DE102012004958A1

DE102012004958A1 - Vorrichtung zum Kalibrieren eines extrudierten Kunststoffprofils

Info

Publication number: DE102012004958A1
Application number: DE102012004958A
Authority: DE
Inventors: Andreas Reiter; Matthias Sobiech
Original assignee: Oerlikon Trading AG Truebbach
Current assignee: Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2013-09-19
Also published as: EP2825362A1; WO2013135346A1

Abstract

Es wurde ein Kalibrator mit Durchbruch für eine Extruderanlage zum extrudieren von Kunststoffprofilen mit mindestens zwei zusammenwirkenden Teilen offenbart, wobei mindestens ein erstes der zumindest zwei Teile einen ersten Basiskörper umfasst. Am ersten Basiskörper ist eine erste Einformung vorgesehen in der ein erster Einsatz abnehmbar fixiert ist, wobei zumindest eine Fläche des ersten Einsatzes zumindest eine Fläche des Durchbruchs bildet. Ein solcher Kalibrator kann als Testkalibrator ausgebildet mehrere parallele Durchbrüche umfassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines extrudierten Kunststoffprofils, die mindestens einen Kalibrator aufweist, wobei der Kalibrator mindestens zwei zusammenwirkende Teile, vorzugsweise einen Oberteil und einen Unterteil aufweist. Die beiden Teile wirken derart zusammen, dass sie einen Innenraum in Form eines Durchbruchs definieren, welchen das Kunststoffprofil entlang einer Extrusionsrichtung durchquert.
Kalibrierungsvorrichtungen dieser Art sind bekannt. Sowohl in der DE 298 03 298 U1 als auch in der DE 297 10 291 U1 sind Kalibriervorrichtungen für Kunststoffprofile beschrieben, bei denen die einzelnen Kalibratorteile in Richtung der Extrusion geteilt sind und damit die Trennfugen zwischen den einzelnen Kalibratorteilen horizontal und in Richtung Extrusionsrichtung verlaufen. Dies hat den Nachteil, dass sich die Trennlinie zwischen den einzelnen Kalibratorteilen als Markierung auf dem extrudierten Kunststoffprofil abzeichnen.
Um diesen Nachteil zu überwinden wird in der DE 199 00390 C vorgeschlagen, dass die Trennebene der mindestens zwei zusammenwirkenden Teile des Kalibrators und die Extrusionsrichtung einen Winkel grösser als Null Grad einschliessen sollen.
Aus der DE 297 10 291 U1 ist weiterhin ein Kalibrator bekannt, welcher aus plattenförmigen Einzelelementen aufgebaut ist, die derart aufeinander gestapelt sind, dass diese den Durchbruch aus einzelnen Formflächen für den zu kalibrierenden Gegenstand ausbilden.
Bei all diesen bekannten Kalibratoren besteht der Nachteil, dass diese als ganzes ausgebaut werden müssen, sollte die Oberfläche des Durchstosses abgenutzt sein. Die Mit der vorliegenden Erfindung wird dieser Nachteil vermieden. Erfindungsgemäss werden die den Durchbruch bildenden Flächen durch abnehmbare Einsätze bereitgestellt, die in Basiskörpern fixiert sind. Ist die Oberfläche eines Einsatzes abgenutzt, so kann dieser in einfacher Weise ausgewechselt werden.
Die Erfindung wird nun im Detail und anhand der Figuren beispielhaft beschrieben.
1 stellt schematisch eine Extruderanlage dar
2 stellt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Kalibrators dar
3 stellt eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Testkalibrators dar
4 ist eine vorteilhafte Abwandlung des Testkalibrators aus 3
5 stellt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Kalibrators dar.
Um die Funktionsweise eine Kalibrators und einige damit verbundenen Probleme anschaulich erläutern zu können, wird zunächst anhand 1 der Aufbau einer Extruderanlage beschrieben.
Demgemäss ist in der 1 ist eine Extrusionsanlage 101 gezeigt, die einen Extruder 103, ein diesem nachgeschalteten Extrusionswerkzeug 105, sowie einer Kalibrierungsvorrichtung 107 und vereinfacht dargestellt einem Raupenabzug 109 umfasst.
Bei solchen Extrusionsanlagen wird der zu extrudierende heisse Kunststoff mit hohem Druck durch die das Extrusionswerkzeug 105 gepresst und weist nach dem Austritt aus dem Extrusionswerkzeug 105 einen durch dieses vorgegebenen Querschnitt auf. Dieser wird in der sich an das Extrusionswerkzeug anschliessenden Kalibriervorrichtung 107 kalibriert und/oder gekühlt, bis das zähplastische Material soweit abgekühlt ist, dass seine Aussenform stabil ist und wie gewünscht bestehen bleibt. Der Abtransport des extrudierten Materials wird durch den Raupenabzug 109 unterstützt.
Der hohe Druck und die chemische Aggressivität des heissen Kunststoffs beispielsweise des PVC, führt zu einem beträchtlichen Verschleiss sowohl am Extrusionswerkzeug 105 als auch der Kalibierungsvorrichtung 107. Da die Qualität der Wände des Durchbruchs der Kalibierungsvorrichtung 107 nicht zuletzt die optische Beschaffenheit des extrudierten Endproduktes bestimmt, müssen, bei entsprechendem Verschleiss deren Bestandteile häufig als Ganzes ausgewechselt werden.
Eine Möglichkeit, den diesbezüglichen Verschleiss zu reduzieren ist es, die den Durchbruch definierenden Flächen mit einer Verschleissschutzschicht zu versehen. Dies kann sowohl bei dem Extrusionswerkzeug als auch bei der Kalibriervorrichtung zur Anwendung kommen.
Erfindungsgemäss werden nun die Kalibratorteile nicht als jeweils einstückiges Bauteil ausgebildet, sondern als Basiskörper, an denen jeweils ein Einsatz (Insert) vorgesehen ist, mittels welchem die den Durchbruch bildenden Flächen gebildet werden. Wird der Kalibrator beispielsweise aus einem Oberteil und einem Unterteil gebildet, so umfasst erfindungsgemäss das Unterteil einen Unterteil-Basiskörper in dem eine Einbuchtung in Form eines Grabens vorgesehen ist. In diese Einbuchtung wird passgenau ein Unterteil-Einsatz abnehmbar fixiert. Entsprechend umfasst das Oberteil einen Oberteil-Basiskörper mit einem abnehmbar fixierten Oberteil-Einsatz. In der Anwendung wirken Oberteil-Einsatz und Unterteil-Einsatz dergestalt zusammen, dass durch Teile ihrer Oberfläche der Durchbruch des Kalibrators definiert wird. Die Einsätze lassen sich aus den Basiskörpern entnehmen und aufgrund ihrer kleineren Abmessung einfacher ersetzen, aufbereiten oder ganz allgemein behandeln. Die Einsätze können beispielsweise entschichtet und neu mit einer Verschleissschutzschicht versehen werden. 2 zeigt den Querschnitt eines solchen Kalibartors 201 mit Basiskörper-Unterteil 203 und Unterteil-Einsatz 205, sowie Basiskörper-Oberteil 207 und Oberteil-Einsatz 209. Der Unterteil-Einsatz 205 und der Oberteil-Einsatz 209 wirken in diesem Beispiel so zusammen, dass ein Durchstoss mit kreisrundem Querschnitt entsteht.
Im Zusammenhang mit Verschleissschutzschichten kann der erfindungsgemässe Kalibrator besonders vorteilhaft innerhalb eines Testaufbaus eingesetzt werden. Standardmässig wird die Eignung eines Kalibrator-Profils nämlich so getestet, dass bei mässiger Geschwindigkeit mehrerere 100 km Material extrudiert und kalibriert werden und daraufhin das Profil des Kalibrators auf Verschleiss untersucht wird. Ein solches Vorgehen dauert in der Regel mehrere Monate und stellt somit für die Entwicklung von Verschleissschutzschichten in dieser Anwendung ein grosses Hindernis dar.
Demgegenüber wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, einen Kalibrator mit einer Anzahl von Einsätzen zu versehen. Jeder dieser Einsätze kann eine andere, zu testende Beschichtung tragen. Dementsprechend wird Kunststoffmaterial durch mehrere Kanäle gleichzeitig extrudiert, wobei sich im Test die Geschwindigkeit auf die maximale Leistungsfähigkeit des Extruders einstellen lässt. Die Dauer des entsprechenden Test verkürzt sich dabei um Faktoren.
3 zeigt den Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines solchen erfindungsgemässen Testkalibrators mit vier Einsätzen im Unterteil und vier Einsätzen im Oberteil. Insgesamt entstehen so vier Kanäle/Durchbrüche und es können acht unterschiedliche Oberflächen getestet werden. D. h. es können acht unterschiedliche Beschichtungen verglichen werden. Es kann aber auch vorteilhaft sein, zumindest eine der Oberflächen unbeschichtet zu belassen, um den Verschleiss der unbeschichteten Oberfläche als Referenz zu erhalten.
Eine Abwandlung der in 3 dargestellten Ausführungsform ist in 4 dargestellt. Dargestellt ist die Frontseite von Ober- und Unterseite eines Kalibrators. Deutlich zu sehen ist, wie sich die Breite der Einsätze sich in Richtung Oberfläche der Basiskörper verjüngt, d. h. kleiner wird. So lassen sich die Einsätze in einfacher Art und Weise von der Frontseite her einschieben und sind selbstfixiert. Um ein Herausrutschen zu vermeiden, können an der Frontseite zusätzlich Verriegelungen angeordnet werden. Natürlich kann derselbe Aufbau in einer Variante realisiert werden, bei der die Einsätze von der Rückseite eingeschoben werden.
5 zeigt den Querschnitt einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Testkalibrators. Dabei sind sechs Kanäle auf einem Zylinder realisiert, mit denen sich 12 unterschiedliche Oberflächen testen lassen. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass aufgrund des Symmetrie des Aufbaus die Wärmeverteilung für jeden Kanal nahezu identisch sein wird. Die Ergebnisse werden dadurch vergleichbarer.
Es wurde ein Kalibrator mit Durchbruch für eine Extruderanlage zum extrudieren von Kunststoffprofilen mit mindestens zwei zusammenwirkenden Teilen offenbart, wobei mindestens ein erstes der zumindest zwei Teile einen ersten Basiskörper umfasst. Am ersten Basiskörper ist eine erste Einformung vorgesehen in der ein erster Einsatz abnehmbar fixiert ist, wobei zumindest eine Fläche des ersten Einsatzes zumindest eine Fläche des Durchbruchs bildet.
Vorzugsweise umfasst ein zweites der zumindest zwei Teile einen zweiten Basiskörper an dem eine zweite Einformung vorgesehen ist in der ein zweiter Einsatz abnehmbar fixiert ist und zumindest eine Fläche des zweiten Einsatzes eine Fläche des Durchbruchs bildet.
Vorzugsweise werden die Flächen des Durchbruchs ausschliesslich durch Flächen des ersten und des zweiten Einsatzes gebildet.
Die den Durchbruch bildenden Flächen können vorteilhafter Weise mit einer Beschichtung, insbesondere mit einer Verschleissschutzbeschichtung versehen sein.
Der Querschnitt zumindest des ersten Einsatzes verjüngt sich zur Oberfläche des ersten Basiskörpers hin.
Der Kalibrator kann ein Testkalibrator sein, der mehrere Durchbrüche parallel umfasst, die so realisiert sind, dass in jedem der zumindest zwei Teile mehrere Einsätze vorgesehen sind, wobei jeweils ein Einsatz im ersten Teil mit einem Einsatz im zweiten Teil einen Durchbruch bildet.
Zusammen mit einem Extruder, einem dem Extruder nachgeschalteten Extruderwerkzeug, und dem Kalibrator kann eine Extruderanlage gebildet werden.
Der Testkalibrator kann zum Testen von Verschleissschutzschichten verwendet werden.
Es wurde ein Verfahren zum Testen von Beschichtungen offenbart, insbesondere zum Testen von Verschleissschutzbeschichtungen für Extruderanwendungen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem wie oben beschriebenen Testkalibrator zumindest einige der Einsätze mit unterschiedlichen Beschichtungen versehen werden und Kunststoffmaterial über eine vorbestimmte Zeit extrudiert wird und anschliessend die dem Kunststoff ausgesetzten Flächen der Einsätze auf Verschleiss untersucht werden.
Dabei kann zumindest einer der Einsätze unbeschichtet belassen werden und als Referenz herangezogen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 29803298 U1 [0002]
DE 29710291 U1 [0002, 0004]
DE 19900390 C [0003]

Claims

Kalibrator mit Durchbruch für eine Extruderanlage zum extrudieren von Kunststoffprofilen mit mindestens zwei zusammenwirkenden Teilen, wobei mindestens ein erstes der zumindest zwei Teile einen ersten Basiskörper umfasst, dadurch gekennzeichnet dass am ersten Basiskörper eine erste Einformung vorgesehen ist in der ein erster Einsatz abnehmbar fixiert ist wobei zumindest eine Fläche des ersten Einsatzes zumindest eine Fläche des Durchbruchs bildet.
Kalibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites der zumindest zwei Teile einen zweiten Basiskörper umfasst an dem eine zweite Einformung vorgesehen ist in der ein zweitet Einsatz abnehmbar fixiert ist und zumindest eine Fläche des zweiten Einsatzes eine Fläche des Durchbruchs bildet.
Kalibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen des Durchbruchs ausschliesslich durch Flächen des ersten und des zweiten Einsatzes gebildet werden.
Kalibrator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der den Durchbruch bildenden Flächen des ersten und/oder zweiten Einsatzes mit einer Beschichtung, vorzugsweise mit einer Verschleissschutzschicht versehen ist.
Kalibrator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt zumindest der ersten Einsatzes zur Oberfläche des ersten Basiskörpers hin verjüngt.
Testkalibrator der ein Kalibrator nach einem der vorangehenden Ansprüche ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrator mehrere Durchbrüche parallel umfasst, die so realisiert sind, dass in jedem der zumindest zwei Teile mehrere Einsätze vorgesehen sind welche, wobei jeweils ein Einsatz im ersten Teil mit einem Einsatz im zweiten Teil einen Durchbruch bildet.
Extruderanlage mit Extruder, einem dem Extruder nachgeschalteten Extruderwerkzeug, und zumindest einem Kalibrator nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Verwendung eines Testkalibrators nach Anspruch 6 zum Testen von Verschleissschutzschichten.
Verfahren zum Testen von Beschichtungen, insbesondere Verschleissschutzbeschichtungen für Extruderanwendungen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Testkalibrator nach Anspruch 6 zumindest einige der Einsätze mit unterschiedlichen Beschichtungen versehen werden und Kunststoffmaterial über eine vorbestimmte Zeit extrudiert wird und anschliessend die dem Kunststoff ausgesetzten Flächen der Einsätze auf Verschleiss untersucht werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Einsätze nicht beschichtet wird und als Referenz herangezogen wird.