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WO2008107169A1 - Extrusionsdüse zur herstellung von hohlkammerprofilen - Google Patents

Extrusionsdüse zur herstellung von hohlkammerprofilen Download PDF

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WO2008107169A1
WO2008107169A1 PCT/EP2008/001734 EP2008001734W WO2008107169A1 WO 2008107169 A1 WO2008107169 A1 WO 2008107169A1 EP 2008001734 W EP2008001734 W EP 2008001734W WO 2008107169 A1 WO2008107169 A1 WO 2008107169A1
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WO
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extrusion
heating
die
heating elements
molding compound
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PCT/EP2008/001734
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English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Breyer
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Breyer GmbH Maschinenfabrik
Original Assignee
Breyer GmbH Maschinenfabrik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Breyer GmbH Maschinenfabrik filed Critical Breyer GmbH Maschinenfabrik
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    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/60—Multitubular or multicompartmented articles, e.g. honeycomb

Definitions

  • the invention relates to an extrusion die for the production of hollow chamber profiles with a downstream calibrator, in particular Doppelbandkalibrator having nozzle lips which define an exit region for the exit of a plastic molding composition.
  • Hollow profiles made of plastic are often used in facade technology or z. B. used for rafterless rooflights in roofs and walls. For this purpose, it is also known to produce the hollow chamber profiles of an impact-resistant, weather-resistant plastic such as polycarbonate.
  • the extrusion die has a plurality of slots, which are formed according to the cross section of the hollow chamber profile. Since this is not a solid profile with a uniform cross-section, but a hollow chamber profile, which is constructed like a lattice in cross-section by means of the webs, problems can arise in the forming extrusion nozzle with regard to an addition of the thermal expansions, e.g. At nodes of the webs more mass is present, as in the area of the web walls. As a result, the dimensions of the die lips may be adversely affected during extrusion, i. it can bulges and therefore inaccuracies in the hollow profile shape due to uneven heat effects occur.
  • the present invention has the object to provide an extrusion die, which has a very homogeneous temperature profile when extruding hollow chamber profiles, so that on the one hand the production of dimensional mass as accurate as possible hollow chamber profiles and on the other hand the longest possible life of the extrusion die are guaranteed.
  • At least one of the nozzle lips is heated by one or more heating element (s).
  • the measure namely to design the heat output of the heating elements spatially differently adjustable, has the great advantage that different heat quantities can be provided especially at crossing points or thickening points of the profile webs, so that it is possible with such heating elements, predetermined areas of the cross-sectional profile of the extrusion die to influence for the hollow chamber profile to be produced with respect to their working temperatures to the effect that the respective extrusion lip practically has an approximate isothermic character.
  • the locally different heating powers are selected such that it is higher in areas with quantitatively higher throughput of plastic molding compound than in areas with quantitatively lower throughput of plastic molding compound, wherein for the higher throughput of plastic molding compound all webs and / or crossing points of the hollow chamber profiles to be produced come into question.
  • the individual heating elements are preferably used in the front region in the upper and / or lower die lips parallel to the melt flow direction.
  • individual holes are provided, in which the individual heating elements can be used interchangeably.
  • the matrices themselves are provided with corresponding heating elements in order to temper the exact areas, crossing points, diagonal slots differently during the extrusion process in selectable areas.
  • heating cartridges are arranged individually or in groups interchangeable and controllable or adjustable, which facilitates assembly.
  • Fig. 1 is a schematic side view of an extrusion die
  • Inlet region of a Doppelbandkalibrators is arranged
  • Fig. 3 shows an extrusion nozzle in perspective
  • Fig. 1 the principle of a Doppelbandkalibrators is schematically shown in side view, to which an extrusion die 2 of a not shown in detail and per se known extruder plant follows, from which fed a suitable plastic molding compound in plasticized form of the extrusion die 2 under pressure and thus from this is pressed in the form of a hollow chamber profile 3, as shown in FIG. 2.
  • the Doppelbandkalibrator 1 is similar to a double press, constructed of two on drums 4 - 7 mounted closed endless belts 8 and 9, between which in a nip 10, the respective hollow chamber profile 3 is calibrated when passing through the nip 10.
  • the extrusion nozzle 2 has an upper and a lower nozzle lip 11 and 12 in the outlet region for the exit of the plastic molding material heating elements 13 and 14 are arranged distributed parallel to a melt flow direction 15 across the width.
  • the individual heating elements 13, 14 distributed to the full width individually or in groups controlled at the front and parallel to the melt flow direction 15 in the upper and / or lower die lip 11, 12 may be used.
  • the heating elements 13, 14 can also be used, preferably parallel to the melt flow direction 15, in the dies 18 to 20 of the middle cores.
  • nozzle lips 11 and 12 can in the present embodiment, as shown in enlarged in Fig. 4, a hollow chamber profile plate 3 of several contiguous Profilestrfite ⁇ (shown only profile strands 3.1 - 3.3) of the same cross section are produced, with individual, juxtaposed separately narrower hollow chamber profile plates also possible are.
  • the upper die lip 11 has a series of grid-like dies, three of which are shown in FIG. 4 and designated 18-20. Own here the lattice-like matrices 18-20 respectively frame slots 21, two diagonal slots 22 and 23 and a central slot 24, wherein adjacent matrices, such as 3.1 and 3.2, by a relative to the slots 21 - 24 thicker web slot 25 are interconnected.
  • a plurality of heating elements 13 and 14 are provided over the width of the extrusion die 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Bei einer Extrusionsdüse (2) zur Herstellung von Hohlkammerprofilen (3) mit einem nachgeschalteten Kalibrator, insbesondere Doppelbandkalibrator (1), welche Düsenlippen (11, 12) aufweist, die einen Austrittsbereich für den Austritt einer Kunststoffformmasse begrenzen, soll mindestens eine der Düsenlippen (11 bzw. 12) durch ein oder mehrere Heizelement/e (13 bzw. 14) beheizt sein.

Description

Extrusionsdüse zur Herstellung von Hohlkammerprofilen
Die Erfindung betrifft eine Extrusionsdüse zur Herstellung von Hohlkammerprofilen mit einem nachgeschalteten Kalibrator, insbesondere Doppelbandkalibrator, welche Düsenlippen aufweist, die einen Austrittsbereich für den Austritt einer Kunststoffformmasse begrenzen.
Stand der Technik
Hohlkammerprofile aus Kunststoff werden vielfach in der Fassadentechnik oder z. B. für sparrenlose Lichtbänder in Dächern und Wänden verwendet. Zu diesem Zweck ist es auch bekannt, die Hohlkammerprofile aus einem schlagzähen, witterungsbeständigen Kunststoff wie Polykarbonat herzustellen.
Ein mögliches Verfahren für die Herstellung derartiger Hohlkammerprofile ist z.B. in der EP 0 484 721 A2 beschrieben. Sie bestehen aus zwei ebenen, ein- oder beidseitig geglätteten Aussenwänden und diese verbindende Stege. Sie werden hergestellt durch Extrusion von zwei die Aussenwände bildende Bahnen aus thermoplastischem Kunststoff, die an zwei in Abzugsrichtung bewegte, auf eine Temperatur im thermoplastischen Zustandsbereich des Kunststoffs erwärmte umlaufende Endlosbänder eines Doppelbandkalibrators anhaften und durch gleichzeitige Extrusion einer Mehrzahl von Stegen in Form von Strängen aus thermoplastischem Kunststoff, die durch eine formgebende Extrusionsdüse erzeugt werden. Die zwei Aussenwände werden dabei mit den Stegen in der Form von Strängen innerhalb des Doppelbandkalibrators zu einer Hohlkammerprofilplatte zusammengeführt. Die Kunststoffformmasse selbst wird wiederum in einem Extruder erzeugt und von diesem der jeweiligen formgebenden Extrusionsdüse mit Druck zugeführt und aus dieser gepresst.
Es ist aber auch möglich, das gesamte Hohlkammerprofil durch eine Extrusionsdüse herzustellen, wobei dann die Extrusionsdüse eine Mehrzahl von Schlitzen besitzt, die entsprechend dem Querschnitt des Hohlkammerprofils ausgebildet sind. Da es sich hierbei nicht um ein Vollprofil mit gleichmässigem Querschnitt handelt, sondern um ein Hohlkammerprofil, das im Querschnitt mittels der Stege gitterartig aufgebaut ist, können sich bei der formgebenden Extrusionsdüse Probleme im Hinblick auf eine Addition der Wärmedehnungen geben, da z.B. an Knotenpunkten der Stege mehr Masse vorhanden ist, als im Bereich der Stegwände. Dadurch können sich die Abmessungen der Düsenlippen beim Extrudieren nachteilig verändern, d.h. es können Ausbuchtungen und daher Ungenauigkeiten bei der Hohlkammerprofilform aufgrund von ungleichmässiger Wärmeeinwirkungen auftreten.
Aufgabe
Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrund, eine Extrusionsdüse zu schaffen, die beim Extrudieren von Hohlkammerprofilen ein möglichst homogenes Temperaturprofil besitzt, sodass einerseits die Herstellung von möglichst massgenauen Hohlkammerprofilen und andererseits eine möglichst lange Lebensdauer der Extrusionsdüse gewährleistet sind. Lösung der Aufgabe
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass mindestens eine der Düsenlippen durch ein oder mehrere Heizelement/e beheizt ist.
Insbesondere die Massnahme, nämlich die Heizleistung der Heizelemente örtlich unterschiedlich einstellbar auszulegen, hat den grossen Vorteil, dass speziell an Kreuzungspunkten bzw. Verdickungspunkten der Profilstege unterschiedliche Wärmemengen zur Verfügung gestellt werden können, sodass es mit solchen Heizelementen möglich ist, vorbestimmte Bereiche des Querschnittprofils der Extrusionsdüse für das damit zu erzeugende Hohlkammerprofil bezüglich ihrer Arbeitstemperaturen dahingehend zu beeinflussen, dass die jeweilige Extrusionslippe praktisch einen angenäherten Isothermen-Charakter aufweist.
Nach einer weiteren Massgabe der Erfindung ist es von Vorteil, dass die örtlich unterschiedlichen Heizleistungen derart gewählt werden, dass diese in Bereichen mit mengenmässig höherem Durchsatz an Kunststoffformmasse höher ist als in Bereichen mit mengenmässig geringerem Durchsatz an Kunststoffformmasse, wobei für den höheren Durchsatz an Kunststoffformmasse vor allem Stege und/oder Kreuzungspunkte der zu erzeugenden Hohlkammerprofile in Frage kommen.
Die einzelnen Heizelemente, insbesondere Heizpatronen, werden bevorzugt im vorderen Bereich stirnseitig in die oberen und/oder unteren Düsenlippen parallel zur Schmelzeflussrichtung eingesetzt. Hier sind einzelne Bohrungen vorgesehen, in welche die einzelnen Heizelemente austauschbar eingesetzt werden können. Auf diese Weise lassen sich durch entsprechende Ausrichtung und Einflussnahme der Anordnung der Heizelement auf Rahmenschlitze, Stege od.dgl. genaue Austrittsbereiche unterschiedlich und wählbar temperieren. Auch soll daran gedacht sein, dass die Matrizen selbst, insbesondere der Kern, mit entsprechenden Heizelementen versehen sind, um exakte Bereiche, Kreuzungspunkte, diagonale Schlitze während des Extrudiervorgangs in wählbaren Bereichen unterschiedlich zu temperieren.
Auch ist es je nach Profilquerschnitt an der Extrusionsdüse von Vorteil, dass in deren oberen und/oder unteren Düsenlippe in der Nähe des Austrittsbereichs für den Austritt der Kunststoffformmasse mehrere Bohrungen für die Aufnahme mehrerer Heizelemente vorgesehen werden, wobei hier die Bohrungen parallel zur Schmelzeflussrichtung der Hohlkammerprofile verlaufen sollten.
Schliesslich ist es nach Massgabe der vorliegenden Erfindung von Vorteil, wenn die Heizpatronen einzeln oder in Gruppen austauschbar und ansteuerbar bzw. regelbar angeordnet werden, was die Montage erleichtert.
Figurenbeschreibung
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Extrusionsdüse, die im
Eintrittsbereich eines Doppelbandkalibrators angeordnet ist,
Fig. 2 einen vergrössert dargestellten Ausschnitt „II" gemäss Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Extrusionsdüse in perspektivischer Darstellung und
Fig. 4 einen vergrössert dargestellten Ausschnitt „IV" gemäss Fig. 3.
In Fig. 1 ist schematisch in Seitenansicht das Prinzip eines Doppelbandkalibrators gezeigt, an den sich eine Extrusionsdüse 2 einer im Einzelnen nicht dargestellten und an sich bekannten Extruder-Anlage anschliesst, aus der eine geeignete Kunststoffformmasse in plastifizierter Form der Extrusionsdüse 2 unter Druck zugeführt und somit aus dieser in der Form eines Hohlkammerprofils 3 gepresst wird, wie aus Fig. 2 ersichtlich.
Der Doppelbandkalibrator 1 ist, ähnlich wie eine Doppelpresse, aus zwei auf Trommeln 4 - 7 gelagerten geschlossenen Endlosbändern 8 und 9 aufgebaut, zwischen denen in einem Walzenspalt 10 das jeweilige Hohlkammerprofil 3 beim Durchlaufen des Walzenspaltes 10 kalibriert wird.
Die Extrusionsdüse 2 besitzt eine obere und eine untere Düsenlippe 11 und 12 in deren Austrittsbereich für den Austritt der Kunststoffformmasse Heizelemente 13 und 14 parallel zu einer Schmelzeflussrichtung 15 über die Breite verteilt angeordnet sind. Dabei können die einzelnen Heizelemente 13, 14 auf die vollständige Breite verteilt einzeln oder in Gruppen ansteuerbar stirnseitig und parallel zur Schmelzeflussrichtung 15 in die obere und/oder untere Düsenlippe 11 , 12 eingesetzt sein.
Dabei können diese entsprechend auf zwischen den Düsenlippen 11 , 12 angeordnete Matrizen 18 bis 20 und/oder auf Rahmenschlitze 21 sowie diagonale Schlitze 22 bis 24 oder Stege 25 ausgerichtet sein.
Ferner soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen, das die Heizelemente 13, 14 auch, bevorzugt parallel zur Schmelzeflussrichtung 15, in den Matrizen 18 bis 20 der mittleren Kerne eingesetzt sein können.
Auf diese Weise wird gewährleistet, dass dennoch über die Bohrungen 16 und 17, die in etwa quer zur Schmelzeflussrichtung 15 in der Extrusionsdüse 2 angeordnet sind, ein Herstellen von Überdruck und/oder Unterdruck gewährleistet wird. Gerade diese Kombination ist von besonderer Bedeutung bei der vorliegenden Erfindung, dass die Bohrungen 16, 17 ein Zuführen von Luftunterdruck oder -Überdruck beim Extrudieren von Hohlkammerprofilen noch gewährleisten.
Mit den Düsenlippen 11 und 12 kann bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 4 vergrössert gezeigt, eine Hohlkammerprofilplatte 3 aus mehreren zusammenhängenden Profilsträngeπ (gezeigt sind nur Profilstränge 3.1 - 3.3) gleichen Querschnitts hergestellt werden, wobei einzelne, getrennt nebeneinander angeordnete schmälere Hohlkammerprofilplatten ebenfalls möglich sind.
Die obere Düsenlippe 11 besitzt eine Reihe von gitterartigen Matrizen, von denen drei in Fig. 4 zu sehen und mit 18 - 20 bezeichnet sind. Hierbei besitzen die gitterartigen Matrizen 18 - 20 jeweils Rahmenschlitze 21 , zwei diagonale Schlitze 22 und 23 sowie einen mittleren Schlitz 24, wobei benachbarte Matrizen, wie 3.1 und 3.2, durch einen gegenüber den Schlitzen 21 - 24 dickeren Stegsschlitz 25 miteinander verbunden sind.
Sowohl an den mit 26 bezeichneten Kreuzungspunkten, wo die diagonalen Schlitze 22 und 23 und der mittlere Schlitz 24 zusammentreffen, als auch in den Bereichen der Stege 25 wird bei der Herstellung der Hohlkammerprofilplatten 3 eine grossere Menge an Kunststoffformmasse extrudiert als durch die übrigen schmäleren Schlitze. Hierdurch kann die Kunststoffformmasse an den Stegen 25 und den Kreuzungspunkten 26 eine wesentlich grossere Wärmemenge an die obere bzw. untere Düsenlippe 11 bzw. 12 abgeben bzw. verlieren als z.B. die übrigen schmäleren Schlitze. Die Folge ist, dass mögliche temperaturbedingte Verwerfungen sowohl in den Matrizen und/oder den Düsenlippen 11 und 12 auftreten können.
Auch kann dadurch eine bereichsweise unterschiedliche Fliessgeschwindigkeit der Kunststoffformmasse erfolgen, was es zu vermeiden gilt. Ähnliches gilt selbstverständlich auch z.B. für den Bereich der unteren linken Ecke der Matrize 18, wo ein Kreuzungspunkt 27 als Verdickung vorliegt, und zwar aus dem diagonalen Schlitz 22 und der linken unteren Ecke des hier U-förmigen Rahmensschlitzes 21.
Um hier eine wählbare unterschiedliche Temperaturverteilung im gesamtem Austrittsbereich der beiden Düsenlippen 11 und 12 zu erhalten, sind mehrere Heizelemente 13 und 14 über die Breite der Extrusionsdüse 2 vorgesehen.
Insgesamt ist mit der erfindungsgemässen Extrusionsdüse eine wirtschaftliche Lösung zur Herstellung von Hohlkammerprofilplatten mit einem Doppelbandkalibrator aufgezeigt, bei der durch den Einsatz von mehreren Heizelementen unmittelbar im Austrittsbereich der Düsenlippen parallel zur Schmelzeflussrichtung 15 nicht nur deren Lebensdauer erhöht ist, sondern die dadurch auch höchsten Ansprüchen bezüglich Massgenauigkeit und Oberflächengüte der damit erzeugten Hohlkammerprofilplatten gerecht wird.
Bezugszeichenliste
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Claims

Patentansprüche
1. Extrusionsdüse zur Herstellung von Hohlkammerprofilen mit einem nachgeschalteten Kalibrator, insbesondere Doppelbandkalibrator, welche Düsenlippen aufweist, die einen Austrittsbereich für den Austritt einer Kunststoffformmasse begrenzen,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine der Düsenlippen (11 bzw. 12) durch ein oder mehrere Heizelement/e (13 bzw. 14) beheizt ist.
2. Extrusionsdüse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ihre obere (11) und untere (12) Düsenlippe durch mindestens ein Heizelement (13; 14) beheizt ist.
3. Extrusionsdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (13; 14) im Austrittsbereich der Kunststoffformmasse angeordnet sind.
4. Extrusionsdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistung durch eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Heizelementen (13 und/oder 14) verteilt über die Breite der Düsenlippen
(11 und/oder 12) eine wahlweise lokale unterschiedliche Temperierung zulässt.
5. Extrusionsdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die örtlich unterschiedlichen Heizleistungen derart gewählt sind, dass diese in
Bereichen mit mengenmässig höherem Durchsatz an Kunststoffformmasse höher ist als in Bereichen mit mengenmässig geringerem Durchsatz an Kunststoffformmasse.
6. Extrusionsdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Stege (25) und/oder Kreuzungspunkte (26; 27) der zu erzeugenden Hohlkammerprofile (3) Bereiche mit mengenmässig höherem Durchsatz an Kunststoffformmasse sind.
7. Extrusionsdüse nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (13; 14) als Heizpatronen ausgebildet sind.
8. Extrusionsdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Heizpatronen (13; 14) in etwa parallel zur Schmelzflussrichtung (15) der Kunststoffformmasse oder in etwa senkrecht zum Düsenaustritt in die Düsenlippen (11 und/oder 12) eingesetzt sind.
9. Extrusionsdüse nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Heizpatronen (13, 14) in der oberen Düsenlippe und/oder unteren Düsenlippe (11 , 12) über die Breite verteilt zueinander beabstandet angeordnet ist, wobei einzelne oder eine
Mehrzahl von Heizelementen (13, 14) einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind.
10. Extrusionsdüse nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen, voneinander unabhängigen
Heizelement (13, 14) von aussen getrennt ansteuerbar sind.
11. Extrusionsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den oberen und/oder unteren Düsenlippen (11 , 12) mindestens eine Bohrung (16 bzw. 17) für die Aufnahme der
Heizpatrone vorgesehen ist.
12. Extrusionsdüse nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass einzelne oder eine Mehrzahl von Heizelementen
(13, 14) in Matrizen (18, 19 und/oder 20) eingesetzt ist/sind, die insbesondere parallel zur Schmelzeflussrichtung (15) ausgerichtet und einzeln oder in Gruppen ansteuerbar sind.
13. Extrusionsdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (13, 14) einzeln oder in Gruppen austauschbar angeordnet sind.
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