 im Augenblick des Austrittes aus der Formdüse bereits eine hohe innere Festigkeit, vor allem Zugfestigkeit aufweisen. Diese Eigenschaften sind darauf zurückzuführen, daß der Formdüse mehrere

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Stränge zugeführt werden, die im Inneren kalt und nur an der Oberfläche bis zur Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur ernitzt sind und deren Festigkeit, insbesondere Zugfestigkeit, durch den kclten Kern der Stränge gewährleistet ist. Die on der Oberfläche erweichten bzw. geschmolzenen Stränge vereinigen sich in der Formdüse monolithisch, weil die Oberflächen der in der Formdüse eng nebeneinander liegenden Stränge miteinander verschmelzen. Die auf diese Weise hergesiellien Prüfi1s&idiagr;rönge '&kgr;&ogr;&pgr;&pgr;&xgr;&pgr; ~it Abzug 5WG Iren abgezogen werden, weil sie die hierzu notwendige innere Festigkeit selbst in der Formdüse aufweisen, gegeben durch die kalten Kerne der Stränge. Die auf diese Weise hergestellten Strangprofile kühlen sehr schnell ab, weil die Wärme aus den aufgeschmolzenen Teilen nicht bis an den Rand durch das Wärme 8chlechl leitende Kunststoffmaterial hindurchwandern muß, sondern in die kalten Kerne hineinwandern kann. Die Herstellungsanlagen können daher raumgünstiger gebaut werden, weil sie sehr viel kürzer als herkörrml i ehe Anlagen gebaut werden können. Sie können auch mit erheblich höherer Produkt i on sgeschwi nd i gke i t arbeiten, weil die Kühlung der Strangprofile viel einfacher zu bewerkstelligen ist.

Für die Herstellung, insbesondere bei Inbetriebnahme einer Anlage ist es zweckmäßig, wenn man Kunststoffschme 1 ze den Strängen vor dem Einführen in die Formdüse zuführt. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß aus der Formdüse ein iunkerfreier Strang austritt. Gleichzeitig wird erreicht, daß bei Inbetriebnahme nicht Medium für die Erhitzung der einzelnen Stränge benutztes Heizmedium durch kanalförmi ge Lücken zwischen den in der Formdüse befindlichen Strängen nach außen entweichen kann. Aber auch im laufenden Betrieb kann die Zuführung von Kunststoffschme Ize zur Vermeidung von Lunkerbildungen zwischen den Strängen von Vorteil sein.

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Insbesondere für den I r.bf/1 r i ebnahmeprezeß ist es zweckmäßig, wenn man e.r.s im .juer »t-rm i 11 wahrend des Produktionsprozesses verengbare Düse verwendet und die Verengung nach dem Inbetriebsetzen vornimmt. Man muß ja den Produktionsprozeß dadurch beginnen, daß man bei Inbetriebnahme der Anlage zuerst unange- »chmolzene oder noch nicht genügend angeschmolzene Stränge in die Formdüse einführt, dann äie für den Produktionsprozeß erforderliche Abzugsgeschwindigkeit einstellt »nd die Erwärmung der Oberflächen der einzelnen Stränge anschließend bis auf die üblichen Produktionsparameter bringt. Hierbei &eegr; irrrrif man dann gleichzeitig die Verengung der Düse uuf die Produktionsquerschnitte vor .

Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens ist es, daß man für die Herstellung eines Produktstranges mehrere nebeneinander1ie gende Stränge aus unterschiedlichen Kunststoffen verwenden kann. So kann man auf diese Weise geometrisch hochgenau Kunststoffstränge aus Material anderer Eigenschaften, insbesondere höherer Zugfestigkeit in das Strangprofil einführen und erhalt auf diese Weise armierte Strangprofile, die sich durch besondere Festigkeitseigenschaften auszeichnen.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn man für die Herstellung eines Produktstranges mehrere Stränge aus Kunststoffen unterschiedlicher Zugfestigkeit und Druckfestigkeit verwendet, von denen die Stränge höherer Zugfestigkeit eine unglatte, vorzugsweise gerauhte oder gerillte Oberfläche aufweisen.

Ein anderer besonderer Vorteil des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist es, daß man für die Herstellung eines Produktstranges mehrere Stränge mit einem Hohlprofil verwendet. Auf diese Weise gelingt es, Profile herzustellen, die herkörrml i cherwe i se nur mi &iacgr; größten Schwierigkeiten und lanf?n Sonderbau formen von Spritzköpfen herstellbar sind.

Vorteilhaft kann es sein, wenn man den in der Formdüse befindlichen Strang durch Kallibrier- und/oder Abzugswalzen abzieht.

Vorteilhaft ist es, wenn man die Querschnittsform der Stränge sechseckig oder rechteckig oder kreuzförmig und/oder quadratisch oder rund wäh1t.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung dieser Strangprofile zeichnet sich dadurch aus, daß vor der Formdüse als Erhitzungsvorrichtung ein Kanal für ein heißes fließfähiges Medium, vorzugsweise heiße Luft, als Wärmeübertrager angeordnet ist. In diesem Kanal werden die Stränge an ihrer Oberfläche soweit erhitzt, daß sie die Erweichungstemperatur bzw. Schmelztemperatur erreichen. Wenn es sich um eine Vielzahl von Strängen handelt, wird das Medium durch das Vorbeiströmen an diesen Strängen so gewirbelt, daß auch die - in Fließrichtung des Mediums gesehen - rückseitigen Teile der Stränge ausreichend erhitzt werden. Ist dieses, z.B. bei dickeren Strängen, nicht der Fall, muß man entweder die Fließrichtung des Mediums immer wieder wechseln oder man muß mehrere Kanäle unterschiedlicher Fließrichtung hintereinander anordnen. In diesen Kanal münden mehrere Zuführkanäle für vorgefertigte Stränge, die auf die Formdüse gerichtet sind.

Für die Inbetriebsetzung, aber in manchen Fällen auch für den laufenden Betrieb ist es vorteilhaft, wenn in den Erhitzungskanal vor die Formdüse Kanäle für die Zuführung von Kunststoffschmelze geführt sind, um jegliche Lunkerbildung in dem herzustellenden Strangprofil zu vermeiden.

Vorteilhaft ist es weiter, wenn hinter der Formdüse Kallibrier- und Abzugswalzen angeordnet sind. Diese dienen einem einwand-

freien Abzug eines hochgenau hergestellten Produktes.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn vor den Zuführkanälen für vorgefertigte Stränge eine Kühlvorrichtung für ein Kühlmedium und vor diesem eine Produktionsanlage für die Stränge, vorzugsweise ein Extruder, angeordnet ist. Auf diese Weise lassen sich ohne jegliche Produktionsunterbrechung Strünge endlos herstellen.

Insbesondere für den Prozeß der Inbetriebnahme ist es vorteilhaft, wenn die Formdüse mehrteilig aufgebaut ist und die einzelnen Teile gegeneinander derart verschiebbar sind, daß der Düsenquerschnitt während der Produktion verkleinert werden kann.

Düs Wesen der vorliegenden Erfindung, weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfuhr ungsbe i spie les näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch in die Formdüse einlaufende Stränge runden Querschnitts,

Fig. 3 einen Querschnitt durch in die Formdüse einlaufende Stränge sechseckigen Querschnitts,

Fig. 4 einen Querschnitt durch in die Formdüse einlaufende

Stränge kreuzförmigen, quadratischen und rechteckigen Quer sehn i 11 s,

Fig. 5 einen Querschnitt durch in die Formdüse einlaufende Stränge kreisringförmigen Querschnitts,

Fig. 6 einen Querschnitt durch in die Formdüse einlaufende Stränge plattenförmigen und streifenförmigen Querschn i 11 s,

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Fig. 7 einen Querschnitt durch in die Formdüse einlaufende Stränge aus gewellten und ebenen Platten.

In den Trichter 1 des Extruders 2 mit dem Antrieb 3 wird Kunst stoffgranulat eingefüllt, welches im Spritzkopf 4 zu einefVielzahl von Strängen 5 ausgeformt wird. Diese Stränge 5 durchlaufen die Kühlvorrichtung 6, in welcher sie durch ein Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, abgekühlt werden, welches durch ein Kälteaggregat 8 in seiner Kühlwirkung ständig regeneriert wird. Bis in ihre Kernbereiche abgekühlte Stränge 5 verlassen die Kühlvorrichtung 6 und treten in eine Erhitzungsvorrichtung 9 ein, die von einem haißen Medium, vorzugsweise Luft, durchflossen ist. Diese der Erhitzung dienende Luft v/ird in dem Erhitzer 10 ständig aufgeheizt. Die Stränge 5 durchwandern diese Erhitzungsvorrichtung ? so schnell, daß nur die Oberfläche der Stränge 5 bis zur Erweichungstemperatur bzw. bis zur Schmelztemperatur erhitzt wird, während die Stränge 5 in ihrem Kern durch die schlechte Wärmeleitung des Kunststoffmaterials, aus dem sie hergestellt sind, kalt bleiben. Unmittelbar an die Erhitzungsvorrichtung 9 schließt sich die Formdüse 11 an, in der die Stränge 5 zu einem einzigen Produkt s t rang 12 zusanrmengef uhr t werden. In diese Form düse 11 münden ajch rohrförmige Zufuhrungskanäle 13 für Kuns t s tof f schme 1 ze, v/elche in dem Extruder 14 aufgeschmolzen ist. Abzugswalzen 15 dienen dem Abzug des fertig gestellten Produktionsstranges 12, welcher sich durch hohe innere Festigkeit und hohe Formgenauigkeit auszeichnet. Sind diese Abzugswalzen 15 weit ab von der Formdüse 11 angeordnet, dienen sie lediglich dem Abzug, sind sie unmittelbar hinter der Formdüse Ii angeordnet, können sie auch als Ka11ibr&iacgr;erwa1zen dienen

Zwischen dem Kaiteaggregat 8 und dem Erhitzer 10 kann eine Wärmepumpe 16 angeordnet sein, welche bei der Kälteerzeugung für das KbIteaggregat 8 frei gesetzte Wärme dem Erhit^er 10 zuführt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind es im Quer sehni11 kreis runde Profi1stränge 5, die der Formdüse zugeführt werden, im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind es im Quer sehnitt sechseckige, im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind es im Querschnitt quadratische Stränge 5A, rechteckine Stränge 5B und kreuzförmige Stränge 5C, die der Formdüse zugeführt werden. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 sind es runde Hohlprofile, die der Formdüse zugeführt werden. Werden gemäß Fig. 6 Platten 5D und Quadratstränge 5A der Formdüse zugeführt, so erhält man ein strangförmiges Produkt, welches sandwichartig aufgebaut im Inneren Hohlräume enthält. Eine andere Kläglichkeit ist in Figur 7 gezeigt, wo &rgr;lattenförmige Stränge 5D mi t gewellten Profilen 5E zu einem sandwichartigen Produkt mit Hohlräumen verarbeitet werden.

Zweckmäßig ist es, wenn sowohl das Kühlmedium als auch das Heizmedium jeweils für sich in einem Ringkanal umiaufen. Daher ist die Kühlvorrichtung 6 durch Kanäle 7 mit dem Kä 1 feaggrerat 8 derart verbunden, daß das Kühlmedium, das in dem Kaiteaggregat 8 stark gekühlt ist, durch den rechten Kanal 7 in die Kühlvorrichtung 6 einläuft und auf der linken Seite wieder in einen Kanal 7 eintritt, nachdem es in der Kühlvorrichtung 6 Wärme aufgenommen hat. Durch diesen linken Kanal wird das erwärmte Kühlmittel wieder dem Kuh 1 aggregat 8 zugeführt, wo das Kühlmedium wieder auf tiefe Temperaturen heruntergekühlt wird.

Das Kuh!medium läuft somit ständig in einem Ringkanal um, der durch die beiden Kanäle 7, die Kühlvorrichtung 6 und das Kü1teaggregar 8 gebildet ist.

Ähnlich ist das bei der Erhitzungsvorrichtung 9. Diese ist über zwei Kanäle 7 mit der Heizvorrichtung 10 verbunden. Das Heizmedium, in der Heizvorrichtung 10 aufgeheizt, läuft im Kreise durch den rechten Kanal 7 in die Erhitzungsvorrichtung 9 und aus dieser durch den iinken Kanal 7 wieuei zurück in die Heizvorrichtung 10.

Liste der Bezugszeichen:

1 Trichter

2 Extruderzy1inder

3 Antrieb

4 Spritzkopf

5 It rnnn

6 KühI vor r ichtung

7 Kanal

8 Kä1teaggregat

? Erhitzungsvorrichtung

IO Erhi tzer I I Formdüse

12 Produktstrang

13 Zufuhrungskana1

14 Ex t ruder

15 Abzug swa1 ze

16 Wärmepumpe

Claims

Ansprüche :

1. Vorrichtung zur Herstellung von Strangprofilen aus thermoplastischem Kunststoff mit einer Vorrichtung zur Erhitzung des Kunststoffes und einer Formdüse für die Formung des Produktstranges, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Formdüse (11) als Erhitzungsvorrichtung eine Erhitzungsvorrichtung (9) für ein heißes, fließfähiges Medium als Wärmeübertrager angeordnet ist, und daß in diese Erhitzungsvorrichtung (9) mehrere Zuführkanäle (13) für vorgefertigte Stränge (5) münden, die auf die Formdüse (11) gerichtet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch geket.nzeichnet, daß in die Erhitzungsvorrichtung (9) vor die Formdüse (11) Kanäle (13) für die Zuführung von Kt/nststoffschmelze geführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Formdüse (11) Kallibrier- und Abzugswalzen (15) angeordnet sind.

4. Vorrichtung noch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor d&n Zuführkanälen für vorgefertigte Stränge (5) eine Kühlvorrichtung für ein Kühlmedium und vor diesem eine Produktionsanlage (1-4) für die Stränge (5) angeordnet ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formdüse (11) mindestens mehrteilig aufgebaut ist und die einzelnen Teile gegeneinander derart verschiebbar sind, daß der Düsenquerschnitt während der Produktion verkleinert werden kann.