DE69600623T2 - Verfahren zur herstellung von thermoplastischen rohrprofilen und kühleinheit für verfahren - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Rohrprofils aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem das Rohrprofil bei normaler Produktion unter Verwendung eines Extruders, der einen Innendorn umfaßt, extrudiert wird, das aus dem Extruder austretende Rohrprofil außen und innen stromabwärts des Extruders mit Hilfe einer Außenkühlvorrichtung bzw. einer Innenkühlvorrichtung gekühlt wird, die eine am Innendorn des Extruders angebrachte Innenkühleinheit umfaßt, und eine Zugkraft auf das Rohrprofil stromabwärts der Außenkühlvorrichtung mittels einer Zugvorrichtung ausgeübt wird, die von außen auf das Rohrprofil einwirkt.
• Ein solches Verfahren ist z. B. in NL-A-7605758 beschrieben. Die Verwendung einer Innenkühlung bei der Extrusion von aus thermoplastischem Kunststoff hergestellten Rohrprofilen hat den bedeutenden und auch allgemein bekannten Vorteil, daß die notwendige Kühlung des aus dem Extruder austretenden Rohrprofils viel praktischer und schneller vonstatten geht, als wenn das Rohrprofil ausschließlich von der Außenseite her gekühlt würde. Im Ergebnis kann das Auftreten einer ungünstigen Verteilung innerer Spannungen im Kunststoffmaterial des Rohrprofils, insbesondere im Falle dickwandiger Profile, vermieden werden.
• Die Verwendung einer Innenkühlung bei der Herstellung thermoplastischer Rohrprofile ist ferner in WO 94/05482 beschrieben. Sowohl im Falle des in dieser Veröffentlichung beschriebenen Verfahrens als auch bei dem Verfahren gemäß NL-7605758 wird für die Innenkühlung von einer Innenkühleinheit Gebrauch gemacht, die mit einem Innendorn des Extruders verbunden werden kann und Außenabmessungen hat, die kleiner sind als die Innenabmessungen des extrudierten Rohrprofils. Es verbleibt daher ein freier Spalt zwischen der Innenkühleinheit und dem zu kühlenden Rohrprofil, wobei durch diesen Spalt gekühlte Luft zirkuliert wird, die die Wärme vom Rohrprofil abführt und sie an ein Kühlsystem abgibt, das in die Innenkühleinheit einbezogen ist und von einer Flüssigkeit gekühlt wird.
• Bei diesen bekannten Verfahren ist das Vorhandensein eines Spaltes zwischen dem zu kühlenden Rohrprofil und der Innenkühleinheit nicht nur für die Errichtung der Luftströmung erforderlich. Der Spalt ist auch dazu vorgesehen, ein typisches Problem zu überwinden, das mit der Verwendung der Innenkühlung verbunden ist. Dieses Problem tritt in der Praxis beim Anlaufen des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff auf.
• Das Problem beim Anlaufen eines Extrusionsvorgangs mit Innenkühlung besteht darin, daß das aus dem Extruder austretende Rohrprofil über die am Extruder angebrachte Innenkühleinheit geführt werden muß. WO 94/05482 beschreibt, wie der Extruder anfänglich beim Anlaufen ohne die am Extruder angebrachte Innenkühleinheit in Betrieb genommen wird und wie die Anbringung der Innenkühleinheit verzögert wird, bis sich der Extrusionsvorgang stabilisiert hat. Das weiche Rohrprofil wird dann unmittelbar stromabwärts des Extruderkopfes durchgeschnitten und die Innenkühleinheit wird am Extruder angebracht. Das Rohrprofil gleitet dann über die Innenkühleinheit als Ergebnis der fortschreitenden Extrusion.
• Solange die Kühlung nicht arbeitet, wird das Rohrprofil in dem an den Extruder anschließenden Bereich nur leicht gekühlt, besonders auf der Innenseite, und ist daher weich und hat wenig oder kaum Formhaltigkeit. Folglich besteht ein erhebliches Risiko, daß das noch weiche Rohrprofil mit der verhältnismäßig kalten Innenkühleinheit in Berührung kommt und an dieser kleben bleibt oder anhaftet, möglicher weise mit der Folge, daß das Rohrprofil an diesem Punkt aufgetrennt wird oder überhaupt nicht mehr über die Innenkühleinheit läuft. Bei alledem hat das Rohrprofil in dem Augenblick, in dem die Innenkühleinheit passiert werden muß, noch nicht die Zugvorrichtung erreicht, und es kann daher noch keine Kraft von der Zugvorrichtung ausgeübt werden, um das Rohrprofil über die Innenkühleinheit zu helfen.
• GB-1 422 325 beschreibt einen Extrusionsvorgang, bei dem das extrudierte Rohr senkrecht nach unten aus dem Extruder austritt. Das extrudierte Rohr wird innen durch eine Innenkühleinheit gekühlt, die am Innendorn des Extruders angebracht ist. Die Innenkühleinheit hat in einem Abstand voneinander angeordnete Dichtungselemente, die abdichtend auf die Innenwand des extrudierten Rohres wirken. Wasser wird in dem Hohlraum zirkuliert, der von der Innenwand des extrudierten Rohres und den Dichtungselementen begrenzt ist.
• Wie im Beispiel 1 nach GB 1 422 325 beschrieben ist, wird der Extruder mit am Extruder angebrachter Innenkühleinheit angefahren. Um zu verhindern, daß das heiße und weiche extrudierte Rohr an der Innenkühleinheit kleben bleibt, wird ein Druckgas in den Raum im Inneren des Rohres zwischen dem Extruder und dem angrenzenden Dichtungselement eingeführt.
• Dieses bekannte Anlaufverfahren ist unwirksam, wenn das extrudierte Rohr horizontal aus dem Extruder austritt, was die normale Position für einen Rohrextruder ist. Insbesondere ist ein Druckgas nicht in der Lage zu verhindern, daß das weiche Rohr zusammenfällt, bevor es das dem Extruder benachbarte Dichtungselement erreicht.
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den oben erwähnten Nachteil durch Maßnahmen zu vermeiden, die ein problemfreies Anlaufen der Produktion möglich machen.
• Zu diesem Zweck sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren nach dem Oberbegriff vor, das dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren einen Anlaufvorgang mit den folgenden Schritten aufweist:
• - Inbetriebsetzung des Extruders, ohne daß die Innenkühleinheit am Innendorn des Extruders angebracht ist,
• - Extrusion des Rohrprofils und Ineingriffbringen der Zugvorrichtung mit dem Rohrprofil, das wahlweise von der Außenkühleinrichtung gekühlt wird, und,
• - wenn die Zugvorrichtung mit dem Rohrprofil in Eingriff steht, Einführung der Innenkühleinheit in das Rohrprofil an einem stromabwärts der Zugvorrichtung gelegenen Punkt und deren Anbringung am Innendorn des Extruders.
• Bei diesem Anlaufvorgang ist eine Berührung zwischen dem Rohrprofil und der Innenkühleinheit, wenn die letztere montiert wird, kein Problem. Dies ist einerseits der Tatsache zuzuschreiben, daß die Außenkühlvorrichtung bereits während des Anbringens der Innenkühleinheit arbeiten kann, mit dem Ergebnis, daß das Rohrprofil bereits eine gewisse Formhaltigkeit hat. Außerdem wird das Rohrprofil, gewissermaßen von der Zugvorrichtung sicher gehalten, wenn die Innenkühleinheit in das Rohrprofil eingesetzt wird. Ein bedeutender Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß es nun möglich ist, ohne Probleme eine Innenkühleinheit zu verwenden, die Teile hat, die mit der Innenwand des zu kühlenden Rohrprofils während des normalen Betriebs in Berührung stehen. Dieses können beispielsweise Dichtungselemente sein, die herkömmlich sind im Falle einer Innenkühlung mit Hilfe eines direkten Kontaktes des Rohrprofils mit einem zirkulierenden Flüssigkühlmittel.
• Vorzugsweise wird ein Hilfswerkzeug, das mit der Innenkühleinheit verbunden werden kann, verwendet, um die Innenkühleinheit in das Rohrprofil einzusetzen, und, nachdem die Innenkühleinheit am Extruder montiert worden ist, wird das Hilfswerkzeug aus dem Rohrprofil entfernt.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Innenkühleinheit zur Ausführung des Verfahrens mit Innenkühlung mittels direkten Kontaktes des Rohrprofils mit Flüssigkühlmittel (in den meisten Fällen Wasser) und auf ein Hilfswerkzeug zum Anbringen der Innenkühleinheit.
• Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In dieser zeigt:
• Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel der Anlage zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung und
• Fig. 2 schematisch eine Innenkühleinheit nach der Erfindung.
• In Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Extruder für thermoplastisches Kunststoffmaterial mit einem Extruderkopf 2. Eine Kalibrier- und Außenkühlvorrichtung 3 ist stromabwärts des Extruders 1 angeordnet, und eine Zugvorrichtung 4 befindet sich stromabwärts der Vorrichtung 3.
• Fig. 1 zeigt des weiteren eine Innenkühleinheit 5 mit Dichtungen 5a und 5b, die in Dichtungskontakt mit der Innenseite eines extrudierten Rohrprofils 7 stehen, wenn sich die Innenkühleinheit 5 im Rohrprofil 7 befindet. Ein Hilfswerkzeug 6 zur Anbringung der Innenkühleinheit 5 ist ebenfalls gezeigt.
• Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird wie folgt vorgegangen.
• Zuerst wird der Extruder 1 in Betrieb gesetzt, mit der Folge, daß das aus thermoplastischem Kunststoff bestehende Rohrprofil 7 aus dem Extruderkopf 2 nach außen gedrückt wird. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß es bisweilen wünschenswert ist, ein anderes Kunststoffmaterial als das endgültig vorgesehene Kunststoffmaterial zur Herstellung von Kunststoffmaterial-Rohrprofilen während des Anlaufvorgangs eines Extrusionsprozesses zu verwenden, welches "Anlaufmaterial" eine bessere Stabilität bei höheren Temperaturen hat.
• Im Laufe der Zeit erreicht das aus dem Extruder 1 austretende Rohrprofil 7 eine Länge, die so groß ist, daß das Rohrprofil 7 zu der Zugvorrichtung 4 gelangt. Bis zu diesem Augenblick im Anlaufverfahren wird vorzugsweise von einem elastischen Element wie einem Draht oder Seil Gebrauch gemacht, der bzw. das zwischen das zusammengedrückte Ende des Rohrprofils 7 und einem in der Zugvorrichtung 4 angeordneten Rohr (nicht gezeigt) angebracht wird. Als Ergebnis der Inbetriebsetzung der Zugvorrichtung 4 wird dann das Rohrprofil 7 gezogen. Die Kalibrier- und Außenkühlvorrichtung 3 ist vorzugsweise bereits in Betrieb, wenn das Rohrprofil 7 die Vorrichtung 3 erreicht.
• Wenn das Rohrprofil 7 weit genug vorbewegt worden ist, wird die Zugvorrichtung 4 mit dem Rohrprofil 7 in Berührung gebracht und in Betrieb gesetzt. Die Erfindung sieht sodann vor, daß die Innenkühleinheit 5 in das offene Ende (bei 8) des Rohrprofils 7 an einem Punkt stromabwärts der Zugvorrichtung 4 eingesetzt wird. In diesem Zusammenhang ist es oft erforderlich, den vordersten Teil des Rohrprofils 7 zu entfernen, weil er auf sich selbst eingedrückt oder verdreht ist. Um die Innenkühleinheit 5 in das Rohrprofil 7 bis zum Extruderkopf 2 einzusetzen, wird von dem stangenförmigen Hilfswerkzeug 6 Gebrauch gemacht. Vorzugsweise bleiben beim Einsetzen der Innenkühleinheit 5 in das Rohrprofil 7 der Extruder 1, die Außenkühlvorrichtung 3 und die Zugvorrichtung 4 normalerweise in Betrieb. Die Innenkühleinheit 5 kann dann am Extruderkopf 2 angebracht werden. Bei diesem Beispiel ist die Innenkühleinheit 5 mit einem Schraubgewinde (bei 9) und der Extruderkopf 2 mit einer zugehörigen Bohrung mit Innenschraubgewinde (nicht gezeigt) versehen. Die Innenkühleinheit 5 wird an den Extruderkopf 2 durch Drehen des Hilfswerkzeugs 6 angeschraubt, das lösbar mit der Innenkühleinheit 5 verbunden ist.
• Der Extruder 1, der Extruderkopf 2 und die Innenkühleinheit 5 sind in nicht gezeigter Weise für eine Zuführung und Abführung von Kühlmittel ausgebildet, derart, daß eine Zirkulation von Kühlmittel in dem Hohlraum aufrechterhalten werden kann, der während des Betriebs von den Dichtungen 5a und 5b der Innenkühleinheit 5 und dem Rohrprofil 7 begrenzt ist, mit welchem Kühlmittel Wärme vom Rohrprofil 7 abgeführt werden kann. Vorzugsweise ist das Kühlmittel Wasser.
• Das Einsetzen der Innenkühleinheit 5 bei 8 in das Rohrprofil 7 ist kein Problem, weil das Rohrprofil 7 an diesem Punkt bereits in einem solchen Ausmaß abgekühlt sein kann, daß es eine angemessene Formhaltigkeit besitzt und steif ist. Die Kraft, die auf das Rohrprofil 7 während des Einsetzens der Innenkühleinheit 5 in letzteres ausgeübt wird, ist ebenfalls kein Problem, weil das Rohrprofil 7 jetzt schon von der Zugvorrichtung 4 transportiert wird.
• Nachdem die Innenkühleinheit 5 am Extruder 1 angebracht ist, wird das Hilfswerkzeug 6 entfernt, und die Innenkühlung des Rohrprofils 7 wird mit Hilfe der Innenkühleinheit 5 begonnen.
• Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Innenkühleinheit zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung. Diese Innenkühleinheit 20 hat ein starres Gehäuse 5, das aus drei Teilen 21, 22 und 23 zusammengebaut werden kann. Das erste Teil 2 ist mit zwei Dichtungen 24 und 25 und das zweite Teil 22 mit einer Dichtung 26 versehen; das dritte Teil hat ebenfalls eine Dichtung 27. Die Dichtungen 24, 25, 26, 27 stehen in Dichtungsberührung mit der Innenwand des Rohrprofils während der Produktion des Rohrprofils mit Innenkühlung. Die Teile 21, 22 und 23 sind mit schematisch wiedergegebenen Kupplungseinrichtungen versehen, wobei die Kupplungseinrichtung 21a dazu dient, sie mit dem Innendorn des Extruders zu verbinden, und die Kupplungseinrichtungen 21b, 22a und 22b, 23a dazu dienen, die Teile 21, 22 und 23 gegenseitig zu verbinden.
• Bei dem Verfahren nach der Erfindung ist es möglich, zuerst das Teil 21 in das Rohrprofil 7 einzusetzen und es mit dem Extruder 1 zu verbinden, dann das Teil 22 mit dem Teil 21 und schließlich das Teil 23 und mit dem Teil 22 zu verbinden. Dieses vereinfacht die Anbringung der Innenkühleinheit 20.
• Nicht gezeigt in Fig. 2 ist die Tatsache, daß eine Mehrzahl von Paaren von Leitungen, die jeweils zu einem Hohlraum zwischen zwei Dichtungen gehören, in die Innenkühleinheit 20 einbezogen sind. Diese Leitungen sind an zugehörige Leitungen im Extruder angeschlossen, mittels welcher Leitungen es möglich ist, den Grad der Kühlung in jedem Hohlraum genau zu regulieren.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines Rohrprofils aus thermoplastischem Kunststoff, bei dem das Rohrprofil (7) bei normaler Produktion unter Verwendung eines Extruders (1), der einen Innendorn umfaßt, extrudiert wird, das aus dem Extruder austretende Rohrprofil außen und innen stromabwärts des Extruders mit Hilfe einer Außenkühlvorrichtung (3) bzw. einer Innenkühlvorrichtung (5) gekühlt wird, die eine am Innendorn des Extruders angebrachte Innenkühleinheit umfaßt, und eine Zugkraft auf das Rohrprofil stromabwärts der Außenkühlvorrichtung mittels einer Zugvorrichtung (4) ausgeübt wird, die von außen auf das Rohrprofil einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren einen Anlaufvorgang mit den folgenden Schritten aufweist:

- Inbetriebsetzung des Extruders (1), ohne daß die Innenkühleinheit (5) am Innendorn des Extruders angebracht ist,

- Extrusion des Rohrprofils (7) und Ineingriffbringen der Zugvorrichtung (4) mit dem Rohrprofil, das wahlweise von der Außenkühlvorrichtung (3) gekühlt wird, und,

- wenn die Zugvorrichtung (4) mit dem Rohrprofil (7) in Eingriff steht, Einführung der Innenkühleinheit in das Rohrprofil an einem stromabwärts der Zugvorrichtung gelegenen Punkt und deren Anbringung am Innendorn des Extruders.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Hilfswerkzeug (6), das mit der Innenkühleinheit (5) verbunden werden kann, dazu verwendet wird, die Innenkühleinheit in das Rohrprofil (7) einzusetzen, und das Hilfswerkzeug, nachdem die Innenkühleinheit am Innendorn des Extruders (1) angebracht worden ist, aus dem Rohrprofil entfernt wird.

3. Innenkühleinheit (5; 20) zur Anbringung am Innendorn eines Extruders (1, 2) zur Herstellung eines Rohrprofils (7) aus thermoplastischem Kunststoff, wobei das aus dem Extruder (1, 2) austretende extrudierte Rohrprofil von einer Zugvorrichtung (4) stromabwärts des Extruders gezogen wird, die Innenkühleinheit ein langgestrecktes steifes Gehäuse umfaßt, das mit einer Kupplungseinrichtung (9; 21a) zur Bildung einer lösbaren Verbindung mit dem Innendorn und mit Dichtungselementen (5a, 5b; 24, 25, 26, 27) versehen ist, die mit einem Abstand voneinander angeordnet und geeignet sind, abdichtend auf die Innenwand des extrudierten Rohrprofils einzuwirken, so daß ein von zwei Dichtungselementen und der Innenwand des extrudierten Rohrprofils begrenzter Hohlraum gebildet ist, und die Innenkühleinheit ferner eine Leitungseinrichtung umfaßt, die im normalen Betrieb an eine Leitungseinrichtung im Innendorn des Extruders zur Aufrechterhaltung eines Umlaufs eines Flüssigkühlmittels in jedem Hohlraum angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (9; 21a) geeignet ist, die Innenkühleinheit am Innendorn anzubringen, nachdem die Innenkühleinheit an einem Punkt (8) stromabwärts der Zugvorrichtung (4) in das aus dem Extruder austretende extrudierte Rohrprofil (7) eingesetzt worden ist.

4. Innenkühleinheit nach Anspruch 3, bei der die Anzahl der Dichtungselemente (24, 25, 26, 27) drei oder mehr beträgt, um eine Mehrzahl von Hohlräumen in Aufeinanderfolge in Extrusionsrichtung zu bilden.

5. Innenkühleinheit nach Anspruch 4, bei der die Leitungseinrichtung eine gesonderte Zuführleitung und Abführleitung für jeden Hohlraum umfaßt.

6. Innenkühleinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, bei der das steife Gehäuse eine Mehrzahl von Gehäuseteilen (21, 22, 23) umfaßt, die mit zusammenwirkenden lösbaren Kupplungen zum Einsetzen der Gehäuseteile in das Rohrprofil eines nach dem anderen versehen sind.