EP3057761A1 - Vorrichtung und verfahren zum kühlen von kunststoffprofilen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum kühlen von kunststoffprofilen

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EP3057761A1
EP3057761A1 EP14786157.9A EP14786157A EP3057761A1 EP 3057761 A1 EP3057761 A1 EP 3057761A1 EP 14786157 A EP14786157 A EP 14786157A EP 3057761 A1 EP3057761 A1 EP 3057761A1
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webs
tool
plastic
cooling
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EP14786157.9A
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Wolfgang Sedlacek
Dietmar Stani
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Battenfeld-Cincinnati Austria GmbH
Battenfeld Cincinnati Austria GmbH
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Battenfeld-Cincinnati Austria GmbH
Battenfeld Cincinnati Austria GmbH
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    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
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    • B29L2031/757—Moulds, cores, dies

Definitions

  • the invention relates to a device for increasing the cooling capacity of an extrusion line and for energy-efficient extrusion of a plastic profile, in particular a plastic tube, comprising at least one extruder, a profile-forming tool, consisting of at least one inner rim and an outer rim, wherein the inner rim and the outer ring are connected to webs, a calibration and further downstream equipment.
  • the invention also relates to a related method.
  • the solution of the object to the device is characterized in connection with the preamble of claim 1, that one or more of the webs connecting the inner ring and the outer ring has a channel, wherein the channel has a fluidic connection between the inlet region for a cooling medium on the one hand and forms the Profilholraum on the other hand.
  • a web with one channel is sufficient, but for better melt distribution it should be two or three webs, whereby not necessarily in each web a channel for blowing the cooling medium is required. With increasing diameter of the profile cross-section, the number of webs should also be increased. Fortification according to several webs are provided with a channel, wherein the webs are arranged in a plane. In a section perpendicular to the extrusion axis through the webs therefore all webs would cut because they are on a plane. It can thus be NEN relatively simple annular channel all channels in the webs are connected to a blowing device.
  • the webs are distributed symmetrically over the circumference.
  • the webs can also be arranged vertically, rotated and / or offset from the extrusion direction.
  • the device can also be used in the reverse flow direction of the gaseous medium.
  • a suction device is to be used and the blowing effect described above is a suction effect or a blowing of the air used, for example, is to be understood as suction.
  • the object with respect to the method is in conjunction with the preamble of claim 8 gel ö stung that for internal cooling of the profile, a gaseous medium in the extrusion direction is blown through the extruded plastic profile, wherein the gaseous medium by at least one channel in a web within of the tool is blown, wherein the gaseous medium is additionally blown through the profile before it is released into the ambient air.
  • air is blown through the tool via the channels arranged in the webs through the interior of the profile to the end of the extrusion line and released to the environment.
  • the air can also be blown through a plurality of the channels of the device described above and thus the blowing power and the flow velocity of the air are influenced by the interior of the profile.
  • the device can also be used for sucking the gaseous medium, this of course also applies analogously to the claimed method.
  • the gaseous medium is then sucked through the profile and through at least one channel in a web inside the tool and then released to the environment.
  • Fig. 1 shows a typical extrusion line
  • Fig. 2 shows a partial area with extruder and tool
  • FIG. 3 is a section through the tool FIG. 1 shows a typical extrusion line, as used today for profile extrusion, for example for the production of window profiles or pipes. It shows an extruder 1 in which plastic is melted and continuously conveyed into the extrusion tool 2 for shaping. This is followed by a calibration and / or cooling device 3 connects. Depending on the profile, additional cooling stations can be used. After the cooling stations, a trigger device 4 connects. In order to cut off the endless profiles 6 to the desired length, a separating device 5 is then arranged. All parts extend along the extrusion cages 8. The extrusion direction is indicated by the arrow 7. A fan 14 is arranged directly on the tool 2 to suck the gaseous medium 11, here air, and to blow through the system.
  • a fan 14 is arranged directly on the tool 2 to suck the gaseous medium 11, here air, and to blow through the system.
  • FIG. 2 shows a partial area with the extruder 1 and the tool 2, which gives the profile 6, in this case a plastic tube, the shape before it is calibrated by means of some of the downstream units shown in FIG. 1 and cured to dimensional stability.
  • a gaseous medium 11 is blown.
  • the gaseous medium 11, preferably air, is blown from the inlet region 12 on the tool 2 through the channels 10 located in the webs 9 into the profile 6, conveyed through its interior and discharged again at the outlet region 13 at the end of the profile 6 to the environment.
  • the extrusion direction is again marked by arrow 7.
  • Figure 3 shows a section through the tool 2, wherein the section is perpendicular to the extrusion axis through the webs 9 and includes only the essential parts for the description of the invention. Since the section runs perpendicular to the extrusion axis 8, the extrusion axis 8 can only be seen as a point.
  • the tool 2 comprises an inner rim 2a and an outer rim 2b. Both parts are via webs 9, here by way of example eight webs are shown connected to each other.
  • a support ring 2c is arranged between the inner ring 2a and the outer ring 2b through which the melt flowing through is further divided. The support ring 2c is not mandatory.
  • All eight webs are arranged in a plane and each have a channel 10.
  • the channel 10 has on the side to the inner ring 2a a fluidic connection to the profile cavity and thus also a connection to the environment.
  • the fluidic connection is given to the fan 14, not shown.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erhöhen der Kühlleistung einer Extrusionslinie und zum energieeffizienten Extrudieren eines Kunststoffprofils, insbesondere eines Kunststoffrohres, umfassend mindestens einen Extruder (6), ein das dem Profil (6) die Form gebende Werkzeug (2), bestehend aus mindestens einem Innenkranz (2a) und einem Außenkranz (2b), wobei der Innenkranz (2a) und der Außenkranz (2b) mit Stegen (9) verbunden sind, eine Kalibrierung sowie weitere Nachfolgeeinrichtungen.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Kühlen
von Kunststoffprofilen
Beschreibung: Die Erfindung betrifft Vorrichtung zum Erhöhen der Kühlleistung einer Extrusionslinie und zum energieeffizienten Extrudieren eines Kunststoffprofils, insbesondere eines Kunststoffrohres, umfassend mindestens einen Extruder, ein das dem Profil die Form gebendes Werkzeug, bestehend aus mindestens einem Innenkranz und einem Außenkranz, wobei der Innenkranz und der Außenkranz mit Stegen verbunden sind, eine Kalibrierung sowie weitere Nachfolgeeinrichtungen. Die Erfindung betrifft ebenso ein diesbezügliches Verfahren.
Aus dem Stand der Technik ist die DE 10 2008 047 211 AI bekannt, die eine Extrusionslinie zur Herstellung von Kunststoffprofilen, vorzugsweise Kunststoffrohren, umfassend mindestens einen Extruder, ein Werkzeug, eine Kalibrierung sowie weitere Nachfolgeeinrichtungen um- fasst bei der zumindest das Werkzeug mindestens einen Durchbruch aufweist und in Extrusionsrichtung gesehen vor dem Werkzeug eine Ab- saugung angeordnet ist, mittels der Luft im Inneren des Kunststoffprofils austauschbar ist.
Dieses Innenkühlen des Profils durch Luftsaugen erhöht die Kühlleistung bzw. verkürzt die Kühlstrecke. Eine Temperierung der Kunststoffschmelze im Werkzeug, um die Wärme möglichst gleichmäßig über die gesamte Wanddicke des Kunststoffprofils abzuführen und dadurch die Kühlleistung einer Extrusionslinie zu erhöhen, wird in der DE 10 2008 047 209 AI beschrieben. Dies erfordert aber immer ein Absaugen von Luft durch den Durchbruch des Werkzeuges und das Hohlprofil sowie den Einsatz eines Kühlmediums, das die Schmelze im Werkzeug temperiert.
A u f g a b e der Erfindung ist es, eine derart bekannte Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass auf den Durchbruch im Werkzeug verzichtet werden kann und trotzdem weiterhin eine Kühlung durch des Inneren des Profils ermöglicht wird. Weiterhin soll ein diesbezügliches Verfahren angeboten werden. Die L ö s u n g der Aufgabe zur Vorrichtung ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere der den Innenkranz und den Außenkranz verbindenden Stege einen Kanal aufweist, wobei der Kanal eine fluidische Verbindung zwischen dem Eintrittsbereich für ein Kühlmedium einerseits und dem Profilholraum andererseits bildet.
Es wird damit erreicht, dass auf den Durchbruch im Werkzeug verzichtet werden kann, da beispielsweise Luft vom Außenkranz über den Kanal im Steg zum Innenkranz in den Hohlraum des Profils geblasen und dann an die Umwelt abgegeben werden kann. Prinzipiell ist ein Steg mit ei- nem Kanal ausreichend, zur besseren Schmelzeaufteilung sollten es aber zwei oder drei Stege sein, wobei nicht zwingend in jedem Steg eine Kanal für das Einblasen des Kühlmediums erforderlich ist. Mit zunehmendem Durchmesser des Profilquerschnittes sollte die Anzahl der Stege ebenfalls erhöht werden. Fortbildungsgemäß sind mehrere Stege mit einem Kanal vorgesehen, wobei die Stege in einer Ebene angeordnet sind. Bei einem Schnitt senkrecht zur Extrusionsachse durch die Stege würden demzufolge alle Stege geschnitten, da sie sich auf einer Ebene befinden. Es können so über ei- nen relativ einfachen Ringkanal alle Kanäle in den Stegen mit einer Blaseinrichtung verbunden werden.
Es können auch mehre Ebenen mit mehreren Stegen oder mehre Stege auf mehreren Ebenen hintereinander angeordnet werden, um eine effektivere Kühlwirkung auf die Extrusionslinie zu übertragen.
Vorteilhafterweise sind die Stege symmetrisch über den Umfang verteilt. Die Stege können auch senkrecht, verdreht und/oder versetzt zur Extru- sionsrichtung angeordnet sind. Je nach Einsatzgebiet kann der zwischen dem Innenkranz und den Außenkranz ein Tragring angeordnet sein. Prinzipiell kann die Vorrichtung auch mit umgekehrter Fließrichtung des gasförmigen Mediums eingesetzt werden. In diesem Fall ist dann statt der Blaseinrichtung eine Saugeinrichtung einzusetzen und die oben beschriebene Blaswirkung ist eine Saugwirkung bzw. ein Blasen der beispielsweise eingesetzten Luft ist als Saugen zu verstehen.
Die Aufgabe bezüglich des Verfahrens wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 8 dadurch g e l ö s t , dass zur inneren Kühlung des Profils ein gasförmiges Medium in der Extrusionsrichtung durch das extrudierte Kunststoffprofil geblasen wird, wobei das gasförmige Medium durch wenigsten einen Kanal in einem Steg innerhalb des Werkzeuges geblasen wird, wobei das gasförmige Medium zusätzlich durch das Profil geblasen wird bevor es an die Umgebungsluft abgegeben wird. Es wird also beispielsweise Luft durch das Werkzeug über die in den Stegen angeordneten Kanäle durch das Innere des Profils bis an das Ende der Extrusionsline geblasen und an die Umwelt abgegeben.
Selbstverständlich kann auch die Luft durch mehrere der Kanäle der weiter oben beschriebenen Vorrichtung geblasen werden und so die Blasleistung respektive die Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch das Innere des Profils beeinflusst werden.
Wie bereits erwähnt wird vorgeschlagen als gasförmiges Medium Luft einzusetzen, es ist aber auch denkbar andere geeignete Medien wie ge- kühlten Stickstoff etc. einzusetzen.
Wie bereits erwähnt kann die Vorrichtung auch zum Saugen des gasförmigen Mediums eingesetzt werden, dies gilt natürlich auch analog für das beanspruchte Verfahren. Es wird dann das gasförmige Medium durch das Profil und durch wenigsten einen Kanal in einem Steg inner- halb des Werkzeuges gesaugt und dann an die Umwelt abgegeben.
In den Zeichnungen wird schematisch eine erfindungsgemäße Vorrich tung gezeigt:
Fig. 1 zeigt eine typische Extrusionslinie
Fig. 2 einen Teilbereich mit Extruder und Werkzeug und
Fig. 3 einen Schnitt durch das Werkzeug Figur 1 zeigt eine typische Extrusionslinie, wie sie heute für die Pro- filextrusion, zum Beispiel für die Produktion von Fensterprofilen oder Rohren, zum Einsatz kommt. Sie zeigt einen Extruder 1, in dem Kunststoff aufgeschmolzen wird und kontinuierlich zur Formgebung ins Extrusionswerkzeug 2 gefördert wird. Daran schließt sich eine Kalibrier- und/oder Kühleinrichtung 3 an. Je nach Profil können weitere Kühlstationen eingesetzt werden. Nach den Kühlstationen schließt sich eine Abzugsvorrichtung 4 an. Um die Endlosprofile 6 auf die gewünschte Länge abzuschneiden ist anschließend eine Trennvorrichtung 5 angeordnet. Al- le Teile erstrecken sich entlang der Extrusionsaches 8. Die Extrusions- richtung ist mit dem Pfeil 7 angegeben. Ein Ventilator 14 ist direkt am Werkzeug 2 angeordnet, um das gasförmige Medium 11 , hier Luft, anzusaugen und durch die Anlage zu blasen.
Figur 2 zeigt eine Teilbereich mit dem Extruder 1 und dem Werkzeug 2, das dem Profil 6, hier ein Kunststoffrohr, die Form gibt, bevor es mittels einiger der in Figur 1 gezeigten Nachfolgeeinrichtungen kalibriert und bis zur Formstabilität ausgehärtet wird. Sowohl durch Werkzeug 2 als auch durch das Innere des Profils 6 wird ein gasförmiges Medium 11 geblasen. Das gasförmige Medium 11 , vorzugsweise Luft, wird vom Eintrittsbereich 12 am Werkzeug 2 durch die in den Stegen 9 befindlichen Kanäle 10 in das Profil 6 geblasen, durch dessen Innere gefördert und am Austrittsbereich 13 am Ende des Profils 6 wieder an die Umwelt abgegeben. Die Extrusionsrichtung ist wieder mittels Pfeil 7 gekennzeichnet. Figur 3 zeigt einen Schnitt durch das Werkzeug 2, wobei der Schnitt senkrecht zur Extrusionsachse durch die Stege 9 verläuft und nur die für die Beschreibung der Erfindung wesentlichen Teile umfasst. Da der Schnitt senkrecht zur Extrusionachse 8 verläuft ist die Extrusionsachse 8 nur als Punkt zu sehen. Um die Extrusionsachse 8 umfasst das Werk- zeug 2 einen Innenkranz 2a und einen Außenkranz 2b. Beide Teile sind über Stege 9, hier sind beispielhaft acht Stege dargestellt, miteinander verbunden. Zusätzlich ist zwischen dem Innenkranz 2a und dem Außenkranz 2b ein Tragring 2c angeordnet durch den die durchfließende Schmelze weiter aufgeteilt wird. Der Tragring 2c ist aber nicht zwingend erforderlich.
Alle acht Stege sind in einer Ebene angeordnet und weisen je einen Kanal 10 auf. Der Kanal 10 hat auf der Seite zum Innenkranz 2a eine fluidische Verbindung zum Profilhohlraum und somit auch ein Verbindung zur Umwelt. Auf der Seite zum Außenkranz 2b ist die fluidische Ver- bindung zum nicht dargestellten Ventilator 14 gegeben.
Bezugszeichenliste :
1 Extruder
2 Extrusionswerkzeug
2a Innenkranz
2b Außenkranz
2c Tragring
3 Kalibrier- und/oder Kühleinrichtung
4 Abzugsvorrichtung
5 Trennvorrichtung
6 Profil
7 Extrusionsrichtung
8 Extrusionsachse
9 Steg zwischen 2a und 2b
10 Kanal in 9
11 gasförmiges Medium
12 Eintrittsbereich für 11
13 Austrittsbereich für 11
14 Ventilator

Claims

Patentansprüche :
1. Vorrichtung zum Erhöhen der Kühlleistung einer Extrusionslinie und zum energieeffizienten Extrudieren eines Kunststoffprofils, insbesondere eines Kunststoffrohres, umfassend mindestens einen Extruder (1),
ein das dem Profil (6) die Form gebende Werkzeug (2), bestehend aus mindestens einem Innenkranz (2a) und einem Außenkranz (2b),
wobei der Innenkranz (2a) und der Außenkranz (2b) mit Ste- gen (9) verbunden sind,
eine Kalibrierung (3)
sowie weitere Nachfolgeeinrichtungen (4, 5), dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehreren der den Innenkranz (2a) und den Außen- kränz (2b) verbindenden Stege (9) einen Kanal (10) aufweist, wobei der Kanal (10) eine fluidische Verbindung zwischen dem Eintrittsbereich (12) für das Kühlmedium einerseits und dem Pro- filholraum andererseits bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Stege (9) mit einem Kanal (10) vorgesehen sind, wobei die Stege (9) in einer Ebene angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Stege (9) in mehreren Ebenen angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (9) symmetrisch über den Umfang verteilt sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (9) senkrecht zur Extrusionsrichtung (7) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (9) verdreht und/oder versetzt angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Innenkranz (2a) und den Außenkranz (2b) ein Tragring (2c) angeordnet ist.
Verfahren zum Erhöhen der Kühlleistung einer Extrusionslinie und zum energieeffizienten Extrudieren eines Kunststoffprofils, insbesondere eines Kunststoffrohres, das die Schritte umfasst,
a) Aufschmelzen von Kunststoff in einem Extruder (1),
b) Formen eines Kunststoffstranges und Zufuhren des Kunststoffstranges zu einem Werkzeug (2), bestehend aus mindestens einem Innenkranz (2a) und einem Außenkranz (2b),
c) Formen eines Kunststoffprofiles mittels des Werkzeuges (2) und
d) Kalibrieren und Aushärten mittels Kühlung des Profils in einer Kühl und/oder Kalibrierung (3), dadurch gekennzeichnet, dass zur inneren Kühlung des Profils (6) ein gasförmiges Medium (11) in der Extrusionsrichtung (14) durch das extrudierte Kunststoff- profil (6) geblasen wird, wobei
das gasförmige Medium (11) durch wenigsten einen Kanal (10) in einem Steg (9) innerhalb des Werkzeuges (2) geblasen wird, wobei das gasförmige Medium (11) zusätzlich durch das Profil (6) geblasen wird bevor es an die Umgebungsluft abgegeben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als gasförmiges Medium Luft zum Einsatz kommt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Medium (11) durch das Profil (6) und durch wenigsten einen Kanal (10) in einem Steg (9) innerhalb des Werkzeuges (2) gesaugt wird.
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