Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von stranggepressten Profilstäben aus thermoplastischen Kunststoffen
Zur Herstellung von stranggepressten Profilstäben aus thermoplasü.schen Kunststoffen sind verschiedene Verfahren üblich, deren jeweilige Anwendung sich im allgemeinen nach den spezifischen Eigenschaften des thermoplastischen Stoffes sowie nach dem herzustel- lenden Profil und nach dessen einzuhaltender Massgenauigkeit richtet. Es ist z. B. bekannt, die Profile rung eines Stranges in plastischem Zustand durch eine der Strangpresse unmittelbar nachgeschaltete Düse vorzunehmen. Ferner ist bekannt, die Profilierung mittels paarweise angeordneter Walzen zu bewirken, die hinter dem Mundstück einer Strangpresse angeordnet werden.
Diese bekannten Verfahren sind indes nur bei einer Massenfertigung von Profilstäben wirtschaftlich. Bei geringerem Bedarf an profilierten masshaltigen Stäben ist es üblich, das gewünschte Profil aus einem Vollstab mit spanabhebenden Werkzeugen und Maschinen herauszuarbeiten. Diese spanabhebende Bearbeitung wird am kalten Rohstab vorgenommen.
Die genannten Verfahren weisen weitere Nachteile auf, die bisher eine in jeder Hinsicht wirtschaftliche Herstellung von Profilhaibzeugen stark hemmten.
Plastische Kunststoffmassen, insbesondere solche aus hartem Polyvinylchlorid, haben die Eigenschaft, sich in toten Ecken der Maschine festzusetzen und sich unter der fortdauernden Temperatureinwirkung zu zersetzen bzw. zu verbrennen. Um dies zu vermeiden, bildet man die kunststofführenden Teile (Spritzkopf und Düse) weitgehend stromlinienförmig aus und vermeidet das Entstehen von toten Räumen. Die Herstellung derartiger Werkzeuge ist daher zumeist recht kostspielig und nur bei der Fertigung grosser Mengen von Profilstäben zu rechtfertigen. Eine weitere Schwierigkeit bei der Verarbeitung thermoplastischer Massen zu Profilstäben besteht darin, dass das Pressgut nach Verlassen der Düse quillt bzw. aufgeht, jedoch zumeist nicht nach allen Richtungen gleichmässig.
Damit ist im allgemeinen keine proportionale Massänderung des Profilquerschnittes verbunden, sondern einzelne profilbegrenzende Flächen verändern sich je nach der Form verschieden, das heisst das Profil wird verzerrt.
Die Düse muss deshalb durch schwierige Nacharbeit korrigiert werden. Diese Massnahme führt jedoch auch nicht immer zu hinreichend masshaltigen Profilstäben, weil das Aufgehen des aus der Düse austretenden, noch weichen Stranges von der Kunststoffart und -qualität abhängig ist. Zum Beispiel wird durch geringe Unterschiede im k-Wert der Kunststoffe oder durch Unterschiede in der Verarbeitungstemperatur die Volumenzunahme des Kunststoffes hinter der Düse wesentlich beeinflusst. Dieser Nachteil tritt bei der Herstellung von Profilstäben in einem Walzverfahren weniger stark in Erscheinung als bei der Profilierung von Stäben durch eine entsprechend ausgebildete Düse der Strangpresse.
Zur Herstellung grö sserer Profile sind jedoch bei Walzverfahren grosse Verformungskräfte an den Walzenpaaren aufzubringen, die diese Verfahren sehr aufwendig und damit unrentabel machen.
Das Verfahren nach der Erfindung vermeidet diese Nachteile und ermöglicht eine wirtschaftlichere Herstellung stranggepresster Profilstäbe mit einfachen Mitteln. Man geht dabei so vor, dass man den aus einer Strangpresse austretenden Rohstrang zunächst expandieren lässt und sodann gegen eine dem gewünschten Profil entsprechende Schneidvorrichtung drückt, die aus dem Rohstrang den bzw. die profilierten Teile abtrennt.
Demzufolge zeichnet sich eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens aus durch eine mit Abstand von der Düse der Strangpresse angeordnete, z. B. ein- oder mehrteilige, dem geforderten Profilquerschnitt entsprechende Schneidvorrichtung, insbesondere Ringmesser, der mehrere Trennmesser zum Spalten des abgetrennten Werkstoffes zugeordnet sind, deren Schneidkanten vor der Schneidebene des profilschneidenden Messers liegen.
Eine nochrnalige Nachbearbeitung des Schneidwerkzeuges entfällt bei dem neuen Verfahren vollständig, da das Pressgut vor dem Schneidwerkzeug bereits vollständig aufgegangen ist. Bei regelmässigen Profilen, wie z. B. Vierkant-, Sechskant- oder Achtkantstäben, oder bei ähnlichen geometrisch einfachen Querschnitten kann man das als Ringmesser ausgebildete Schneidwerkzeug auch durch ein verstellbares mehrteiliges Messer ersetzen, mit dessen Hilfe sich unterschiedliche Querschnittsabmessungen gleicher geometrischer Form oder auch unterschiedliche geometrische Formen mit unterschiedlichen Abrnessungen herstellen lassen.
Ein besonderer Vorteil des Verfahrens ist darin zu sehen, dass es die Möglichkeit bietet, unsymmetrische Profile, die sich bekanntlich beim Strangpressen leicht verziehen, zu symmetrischen Querschnitten zusammenzusetzen. Der zusammengesetzte gemein- same Querschnitt wird zunächst in der Strangpresse als Rohstrang vorgeformt und nach dem Aufgehen des Kunststoffes in die gewünschten einzelnen Profile auseinandergeschnitten. Diese Arbeitsweise erleichtert die Herstellung von Halbzeugen, wie z. B. Winkelprofilen, wesentlich und gestattet es, die Leistung der Maschine zu vervielfachen.
Das Verfahren bietet ferner erhebliche Vorteile auch bei der Herstellung von Profilen, bei denen nur Teilflächen des Profils mit besonderer Masshaltigkeit verlangt werden. Bei derartigen Profilstäben wird die Formgebung von Teilflächen, deren massgerechte Wiedergabe weniger kritisch ist, bereits während des Vorformens im Mundstück der Strangpresse vorgenommen, während eine nach der Erfindung angeordnete Schneidvorrichtung die Formgebung jener Flächen oder Profilkanten übernimmt, von deren Masshaltigkeit die Güte des Profilstabes abhängt.
Anhand der Figuren seien Ausführungsbeispiele des Verfahrens und von Vorrichtungen zu seiner Ausführung näher erläutert:
Nach Fig. 1 wird aus dem Spritzkopf 10 einer Strangpresse ein thermoplastischer Kunststoffstrang gefördert, aus dem ein regelmässiges Sechskantprofil herausgeschnitten werden soll. Von der in den Spritzkopf 10 eingesetzten Düse 11 wird der ausgepresste Kunststoff zu einem Rohstrang vorgeformt. Für das Sechskantprofil wird beispielsweise eine voiformende Düse 11 mit kreisförmigem Querschnitt gewählt. Der weiche Rohstrang kann nach dem Austreten aus der Düsenöffnung zunächst ohne Zwang aufgehen und erreicht danach die Profilschneidvorrichtung. Zur Herstellung von Sechskantstäben wird das Schneidwerkzeug 12 mit der Schnittkante 1 2a zweckmässig als Ringmesser ausgebildet.
Um Profilstäbe in grösseren Längen oder fortlaufend herstellen zu können, ist es erforderlich, die abzuschneidenden Randzonen des Rohstranges zu spalten, so dass sie unmittelbar hinter dem Schneidwerkzeug 12 nach der Seite weggezogen werden können. In der Anordnung nach Fig. 1 sind dazu Trennmesser 13 vorgesehen, deren Schneidkanten 1 3a beispielsweise vor der Ebene der Schnittkante 12a des Ringmessers liegen. Es sind bei der in den Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Ausführungsform sechs Trennmesser vorgesehen, die sich jeweils an den Ecken des Profilquerschnittes befinden.
Die Lage des profilschneidenden Werkzeugs 12 gegenüber der Längsachse des Zylinders der Strangpresse ist sowohl vertikal und horizontal als auch hin sichilich des Abstandes von der vorformenden Düse einstellbar. Für eine gemeinsame Höhen- und Seitenverstellung können z. B. drei Einstellvorrichtungen 14 nach Fig. 2 gleichmässig um den Querschnitt verteilt sein. Zur Veränderung des Abstandes von der vorformenden Düse 11 ist die Schneidvorrichtung über die Führungsstäbe 15 und die Führungen 16 vom Spritzkopf der Strangpresse einstell-und feststellbar gelagert. Sofern es nötig ist, den weichen Rohstrang auf dem Wege von der vorformenden Düse 11 zum profilschneidenden Messer zu unterstützen, kann zwischen diesen Teilen eine verstellbare Strangführung 17 angeordnet sein.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine andere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens. Bei der Herstellung von Winkelprofilen kommt es zumeist nur darauf an, dass die beiden Flächen eben sind, die im äusseren Scheitelpunkt des Winkels aufeinandertreffen.
Die Herstellung exakter Winkel stäbe aus thermoplastischem Kunststoff nach bisher bekannten Verfahren ist wegen des Aufgehens und Verziehens der noch weichen Stäbe besonders schwierig. Das Verfahren nach der Erfindung schaltet diese Nachteile aus und gestattet es sogar, in diesem Falle die Leistung einer Strangpresse zu erhöhen. Bei der Herstellung von rechtwinkligen Winkelprofilen werden beispielsweise vier gleiche oder je zwei paarweise gleiche Profilquerschnitte, wie in Fig. 3 dargestellt, zusammengefasst.
Ihr gemeinsamer Querschnitt stellt den Rohstrang dar, der in einer entsprechenden vorformenden Düse 11 der Strangpresse gebildet wird (Fig. 4). Nach dem Austreten aus der Düse 11 kann der weiche vorgeformte Rohstrang über den Weg x zunächst aufgehen. Er gelangt dann an die profilschneidenden Messer 12, die den gemeinsamen Querschnitt in die Winkelprofile spalten und dabei die winkelgerechle Ausbildung der Profilstäbe gewährleisten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind dazu vier aufeinander senkrecht stehende Messer vorgesehen, die um einen zentralen Trenndorn 18 gruppiert und in einem äusseren Ring 19 gehalten sind. Die Spitze des Trenndornes 18 liegt vor der Schneidebene der Messer 12.
Für eine derartige Profilschneidvorrichtung ist bei einem symmetrischen Gesamtprofil der Einzelstäbe eine Höhen- und Seitenverstellung nicht erforderlich.
Sie kann vielmehr mittels eines Käfigs 20 unmittelbar am Spritzkopf 10 der Strangpresse zentriert werden, wobei Abstandsringe 21 den Weg x für das Aufgehen des Rohstranges bestimmen. Statt der im Ring 19 befestigten Messer 12 können auch hier in gewissen Fällen dünne Stahldrähte verwendet werden.