DE19917837A1 - Kalibriervorrichtung mit zumindest einem Kalibrierwerkzeug - Google Patents
Kalibriervorrichtung mit zumindest einem KalibrierwerkzeugInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung mit zumindest einem Kalibrierwerkzeug (24), welches Formflächen (66) zum Anlegen eines hindurchzuführenden extrudierten Gegenstandes, insbesondere eines Profils mit mehreren Hohlräumen, aufweist, welches mit einer Dichtungsvorrichtung (60, 62) zur Abdichtung dieses Spaltes (56) zur Ausbildung eines Hohlraums (59) versehen ist und nach Bildung dieses Hohlraums (59) dieser auf einen gegenüber dem Umgebungsdruck abgesenkten Unterdruck evakuierbar ist, wobei Mittel zur Bildung des Spaltes (56) vor der ersten Stirnfläche (53) des Kalibrierwerkzeuges (24) vorgesehen sind und zumindest einer der Stirnkanten (67) der Formflächen (66) Teilstirnflächen (76) zur Bildung des Spaltes (56) mit einer Spaltbreite (65) kleiner 1,0 mm zugeordnet sind.
Description
Die Erfindung betrifft eine Extrusionsanlage mit einer Formgebungseinrichtung, wie
sie im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist.
Eine Formgebungseinrichtung für eine Extrusionsanlage ist aus dem DE 297 16 343 U1
der gleichen Anmelderin bekannt geworden, welche zumindest eine Kalibriervor
richtung aus insbesondere mehreren in Extrusionsrichtung hintereinander angeordne
ten Kalibrierwerkzeugen aufweist, wobei diese Kalibriervorrichtung und/oder die Kali
brierwerkzeuge mit Kühlkanälen zum Durchfluß eines Temperiermittels versehen sind.
Weiters weist die Kalibriervorrichtung Formflächen zum Anlegen eines hindurchzufüh
renden Gegenstandes auf, wobei zumindest zwischen dem Extrusionswerkzeug, wie
z. B. einer Düse, der Formgebungseinrichtung und dem in Extrusionsrichtung unmittel
bar nachfolgenden ersten Kalibrierwerkzeug einer den hindurchzuführenden Gegen
stand im Bereich der äußeren Oberfläche gegenüber dem Umgebungsdruck zur Ausbil
dung eines Hohlraums abschließende Dichtungsvorrichtung angeordnet ist. Diese
Dichtungsvorrichtung zur Ausbildung eines weiteren Hohlraums kann aber auch zwi
schen dem ersten Kalibrierwerkzeug und mindestens einem weiteren Kalibrierwerk
zeug angeordnet sein. Der Spalt zwischen dem Extrusionswerkzeug und dem ersten
Kalibrierwerkzeug beträgt bei dieser Formgebungseinrichtung zwischen 1 mm und 15
mm, bevorzugt 3 mm bis 6 mm, wobei bei dieser Ausführung nicht in allen Anwen
dungsfällen ein zufriedenstellendes Kalibrierergebnis, insbesondere der Oberflächen
eigenschaften sowie mechanischer Werte erzielbar waren.
Weiters sind bereits Formgebungseinrichtungen bekannt geworden, mit welchen die
aus einer Extrusionsdüse austretenden plastischen Stränge von Profilen, insbesondere
Hohlprofile oder Rohre, auf gewünschte Außen- und Innenabmessungen kalibriert und
in den gewünschten Außenabmessungen eingefroren bzw. zur Erzielung der gewünsch
ten Eigensteifigkeit auf die dafür vorgesehene Temperatur abgekühlt werden. Der
artige Formgebungseinrichtungen sind aus dem Buch von Walter Michaeli "Extrusions
werkzeuge für Kunststoffe und Kautschuk" aus dem Carl Hanser Verlag, München-
Wien, 2. völlig überarbeitete und erweiterte Auflage, veröffentlicht 1991, insbesonde
re Seiten 321 bis 329, bekannt. Auf Seite 323 ist eine Außenkalibrierung mit Vakuum
gezeigt, bei der das aus dem Extrusionswerkzeug austretende Extrudat in Form eines
Hohlprofils in einiger Distanz nach dem Austritt aus der Düsenlippe des Extrusions
werkzeuges in ein Kalibrierwerkzeug eingeführt wird, durch welches das Extrudat im
Bereich seiner umlaufenden Außenfläche an den Formflächen des Kalibrierwerkzeuges
anliegend hindurchgeführt wird. Die spielfreie Anlage der Oberfläche des Extrudates
an den einzelnen Formflächen des Kalibrierwerkzeuges wird durch in den Formflächen
angeordnete Luftdurchlässe, insbesondere Schlitze, erzielt, die über Versorgungs
leitungen mit einer Vakuumquelle verbunden sind. Zur Abkühlung des Extrudates sind
die Kalibrierwerkzeuge mit einem oder mehreren umlaufenden Kanälen für ein Tempe
riermittel versehen und das Vakuum kann in den einzelnen Luftdurchlässen bzw.
Schlitzen mit zunehmendem Abstand von der Düsenlippe des Extrusionswerkzeuges
zunehmen. Die Temperatur des Temperiermittels ist gegenüber der Massetemperatur
des extrudierten Profils sehr gering und beträgt in etwa 20°C. An derartige sogenannte
Trockenkaliber schließen sich dann meistens ein oder mehrere Kühlbäder an, in wel
chen die ausreichend steifen Profile, teilweise unter Vakuumbeaufschlagung bzw. Be
netzung über Sprühdüsen oder das Hindurchführen durch Wasserbäder auf Raumtempe
ratur abgekühlt werden. In vielen Fällen kann mit derartigen Kalibrierwerkzeugen
keine ausreichende Oberflächenqualität der hergestellten Extrudate über eine längere
Standzeit der Formgebungseinrichtung erzielt werden.
Eine weitere Vorrichtung zum Kalibrieren von stranggepreßten Profilen, insbesondere
von stranggepreßten Hohlprofilen, aus thermoplastischem Kunststoff, ist aus der
DE 22 39 746 A bekannt geworden, bei welcher in Abstand in Extrusionsrichtung hinter
dem Extrusionswerkzeug bzw. Spritzkopf der Kunststoffschneckenstrangpresse eine
Vakuumkalibriereinrichtung mit einer darin integrierten Kühleinrichtung angeordnet
ist. Im Anschluß an die Vakuumkalibriervorrichtung ist ein von einem Kühlmittel
durchflossener Unterdruckkalibertank vorgesehen, wobei die Vakuumkalibriereinrich
tung so ausgelegt ist, daß in dieser lediglich die Aussenhaut und gegebenenfalls vor
handene äußere Profilpartien sowie Feinkonturen des zu kalibrierenden Profils in ihrer
endgültigen Form ausgeformt werden. Die noch im Profil enthaltene Restwärme wird
durch das Kühlmittel im Unterdruckkalibertank abgeführt. In der Vakuumkalibrierein
richtung sind einzelne Kalibrierblenden im Abstand zueinander angeordnet, welche so
mit zwischen sich Hohlräume in Form von Vakuumschlitzen ausbilden, durch welche
der extrudierte Gegenstand mit Hilfe des angelegten Vakuums an die Formflächen der
einzelnen Kalibrierblenden angesaugt wird. Bei der hier vorgeschlagenen Vorrichtung
zum Kalibrieren konnte nicht in allen Anwendungsfällen eine einwandfreie Oberflä
chenqualität des extrudierten Gegenstandes sowie eine hohe Standzeit der Vorrichtung
erzielt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Erzielung von hohen
Durchsatzleistungen eine einwandfreie, gleichbleibende Oberflächenqualität, ins
besondere eines hohen Glanzgrades, bei Verbesserung der mechanischen Werte der
hergestellten Extrudate, insbesondere von Fensterprofilen oder Rohren oder dgl., bei
gleichzeitiger Reduzierung des maschinentechnischen Aufwandes zu erzielen.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale im Anspruch 1, insbesondere
dessen Kennzeichenteil, gelöst. Der überraschende Vorteil dieser Lösung liegt darin,
daß bei einer Verringerung des Spaltabstandes zwischen dem Extrusionswerkzeug und
dem Kalibrierwerkzeug unterhalb von 1.0 mm der notwendige Geschwindigkeitsaus
gleich der einzelnen Teilströme des austretenden Gegenstandes aufgrund der unter
schiedlichen Stauwirkung des durch das Kalibrierwerkzeug aufgebauten Staudruckes
und dem damit in Verbindung stehenden Abzug des Profils durch die Abzugsvorrich
tung besser auszugleichen ist. Weiters tritt eine bessere Materialaufteilung zwischen
den Profilsektionen, welche als Vollprofile ausgebildet sind, und jenen Profilsektio
nen, welche als Hohlprofilsektionen ausgebildet sind, gleichmäßig über den Quer
schnitt des Profils gesehen auf. Durch diesen aufgebauten Staudruck bzw. Rückstau
des Materials ist stets genügend Material vorrätig, um eine vollständig Ausfüllung der
Vollprofilsektionen während des Kalibriervorganges sicherzustellen, und gleichzeitig
damit in Verbindung zu den Hohlprofilsektionen ein gleichmäßigeres Geschwindigkeits
profil, über den Querschnitt des Gegenstandes gesehen, erzielbar ist. Bedingt durch
diese unmittelbare Nachordnung kann innerhalb des Extrusionswerkzeuges der bisher
notwendige Dosieraufwand des aus diesem austretenden Kunststoffmaterials großteils
bzw. vollständig wegfallen, wodurch ein geringerer Aufwand bei der Werkzeugabstim
mung für die Vollprofilsektionen, welche mit Funktions- und Anschlußmassen behaf
tet sind, nötig wird. Durch diesen Rückstaueffekt durch diese unmittelbare Nachord
nung aufgrund des geringen Spaltabstandes führt dies zu einem Rückstau in Richtung
der Düse, wodurch im Übertrittsbereich eine Selbstdosierung des benötigten Kunst
stoffmaterials zur Ausbildung der Profilgeometrie eigenständig erfolgt. Ein weiterer
Vorteil liegt noch darin, daß das Extrusionsergebnis nahezu unabhängig von der ver
wendeten Mischung des Kunststoffmaterials mit diversen Zusätzen bzw. auch unem
pfindlich gegenüber Schwankungen des Mischungsverhältnisses innerhalb der einzel
nen Chargen ist. Weiters können dadurch auch einmal abgestimmte Formgebungsein
richtungen in Verbindung mit unterschiedlichen Extrudern bzw. Extrudertypen einge
setzt werden. Weiters wird noch die Einhaltung des Schrumpfverhaltens des extrudier
ten Gegenstandes erleichtert, da bedingt durch die bereichsweise unterschiedliche
Stauchung erzielt wird, daß die notwendige Abzugskraft das Profil nicht übermäßig
dehnt. Ein weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Lösung liegt auch darin, daß der
erzielbare Glanzgrad unabhängig von den Füllstoffen, insbesondere der zugesetzten
Kreide, erzielbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung kann aber auch eigen ständig durch die Merkmale des An
spruches 2 gelöst werden. Die aus der Merkmalskombination des Kennzeichenteils
dieses Anspruchs erzielbaren Vorteile liegen darin, daß durch die rasche Kühlung ein
Anhaften des austretenden Kunststoffmaterials an den Formblechen des Kalibrierwerk
zeuges vermieden wird, wodurch es zu keinen Geschwindigkeitsunterschieden inner
halb des Profilquerschnittes im Anschluß an den Eintritt in das Kalibrierwerkzeug
kommt. Dadurch werden vor allem die mechanischen Eigenschaften des Profils, eine
hohe Maßhaltigkeit sowie Spannungsfreiheit des Profils über dessen Querschnitt so
wie Längserstreckung erreicht.
Vorteilhaft sind Weiterbildungen, wie sie in den Ansprüchen 3 bis 7 beschrieben sind,
wobei auch bei mehreren Vorsprüngen bzw. Ausnehmungen unter Anordnung von
Kanälen eine gleichmäßige Abkühlung, vor allem aber auch eine gleichmäßige Massen
verteilung des plastifizierten Kunststoffmaterials über den gesamten Umfang, insbeson
dere im Bereich der Außenflächen und der Außenwandungen sowie der Vollprofilsek
tionen, erzielt werden kann.
Die weiteren Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 8 bis 17 ermöglichen eine an das
abzukühlende Volumen des plastifizierten Kunststoffmaterials angepaßte, gleich
mäßige Abkühlung über den Außenumfang bzw. den gesamten Querschnitt des Gegen
standes. Dabei erweist es sich als zweckmäßig, als Kühlmedium eine Flüssigkeit, wie
beispielsweise Öl oder Wasser, oder auch Medien, die ein sehr hohes Wärmeaufnahme
vermögen aufweisen, wie tiefgekühlte Gase oder dgl., zu verwenden. Selbstverständ
lich ist auch die Verwendung von Umgebungsluft in vorgekühlter oder ungekühlter
Form von Vorteil, wodurch eine gleichmäßige Abkühlung in der Kalibriervorrichtung
erzielt wird.
Um eine ausreichende Dehnung bzw. Stauchung in den einzelnen Teilen des Profilquer
schnittes des Gegenstandes zu erzielen, kann es sich auch als zweckmäßig erweisen,
die weiteren Ausführungsvarianten nach den Ansprüchen 18 bis 29 zu verwenden.
Die Aufgabe der Erfindung kann jedoch auch durch eine Formgebungseinrichtung ge
löst werden, wie sie im Anspruch 30 beschrieben ist.
Durch die Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 31 bis 48 können mit Vorteil
glatte, wellenfreie Oberflächen der herzustellenden Gegenstände erreicht und in gleich
mäßigem Spannungsverlauf über unterschiedlichste Querschnittsbereiche des Profils
bzw. unterschiedliche Schnittebenen durch das Profil erzielt werden. Vor allem der
Spannungsausgleich in Verbindung mit der Ebenflächigkeit der Profile erhöht auch die
erzielbaren Festigkeitswerte des Gegenstandes und ermöglicht deren Einsatz, insbeson
dere im Bereich von Fensterprofilen, Türprofilen oder ähnlichem, beispielsweise auch
bei Fassadenverkleidungen im Bereich höherer Temperaturbelastungen. Der überra
schende Vorteil der einzelnen Lösungen liegt aber auch darin, daß durch die beschrie
benen Merkmale und Maßnahmen in beliebiger unterschiedlicher Kombination ein
hoher Glanzgrad der Oberfläche der Gegenstände bzw. Profile erzielt werden kann.
Durch den hohen Glanz wird aber auch eine Erhöhung der Reflexion der einfallenden
Wärmestrahlungen erzielt, und damit noch eine zusätzliche Erhöhung der Festigkeit
bzw. ein zusätzlicher Einsatzbereich in Bereichen mit höherer Temperaturbelastung er
zielt.
Damit einhergehend wird aber auch die Porigkeit der Oberflächen verringert, wodurch
das Eintreten von Feuchtigkeit verringert und damit unter anderem auch ein geringerer
Wärmedurchgang als ein höherer k-Wert erzielt werden kann. Auch wird die Lebens
dauer dadurch verlängert, daß Ausblühungen oder Aufplatzungen im Bereich der Ober
fläche vermieden werden. Zusätzlich wird ein Eindringen von Schmutz in die Oberflä
che des Gegenstandes wesentlich verringert bzw. vermieden, wodurch eine Reinigung
der Oberfläche des Gegenstandes wesentlich erleichtert wird.
Ein besonderer Vorteil von einzelnen der vorstehenden Merkmale der einzelnen An
sprüche liegt darin, daß durch die Auslegung der unterschiedlichen Durchströmwider
stände im Bereich der Außenwände der Gegenstände bzw. Vollprofilsektionen ohne
die Anordnung von einer Inbetriebnahme der Extrusionswerkzeuge bzw. Kalibriervor
richtungen bisher notwendigen Abstimmungen, d. h. daß ohne eine Vielzahl von Ver
suchen zum Abgleichen der Geschwindigkeitsverteilung der durch strömenden plastifi
zierten Kunststoffmassen, das Auslangen gefunden werden kann. Damit ist es mög
lich, derartige Werkzeuge mit höherer gleichbleibender Ausstoßqualität der Gegen
stände in kürzerer Zeit und somit auch kostengünstiger zu erstellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird aber unabhängig davon auch durch ein Verfahren
zum Kalibrieren sowie Kühlen eines länglichen, insbesondere kontinuierlich extrudier
ten Gegenstandes, gemäß den im Anspruch 49 angegebenen Merkmalen gelöst. Die
aus der Merkmalskombination dieses Anspruchs erzielbaren Vorteile liegen darin, daß
einerseits durch die unmittelbare Nachordnung des Kalibrierwerkzeuges im Anschluß
an das Extrusionswerkzeug ein bereichsweise unterschiedlicher Rückstau bzw. Stau
effekt auf den austretenden Gegenstand ausgeübt wird und andererseits bedingt durch
die rasche und intensive Abkühlung im Bereich der Formflächen des Eintritts die äuße
ren Oberflächenschichten des Gegenstandes so rasch abgekühlt werden, daß ein An
haften und damit ein Verschieben einzelner Oberflächen schichten gegeneinander ge
sichert vermieden wird. Bedingt durch diesen Stauchvorgang des austretenden Mate
rials kommt es zusätzlich zu einer Verringerung der Geschwindigkeitsunterschiede
bzw. zu einem Ausgleich derselben innerhalb des Profilquerschnittes, wodurch zusätz
lich noch durch die auf den Gegenstand aufgebrachte Abzugskraft in Längsrichtung
desselben eine übermäßige Dehnung und damit ein Einführen von inneren Spannungen
gesichert vermieden ist.
Durch die Vorgangsweisen gemäß den Ansprüchen 50 bis 57 wird durch die unter
schiedliche Dehnung und Stauchung des teilweise noch plastifizierten Kunststoffmate
rials zur Herstellung des Gegenstandes nicht nur der Anteil des Schwundes verringert,
sondern werden in Abhängigkeit von den in verschiedenen Zeitabständen aufeinander
folgend sich abkühlenden Bereichen gegenteilige Spannungen im Profil aufgebaut, so
daß nach der endgültigen Abkühlung des Profils sich diese Spannungen gegenseitig
aufheben und so Gegenstände mit einem geringen Verzug erhalten werden.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Extrusionsanlage mit einer erfindungsgemäßen Formgebungseinrich
tung in Seitenansicht und vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 2 die Formgebungseinrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht geschnitten und in
vereinfachter, vergrößerter, schematischer Darstellung;
Fig. 3 einen Teil der Formgebungseinrichtung nach den Fig. 1 und 2 in Seitenan
sicht geschnitten und in vereinfachter, vergrößerter Darstellung;
Fig. 4 einen Teil der Formgebungseinrichtung nach den Fig. 1 bis 3 in Stirnan
sicht geschnitten gemäß den Linien IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 einen Teil der Formgebungseinrichtung im Bereich des Übertritts zwischen
dem Extrusionswerkzeug und dem Kalibrierwerkzeug in Seitenansicht ge
schnitten gemäß den Linien V-V in Fig. 4 sowie in vergrößerter, schema
tischer Darstellung;
Fig. 6 einen weiteren Teilbereich der Formgebungseinrichtung im Übertrittsbe
reich des Gegenstandes vom Extrusionswerkzeug zum Kalibrierwerkzeug in
Seitenansicht geschnitten gemäß den Linien VI-VI sowie in vergrößerter,
schematischer Darstellung;
Fig. 7 einen weiteren Teilbereich der Formgebungseinrichtung mit Haupt- und
Teilformflächen in vereinfachter, perspektivischer Darstellung;
Fig. 8 eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausbildung der
Formgebungseinrichtung mit zueinander versetzten Formflächen im Über
gangsbereich des Gegenstandes zwischen dem Extrusionswerkzeug und dem
Kalibrierwerkzeug in Seitenansicht geschnitten und in vereinfachter, ver
größerter Darstellung;
Fig. 9 ein Diagramm, welches den erzielbaren Glanzgrad der Oberfläche des Ge
genstandes in Abhängigkeit von dem Rohmaterial zugesetzter Kreide zeigt.
Einführend sei festgehalten, daß in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsfor
men gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen
versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen
sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeich
nungen übertragen werden können. Weiters können auch Einzelmerkmale aus den ge
zeigten unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfindungsge
mäße Lösungen darstellen.
In der Fig. 1 ist eine Extrusionsanlage 1 gezeigt, die aus einem Extruder 2, einer die
sem nachgeordneten Formgebungseinrichtung 3, einer dieser nachgeordneten Kühlein
richtung 4, welche gegebenenfalls auch eine Kalibriereinrichtung darstellen kann, so
wie einem dieser nachgeordneten Raupenabzug 5 für einen extrudierten Gegenstand 6
besteht. Der Raupenabzug 5 dient dazu, um den Gegenstand 6, beispielsweise ein Pro
fil, insbesondere ein Hohlprofil mit Profilsektionen, welchen im Inneren des Profils
ein Hohlraum zugeordnet ist und solchen, welche aus einem Vollmaterial gebildet
sind, aus Kunststoff für den Fensterbau, in Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - ausgehend
vom Extruder 2 durch die Formgebungseinrichtung 3 sowie Kühleinrichtung 4 abzuzie
hen. Die Formgebungseinrichtung 3 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem
Extrusionswerkzeug 8, einer Kalibriervorrichtung 9 und Stützblenden 10 in der Kühl
einrichtung 4. Die Stützblenden 10 können aber auch zusätzlich zur Stützfunktion als
Kalibrierblenden für den Gegenstand 6 ausgebildet sein.
Im Bereich des Extruders 2 befindet sich ein Aufnahmebehälter 11, in welchem ein
Material 12, wie beispielsweise ein Kunststoff 13, bevorratet ist, und mit einer Förder
schnecke 14 dem Extruder 2 zugeführt wird. Weiters umfaßt der Extruder 2 noch eine
Plastifiziereinheit 15, durch welche während des Durchtretens des Materials 12 durch
diese mittels der Förderschnecke 14 sowie gegebenenfalls zusätzlicher Heizeinrichtun
gen 16 das Material 12 gemäß dem diesen innewohnenden Eigenschaften unter Druck
und gegebenenfalls Zufuhr von Wärme erwärmt und plastifiziert und in Richtung des
Extrusionswerkzeuges 8 gefördert wird. Vor dem Eintritt in das Extrusionswerkzeug 8
wird der Massestrom aus dem plastifizierten Material 12 in Übergangszonen 17 hin
zum gewünschten Profilquerschnitt geführt.
Das Extrusionswerkzeug 8 mit der Plastifiziereinheit 15 und dem Aufnahmebehälter
11 sind auf einem Maschinenbett 18 abgestützt bzw. gehaltert, wobei das Maschinen
bett 18 auf einer ebenen Aufstandsfläche 19, wie beispielsweise einem ebenen Hallen
boden, aufgestellt ist.
Die Kalibriervorrichtung 9 mit der dieser nachgeordneten Kühleinrichtung 4 ist auf
einem Kalibriertisch 20 angeordnet bzw. gehaltert, wobei sich der Kalibriertisch 20
über Laufrollen 21 auf einer auf der Aufstandsfläche 19 befestigten Fahrschiene 22 ab
stützt. Diese Lagerung des Kalibriertisches 20 über die Laufrollen 21 auf der Fahr
schiene 22 dient dazu, um den gesamten Kalibriertisch 20 mit den darauf angeordneten
Ein- bzw. Vorrichtungen in Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - vom bzw. hin zum Extru
sionswerkzeug 8 verfahren zu können. Um diese Verstellbewegung leichter und genau
er durchführen zu können, ist beispielsweise einer der Laufrollen 21 ein Verfahran
trieb 23, wie schematisch in strichlierten Linien angedeutet, zugeordnet, der eine ge
zielte und gesteuerte Längsbewegung des Kalibriertisches 20 hin zum Extruder 2 oder
vom Extruder 2 weg ermöglicht. Für den Antrieb und die Steuerung dieses Verfahran
triebes 23 können jegliche aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen und Aggre
gate verwendet werden.
Die Kalibriervorrichtung 9 ist aus mehreren in Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - hinterein
ander angeordneten und vereinfacht dargestellten Kalibrierwerkzeugen 24 bis 27 gebil
det und auf einer Aufnahmeplatte abgestützt und beispielsweise als Vakuumkalibrie
rung ausgebildet, wobei die Kalibrierung des extrudierten Gegenstandes 6 in bekann
ter Weise innerhalb der einzelnen Formgebungs- bzw. Kalibrierwerkzeuge 24 bis 27
erfolgt. Zusätzlich kann die Anordnung der Vakuumschlitze, der Kühlabschnitte und
der Strömungskanäle bzw. Kühlbohrungen sowie deren Anschlüsse und Versorgung
gemäß dem bekannten Stand der Technik erfolgen. Diese Kalibrierung kann beispiels
weise eine Kombination aus Trocken- und Naßkalibrierung bzw. nur eine vollständige
Trockenkalibrierung umfassen. Weiters wird auch ein Zutritt von Umgebungsluft, zu
mindest zwischen dem Extrusionswerkzeug 8 und dem ersten Kalibrierwerkzeug 24
und/oder zumindest zwischen dem ersten Kalibrierwerkzeug 24 und weiteren Kalibrier
werkzeugen 25 bis 27 vollständig verhindert. Selbstverständlich ist es aber auch mög
lich, zumindest bereichsweise zwischen den einzelnen Kalibrierwerkzeugen 24 bis 27
einen Zutritt von Umgebungsluft hin zum Gegenstand 6 zu ermöglichen, bzw. Wasser
bäder anzuordnen.
Die Kühleinrichtung 4 für den aus der Kalibriervorrichtung 9 austretenden Gegenstand
6 umfaßt zumindest eine Kühlkammer 28, welche durch ein vereinfacht dargestelltes
Gehäuse gebildet ist und durch die im Innenraum der Kühlkammer 28 angeordneten
und vereinfacht dargestellten Stützblenden 10 in unmittelbar aufeinanderfolgende Be
reiche unterteilt ist. Es ist aber auch möglich, den Innenraum der Kühlkammer 28 auf
einen gegenüber dem atmosphärischen Luftdruck liegenden Druck abzusenken.
Der Gegenstand 6 weist nach dem Austritt aus dem Extrusionswerkzeug 8 eine durch
das Extrusionswerkzeug 8 vorgegebene Querschnittsform auf, welche in den daran an
schließenden, die Kalibriervorrichtung 9 bildenden Kalibrierwerkzeugen 24 bis 27 ent
sprechend kalibriert und/oder gekühlt wird, bis der zähplastische Gegenstand 6 ober
flächlich bzw. Randbereiche desselben soweit abgekühlt sind, so daß seine Außenform
stabil sowie in ihren Abmessungen entsprechend ausgebildet ist. Anschließend an die
Kalibriervorrichtung 9 durchläuft der Gegenstand 6 die Kühleinrichtung 4, um eine
weitere Abkühlung und gegebenenfalls Kalibrierung zu erreichen, um die endgültige
Querschnittsform des Gegenstandes 8 festzulegen.
In der Fig. 2 ist die Formgebungseinrichtung 3 bestehend aus dem Extrusionswerk
zeug 8 sowie der Kalibriervorrichtung 9 in Seitenansicht geschnitten und in vergrößer
ter, schematisch vereinfachter Darstellung gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile
gleiche Bezugszeichen wie in der Fig. 1 verwendet werden.
Die Kalibriervorrichtung 9 ist bei diesem Ausführungsbeispiel wiederum aus den in
Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - hintereinander angeordneten Kalibrierwerkzeugen 24 bis
27 gebildet. Die hier dargestellten, dem ersten Kalibrierwerkzeug 24 nachgeordneten
weiteren Kalibrierwerkzeuge 25 bis 27 können gemäß dem bekannten Stand der Tech
nik ausgebildet sein, wobei jedoch hier die Anzahl sowie die Ausbildung nur schema
tisch vereinfacht dargestellt worden ist, und diese selbstverständlich unterschiedlichst
sein können. Die weiteren Kalibrierwerkzeuge 25 bis 27 sind dabei in Extrusionsrich
tung - Pfeil 7 - durch voneinander distanzierte Stirnflächen 29 bis 34 in Richtung ihrer
Längen 35 bis 37 begrenzt. Weiters ist hier dargestellt, daß zwischen den einander zu
gewandten Stirnflächen 30, 31; 32, 33 der Kalibrierwerkzeuge 25 bis 27 ein Spalt 38
au gebildet ist, wobei dieser Spalt 38 eine Größe zwischen 0.5 mm und 2.0 mm auf
weist. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, die Größe des Spaltes 38 größer als
2.0 mm zu wählen.
Um hier zwischen den weiteren Kalibrierwerkzeugen 25 bis 27 einen Zutritt von Um
gebungsluft im Bereich des Spaltes 38 hin zum Gegenstand 6 zu verhindern, ist zur
Bildung eines Hohlraums 39 zwischen den einander zugewandten Stirnflächen 30, 31
sowie 32, 33 jeweils ein Dichtelement 40 zwischen diesen angeordnet, welches bevor
zugt um laufend und distanziert vom Gegenstand 6 ausgebildet bzw. angeordnet ist. Zu
sätzlich ist es vorteilhaft, wenn zumindest einer der Hohlräume 39 über eine schema
tisch angedeutete Leitung 41 mit einem hier nicht näher dargestellten Unterdrucker
zeuger, wie z. B. einer Vakuumpumpe, verbunden ist, um den Hohlraum 39 auf einen
Unterdruck von zwischen 0.01 bar und 0.95 bar, bevorzugt zwischen 0.2 bar und 0.8
bar, zu evakuieren.
Selbstverständlich ist es aber auch möglich, anstatt der Ausbildung zumindest eines
Hohlraums 39 und der Anordnung des Dichtelements 40 einer Dichtungsvorrichtung
42 zu verzichten und anstatt zumindest eines Hohlraums 39 ein Wasserbad in bekann
ter Art und Weise anzuordnen, um damit eine äußere Oberfläche 43 des Gegenstandes
6 beim Übertritt von einem Kalibrierwerkzeug zum nachfolgenden Kalibrierwerkzeug
damit zu benetzen. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, anstatt von Wasser
jede beliebige andere Kühlflüssigkeit bzw. Kühlmedium zu verwenden.
Weiters ist hier vereinfacht dargestellt, daß innerhalb der Kalibrierwerkzeuge 25 bis
27 jeweils eine Kühlvorrichtung 44 vorgesehen ist, welche zur Abkühlung des durch
die Kalibrierwerkzeuge hindurchtretenden Gegenstandes 6 dienen. Diese Kühlvorrich
tung 44 wird bei diesem Ausführungsbeispiel über eine eigene Zuleitung 45 mit dem
Kühlmedium versorgt, welches im Anschluß an den Durchtritt durch die Kalibrierwerk
zeuge 25 bis 27 wiederum durch eine Ableitung 46 zu einer hier ebenfalls nicht näher
dargestellten Versorgungseinheit abgeführt wird. Weiters ist hier dargestellt, daß die
Durchströmrichtung des Kühlmediums innerhalb der Kühlvorrichtung 44 zwischen den
einzelnen Kalibrierwerkzeugen 25 bis 27 zueinander unterschiedlich gewählt werden
kann, wobei sowohl eine Durchströmrichtung in Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - als auch
eine Durchströmrichtung entgegen der Extrusionsrichtung möglich ist.
Zwischen einer der Kalibriervorrichtung 9 zugewandten Stirnfläche 47 des Extrusions
werkzeuges 8 und der Stirnfläche 29 des weiteren Kalibrierwerkzeuges 25 ist das erste
Kalibrierwerkzeug 24 angeordnet, welches bei diesem Ausführungsbeispiel formschlüs
sig am in Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - unmittelbar nachgeordneten weiteren Kalibrier
werkzeug 25 angeordnet und an diesem gehaltert ist. Sowohl im Extrusionswerkzeug 8
als auch in den Kalibrierwerkzeugen 24 bis 27 sind innerhalb dieser jeweils sich in
Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - erstreckende Formhohlräume 48 bis 52 angeordnet bzw.
ausgebildet, welche zur Festlegung der Querschnittsform des hindurchzuführenden
Gegenstandes 6 ausgebildet und bevorzugt zentrisch bzw. zentriert zueinander ausge
richtet sind.
Das erste Kalibrierwerkzeug 24 weist in Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - voneinander
distanzierte Stirnflächen 53, 54 auf, wodurch sich zwischen diesen in Extrusionsrich
tung - Pfeil 7 - eine Länge 55 des ersten Kalibrierwerkzeuges 24 ausbildet. Diese
Länge 55 kann zwischen 15.0 mm und 400.0 mm betragen, wobei selbstverständlich
auch dazu geringere oder größere Längen möglich sind. Bei diesem Ausführungsbei
spiel ist das Kalibrierwerkzeug 24 derart angeordnet bzw. ausgebildet, daß der aus
dem Extrusionswerkzeug 8 austretende Gegenstand 6 unter Zwischenschaltung eines
Spaltes 56 zwischen der Stirnfläche 47 des Extrusionswerkzeuges 8 und der Stirnflä
che 53 des ersten Kalibrierwerkzeuges 24 in dieses eintritt und nach Durchtritt durch
das erste Kalibrierwerkzeug 24 unter Zwischenschaltung eines weiteren Spaltes 57
zwischen der Stirnfläche 54 des Kalibrierwerkzeuges 24 und der Stirnfläche 29 des
weiteren Kalibrierwerkzeuges 25 in dieses eintritt. Weiters ist dem ersten Kalibrier
werkzeug 24 eine Kühlvorrichtung 58 zugeordnet, welche in den nachfolgenden Figu
ren noch detailliert beschrieben werden wird. Die Zufuhr eines Kühlmediums kann
wiederum durch eigene Zu- bzw. Ableitungen 45, 46 erfolgen.
Weiters ist zwischen der Stirnfläche 47 des Extrusionswerkzeuges 8 und der Stirn
fläche 53 des ersten Kalibrierwerkzeuges 24 eine einen Hohlraum 59 zwischen diesen
und der äußeren Oberfläche 43 des Gegenstandes 6 gegenüber der Umgebung abgren
zende Dichtungsvorrichtung 60 angeordnet. Zusätzlich ist bei diesem Ausführungsbei
spiel auch noch zwischen der Stirnfläche 54 des ersten Kalibrierwerkzeuges 24 und
der Stirnfläche 29 des weiteren Kalibrierwerkzeuges 25 ebenfalls zur Bildung eines
weiteren Hohlraums 61 eine weitere Dichtungsvorrichtung 62 zwischen diesen ange
ordnet. Zumindest einer der beiden Hohlräume, bevorzugt jedoch beide Hohlräume 59,
61, stehen über eine oder mehrere Leitungen 63 mit einer hier nicht näher dargestell
ten Unterdruckeinheit, wie z. B. einer oder mehrerer Vakuumpumpen, in Verbindung,
wobei der Unterdruck in zumindest einem der beiden Hohlräume 59, 61 zwischen 0.01
bar und 0.95 bar, bevorzugt jedoch zwischen 0.2 bar und 0.8 bar, beträgt. Zusätzlich
ist es vorteilhaft, wenn im Bereich der Stirnfläche 47 des Extrusionswerkzeuges 8 und
unmittelbar benachbart zum Formhohlraum 48 desselben eine zusätzliche Temperier
vorrichtung 64 zur unmittelbaren Erwärmung bzw. Temperierung der äußeren Ober
fläche 43 des Gegenstandes 6 unmittelbar vor dem Austritt aus dem Extrusionswerk
zeug 8 diesem zugeordnet ist. Die detaillierte Beschreibung des Kalibrierwerkzeuges
24 mit den diesem zugeordneten Hohlräumen 59, 61 sowie Dichtungsvorrichtungen
60, 62 sowie weiterer Details erfolgt in einer der nachfolgenden Figuren.
In den Fig. 3 bis 7 ist das Kalibrierwerkzeug 24 mit dem diesem vorgeordneten
Extrusionswerkzeug 8 bzw. dem unmittelbar nachgeordneten weiteren Kalibrierwerk
zeug 25 in vergrößertem Maßstab dargestellt, wobei wiederum für gleiche Teile glei
che Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 verwendet werden.
Wie bereits zuvor beschrieben, ist das Kalibrierwerkzeug 24 unter Ausbildung des
Spaltes 56 der Stirnfläche 47 unmittelbar nachgeordnet, wodurch sich zwischen diesen
der Spalt 56 mit einer Spaltbreite 65 von kleinen 1.0 mm ausbildet. Der Formhohl
raum 49 des Kalibrierwerkzeuges 24 ist, wie dies am besten aus Fig. 4 zu ersehen ist,
durch einzelne Formflächen 66 umgrenzt, wobei sich zwischen diesen und der ersten
Stirnfläche 53 des Kalibrierwerkzeuges 24 Stirnkanten 67 ausbilden. Weitere Stirnkan
ten 68 bilden sich zwischen den Formflächen 66 und der von der ersten Stirnfläche 53
distanziert angeordneten weiteren Stirnfläche 54 des Kalibrierwerkzeuges 24 aus.
Diese den Formhohlraum 49 umgrenzenden Formflächen 66 teilen sich ihrerseits wie
derum in einzelne Hauptformflächen 69 sowie zwischen diesen versenkt und/oder vor
ragend angeordneten Teilformflächen 70 auf. Somit bilden einzelne dieser Teilform
flächen 70 einen zusammenhängenden Längskanal 71 zur Aufnahme eines über die
Hauptformflächen 69 vorragenden Vorsprungs des Gegenstandes 6 oder einen sich in
Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - erstreckenden Wulst 72 bzw. eine Leiste zur Aufnahme
einer gegenüber den Hauptformflächen 69 vertieft angeordneten Ausnehmungen des
hindurchzuführenden Gegenstandes 6 aus.
Den Formflächen 66 des Kalibrierwerkzeuges 24 sind weitere Formflächen 73 im Be
reich des Extrusionswerkzeuges 8 vorgeordnet, sowie weitere Formflächen 74 diesem
in zumindest einem der Kalibrierwerkzeuge 25 bis 27 nachgeordnet.
In der Fig. 4 ist in strichlierten Linien der innerhalb des Formhohlraums 49 hindurch
zuführende Gegenstand 6 schematisch vereinfacht dargestellt, wobei dieser Gegen
stand durch ein Profil aus Kunststoff, insbesondere ein Fensterprofil mit mehreren
Hohlräumen, gebildet ist, welches an der äußeren Oberfläche 43 im unmittelbaren An
schluß an den Eintritt in das Kalibrierwerkzeug 24 an die einzelnen Hauptformflächen
69 bzw. Teilformflächen 70 zur Anlage gebracht wird. Die hier gewählte Querschnitts
form des Gegenstandes 6 ist nur beispielhaft für eine Vielzahl von möglichen Quer
schnittsformen gewählt worden, wobei selbstverständlich jede beliebige Querschnitts
form sowie Anordnung und Ausbildung der Hauptformflächen 69 sowie Teilformflä
chen 70 zueinander möglich ist und je nach herzustellendem Gegenstand 6 frei ge
wählt werden kann.
Zur Festlegung der Spaltbreite 65 des Spaltes 56 zwischen dem Extrusionswerkzeug 8
und dem Kalibrierwerkzeug 24 sind Mittel zur Bildung des Spaltes 56 zwischen den
einander zu gewandten Stirnflächen 47 bzw. 53 angeordnet bzw. vorgesehen, welche
im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch zumindest ein, bevorzugt jedoch mehrere,
im Bereich der Stirnfläche 53 angeordnete Abstützelemente 75 gebildet sind. Bedingt
durch eine plane bzw. ebene Ausbildung der Stirnfläche 47 des Extrusionswerkzeuges
8 ist durch die Wahl der Höhe der Abstützelemente 75 in bezug zu den Stirnkanten 67
des Kalibrierwerkzeuges 24 eine eindeutige Festlegung der Spaltbreite 65 möglich.
Um einen möglichst geringen Wärmeübergang ausgehend von dem geheizten Extru
sionswerkzeug 8, welches auch als Extrusionsdüse bezeichnet werden kann und mit
tels Heizelementen auf in eine vorbestimmbare Düsentemperatur verbracht wird, zu
vermeiden, ist es vorteilhaft, die Abstützelemente 75 in ihrer Anlagefläche möglichst
klein zu gestalten, um eine direkte Wärmeleitung ausgehend vom Extrusionswerkzeug
8 hin zum Kalibrierwerkzeug 24 möglichst zu unterbinden bzw. zu verhindern.
Bedingt durch die geringe Spaltbreite 65 im Bereich des Spaltes 56 im Übertrittsbe
reich des Gegenstandes 6 zwischen dem Extrusionswerkzeug 8 und dem Kalibrier
werkzeug 24 ist es ebenfalls vorteilhaft, ausgehend von den Stirnkanten 67 des Form
hohlraums 49 zumindest einer der Stirnkanten 67 der Formflächen 66 Teilstirnflächen
76 zumindest bereichsweise zur Bildung des Spaltes 56 den einzelnen Formflächen 66
zuzuordnen. Diese Teilstirnflächen 76 sind durch Teile der Oberfläche der Stirnfläche
53 gebildet, wobei ein Flächenausmaß dieser Teilstirnfläche 76 sich aus der Umfangs
länge der Formflächen 66 sowie einer Breite 77, ausgehend von den Stirnkanten 67 in
die vom Formhohlraum 49 abgewandte Richtung zusammensetzt. Je geringer das Flä
chenausmaß bzw. die Breite 77 gewählt wird, desto geringer ist hier wiederum der
Wärmeübertritt vom Extrusionswerkzeug 8 hin zum Kalibrierwerkzeug 24. Weiters ist
es vorteilhaft, wenn weiteren Teilbereichen der Oberfläche der Stirnfläche 53 zumin
dest eine, bevorzugt jedoch mehrere, Ausnehmungen 78 zugeordnet und gegenüber
dieser vertieft angeordnet sind, um eine größtmögliche Distanz zwischen der Stirn
fläche 47 des Extrusionswerkzeuges 8 und der dieser zu gewandten Fläche der Ausneh
mung 78 zu erzielen. Dadurch kann so im Bereich der Ausnehmungen 78 der Über
gang vom Wärme, insbesondere Strahlungswärme, möglichst gering gehalten werden,
um einerseits das Kalibrierwerkzeug 24 nicht unnötig zu erwärmen und andererseits
dem Extrusionswerkzeug 8 nicht unnötig Wärme zu entziehen.
Zur Bildung des Hohlraums 59 ist, wie bereits zuvor beschrieben, der Stirnfläche 53
des Kalibrierwerkzeuges 24 die Dichtungsvorrichtung 60 zugeordnet, welche unter
schiedlichst ausgebildet sein kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist gezeigt, daß
die Dichtungsvorrichtung 60 in einem bevorzugt senkrechten Abstand zu den Form
flächen 66 des Kalibrierwerkzeuges 24 angeordnet ist und über den Umfang gesehen
bevorzugt durchlaufend ausgebildet ist. Weiters ist es vorteilhaft, wenn die Dichtungs
vorrichtung 60 aufgrund der hohen Temperatur des Extrusionswerkzeuges 8 tempera
turbeständig ausgebildet ist, wobei die Dichtungsvorrichtung 60 auch mehrere Dicht
elemente 79, 80 umfassen kann und z. B. das dem Hohlraum 59 näher liegende Dicht
element 79 temperaturbeständig und das weitere Dichtelement 80 federnd ausgebildet
sein kann. Die beiden Dichtelemente 79, 80 sind dabei in Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - hin
tereinander sowie aneinander anliegend angeordnet und das temperaturbeständige
Dichtelement 79 überragt die Stirnfläche 53 in Richtung der dieser zugeordneten Stirn
fläche 47 des Extrusionswerkzeuges 8 aufgrund der federnden bzw. elastischen Wir
kung des weiteren Dichtelements 80. Zur dichtenden Ausbildung des Hohlraums 59
wird zuerst das temperaturbeständige Dichtelement 79 zur Anlage an der Stirnfläche
47 gebracht und das weitere Dichtelement 80 elastisch soweit verformt, bis eine Ab
stützung der Abstützelemente 75 unter Bildung des vordefinierten Spaltes 56 an der
Stirnfläche 47 des Extrusionswerkzeuges 8 erfolgt. Die Evakuierung des Spaltes 56
bzw. des Hohlraums 59 ist über die schematisch vereinfacht dargestellte Leitung 63
möglich, wobei das Vakuum zwischen 0.01 bar und 0.95 bar, bevorzugt zwischen 0.2
bar und 0.8 bar, beträgt. Somit ist der Hohlraum 59, welcher durch die Stirnfläche 47
des Extrusionswerkzeuges 8, die Stirnfläche 53 des Kalibrierwerkzeuges 24 sowie die
Dichtungsvorrichtung 60 begrenzt ist, einerseits gegenüber den äußeren Umgebungsbe
dingungen abgeschlossen und andererseits durch die angeschlossenen und nicht näher
dargestellten Unterdruckeinheiten auf einen gegenüber den Umgebungsbedingungen
geringeren Druck evakuierbar.
Im Bereich der weiteren Stirnfläche 54 des Kalibrierwerkzeuges 24 ist ebenfalls zwi
schen dieser und der dieser zugeordneten weiteren Stirnfläche 29 des Kalibrierwerkzeu
ges 25 die bereits zuvor beschriebene Dichtungsvorrichtung 62 angeordnet, welche
wiederum zur Bildung des Hohlraums 61 vorgesehen ist. Dieser Hohlraum 61 steht
wiederum über eine schematisch dargestellte Leitung 63 mit nicht näher dargestellten
Unterdruckeinheiten in Verbindung, wodurch dieser Hohlraum 61 ebenfalls auf einen
Unterdruck zwischen 0.01 bar und 0.95 bar, bevorzugt zwischen 0.2 bar und 0.8 bar,
evakuiert werden kann.
Zur gegenseitigen Ausrichtung bzw. Zentrierung der Formhohlräume 49, 50 bzw. der
diese umgrenzenden Formflächen 66, 74 weist bei diesem Ausführungsbeispiel das
Kalibrierwerkzeug 24 im Bereich der Stirnfläche 54 eine Zentrieraufnahme 81 auf,
welche es ermöglicht, die hintereinander angeordneten Formflächen 66, 74 zueinander
exakt auszurichten. Aufgrund der Anordnung der Zentrieraufnahme 81 ist eine weitere
Teilstirnfläche 82 der Stirnfläche 54 zur Ausbildung des Spaltes 57 zwischen einer der
Stirnfläche 29 zugewandten Teilfläche der Zentrieraufnahme 81 vertieft gegenüber
dieser angeordnet, wobei sich aufgrund der Größe der Vertiefung zwischen der Teil
stirnfläche 82 und der Stirnfläche 29 des Kalibrierwerkzeuges 25 der Spalt 57 mit ei
ner Größe zwischen 0.5 mm und 2.0 mm ausbildet. Dieser Spalt 57 kann aber selbstver
ständlich auch größer als 2.0 mm gewählt werden. Dadurch daß die einzelnen Dich
tungsvorrichtungen 42, 60 sowie 62 die einzelnen Hohlräume 39, 59, 61 dichtend
zwischen den einzelnen Stirnflächen angeordnet sind, sind die einzelnen Formflächen
66, 73, 74 innerhalb des Hohlraums angeordnet bzw. münden in diesen.
Zur Kühlung des hindurchzuführenden Gegenstandes 6 weist das Kalibrierwerkzeug
24 die zuvor beschriebene Kühlvorrichtung 58 auf, welche in bekannter Art und Weise
durch den Formflächen 66 zugeordnete Kühlkanäle 83 gebildet ist. Die Beaufschla
gung mit Kühlmedium erfolgt dabei durch die Zu- bzw. Ableitung 45, 46. Zusätzlich
zu den Kühlkanälen 83 weist die Kühlvorrichtung 58 zumindest einen einer Formflä
che 66 im Bereich der Stirnkante 67 zwischen dieser und der ersten Stirnfläche 53 un
mittelbar benachbart zugeordneten Kanal 84 auf, welcher sich zumindest über einen
Teilbereich eines Umfangs des Formhohlraums 49 erstreckt und dem Kalibrierwerk
zeug 24 zur Abkühlung der äußersten Randzone des hindurchzuführenden Gegenstan
des zugeordnet ist, um ein Anhaften der äußersten Randzone bzw. Oberfläche an den
Formwänden 66 des Kalibrierwerkzeuges 24 zu verhindern. Aufgrund unterschiedlich
ster Querschnittsformen bzw. Querschnittsabmessungen des Gegenstandes 6 ist es
selbstverständlich aber auch möglich, über den Umfang des Formhohlraums 49 verteilt
im Bereich der ersten Stirnfläche 53 mehrere dieser Kanäle 84 anzuordnen.
Wie nun besser aus der Fig. 7 zu ersehen ist, ist der Kanal 84 unmittelbar benachbart
sowohl der Formfläche 66 als auch der Teilstirnfläche 76 der Stirnfläche 53 zugeord
net. Als vorteilhaft hat sich gezeigt, wenn eine der Formfläche 66 zu gewandte Kanal
wandung 85 des Kanals 84 in einem Abstand 86 zwischen 0.5 mm und 2.0 mm, bevor
zugt etwa 1.0 mm, von diesem angeordnet ist.
Bei diesem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist dem Kanal 84 in einem Einströmbe
reich 87 - hier im rechten Teil der Figur dargestellt - ein Zufuhrkanal 88 zugeordnet
bzw. mit diesem verbunden, wobei dieser Zufuhrkanal 88 bevorzugt parallel sowohl
zur Formfläche 66 als auch parallel zur Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - ausgerichtet ist,
um auch die Formfläche 66 zusätzlich über ihre Längserstreckung zu kühlen. Auf
grund der oberflächennahen Anordnung des Kanals 84 in bezug zu den Formflächen
66 verläuft dieser nahe der Profilkontur, wodurch je nach Anordnung sowie der Länge
des Kanals 84 über den Querschnitt des Formhohlraums 49 gesehen im Bereich der
Stirnkante 67 eine zusätzliche und rasche Abkühlung der äußersten Oberflächenschich
ten des Gegenstandes erzielt wird. Ausgehend vom Einströmbereich 87 ist der Kanal
84 der Hauptformfläche 69 zugeordnet, und umschließt im Anschluß den durch die
Teilformflächen 70 umgrenzten Längskanal 71, wobei im Bereich zwischen den Haupt
formflächen 69 und den Teilformflächen 70 ausgehend vom Kanal 84 zumindest ein
Durchströmkanal 89 ausgehend von der ersten Stirnfläche 53 in Richtung der weiteren
Stirnfläche 54 des Kalibrierwerkzeuges 24 erstreckend angeordnet ist, durch welchen
ein Teilstrom des Kühlmediums, welches durch den Kanal 84 hindurchgeführt wird,
den Oberflächenbereich zwischen den Hauptformflächen 69 und Teilformflächen 70
zusätzlich in Längsrichtung kühlt. Dadurch wird dem Gegenstand 6 während seinem
Durchtritt durch das Kalibrierwerkzeug 24 in diesen Bereichen ebenfalls zusätzlich
noch eine gewisse Wärmemenge abgeführt, um maßgerecht abzukühlen.
Über den weiteren Längsverlauf des Kanals 84 in Umfangsrichtung des Formhohl
raums 49 sind weitere Durchströmkanäle 89 zwischen den Hauptformflächen 69 und
Teilformflächen 70 angeordnet, wobei die Anzahl sowie Anordnung dieser Durchström
kanäle abzweigend vom Kanal 84 von der Querschnittsform des extrudierten Gegen
standes 6 abhängig ist. Bevorzugt sind diese Durchströmkanäle 89 wiederum sowohl
parallel zu den Formflächen 66 bzw. den diese bildenden Hauptformflächen 69 bzw.
Teilformflächen 70 als auch parallel zur Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - ausgerichtet.
Den einzelnen Durchströmkanälen 89 ist im Bereich der weiteren Stirnwand 54 jeweils
zumindest ein Abfuhrkanal 90 zugeordnet, wobei je nach Anordnung der Durchström
kanäle 89 die Zuordnung der Abfuhrkanäle 90 entsprechend der geometrischen Form
des Gegenstandes 6 erfolgt. Dabei können beispielsweise mehrere Durchströmkanäle
89 mit einem gemeinsamen Abfuhrkanal 90 verbunden sein, um so eine gemeinsame
Ableitung des hindurchgeführten Mediums zu erzielen. Selbstverständlich ist es aber
auch möglich, den Zufuhrkanal 88 ebenfalls im Übergangsbereich zwischen einer
Hauptformfläche 69 und zumindest einer Teilformfläche 70 anzuordnen. Zur Erzielung
gleichmäßiger Strömungsverhältnisse bzw. eines gleichmäßigen Durchsatzes des Kühl
mediums durch den Kanal 84 aufgrund der bevorzugt mehrfachen Zuordnung von
Durchströmkanälen 89 über den Längsverlauf des Kanals 84 ist der Querschnitt des
Kanals 84 über seine Erstreckungslänge über den Umfang des Formhohlraums 49 ge
sehen in seinen Querschnittsabmessungen und damit verbunden der möglichen Durch
flußmenge im Verhältnis zur Querschnittsabmessung von den diesen zugeordneten
Durchströmkanälen 89 entsprechend abzustimmen und zu reduzieren. Dadurch ist ge
währleistet, daß ein gleichmäßiger Durchfluß des Kühlmediums sowohl im Kanal 84
als auch in den diesem zugeordneten Durchströmkanälen 89 erfolgt.
Durch diese unmittelbare Zuordnung des Kanals 84 werden jene Oberflächenbereiche
der Formflächen 66 im Bereich des Kanals 84 auf eine Temperatur zwischen -20°C
und +70°C, bevorzugt zwischen 0°C und +50°C, gebracht, wodurch eine zusätzliche
sowie unmittelbare intensive Wärmeabfuhr und Kühlung der äußersten Randzone des
hindurchzuführenden Gegenstandes 6 erfolgt. Das durch die Kanäle 84 hindurchgeführ
te Kühlmedium wird über vereinfacht dargestellte Zuleitungen 45 bzw. Ableitungen
46 dem Kalibrierwerkzeug 24 zu- bzw. abgeführt und in einer nicht näher dargestell
ten Vor- bzw. Einrichtung entsprechend aufbereitet, wie z. B. gereinigt, gekühlt und
umgewälzt bzw. teilweise oder ganz durch neues Kühlmedium ersetzt. Die Auswahl
des Kühlmediums kann unterschiedlichst sein und hängt von der zu erzielenden Tem
peratur der Formflächen 66 im Eintrittsbereich des Gegenstandes 6 in das Kalibrier
werkzeug 24 ab.
Wie weiters beim Kanal 84 in der Fig. 3 dargestellt, ist eine der Stirnwand 53 zuge
wandte Kanalwandung 91 des Kanals 84 in einem Abstand 92 zwischen 0.2 mm und
2.0 mm, bevorzugt jedoch kleiner 1.0 mm, distanziert angeordnet,wodurch es möglich
ist, dem hindurchzuführenden Gegenstand 6 bereits unmittelbar im Eintrittsbereich in
das Kalibrierwerkzeug 24 rasch und gezielt eine so hohe Wärmemenge ab zuführen,
welche ausreicht, um ein Anhaften der äußersten Randzone an den Formwänden 66 zu
verhindern. Aufgrund der oberflächennahen Anordnung des Kanals 84 im Bereich der
ersten Stirnfläche 53 wird dem Extrusionswerkzeug 8 im Austrittsbereich des Gegen
standes 6 eine gewisse Wärmemenge entzogen, wodurch es vorteilhaft ist, diesen Ver
lust an Wärme durch die zuvor beschriebene Temperiereinrichtung 64, z. B. in Form
eines den Formflächen 73 des Extrusionswerkzeuges 8 zugeordneten Heizelements,
auszugleichen. Dies führt zu einer aktiven Isolierung zwischen den beiden einander
zugewandten Stirnflächen 47 bzw. 53 im unmittelbaren Übertrittsbereich des Gegen
standes 6 zwischen den einander zugewandten Formflächen 73 bzw. 66 des Extrusions
werkzeuges 8 bzw. Kalibrierwerkzeuges 24.
Weiters ist es aber auch unabhängig davon möglich, zusätzlich zu dem im Bereich der
Stirnfläche 53 angeordneten Kanal 84 einen weiteren Kanal 93 im Bereich der wei
teren Stirnfläche 54 des Kalibrierwerkzeuges 24 zumindest über einen Teilbereich des
Umfangs des Formhohlraums 49 unmittelbar benachbart zuzuordnen, wie dies schema
tisch vereinfacht in der Fig. 3 dargestellt worden ist. Die Versorgung des Kanals 93
mit dem Kühlmedium kann sowohl eigenständig, also getrennt vom Kanal 84, aber
selbstverständlich auch in Verbindung mit diesem innerhalb des Kalibrierwerkzeuges
24 erfolgen.
Selbstverständlich ist aber auch eine Mehrfachanordnung des Kalibrierwerkzeuges 24
zur Ausbildung der Kalibriervorrichtung 9 möglich, wobei es aber unabhängig davon
auch möglich ist, einzelne für das Kalibrierwerkzeug 24 beschriebene Teile bzw. Bau
gruppen bei den weiteren Kalibrierwerkzeugen 25 bis 27 entsprechend anzuordnen
bzw. einzusetzen. Weiters ist es aber auch möglich, das Kalibrierwerkzeug 24 ohne
Ausbildung des Hohlraums 59 einem Extrusionswerkzeug 8 ohne die Einhaltung der
Spaltbreite 65 des Spaltes 56 nachzuordnen und den aus dem Extrusionswerkzeug 8
austretenden Gegenstand 6 im Übertrittsbereich zwischen diesem und dem Kalibrier
werkzeug 24 den äußeren Umgebungsbedingungen auszusetzen. Auch ist die Anord
nung und Ausbildung der weiteren Hohlräume zwischen den Kalibrierwerkzeugen 24
bis 27 nicht zwingend und kann selbstverständlich frei zwischen einzelnen dieser Kali
brierwerkzeuge 24 bis 27 gewählt werden.
In der Fig. 5 ist ein Teilbereich des Extrusionswerkzeuges 8 und Kalibrierwerkzeuges
24 im unmittelbaren Übertrittsbereich des Gegenstandes 6 schematisch vereinfacht
und in vergrößertem Maßstab dargestellt. Das vom Extruder bereitgestellte und plastifi
zierte Kunststoffmaterial wird durch die Formflächen 73 des Extrusionswerkzeuges 8
zwischen diesen ausgetragen, wodurch eine Verfestigung der Querschnittsform des
herzustellenden Gegenstandes 6 erfolgt. Bedingt durch die Düsengeometrie und die
dem Material innewohnenden Eigenschaften wird im Bereich der Formflächen 73 eine
Fließgeschwindigkeitsverteilung des hindurchströmenden Materials erzielt, wie dies
schematisch vereinfacht in einem Diagramm in einem Teilbereich einer Profilsektion
des Gegenstandes 6 dargestellt worden ist. Aufgrund des Anhaftens kommt es im
Randbereich des hindurchtretenden Kunststoffstromes im Bereich der Formflächen 73
nahezu zu einem Stillstand und in etwa in einer Mitte desselben zu einer höchsten Ge
schwindigkeit, wodurch sich ein etwa parabelartiger Geschwindigkeitsverlauf ergibt.
Im unmittelbaren Anschluß an den Austritt im Bereich der Stirnfläche 47 kommt es zu
einem Geschwindigkeitsausgleich der einzelnen Teilströme, bis diese nunmehr zuein
ander eine gleiche Fließgeschwindigkeit bzw. Abzugsgeschwindigkeit aufweisen. Auf
grund dieses Geschwindigkeitsausgleichs kommt es in den Randzonen zu einer Be
schleunigung und im Mittelbereich zu einer Verzögerung, wodurch ein gewisser Quell
effekt des Kunststoffmaterials hervorgerufen wird. Dieser Quelleffekt ist ausschlag
gebend für die zu erzielende fertige Wandstärke des Gegenstandes 6 und ist abhängig
von einer Ausgangsstärke 94 des Kunststoffmaterials im Bereich des Extrusionswerk
zeuges 8 und einer Endstärke 95 nach erfolgter Quellung, Kalibrierung sowie Kühlung
des Gegenstandes 6. Dieser Quelleffekt ist lediglich bei Profilsektionen möglich, bei
welchen im Inneren des Gegenstandes eine Hohlkammer angeordnet ist, welche keiner
Kalibrierung unterzogen ist, und so das Material in Richtung des Hohlraumes auswei
chen kann.
Bedingt durch die unmittelbare Nachordnung des Kalibrierwerkzeuges 24 und die
rasche Abkühlung der äußeren Teilströme des Gegenstandes 6 kann beispielsweise die
Ausgangsstärke 94 bei einer gewünschten Endstärke 95 von z. B. 3.0 mm etwa 2.2 mm
oder geringer betragen. Dies entspricht etwa ausgehend von der Ausgangsstärke 94
einem Quelleffekt von ca. 36%. Dieser Quelleffekt kann durch einen Staueffekt im Be
reich des Kalibrierwerkzeuges 24 und der Wahl der Ausgangsstärke 94 noch entspre
chend vergrößert werden.
Bei bisher bekannten Anlagen wurde der Spalt zwischen einander zu gewandten Stirn
flächen 47 bzw. 53 größer 1.0 mm, bevorzugt zwischen 10.0 mm und 50.0 mm, ge
wählt, wodurch lediglich ein Quelleffekt von ca. 15% ausgehend von der Ausgangs
stärke 94 von beispielsweise 2.6 mm hin zu einer Endstärke 95 von 3.0 mm erzielt
worden ist.
Dieser zuvor beschriebene verstärkte Quelleffekt des Kunststoffmaterials wird durch
den Unterdruck an der Profilaußenseite und den Umgebungsdruck an der Profilinnen
seite sowie den geringen Abstand zwischen Extrusionswerkzeug 8 und Kalibrierwerk
zeug 24 möglich. Weiters ist diese Materialquellung vom gewählten Material, der
Düsengeometrie sowie dem Memory-Effekt des Materials während der Aufbereitungs
phase desselben innerhalb des Extruders 2 bis hin zum Düsenaustritt abhängig.
Ein wesentliches Kriterium bei der Profilherstellung, insbesondere für den Fensterbau,
stellt auch der Warmlagerungstest dar, bei welchem auf einem zu prüfenden Profil vor
Beginn des Testes eine festgelegte Meßstrecke von 200 mm aufgetragen wird, daran
anschließend das Profil über eine Zeitdauer von 1 Std. bei 100°C gehalten wird und
daran anschließend die Abkühlung auf Raumtemperatur erfolgt. Nach erfolgter Abküh
lung darf die vorher aufgetragene Meßstrecke um maximal 2% geschrumpft sein. Die
ser geringe Schrumpfwert ist bei bisher bekannten Formgebungseinrichtungen auf
grund der hohen Abzugskräfte in Verbindung mit dem erfolgten Kalibrier- und Ab
kühlvorgang nur in gewissen Grenzen einzuhalten, wobei der Gegenstand 6 in einer
gewissen vorgestreckten Stellung abgekühlt wird, und diese vorgestreckte Stellung
und die dabei aufgebauten inneren Spannungen während des Warmlagerungstestes frei
werden und den Gegenstand 6 entsprechend schrumpfen lassen.
Demgegenüber wird beim erfindungsgemäßen Verfahren bzw. beim Einsatz der erfin
dungsgemäßen Formgebungseinrichtung 3 bzw. Kalibriervorrichtung 9 in völlig unvor
hersehbarer Weise erreicht, daß Teilströme in einzelnen Profilsektionen des Gegenstan
des 6, und zwar jenen, die den unmittelbar an die Düsen anschließenden Formflächen
66 der Kalibriervorrichtung 9 bzw. der Formgebungseinrichtung 3 zugeordnet sind, ge
gebenenfalls durch einen Versatz zwischen den Formflächen 66, 73 und in der Kali
briervorrichtung 9 bzw. in dem Extrusionswerkzeug 8 gedehnt werden und in dieser
gedehnten, somit gegen den Hohlraum des Gegenstandes 6 vorgespannten Lage durch
die unmittelbar einsetzende Kühlung eingefroren bzw. fixiert werden. Gleichzeitig
werden aber jene Teilströme in den Profilsektionen des Gegenstandes 6, die dem Hohl
raum desselben zugeordnet sind, durch die bei gleicher Fördermenge verringerte Quer
schnittsfläche des Durchgangsspaltes durch das Extrusionswerkzeug 8 erzeugten Ge
schwindigkeitsunterschiede gestaucht. Diese Geschwindigkeitsdifferenz tritt dadurch
auf, daß die durchschnittliche Durchtrittsgeschwindigkeit der Teilströme im Extru
sionswerkzeug 8 und jener in der nachgeschalteten Kalibriervorrichtung 9 bzw. Form
gebungseinrichtung 3 sich voneinander um ca. 25-40%, bevorzugt 28-35%, unter
scheiden, wobei die Durchtrittsgeschwindigkeit im Extrusionswerkzeug 8 um diesen
Betrag höher ist. Durch diese Stauchung wird das Schrumpfverhalten des Kunststoffes
in diesen Teilströmen verringert, so daß die durch die Schrumpfung entstehenden Span
nungen, die ein konvexes Verformen der den Formflächen zu gewandten Teilströme be
wirken wollen, die während des Dehnens und Einfrierens dieser Teilströme erzeugten,
gegen den Hohlraum zu gerichteten Vorspannungen im wesentlichen aufheben.
Damit wird in überraschend einfacher Weise ein Spannungsausgleich im Profil ohne
zusätzliche nachfolgende Wärmebehandlung erzielt, da die zu unterschiedlichen Zeit
en aufgrund der in Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - zueinander seitlich versetzt erfolgen
den Abkühlung eintretenden Schrumpfspannungen sich am Ende der Kalibriervorrich
tung 9 bzw. Formgebungseinrichtung 3 selbst aufheben und dadurch ein Nachschrum
pfen oder eine Spannungsdifferenz nach dem Fertigstellen der Gegenstände 6
vermieden wird.
In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn eine Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen den an den Formflächen 73 des Extrusionswerkzeuges 8 entlanggleitenden
Teilströmen und den im Mittelbereich der Formgebungskanäle des Extrusionswerk
zeuges 8 hindurchtretenden Teilströmen größer 10%, bevorzugt größer 20%, ist.
In der Fig. 6 ist ein weiterer Teilbereich des Gegenstandes 6 im Bereich der Formflä
chen 66, insbesondere der Teilformflächen 70, schematisch und vergrößert dargestellt.
Diese Profilsektionen des Gegenstandes 6 stellen Vollprofilsektionen dar, innerhalb
welcher also kein Hohlraum angeordnet ist und somit auch kein Umgebungsdruck
wirksam werden kann.
Bei diesen hier dargestellten Profilsektionen im Bereich der Teilformflächen 70 reicht
der Düsendruck nicht aus, um den Kunststoff ohne Aufbringung einer Abzugskraft
durch die Kalibrierung hindurchzudrücken. In diesem hier dargestellten Bereich würde
aus dem Extrusionswerkzeug 8 wesentlich mehr an Material austreten können, als von
dem Kalibrierwerkzeug 24 im Bereich der Teilformflächen 70 an Material aufgenom
men werden kann, wodurch dies zu einem Rückstau in das Extrusionswerkzeug 8
führt. Dieser Rückstau wird durch die unmittelbare Nachordnung des Kalibrierwerkzeu
ges 24 in Verbindung mit dem Unterdruck im Hohlraum 61 und der geringen Größe
des Spaltes 56 begünstigt. Den Teilformflächen 70 des Kalibrierwerkzeuges 24 sind
weitere Teilformflächen 96 im Extrusionswerkzeug 8 zur Ausbildung dieser Vollprofil
sektionen vorgeordnet, wobei diese Teilformflächen 96 zur Ausbildung einer Aus
gangsstärke 97 in einem gewissen Ausmaß voneinander distanziert angeordnet sind.
Die Teilformflächen 70 des Kalibrierwerkzeuges 24 sind zur Erzielung einer Endstär
ke 98 der beidseits maßhaltig auszubildenden Vollprofilsektionen zur Erzielung einer
Endstärke 98 zumindest um das gleiche Ausmaß, bevorzugt jedoch größer der Aus
gangsstärke 97, voneinander distanziert. Aufgrund der allseitigen Zuordnung der Teil
formflächen 70 im Kalibrierwerkzeug 24 ist eine maßhaltige Ausbildung dieser Voll
profilsektionen gewährleistet. Zusätzlich wird aufgrund dieser Anordnung in Verbin
dung mit dem in Fig. 5 dargestellten und beschriebenen Quelleffekt eine günstige
Materialaufteilung zwischen den Vollprofilsektionen und den Hohlprofilsektionen des
Gegenstandes 6 gleichmäßig über den Querschnitt verteilt erzielt.
In der Fig. 8 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Anordnungs
möglichkeit der Formflächen 66, insbesondere der Hauptformflächen 69, in bezug zu
den diesen vorgeordneten Formflächen 73 des Extrusionswerkzeuges 8 gezeigt, wobei
wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 7 verwendet
werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird für einzelne Teile mit glei
chen Bauteilbezeichnungen bzw. Bezugszeichen auf die Beschreibung in den vorange
gangenen Figuren hingewiesen bzw. Bezug genommen.
Die Ausbildung des Spaltes 56 im Bereich der Teilstirnflächen 76 mit der Spaltbreite
65 kleiner 1.0 mm erfolgt analog zu den in den vorangegangenen Fig. 1 bis 7 be
schriebenen Ausführungsformen. Gleiches trifft für die Ausbildung des Hohlraums 59,
der Dichtungsvorrichtung 60, 62, der Kühlvorrichtung 58, insbesondere des Kanals
84, 93, sowie der Temperiervorrichtung 64 zu.
Bei diesem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind zumindest einzelne der Form
flächen 66, insbesondere einzelne der Hauptformflächen 69, des ersten Kalibrierwerk
zeuges 24 um ein Ausmaß 99 zwischen z. B. 0.001 mm und 0.7 mm, bevorzugt zwi
schen 0.05 mm und 0.4 mm, gegenüber den diesen im Extrusionswerkzeug 8
vor- sowie zugeordneten Formflächen 73 in Richtung eines Zentrums des Formhohlraums
49 des Kalibrierwerkzeuges dazu versetzt angeordnet. Aufgrund dieser Versetzung der
beiden Formflächen 66, 73 zueinander ragt die Stirnkante 67 zwischen der Formfläche
66 und der Teilstirnfläche 76 in Richtung des Strömungsquerschnittes des Gegenstan
des vor, wodurch es vorteilhaft ist, zumindest im Bereich einzelner der Stirnkanten 67
zwischen den Formflächen 66 bzw. Hauptformflächen 69, und der ersten Stirnfläche
53 bzw. Teilstirnfläche 76 des Kalibrierwerkzeuges 24 eine Übergangsfläche 100 anzu
ordnen, um die Ausbildung eines scharfkantigen Vorsprunges zu vermeiden. Diese
Übergangsfläche 100 kann jede beliebige Raumform aufweisen und beispielsweise
ebenflächig und/oder bogenförmig, insbesondere als Radius, ausgebildet sein. Zwi
schen einem Beginn der Übergangsfläche im Bereich der Stirnfläche 53 bzw. Teilstirn
fläche 76 des Kalibrierwerkzeuges 24 und der Formfläche 66 bzw. Hauptformfläche
69 bildet sich in senkrechter Richtung zur Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - bzw. zur
Formfläche 66 eine Höhe 101 aus, welche derart zu wählen ist, daß diese zumindest
dem Ausmaß 99 der zueinander versetzten Formflächen 66, 73 zwischen dem Extru
sionswerkzeug 8 und dem Kalibrierwerkzeug 24 entspricht.
Bei den bisher bekannten Kalibriervorrichtungen sowie Verfahren wurde aufgrund der
auf den Gegenstand 6 aufgebrachten Abzugskraft durch den Raupenabzug dieser in
seiner Längserstreckung gedehnt und in dieser Stellung die äußeren Randzonen wäh
rend dem Durchtritt durch die Kalibriervorrichtung 9 in dieser Stellung kalibriert so
wie abgekühlt. Weitere Teilbereiche des Querschnittes in Richtung des Hohlraums des
Profils werden aufgrund des Abkühlvorganges erst später abgekühlt und unterliegen
so einem Schrumpfvorgang, wodurch das vollständig erkaltete Profil hohe innere
Zugsspannungen aufgrund des Schrumpfvorganges im inneren Teilbereich des Quer
schnittes aufweist, welches sich jedoch bedingt durch die bereits in der Kalibriervor
richtung 9 abgekühlten Randzonen nicht mehr abbauen können. Diese hohen inneren
Zugsspannungen können dazu führen, daß die Oberflächen des Gegenstandes 6 eine
gewisse Welligkeit aufweisen, welche bei Erzielung hoher Glanzgrade sichtbar wer
den.
Bedingt durch diese versetzte Anordnung der Formflächen 66, 73 zueinander sowie
der unmittelbaren Nachordnung des Kalibrierwerkzeuges 24 und der Bildung des Spal
tes 56 mit sehr geringem Ausmaß und der Beaufschlagung des Hohlraums 59 mit Un
terdruck erfolgt, wie bereits zuvor beschrieben, ein gewisser Stauchvorgang des austre
tenden plastifizierten Kunststoffmaterials beim Übertritt vom Extrusionswerkzeug 8
hin zum Kalibrierwerkzeug 24. Durch die zusätzliche Versetzung der Formflächen 66,
73 zueinander kommt es in einem schematisch angedeuteten Randbereich 102 des Ge
genstandes 6 von einzelnen Profilsektionen desselben zu einer stärkeren Dehnung ge
genüber weiteren Innenbereichen 103, welche beim Extrusionsvorgang gestaucht wer
den. Beim weiteren anschließenden Abkühlvorgang und dem damit verbundenen
Schrumpfvorgang im Innenbereich 103 kann der Randbereich 102 nachträglich ge
staucht werden, ohne daß Querwellen zur Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - an der Ober
fläche des Gegenstandes 6 entstehen.
Zur Erzielung eines hohen Glanzgrades an den Oberflächen des Gegenstandes 6 sind
verschiedenste Einflußgrößen wie Kühlung, Materialzusammensetzung, dem Memory-
Effekt des Kunststoffmaterials, welchen dieser während der Bearbeitungs- bzw. Be
handlungsvorgeschichte ausgehend vom Extruder bis hin zum Düsenaustritt ausgesetzt
ist, maßgebend. Wird innerhalb der Kalibrierung eine geringe bzw. schlechte Kühlung
erreicht, bleibt das plastifizierte Material zumindest bereichsweise an den Formflä
chen 66 des Kalibrierwerkzeuges 24 haften, wodurch dies zu Geschwindigkeitsunter
schieden im Profilquerschnitt führt. Dadurch werden auch die mechanischen Eigen
schaften, die Schrumpfungswerte der Glanzgrade usw. negativ beeinflußt. Zur Erzie
lung dieser Nachteile ist es wesentlich, daß die Kühlung des plastifizierten Gegenstan
des bereits im unmittelbaren Eintritt in das Kalibrierwerkzeug 24 erfolgt, wodurch der
Glanzgrad, die mechanischen Eigenschaften sowie die Maßhaltigkeit und das Schrum
pfungsverhalten des Gegenstandes 6 positiv beeinflußt werden. Weiters wird dadurch
auch noch ein geringer Aufwand bei der nachträglichen Werkzeugabstimmung, insbe
sondere bei den Vollprofilsektionen des Gegenstandes 6, im Bereich der Teilformflä
chen 70 während dieser Arbeiten notwendig. Diese Vollprofilsektionen sind meist mit
Funktions- bzw. Anschlußmaßen behaftet, wodurch eine hohe Maßhaltigkeit dieser
Profilabschnitte gefordert ist.
Durch die Anordnung oder Ausbildung des Kalibrierwerkzeuges 24 ist eine Einhaltung
der mechanischen Eigenschaften, der Schrumpfungswerte sowie des Glanzgrades der
Oberfläche nahezu unabhängig von der verwendeten Mischung des Kunststoffmate
rials mit diversen Zusätzen sowie nahezu unempfindlich gegenüber Schwankungen
des Mischungsverhältnisses bei unterschiedlichen Chargen. Weiters können mit einer
derartigen Formgebungseinrichtung 3 bei Verwendung der gleichen Formgebungsein
richtung 3 unterschiedliche Extruder sowie Extrudertypen in Verbindung mit diesem
eingesetzt werden. Auch wird die Einhaltung des Schrumpfverhaltens erleichtert, da
durch die vorangegangene Stauchung die Abzugskraft zu keiner übermäßigen Dehnung
des Profils führt. Auch wird der Glanz sowie die Ausbildung einer gleichmäßigen
Oberfläche gewährleistet, wobei bei bisher erzielbaren Glanzgraden von 30% ein
Glanzgrad von beispielsweise 80% erreichbar ist. Dieser Glanzgrad ist abhängig von
den Füllstoffen, welche dem Kunststoffmaterial vor dem Extrudiervorgang beigefügt
werden.
In der Fig. 9 ist nunmehr die Abhängigkeit des Glanzgrades von den zugesetzten Füll
stoffen, insbesondere Kreide, gezeigt. Auf einer Ordinate 104 ist der Glanzgrad in %
und auf einer Abszisse 105 der Zusatz von Kreide in Gewichtsprozent in bezug zur
Gesamtmischung aufgetragen. Dabei ist ersichtlich, je höher der Anteil an Kreide
wird, desto geringer wird der Glanzgrad in %. Aufgrund von Einsparungen wird häu
fig dazu übergegangen, einen hohen Anteil von Füllstoffen dem Kunststoffmaterial zu
zusetzen, um einen geringeren Rohstoffpreis für derartige Mischungen zu erzielen.
Dieser durch die Beimischungen negativ beeinflußte Glanzgrad wird durch die unmit
telbare Nachordnung des Kalibrierwerkzeuges 24 im Anschluß an das Extrusionswerk
zeug 8 wesentlich gesteigert bzw. erhöht und ist nahezu unabhängig von der verwende
ten Kunststoffmischung bzw. den unterschiedlichsten Zusatz- bzw. Zuschlagstoffen.
In der Fig. 8 ist noch zusätzlich angedeutet, daß zumindest einzelnen der Formflächen
66 über deren Längserstreckung in Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - zumindest eine, be
vorzugt jedoch mehrere, senkrecht zu den Formflächen 66 ausgerichtete schlitzförmi
ge Öffnungen 106 zugeordnet sind. Diese schlitzförmigen Öffnungen 106 sind bevor
zugt als Vakuumschlitze ausgebildet und können ebenfalls mit Unterdruck über eige
ne, schematisch angedeutete Leitungen und einer damit verbundenen Unterdruckein
heit beaufschlagt werden. Diese Anordnung der schlitzförmigen Öffnungen 106 über
die Längserstreckung der einzelnen Formflächen 66 kann wahlweise erfolgen und ist
nicht 11274 00070 552 001000280000000200012000285911116300040 0002019917837 00004 11155 zwingend. Bevorzugt jedoch werden die einzelnen Formflächen 66 über deren
Längserstreckung in Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - durchlaufend, also ohne Unterbre
chung, ausgebildet.
Der vom Extruder 2 ausgetragene erweichte und plastifizierte Kunststoff wird unmittel
bar nach dem Austritt aus dem Extrusionswerkzeug 8 an seiner äußeren Oberfläche 43
einem gegenüber dem äußeren Umgebungsdruck geringeren Druck ausgesetzt und dar
an anschließend die äußere Oberfläche 43 des Gegenstandes 6 in einem Eintrittsbe
reich in das Kalibrierwerkzeug 24 verstärkt abgekühlt, so daß ein Anhaften der äußeren
Oberfläche 43 an den Formflächen 66 des Kalibrierwerkzeuges 24 gesichert verhindert
wird. Gleichzeitig mit dem Übertritt des Gegenstandes 6 vom Extrusionswerkzeug 8
hin zum Kalibrierwerkzeug 24 wird durch den Abkühlvorgang über die Wandstärke
des Gegenstandes 6 gesehen bei einzelnen Profilsektionen des Gegenstandes 6 in Ex
trusionsrichtung - Pfeil 7 - eine gegenseitige Verlagerung einzelner Teilströme in die
sen hervorgerufen, so daß ein Geschwindigkeitsausgleich zwischen allen Teilströmen
in diesen Profilsektionen erfolgt, wodurch über die Wandstärke gesehen diese einzel
nen Profilsektionen eine gleichmäßige Geschwindigkeit zueinander aufweisen.
Weiters können einzelne Teilströme im Bereich der äußeren Oberfläche 43 von einzel
nen Profilsektionen beim Eintritt in das erste Kalibrierwerkzeug 24 durch die zueinan
der versetzt angeordneten Formflächen 66, 73 des Extrusionswerkzeuges 8 und Kali
brierwerkzeuges 24 gegenüber den weiteren Teil strömen der gleichen Profilsektion in
Längsrichtung des Gegenstandes 6 in einer gegenüber diesen weiteren Teilströmen ge
dehnten Lage abgekühlt werden und bedingt durch den gleichzeitigen Stauchvorgang
der weiteren Teilströme im Bereich des Hohlraums des Gegenstandes 6 ein Schrum
pfungsausgleich erzielt werden. Dadurch werden die inneren Längsspannungen zum
Großteil vermieden, wodurch, wie bereits zuvor beschrieben, bessere Schrumpfungs
werte beim Warmlagerungstest erreichbar sind. Dieser Versatz der einzelnen Formflä
chen 66, 73 des Kalibrierwerkzeuges 24 bzw. des Extrusionswerkzeuges 8 in zu der
Oberfläche 43 senkrechter Richtung kann z. B. ein Ausmaß zwischen 0.001 mm und
0.7 mm, bevorzugt zwischen 0.005 mm und 0.4 mm, betragen.
Festzuhalten ist weiters, daß der Gegenstand 6 Hohlräume 107 - wie in der Fig. 3 zu
ersehen ist - aufweist und der Massenausgleich, der aus dem Extrusionswerkzeug 8
austretenden plastifizierten Kunststoffmasse über eine Wanddicke 108 von Außenwän
den 109 des Gegenstandes 6 erfolgen kann. Wie zuvor bereits erläutert, wird durch die
in den Vollprofilsektionen zu geführten Mengen an plastifiziertem Kunststoffmaterial
die Geschwindigkeit, mit der die plastifizierte Kunststoffmenge, die zu diesem Zeit
punkt bereits den Gegenstand 6 bildet, mit der dieser durch das Kalibrierwerkzeug 24
hindurchtritt, festgelegt. Die in Abhängigkeit von dieser Geschwindigkeit nunmehr an
fallenden Volumen an plastifiziertem Kunststoffmaterial für das Herstellen der Außen
wände 109 des Gegenstandes 6 können nunmehr bedingt über eine längere Produktions
zeit betrachtet, dazu führen, daß eine Wanddicke 108 in geringen Grenzen variert, d. h.
daß bei größerem Volumen des plastifizierten Kunststoffmaterials des Gegenstandes 6
durch die Kalibriervorrichtung 9 die Wanddicke 108 größer wird, während sie bei ge
ringerem Volumen des plastifizierten Kunststoffmaterials dünner wird. Da keine Kali
brierung oder Festlegung der Wanddicke 108 erfolgt, hat dies weder auf den Produk
tionsablauf noch auf das geforderte Mindestmaß der Wanddicke 108 einen Einfluß.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn zweckmäßigerweise ein Durchström
widerstand, z. B. ein durchschnittlicher Durchströmwiderstand, durch den Formhohl
raum 48 des Extrusionswerkzeuges 8 für jene Teilströme der einzelnen Profilsektionen
des Gegenstandes 6, die in der nachfolgenden Kalibriervorrichtung 9 den Hauptform
flächen 69 zugeordnet sind, größer ist als ein bevorzugt durchschnittlicher Durchström
widerstand in dem Formhohlraum 48 für jene Teilströme der Profilsektionen des Ge
genstandes 6, die in dem nachfolgenden Kalibrierwerkzeug 24 Teilformflächen 70 zu
geordnet sind und die dementsprechend sogenannte Vollprofilsektionen bilden. Diese
üblicherweise allseits kalibrierten Vollprofilsektionen dienen in ihrer Zuordnung zu
einander vielfach zur Aufnahme von entsprechenden Elementen, wie beispielsweise
Glasleisten, Dichtungsleisten oder als Anschläge, wie dies bei Fenstern und Türen üb
lich ist.
Um diese Stauchwirkung, die zuvor beschrieben ist, vor allem in den Vollprofilsektio
nen zu erreichen, kann es auch zweckmäßig sein, wenn die bevorzugt durchschnittli
chen Durchströmwiderstände der Teilströme, die den Hauptformflächen 69 in der Kali
briervorrichtung 9 zugeordnet sind, und jene der Teilströme, die den Teilformflächen
70 in der Kalibriervorrichtung 9 zugeordnet sind, zwischen dem Eintritt in das Extru
sionswerkzeug 8 und dem Austritt aus der Kalibriervorrichtung 9 gleich hoch sind.
Als zweckmäßig erweist sich dabei auch eine Ausbildung, bei der die Teilströme, de
nen im Formhohlraum 48 des Extrusionswerkzeuges 8 ein geringerer Durchströmwider
stand entgegenwirkt, in der Kalibriervorrichtung 9 bei einem größeren Bereich ihres
Umfangs an Teil- bzw. Hauptformflächen 70, 69 anliegen, als jene Teilströme, denen
beim Durchtritt durch das Extrusionswerkzeug 8 ein höherer Durchströmwiderstand
entgegengesetzt wird.
Schließlich ist es auch möglich, daß zum Ausgleich der unterschiedlichen Volumen an
plastifiziertem Kunststoffmaterial, die in Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - bewegt wer
den, die den Formflächen 73 zu gewandten Teilströme des Profilquerschnitts nur über
einen Teilbereich jenes Querschnitts des Formhohlraumes 48 im Extrusionswerkzeug
8 an den Hauptformflächen 69 der Kalibriervorrichtung 9 anliegen.
Selbstverständlich können die einzelnen, vorstehend beschriebenen Ausführungs
beispiele und die in diesen Ausführungsbeispielen gezeigten Varianten und unter
schiedlichen Ausführungen jeweils für sich eigenständige, erfindungsgemäße Lösun
gen bilden und beliebig miteinander kombiniert werden. Dies betrifft bevorzugt die
Anordnung des Kalibrierwerkzeuges 24 in Verbindung mit dem Extrusionswerkzeug 8
sowie der einzelnen Kalibrierwerkzeuge 24 bis 27 zueinander.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1; 2 bis 7; 8; 9 gezeigten Ausführungen
den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbe
züglichen erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen
dieser Figuren zu entnehmen.
1
Extrusionsanlage
2
Extruder
3
Formgebungseinrichtung
4
Kühleinrichtung
5
Raupenabzug
6
Gegenstand
7
Pfeil
8
Extrusionswerkzeug
9
Kalibriervorrichtung
10
Stützblenden
11
Aufnahmebehälter
12
Material
13
Kunststoff
14
Förderschnecke
15
Plastifiziereinheit
16
Heizeinrichtung
17
Übergangszone
18
Maschinenbett
19
Aufstandsfläche
20
Kalibriertisch
21
Laufrolle
22
Fahrschiene
23
Verfahrantrieb
24
Kalibrierwerkzeug
25
Kalibrierwerkzeug
26
Kalibrierwerkzeug
27
Kalibrierwerkzeug
28
Kühlkammer
29
Stirnfläche
30
Stirnfläche
31
Stirnfläche
32
Stirnfläche
33
Stirnfläche
34
Stirnfläche
35
Länge
36
Länge
37
Länge
38
Spalt
39
Hohlraum
40
Dichtelement
41
Leitung
42
Dichtungsvorrichtung
43
Oberfläche
44
Kühlvorrichtung
45
Zuleitung
46
Ableitung
47
Stirnfläche
48
Formhohlraum
49
Formhohlraum
50
Formhohlraum
51
Formhohlraum
52
Formhohlraum
53
Stirnfläche
54
Stirnfläche
55
Länge
56
Spalt
57
Spalt
58
Kühlvorrichtung
59
Hohlraum
60
Dichtungsvorrichtung
61
Hohlraum
62
Dichtungsvorrichtung
63
Leitung
64
Temperiervorrichtung
65
Spaltbreite
66
Formfläche
67
Stirnkante
68
Stirnkante
69
Hauptformfläche
70
Teilformfläche
71
Längskanal
72
Wulst
73
Formfläche
74
Formfläche
75
Abstützelement
76
Teilstirnfläche
77
Breite
78
Ausnehmung
79
Dichtelement
80
Dichtelement
81
Zentrieraufnahme
82
Teilstirnfläche
83
Kühlkanal
84
Kanal
85
Kanalwandung
86
Abstand
87
Einströmbereich
88
Zufuhrkanal
89
Durchströmkanal
90
Abfuhrkanal
91
Kanalwandung
92
Abstand
93
Kanal
94
Ausgangsstärke
95
Endstärke
96
Teilformfläche
97
Ausgangsstärke
98
Endstärke
99
Ausmaß
100
Übergangsfläche
101
Höhe
102
Randbereich
103
Innenbereich
104
Ordinate
105
Abszisse
106
Öffnung
107
Hohlraum
108
Wanddicke
109
Außenwand
Claims (57)
1. Kalibriervorrichtung mit zumindest einem Kalibrierwerkzeug, welches
Formflächen zum Anlegen eines hindurchzuführenden extrudierten Gegenstandes, ins
besondere eines Profils mit mehreren Hohlräumen, aufweist, welches in Extrusions
richtung einem Extrusions- und/oder einem weiteren Kalibrierwerkzeug nachordenbar
ist und eine erste Stirnfläche des Kalibrierwerkzeuges zur Ausbildung eines Spaltes zu
einem in Extrusionsrichtung vorschaltbaren Extrusionswerkzeuges und/oder Kalibrier
werkzeuges ausbildet und mit einer Dichtungsvorrichtung zur Abdichtung dieses
Spaltes zur Ausbildung eines Hohlraums versehen ist und alle Stirnkanten der Form
flächen des Kalibrierwerkzeuges in dem von der Dichtungsvorrichtung umgrenzten
Bereich der Stirnfläche angeordnet sind, wobei nach Bildung dieses Hohlraums dieser
auf einen gegenüber dem Umgebungsdruck abgesenkten Unterdruck evakuierbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Bildung des Spaltes (56) vor der ersten Stirn
fläche (53) des Kalibrierwerkzeuges (24) vorgesehen sind und zumindest einer der
Stirnkanten (67) der Formflächen (66) Teilstirnflächen (76) zur Bildung des Spaltes
(56) mit einer Spaltbreite (65) kleiner 1,0 mm zugeordnet sind
2. Kalibriervorrichtung mit zumindest einem Kalibrierwerkzeug, welches in
Extrusionsrichtung durch voneinander distanzierte Stirnflächen begrenzt ist und zwi
schen welchen sich einen Formhohlraum umgrenzende Formflächen zum Anlegen
eines hindurchzuführenden Gegenstandes erstrecken, wobei sich zwischen den Form
flächen und den diesen zugeordneten Stirnflächen jeweils Stirnkanten ausbilden und
zumindest einzelnen der Formflächen eine Kühlvorrichtung zugeordnet ist, insbeson
dere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer Formfläche (66)
im Bereich der Stirnkante (67) zwischen dieser und der ersten Stirnfläche (53) unmit
telbar benachbart zumindest ein sich über einen Teilbereich eines Umfangs des Form
hohlraums (49) erstreckender Kanal der Kühlvorrichtung (58) zur Abkühlung einer
äußersten Randzone des hindurchzuführenden Gegenstandes (6) zugeordnet ist, um ein
Anhaften derselben an Formwänden (66) des Kalibrierwerkzeuges (24) zu verhindern.
3. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Formhohlraum (49) durch mehrere Hauptformflächen (69) sowie zwischen die
sen versenkt und/oder vorragend angeordneten Teilformflächen (70) gebildet ist.
4. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilformflächen (70) einen zusammenhän
genden Längskanal (71) zur Aufnahme eines über die Hauptformflächen (69) vorragen
den Vorsprungs oder einen sich in Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - erstreckenden Wulst
(72) bzw. Leiste zur Aufnahme einer gegenüber den Hauptformflächen (69) vertieften
Ausnehmung des hindurchzuführenden Gegenstandes (6) ausbilden.
5. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kanäle (84) über den Umfang des
Formhohlraums (49) verteilt im Bereich der ersten Stirnfläche (53) angeordnet sind.
6. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein weiterer Kanal (93) der Kühl
vorrichtung (58) den Formflächen (66) im Bereich der in Extrusionsrichtung - Pfeil 7 -
weiteren Stirnfläche (54) des Kalibrierwerkzeuges (24) über zumindest einen Teilbe
reich des Umfangs des Formhohlraums (49) unmittelbar benachbart zugeordnet ist.
7. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formflächen (66) im Bereich des Kanals
(84) eine Temperatur zwischen 20°C und +70°C, bevorzugt zwischen 0°C und
+50°C, aufweisen.
8. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (84) in einem Einströmbereich (87)
mit einem Zufuhrkanal (88) verbunden ist, welcher parallel zu einer der Formflächen
(66) sowie parallel zur Extrusionsrichtung - Pfeil (7) - ausgerichtet ist.
9. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kanal (84) über seine Erstreckungslänge
über den Umfang des Formhohlraums (49) zumindest ein Durchströmkanal (89) zuge
ordnet ist, welcher parallel zu einer der Formflächen sowie parallel zur Extrusions
richtung - Pfeil (7) - ausgerichtet ist.
10. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmkanal (89) in einem Bereich
zwischen einer Hauptformfläche (69) und einer dieser auf der anderen gegeüberliegen
den Seite des Durchströmkanals (89) liegenden Teilformfläche (70) angeordnet ist.
11. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmkanal (89) im Bereich der wei
teren Stirnfläche (54) mit einem bevorzugt parallel zur Stirnfläche (54) ausgerichteten
Abfuhrkanal (90) verbunden ist.
12. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Durchströmkanäle (89)
und/oder der Zufuhrkanal (88) im Übergangsbereich zwischen einer Hauptformfläche
(69) und Teilformfläche (70) angeordnet ist.
13. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (84) über seine Erstreckungslänge
über den Umfang des Formhohlraums (49) gesehen einen Querschnitt aufweist, wel
cher in seinen Abmessungen im Verhältnis zu den Querschnittsabmessungen von den
diesem zugeordneten Durchströmkanälen (89) abnimmt.
14. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Formfläche (66) des Kalibrierwerk
zeuges (24) zu gewandte Kanalwandung (85) des Kanals (84) in einem Abstand zwi
schen 0.5 mm und 2.0 mm, bevorzugt 1.0 mm, von dieser angeordnet ist.
15. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Stirnfläche (53) des Kalibrierwerk
zeuges (24) zugewandte Kanalwandung (91) des Kanals (84) in einem Abstand (92)
zwischen 0.2 mm und 2.0 mm, bevorzugt kleiner 1.0 mm, von dieser angeordnet ist.
16. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Formflächen (66) über deren Längser
streckung zwischen den das Kalibrierwerkzeug (24) begrenzenden Stirnflächen (53,
54) weitere Kühlkanäle (83) der Kühlvorrichtung (58) zugeordnet sind.
17. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kanäle der Kühlvorrichtung (58)
von einem Kühlmedium durch strömt sind.
18. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsvorrichtung (60) im Bereich der
ersten Stirnfläche (53) des Kalibrierwerkzeuges (24) temperaturbeständig ausgebildet
ist.
19. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsvorrichtung (60) in einem Ab
stand zu den Formflächen (66) des Kalibrierwerkzeuges (24) angeordnet ist und über
den Umfang gesehen durchlaufend ausgebildet ist.
20. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsvorrichtung (60) mehrere Dicht
elemente (79, 80) umfaßt.
21. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem auszubildenden Hohlraum (59) näher
liegende Dichtelement (79) temperaturbeständig und das weitere Dichtelement (80)
federnd ausgebildet ist.
22. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturbeständige Dichtelement (79)
und das weitere Dichtelement (80) in Extrusionsrichtung - Pfeil (7) - hintereinander
sowie aneinander anliegend angeordnet sind.
23. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kalibrierwerkzeug (24) in Extrusions
richtung - Pfeil (7) - eine Länge zwischen 15,0 mm und 400,0 mm aufweist.
24. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck im auszubildenden Hohlraum
(59) zwischen dem vorschaltbaren Extrusionswerkzeug (8) und dem ersten Kalibrier
werkzeug (24) zwischen 0,01 bar und 0,95 bar, bevorzugt zwischen 0,2 bar und 0,8
bar, beträgt.
25. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einzelnen der Formflächen (66) über
deren Längserstreckung in Extrusionsrichtung - Pfeil (7) - zumindest eine senkrecht zu
den Formflächen (66) ausgerichtete schlitzförmige Öffnung (106) zugeordnet ist.
26. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einzelne der Formflächen (66) über
deren Längserstreckung in Extrusionsrichtung - Pfeil (7) - durchlaufend ausgebildet
sind.
27. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Bereich einzelner Stirnkanten
(67) zwischen den Formflächen (66) und einer Teilstirnfläche (76) des Kalibrierwerk
zeuges (24) eine Übergangsfläche (100) angeordnet ist.
28. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Übergangsfläche (100) von der
Teilstirnfläche (76) sich in Extrusionsrichtung - Pfeil 7 - konisch verjüngend insbeson
dere ebenflächig ausgebildet ist.
29. Kalibriervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Übergangsfläche (100) konvex,
insbesondere mit einem gleichbleibenden Radius, ausgebildet ist.
30. Formgebungseinrichtung mit einem Kalibrierwerkzeug und mit zumin
dest einem weiteren Kalibrierwerkzeug und/oder einem Extrusionswerkzeug, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest eines der Kalibrierwerkzeuge (24 bis 27) nach einem
oder mehreren der Ansprüche 1 bis 29 ausgebildet ist.
31. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Kalibrierwerkzeug (24) mittels zumindest einem zwischen der Stirnfläche
(47) des vorgeordneten Extrusionswerkzeuges (8) und/oder der Stirnfläche (54, 30, 32,
34) des weiteren diesem vorgeordneten Kalibrierwerkzeuges (24, 25 bis 27) angeordne
ten Abstützelement (75) an dieser abgestützt ist.
32. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeich
net, daß der erste Hohlraum (59) durch die Stirnfläche (47) des Extrusionswerkzeuges
(8) und durch die Teilstirnfläche (76) des Kalibrierwerkzeuges (24) sowie die Dich
tungsvorrichtung (60) begrenzt ist.
33. Formgebungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
32, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (56) mit der Spaltbreite (65) kleiner 1,0
mm nur über einen Teilbereich der Oberfläche der Stirnfläche (53) des Kalibrierwerk
zeuges ausgebildet ist.
34. Formgebungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
33, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Teilbereich der Oberfläche (53) der Stirn
fläche des Kalibrierwerkzeuges (24) vertieft gegenüber dem Teilbereich der Ober
fläche des Spaltes (56) ausgebildet ist.
35. Formgebungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
34, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stirnfläche (47) des Extrusionswerkzeu
ges (8) und der Stirnfläche (53) des Kalibrierwerkzeuges (24) im Bereich der einander
zugewandten Formflächen (73, 66) eine aktive Isolierung angeordnet ist, welche aus
einer dem Extrusionswerkzeug (8) zugeordneten Temperiervorrichtung (64) und der
dem Kalibrierwerkzeug (24) zugeordneten Kühlvorrichtung (58), insbesondere des
Kanals (84), gebildet ist.
36. Formgebungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
35, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiervorrichtung (64) des Extrusionswerkzeu
ges (8) unmittelbar benachbart zu den Formflächen (73) sowie zu der Stirnfläche (47)
angeordnet ist und bevorzugt über den Umfang der Formflächen (73) durchlaufend
ausgebildet ist.
37. Formgebungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
36, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperiervorrichtung (64) eine Temperatur auf
weist, welche gegenüber der Gesamttemperatur des Extrusionswerkzeuges (8) höher
ist.
38. Formgebungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
37, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einzelne der Formflächen (66), insbesonde
re die Hauptformflächen (69) des ersten Kalibrierwerkzeuges (24), z. B. um ein Aus
maß zwischen 0,001 mm und 0,7 mm, bevorzugt zwischen 0,05 mm und 0,4 mm, ge
genüber den diesen im Extrusionswerkzeug (8) zugeordneten Formflächen (73) in
Richtung eines Zentrums des Formhohlraums (49) versetzt angeordnet sind.
39. Formgebungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
38, dadurch gekennzeichnet, daß eine Höhe (101) der Übergangsfläche (100) in einer
senkrechten Richtung zur Formfläche (66) zumindest dem Ausmaß (99) der einander
zugeordneten sowie zueinander versetzten Formflächen (66, 73) des Kalibrierwerk
zeuges (24) und des Extrusionswerkzeuges (8) entspricht.
40. Formgebungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
39, dadurch gekennzeichnet, daß ein bevorzugt durchschnittlicher Durchströmwider
stand durch den Formhohlraum (48) für jene Teilströme der einzelnen Profilsektionen
des Gegenstandes (6), die in der nachfolgenden Kalibriervorrichtung (9) den Haupt
formflächen (69) zugeordnet sind, größer ist, als ein bevorzugt durchschnittlicher
Durchströmwiderstand in dem Formhohlraum (48) für jene Teilströme der Profilsektio
nen des Gegenstandes (6), die in dem nachfolgenden Kalibrierwerkzeug (24) den
Teilformflächen (70) zugeordnet sind.
41. Formgebungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
40, dadurch gekennzeichnet, daß die bevorzugt durchschnittlichen Durchströmwider
stände der Teilströme, die den Hauptformflächen (69) in der Kalibriervorrichtung (9)
zugeordnet sind, und jene der Teilströme, die den Teilformflächen (70) in der Kali
briervorrichtung (9) zugeordnet sind, zwischen dem Eintritt in das Extrusionswerk
zeug (8) und dem Austritt aus der Kalibriervorrichtung (9) gleich hoch sind.
42. Formgebungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
41, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilströme, denen im Formhohlraum (48) des Ex
trusionswerkzeuges (8) ein geringerer Durchströmwiderstand entgegenwirkt, in der
Kalibriervorrichtung (9) über eine im größeren Bereich ihres Umfangs an Teil- bzw.
Hauptformflächen (70, 69) anliegen, als jene Teilströme, denen beim Durchtritt durch
das Extrusionswerkzeug (8) ein höherer Widerstand entgegengesetzt ist.
43. Formgebungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
42, dadurch gekennzeichnet, daß die den Formflächen (73) zugewandten Teilströme
des Profilquerschnittes nur über einen Teilbereich jenes Querschnittes des Formhohl
raums (48) im Extrusionswerkzeug (8) an den Hauptformflächen (69) der
Kalibriervorrichtung (9) anliegen.
44. Formgebungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
43, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querschnittsabmessung von Teilformflächen
(70) im ersten Kalibrierwerkzeug (24) etwa gleich oder kleiner einer Querschnittsab
messung von diesen im Extrusionswerkzeug (8) vorgeordneten Teilformflächen (96)
entspricht.
45. Formgebungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
44, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einander zu gewandte Stirnflächen (54, 29;
30, 31; 32, 33) der Kalibrierwerkzeuge (24 bis 27) in Extrusionsrichtung - Pfeil (7) - durch
einen Spalt (38) voneinander distanziert angeordnet sind und zwischen diesen
Stirnflächen (54, 29; 30, 31; 32, 33) durch eine weitere Dichtungsvorrichtung (62, 42)
ein Hohlraum (61, 39) ausgebildet ist, wobei die Formflächen (66, 74) der Kalibrier
werkzeuge (24 bis 27) im Hohlraum (61, 39) angeordnet sind und dieser Hohlraum
(61, 39) auf einen gegenüber dem Umgebungsdruck abgesenkten Unterdruck evakuiert
ist.
46. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß
der Spalt (57) eine Größe zwischen 0,5 mm und 2,0 mm aufweist.
47. Formgebungseinrichtung nach Anspruch 45 oder 46, dadurch gekennzeich
net, daß der Unterdruck im Hohlraum (39) zwischen den weiteren Kalibrierwerkzeu
gen zwischen 0,01 bar und 0,95 bar, bevorzugt zwischen 0,2 bar und 0,8 bar, beträgt.
48. Formgebungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 30 bis
47, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Kalibrierwerkzeug (24) formschlüssig am
in Extrusionsrichtung - Pfeil (7) - unmittelbar nachgeordneten weiteren Kalibrierwerk
zeug (25) angeordnet ist sowie die Formhohlräume (49, 50) zueinander zentriert aus
gerichtet sind.
49. Verfahren zum Kalibrieren sowie Kühlen eines länglichen, insbesondere
kontinuierlich extrudierten Gegenstandes aus Kunststoff, bei welchem der erweichte
Kunststoff des Gegenstandes unmittelbar nach dem Austritt aus einem Extrusionswerk
zeug an seiner äußeren Oberfläche einem gegenüber dem äußeren Umgebungsdruck
geringeren Druck ausgesetzt wird und daran anschließend die äußere Oberfläche des
Gegenstandes in einem Eintrittsbereich in ein Kalibrierwerkzeug verstärkt abgekühlt
wird, so daß ein Anhaften der äußeren Oberfläche an Formwänden des Kalibrierwerk
zeuges verhindert wird.
50. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß
an den Austritt des Kunststoffes aus dem Extrusionswerkzeug beim unmittelbar da
nach erfolgenden Eintritt in das Kalibrierwerkzeug in Verbindung mit der gleichzei
tigen Abkühlung von einzelnen an den Formflächen anliegenden Profilsektionen des
Gegenstandes und die freie uneingegrenzte Führung von Innenflächen des Gegenstan
des in Extrusionsrichtung eine gegenseitige Anpassung einzelner Teilströme in diesen
hervorgerufen wird, so daß ein Geschwindigkeitsausgleich aller Teilströme in Extru
sionsrichtung über die Wandstärke der einzelnen Profilsektionen bewirkt wird.
51. Verfahren nach Anspruch 49 oder 50, dadurch gekennzeichnet, daß ein
zelne Teilströme im Bereich der äußeren Oberfläche von einzelnen Profilsektionen
beim Eintritt in das erste Kalibrierwerkzeug durch die zueinander versetzt angeordne
ten Formflächen des Extrusionswerkzeuges und Kalibrierwerkzeuges gegenüber wei
teren Teilströmen der gleichen Profilsektion in Längsrichtung des Gegenstandes in
einer gegenüber den weiteren Teilströmen gedehnten Lage abgekühlt werden.
52. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 49 bis 51, dadurch
gekennzeichnet, daß Profilsektionen des Gegenstandes im Bereich der Teilformflächen
unmittelbar beim Eintritt in das Kalibrierwerkzeug an diesen zur Anlage gebracht wer
den und in dieser Lage in der vom Kalibrierwerkzeug vorgegebenen Querschnittsform
verstärkt bis unterhalb der Plastifizierungstemperatur abgekühlt werden.
53. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 49 bis 52, dadurch
gekennzeichnet, daß innerhalb des Formhohlraums des Extrusionswerkzeuges eine zur
Herstellung der Profilgeometrie des Gegenstandes ausreichende plastifizierte Menge
an Kunststoff bereitgestellt wird und unmittelbar an den Austritt desselben aus diesem
durch die unmittelbare Nachordnung des Kalibrierwerkzeuges zumindest bei einzelnen
Profilsektionen, insbesondere im Bereich der Teilformflächen, ein Rückstau in Abhän
gigkeit von der zum Ausbilden dieser Profilsektionen, insbesondere der Vollprofil
sektionen des Gegenstandes, benötigten Menge an Kunststoff in Richtung des Form
hohlraums des Extrusionswerkzeuges erzeugt wird.
54. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 49 bis 53, dadurch
gekennzeichnet, daß die Festlegung der zur Ausbildung der Profilgeometrie benötigten
Kunststoffmenge im unmittelbaren Übertrittsbereich des Gegenstandes vom Extrusions
werkzeug zum Kalibrierwerkzeugbereichsweise durch zueinander unterschiedlich auf
einzelne Profilsektionen des Gegenstandes wirkende Staudrücke durch die einzelnen
Hauptform- bzw. Teilformflächen erfolgt.
55. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 49 bis 54, dadurch
gekennzeichnet, daß Teilströme der den Formflächen des nachfolgenden Kalibrierwerk
zeuges zugeordneten Profilsektionen zwischen dem Extrusionswerkzeug und dem
Kalibrierwerkzeug gedehnt und dabei gegen den Hohlraum des Gegenstandes vorge
spannt und unter Vorspannung abgekühlt bzw. eingefroren werden.
56. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 49 bis 55, dadurch
gekennzeichnet, daß Teilströme von von den Formflächen der nachfolgenden Kalibrier
werkzeuge abgewendeten und dem Hohlraum der Gegenstände zu gewandten Profil
sektionen insbesondere durch eine Verengung des Durchtrittsquerschnittes im Extru
sionswerkzeug bei gleichbleibender oder höherer Fördermenge gestaucht werden.
57. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 49 bis 56, dadurch
gekennzeichnet, daß der Gegenstand in Richtung dessen Hohlraum derart vorgespannt
wird, daß der Schrumpf der Teilströme den in den dem Hohlraum nächstliegenden Pro
filsektionen entspricht.
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