DE1753636B2

DE1753636B2 - Profilgussmaschine zum verarbeiten thermoplastischer kunststoffe zu profilmaterial

Info

Publication number: DE1753636B2
Application number: DE1968A0058014
Authority: DE
Inventors: Wigle Sjoerd Dipl.-Ing Dieren Overdiep (Niederlande)
Original assignee: Akzo N.V, Arnheim (Niederlande)
Priority date: 1967-01-27
Filing date: 1968-01-23
Publication date: 1978-01-26
Also published as: IE32333L; IE32333B1; AT307015B; FR1564582A; DE1753636A1; DE1753636C3; ES349788A1; BE709932A; NL6701289A; DK121534B; SE318402B; JPS4819701B1; CH486983A; GB1217246A; ES349789A1; US3551545A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Profilgußmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei gattungsgemäßen Profilgußmaschinen stellt die gekühlte Preßform die Austrittsöffnung der Formgebungseinrichtung dar, hinter welcher das hergestellte Profil seine endgültige Form hat. Die Zugwalzenanordnung dient zum Druckausgleich zwischen ihr als Abzugsvorrichtung und dem formgebenden Werkzeug.

Diese Gattung von Profilgußmaschinen unterscheidet sich daher von solchen, bei denen ein Druckausgleich vor dem Austritt des Profils aus einer Düse oder Kalanderwalzen und damit zwischen Extruder und Austritt aus der Formgebungseinrichtung stattfindet (vgl. DT-PS 7 07 038 und ältere DT-AS 17 04 640).

Bei einer gattungsgemäßen Profilgußmaschine gemäß internem Stand der Technik der Anmelderin übt die Zugwalzenanordnung eine kontinuierliche Zugspannung auf das kontinuierlich aus der Preßform austretende Profil aus.

Bei der Herstellung von Stangen aus den verschiedensten thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere aus Polyamiden, gibt es bei dieser gattungsgemäßen Profilgußmaschine keine Schwierigkeiten. Bei der Herstellung von Stangen oder anderem Profilmaterial aus neuerdings im Handel befindlichen Kunststoffen kommt es jedoch zu überraschenden Schwierigkeiten. Insbesondere trifft dies im Fall von Kunststoffen auf der Basis von Polyäthylen Terephthalat zu (vgl. z. B. DT-OS 15 69 591 und DT-OS 15 69 600).

Diese Grupppe Kunststoffe umfaßt auch Gemische aus Polyäthylen Terephthalat mit Polypropylen, Poly-4-methylpenten oder 0,001 bis 0,5 Gewichtsprozent eines ungelösten Feststoffs mit einer durchschnittlichen eo Teilchengröße von 2 Mikron oder weniger, gegebenenfalls in Kombination mit einer Flüssigkeit, die die Kristallisation des Polymers fördert. Insbesondere umfaßt diese Gruppe Kunststoffe diejenigen Gemische, in denen das Polyäthylen Terephthalat eine relative h·; Viskosität von mindestens 1,70 hat (gemessen an einer 1 Gewichtsprozent-Lösung in Metakresol bei 25°C). Ähnliche Schwierigkeiten treten auch beim Gießen von Profilmaterial aus einer Reihe anderer Kunststoffe auf, z. B. Polyphenylenoxid, Polyazetal, Polykarbonat mud den ABS-Polymeren. Diese Schwierigkeiten lieg:i:n hauptsächlich darin, daß die Stange beim Austreten aus der Preßform eine unregelmäßige Oberffläche besitzt oder sogar Hohlräume bzw. Lunker an der Oberfläche oder im Innern aufweist. Derartige Stangen können natürlich nicht als Erzeugnisse von hoher Qualität auf den Markt gebracht werden.

Es ist bereits bekannt, eine von Blasen und Lunker freie Strangprofilherstellung (DT-AS 12 14 868) oder einer, konstanten Profilquerschnitt (FR-PS 14 33 1*4) dadurch anzustreben, daß unterschiedliche Drücke bzw. Reibungswiderstände in einer Kalibrierbüchse gemessen werden und bei Abweichung von Sollwerten die Abzugsgeschwindigkeit des Profils nachgestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine störungsfreiere Verfestigung der Schmelze in der gekühlten Preßform zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer gattungsgemäßen Profilgußmaschine gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf einer völlig neuen Erkenntnis der fortlaufenden Herstellung von Stangen und anderem Profilmaterial. Bisher war man immer darum bemüht, daß die Stangen in der Preßform so einheitlich und fortlaufend wie möglich geformt werden und aus der Preßform mit einer Geschwindigkeit austreten, d>° so annähernd konstant wie möglich ist. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist jedoch derartig konstruiert, daß es einen gewissen periodischen Ablauf in der Bildung des Profilmaterials und dem Weg, in dem es aus der Preßform austritt, gibt. Infolgedessen kann sich die Kunststoffschmelze eine gewisse Zeitlang in der Preßform von deren Wand her nach innen erhärten, während die Schmelze unbewegt ist. Ehe nicht ein Rohr aus erhärteter Masse in ausreichender Dicke gebildet ist, wird das Profilmaterial nicht durch die Preßform vorwärtsbewegt. Es hat sich gezeigt, daß dies eine Voraussetzung für die Herstellung von Stangen aus den obengenannten Werkstoffen ist. Wenn die Schmelze sich in Anlage an der Wand der Preßform erhärtet, wird das aus erhärteter Masse gebildete Rohr durch den in der geschmolzenen Masse innerhalb des Rohrs herrschenden Druck gegen die Wand der Preßform gedruckt. Außerdem übt die Schmelze eine Kraft längs der Achse des Profilmaterials in derselben Richtung v/ie die Zugkraft aus, die durch die Abzugsanordnung auf das Profilmaterial aufgebracht wird. Indem man die Zugkraft, die von der Abzugsanordnung auf die Stange aufgebracht wird, gemäß einem besonderen Programm variiert, ist es möglich, das Rohr aus erhärteter Masse während seiner Entstehung unbewegt zu haben und es anschließend vorwärts zu bewegen, wenn es dick genug ist. Auf diese Weise kann man das Rohr nur dann vorwärts bewegen, wenn seine Wand so dick ist, daß es nicht unter der Einwirkung der bei seiner Bewegung auf das Rohr aufgebrachten Kräfte bricht oder springt. Wahrscheinlich ist dies eine Voraussetzung zum Erzielen einer glatten Stangenoberfläche.

In dem Moment, in dem das gebildete Rohr aus erhärteter Masse in der Preßform verschoben wird, ist der Reibungswiderstand zwischen dem Rohr und der Preßform praktisch völlig aufgehoben. Unter besonderen Umständen sollte sogar bei dieser Bewegung eine gewisse Bremskraft aufgebracht werden, um die Bildung von Hohlräumen in dem Profil, z. B. durch zu weiles Hindurchrutschen durch die Preßform, so daß die

Schmelze den freigemachten Raum nicht rasch genug wieder auffüllt, zu verhindern.

Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Zeitspanne der aufgebrachten Abzugskraft einer Länge von 1 bis 20 mm des produzierten Profilmaterials entspricht. Es hat sich gezeigt, daß unter diesen Bedingungen die periodische Extrusion am besten zu steuern ist und ein Erzeugnis von hoher Qualität erhalten wird, und daß die Profilgußmaschine mit der bestmöglichen Produktionsgeschwindigkeit arbeitet.

Die erfindungsgemäße Profilgußmaschine kann in vorteilhafter Weise insbesondere für die Herstellung von Stangen mit einem Durchmesser von mehr als 30 mm aus einem Kunststoff mit einem Elastizitätsmodul von mindestens 10 000 kg/cm² bei 20⁰C verwendet werden. Die Herstellung dieser Art von Stangen mit Hilfe der bekannten Vorrichtungen verursachte ernsthafte Schwierigkeiten.

Es gibt verschiedene mögliche Konstruktionen der Prolilgußmaschine, mit deren Hilfe die beschriebenen Änderungen der Abzugskraft verwirklicht werden könnten. Eine bevorzugte Konstruktion erhält man, wenn das Federelement zwischen der Stranpreßvorrichtung und einem die Zugwalzen tragenden Abzugsrahmen angeordnet ist. Es hat sich herausgestellt, daß bei Verwendung dieser überraschend einfachen Konstruktion die Abzugskraft durch die Vorrichtung selbst periodisch variiert wird. Obgleich diese Erscheinung nicht ganz verständlich ist, könnte man sie wie folgt erklären: Wenn die Abgabe der mit Schnecke arbeitenden Strangpreßvorrichtung und die Geschwindigkeit der Abzugsanordnung richtig eingestellt is'., bewegt sich die Abzugsanordnung während der Zeitspanne, in der die sich bildende Stange unbewegt ist, und gegen die Reaktion des Federelements in Richtung zu der mit Schnecke arbeitenden Strangpreßvorrichtung. Hierdurch nimmt die Zugkraft langsam zu. In dem Augenblick, in dem die Zugkraft ihren höchsten Wert erreicht hat, ein Augenblick, der mit demjenigen zusammenfallen sollte, in dem das gebildete Rohr aus erhärteter Masse innerhalb der Preßform dick genug ist, schlüpft das gebildete Rohr hindurch, wobei das Federelement die Abzugsanordnung in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt. Anschließend wiederholt sich dieser Arbeitszyklus.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Profilgußmaschine teils als Seitenansicht und teils im Schnitt und

F i g. 2 eine schematische Darstellung der Zugkraftänderung in den stangenförmigen Profilen während ihrer Herstellung.

In Fig. 1 ist eine mit einer Schnecke arbeitende Strangpreßvorrichtung 1 gezeigt, welcher Körnchen eines thermoplastischen Kunststoffs durch einen Einschütttrichter 2 zugeführt werden können. Diese Körnchen werden in der Strangpreßvorrichtung 1 geschmolzen. Die Schmelze wird unter Drück einer Preßform 3 zugeführt. Es ist auch eine Vorrichtung μ möglich, in der der mit Schnecke arbeitenden Strangpreßvorrichtung 1 eine Schmelze des thermoplastischen Kunststoffs zugeführt wird.

Der Maschinenzylinder, in dem eine sich drehende Schnecke untergebracht ist, wird in bekannter, nicht <v> gezeigter Weise erhitzt, und die Preßform 3 wird in ebenfalls bekannter Weise gekühlt. Infolgedessen kann die Schmelze von der Innenwand der Preßform 3 her nach innen hart werden. Am Ausgang aus der Preßform 3 sollte das stangenförmige Profil 4 größtenteils erhärtet sein, so daß eine Zugrakft auf ^ie aufgebracht werden kann.

Diese Zugkraft kann mit Hilfe von drei Zugwalzenpaaren 5, 6; 7, 8; 9, 10 auf das star.genförmige Profil 4 aufgebracht werden. Die Zugwalzenpaare 5 bis 10 bilden einen Teil eines Abzugsrahmens 14, der nur sehr schematisch dargestellt ist und der in der DT-OS 16 79 893 näher beschriebenen Bauart entspricht. Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Profilgußmaschine ist der Abzugsrahmen 14 in einem Abstand von 1 m vom Ausgang der Preßform 3 angebracht. Es sind verschiedene Arten von Abzugsrahmen 14 möglich. Mit Hilfe von drei Druckluftzylindern 11, 12, 13 werden die Zugwalzen 5, 7 und 9 in Richtung zu den Zugwalzen 6, 8 und 10 gepreßt. Außerdem werden die Zugwalzen 5 bis 10 in den durch die Pfeile angedeuteten Richtungen gedreht. Dadurch können die Zugwalzen 5 bis 10 mittels Reibung eine Zugkraft auf die stabförmigen Profile 4 übertragen. Der Abzugsrahmen 14 ist auf dem Boden mehr oder weniger federnd, vorzugsweise mittels Gummiblöcken 15 und 16, angebracht. Außerdem ist er mehr oder weniger federnd mit der Strangpreßvorrichtung 1 gekuppelt.

Das als elastische Kupplung dienende Federelement wird unter anderem mit Hilfe von zwei Stangen 17 und 18 geschaffen, die an dem Abzugsrahmen 14 befestigt sind, und mit Hilfe von zwei Stangen 19 und 20, die über einen Ring 21 am Zylinder der Strangpreßvorrichtung 1 befestigt sind. Die Stangen 17 und 18 tragen zwei sich in axialer Richtung erstreckende Schraubbolzen 23 und 22, die sich durch öffnungen in den abgebogenen Enden der Stangen 19 und 20 erstrecken. Zwei Muttern 25 und 27 verhindern, daß die Schraubbolzen 23 und 22 aus den öffnungen rutschen. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind als eigentliches Federelement zwei Kompressionsfedern 24 und 26 derartig um die Schraubbolzen 22 und 23 herum vorgesehen, daß sich die Stangen 17, 19 und 18, 20 nur gegen die Wirkung dieser Federn zueinander bewegen können. Im Betrieb ist das im Formprozeß befindliche stangenförmige Profil zeitweise unbewegt. Wenn die Zugwalzen 5 bis 10 gedreht werden, üben sie nicht nur eine Zugkraft auf die Stange 4 aus, sondern bewegen sich auch in Fig. 1 gesehen nach links. Infolgedessen werden die Federn 24 und 26 zusammengepreßt, so daß die auf die Stange 4 ausgeübte Zugkraft zunimmt.

Fig. 2 zeigt schematisch die Änderung der auf das stangenförmige Profil 4 ausgeübten Axialkraft. Diese Änderung wird nach einer Zeitspanne Twiederholt und zeigt innerhalb dieser Zeitspanne T zwei deutliche Phasen. Das Steigen der Zugkraft P ist in der Zeichnung durch die Phase 11 angedeutet. Während dieser Phase t \ wird innerhalb der Preßform 3 gegen deren gekühlte Innenwand ein Rohr aus erhärteter Masse gebildet, dessen Dicke langsam zunimmt. Wegen des Drucks der im Rohr eingeschlossenen geschmolzenen Masse wird das Rohr gegen die Innenwand der Preßform 3 gepreßt gehalten, und hierdurch ist die Reibungskraft zwischen dem Rohr und der Preßform so groß, daß die auf das stangenförmige Profil 4 ausgeübte Zugkraft Pausgeglichen wird. Im Moment, in dem die Zugkraft ^aufgrund des langsamen Druckanstiegs der Federn 24 und 26 einen gegebenen Höchstwert erreicht, löst sich das Rohr aus erhärteter Masse von der Innenwand der Preßform 3 und das stangenförmige Profil 4 gleitet nach rechts. Dadurch dehnen sich die Federn 24 und 26 in

Stellungen aus, in denen die Muttern 25 und 27 Anschläge bilden (Phase o). Soblad das Profil hindurchgerutscht ist, liefert die mit Schnecke arbeitende Strangpreßvorrichtung mehr Schmelze, die gegen das stangenförmige Profil 4 gepreßt wird. Wenn dies geschieht, ehe eine Reibungskraft zwischen dem Profil 4 und der Innenwand der Preßform 3 erzeugt worden ist, wird auf das Profil 4 eine kleine Kraft ausgeübt. Allerdings muß diese Kraft nicht unbedingt in allen Fällen erzeugt werden. Wenn sie entsteht, können die Zugwalzen 5 bis 10 eine sehr kurze Zeitlang als Bremswalzen wirken. Praktisch unmittelbar nach dieser Phase hängt sich neu erhärtete Schmelze an das stangenförmige Profil 4 an, und dadurch wird wieder eine Reibungskraft zwischen dem Profil 4 und der Preßform 3 erzeugt. Sehr bald kann diese Reibungskraft der Zugkraft in dem Profil 4 Widerstand leisten, und daraufhin wiederholt sich der oben beschriebene Arbeitszyklus.

Es ist klar, daß ein dem in Fig. 2 gezeigten entsprechender Zyklus auch verwirklicht werden kann, wenn andere Konstruktionen der Profilgußmaschine als die in der Zeichnung gezeigte verwendet werden. Zum Beispiel ist es möglich, die Antriebsvorrichtung für die Zugwalzen 5 bis 10 mit einer Kupplung zu versehen, die einen Totgang zwischen den Kuppelstellen hat, in denen beim Betrieb der Anlage die auf das Profil 4 ausgeübti Zugkraft ihren Höchstwert hat bzw. nicht vorhanden isl Diese Kupplung sollte vorzugsweise ein federndes Tei besitzen, welches gespannt wird, wenn die Zugwalzen ί bis 10 eine Zugkraft auf das Profil 4 ausüben. Natürlich können die obenerwähnten Ziele auch bei Verwendung anderer Konstruktionen der Abzugsanordnung, wie hiei des Abzugsrahmens 14, verwirklicht werden.

Das Federelement 24, 26 zwischen der mit Schnecke

ίο arbeitenden Strangpreßvorrichtung 1 und der Abzugs anordnung kann auch von dem stangenförmigen Profil <■ selbst gebildet werden. Allerdings sollte dann die Abzugsanordnung in genügend großem Abstand vor der Preßform 3 angebracht sein, wobei dieser Abstanc mit zunehmendem Stangendurchmesser und Elastizi tätsmodul des Werkstoffs zunehmen sollte. Daher wire besonders unter diesen Umständen bevorzugt eine Profilgußmaschine verwendet, bei der das Federele ment 24, 26 in die Maschine selbst eingebaut ist Obgleich bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung die Abzugsanordnung und die mit Schnecke arbeitende Strangpreßvorrichtung sich im Verhältnis zueinandei zwischen zwei extremen Stellungen, die von feststehen den Anschlägen bestimmt sind, bewegen können, ist ei auch möglich, daß diese Anschläge federnde Elemente 24,26 mit steiler Federungscharakteristik sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Profilgußmaschine zum Verarbeiten thermoplastischer Kunststoffe mit einer Formgebungseinrichtung, die einen Schneckenextruder aufweist, in welchem die geförderte Schmelze unter Druck steht, und aus der das geformte Profil durch eine an der Strangpreßvorrichtung befestigte gekühlte Preßform austritt, in der sich das Profil verfestigt, und mit ^|0 einer das geformte Profil aus der Preßform abziehenden Zugwalzenanordnung dadurch gekennzeichnet, daß die Zugwalzenanordnung (5—10) in Richtung der Profilextrusion zwischen zwei Grenzstellungen hin- und herbewegbar ist, und daß ein Federelement (24, 26) vorgesehen ist, welches bei Bewegung der Zugwalzenanordnung (5—10) in Richtung auf die Strai.gpreßvorrichtung (1) eine zunehmende Rückstellkraft ausübt.

2. Profilgußmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (24, 26) zwischen der Strangpreßvorrichtung (1) und einem die Zugwalzen (5—10) tragenden Abzugsrahmen (14) angeordnet ist.

25