DE2554239A1

DE2554239A1 - Verfahren und vorrichtung zum ummanteln eines extrudierten kernprofiles aus kunststoff

Info

Publication number: DE2554239A1
Application number: DE19752554239
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl Ing Nachtigall; Michael Dipl Ing Wienand
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1975-12-03
Filing date: 1975-12-03
Publication date: 1977-06-16

Description

Verfahren und Vorrichüwg zum Ummanteln eixlee extru#ierten Kern
profiles aus Kunststoff Der Gegenstand der erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ummanteln mit einem Kunststoff von durch Extrusion hergestellten Profilen aus Kunststoff und auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, die mit einem Extruder mit einem hohlen Dorn zur Extrusion des Kernprofils und einem weiteren Extruder zur Extrusion des Mantelmaterials und einem J?rofilwerkzeug für das ummantelte Kernprofil ausgerüstet ist.
Ein mehrschichtiger Aufbau von extrudierten Profilen aus Kunststoff gestattet den gezielteren Einsatz hochwertiger Kunststoffe. Die Verwendung hochwertiger Kunststoffe wird hierbei auf solche Profilzonen beschränkt, die vom jeweiligen Anwendungszweck die Verwendung solcher Kunststoffe erfordern. So könne Kunststoffprofile im Bereich der Nutzschicht und im Kern den Verwendungszweck sinnvoll angepaßt werden.
Die Fertigung ummantelter bzw. ausgekleideter Kunststoffprofile erfordert nach dem bisherigen Stand der Technik für jede Profilforrn und Profilgröße gesondert angefertigte Extrusionswenkzeuge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen es möglich ist, einschichtige oder mehrschichtige Profile nach dem gleichen Prinzip zu extrudieren unter Verwendung der für einschichtige Profile übicn£n Profilwerkzeuge. Darüber hinaus stellt sich die Aufgebe, das Ummantelungsprofil slos zu extrurj.ieren, UL eineinmöglichst gleichmäßigen Materialfluß zu erhalten und darüber hinaus einfache Beeinflussung sowohl des Naterialflusses als auch der erzielbaren Querschnitte von KeflWrofil und Mantelprofil zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird vorgesehen, daß das Kernprofil nach der Extrusion vor der endgültigen Profilgebung ummantelt. wird und danach das ummantelte Kernprofil zum gewünschten Profilquerschnitt verformt wird. Damit ist es möglich, die Ummantelung bzw. Auskleidung des Kunststoffkernp#--ofiles über ein zwischen dem für einsebichtige Profile üblichen Extrusionswerkzeug und dem Extruder des Kernmaterials zwischengeschaltetes Beschichtungswerkzeug, das von dem Ummantelungsmaterial gespeist wird, so daß das Kernprofil vor-der endgültigen Profilgebung ummantelt wird. Hierbei ist es in Weiterbildung der Erfindung möglich, das Kernprofil mittig oder auch außermittig in den Mantel einzubetten. Auch können zwei oder mehr Ummantelungsschichten aufgebracht werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Wandstärke des Mantels bzw. die Stärke des Kernprofils durch Veränderung der Ausstoßmenge in der Zeiteinheit des extrudierten Mantels bzw. Kernmaterials zu variieren.
Die Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß das Beschichtungswerkzeug für den Mantel ringförmig um den hohlen Dorn des Kernprofils mit seitlicher Zuführung des Nanteimaterials angeordnet ist und das Profilwerkzeug in Extrusionsrichtung vor das Beschichtungswerkzeug gesetzt ist. Besonders vorteilhaft ist das Beschichtungswerkzeug zum steglosen Extrudieren einer rohrförmigen Ummantelung mit einem ringförmigen Verteilerkanal und einem ringförmigen Damm mit an allen Stellen gleicher Länge jedoch über den Querschnitt unterschiedlicher Höhe ausgebildet. Dabei wird es möglich, das Mantelmaterial gleichmäßig so zu verteilen, daß steglos die trm mantelung schlauchförmig oder rohrförmig auf das Kernprofil extrudiert werden kann.
Weiter ist vorgesehen, daß der Querschnitt des Dammes als exzentrischer durch. radiale Verstellung veränderbarer Ringspalt ausgebildet ist. Damit kann die Verteilung des Ummantelungsmaterials über den Unfang des Kernprofiles eingestellt und korrigiert werden.
Die erfindung wird in der Zeichnung anhand von Ausführangsbeispielen novh näher erläutert. Es zeigen Figur 1 schematisch eine Extrusionsanlage zum Herstellen mehrschichtiger Profile, Figur-2 einen Querschnitt durch das Extrusionswerkzeug mit Beschichtungswerkzeug und Profilwarkzeug, Figur 3, 4, Querschnitte durch das ummantelte Kernprofil vor der 5, 9 u. 13 Profilgebung und Figur 6 - 8 aus dem w,lman-telten Kernprofil nach Figur 5 profiliest Profile, Figur 10 - aus dem ummantelten Kernprofil nach Figur 9 herge-12 stellte Profile und Figur 14 - aus dem ummantelten Kernprofil nach Figur 13 herge-16 stellte Profile.
In der Figur 1 ist schematisch eine Extrusionsanlage dargestellt, wobei mit dem Extruder 45 das Kernmaterial 9 für das Kernprofil extrudiert wird, mit dem Extruder 47 das Mantelmaterial 1 extrudiert wird, diese beiden dem Beschichtungswerkzeug 50 zugeführt werden, an daß sich das Profilwerkzeug 46 anschließt.
In der Figur 2 ist im Querschnitt das QuerschnittBeschichtungswerkzeug 50 dargestellt, mit dem Profilwerkzeug 46. Das Kernmaterial 9 wird zentral in das Werkzeug 50 durch die Bohrung 44 in dem Dorn 3 eingeführt und am Ende in dem ringförmigen Mundstück 7 mit dem Ummantelungsmaterial 1 ringförmig beschichtet. In dem ringförmigen Nundstück 7 sind also Kernmaterial und Nantelrnaterial 1 bereits zu einem Vollstab mit dem Ker@profil und dem Mantel 10 verbunden. Der aus dem Mundstück 7 austretende Vollstab 90, 10 wird in dem nachgeschalteten Profilwerkzeug 46 zu dem gewünschten Profil 901, 101 geformt.
Das Beschichtungswerkzeug 50 besteht im wesentlichen aus dem Dorn S, der in der Län#sachze 13 angeordnet ist mit der Bohrung 44, durch die das Kernmaterial 9 zufließt Der Dorn wird von dem Werkzeuggehäuse mit abstand umgeben, so daß ein Raum zum Durchfließen und Verteilen des Nantelmaterials 1 gebildet wird.
Das Werkzeuggehäuse ist unterteilt in den Gehäuseflansch 14, der an dem Dorn 3 mittels nicht gezeigter Schrauben 33 in den Gewindebohrungen 34 befestigt ist. In einer nicht näher bezeichne ten Ausnehmung des Gehäuseflansches 14 ist der Kanalbegrenzungsring 26 mittels nicht dargestelltei Schrauben 27 in der Gewindebohrung 28 befestigt. Daran schließt sich der Cehciusering F an, der mittels nicht dargestellter Schrauben, die in der Ausnehmung 43 anliegen und durch die Bohrung 39 durchgesteckt Sind, in der Gewindebohrung 36 des Gehäuseflansches 14 befestigt ist, Die Bohrung 35 ist größer als der Schaftdurchmesser der nicht dargestellten Befestigungsschraube, so daß der Gehäusering 5 radial verschiebtar ist. Diese radiale Verstellbarkeit des Gehäuseringes 5 erfolgt mittels nicht dargestellter Stellschrauben, die durch die Gewindebohrung 17 in dem Gehäuseflansch 14 auf den Gehäusering 5 an der Stelle 16 einwirken. Sowohl für die Befestigung der einzelnen ringfönaigen Werkzeuggehäuseteile in axialer Richtung als auch für die radiale Verstellbarkeit einzelner Werkzeuggehäuseteile sind jeweils mehrere Befestigungsstellen über den Umfang verteilt vorgesehen. An den Gehäusering 5 schließt sich in Flußrichtung der Stellring 8 an, der mittels nicht dargestellter Schrauben, die durch die Gewindebohrung 24 in dem Gehäusering 5 auf ihn an der Außenseite 23 einwirken, radial verstellbar ist. Die radiale Verstellbarkeit des Stellringes 8 wird mittels der Bolzen 29, die nicht näher bezeichneten Ausnehmungen der angrenzenden Werkzeuggehäuseteile hineinragen, begrenzt. Die Festlegung in axialer Richtung des Stellringes 8 erfolgt mittels nicht näher dargeste#lter Schrauben, die das sich anschließende ringfbrmige Mundstück 7 durch die Bohrung 39 in der Gewindebohrung 37 des Gehäuseringes 5 befestigt gen. Hierbei ist die Bohrung 38 in dem Stellring 8 ebenfalls im Durchmesser größer als der Schaft de;r nicht dargestellten Be festigungsschrar so dfl%ß die radiale Verstellbarkeit des Stellringes 8 möglich ist. Auch das Mundstück 7 ist radial mittels in der Gewindebohrung 40 des Gehäuseringes 5 angeoraneter Schrauben einstellbar.
Das llantelmaterial 1 wird über die Zufuhreinrichtung 12 seitlich durch den sich in dem Gehauseflansch 14 angeor#Ineten Zufurkanal 15 dem Werkzeug 5C zugeführt. Die Aufgabe des Werkzuges ist es nun, diesen Materialstrom 1 ringförmig entsprechend dem zu extrudierenden Querschnitt des Mantels möglicht gleichmäßig zu verteilen. Hierzu schließt sich an dem Zufuhrkanal 15 der ringförmige Verteilerkanal 2, der über die Vorlaufrinne 32 in den Damm 4 übergeht, Am Ende-des Dammes 4 ist die Ausgleichsrinne 41 ausgebildet, an die sich der Verbindungskanal 42 zu dem Austrittskanal 30 anschließt. Der ringförmige Verteilerkanal 2 und die Vorlaufrinne 32 sind zwischen dem Dorn 3 und dem Gehäuseflansch 14 bzw. dem Kanalbegrenzungsring 26 ausgebildet, der Damm 4 und die Ausgleichsrinne 41 sind zwischen dem Dorn 3 und dem Gehäusering 5 ausgebildet, der Verbindungakanal 42 ist zwischen dem Dorn 3 und dem Stellring-8 ausgebildet und der Austrittsspalt 30 zwischen dem Kernprofil 90 und dem ringförmigen Mundstück 7.
Das seitlich zugeführte Mantelmaterial 1 kommt in den ringförmigen Verteilerkanal 2 und tritt dann in den eigentlichen ringförmigen zwischen dem Dorn 3 und dem Gehäusering 5 gebildeten Damm 4 ein. Dem Damm 4 ist dann das Mundstück 7 nachgeschaltet, indem das schlauchförmig dem Damm 4 verlassende Extrusionsmaterial 1 mit dem Kernmaterial 9 verbunden wird. Das ganze Werkzeug 50 arbeitet steglos und vermeidet damit alle die Nachteile, die bei der Anordnung von Zwischenstücken innerhalb des Materialstromes und bei Unterteilungen desselben auftreten.
Das vom Extruder di5 kommende Kernmaterial 9, das als Grundstab (Vollstab) extrudiert wird, wird im Beschichtungswerkzeug 50 mit dem Ummantelungsmaterial 1 des Extruders 47 ringförmig umspritzt. Zum Umspritzen des Kernmaterials 9 mit dem Mantelmaterial 1 wird das Mantelmaterial 1 vom Extruder 47 kommend in einen das Kernmaterial 9 umgebenden ringförmigen Verteilerkanal 2 geleitet. Aus diesem Verteilerkanal 2 tritt das Mantelmaterial 1 über eine zwischengeschaltete Vorleufrinne 32 ln den exzentrisch angeordneten als Ringspalt ausgeführten Damm 4. Dieser zwischen dem Gehäusering 5 und dem Dorn 3 gebildete Damm 4 ist in Extrusionsrichtung über den gesamten Umfang gleich lang. Der Verteilerkanal 2 wird so ausgelegt, daß durch die vorgegebene Ringspalthöhe des Dammes 4 ein gleichmäßiger Materialfluß am Ende des Dammes 4 gewährleistet wird. Zur Flußkorrektur kann durch radiales Verschieben des Gehäuseringes 5 die Ringapalthöhe des Dammes 4 über den gesamten Umfang des Dammes 5 verändert werden. Aus fertigungs- und verfahrenstechnischen Gründen wird bei der ringförmigen Anordnung des Verteilerkanals 2 und des Dammes 4 vorgeschlagen, den Damm 4 in gleicher Länge aber über den Umfang unterschiedlicher Höhe auszubilden.
Nach dem Verlassen des Dammes 4 über die Ausgleichsrinne 41, die am Ende auf einen konstanten Ringspaltquerschnitt mit konstanter Höhe führt, tritt das Mantelmaterial über den Verbindungskanal 42, der ebenfalls durch radiale Verstellung des Stellringes 8 regelbar ist, in das ringförmige Mundstück 7 ein, gleichzeitig mit dem Kernmaterial 9. Der zwischen dem Kernmaterial 9 und dem Mundstück 7 verbleibende Spalt 30 bestimmt die Mantelstärke 10. Am Austritt aus dem Mundstück 7 wird ein Vollstab mit dem Kernprofil 90 und dem Mantel 10 erhalten.
Dieser zweischichtige Vollstab kann nach Figur 3 zentrisch mit den beiden Schichten 90, 10 oder exzentrisch wie in Figur 4 gezeigt, ausgebildet sein. Der Vollstab 90, 10 tritt dann in das Profilwerkzeug 46 ein, das an dem Mundstück 7 mittels nicht dargestellter Schrauben befestigt ist. In dem Profilwerkzeug 46 erfolgt die Verformung des ummantelten Vollstabes 90, 10 in der Weise, daß der Mantel des Vollstabes ohne Durchbrechen des Kennmaterials 90 durch das Mantelmaterial 10 die Konturen des Profilwerkzeuges 46 annimmt.
Um eine gezielte Verteilung des Mantelmaterials 1 je nach den! gewünschten Profil zu ermöglichen, kann die Verteilung des Nantelmaterials 1 über den Umfang des Kernprofils 90 im Beschichtungswerkzeug 50 durch radiale Verschiebung des Gehäuseringes 5 zentrisch (siehe Figur 3) oder exzentrisch (siehe figur 4) e.n«-gestellt werden. Bei extremer Verschiebung des Gehauseringes 5 kann über den ebenfalls radial verschiebbaren Steliring 8 der Materialfluß zwischen dem Damm 4 und dem Kernprofil 90 korrigiert werden. Eine solche Korrektur ist insbesondere bei thermisch empfindlichen Materialien, wie z.B. PVC-Hart, von Vorteil. Die exzentrische Einstellung (nach Figur 4) erlaubt des weiteren eine lakale Verstärkung des Mantels 10 bzw. des Kern profiles 90.
Eine gleichmäßige Veränderung der Wandstärke des Mantels 10 bzw. des Kernes 90 entsprechend beispielsweise den Figuren 5 und 9 kann einmal durch eine entsprechende Auslegung des Beschichtungswerkzeuges 50 und zum anderen durch Änderung des Ausstoßes des Kern- bzw. Ummantelungsmaterials in der Zeiteinheit mit den Extrudern 45 und 47 erreicht werden. Die Erhöhung des Ausstoßes des Extruders 45 bzw. die Reduzierung des Ausstcßes des Ummantelungsextruders 47 führt, wie in Figur 9 dargestellt, zu einer Abnahme der Ummantelungswandstär#e.
Als Profilwerkzeuge 46 können z.B. Rohrwerkzeuge, siehe die Profile nach den Figuren 7, 11, 15 oder andere Ho1,llprofilarerkzeuge, siehe Profile der Figur 6, 10 oder 14 oder Rohre wie in den Figuren 8, 12 und 16 vorgesehen sein. In den Figuren 5 bis 16 ist der Einfluß der Kern- Mantel- Materialstärken und Anordnung im Vollstab 90, 10 auf die Kern- Mantelanordnung verschiedener Fertigprofile dargestellt.
Figur 5 zeigt hierbei den Querschnitt des Vollstabes 90, 10 bei mittiger Kernlaue 90. Die MateriaIant:(=ufung 1 Mantel 40 wird entweder durch einen grui5eren Bur-hsctz des Unmantelungsextruders 47 oder durch eine Durchsatzreduzierung im Kernextruder 45 erreicht. Werden bei dem in Figur 5 dargestellten Querschnitt des Vollstabes 90, 10 verschiedene Profilwerkzeuge 46 dem Beschichtungswerkzeug 50 nachgeschaltet, so ergibt sich z.B bei einem Hohlprofil mit Steg die in Figur 6 gezeigte Materials verteilung. Bei Einsatz eines Handlaufprofilwerkzeuges mit dem Querschnitt Figur 7 tritt im Mantel 101 des Fertigproduktes eine Materialanhäufung auf. Die Ummantelung bzw. Auskleidung eines Rohrprofiles nach Figur 8 bei Einstellung eines Vollstabquer schnittes nach Figur 5 führt zu einer dicken Mantel schicht 101 bei einer dünnen Kernschicht 901.
Figur 9 zeigt den Querschnitt des Vollstabes 90, 10 bei mittiger Keinlage. Wird bei Einstellung des Vollstabquerschnittes entsprechend Figur 9 dem Beschichtungswerkzeug 50 ein ,ohlproSilwerkzeug mit Stegen nachgeschaltetf so ergibt sich die in Figur 10 gezeigte Naterialverteilung. Figur 11 i zeigt bei gleichem Vollstabquerschnitt entsprechend Figur 9 ein Handlaufprofil und Figur 12 ein Rohrprofil. Im Vergleich der Figuren 6 und 10, 7 und 11 bzw. 8 und 12 ist zu sehen, «!ie mit dem gleichen F,xtrusions- und Beschichtungswerkzeugen bei unterschiedlicher Einstellung verschiedene Endprofile mit .unterschiedlichen Schichtstärken erzeugt werden können.
Die Lage des Kernes 90 nach Figur 13 ist durch radiales Verschieben des Gehäuseringes 5 exzentrisch eingestellt worden. Der Einfluß des exzentrisch angeordneten Kernes 90 auf die Material verteilung im Fertigprofil ist in Figur 14 für ein Hohlprofil mit Steg, in Figur 15 für ein Handlaufprofil und in Figur 16 für ein Rohrprofil dargestellt.
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Claims

Patentansprüche.

0 Verfahren zum Usmantste mit einem Kunststoff von durch Extrusion hergestellten Profilen aus Kunststoff, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kernprofil nach der Extrusion vor der endgültigen Profilgebung ummantelt wird und danach das ummantelte Kernprofil zum gewWnschten Profilquerschnttt verformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernprofil mittig oder außermittig in den Mantel eingebettet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Mantels bzw. die Stärke des Kernprofils durch Veränderung der Ausstoßmenge in der Zeiteinheit des extrudierten Mantel bzw. Kernmaterials variiert wird.
4. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Ummantelwngssch chxen aufgebracht werden.
5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Extruder mit einem hohlen Dorn zur Extrusion des Kernprofils und einem weiteren Extruder zur Extrusion des Mantelmaterials und einem Profilwerkzeug für das ummantelte Kernprofil, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungswerkzeug für den Mantel ringförmig um den hohlen Dorn des Kernprofils mit seitlicher Zuführung des Mantelmaterials angeordnet ist und das Profilwerkzeug in Extrusionsrichtung vor das Beschichtungswerkzeug gesetzt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5J dadurch gekennzenchnet, daß das Beschi#chtungswerkzeug zum steglosen Extrudieren einer rohrförmigen Ummantelung mit einem ringförmigen Verteilerkanal und einem ringformigen Damm, letzterer mit an allen Stellen gleicher Large jedoch über den Querschnitt unterschiedlicher Höhe, ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Dammes als exzentrischer durch radiale Verstellung veränderbarer Ringspalt ausgebildet ist.