DE102010043791A1

DE102010043791A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Führen und Formen eines extrudierten Kunststoffstranges

Info

Publication number: DE102010043791A1
Application number: DE102010043791A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dohmann; Stefan Seibel
Original assignee: Battenfeld Cincinnati Germany GmbH
Current assignee: Battenfeld Cincinnati Germany GmbH
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2012-05-16

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Führen von Extrudaten (13) in der Kunststoffextrusion bei dem Kunststoffmasse in einem Extruder (1) erzeugt, in einem Werkzeug (2) geformt und in einer oder mehreren Kühlstationen kalibriert und endgeformt wird, wobei das Extrudat (13) im ausgeformten und/oder noch plastisch verformbarem Zustand an Gleitflächen vorbeigeführt wird. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zwischen der Oberfläche des Extrudates (13) und der Gleitfläche ein Fluidpolster (16) aufgebaut wird, wobei das Fluidpolster (16) durch aufbringen von Druck mittels Fluid erzeugt wird und das Fluid durch die Gleitfläche hindurch aufgebracht wird, wobei die Gleitfläche mikroporöse Eigenschaften aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine entsprechende Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Führen von Extrudaten in der Kunststoffextrusion bei dem Kunststoffmasse in einem Extruder erzeugt, in einem Werkzeug geformt und in einer oder mehreren Kühlstationen kalibriert und endgeformt wird, wobei das Extrudat im ausgeformten und/oder noch plastisch verformbarem Zustand an Gleitflächen vorbeigeführt wird. Weiterhin umfasst die Erfindung eine dazugehörige Vorrichtung.
Bei den heute bekannten Kalibriersystemen wird in einer Kalibriervorrichtung durch Anlegen von einem Vakuum das zu kalibrierende Kunststoffprodukt an die Innenwandung des Kalibrierwerkzeuges gesaugt. Hierbei sind diverse Probleme zu überwinden, deren Lösung meist komplizierte Vorrichtungen zur Folge haben. Durch das anliegende Vakuum ist eine ausreichende Abdichtung der Kalibrierstation gegenüber dem Umgebungsdruck erforderlich, was sowohl zu einer problematischen Einlauf- als auch einer Auslasssituation führt, da dieses Vakuumsystem mindestens an zwei Seiten offen sein muss, da das zu kalibrierende Produkt auf der einen Seite hinein und auf der anderen Seite hinaus geführt wird.
Zum Einsatz kommen auch Kalibriersysteme veränderbarem Querschnitt in der Kalibrierung, eine Lösung dazu schlägt die DE 10 2004 052 972 vor.
Die DE 10 2008 026 682 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprofilen mit einem Extruder, einem sich in Produktionsrichtung an den Extruder anschließenden Rohrkopf und einer Kalibrierstation mit veränderbarem Querschnitt, in der das Kunststoffprofil an die Innenwandung eines Kalibrierwerkzeuges anlegbar ist.
Aus der DE 10 2004 052 972 A1 ist ein gewickeltes Flachmaterial bekannt, dass bei der Kalibrierung von extrudierten Kunststoffrohren zum Einsatz kommt. Das Flachmaterial überlappt in Teilbereichen und liegt im Überlappungsbereich eng aneinander. Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der DE 10 2007 026 309 bekannt, auch hier liegen Teilbereiche eng übereinander. Je größer die Überlappungflächen sind und je größer die Berührungsflächen des Flachmaterials zum Kunststoffrohr sind, je größer ist die auftretende Reibung.
Aufgabe der vorliegend Erfindung ist es, ein System vorzuschlagen bei dem die auftretende Kräfte die durch den Reibwert hervorgerufen werden minimiert werden.
Die Lösung der verfahrenstechnischen Aufgabe ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Oberfläche des Extrudates und der Gleitfläche ein Fluidpolster aufgebaut wird, wobei das Fluidpolster durch Aufbringen von Fluid erzeugt wird und das Fluid durch die Gleitfläche hindurch geführt wird, wobei die Gleitfläche mikroporöse Eigenschaften aufweist. Das Extrudat kann somit quasi auf einem Fluidpolster, vorrangig einem Luftpolster schweben. Es kann mit der Funktion eines Luftkissenbootes verglichen werden, auch wird durch das Polster der Reibungswiderstand stark minimiert. Je nach aufgebrachtem Druck, kann die Stärke des Luftpolsters geregelt und/oder gesteuert werden. Es können somit auch Schwankungen in der Produktion z. B. im Rohrdurchmesser, aufgefangen werden.
Vorteilhafterweise wird der Druck äquidistant um das Extrudat durch die Gleitflächen hindurch aufgebracht, wodurch ein Fluidpolsterring entsteht. Das Extrudat ist in erster Linie ein Kunststoffprofil, vorzugsweise ein Kunststoffrohr.
Die Lösung zur Vorrichtung ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung ein Fluidpolster erzeugbar ist auf der das Extrudat gleitet, wobei die Vorrichtung ein Führungselement umfasst der fluiddurchlässig ist, um das Fliudpolster auf dem Führungselement zu erzeugen. Damit das Führungselement fluiddurchlässig ist, ist dieses mikroporös.
Vorteilhafterweise ist das mikroporöse Führungselement so angeordnet, dass das Fluidpolster um den Umfang und/oder entlang der Außenkontur des Extrudates erzeugbar ist.
Mit einem solchen Führungselement kann z. B. eine Kalibrierung, vorzugsweise ein Kalibrierhülse, ausgestattet werden die ein Kunststoffprofil führt und formt. Die Reibung zwischen der Oberfläche der Kalibrierhülse und der Außenkontur des Kunststoffprofils, respektive Rohres, wird damit nennenswert verkleinert. Die Kalibrierhülse kann auch im Durchlassquerschnitt veränderbar ausgeführt sein.
Es ist auch denkbar, dass das Ende eines Düseneinsatzes eines Extrusionswerkzeuges mit einem mikroporösen Material ausgeführt wird. Das Ablösen der Schmelze von der Stahloberfläche kann so erleichtert werden. Des Weiteren besteht so die Möglichkeit, dass die Schmelze unmittelbar nach dem Austreten aus dem Extrusionswerkzeug bereits gekühlt wird.
In den Zeichnungen ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben.
1 zeigt den allgemeinen Aufbau einer Extrusioslinie und
2 ein Prinzipskizze mit den mikroporösen Führungselementen und
3 einen Schnitt durch ein mikroporöses Führungselement
In 1 ist eine Extruderlinie mit einem herkömmlichen Extruder 1 und einem sich anschließenden Werkzeug 2, in der Regel in Form eines Rohrkopfes, vorteilhafterweise auch mit verstellbarem Massespalt, gezeigt. Daran schließt sich eine Kalibrierstation 3 an. An diese Kalibrierstation 3 können sich weitere Nachfolgeeinrichtungen 4 wie weitere Sprühkalibrierstationen sowie Abzug 5, und eine Trennvorrichtung 6 etc. anschließen.
In 2 ist das Wesen der Erfindung verdeutlicht wiedergegeben. Sie zeigt den Exuder 1, das Werkzeug 2, Teile der Kalibrierstation 3, die hier schematisch mit einem Raum dargestellt ist, der als gestrichelte Linie wiedergegeben wird. Darin befindet sich eine nicht dargestellte Kalibrierhülse mit einem mikroporösen Führungselement 11 und 15 sowie einem im Schleppstopfen 9. In diesem Beispiel wird ein Kunststoffrohr als Extrudat 13 über den Extruder 1 und das Werkzeug 2 erzeugt. Das Werkzeug 2 verfügt über einen ersten Fluidzugang 7 über den Druckluft mittels einer Fluidleitung 8 im Innere des Rohres zum Schleppstopfen 9 gelangt. Auf Höhe des Schleppstopfens 9 ist um die Außenkontur des Extrudates 13, hier dem Rohr, ebenfalls ein mikroporöses Führungselement angeordnet. Durch Aufbringen von Druck in Form von Druckluft durch den ersten und zweiten Fluidzugang 7 und 14, wird ein Luftpolster zwischen der Oberfläche des Führungselementes und der Wandung des Profils geschaffen. Die vergrößerte Darstellung verdeutlicht das.
Ein gleicher Effekt entsteht im nächsten Abschnitt. Das Extrudat 13 wird über eine flexiblen Balg 10 aufgeweitet und über das mikroporösen Führungselement 11 geformt, wobei auch hier am dritten Fluidzugang 12 Druckluft eingeschleust wird, die um das Extrudat 13 ein Fluidpolster 16 erzeugt.
3 zeigt dies in einer Schnittdarstellung. Die Druckluft wird durch das mikroporöse Führungselement 11 äquidistant um das Extrudat 13 aufgebracht und erzeugt somit ein Luftpolster zwischen dem Führungselement 11 und der Außenwand des Extrudates 13. Über den zentralen Fluidzugang wird die Druckluft aufgebracht, die sich durch die kapillarähnlichen Mikroöffnungen des Führungselementes fortsetzt.
Je nach Druckverhältnis kann das Extrudat 13 im Bereich des Schleppstopfens so stark eingeklemmt werden, dass das Verfahren zum Einsatz in der Herstellung von gereckten O-PVC Rohren geeignet ist.
Bezugszeichenliste

1: Extruder
2: Werkzeug
3: Kalibrierstation
4: diverse Nachfolgeeinrichtungen
5: Abzug
6: Trennvorrichtung
7: erster Fluidzugang
8: Fluidleitung
9: Schleppstopfen
10: flexibler Balg
11: zweites mikroporöses Führungselement
12: dritter Fluidzugang
13: Extrudat
14: zweiter Fluidzugang
15: erstes mikroporöse Führungselement
16: Fluidpolsterring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004052972 [0003]
DE 102008026682 [0004]
DE 102004052972 A1 [0005]
DE 102007026309 [0005]

Claims

Verfahren zum Führen von Extrudaten (13) in der Kunststoffextrusion bei dem Kunststoffmasse in einem Extruder (1) erzeugt, in einem Werkzeug (2) geformt und in einer oder mehreren Kühlstationen kalibriert und endgeformt wird, wobei das Extrudat (13) im ausgeformten und/oder noch plastisch verformbaren Zustand an Gleitflächen vorbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Oberfläche des Extrudates (13) und der Gleitfläche ein Fluidpolster (16) aufgebaut wird, wobei das Fluidpolster (16) durch aufbringen von Druck mittels Fluid erzeugt wird und das Fluid durch die Gleitfläche hindurch aufgebracht wird, wobei die Gleitfläche mikroporöse Eigenschaften aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck äquidistant um das Extrudat (13) durch die Gleitflächen hindurch aufgebracht wird, wodurch ein Fluidpolsterring (16) entsteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudat (13) ein Kunststoffprofil, vorzugsweise ein Kunststoffrohr ist.
Vorrichtung zum Erzeugen einer Gleitfläche für Extrudate (13) in der Kunststoffextrusion die das Extrudat (13) sowohl im ausgeformten als auch im noch plastisch verformbarem Zustand führt, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung ein Fluidpolster (16) erzeugbar ist auf der das Extrudat (13) gleitet, wobei die Vorrichtung ein Führungselement umfasst das fluiddurchlässig ist, um das Fliudpolster (16) auf dem Führungselement zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement mikroporös ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mikroporöse Führungselement so angeordnet ist, dass das Fluidpolster (16) um den Umfang und/oder entlang der Außenkontur des Extrudates (13) erzeugbar ist.
Kalibrierhülse zum Führen und/oder Formen eines Kunststoffstranges mit einem fluiddurchlässigem Führungselement nach einem der Ansprüche 4 bis 6.
Kalibrierhülse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierhülse im Durchlassquerschnitt veränderbar ist.