DE69000354T2

DE69000354T2 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung eines extrudierten produktes.

Info

Publication number: DE69000354T2
Application number: DE9090901620T
Authority: DE
Inventors: Stewart Allen; John Bevis
Original assignee: British Technology Group Ltd
Current assignee: BTG International Ltd
Priority date: 1989-01-10
Filing date: 1990-01-09
Publication date: 1993-05-06
Anticipated expiration: 2010-01-10
Also published as: GB2237237A; AU4824990A; AU626370B2; GB2237237B; DK0403637T3; EP0403637B1; CA2007349C; CA2007349A1; JPH0679826B2; DE69000354D1; JPH03500400A; US5132549A; ATE81055T1; GB8900434D0; EP0403637A1; HK16894A; GB9020422D0; WO1990008024A1

Description

Diese Erfindung betrifft die kontinuierliche Formung durch Extrusion eines Materials, in welchem normalerweise unregelmäßig ausgerichtete Bestandteile für eine geradlinige oder anderweitig geordnete Ausrichtung zur Verbesserung der Festigkeit, der Verformbarkeit oder einer anderen nützlichen Eigenschaft des extrudierten Produkts geeignet sind. Die Erfindung betrifft insbesondere die Formung extrudierter Produkte aus Verbundstoffen, die aus einem Kunstoff- Trägermaterial, wie zum Beispiel Polypropylen oder Nylon, und einem faserigen Füllstoff, wie zum Beispiel Glas- oder Kohlefaser, oder einem korpuskularen organischen oder anorganischen Füllstoff, wie zum Beispiel Keramikpartikeln in Form von Plättchen, bestehen. Beispiele für solche Verbundstoffe sind in unserer Patentschrift GB-B-2085461 beschrieben. Die Erfindung betrifft jedoch auch die kontinuierliche Formung von Produkten aus homogenen Stoffen, deren molekulare oder anderweitige Struktur eine nutzbare physikalische Ausrichtung erfahren kann. Die Erfindung betrifft damit zum Beispiel die Formung von Produkten aus thermoplastischen halbkristallinischen polymeren Materialien, die sich nutzbar ausrichten lassen, wie zum Beispiel Homo- oder Copolyolefine. Sie betrifft ebenfalls die Beseitigung einer unerwünschten Ausrichtung, wie sie bei herkömmlichen Extrusionsverfahren zum Beispiel dann entstehen kann, wenn ein plastisches Material vor dem Ausstoß innerhalb des Werkzeugs getrennt und wieder verbunden werden muß.
Ein Verfahren zur kontinuierlichen Formung durch Extrusion wirft Probleme auf, die bei der Formung eines einzelnen Produkts in einer geschlossenen Form, wie zum Beispiel in unserer Patentschrift GB-A-2170142 beschrieben, nicht angegangen werden müssen. In der Patentveröffentlichung WO-A- 86/07285 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen Extrusionsvorgang beschrieben, bei dem sich das Material zuerst unter Veränderung des Querschnitts durch ein erstes Werkzeugteil und anschließend durch ein zweites Werkzeugteil hindurchbewegt. Diese Veröffentlichung gibt jedoch keinen Aufschluß über das wesentliche kennzeichnende Merkmal der vorliegenden Erfindung, nämlich die Anbringung und Arbeitsweise von synchronisierbaren Verschiebungsmitteln in dem zweiten Werkzeugteil, die auf das Material während seines Wegs durch dieses Teil des Werkzeugs einwirken.
Die Erfindung ist durch die Ansprüche bestimmt, deren Inhalt als in der Beschreibung der vorliegenden Schrift enthalten verstanden werden soll. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch das erste und das zweite Teil eines Extrusionswerkzeugs während des Extrusionsvorgangs;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 1;
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 1;
Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch ein weiteres Extrusionswerkzeug;
Fig. 6 einen vergleichbaren Schnitt durch ein Werkzeug zur Extrusion von Rohren;
Fig. 7 bis 11 schematische Querschnitte durch das Werkzeug von Fig. 6 und veranschaulichen eine Folge von Arbeitsschritten eines solchen Werkzeugs;
Fig. 12 bis 15 schematische Querschnitte, die die Extrusion einiger Produkte mit anderen Querschnitten veranschaulichen;
Fig. 16 einen schematischen Querschnitt durch ein weiteres Extrusionswerkzeug.
Ein Verbundstoff, der Polypropylen und ausgerichtete Glasfasern enthält, wird geformt, indem ein eine Mischung aus körnigem Polypropylen und den Fasern enthaltendes Ausgangsmaterial 1 aus einem Trichter 2 kontinuierlich einer Extruderschraube 3 zugeführt wird. Die Schraube plastifiziert das Polypropylen, verteilt die Fasern gleichmäßig aber unregelmäßig ausgerichtet in dem resultierenden plastischen Material und liefert den Kopfziehform-Druck, der erforderlich ist, um das plastische Material durch ein Werkzeug zu extrudieren, das sich aus einem Teil 4 und einem Teil 5 zusammensetzt. Im ersten Werkzeugteil 4 wird der Querschnitt des plastischen Materials verändert und von der vom Schraubenzylinder 6 herrührenden Kreisform an der Eintrittsöffnung von Teil 4 auf ein längliches Rechteck an der Austrittsöffnung 7 reduziert.
Der Hohlraum des zweiten Teils 5 weist über seine ganze Länge hinweg den gleichen Querschnitt auf wie die Austrittsöffnung 7 des ersten Teils 4. Kühlkanäle 8a und 8b, durch die Kühlflüssigkeit von einer temperaturgeregelten Quelle 9 zu einem Abfluß 10 fließt, sind dergestalt in den Aufbau des Werkzeugteils 5 integriert, daß sie parallel zur Extrusionsachse 11 und in der Nähe der Werkzeugflächen 12 verlaufen, die die längeren Seiten des rechteckigen Querschnitts bilden. In der praktischen Ausführung kann es wichtig sein, daß die Kanäle 8a und 8b nicht in Reihe sondern parallel zwischen Quelle 9 und Abfluß 10 angeordnet sind, so daß sie auf das Extrudat eine gleichmäßige und gleich starke kühlende Wirkung ausüben. Bei einer Anordnung in Reihe würde der der Quelle 9 nähere Kanal stärker kühlen, was einer unausgewogenen Kühlwirkung Vorschub leisten würde. Entlang der Flächen 13 des Werkzeughohlraums, die die gegenüberliegenden, kürzeren Seiten des Schnitts bilden, sind abwechselnd Heizelemente 14, die an eine normale Stromquelle 15 angeschlossen sind, und Steckelemente 16 angebracht, in denen jeweils eine sich direkt zum Hohlraum 18 des Teils 5 öffnende zylindrische Bohrung 17 ausgebildet ist. Fig. 1 zeigt vier solcher Steckelemente 16, die nacheinander in axialer Richtung längs einer Fläche 13 des Teils 5 angeordnet sind, und weitere vier, die in gleicher Weise auf der gegenüberliegenden Fläche angebracht sind, insgesamt also acht. Von Betätigungsmechanismen 28 - 35 bewegte Kolben 20 - 27 sind so angebracht, daß sie sich in den Bohrungen 17 hin- und herbewegen lassen, und die Tätigkeit der Mechanismen 28 - 35 wird von einem Regelmittel 36 geregelt und koordiniert. In Flußrichtung nach den letzten Steckelementen 16 und Heizelementen 14 sind in dem an die schmalen Flächen 13 des Hohlraums 18 angrenzenden Abschnitt des Werkzeugteils 5 Kühlleitungen 37 ausgebildet, und das fertige extrudierte Produkt tritt kontinuierlich aus dem offenen Ende 38 des Hohlraums 18 aus.
Wenn das Extrudat von der Schraube 3 in Längsrichtung durch das Teil 5 gepreßt wird, wird durch die Kühlung an den längeren Hohlraumflächen 12 durch die Kanäle 8 und die Erwärmung an den kürzeren Hohlraumflächen 13 durch die Elemente 14 bewirkt, daß sich zwischen dem Teil des Extrudats, das noch ein plastisches Material 41 ist, und dem erhärteten Teil 42 eine V-förmige Grenzfläche 40 bildet, deren axiale Lage im wesentlichen gleichbleibend ist. Diese V-förmige Grenzfläche verläuft im wesentlichen über die gesamte Breite des Teils 5, doch die Heizelemente 14 gewährleisten, daß das Extrudat in unmittelbarer Nähe der Flächen 13 geschmolzen bleibt, so daß die Öffnungen der Bohrungen 17 auf geschmolzenes Extrudat gerichtet sind, das auch in die Bohrungen selbst eindringt. Das Regelmittel 36 regelt die Betätigungsmechanismen 28 - 35, um die Hin- und Herbewegung der Kolben 20 - 27 dergestalt zu synchronisieren, daß, wenn mindestens einer der Kolben (20 - 23) auf der einen Seite des Werkzeughohlraums 18 die Hinbewegung ausführt, einer der Kolben (24 - 27) auf der anderen Seite die Rückbewegung ausführt. Im typischen Fall regelt das Regelmittel die Mechanismen 28 - 35 dergestalt, daß alle acht Kolben gleichzeitig in Bewegung sind, wobei die Kolben 24 - 27 die Hinbewegung ausführen, während die Kolben 20 - 23 die Hinbewegung ausführen, und umgekehrt. Durch die dergestalt synchronisierten Bewegungen wird die im Grunde axiale Bewegung des Extrudats von seitlichen Bewegungen überlagert, indem Anteile des Extrudats über die Breite des Hohlraums 18 hin- und hergeschoben werden. Jeder dieser Anteile führt in sich natürlich ausrichtbare Elemente mit, und wenn diese sich in Querrichtung bewegenden Elemente in die Nähe der Grenzfläche 40 kommen, werden sie von der resultierenden Scherung zuerst in der Richtung ausgerichtet, in der sie sich in dem plastischen Material 41 bewegen, und anschließend, wenn sie die durch Grenzfläche 40 dringen, im erhärteten Teil 42 in dieser Ausrichtung fixiert. Die Bezugszahl 1a bezeichnet Glasfasern, die in dem plastischen Material 41 hauptsächlich in Längsrichtung ausgerichtet sind, bevor darauf die Kolben 20 - 27 einwirken, und Bezugszahl 1b die mehr in Querrichtung verlaufende Ausrichtung der Fasern im erhärteten Teil 42 nach dieser Einwirkung.
Es wurde bisher eine einfache Art der Regelung der Betätigungsmechanismen 28 - 35 durch Regelmittel beschrieben, bei der die Bewegungen der Kolben 20 - 23 gleich und die der Kolben 24 - 27 dazu gegenläufig sind, doch es sind natürlich zur Erzielung unterschiedlicher Elementausrichtungsmuster andere Betätigungsarten der Kolben möglich. Wenn zum Beispiel einzig die Kolben 20, 22, 25, und 27 so arbeiten, daß 20 und 22 die Hinbewegung ausführen, während 25 und 27 die Rückbewegung ausführen und dann umgekehrt, dann erfolgt die Bewegung der sich über die Breite des Hohlraums 18 hin- und herbewegenden Extrudatanteile in einem Winkel zur Querrichtung, anstatt in dieser Richtung selbst, wodurch eine andere Ausrichtung der Elemente im erhärteten Teil 42 erzielt wird, nachdem auf diese die bereits beschriebenen Scherungs- und Fixierungsvorgänge eingewirkt haben.
Bei der bisher beschriebenen Vorrichtung besteht die Gefahr, daß die aus der Bewegung der Kolben 20 - 27 resultierenden Kräfte, die auf das weiche Extrudat einwirken, darin unter Umständen nicht nur eine Ausrichtung der Elemente in Querrichtung hervorrufen. Da sich das weiche Extrudat hinter dem erhärteten Teil 42 befindet, können die durch die Kolben 20 - 27 darauf ausgeübten Kräfte auch die Wirkung haben, daß jene dazu neigen, es nach hinten, in Richtung der Schraube 3, zu pressen. Dies ist offensichtlich unter allen Umständen unerwünscht, und insbesondere deswegen, weil dies unter Umständen eine gekrümmte Ausrichtung der Elemente im weichen Extrudat bewirken könnte (wie in Fig. 1 mit der Bezugszahl 50 gezeigt) und nicht die erwünschte geradlinige Ausrichtung im rechten Winkel zur Extrusionsachse 11. Dieses Problem läßt sich durch den Einbau einer Rückflußsperre 51 im Bereich der Austrittsöffnung 7 des Teils 4 zwischen der Schraube 3 und dem Werkzeughohlraum 18 lösen.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführung der Erfindung üben die aufeinander bezogenen Bewegungen der zwei Kolben 20 und 24, die der Extruderschraube 3 am nächsten sind, die gleiche Funktion aus wie die eben beschriebene separate Rückflußsperre 51. In Fig. 5 extrudiert die Extruderschraube 3 das plastische Material durch einen von zwei Kanälen 55, 56 im ersten Werkzeugteil 4. Diese Kanäle münden mit ihren Öffnungen 57 und 58 direkt in den Bohrungen 17, in denen sich die Kolben 20 und 24 hin- und herbewegen. Die Bohrungen 17 öffnen sich wie zuvor direkt zu dem Hohlraum 18 des zweiten Werkzeugteils 5. Wenn die Bewegungen der Kolben 20, 24 so aufeinander bezogen sind, daß sie sich gegenläufig bewegen, dann steht der Hohlraum 18 nur dann mit der Schraube 3 in Verbindung, so daß weiteres plastisches Material eintreten kann, wenn einer dieser Kolben vollständig zurückgezogen ist (wie der Kolben 24 in Fig. 5). Zu jedem anderen Zeitpunkt sind die Öffnungen 57 und 58 durch die zugehörigen Kolben 20 und 24 verschlossen, so daß ein Zurückfließen vermieden wird, welches dem plastischen Material in dem Hohlraum 18 andernfalls in Reaktion auf die Kräfte, die von den sich hin- und herbewegenden Kolben 20 - 22, 24 - 26 auf es ausgeübt werden, möglich wäre. In der Praxis läßt es sich einrichten, daß das Öffnen einer der beiden Öffnungen 57, 58 gleichzeitig mit einer Verringerung der Kräfte an allen Kolben erfolgt, so daß zu diesem Zeitpunkt keine Tendenz zum Zurückfließen und ein Minimum an Widerstand gegenüber dem Eintritt weiteren von der Schraube 3 geförderten, plastischen Materials besteht. Mit der Bezugszahl 40 wird die Linie der Hart/Weich-Grenzfläche, wie in diesem Schnitt zu sehen, ziemlich genau angegeben.
Die Vorrichtung von Fig. 6 dient im Unterschied zu den Vorrichtungen der vorhergehenden Figuren, bei denen volle Stangen extrudiert werden, der Extrusion hohler Rohre. Wie in Fig. 5 fließt von der Schraube 3 extrudiertes plastisches Material über die Kanäle 55, 56 durch die Öffnungen 57, 58 in die Bohrungen gegenüberliegender Kolben 20, 24. Das zweite Teil 5 des Werkzeugs ist hier ein zusammengesetztes Gebilde mit einem äußeren Abschnitt 60 und einem inneren Kern 61. Der röhrenförmige Werkzeughohlraum 18a, zu dem hin sich die Bohrungen 17 der beiden Kolben 20 und 24 öffnen, ist von den Abschnitten 60 und 61 umgeben. Wie zuvor bezeichnet die Bezugszahl 40 die Grenzfläche zwischen dem plastischen Material 41 und dem erhärteten Extrudat 42. In Flußrichtung nach dem Werkzeugteil 5 sorgt ein Ring 63 mit Kühlkanälen 64 für eine Kühlwirkung für die Außenfläche 65 des Extrudats, die mit der Wirkung der Leitungen 37 in Fig. 1 vergleichbar ist. Die Innenfläche 66 des Extrudats wird mittels eines Systems gekühlt, das eine Quelle 9, einen Abfluß 10, Kanäle 67 und eine Kammer 68 einschließt, die sich in Flußrichtung gesehen am hinteren Ende des Kerns 61 befindet und mit einem Deckel 69 für das Kernende verschlossen ist.
Die schematischen Schnitte von Fig. 7 bis Fig. 11 zeigen, daß die in Fig. 5 gezeigten Kolben 20 und 24 zusammen mit Kolben 70, 71 zu einer Gruppe von vier Kolben gehören. Im Unterschied zu den Kolben 20 und 24 weisen die Kolben 70, 71 keine Öffnungen zur Extruderschraube 3 hin auf. Fig. 7 bis Fig. 10 veranschaulichen eine Folge von Arbeitsgängen der Kolben 24, 20, 70 und 71 zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung ausrichtbarer Fasern oder anderer Elemente in dem Rohr und einer einheitlichen Ausrichtung dieser Elemente parallel zum Umfang des Rohrs, und dies in jedem Querschnitt des extrudierten Produkts. Bei der Beschreibung der Positionen und Bewegungen der Kolben bedeuten "innen" und "einwärts" zur Rohrachse hin und "außen" und "auswärts" von der Rohrachse weg.
In Fig. 7 befinden sich die Kolben 70 und 71 am Augen- bzw. Innenende ihres Hubs und bewegen sich nicht. Die Kolben 24 und 20 bewegen sich jedoch zum Außen- bzw. Innenende ihres Hubs. In dem Querschnitt durch das Rohr mit den vier Kolben haben diese Bewegungen daher die Tendenz, die Fasern oder anderen Elemente des plastischen Materials in Richtung der gestrichelten Linien 72 und 73 auszurichten. Wenn die Kolben 24 und 20 das Ende ihrer Bewegung erreicht haben, ist die Öffnung 57 offen, so daß die Schraube 3 weiteres plastisches Material in den Hohlraum 18a fördert. Würden die Kolben 70 und 71 in Ruhe bleiben und die Kolben 24 und 20 sich nun in entgegengesetzter Richtung bewegen, dann würde sich die Bewegung der Fasern entlang der Linien 72 und 73 umkehren. Wenn diese einfache Umkehrung dann wiederholt würde, dann würde zweifellos eine Umfangs- Ausrichtung der Elemente erreicht, aber mit offensichtlichen Schwachstellen entlang des Umfangs des extrudierten Rohrs an den mit 74 und 75 bezeichneten Punkten. Um dem entgegenzuwirken, folgen auf die Bewegungen von Fig. 7 die von Fig. 8, bei denen der Kolben 24 in Ruhe bleibt, der Kolben 20 sich gerade so weit nach innen bewegt, daß er die Öffnung 57 verschließt, und dann anhält, sowie die Kolben 70 und 71 sich zum Innen- bzw. Außenende ihres Hubs bewegen. Nun haben die Elemente die Tendenz, sich nach den Linien 80 und 81 auszurichten, und die potentiellen Schwachstellen bilden sich an den Punkten 82 und 83. In dem in Fig. 9 gezeigten dritten Arbeitsgang dieser Folge sind die Kolben 70, 71 in Ruhe, doch die Kolben 20, 24 bewegen sich einwärts bzw. auswärts, wobei der Kolben 24 am Ende seines Hubs die Öffnung 58 freimacht. Nun haben die Elemente die Tendenz, sich nach den Linien 84 und 85 auszurichten, und die potentiellen Schwachstellen bilden sich wieder an den Punkten 74 und 75. In dem in Fig. 10 gezeigten vierten und letzten Arbeitsgang dieser Folge ist der Kolben 20 in Ruhe, bewegt sich der Kolben 24 gerade so weit einwärts, daß er die Öffnung 58 schließt, und bewegen sich die Kolben 70, 71 einwärts bzw. auswärts, so daß sich die Fasern nach den Linien 90, 91 ausrichten und die Schwachstellen sich wieder an den Punkten 82, 83 bilden. Mit der gesamten Folge ist beabsichtigt, daß eine kreisförmige Ausrichtung der Elemente bei allen Kolbenbewegungen bewirkt wird und gleichzeitig die Schwachstellen im plastischen Material fortwährend versetzt werden, und somit im fertigen erhärteten Rohr keine in Längsrichtung verlaufende, durchgängige schwache Zone entsteht.
Nach dem in Fig. 10 gezeigten vierten Arbeitsgang kann die Folge der Kolbenbewegungen wiederholt werden, indem wieder bei Fig. 7 begonnen wird.
Fig. 11 zeigt einen weiteren, fünften Arbeitsgang, der zu der Folge hinzukommen kann oder auch nach einer vorgegebenen Anzahl von Wiederholungen der in Fig. 7 bis Fig. 10 veranschaulichten Folge von Arbeitsgängen eingefügt werden kann. In Fig. 11 bleiben die Kolben 20, 24, und 71 in den in Fig. 10 gezeigten Positionen, doch bewegt sich der Kolben 70 einwärts bis zum Innenende seines Hubs (wie mit 70a angedeutet). Da die beiden Öffnungen 57 und 58 geschlossen sind, bewirkt diese Bewegung des Kolbens 70 eine Erhöhung des Drucks im plastischen Material, die sich nutzen läßt, um das erhärtete Extrudat 42 ein Stück weit aus dem Hohlraum 18a herauszupressen. Damit wird die Kraft, die von einem der Kolben ausgeübt wird, dessen hauptsächlicher Zweck die Elementausrichtung ist, in diesem Fall zum Heraustreiben des fertigen Rohrs aus dem Werkzeug genutzt. Wenn man die Kolben zu diesem Zweck nutzt und es nicht einzig der Extruderschraube 3 überläßt, nicht nur das plastische Material zum Werkzeug zu fördern, sondern auch das plastische Material und das Extrudat in axialer Richtung zu bewegen, dann läßt sich die Größe und Leistung des Extruderschraubenmechanismus verringern.
Es ist natürlich auch im Rahmen der Erfindung, wenn eine herkömmliche Abziehvorrichtung (wie sie zum Beispiel in Fig. 6 mit 92 angedeutet ist) verwendet wird, um das Entfernen des fertigen Rohrs aus dem Werkzeug zu bewirken oder zu unterstützen.
Fig. 12 zeigt einen Arbeitsgang bei der Formung eines Produkts mit einem hohlen, dreieckigen Profil und außerdem schematisch eine Anordnung von sechs Kolben 95 - 100, deren Arbeitsfolge dergestalt festgelegt ist, daß ein Produkt ensteht, bei dem die Fasern oder anderen Elemente alle parallel zur Umrißlinie des dreieckigen Profils ausgerichtet sind und weder an den Kanten noch in der Mitte der Seiten in Längsrichtung verlaufende, durchgängige schwache Zonen vorhanden sind. Eine mögliche Arbeitsfolge der Kolben 95 - 100 wäre: 96 einwärts, 100 auswärts; 96 auswärts, 98 einwärts; 98 auswärts, 100 einwärts; 95 einwärts, 99 auswärts; 95 auswärts, 97 einwärts; 97 auswärts, 99 einwärts. Fig. 13 und Fig. 14 zeigen ähnliche Ansichten von Produkten mit kasten- bzw. V-förmigem Profil, und Fig. 15 veranschaulicht die Formung eines Produkts mit Tförmigem Profil. Bei der Formung des Produkts von Fig. 15 wäre eine mögliche Arbeitsfolge der Kolben 101 - 103, die dergestalt festgelegt ist, daß in Längsrichtung verlaufende, durchgängige schwache Zonen im Produkt vermieden werden: 101 einwärts, 103 auswärts; 103 einwärts, 102 auswärts; 102 einwärts, 101 auswärts.
Fig. 16 zeigt die Anwendung der Erfindung auf ein allgemein bekanntes Verfahren zur Extrusion von Rohren. In Fig. 16 erzeugt die Schraube 3 den Kopfdruck, der nötig ist, um das plastische Material 41 durch das erste Werkzeugteil 4 und das zweite, zylindrische Werkzeugteil 5 zu extrudieren, an dessen Innenwand 110 mittels schmaler Stege 112 ein Dorn 111 befestigt ist, wobei diese Stege in gewissen Winkelabständen um den Dorn 111 angeordnet sind. Die Bezugszahl 113 bezeichnet das noch weiche, röhrenförmige Extrudat unmittelbar, nachdem es an den Stegen 112 im ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Dorn 111 und der Innenwand 110 des Teils 5 vorbeigeflossen ist. Während das Extrudat weiter durch diesen ringförmigen Zwischenraum gepreßt wird, kühlt es ab, und es wird ein Punkt erreicht, an dem es nicht mehr plastisch ist und erhärtet: die Beztgszahl 40 bezeichnet wie zuvor die Hart/Weich-Grenzfläche. In Flußrichtung nach der Grenzfläche 40 wird mit der Bezugszahl 42 wie zuvor das erhärtete Produkt bezeichnet, das bereits mit bekannten Mitteln aus dem Werkzeug entfernt werden kann. Die Abkühlung des Produkts läßt sich mit Hilfe von in Fig. 16 nicht gezeigten Kühlleitungen oder -kanälen fördern, die ähnlich ausgebildet sind wie die Gegenstände 8a, 8b und 37 der vorhergehenden Figuren. Die Ausrichtung von Fasern oder anderen Bestandteilen im plastischen Material erfolgt wie bei den vorhergehenden Figuren durch die synchronisierte Arbeit von Kolben (von denen 20 und 24 gezeigt sind) im Inneren von Bohrungen 17, deren Öffnungen in der Innenwand 110 des Werkzeugs liegen. Die Arbeit dieser Kolben kann wie zuvor die nützliche Wirkung haben, daß eine Querausrichtung der Fasern oder anderer Bestandteile im röhrenförmigen, noch plastischen Extrudat 113 erreicht wird, so daß diese Ausrichtung an der Grenzfläche 40 in das fertige, erhärtete Extrudat 42 eingeht. In dieser Ausführung der Erfindung hat jedoch die Arbeit der Kolben zusätzlich die nützliche Wirkung, daß sie eine unerwünschte Ausrichtung von Fasern und anderen Bestandteilen beseitigt, die sich ansonsten im Kunststoffextrudat ergäbe, da dieses sich an den Stegen 112 teilt und dann wieder verbindet. Ohne diese Anwendung der Erfindung wäre zu erwarten, daß das erhärtete Extrudat 42 in Abständen, die denen der Stege 112 entsprechen, in Längsrichtung verlaufende, schwache Zonen aufweist.
Der Hauptvorteil eines Produkts, das durch das Verfahren der Erfindung quer ausgerichtete Fasern oder andere Elemente enthält, ist, daß es in Querrichtung fester und um Querachsen herum besser verformbar, das heißt leicht zu biegen ist. Bei Produkten mit ausgeprägten Kanten wie zum Beispiel denen von Fig. 1, Fig. 14 und Fig. 15 lassen sich Schönheitsfehler der Kanten, die sich daraus ergeben, daß die Kanten nicht erhärten können, bevor sie an allen Heizelementen vorbei sind, leicht durch Beschneiden der Kanten umgehen, oder bei einem gestanzten Produkt durch Beschränkung des Stanzens auf den makellosen zentralen Bereich des Produkts.
Weitere Verbundstoffe, die sich für das Verfahren der vorliegenden Erfindung anbieten, sind weitere faserverstärkte Thermoplaste, Duroplaste und faserverstärkte, mit Partikeln versetzte Thermoplaste, wobei die letzte Kategorie insbesondere auch mit Hilfe von Polymerisatbindern hergestellte Verbundstoffe mit Keramikgitter und Metallgitter einschließt. Weitere geeignete homogene Materialien umfassen amorphe Thermoplaste wie zum Beispiel Polycarbonate, flüssig-kristallinische Polymere sowie halbkristallinische Thermoplaste wie zum Beispiel Polyethylen und Polypropylen.

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Formung eines extrudierbaren Materials zu einem extrudierten Produkt, darin bestehend, daß

- das Material in Richtung einer Extrusionsachse (11) und unter Veränderung des Querschnitts durch ein erstes Werkzeugteil hindurch extrudiert wird und

- bewirkt wird, daß sich das solchermaßen erzeugte Extrudat in Längsrichtung durch ein zweites, einen Werkzeughohlraum (18) aufweisendes Werkzeugteil (5) hindurchbewegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat mittels wenigstens zweier beweglicher Verschiebungsmittel (20 - 27), die mit dem zweiten Werkzeug teil an in Querrichtung getrennten Bereichen der Außenseite des Querschnitts des genannten zweiten Werkzeugteils in Verbindung stehen, pulsierenden Verschiebungsbewegungen ausgesetzt wird, wobei die Bewegungen der Verschiebungsmittel dergestalt synchronisiert sind, daß, wenn eines dieser Mittel innerhalb eines dieser Bereiche der Außenseite die Hinbewegung ausführt, ein anderes dieser Mittel innerhalb eines getrennten Bereichs der Außenseite die Rückbewegung ausführt, wobei die Verschiebungen in Bezug auf die Extrusionsachse (11) eine quer verlaufende Richtungskomponente aufweisen, und dadurch eine Bewegung des Materials mit einer in Bezug auf die genannte Extrusionsachse quer verlaufenden Richtungskomponente herbeigeführt wird;

- bewirkt wird, daß das Extrudat innerhalb des zweiten Werkzeugteils erhärtet (40), und

- das Extrudat nach dem Erhärten aus dem zweiten Werkzeugteil entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum des zweiten Werkzeugteils Wände (13) aufweist und daß die Verschiebungsmittel sich in Kammern bewegen, die sich von diesen Wänden weg erstrecken.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhärtung des Extrudats durch Zwangskühlung der Oberfläche des Extrudats mittels eines Kühlmittels, das durch Kühlkanäle (8a, 8b) im zweiten Werkzeugteil fließt, gefördert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhärtung derjenigen Bereiche der Oberfläche des Extrudats, die sich nah an den Verschiebungsmitteln vorbeibewegen, im Verhältnis zur Erhärtung der übrigen Oberfläche des Extrudats verzögert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Bereiche der Oberfläche des Extrudats, die sich nahe an den Verschiebungsmitteln vorbeibewegen, erwärmt (14) werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine Rückflußsperre (51) passiert, bevor es den pulsierenden Verschiebungen ausgesetzt wird, um zu verhindern, daß diese Verschiebungen einen Rückfluß des Materials in das erste Werkzeugteil bewirken.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Verschiebungsmittel (20, 24) die Funktion der Rückflußsperre übernimmt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat (42) im Querschnitt gesehen hohl ist und eine Außenlinie (65) aufweist, und wobei die gerichtete Bewegung (72, 73; 80, 81; 84, 85; 90, 91) des Materials eine Richtung aufweist, die im wesentlichen parallel zu dieser Außenlinie des Querschnitts ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat im Querschnitt gesehen eine polygonale Form aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat im Querschnitt gesehen eine Kreisform oder andere gekrümmte Form aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Außenfläche als auch die Innenfläche (66) des hohlen Extrudats zwangsgekühlt (68, 64) wird.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die vorher festgelegten Bewegungen von Verschiebungsmitteln die sich an mindestens drei getrennten Außenbereichen befinden, Verschiebungen bewirkt werden, und wobei sich die vorher festgelegten Bewegungen wiederholt im Schema ändern, um gleichförmige und konstante gerichtete Bewegungen des Materials entlang der Außenlinie zu fördern.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von wenigstens einem Teil der beweglichen Verschiebungsmittel (70) ausgeübte Kraft nicht nur zu der genannten gerichteten Bewegung des Materials beiträgt, sondern auch zur Entfernung des erhärteten Extrudats aus dem zweiten Werkzeugteil.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat einen T-förmigen Querschnitt aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat einen V-förmigen Querschnitt aufweist.

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebungsmittel Kolben (20 - 27) sind, die sich in Zylindern (17) bewegen, die mit dem Hohlraum des zweiten Werkzeugteils (5) in Verbindung stehen.

17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Extrudat (42) im Querschnitt die Form eines länglichen Rechtecks mit langen und kurzen Seiten aufweist, wobei die Verschiebungsmittel den kurzen Seiten dieses rechteckigen Schnitts gegenüberliegen.

18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Bestandteile (1a) enthält, die sich geradlinig oder anderweitig geordnet ausrichten lassen, und daß die pulsierenden Verschiebungen der sich bewegenden Verschiebungsmittel (20 - 27) eine sich aus der Einwirkung einer Scherung ergebende Ausrichtung (1b) dieser Bestandteile bewirken.

19. Verfahren nach Anspruch 18 zur kontinuierlichen Formung eines extrudierten Produkts aus einem Verbundstoff, der aus einem Kunststoff-Trägermaterial und ausrichtbaren Bestandteilen in Form von Glasfasern, sonstigen Fasern oder anderen länglichen Partikeln besteht.

20. Verfahren nach Anspruch 18 zur kontinuierlichen Formung eines extrudierten Produkts aus einem homogenen Stoff, in welchem molekulare Gebilde oder andere strukturelle Bestandteile die Fähigkeit zu einer nutzbaren physikalischen Ausrichtung besitzen.

21. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hart/Weich-Grenzfläche (40) im Extrudat gebildet wird, wenn sich dieses im zweiten Werkzeugteil befindet, und daß die Schmelze (41) in der Nähe dieser Grenzfläche den synchronisierten Bewegungen dieser Verschiebungsmittel ausgesetzt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in mindestens einem der beiden Werkzeugteile Hindernisse (112) befinden, die erfordern, daß sich das Extrudat teilt und dann wieder verbindet, um diese Hindernisse auf seinem Weg durch das Werkzeug zu umgehen, und daß die Einwirkung der Scherung zur Folge hat, daß eine unerwünschte Ausrichtung der Bestandteile, die sich ansonsten aus dem Teilungs- und Verbindungsvorgang ergäbe, beseitigt wird.

23. Vorrichtung zur kontinuierlichen Formung eines extrudierbaren Materials zu einem extrudierten Produkt, bestehend aus einem Werkzeug, das nacheinander ein erstes Teil (4), durch das hindurch sich das Material unter Veränderung des Querschnitts in Richtung einer Extrusionsachse (11) extrudieren läßt, und ein zweites Teil (5) mit einem Hohlraum, durch den sich das vom ersten Teil erzeugte Extrudat in Längsrichtung bewegt, aufweist, gekennzeichnet durch mindestens zwei bewegliche Verschiebungsmittel (20 - 27), die mit dem Hohlraum des zweiten Werkzeugteils an in Querrichtung getrennten Bereichen seines Querschnitts in Verbindung stehen, und durch Mittel (28 - 36) zur Synchronisation der Bewegungen dieser Verschiebungsmittel dergestalt, daß sich, wenn eines dieser Mittel innerhalb eines dieser Bereiche der Außenseite des Querschnitts die Hinbewegung ausführt, ein anderes dieser Mittel innerhalb eines in Querrichtung getrennten Bereichs der Außenseite die Rückbewegung ausführt, wobei die Verschiebungen in Bezug auf die Extrusionsachse eine quer verlaufende Richtungskomponente aufweisen

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebungsmittel sich in Kammern (17) bewegen, die sich von der Wand des Hohlraums des zweiten Werkzeugteils weg erstrecken.

25. Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch Mittel (9, 8a, 8b, 10) zur Zwangskühlung des zweiten Werkzeugteils und damit auch der Oberfläche des darin befindlichen Extrudats.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch Mittel (14, 15) zur Erwärmung des zweiten Werkzeugteils in der Nähe der Kammern (17) , in denen sich die Verschiebungsmittel (20 - 27) bewegen.

27. Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine Rückflußsperre (51), die sich in Flußrichtung vor den Verschiebungsmitteln befindet, um zu verhindern, daß die sich ergebenden Verschiebungen einen Rückflug des Materials in Bereiche bewirken, die sich in Flußrichtung vor der Rückflug Sperre befinden.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Verschiebungsmittel (20, 24) die Funktion der Rückflußsperre übernimmt.