WO2013135346A1 - Vorrichtung und verfahren zum kalibrieren eines extrudierten kunststoffprofils - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum kalibrieren eines extrudierten kunststoffprofils Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a device for calibrating an extruded plastic profile comprising at least one calibrator, the calibrator having at least two cooperating parts, preferably a top and a bottom.
  • the two parts cooperate in such a way that they define an interior in the form of an opening, which the plastic profile traverses along an extrusion direction.
  • Calibration devices of this type are known. Both in DE 298 03 298 U1 and in DE 297 10 291 U1 calibration devices for plastic profiles are described in which the individual Kalibratormaschine are divided in the direction of extrusion and thus extend the joints between the Kalibrator too horizontal and in the direction of extrusion. This has the disadvantage that the dividing line between the individual parts of the calibrator become apparent as a mark on the extruded plastic profile.
  • DE 199 00390 C proposes that the parting plane of the at least two cooperating parts of the calibrator and the extrusion direction should enclose an angle greater than zero degrees.
  • a calibrator is further known, which is constructed of plate-shaped individual elements which are stacked on one another such that they form the breakthrough of individual molding surfaces for the object to be calibrated.
  • the apertures forming surfaces are provided by removable inserts which are fixed in base bodies. If the surface of an insert worn, so this can be replaced easily.
  • FIG. 1 schematically illustrates an extruder plant
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a calibrator according to the invention
  • FIG. 3 shows an embodiment of a test calibrator according to the invention
  • FIG. 4 is an advantageous modification of the test calibrator of FIG. 3
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the calibrator according to the invention.
  • an extrusion line 101 is shown in FIG. 1, which comprises an extruder 103, an extrusion die 105 connected downstream therefrom, as well as a calibration device 107 and, simplified, a caterpillar take-off 109.
  • the hot plastic to be extruded is pressed at high pressure through the extrusion die 105 and, after exiting the extrusion die 105, has a predetermined cross section through it. This is calibrated and / or cooled in the calibration device 107 adjoining the extrusion tool until the viscoplastic material has cooled down to such an extent that its external shape is stable and remains as desired.
  • the removal of the extruded material is supported by the caterpillar take-off 109.
  • the calibrator parts are not formed as a one-piece component, but as a base body, on each of which an insert (insert) is provided, by means of which the surfaces forming the aperture are formed.
  • the lower part comprises a lower part base body in which a recess in the form of a trench is provided. In this indentation, a lower part insert is fixed detachably.
  • the upper part comprises a top body with a detachably fixed top insert.
  • shell insert work and bottom insert such that the break-through of the calibrator is defined by parts of its surface.
  • the inserts can be removed from the base bodies and, because of their smaller size, easier to replace, reprocess or treat in general terms.
  • the inserts can be stripped and newly provided with a wear protection layer.
  • FIG. 2 shows the cross-section of such a calibartor 201 with base body lower part 203 and base insert 205, and base body upper part 207 and upper part insert 209.
  • the lower part insert 205 and the upper insert 209 cooperate in this example such that a penetration with a circular cross-section is formed.
  • the calibrator according to the invention can be used particularly advantageously within a test setup.
  • the suitability of a calibrator profile is tested by extruding and calibrating several 100km of material at moderate speed, and then examining the profile of the calibrator for wear.
  • Such a procedure usually takes several months and thus represents a major obstacle to the development of wear-resistant coatings in this application.
  • the invention proposes to provide a Kaiibrator with a number of inserts.
  • Each of these inserts may carry a different coating to be tested. Accordingly, plastic material is extruded through several channels at the same time, whereby in the test the speed can be set to the maximum efficiency of the extruder. The duration of the corresponding test is shortened by factors.
  • FIG. 3 shows the cross section of a first embodiment of such a test calibrator according to the invention with four inserts in the lower part and four inserts in the upper part.
  • four channels / breakthroughs are created and eight different surfaces can be tested. That Eight different coatings can be compared.
  • FIG. 4 A modification of the embodiment shown in Figure 3 is shown in Figure 4. Shown is the front of the top and bottom of a Kaiibrators. It can clearly be seen how the width of the inserts tapers towards the surface of the base bodies, ie, becomes smaller. This allows the inserts to be easily removed from the front insert and are self-fixed. In order to prevent slipping, additional latches can be arranged on the front side. Of course, the same structure can be realized in a variant in which the inserts are inserted from the back.
  • FIG. 5 shows the cross section of a second embodiment of a test calibrator according to the invention.
  • Six channels are realized on one cylinder with which 12 different surfaces can be tested. This has the advantage, among other things, that due to the symmetry of the structure, the heat distribution for each channel will be almost identical. The results become more comparable.
  • a breakthrough calibrator for an extrusion line for extruding plastic profiles having at least two cooperating parts, wherein at least a first of the at least two parts comprises a first base body.
  • a first indentation is provided on the first base body, a first insert is detachably fixed, wherein at least one surface of the first insert forms at least one surface of the opening.
  • a second of the at least two parts comprises a second base body on which a second indentation is provided in which a second insert is removably fixed and at least one surface of the second insert forms a surface of the opening.
  • the surfaces of the aperture are formed exclusively by surfaces of the first and second insert.
  • the breakthrough-forming surfaces can advantageously be provided with a coating, in particular with a wear-resistant coating.
  • the cross-section of at least the first insert tapers towards the surface of the first base body.
  • the calibrator may be a test calibrator which includes a plurality of apertures in parallel, which are implemented such that a plurality of inserts are provided in each of the at least two parts, wherein in each case an insert forms an opening in the first part with an insert in the second part.
  • An extruder system can be formed together with an extruder, an extruder tool connected downstream of the extruder, and the calibrator.
  • the test calibrator can be used to test wear-resistant coatings.
  • a method has been disclosed for testing coatings, particularly for testing wear protection coatings for extruder applications.
  • the method is characterized in that in a test calibrator as described above at least some of the inserts are provided with different coatings and plastic material is extruded for a predetermined time and then the surfaces of the inserts exposed to the plastic are examined for wear.
  • At least one of the inserts can be left uncoated and used as a reference.

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Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM KALIBRIEREN EINES
EXTRUDIERTEN KUNSTSTOFFPROFILS
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kalibrieren eines extrudierten Kunststoffprofils, die mindestens einen Kaiibrator aufweist, wobei der Kaiibrator mindestens zwei zusammenwirkende Teile, vorzugsweise einen Oberteil und einen Unterteil aufweist. Die beiden Teile wirken derart zusammen, dass sie einen Innenraum in Form eines Durchbruchs definieren, welchen das Kunststoffprofil entlang einer Extrusionsrichtung durchquert. Kalibrierungsvorrichtungen dieser Art sind bekannt. Sowohl in der DE 298 03 298 U1 als auch in der DE 297 10 291 U1 sind Kalibriervorrichtungen für Kunststoffprofile beschrieben, bei denen die einzelnen Kalibratorteile in Richtung der Extrusion geteilt sind und damit die Trennfugen zwischen den einzelnen Kalibratorteilen horizontal und in Richtung Extrusionsrichtung verlaufen. Dies hat den Nachteil, dass sich die Trennlinie zwischen den einzelnen Kalibratorteilen als Markierung auf dem extrudierten Kunststoffprofil abzeichnen.
Um diesen Nachteil zu überwinden wird in der DE 199 00390 C vorgeschlagen, dass die Trennebene der mindestens zwei zusammenwirkenden Teile des Kaiibrators und die Extrusionsrichtung einen Winkel grösser als Null Grad einschliessen sollen.
Aus der DE 297 10 291 U1 ist weiterhin ein Kaiibrator bekannt, welcher aus plattenförmigen Einzelelementen aufgebaut ist, die derart aufeinander gestapelt sind, dass diese den Durchbruch aus einzelnen Formflächen für den zu kalibrierenden Gegenstand ausbilden. Bei all diesen bekannten Kaiibratoren besteht der Nachteil, dass diese als ganzes ausgebaut werden müssen, sollte die Oberfläche des Durchstosses abgenutzt sein. Die Mit der vorliegenden Erfindung wird dieser Nachteil vermieden. Erfindungsgemäss werden die den Durchbruch bildenden Flächen durch abnehmbare Einsätze bereitgestellt, die in Basiskörpern fixiert sind. Ist die Oberfläche eines Einsatzes abgenutzt, so kann dieser in einfacher Weise ausgewechselt werden.
Die Erfindung wird nun im Detail und anhand der Figuren beispielhaft beschrieben.
Figur 1 stellt schematisch eine Extruderanlage dar
Figur 2 stellt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Kaiibrators dar
Figur 3 stellt eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Testkaiibrators dar
Figur 4 ist eine vorteilhafte Abwandlung des Testkaiibrators aus Figur 3
BESTÄTIGUNGSKOPIE Figur 5 stellt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Kaiibrators dar.
Um die Funktionsweise eine Kaiibrators und einige damit verbundenen Probleme anschaulich erläutern zu können, wird zunächst anhand Figur 1 der Aufbau einer Extruderanlage beschrieben.
Demgemäss ist in der Fig.1 ist eine Extrusionsanlage 101 gezeigt, die einen Extruder 103, ein diesem nachgeschalteten Extrusionswerkzeug 105, sowie einer Kalibrierungsvorrichtung 107 und vereinfacht dargestellt einem Raupenabzug 109 umfasst.
Bei solchen Extrusionsanlagen wird der zu extrudierende heisse Kunststoff mit hohem Druck durch die das Extrusionswerkzeug 105 gepresst und weist nach dem Austritt aus dem Extrusionswerkzeug 105 einen durch dieses vorgegebenen Querschnitt auf. Dieser wird in der sich an das Extrusionswerkzeug anschliessenden Kalibriervorrichtung 107 kalibriert und/oder gekühlt, bis das zähplastische Material soweit abgekühlt ist, dass seine Aussenform stabil ist und wie gewünscht bestehen bleibt. Der Abtransport des extrudierten Materials wird durch den Raupenabzug 109 unterstützt.
Der hohe Druck und die chemische Aggressivität des heissen Kunststoffs beispielsweise des PVC, führt zu einem beträchtlichen Verschleiss sowohl am Extrusionswerkzeug 105 als auch der Kalibierungsvorrichtung 107. Da die Qualität der Wände des Durchbruchs der Kalibierungsvorrichtung 107 nicht zuletzt die optische Beschaffenheit des extrudierten Endproduktes bestimmt, müssen, bei entsprechendem Verschleiss deren Bestandteile häufig als Ganzes ausgewechselt werden.
Eine Möglichkeit, den diesbezüglichen Verschleiss zu reduzieren ist es, die den Durchbruch definierenden Flächen mit einer Verschleissschutzschicht zu versehen. Dies kann sowohl bei dem Extrusionswerkzeug als auch bei der Kalibriervorrichtung zur Anwendung kommen. Erfindungsgemäss werden nun die Kalibratorteile nicht als jeweils einstückiges Bauteil ausgebildet, sondern als Basiskörper, an denen jeweils ein Einsatz (Insert) vorgesehen ist, mittels welchem die den Durchbruch bildenden Flächen gebildet werden. Wird der Kaiibrator beispielsweise aus einem Oberteil und einem Unterteil gebildet, so umfasst erfindungsgemäss das Unterteil einen Unterteil-Basiskörper in dem eine Einbuchtung in Form eines Grabens vorgesehen ist. In diese Einbuchtung wird passgenau ein Unterteil- Einsatz abnehmbar fixiert. Entsprechend umfasst das Oberteil einen Oberteil-Basiskörper mit einem abnehmbar fixierten Oberteil-Einsatz. In der Anwendung wirken Oberteil-Einsatz und Unterteil-Einsatz dergestalt zusammen, dass durch Teile ihrer Oberfläche der Durchbruch des Kaiibrators definiert wird. Die Einsätze lassen sich aus den Basiskörpern entnehmen und aufgrund ihrer kleineren Abmessung einfacher ersetzen, aufbereiten oder ganz allgemein behandeln. Die Einsätze können beispielsweise entschichtet und neu mit einer Verschleissschutzschicht versehen werden. Figur 2 zeigt den Querschnitt eines solchen Kalibartors 201 mit Basiskörper-Unterteil 203 und Unterteil-Einsatz 205, sowie Basiskörper-Oberteil 207 und Oberteil-Einsatz 209. Der Unterteil-Einsatz 205 und der Oberteil-Einsatz 209 wirken in diesem Beispiel so zusammen, dass ein Durchstoss mit kreisrundem Querschnitt entsteht.
Im Zusammenhang mit Verschleissschutzschichten kann der erfindungsgemässe Kaiibrator besonders vorteilhaft innerhalb eines Testaufbaus eingesetzt werden. Standardmässig wird die Eignung eines Kalibrator-Profils nämlich so getestet, dass bei mässiger Geschwindigkeit mehrerere 100km Material extrudiert und kalibriert werden und daraufhin das Profil des Kaiibrators auf Verschleiss untersucht wird. Ein solches Vorgehen dauert in der Regel mehrere Monate und stellt somit für die Entwicklung von Verschleissschutzschichten in dieser Anwendung ein grosses Hindernis dar.
Demgegenüber wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, einen Kaiibrator mit einer Anzahl von Einsätzen zu versehen. Jeder dieser Einsätze kann eine andere, zu testende Beschichtung tragen. Dementsprechend wird Kunststoffmaterial durch mehrere Kanäle gleichzeitig extrudiert, wobei sich im Test die Geschwindigkeit auf die maximale Leistungsfähigkeit des Extruders einstellen lässt. Die Dauer des entsprechenden Test verkürzt sich dabei um Faktoren.
Figur 3 zeigt den Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines solchen erfindungsgemässen Testkaiibrators mit vier Einsätzen im Unterteil und vier Einsätzen im Oberteil. Insgesamt entstehen so vier Kanäle/Durchbrüche und es können acht unterschiedliche Oberflächen getestet werden. D.h. es können acht unterschiedliche Beschichtungen verglichen werden. Es kann aber auch vorteilhaft sein, zumindest eine der Oberflächen unbeschichtet zu belassen, um den Verschleiss der unbeschichteten Oberfläche als Referenz zu erhalten.
Eine Abwandlung der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist in Figur 4 dargestellt. Dargestellt ist die Frontseite von Ober- und Unterseite eines Kaiibrators. Deutlich zu sehen ist, wie sich die Breite der Einsätze sich in Richtung Oberfläche der Basiskörper verjüngt, d.h. kleiner wird. So lassen sich die Einsätze in einfacher Art und Weise von der Frontseite her einschieben und sind selbstfixiert. Um ein Herausrutschen zu vermeiden, können an der Frontseite zusätzlich Verriegelungen angeordnet werden. Natürlich kann derselbe Aufbau in einer Variante realisiert werden, bei der die Einsätze von der Rückseite eingeschoben werden.
Figur 5 zeigt den Querschnitt einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Testkaiibrators. Dabei sind sechs Kanäle auf einem Zylinder realisiert, mit denen sich 12 unterschiedliche Oberflächen testen lassen. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass aufgrund des Symmetrie des Aufbaus die Wärmeverteilung für jeden Kanal nahezu identisch sein wird. Die Ergebnisse werden dadurch vergleichbarer.
Es wurde ein Kaiibrator mit Durchbruch für eine Extruderanlage zum extrudieren von Kunststoffprofilen mit mindestens zwei zusammenwirkenden Teilen offenbart, wobei mindestens ein erstes der zumindest zwei Teile einen ersten Basiskörper umfasst. Am ersten Basiskörper ist eine erste Einformung vorgesehen in der ein erster Einsatz abnehmbar fixiert ist, wobei zumindest eine Fläche des ersten Einsatzes zumindest eine Fläche des Durchbruchs bildet.
Vorzugsweise umfasst ein zweites der zumindest zwei Teile einen zweiten Basiskörper an dem eine zweite Einformung vorgesehen ist in der ein zweiter Einsatz abnehmbar fixiert ist und zumindest eine Fläche des zweiten Einsatzes eine Fläche des Durchbruchs bildet.
Vorzugsweise werden die Flächen des Durchbruchs ausschliesslich durch Flächen des ersten und des zweiten Einsatzes gebildet.
Die den Durchbruch bildenden Flächen können vorteilhafter Weise mit einer Beschichtung, insbesondere mit einer Verschleissschutzbeschichtung versehen sein.
Der Querschnitt zumindest des ersten Einsatzes verjüngt sich zur Oberfläche des ersten Basiskörpers hin.
Der Kaiibrator kann ein Testkalibrator sein, der mehrere Durchbrüche parallel umfasst, die so realisiert sind, dass in jedem der zumindest zwei Teile mehrere Einsätze vorgesehen sind, wobei jeweils ein Einsatz im ersten Teil mit einem Einsatz im zweiten Teil einen Durchbruch bildet. Zusammen mit einem Extruder, einem dem Extruder nachgeschalteten Extruderwerkzeug, und dem Kaiibrator kann eine Extruderanlage gebildet werden.
Der Testkalibrator kann zum Testen von Verschleissschutzschichten verwendet werden.
Es wurde ein Verfahren zum Testen von Beschichtungen offenbart, insbesondere zum Testen von Verschleissschutzbeschichtungen für Extruderanwendungen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem wie oben beschriebenen Testkalibrator zumindest einige der Einsätze mit unterschiedlichen Beschichtungen versehen werden und Kunststoffmaterial über eine vorbestimmte Zeit extrudiert wird und anschliessend die dem Kunststoff ausgesetzten Flächen der Einsätze auf Verschleiss untersucht werden.
Dabei kann zumindest einer der Einsätze unbeschichtet belassen werden und als Referenz herangezogen wird.

Claims

Ansprüche
1. Kalibrator mit Durchbruch für eine Extruderanlage zum extrudieren von Kunststoffprofilen mit mindestens zwei zusammenwirkenden Teilen, wobei mindestens ein erstes der zumindest zwei Teile einen ersten Basiskörper umfasst, dadurch gekennzeichnet dass am ersten Basiskörper eine erste Einformung vorgesehen ist in der ein erster Einsatz abnehmbar fixiert ist wobei zumindest eine Fläche des ersten Einsatzes zumindest eine Fläche des Durchbruchs bildet.
2. Kalibrator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites der zumindest zwei Teile einen zweiten Basiskörper umfasst an dem eine zweite Einformung vorgesehen ist in der ein zweitet Einsatz abnehmbar fixiert ist und zumindest eine Fläche des zweiten Einsatzes eine Fläche des Durchbruchs bildet.
3. Kalibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen des Durchbruchs ausschliesslich durch Flächen des ersten und des zweiten Einsatzes gebildet werden.
4. Kalibrator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der den Durchbruch bildenden Flächen des ersten und/oder zweiten Einsatzes mit einer Beschichtung, vorzugsweise mit einer Verschleissschutzschicht versehen ist.
5. Kalibrator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt zumindest der ersten Einsatzes zur Oberfläche des ersten Basiskörpers hin verjüngt.
6. Testkalibrator der ein Kalibrator nach einem der vorangehenden Ansprüche ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrator mehrere Durchbrüche parallel umfasst, die so realisiert sind, dass in jedem der zumindest zwei Teile mehrere Einsätze vorgesehen sind welche, wobei jeweils ein Einsatz im ersten Teil mit einem Einsatz im zweiten Teil einen Durchbruch bildet.
7. Extruderanlage mit Extruder, einem dem Extruder nachgeschalteten Extruderwerkzeug, und zumindest einem Kalibrator nach einem der vorangehenden Ansprüche.
8. Verwendung eines Testkaiibrators nach Anspruch 6 zum Testen von Verschleissschutzschichten.
9. Verfahren zum Testen von Beschichtungen, insbesondere Verschleissschutzbeschichtungen für Extruderanwendungen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Testkaiibrator nach Anspruch 6 zumindest einige der Einsätze mit unterschiedlichen Beschichtungen versehen werden und Kunststoffttiaterial über eine vorbestimmte Zeit extrudiert wird und anschliessend die dem Kunststoff ausgesetzten Flächen der Einsätze auf Verschleiss untersucht werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Einsätze nicht beschichtet wird und als Referenz herangezogen wird.
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