DE2239746A1

DE2239746A1 - Vorrichtung zum kalibrieren von stranggepressten profilen, insbes. hohlprofilen, aus thermoplastischem kunststoff

Info

Publication number: DE2239746A1
Application number: DE2239746A
Authority: DE
Inventors: Fritz Reifenhaeuser; Hans Reifenhaeuser
Original assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Current assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date: 1972-08-12
Filing date: 1972-08-12
Publication date: 1974-02-21

Description

Vorrichtung zum Kalibrieren von stranggepreßten Profilen, insbes. Hohlprofilen, aus thermoplastischem Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kalibrieren von stranggepreßten Profilen, insbes. von stranggepreßten Hohlprofilen, aus thermoplastischem Kunststoff hinter dem Spritzkopf einer Kunststoffschneckenstrangpresse. - Es mag sich dabei um Rohre, um U-Profile, T- oder I-Profile oder um solche handeln, die, wie Rolladenprofile, Fußleistenprofile u. dergl., aus hohlen Profilteilen sowie angeschlossenen Stegen und Flanschen zusammengesetzt sind.
Die bekannteste Vorrichtung zum Kalibrieren von stranggepreßten Profilen aus thermoplastischem Kunststoff ist die sog. Vakuumkalibriervorrichtung (vgl. DT-PS 1 201 038). Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des zu kalibrierenden Profils ein Unterdruck angreift, der das zu kalibrierende Profil gegen die Konturen der Kalibrierwerkzeuge oder des Kalibrierwerkzeuges "saugt", - während auf der anderen Seite, bei Hohlprofilen im Innern, der statische Druck der Atmosphäre herrscht. Das hat sich an sich, insbes. in der Ausführungsform mit gekühlten Kalibrierwerkzeugen, bewährt und ermöglicht die kontinuierliche Kalibrierung von stranggepreßten Profilen aus thermoplastischem Kunststoff aus der Extrusionswärme heraus, und zwar mit sehr geringen einstellbaren Toleranzen in bezug auf die angestrebten Fertigmaße der Profile, die statistischen Schwankungen kaum unterworfen sind. Allerdings muß die Vakuumkalibriervorrichtung so lang ausgeführt oder durch Hintereinanderschaltung von Vakuumkalibriervorrichtungen des beschriebenen Aufbaus so vervielfältigt werden, daß die in der dadurch langen Kalibrierstrecke stattfindende Abkühlung eines zu kalibrierenden Profils ausreicht, um zu verhindern, daß im Profil, insbes.
in dickeren Wandungsteilen eines Profils, verbleibende Extrusionsrestwärme über Replastifizierung und Relaxation Verformungen auslöst, nachdem das Profil die Vakuumkalibriervorrichtung verlassen hat. Das gilt besonders für komplizierte Profile und führt oft zu beachtlichen Längen der Vakuumkalibriervorrichtung, auch wenn ein Kühlbecken nachgeschaltet ist, in das das kalibrierte Profil nach Verlassen der Vakuumkalibriervorrichtung einläuft.
Im übrigen kennt man Vorrichtungen zum Kalibrieren von stranggepreßten Profilen und insbes. Hohlprofilen aus thermoplastischem Kunststoff in Form sog. Unterdruckkalibriertanks. Ein solcher Unterdruckkalibriertank besteht im allgemeinen aus einem Vakuumbehälter, der von einer Knhlflussigkeit, zumeist Kühlwasser, durchflossen wird, wobei in der Kühlflüssigkeit hintereinandergeschaltete Kalibrierwerkzeuge angeordnet sind. Hier kommt man ohne Schwierigkeiten zu einer sehr schnellen Abkühlung, abhängig von der Temperatur der Kühlflüssigkeit. Enge Toleranzen in bezug auf die Fertigmaße der Profile lassen sich jedoch kaum einhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Kalibrieren von stranggepreßten Profilen, und insbes. von Hohlprofilen, aus thermoplastischem Kunststoff zu schaffen, die sehr genaue Kalibrierung mit engen Toleranzen in bezug auf die Fertigmaße der kalibrierten Profile zuläßt, zwar mit den Hilfsmitteln der sog. Vakuumkalibrierung arbeitet, - jedoch mit sehr kurzen Kalibrierstrecken zum Ergebnis kommt, und zwar auch dann, wenn es sich um verhältnismäßig komplizierte Profile handelt.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kalibrieren von stranggepreßten Profilen, insbes. Hohlprofilen, aus thermoplastischem Kunststoff hinter dem Spritzkopf einer Kunststoffschneckenstrangpresse. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: a) Hinter dem Spritzkopf der Kunststoffschneckenstrangpresse ist zunächst eine Vakuumkalibriervorrichtung mit Kühleinrichtung angeordnet, b) hinter der Vakuumkalibriervorrichtung befindet sich ein von einem Kühlmittel durchflossener Unterdruckkalibriertank, wobei die Vakuumkallbriervorrichtung so ausgelegt ist, daß in der Vakuumkälibriervorrichtung lediglich die Außenhaut und ggf.
vorhandene äußere Profilpartien sowie Feinkonturen ihre endgültige Form annehmen, wobei der Unterdruckkalibriertank so ausgelegt ist, daß sein Kühlmittel die Extrusionsrestwärme abführt. Als Kühlmittel für den Kalibriertank dient im allgemeinen Wasser. - Unter der Formulierung, daß lediglich die Außenhaut und ggf. vorhandene äußere Profilpartien sowie Feinkonturen ihre endgültige Form annehmen, wird verstanden, daß nur dort die Abkühlung des thermoplastischen Kunststoffes hinreichend weit geführt ist, während im übrigen die verbleibende Extrusionsrestwärme nicht nur die Profile in mehr oder weniger plastlschem Zustand läßt sondern darüber hinaus ausreichen würde, um das Profil hinter der Vakuumkalibriereinrichtung durch Replastifizierung oder Relaxation erheblich und mehr oder weniger zerstörend zu verformen, und zwar auch dann, wenn man das Profil in ein Kühlbecken infUhren würde. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß für eine genaue Kalibrierung, auch bei engen und sehr engen Toleranzen, eine im Sinne der obigen Ausführungen durchgeführte Oberflächenschichtkalibrierung oder Außenschalenkalibrierung ausreichend ist, wenn dafür gesorgt wird, daß die Extrusionsrestwärme das so gleichsam mit harter Schale ausgerüstete, im übrigen aber noch weitgehend plastische Profil nicht zerstört. Erfindungsgemäß wird in der Vakuumkalibriervorrichtung zunächst diese Oberflächenschichtkalibrierung durchgeführt, die im Anschluß daran in den Unterdruckkalibriertank eingefroren wird. Im Ergebnis entsteht eine sehr genaue Kalibrierung, die insbes. auch für Feinkonturen geeignet ist und es zuläßt, extrem geringe Toleranzen für die Fertigmaße zu garantieren, während nichtsdestoweniger mit einer sehr kompakten Kalibriervorrichtung gearbeitet werden kann. Die kalibrierten Profile sind sehr weitgehend frei-von inneren Spannungen und daher langfristig fertigmaßstabil und frei von Langzeitrelaxationserscheinungen. Das gilt für die verschiedensten Werkstoffe. Auf ein nachgeschaltetes Kühlbecken kann verzichtet werden, wenn die Nachschaltung eines solchen auch im Rahmen der Erfindung liegt. Bei den Profilen kann es sich, wie eingangs bereits beschrieben, um Hohlprofile, um offene Profile oder auch um Kombinationen beider Ausführungsformen handeln. Die Wanddicke der Profile spielt für das Ergebnis keine Rolle. Besonders einfach kommt man zu der angestrebten Auslegung der Vakuumkalibriereinrichtung, wenn nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung die Vakuumkalibriereinrichtung aus einer Mehrzahl von mit Spaltabstand hintereinander angeordneten Kalibrierwerkzeugen besteht, die in einem an eine Unterdruckquelle angeschlossenen Unterdruckgehäuse untergebracht sind, und daß die Kalibrierwerkzeuge umlaufende Kühlkanäle aufweisen. Die Abführung der Extrusionsrestwärme gelingt auf sehr einfache Weise, wenn die Kühlung der einzelnen Kalibrierwerkzeuge unabhängig voneinander steuerbar oder regelbar ist.
Im einzelnen bestehen mehrere Möglichkeiten der Gestaltung der Vakuumkalibriereinrichtung einerseits, des Unterdruckkalibriertanks andererseits. - Bezüglich der Vakuumkalibriereinrichtung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkalibriereinrichtung aus einer Mehrzahl von mit Spaltabstand hintereinander angeordneten Kalibrierwerkzeugen besteht, die in einem an eine Unterdruckquelle angeschlossenen Unterdruckgehäuse untergebracht sind, und daß die Kalibrierwerkzeuge umlaufende Kühlkanäle aufweisen.
Dabei kann es zweckmäßig sein, die Anordnung so zu treffen, daß die Kühlung der einzelnen Kalibrierwerkzeuge unabhängig voneinander steuerbar oder regelbar ist. Spaltabstand bedeutet, daß der Abstand zwischen hintereinander angeordneten Kalibrierwerkzeugen verhältnismäßig klein ist in bezug auf die in Durchzugrichtung der Profile gemessene Dicke der Kalibrierwerkzeuge selbst. - Bezüglich der Gestaltung des Unterdruckkalibriertanks ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruckkalibriertank eine Mehrzahl von mit (erheblichem) Kühlabstand voneinander angeordneten Kalibrierscheiben aufweist, die in einem an eine 'Unterdruckquelle angeschlossenen Unterdruckbehälter für das Kühlmittel angeordnet sind, und daß das Profil zwischen den Kalibrierscheiben von dem Kühlmittel umspült ist. Die Anzahl der Kalibrierscheiben richtet sich nach den Verhältnissen.
Im Rahmen der Erfindung kann die Vorrichtung zum Kalibrieren von stranggepreßten Profilen grundsätzlich so ausgelegt sein, daß die stranggepreßten Profile nach Verlassen des Spritzkopfes und vor Eintritt in die Vorrichtung zum Kalibrieren in bezug auf ihren Durchmesser noch eine Aufweitung erfahren müssen, sie kann aber auch so gestaltet sein, daß eine Durchmesserreduzierung oder Einziehung eintritt. Das hängt unter anderem auch von den thermoplastischen Kunststoffen ab, aus denen die stranggepreßten Profile, die es zu kalibrieren gilt, aufgebaut sind.
Zu extremen Ergebnissen in bezug auf die Genauigkeit kommt man dann, wenn nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung die Kalibrierwerkzeuge der Vakuumkalibriervorrichtung und ggf. auch die Kalibrierscheiben des Unterdruckkalibriertanks einzeln oder alle gemeinsam als Ziehwerkzeuge dimensioniert sind. Darunter wird verstanden, daß die Profile beim Passieren dieser Ziehwerkzeuge noch eine Querschnittsreduzierung erfahren.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine# erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kalibrieren von stranggepreßten Profilen aus thermoplastischem Kunststoff, Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt in Richtung B-B durch den Gegenstand nach Fig. 1.
Die in den-Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum Kalibrieren von stranggepreßten Profilen 1 aus thermoplastischem Kunststoff hinter dem Spritzkopf 2 einer nicht gezeichneten Kunststoffschneckenstrangpresse. Im Ausführungsbeispiel mag es sich um die Kalibrierung eines stranggepreßten Hohlprofils, nämlich eines Rohres i aus thermoplastischem Kunststoff handeln.
Man entnimmt aus der Fig. 1, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung kombiniert ist aus einer Vakuumkalibriervorrichtung 3, die hinter dem Spritzkopf 2 der Kunststoffschneckenstrangpresse angeordnet ist, und einem von einem Kühlmittel 4 durchflossenen Unterdruckkalibriertank 5, der an die Vakuumkalibriervorrichtung 3 anschließt. Im allgemeinen wird man die Anordnung insgesamt so treffen, wie es auch die Fig. 1 zeigt, wo nämlich zunächst zwischen Spritzkopf 2 und Vakuumkalibriervorrichtung 3 ein kleiner Abstand verwirklicht ist, der eine Querschnittseinziehung des zu kalibrierenden Profils 1 zuläßt, während unmittelbar an die Vakuumkalibriervorrichtung 3 der Unterdruckkalibriertank 5 angeschlossen ist. Die Vakuumkalibriervorrichtung 3 ist so ausgelegt, daß in der Vakuumkalibriervorrichtung 3 lediglich die Außenhaut und ggf. vorhandene äußere Profilpartien sowie eventuell vorhandene Feinkonturen des Profils 1 ihre endgültige Form annehmen, - während im übrigen die verbleibende Extrusionsrestwärme ausreichen wUrde, um das Profil 1 hinter der Vakuumkalibriereinrichtung 3 erheblich und zerstörend zu verformen, und zwar auch dann, wenn Einführung in ein nachgeschaltetes Kühlbecken erfolgen würde. In dem vergrößerten Ausschnitt der Fig. 2 ist erkennbar, daß nur die Außenhaut la des zu kalibrierenden Rohres 1 in der Vakuumkalibriereinrichtung 3 ausreichende Abkühlung erfahren hat. Dazu ist diese abgekühlte Außenhaut la mit einer besonderen Schraffur versehen, das Innere lb der Rohrwandung ist noch in einem mehr oder weniger plastischen Zustand. Erfindungsgemäß ist jedoch der Unterdruckkalibriertank 5 so ausgelegt, daß sein Kühlmittel 4 - zumeist Wasser die Extrusionsrestwärme abführt. Mit anderen Worten wird der in der Vakuumkalibriereinrichtung 3 erzeugte Zustand gleichsam eingefroren.
Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung besteht die Vakuumkalibriereinrichtung 3 aus einer Mehrzahl von mit Spaltabstand 6 hintereinander angeordneten Kalibrierwerkzeugen 7, die in einem an eine Unterdruckquelle 8 angeschlossenen Unterdruckgehäuse 9 untergebracht sind. Die Kalibrierwerkzeuge 7 selbst besitzen umlaufende Kühlkanäle 10, die im allgemeinen den#Profilkonturen- folgen. Die Kühlung der einzelnen Kalibrierwerkzeuge 7 kann unabhängig voneinander steuerbar oder regelbar sein.
Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung und im Ausführungsbeispiel ist die Anordnung fernerhin so getroffen,daß der Unterdruckkalibriertank 5 eine Mehrzahl von mit Kühlabstand 11 voneinander angeordneten Kalibrierscheiben 12 aufweist, die in einem ebenfalls an der Unterdruckquelle 8'angeschlossenen Unterdruckbehälter 13 für das Kühlmittel 4 angeordnet sind. Das Profil 1 ist zwischen den Kalibrierscheiben 12 von dem Kühlmittel 4 umspült. Die Dicke der Kalibrierscheiben 12 ist grundsätzlich beliebig, im allgemeinen handelt es sich um verhältnismäßig dünne Kalibrierscheiben 12, die ihrerseits nicht der besonderen Kühlung bedürfen. Man erkennt aus Fig. 1 unmittelbar, daß die Kalibrierwerkzeuge 7 der Vakuumkalibriereinrichtung 3 aber auch die Kalibrierscheiben 12 des Unterdruckkalibriertanks einzeln oder alle zugleich auch als Ziehwerkzeuge dimensioniert sein können.

Claims

Ansprüche

@ Vorrichtung zum Kalibrieren von stranggepreßten Profilen, insbes. von stranggepreßten Hohlprofilen, aus thermoplastischem Kunststoff hinter dem Spritzkopf einer Kunststoffschneckenstrangpresse, g e k e n n z e i c h n e t durch die Kombination der folgenden Merkmale: a) hinter dem Spritzkopf (2) der Kunststoffschneckenstrangpresse ist zunächst eine Vakuumkalibriereinrichtung (3) mit Kühleinrichtung (10) angeordnet, b) hinter der Vakuumkalibriervorrichtung (3) befindet sich ein von einem Kühlmittel (4) durchflossener Unterdruckkalibriertank (5), wobei die Vakuumkalibriereinrichtung (3) so ausgelegt ist, daß in der Vakuumkalibriereinrichtung (3) lediglich die Außenhaut und ggf. vorhandene äußere Profilpartien sowie Feinkonturen des zu kalisierenden Profils (1) ihre endgültige Form annehmen, wobei ferner der Unterdruckkalibriertank (5) so ausgelegt ist, daß sein Kühlmittel (4) die Extrusionsrestwärme abführt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkalibriereinrichtung (3) aus einer Mehrzahl von mit Spaltabstand (6) hintereinander angeordneten Kalibrierwerkzeugen (7) besteht, die in einem an eine Unterdruckquelle (8) angeschlossenen Unterdruckgehäuse (9) untergebracht sind, und daß die Kalibrierwerkzeuge (7) umlaufende Kühlkanäle (10) aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der einzelnen Kalibrierwerkzeuge (7) unabhängig voneinander steuerbar oder regelbar ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruckkalibriertank (5) eine Mehrzahl von mit Kühlabstand (11) voneinander angeordneten Kalibrierscheiben (12) aufweist, die in einem an eine Unterdruckquelle (8) angeschlossenen Unterdruckbehälter (13) für das Kühlmittel (4) angeordnet sind, und daß das Profil {1)' zwischen den Kalibrierscheiben (12) von dem Kühlmittel (4) umspült ist.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierwerkzeuge (7) der Vakuumkalibriereinrichtung (3) und ggf. auch die Kalibrierscheiben (12) des Unterdruckkalibriertanks (5) einzeln oder alle gemeinsam als Ziehwerkzeuge dimensioniert sind.