DE2306573C2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Profilstrangs aus geschäumtem Kunstharz - Google Patents

Description

Die Erfindung· betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Profilstranges aus geschäumtem Kunstharz, wobei man den weichen Profilstrang hinter der Austrittsdüse einer Strangpresse durch einen nicht ummantelten Raum zieht und anschließend verfestigt, den Querschnitt des ausgedüsten Profilstranges vor dem Vjrfestigen fortwährend mißt und die Abziehgeschwindigkeit des Profilstranges im Sinne einer Konstanthaltung des gemessenen Querschnitts regelt

Ein solches Verfahren beschreibt die US-PS 32 65 786. Die Regelung ist dort so eingestellt, daß bei der Herstellung aes Profilstranges hinter der Austrittsdüse der Strangpresse gvgebent/ifalls unbeabsichtigt auftretende Klumpen oder Einschnürungen im Material des Profilstranges im Sinne einer K instanthaltung von dessen Querschnitt geregelt werden. Hierbei kann es aber vorkommen, jnd zwar insbesondere wenn mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit gearbeitet wird, daß hinter der Austriltsdüse der Strangpresse nicht ausreichend Material vorhanden ist, um eine dort vorhandene Einschnürung im Sinne einer Konstanthaltung des Querschnitts des Profilstranges mit Material aufzufüllen. Auch kann eine dort vorhandene Materialanhäufung nicht immer im Sinne einer Konstanthaltung des Querschnitts eingeregelt werden, weil nämlich die Materialanhäufung mit dem Material des weiterbewegten Profilstranges wandert.

Die CH-PS 4 91 736 beschreibt ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Profilstranges aus geschäumtem Kunstharz, wobei sich an die Austrittsdüse einer Strangpresse eine ummantelte, temperierte Zone anschließt, in der eine Außenhaut auf dem Profilstrang ausgebildet wird. An diese Zone schließt sich eine nicht ummantelte Zone an. in der der Profilstrang seinen in der vorhergehenden Zone erreishten Querschnitt wegen der Außenhaut beibehält. Daran wiederum schließt sich eine Kühlzone an, der eine Ziehvorrichtung folgt, deren Arbeitsgeschwindigkeit entsprechend den jeweils gewünschten Bedingungen eingestellt werden kann. Ähnlich wie bei der vorstehend erwähnten US-PS 32 65 786 ist auch hier keine ausreichende Vorsorge getroffen, um Schwankungen im MaterialfluD am Ausgang der Strangpresse auszugleichen.

Die US-PS 25 66 854 beschreibt ein Verfahren, mit dem die Dicke eines Profilstranges hinter der Austrittsdüse einer Strangpresse fortwährend gemessen werden kann, wobei die gemessene Dicke in einem Regelkreis den Antriebsmotor der Strangpresse im Sinne einer Konstanthaltung des ausgedüsten Querschnitts beaufschlagt Eine ähnliche Regelung beschreibt im übrigen die DE-PS 10 07 991. Auch hier wiederum ist keine Vorsorge dafür getroffen, um größere Materialschwankungen in der Strangpresse ausgleichen zu können, insbesondere nicht bei höherer Arbeitsgeschwindigkeit

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein to Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Profilstranges aus geschäumtem Kunstharz mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs dahingehend weiterzubilden, daß Schwankungen in der Menge des von der Strangpresse angelieferten Kunstharzmaterials auch bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit •virksam ausgeglichen werden können, so daß der nach dem neuartigen Verfahren hergestellte Profilstrang in seiner Längsrichtung sich durch eine gute Homogenität in seiner Zellstruktur auszeichnet

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art gelingt die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß in dem nicht ummantelten Raum unmittelbar vor dem Verfestigen und Kalibrieren des Profilstranges in einem Formdurchgang ein Vorratsklumpen aus dem noch weichen Kunstharz ausgebildet wird, dessen Größe durch die Regelung konstant gehalten wird.

Mit Hilfe des Vorratsklumpens steht somit hinter der Austrittsdüse der Strangpresse eine ausreichende μ Menge an dem noch plastifizierten Kunstlharzmaterial zur Verfügung, so daß allfällige Materialschwankungen mittels des Vorratsklumpens und der erwähnten Regelung sehr schnell ausgeglichen werden können. Der mit diesem Verfahren hergestellte Profilstrang zeichnet sich durch eine sehr gute Homogenität seiner Zellstruktur in Längsrichtung aus. Das neuartige Verfahren ermöglicht eine sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeit, beispielsweise von etwa UOm pro Minute. Insbesondere ermöglicht der Vorratsklumpen einen schnellen Ausgleich von Schwankungen der pro Zeiteinheit durch die Strangpresse angelieferten Kunstharzmenge. Es werden somit die Einlaufbedingungen in dem Formdurchgang verbessert und es wird sichergestellt, daß der Fomdurchgang ständig mit Kunstharzmaterial gefüllt ist, das dort praktisch noch keine Außenhaut hat. Diese wird vielmehr erst im Formdurchgang erzeugt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
w Fig. I — schematisch in einem Längsschnitt den grundsätzlichen Aufbau einer Einrichtung zur Durchführung des neuartigen Verfahrens, und zwar ohne die Steuerung:

Fig. 2 — ein Detail von Fig. I in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 — perspektivisch ein Stück eines mit dieser Einrichtung hergestellten, zylindrischen Profilstranges;

Fig.ι — eine Darstellung ähnlich Fig. I. wobei zusätzlich die Regelung in einer ersten Ausführungs-W) form dargestellt ist;

F i g. 5 — eine Darstellung entsprechend F i g. 4, wobei die Regelung in einer zweiten Ausfiihrungsform gezeigt ist.

Bei der nachstehenden Beschreibung wird angenommen, daß das verwendete Kunstharzmaterial ein Polystyrolharz ist, das Pentan als Treibmittel enthält. Es können jedoch auch andere Kunstharze und Treibmittel verwendet werden.

Rechts in Fig.4 und 5 ist der vordere Teil einer Schnecken-Strangpresse mit einer Strangpreßtrommel 20 und einer Strangpreßschnecke 21 dargestellt. Die Strangpresse besitzt eine Austrittsdüse 22, deren Auslaßkanal im Innern beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt und vorzugsweise vorstehende, lange Rippen-Längsabschnitte besitzt, so daß ein großer Widerstand gegen das Auspressen des Kunstharzmaterials entwickelt wird, um genügend Gegendruck zu schaffen, wodurch die Aufrechterhaltung des Druckzu-Standes im Kunstharzmaterial bis zu dessen tatsächlichem Austritt au^c dem Austrittsquerschnitt der Strangpresse sichergestellt ist

Die Strangpresse ist beheizt, so daß das aus der Strangpresse kommende thermoplastische Material plastiziert und erweicht ist. Jedoch wird das tvunstharzmaterial in der Strangpresse unter solchem Druck gehalten, daß es im wesentlichen bis zur Abgabe aus dem Ausirittsquerschnitt der Düse in nicht expandiertem Zustand bleibt. In einigen Fällen, in denen die Ausbildung einer Holzmaserung erwünscht ist, wird die Temperatur in der Düse erhöht, und hierdurch scheint eine gewisse Expansion des Kunstharzmateri;:ls in der Strangpreßdüse bewirkt zu werden. Hierauf ist die angerauhte Oberfläche des erzeugten Produktes zurückzuführen, hervorgerufen durch den ungleichen Fluß im Preßmundstück, der in einem nachgeschaltetem Formdurchgang bei der Formung der Oberflächenschicht wieder vergleichmäßigt wird. Zur Verstärkung dieser Wirkung kann man trockenen Farbstoff am Zuführtrichter der Strangpreßtrommel beigeben; hierdurch wird eine unterschiedliche Färbung des Materials herbeigeführt, die die holzartige Maserung betont.

Im Abstand hinter der Austrittsdüse 22 der Strangpresse ist der Formdurchgang vorgesehen, der als formgebendes Mundstück 23 ausgebildet ist, das auch die Größe des Strangquerschnitts bestimmt. Dieses Mundstück besitzt eine Mittelöffnung, die durch eine zylindrische Wandung 24 und eine abgerundete Einlaßöffnung begrenzt ist. Das Mundstück ist entlang dieser Wandung mit einem Mantel umgeben, der eine ringförmige Kammer 25 für den Umlauf von Kühlwasser durch diese Kammer schafft, das durch einen Einlaßstutzen 26 zufließt und durch einen Auslaßstutzen 27 abfließt. Die Austrittsöffnung des formgebenden Mundstücks steht in direkter Verbindung mit einem Wasserbad, das in einem Tank 28 vorgesehen ist, so daß das hergestellte Profil durch unmittelbare Berührung mit dem im Tank befindlichen Wasser gekühlt wird.

Stromabwärts vom Tank ist eine Abziehvorrichtung angebracht, die aus einem Paar von Greifbändern 29, 29 und einem geregelten Antrieb 72 (vergleiche F i g. 4 und 5) besteht, so daß das geformte Profil abgezogen und durch das formgebende Mundstück und das Wasserbad hindurch befördert wird.

Beim Betrieb tier Einrichtung ist zunächst zu beachten, daß eine genaue Übereinstimmung des Querschnitts der Düse bzw. des Preßmundstücks der Strangpresse weder nach Größe noch nach Gestalt mit der Größe und Gestalt des herzustellenden Profils notwendig ist. Durch die Strangpreßdüse wird erweichtes expandierbares thermoplastisches Kunstharzmaterial in eine nicht ummantelte freie Zone gefördert, die sich zwischen dieser Düse und der Einlaßöffnung des formgebenden Mundstücks befindet. In dieser Zone expandiert das Material zufolge der Druckentlastung teilweise und bildei einen Vorratsklumpen 30. Der an dieser Stelle teilweise sxnandierte Zustand des Materials ist schematisch durch die Tupfen in Fig.2 dargestellt. Die Abziehvorrichtung 29, 29 zieht das Material aus dem Vorratsklumpen 30 in den Formdurchgang hinein, der durch das Mundstück 23 gebildei ist. Der Querschnitt des Klumpens 30 ist größer als der Querschnitt des Formdurchgangs. Sobald das Material in das formgebende Mundstück eintritt, wird seine Oberfläche sofort durch das in der Kammer 25 befindliche Kühlwasser abgekühlt, das die zylindrische

ίο Wandung 24 umgibt, so daß sich diese Oberflächenbereiche verfestigen. Der Innendruck des Extrudats wird beim Eintreten in das formgebende Mundstück erhöht, was die Bildung einer dichten, verfestigten und geformten Oberflächenhaut 31 unterstützt. Dieser Bereich nimmt an Stärke vom Einlaß des Mundstücks in Richtung zu dessen Auslaß vorschreitend zu.

Die Arbeitsgeschwindigkeit der Abziehvorrichtung 29, 29 ist derart eingestellt, daß das Material des Vorratsklumpens 30 nur teilweise expandiert, und folglich setzt das Kunstharzmaterial im Kernteil des Profils seine Expansion fort, während es in und durch das formgebende Mundstück hindurchgezogen wird. Dieses Zusammenwirken der Abziehvorrichtung mit dem Abschrecken der Oberfläche des Profils im formgebenden Mundstück führt zur Bildunu der Oberflächenhaut, die nicht nur verfestigt ist, se ndern im wesentlichen nicht expandiert ist, während gleichzeitig ein expandierter oder poröser Kern innerhalb des Profils geschaffen wire. Durch die vorstehend beschriebenen Arbeitsbedingungen und im besonderen durch den Innendruck, der durch die fortlaufende Expansion des Materials im Kern des Profils erzeugt wird, wird die Andrückung der äußeren Oberfläche des Profils an die Innenwand des formgebenden Mundstücks aufrechter-

Ji halten.

Die vorstehend genannten Arbeitsbedingungen führen auch zur Verfestigung des Oberflächenbereichs des Profils bis zu einer genügenden Tiefe, so daß seine Zugfestigkeit ausreicht, dem Ziehvorgang der Abzieh-

Ai) vorrichtung standzuhalten, die für den Vorschub des zu formenden Profils durch das und aus dem formgebenden Mundstück heraus und durch das Wasserbad im Tank 28 hindurch notwendig ist. Das Wasserbad dient auch zum weiteren Kühlen des geformten Profils und mindestens des größten Teils seines Querschnitts, so daß an der Stelle, an der das Profil von den sich gegenüberliegenden Bändern 29, 29 erfaßt wird, der durch diese Bänder ausgeübte Druck das hergestellte Profil nicht verformt oder zerbricht.

Fig. 3 zeigt einen Teil des somit hergestellten zylindrischen Profilstranges C.

Der Vorratsklumpen 30 dient als Puffer, aus dem der im formgebenden Mundstück in seiner Größe geformte Strang mittels der Abziehvorrichtung herausgezogen wird. Demzufolge beeinflußt die Geschwindigkeit des Abziehvorgangs der Abziehvorrichtung in ihrem Verhältnis zur Geschwindigkeit des Strangspressens in der Strangpresse die Größe und das Volumen des in der freien Zwischenzone befindlichen, teilweise expandierten Kunststoffmaterials. Wenn die Abziehvorrichtung dazu neigt, die Größe des in dieser Zone nicht ummantelten Stranges bis nahe an diejenige Größe zu vermindern, die der Querschnitt des Durchtrittskanals des formgebenden Mundstücks hat, wird das Endprofil

mangelhaft oder es entsteht sogar eine Unterbrechung des Arbeitsvorganges. Wenn umgekehrt die Abziehvorrichtung das teilweise expandierte Kunstharz aus der nicht ummantelten Zone nicht mindestens mil dericni-

gen Geschwindigkeit abzieht, bei der die formgebung im formgebenden Mundstück stattfindet, so wächst die in dieser Zone befindliche Masse bzw. die Größe des freien .Strangstückes an und kann das gleichfalls einen unerwünschten Einfluß auf den Arbeitsgang mit sich bringen, z. B. weil sich dann die Vorschubgeschwindigkeit des Materials in der freien Zone verringert und solcher Vorschub mit übermäßig verringerter Geschwindigkeit eine übermäßige Abkühlung und Härtung des Materials in der freien Zone herbeiführen kann, so daß es sich nicht mehr gut in das formgebende Mundstück einführen und durch dieses hindurchführen läßt. Außerdem bringt Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit des in der Zone /wischen der Strangpresse und dem formgebenden Mundstück befindlichen Materials auch eine stärkere Aufsehäiimung und Expansion in dieser Zone mit sich, bevor es in das formgebende Mundstück eintritt

Veränderungen in der Größe des nicht ummantelten Strangstücks können auch als folge von Schwankungen des Strangpreßvorgangs der Strangpresse auftreten In der Praxis verläuft nämlich der Strangpreßvorgang nicht immer konstant, selbst wenn seine Geschwindigkeit konstant eingestellt bleibt, und diese Schwankungen können leicht durch Einstellen der Arbeitsgeschwindigkeit der Abziehvorrichtung kompensiert werden. Hierzu ist die in Eig. 4 und 0 gezeigte Regelung vorgesehen. Die Regelung weist (nach E i g. 4) eine Lichtquelle 73 im Bereich des Vorratsklumpens 30 auf. die auf dessen einer Seite vorgesehen ist. Eine fotoclektrische Zelle 74 befindet sich an dessen anderer Seite gegenüber der Lichtquelle. Die fotoelektrischc Zelle ist mittels einer Leitung 75 mit einem Regler 76 für die Einstellung der Drehzahl des Motors 72 versehen, dieser Regler ist seinerseits über eine Leitung 77 mit dem Motor 72 verbunden. Schwankungen in der Größe des Vorratsklumpens 30 stellen daher den Regler des Motors 72 ein. und zwar in der Weise, daß die Drehzahl des Motors und somit die Arbeitsgeschwindigkeit der Abziehvorrichtung erhöht werden, wenn die Größe des Vorratsklumpens 30 zunimmt und demzufolge die Große ties Strahlenbündels abnimmt, das von der Lichtquelle 73 kommend mehr oder weniger verkleiden von der fotozelle 74 iiifgcnommen wird. Wenn umgekehrt die Größe des Vorraisklumpeiis 30 abnimmt. '■· steuert die fotozelle 74 den Regler derart, daß die Arbeitsgeschwindigkeit der Abziehvorrichtung abnimmt.

Statt dessen können verschiedene andere Regelein richtungen verwendet wcden. Zum Beispiel kann die

in Regelung gemäß I i g. 5 so abgeändert werden, daß die Größenveränderungen des Vorratskliimpcns mittels eines mechanischen Fühlers abgetastet «erden, liier/u ist ein mechanischer fühler 78 vorgesehen, der bei 79 schwenkbar an einem ortsfesten Punkt gelagert ist und

ι > der mit einem Kolben eines Ventils 80 mittels Lenkers 81 in Verbindung sieht, der seinerseits bei 82 an einem Sleuerarm angelenkt ist. der starr mit dem fühler 78 veihunden ist und von diesem bewegt wird. Der Ventilkniben 80 ist verschiebbar in einem Zylinder 83

:» gelagert, an den eine Speiseleitung 84 für ein strömendes Druckmittel angeschlossen ist. Eine gleichfalls an den Zylinder 83 angeschlossene Austrittsleitiing

85 für das Druckmittel ist mit einer Steuervorrichtung

86 für den Motor 72 verbunden. Diese Steuervorrich- 2i lung enthält ein auf den Druckmitteldruck ansprechendes Organ zum Regeln des dem Motor durch eine Leitung 77 angeführten Arbeitsstromes. Die übrigen Teile der Regelung nach F i g. 5 gleichen derjenigen nach F ig. 4 und werden daher nicht weiter im einzelnen beschrieben.

Bei Zunahme der GröKe des Vorratsklumpens 30 wird der Fühler 78 so verschoben, daß der auf die Steuervorrichtung 86 ausgeübte Druckmitteldruck derart verändert wird, daß der Motor 72 der Abziehvorrichtung 29 mit erhöhter Drehzahl läuft und dadurch die fördergeschwindigkeit des hergestellten Profils erhöht. Auf diese Weise wird ein Ausgleich für die Größenzunahme des Vorratsklumpens 30 geschaffen. Nimmt dessen Größe ab. so bewirkt der Regelvorgang eine Abnahme der Strangvorschubgeschwindigkeit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Profilstranges aus geschäumtem Kunstharz, wobei man den weichen Profilstrang hinter der Austrittsdüse einer Strangpresse durch einen nicht ummantelten Raum zieht und anschließend verfestigt, den Querschnitt des ausgedüsten Profilstranges vor dem Verfestigen fortwährend mißt und die Abziehgeschwindigkeit des Profilstranges im Sinne einer Konstanthaltung des gemessenen Querschnitts regelt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem nicht ummantelten Raum unmittelbar vor dem Verfestigen und Kalibrieren des Profilstranges in einem Formdurchgang ein Vorratsklumpen aus dem noch weichen Kunstharz ausgebildet wird, dessen Größe durch die Regelung konstant gehalten wird.