WO2006136369A2

WO2006136369A2 - Extrusionsvorrichtung und deren verwendung

Info

Publication number: WO2006136369A2
Application number: PCT/EP2006/005902
Authority: WO
Inventors: Reinhold Kössl
Original assignee: Greiner Extrusionstechnik Bmbh
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2006-12-28
Also published as: DE102005029677A1; WO2006136369A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Extrusionsvorrichtung für unter Wärmezufuhr aushärtbares Material, insbesondere ein Duroplast, gekennzeichnet durch a) mindestens ein Heizelement (13, 13a, 13b, 13c) in einer Aushärtezone für das auszuhärtende Material, wobei das mindestens eine Heizelement (13, 13a, 13b, 13c) in Extrusionsrichtung (A) hinter einem Extrusionswerkzeug (12) angeordnet ist und mindestens einen Spalt (23) für das auszuhärtende Material aufweist, und b) mindestens ein thermisches Isoliermittel (22a, 22b, 22c) zur thermischen Trennung des mindestens einen Heizelements (13a, 13b, 13c) von einem anderen Teil (17) der Extrusionsvorrichtung (10).

Description

Beschreibung

Extrusionsvorrichtung und deren Verwendung

Die Erfindung betrifft eine Extrusionsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und deren Verwendung gemäß Anspruch 28.

Definitionsgemäß wird auf dem Gebiet der Kunststofftechnik unter Extrusion das kontinuierliche Aufschmelzen von Kunststoff-Formmassen und das Austragen durch eine formgebende Düse (Extrusionswerkzeug) verstanden. Als Kunststoffe werden Thermoplaste oder Thermoelaste, wie z.B. Polyvinylchlorid (PVC) oder Polypropylen (PP) eingesetzt. Der extrudierte Kunststoff wird nach der Formgebung gekühlt, da Thermoplaste und Thermoelaste durch Kühlung aushärten.

Als Produkt der Extrusion liegen dann Halbzeuge, Profile,

Rohre oder Folien aus Kunststoff vor.

Bekannte Extrusionsvorrichtungen weisen dabei insbesondere einen Extruder, ein Extrusionswerkzeug, eine

Kalibierungseinrichtung zur Kühlung des extrudierten

Materials, einen Abzug und eine Säge auf. Das Material wird dabei vom Extruder in Richtung Säge befördert, so dass jede

Extrusionsvorrichtung eine vorgegebene Extrusionsrichtung hat.

Bei bekannten Extrusionsvorrichtungen ist es nachteilig, dass damit keine Materialien (z.B. Duroplaste) verarbeitet werden können, die nur unter Wärmezufuhr aushärtbar sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Extrusionsvorrichtung zu schaffen, mit der Materialien, wie z.B. Duroplaste, verarbeitet werden können, die unter Hitze aushärtbar sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Extrusionsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .

Dies wird durch die Kombination von zwei konstruktiven

Merkmalen ermöglicht, nämlich mindestens einem Heizelement in einer Aushärtezone für das auszuhärtende Material und mindestens einem thermischen Isoliermittel für die Heizmittel .

Das mindestens eine Heizelement für das auszuhärtende Material ist in Extrusionsrichtung hinter dem Extrusionswerkzeug angeordnet. Damit kann die Aushärtung des Kunststoffmaterials gezielt gesteuert werden. Das mindestens eine Heizelement weist mindestens einen Spalt für das auszuhärtende Material auf.

Das mindestens eine thermische Isoliermittel sorgt dabei für eine thermische Trennung des mindestens einen Heizelements von einem anderen Teil der Extrusionsvorrichtung. Dies kann je nach Konstruktion der Vorrichtung das Extrusionswerkzeug oder ein anderes Heizelement gleichen oder unterschiedlichen Bautyps sein.

Mit diesen zwei konstruktiven Merkmalen kann z.B. ein duroplastisches Material zu einem Hohlprofil extrudiert werden .

Die Temperatur im Extrusionswerkzeug ist vorzugsweise niedriger als die Temperatur, bei der das auszuhärtende

Material aushärtet, damit eine Aushärtung des auszuhärtenden Materials im Extrusionswerkzeug vermieden wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Temperatur im Extrusionswerkzeug 90 bis 160 ⁰C, wobei

Temperaturen von 110 bis 160 ⁰C besonders bevorzugt sind. Bei diesen Temperaturen härten Verbundwerkstoffe aus beispielsweise Melamin und Holz nicht aus.

Damit im mindestens einen Heizelement der Extrusionsvorrichtung eine Aushärtung des auszuhärtenden

Materials stattfindet, ist die Temperatur im mindestens einen Heizelement vorzugsweise höher als die niedrigste Temperatur, bei der das auszuhärtende Material aushärtet.

Vorzugsweise liegt die Temperatur im mindestens einen Heizelement im bereich von 150 bis 240 ⁰C. Bei diesen Temperaturen härten Verbundwerkstoffe aus beispielsweise Melamin und Holz bereits aus.

Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Extrusionsvorrichtung mehr als ein Heizelement auf. In diesem Fall ist die Temperatur in jedem Heizelement, das in Extrusionsrichtung hinter einem anderen Heizelement liegt, gleich hoch oder höher als in diesem anderen Heizelement. Das heißt, die Temperatur ist in keinem Heizelement niedriger als in einem näher an dem Extrusionswerkzeug angeordneten Heizelement.

Vorzugsweise werden drei Heizelemente in der Extrusionsvorrichtung angeordnet. Das in Extrusionsrichtung am nächsten am Extrusionswerkzeug liegende erste Heizelement weist dann bevorzugt eine Temperatur von 150 bis 190 ⁰C auf, das in Extrusionsrichtung hinter dem ersten Heizelement angeordnete zweite Heizelement weist bevorzugt eine Temperatur von 180 bis 220 ⁰C auf und im dritten Heizelement, das in Extrusionsrichtung hinter dem ersten Heizelement liegt, herrscht eine bevorzugte Temperatur von 180 bis 240 ⁰C. Die jeweiligen Temperaturen hängen von den Eigenschaften des auszuhärtenden Materials ab und werden so eingestellt, dass eine optimale Aushärtung erfolgen kann.

Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Extrusionsvorrichtung mindestens eine Gleitvorrichtung zur Erleichterung des Wandgleitens des auszuhärtenden Materials in der Extrusionsvorrichtung auf. Die Gleitvorrichtung kann dabei in Teilen der Extrusionsvorrichtung (z.B. in Bereichen besonders hoher Wandreibung) angeordnet sein oder im gesamten Bereich, in dem ein Wandkontakt mit dem Material besteht.

Vorteilhafterweise ist mindestens eine Gleitvorrichtung dort angeordnet, wo die Aushärtung des zu extrudierendem Materials beginnt. Dies ist z.B. der Ausgang des Extrusionswerkzeugs .

Auch ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine Gleitvorrichtung in einem Heizelement angeordnet ist. Dabei gibt es verschiedene vorteilhafte Varianten. So kann mindestens eine Gleitvorrichtung auf der Seite eines Heizelements angeordnet sein, die der Extrusionsrichtung zu- oder abgewandt ist .

Vorteilhafterweise weist mindestens eine Gleitvorrichtung eine Beschichtung aus DLC (Diamond Like Carbon) , Nickel/Teflon, PEEK (Polyetheretherketon) und / oder Teflon auf. Damit wird ein Anbacken des hochviskosen Materials beim Aushärten vermieden.

Mit Vorteil weist mindestens eine Gleitvorrichtung als eine Struktur, insbesondere eine Profilierung, zur Reduktion des

Kontaktes zwischen dem aushärtendem Material auf. Eine solche Profilierung (z.B. Rillen, Noppen etc) kann z.B. direkt in das Material der Heizmittel oder auch das Extrusionswerkzeug aufgenommen werden.

Auch kann es vorteilhaft sein, wenn mindestens eine Gleitvorrichtung als Gleiteinsatz ausgebildet ist. Ein separater Gleiteinsatz kann aus einem anderen Material bestehen, so dass gezielt vorteilhafte Materialeigenschaften ausgenutzt werden können. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist mindestens ein Heizelement der Aushärtezone als elektrische Heizung ausgebildet. Damit lässt sich ein Temperaturprofil in der Aushärtezone präzise einstellen.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das auszuhärtende Material in Extrusionsrichtung hinter der Aushärtzone in einer Kalibrierzone durch mindestens ein weiteres Heizelement beheizbar ist. Auch wenn es in der Kalibrierung nur um die Formgebung geht, so kann die Beheizung hier sinnvoll sein.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn das mindestens eine weitere Heizelement als berührungslose Heizungen, insbesondere Heissluftheizung, Keramikstrahler und / oder Infrarotstrahler ausgebildet ist. Damit lassen sich die erforderlichen, relativ hohen Temperaturen gut einstellen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung weist in der Kalibrierung ein Mittel zur Anlegung eines Unterdrucks an der Außenseite des aushärtenden Materials auf. Damit wird insbesondere bei der Extrusion von Hohlprofilen eine unerwünschte Verformung durch ein Zusammenfallen des Profils verhindert.

Zur Erleichterung des Transportes des auszuhärtenden

Materials ist in der Kalibrierung vorteilhafterweise eine Rollenblende zur Führung des aushärtenden Materials angeordnet. Die Rollenblende reduziert den Reibungswiderstand zwischen Kalibrierung und auszuhärtendem Material.

Auch ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Heizelement und / oder Extrusionswerkzeug eine Widerstandsheizung für das auszuhärtende Material aufweist. Durch den elektrischen Widerstand des auszuhärtenden Materials wird im Material selbst Hitze erzeugt, so dass eine gleichmäßige Aushärtung möglich ist. Zur Verhinderung der thermischen Beeinflussung ist es vorteilhaft, wenn mindestens zwei Heizelemente zumindest teilweise durch ein Isoliermittel thermisch gegeneinander isoliert sind. Eine einfache Isolierung wird durch mindestens einen Luftspalt erreicht, der insbesondere am Rand der

Kontaktfläche der Heizelemente ausgebildet ist. Luft ist ein schlechter Wärmeleiter, so dass bereits ein Luftspalt mit einer Breite zwischen 0,01 bis 4 mm, insbesondere 2 mm eine deutliche Isolierwirkung erzeugt. Der Luftspalt (in Extrusionsrichtung) kann vorteilhafterweise ca. 0,01 bis ca. 15 mm breit sein, wobei Breiten zwischen ca. 0,2 und ca. 5 besonders mm bevorzugt werden.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Kontaktfläche zu einem anderen Teil der Extrusionsvorrichtung, insbesondere die Kontaktfläche zwischen zwei Heizelementen minimiert ist, insbesondere durch eine um die Öffnung für das Material umlaufende Kontaktfläche.

Kontaktflächenbreiten (senkrecht zur Extrusionsrichtung gemessen) von ca. 0,1 bis ca. 10 mm und insbesondere ca. 0,4 bis ca. 5 mm sind dabei bevorzugt. Je kleiner die Kontaktfläche und je größer der Bereich des Isoliermittels zwischen zwei Heizelementen bzw. zwischen einem Heizelement und dem Extrusionswerkzeug ist, desto schlechter ist die

Wärmeleitung und desto besser ist die thermische Isolation zwischen den Heizelementen untereinander bzw. zwischen den Heizelementen und dem Extrusionswerkzeug. Vorteilhafterweise wird hier eine Optimierung vorgenommen, so dass die kleinstmögliche Kontaktfläche gewählt wird, die mechanisch noch stabil ist .

Der Bereich des Isoliermittels bestimmt sich sowohl aus der Breite des Isoliermittels in Extrusionsrichtung als auch aus der Ausdehnung des Isoliermittels senkrecht zur

Extrusionsrichtung. Diese Ausdehnung hängt unter anderem von den Dimensionen der Extrusionsvorrichtung ab. Die thermische Isolation kann auch dadurch erreicht werden, wenn mindestens ein Isoliermittel ein Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit, insbesondere einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 10 W/ (m K) aufweist. So hat Kork z.B. eine Wärmeleitfähigkeit von 0,05 W / (m K) .

Eine weitere vorteilhafte Ausführung besteht darin, dass mindestens eine Kontaktfläche mit einem druckfesten thermischen Isoliermaterial, insbesondere Keramik versehen ist. Damit kann auch der Wärmefluss über Kontaktflächen minimiert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kontaktfläche Teil der Gleitvorrichtung ist, da dies eine besonders Platz sparende Bauforπi ist.

Zur Verminderung der Gleitreibungs- oder Spreizkräfte im Wandbereich ist es vorteilhaft, wenn sich der Spalt in den Heizelementen in Extrusionsrichtung aufweist. Besonders vorteilhaft ist es wenn der Spalt sich stetig, insbesondere konisch aufweitet.

Auch wenn die duroplastischen Materialien sehr steif sind, und ein Abzug nicht immer erforderlich sein wird, so kann es doch vorteilhaft sein, wenn hinter dem in Extrusionsrichtung letzten Heizelement ein Kühlelement für das ausgehärtete Material angeordnet ist.

Die Aufgabe wird auch durch die Verwendung der Extrusionsvorrichtung gemäß Anspruch 1 für die Extrusion eines unter Wärmezufuhr aushärtbaren Materials, insbesondere eines Duroplasts gelöst . Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der Extrusionsvorrichtung für einen Verbundkunststoff, der Melaminharz und Holzpartikel enthält, gelöst . Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung ;

Fig. 2 eine Draufsicht des Extrusionswerkzeugs, den

Schmelzeverteiler und drei Heizmittel der Extrusionsvorrichtung gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3 eine Seitenansicht auf das Extrusionswerkzeug, den

Schmelzeverteiler und drei Heizmittel der

Extrusionsvorrichtung gemäß Fig. 1 ;

Fig. 4 eine frontale Ansicht der Öffnung für das extrudierende Material gemäß des Schnitts A-B in Fig.

3;

Fig. 5 eine Seitenansicht auf eine erste alternative

Ausgestaltung der Heizelemente mit Gleiteinsätzen;

Fig. 6 eine Seitenansicht auf eine zweite alternative

Ausgestaltung der Heizelemente mit Gleiteinsätzen;

Fig. 7 eine Seitenansicht auf eine dritte alternative

Ausgestaltung der Heizelemente mit Gleiteinsätzen;

Fig. 8 eine Seitenansicht auf eine vierte alternative Ausgestaltung der Heizelemente mit Gleiteinsätzen und

Fig. 9 eine weitere Seitenansicht auf das

Extrusionswerkzeug, den Schmelzeverteiler und die drei Heizmittel der Extrusionsvorrichtung gemäß Figur 1. In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung dargestellt, wobei wesentliche Teile der Erfindung in den Fig. 2 und 3 näher beschrieben werden.

In Fig. 1 ist links ein an sich bekannter Extruder 11 angeordnet, in dem ein duroplastisches Material, hier ein Melamin-Holz Material, unter Kneten erhitzt wird.

Das Material wird dann nach rechts in der Extrusionsrichtung A durch ein Extrusionswerkzeug 12 gepresst . Im

Extrusionswerkzeug 12 wird die Temperatur unterhalb der Aushärtetemperatur gehalten.

In bekannter Weise wird der Materialstrom zu einem gewünschten Querschnitt ausgeformt (z.B. Vollstrangprofil,

Hohlkammerprofil, offene Profile, Rohre, Platten) .

Hohlkammerprofile werden z.B. für Fensterrahmen verwendet.

Des Weiteren können Profile für die Möbel- und Bauindustrie damit hergestellt werden.

Die duroplastische Kunststoffmasse verlässt das

Extrusionswerkzeug 12 härter als dies bei einer herkömmlichen

Extrusion von thermoplastischem Material üblich ist. Zur vollständigen Aushärtung des duroplastischen Materials ist mindestens ein Heizelement 13 in einer Aushärtezone erforderlich, die hinter dem Extrusionswerkzeug 12 liegt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Ausgestaltung des Extrusionswerkzeugs 12 und der Heizelemente 13 (siehe Fig. 2 und 3) in der Aushärtzone.

In der hier dargestellten Ausführungsform werden noch weitere Vorrichtungen der Extrusionsvorrichtung dargestellt, die für die Herstellung des vollständigen Produktes, nämlich eines Hohlprofils 20 meistens erforderlich sind. Das extrudierte Material verlässt das Heizelement 13 der Aushärtezone mit einer relativ hohen Temperatur (ca. 150 bis 210 ⁰C) .

An die Aushärtzone schließt sich in Extrusionsrichtung A eine Kalibrierung 14 an, in der das Material zunächst weiter mit Heizelementen beheizt wird. Im Unterschied zur Aushärtezone geht es in der Kalibrierung aber nur um die Formhaltung des Profils. Zur Formhaltung werden an sich bekannte Kalibrierungselemente eingesetzt. In der Kalibrierung liegt atmosphärischer Druck oder Unterdruck an. Anschließend kann in der Kalibrierung 14 auch noch eine Kühlung stattfinden.

In der Kalibrierung 14 sind Vakuumvorrichtungen in an sich bekannter Weise angeordnet, die von Außen einen Unterdruck an das auszuhärtende Material anlegen. Damit wird eine stabile Formgebung des Profils erreicht . Außerdem sind in der Kalibrierung 14 an der Ober- und Unterseite hier nicht dargestellte Rollenblenden angeordnet, die den leichteren Transport des Profils ermöglichen.

Eine Abzugsvorrichtung 15 dient dazu, das extrudierte Material möglichst gleichförmig in Richtung der Extrusionsrichtung A zu fördern. Bei besonders steifem Material kann auf eine Abzugsvorrichtung 15 verzichtet werden, da die Förderung des Materials aus dem Extruder 11 für den Transport ausreicht .

Hinter der Abzugsvorrichtung 15 ist eine Sägevorrichtung 16 angeordnet, mit der das Profil 20 auf eine gewünschte Länge gebracht wird.

Fig. 2 zeigt in einer Draufsicht das Extrusionswerkzeug 12, den Schmelzeverteiler 17 und drei Heizelemente 13a, 13b, 13c der Aushärtezone. Die Extrusionsrichtung A verläuft von oben nach unten. Das Material wird in dieser beispielhaften Darstellung durch eine flache, rechteckige Öffnung 21 (siehe Fig. 4) zur Herstellung einer Platte gepresst . Grundsätzlich sind aber auch Hohlprofile mit einer komplexen Geometrie herstellbar .

Mit dem Schmelzeverteiler 17 wird die Schmelze auf eine gewünschte Breite in der Öffnung 21 verteilt.

Da die extrudierte, duroplastische Masse eine relativ hohe Wandreibung aufweist, ist im Bereich der Öffnung 21 ein Gleiteinsatz 18 um die Öffnung 21 herum (siehe Fig. 4) angeordnet. Im vorliegenden Fall ist der Gleiteinsatz 18 ein mit Teflon beschichtetes Metallstück.

Der Gleitseinsatz 18 ist eine Ausführungsform einer Gleitvorrichtung, die auch in dem Material des Heizmittels 13 oder dem Extrusionswerkzeug 12 angeordnet sein kann. So kann z.B. eine gleitend oberflächenbehandelte Fläche am Eingang des Heizmittels oder am Ausgang des Extrusionswerkzeugs 12 als Gleitvorrichtung 18 dienen. Die Oberflächenbehandlung kann z.B. eine Teflonbeschichtung oder eine geätzte Struktur zur Reduktion der Kontaktfläche zum auszuhärtenden Material .

Die nachfolgenden drei Heizelemente 13a, 13b, 13c der Aushärtezone werden durch eine hier nicht dargestellte Regelungsvorrichtung jeweils auf eine vorgewählte Temperatur gebracht und gehalten, damit die Aushärtung des Materials in einem in Extrusionsrichtung A verlaufenden Spalt 23 in gewünschter Weise erfolgt. Der Spalt ist hier rechteckig. Bei Hohlprofilen ist dieser Spalt 23 geometrisch viel komplexer geformt. Bei gleichzeitiger Extrusion von mehreren Profilen 20 in einem Extrusionswerkzug 12 können auch mehrere Spalte 23 parallel vorliegen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird folgendes Profil erzeugt :

Extrusionswerkzeug 12 : 150⁰ C Erstes Heizmittel 13a: 180 ⁰C Zweites Heizmitel 13b: 200 ⁰C Drittes Heizmittel 13c : 210 ⁰C

Dadurch, dass die Temperatur vom Extrusionswerkzeug 12 weg ansteigt, wird eine Rückaufheizung des Extrusionswerkzeuges 12 eingeschränkt .

Die durch die Heizelemente 13a, 13b, 13c erzeugten Temperaturzonen in der Aushärtezone sind voneinander durch Isoliermittel 22a, 22b, 22c getrennt. Im vorliegenden Fall haben die Isoliermittel umlaufenden Luftspalte eine Breite von 1,5 mm. Durch den Luftspalt wird die Wärmeleitung unterbrochen, so dass der Wärmeübergang in diesem Bereich auf Strahlung und Konvektion reduziert wird. Da Wärmeleitung hier der dominierende Mechanismus ist, ergibt sich eine thermische Isolation.

Alternativ kann als Isoliermittel 22 auch ein Material mit einer schlechten Wärmeleitfähigkeit, wie z.B. Kork, Textilien oder Kunststoffe verwendet werden.

Die Heizelemente 13a, 13b, 13c stehen jeweils untereinander nur über Kontaktflächen 19 miteinander in Kontakt, die den Spalt 23 im Inneren der Heizelemente 13a, 13b, 13c für das aushärtende Material umgibt . Auch Bohrungen sind von solchen schmalen Kontaktflächen 19 umgeben. Die Kontaktflächen 19 nehmen den Extrusionsdruck auf. Alternativ können die Kontaktflächen auch mit einem druckstabilen thermischen Isoliermaterial (z.B. Keramik) versehen sein. Auch ist es möglich, eine Gleitvorrichtung so auszubilden, dass sie gleichzeitig eine Kontaktfläche 19 aufweist.

In alternativen Ausführungsformen kann auch nur ein Heizelement 13 eingesetzt werden, das mit einem Isoliermittel 22 gegenüber dem Extrusionswerkzeug 12 isoliert ist. Durch eine Wahl der Anzahl der Heizelemente 13 kann ein gewünschtes Heizprofil für das auszuhärtende Material eingestellt werden.

Zur Reduktion der Gleitreibungskräfte / Spreizkräfte des auszuhärtenden Materials ist der Spalt 23 in den

Heizelementen 13a, 13b, 13c in Extrusionsrichtung A leicht aufgeweitet, was im Abbildungsmaßstab der Fig. 2 nicht darstellbar ist.

Die Aufweitung kann z.B. stetig konisch erfolgen oder aber auch in kleinen Absätzen in der Größenordnung von 0,1 mm.

In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung 1 ist im Bereich des Extrusionswerkzeugs 12 oder im Übergangsbereich zum ersten

Heizmittel 18a eine Widerstandheizung angeordnet. Dabei wird ein Stromfluss z.B. im Bereich des Schmelzeverteilers 17 erzeugt, auf Grund dessen sich das hochohmige Kunststoffmaterial aufheizt.

In Fig. 3 wird der Aufbau gemäß Fig. 2 in einer Seitenansicht dargestellt, so dass auf die Beschreibung der Fig. 2 Bezug genommen werden kann .

Hier ist vor allem die Anordnung des Gleiteinsatzes 18 am Ausgang des Extrusionswerkzeuges 12 erkennbar.

Fig. 4 zeigt eine Aufsicht auf das Extrusionswerkzeug 12 in der Ebene A-B der Fig. 3. Dabei ist die rechteckige Öffnung 21 für die Extrusion einer Platte dargestellt. Die Öffnung 21 ist rundum von einer schmalen Kontaktfläche 19 umgeben. Auch vier Verschraubungsöffnungen sind von schmalen Kontaktflächen 19 umgeben. Im Zusammenbau (siehe Fig. 3) liegen die Kontaktflächen 19 an einem anderen Teil der Extrusionsvorrichtung an, wobei der Flächenkontakt möglichst klein ist, damit eine hinreichende thermische Trennung gegeben ist. Über die Kontaktflächen 19 wird der vorherrschende Extrusionsdruck aufgenommen. Dafür reichen auch die relativ schmalen Kontaktflächen 19 auf, die ringsherum von einem Luftspalt 22 umgeben sind.

Der in der Zeichnungsebene nach hinten tretende Bereich bildet dann den Luftspalt 22 als thermisches Isoliermittel 22.

Der Gleiteinsatz 18 ist dabei um den Spalt 23 herum angeordnet und hier durch eine gestrichelte Linie angedeutet.

Bei der in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung 10 ist nur ein Gleiteinsatz 18 vorgesehen, nämlich am Ausgang des Extrusionswerkzeugs 12.

Alternativ ist es auch möglich, in den Heizelementen 13a, 13b, 13c Gleiteinsätze 18 anzuordnen. Dabei können die Gleiteinsätze 18a, 18b, 18c auf der Seite der Heizelemente 13a, 13b, 13c angeordnet werden, die der Extrusionsrichtung A abgewandt ist. Dies ist in der Ausführungsform gemäß Fig. 5 dargestellt, die sich ansonsten nicht von der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform unterscheidet.

Alternativ ist es auch möglich, Gleiteinsätze auf der Seite der Heizelemente 13a, 13b, 13c anzuordnen, die der Extrusionsrichtung A zugewandt ist (Fig. 6) .

In Fig. 7 ist eine Kombination der Ausführungsformen gemäß Fig. 5 und 6 dargestellt, bei der Gleiteinsätze 18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f auf beiden Seiten der Heizelemente 13a, 13b, 13c angeordnet sind.

In Fig. 8 sind Gleiteinsätze 18 durchgehend über die ganze Länge um den Spalt 23 angeordnet. Bei einer solchen

Ausgestaltung kann es sinnvoll sein, auch nur die gesamte Oberfläche des Spaltes 23 so zu strukturieren, dass der Gleitwiderstand herab gesetzt wird.

Die Figur 9 zeigt eine weitere Seitenansicht der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung gemäß Figur 1 mit einem Extrusionswerkzeug 12 und drei Heizelementen 13a, 13b, 13c. Zur generellen Erläuterung der Figur 9 wird auf die obigen Erläuterungen der Figuren 1 bis 3 verwiesen.

In der Figur 9 sind die besonders kleinen Kontaktflächen 19 zwischen den einzelnen Heizelementen 13a, 13b und 13c gut zu erkennen. Diese Kontaktflächen sind nur zwischen ca. 0,1 mm und ca. 10 mm breit, wobei Kontaktflächen mit einer Breite zwischen ca. 0,4 mm und ca. 5 mm bevorzugt werden. Als Breite der Kontaktflächen 19 ist dabei ihre Ausdehnung vom Spalt 23 senkrecht zur Extrusionsrichtung A weg zum seitlichen Rand der Extrusionsvorrichtung hin zu verstehen.

Den weitaus größten Bereich zwischen den einzelnen Heizelementen 13a und 13b bzw. 13b und 13c sowie zwischen dem ersten Heizelement 13a und dem Extrusionswerkzeug 12 nehmen die Isoliermittel 22a, 22b und 22c ein. Diese Isoliermittel 22a, 22b und 22c sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils Luftspalte 22a, 22b und 22c mit einer Breite von ca. 0,01 mm und ca. 15 mm, wobei Luftspalte 22a, 22b und 22c mit einer Breite zwischen ca. 0,2 und ca. 5 mm bevorzugt werden. Als Breite der Luftspalte 22a, 22b und 22c ist ihre Ausdehnung zwischen den einzelnen Heizelementen 13a und 13b bzw. 13b und 13c sowie zwischen dem ersten Heizelement 13a und dem Extrusionswerkzeug 12 in Extrusionsrichtung A zu verstehen.

Die Schraubverbindungen, die die einzelnen Heizelemente 13a, 13b, 13c und das Extrusionswerkzeug 12 miteinander verbinden, sind der Figur 9 zur Vereinfachung nicht dargestellt.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von der erfindungsgemäßen Extrusionsvorrichtung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen. Insbesondere kann die Verwendung der Extrusionsvorrichtung alle beschriebenen konstruktiven Merkmale aufweisen.

Bezugszeichenliste

1 Extrusionsvorrichtung

11 Extruder

12 Extrusionswerkzeug

13 Heizelement

13a erstes Heizelement der Aushärtezone

13b zweites Heizelement der Aushärtezone 13c drittes Heizelement der Aushärtezone

14 Kalibrierung (Heizung / Kühlung)

15 Abzugvorrichtung

16 Sägevorrichtung

17 Schmelzeverteiler 18 Gleitvorrichtung, Gleiteinsatz

19 Kontaktfläche

20 Profil

21 Öffnung im Extrusionswerkzeug

22a-c Isoliermittel

23 Spalt in Heizelementen

A Extrusionsrichtung

Claims

Patentansprüche

1. Extrusionsvorrichtung für unter Wärmezufuhr aushärtbares Material, insbesondere ein Duroplast,

gekennzeichnet durch

a) mindestens ein Heizelement (13, 13a, 13b, 13c) in einer Aushärtezone für das auszuhärtende Material, wobei das mindestens eine Heizelement (13, 13a, 13b, 13c) in Extrusionsrichtung (A) hinter einem Extrusionswerkzeug (12) angeordnet ist und mindestens einen Spalt (23) für das auszuhärtende Material aufweist, und

b) mindestens ein thermisches Isoliermittel (22a, 22b, 22c) zur thermischen Trennung des mindestens einen Heizelements (13a, 13b, 13c) von einem anderen Teil (17) der Extrusionsvorrichtung (10)

2. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Temperatur im Extrusionswerkzeug (12) unterhalb der Aushärtungstemperatur des auszuhärtenden Materials liegt.

3. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Temperatur im Extrusionswerkzeug (12) 90 bis 160 ⁰C beträgt.

4. Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Extrusionswerkzeug (12) 110 bis 160 ⁰C beträgt

5. Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im mindestens einen Heizelement (13a, 13b, 13c) oberhalb der Aushärtungstemperatur des auszuhärtenden Materials liegt.

6. Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die

Temperatur im mindestens einen Heizelement (13a, 13b, 13c) 150 bis 240 ⁰C beträgt.

7. Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei

Verwendung mehrerer Heizelemente (13a, 13b, 13c) in jedem Heizelement, das in Extrusionsrichtung (A) hinter einem anderen Heizelement angeordnet ist, die Temperatur gleich hoch oder höher ist als im jeweils vorhergehenden Heizelement.

8. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung dreier Heizelemente

(13a, 13b, 13c) die Temperatur im ersten Heizelement (13a) 150 bis 190 ⁰C beträgt, die Temperatur im zweiten Heizelement (13b) 180 bis 220 ⁰C beträgt und die Temperatur im dritten Heizelement (13b) 180 bis 240 ⁰C beträgt.

9. Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die

Extrusionsvorrichtung mindestens eine Gleitvorrichtung (18) zur Erleichterung eines Wandgleitens des auszuhärtenden Materials in der Extrusionsvorrichtung aufweist.

10. Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gleitvorrichtung (18) an der Stelle angeordnet ist, an der die Aushärtung des zu extrudierendem Materials beginnt, insbesondere am Ausgang des Extrusionswerkzeugs (12) .

11 . Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens eine Gleitvorrichtung (18) in einem Heizelement (13a, 13b, 13c) angeordnet ist.

12. Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gleitvorrichtung (18a, 18b, 18c) auf der Seite eines Heizelements (13a, 13b, 13c) angeordnet ist, die der Extrusionsrichtung (A) zugewandt ist.

13. Extrusionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gleitvorrichtung (18d, 18e, 18f) auf der Seite eines Heizelements (13a, 13b, 13c) angeordnet ist, die der Extrusionsrichtung (A) abgewandt ist.

14. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gleitvorrichtung (18, 18a, 18b, 18c, 18d, 18e) eine Beschichtung aus DLC, Nickel/Teflon, PEEK und / oder Teflon aufweist.

15. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gleitvorrichtung (18, 18a, 18b, 18c, 18d, 18e) eine Struktur, insbesondere eine Profilierung, zur Reduktion des Kontaktes zwischen dem aushärtendem Material aufweist .

16. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitvorrichtung (18, 18a, 18b, 18c, 18d, 18e) als Gleiteinsatz ausgebildet ist.

17. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Heizelement (13a, 13b, 13c) der Aushärtezone als elektrische Heizung ausgebildet ist.

18. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das auszuhärtende Material in Extrusionsrichtung (A) hinter der Aushärtzone in einer Kalibrierzone durch mindestens ein weiteres Heizelement beheizbar ist.

19. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine weitere Heizelement als berührungslose Heizungen, insbesondere Heißluftheizung, Keramikstrahler und / oder Infrarotstrahler ausgebildet sin.

20. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass in der Kalibrierung (14) ein Mittel zur Anlegung eines Unterdrucks an der Außenseite des aushärtenden Materials angeordnet ist.

21. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass in der Kalibrierung (14) mindestens eine Rollenblende zur Führung des aushärtenden Materials angeordnet ist .

22. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Heizelement (13a, 13b, 13c) und / oder das Extrusionswerkzeug (12) eine Widerstandsheizung für das auszuhärtende Material aufweist, wobei ein Stromfluss zur Aufheizung im auszuhärtenden Material führt.

23. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Heizelemente (13a, 13b, 13c) zumindest teilweise durch ein Isoliermittel (22a, 22b, 22c) thermisch gegeneinander isoliert sind.

24. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass das mindestens eine Isoliermittel (22a, 22b, 22c) als ein Luftspalt, insbesondere am Rand der Kontaktfläche (19) der Heizelemente (13a, 13b, 13c), ausgebildet ist.

25. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (22a, 22b, 22c) eine Breite zwischen 0,01 mm und 15 mm aufweist.

26. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (22a, 22b, 22c) eine Breite zwischen 0,2 mm und 15 mm aufweist.

27. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (22a, 22b, 22c) eine Breite zwischen 0,01 bis 4 mm, insbesondere 2 mm aufweist.

28. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (19) zu einem anderen Teil der Extrusionsvorrichtung, insbesondere die Kontaktfläche (19) zwischen zwei Heizelementen (13a, 13b, 13c) minimiert ist, insbesondere durch einen um die Öffnung für das Material umlaufende Kontaktfläche (19) .

29. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (19) eine Breite zwischen 0,1 mm und 10 mm, insbesondere zwischen 0,4 mm und 5 mm, aufweist.

30. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Isoliermittel (22a, 22b, 22c) ein Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit, insbesondere einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 10 W/ (m K) , aufweist .

31. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kontaktfläche (19) mit einem druckfesten thermischen Isoliermaterial, insbesondere Keramik versehen ist .

32. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (19) Teil der Gleitvorrichtung (18) ist.

33. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Spalt (23) zur Formgebung in den

Heizelementen (13a, 13b, 13c) der Aushärtezone sich in Extrusionsrichtung (A) zur Reduktion der Gleitreibungs- oder Spreizkräfte aufweitet.

34. Extrusionsvorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet , dass die Aufweitung stetig, insbesondere konisch, verläuft.

35. Extrusionsvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass nach dem in Extrusionsrichtung (A) letzten Heizelement (13c) ein Kühlelement (14) für das ausgehärtete Material angeordnet ist .

36. Verwendung der Extrusionsvorrichtung gemäß Anspruch 1 durch Extrusion eines Verbundkunststoffes, der ein unter Wärmezufuhr aushärtbares Material, insbesondere ein Duroplast aufweist .

37. Verwendung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff Melaminharz und Holzpartikel enthält.