Vorrichtung und Verfahren zur gezielten Verformung eines extrudierten Kunststoffprofils

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gezielten

Verformung eines extrudierten Kunststoffprofils mit den

Merkmalen des Anspruchs 1 und Verfahren zur gezielten

Verformung eines extrudierten Kunststoffprofils mit den

Merkmalen des Anspruchs 12.

Kunststoffprofile werden häufig durch Extrudieren erzeugt. Im Extruder wird eine weitgehend homogene Schmelze aufbereitet und auf einen Druck von etwa 200 bis 400 bar und eine

Temperatur von etwa 200°C gebracht. Die Schmelze wird infolge des hohen Druckes durch eine Extrusionsdüse gepresst. Der Ausgang der Extrusionsdüse für die Schmelze weist annähernd die Kontur des gewünschten Kunststoffprofils auf.

Nach der Düse gelangt das extrudierte KunstStoffprofil (in Form eines Schmelzestrangs) in eine Kalibrierungsvorrichtung, um in dieser unter Beibehaltung der Profilkontur abgekühlt zu werden. Kalibrierungsvorrichtungen für die Herstellung

vergleichsweise komplizierter Kunststoffprofile, wie z.B.

Fensterprofile, weisen üblicherweise einen

Trockenkalibrierungsbereich und einen anschließenden

Nasskalibrierungsbereich auf.

Die Trockenkalibrierung weist mindestens einen Kaiibratorblock auf. In dem mindestens einen Kaiibratorblock wird der noch weiche Kunststoff des extrudierten Kunststoffprofils mittels eines angelegten Unterdrucks an die profilnahe Wandung

angesaugt. Die Wärme gelangt aus dem Kunststoffprofil in die Kalibrierungsvorrichtung. Die Kühlung der

Kalibrierungsvorrichtung erfolgt durch Kaltwasser, welches durch Kühlkanäle in der Nähe der Wandungen geführt wird. Die Nasskalibrierung weist üblicherweise mindestens einen Vakuumtank auf, wobei bei mehreren Vakuumtanks diese

hintereinander angeordnet sind. In den Vakuumtanks hat

Kühlwasser direkten Kontakt zum extrudierten Kunststoffprofil . Da das Kunststoffprofil beim Eintritt in die Nasskalibrierung noch immer verformbar ist, sind innerhalb des mindestens einen Vakuumtanks noch Kalibrierblenden oder weitere, vereinfachte Kaiibratorblöcke angeordnet, um das Kunststoffprofil bis zum Abkühlen und Erreichen eines formstabilen Zustandes zu

unterstützen und in Form zu halten. Ist das Kunststoffprofil im Inneren auf etwa 20 bis 50°C abgekühlt, liegt in der Regel ein formstabiler Zustand vor und es ist keine weitere

Unterstützung und Kühlung in einem Vakuumtank erforderlich.

Das Kunststoffprofil gelangt nach der Nasskalibrierung in einen Profilabzug und anschließend zu einer Ablängsäge. Die abgelängten Kunststoffprofile kühlen in der Luft auf

Raumtemperatur ab und werden anschließend in Paletten bis zur Weiterverarbeitung gelagert.

Ein wichtiges Qualitätsmerkmal von extrudierten

Kunststoffprofilen ist die Geradheit.

Kunststoffprofile, wie z.B. Hohlkammerprofile für

Fensterprofile, weisen oft einen im Wesentlichen symmetrischen Querschnitt auf. Solche Kunststoffprofile können mit der gewünschte Geradheit herstellt werden, wenn die

Kaiibratorblöcke und die Kalibrierblenden über die gesamte Kalibrierlänge exakt entlang einer Geraden ausgerichtet sind (z.B. an Anschlagkanten, Zentrierbohrungen, einer freien

Einstellung durch die aufgebrachte Zugkraft oder eine

Linealvorrichtung) und die Abkühlung auf allen vier

Hauptseiten des Kunststoffprofils mit jeweils gleicher

Intensität erfolgt. Kunststoffprofile mit asymmetrischem Aufbau, z.B. ein Hohlkammerprofil mit einem abstehenden, einwandigen Profilteil (z.B. einem Steg), neigen dazu, sich zu krümmen, wenn sie in einer „geraden Kalibrierung" abgekühlt werden. Der Grund liegt in der unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeit

unterschiedlicher Teile des Kunststoffprofils : Das abstehende, einwandige Profilteil kühlt wesentlich schneller aus als der massivere Hohlkammerteil.

Im Zuge der Abkühlung verkürzen sich alle Dimensionen aufgrund des thermischen Ausdehnungskoeffizienten.

In dem Maße, wie sich der Hohlkammerteil nach dem Erreichen der Endlänge des einwandigen Profilteils verkürzt, verkrümmt sich das gesamte Kunststoffprofil, wenn dieses nicht durch äußere Kräfte gerade gehalten wird. D.h., asymmetrische

Kunststoffprofile (im oben angeführten Sinne) erfordern über das ledigliche Abkühlen hinausgehende Maßnahmen, um nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wirklich gerade zu sein. Hierfür sind grundsätzlich mehrere Möglichkeiten bekannt.

Eine Möglichkeit zum Herstellen von geraden

Kunststoffprofilen, wenn diese wegen Asymmetrie zum Verkrümmen neigen, ist ein „Gegenbiegen" im Bereich der

Kalibrierungsvorrichtungen. D.h., in jenem Längsbereich der Kalibrierungsvorrichtung, in dem die Außenwände des

Kunststoffprofils weitgehend abkühlen, werden die

Kalibrierelemente (z.B. Kaiibratoren oder Kalibrierblenden) gezielt schräg zu einer geraden Ausrichtung angeordnet, so dass das durchlaufende Kunststoffprofil einer gekrümmten Linie folgt. Dadurch wird das Kunststoffprofil in einer gekrümmten Form abgekühlt .

Die künstlich hervorgerufene Krümmung ist dabei so gewählt, dass diese der Krümmung genau entgegengesetzt ist, die siel beim Abkühlen des Kunststoffprofils ergeben würde. Im Endergebnis führt das Abkühlen somit zu einer Kompensation der gezielt aufgebrachten Krümmung und führt zu einem geraden Kunststoffprofil .

Das Gegenbiegen ist somit das gezielte Aufbringen einer ersten Verformung vor der Abkühlung des Kunststoffprofils, wobei die zweite Verformung durch die Abkühlung die erste Verformung kompensiert und zu einem geraden Kunststoffprofil führt.

Die erste Verformung wurde im obigen Fall durch ein

Schrägstellen der Trockenkalibrierung, sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung, gegenüber der

Nasskalibrierung erreicht. Ein Schrägstellen von Kaiibratoren innerhalb der Trockenkalibrierung wird z.B. in der WO

2006096898 AI beschrieben.

Es besteht die Aufgabe, einfache und effiziente Vorrichtungen und Verfahren zur gezielten Verformung von extrudierten

Kunststoffprofilen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dabei dient eine Versteilvorrichtung zur gezielten räumlichen Einstellung mindestens eines Kalibrierelements in einer

Kalibrieranlage, wobei dem extrudierten Kunststoffprofil während der Kalibrierung durch das mindestens eine

Kalibrierelement eine vorbestimmte Krümmung aufprägbar ist. Eine aufwändige schräge Anordnung von Teilen der gesamten Kalibrieranlage kann damit entfallen. Die gezielte Verformung kann genau an den Stellen erfolgen, an denen die beste Wirkung erzielbar ist . Vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Kalibrierelement als Kalibrierblende oder Tankkalibrator zur Stützung des

Kunststoffprofils ausgebildet ist.

Vorteilhaft ist es, wenn die Extrusionsrichtung des mindestens einen Kalibrierelements gegenüber der Extrusionsachse als lineare Fortsetzung der Extrusionsdüse abweicht, insbesondere versetzt und / oder winklig angeordnet ist. Diese Abweichungen sind dazu geeignet, die Verkrümmung im extrudierten

Kunststoffprofil zu erzeugen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Versteilvorrichtung mindestens eine Verschiebemöglichkeit quer zur Extrusionsrichtung und / oder eine Verschwenkmöglichkeit aus der Ebene der Extrusion heraus auf, wobei insbesondere ein manuell betätigbarer Verstellhebel für mindestens eine der Verstellmöglichkeiten vorgesehen ist. Durch die Verwendung mindestens einer Skala zur Identifikation und / oder

Einstellung der geometrischen Position des mindestens einen Kalibrierelementes kann auf einfache und reproduzierbare Weise eine Krümmung eingestellt werden.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn mindestens zwei

Kalibrierelemente in Extrusionsrichtung hintereinander

gelenkig und / oder verschieblich miteinander verbunden sind, wobei die gelenkige Verbindung insbesondere zwei rotatorische Freiheitsgrade erlaubt. Dadurch können die Kalibrierelemente sehr genau auf die Krümmung eingestellt werden, die für die erste gezielte Verformung benötigt wird. Die zweite Verformung tritt dann beim Abkühlen des extrudierten Kunststoffprofils ein .

Auch ist es vorteilhaft, wenn das in Extrusionsrichtung erste und / oder letzte Kalibrierelement mit einer Wandung eines Vakuumtanks gelenkig und / oder verschieblich verbunden ist In einer weiteren Ausführungsform ist das mindestens eine Kalibrierelement mit einem durch die Versteilvorrichtung, insbesondere durch eine manuell betätigbare

Versteilvorrichtung, verstellbaren Biegeträger zur Definition einer Krümmung im Extrusionsprofil verbunden. Ein Biegeträger kann z.B. manuell einfach auf eine komplexe Raumkrümmung eingestellt werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die

Biegesteifigkeit des Biegeträgers mindestens abschnittsweise fünf- bis fünfzigmal so groß ist, wie die des extrudierten Kunststoffprofils . Mit diesen Biegesteifigkeiten kann eine stabile Ausrichtung der Kalibrierelemente erreicht werden. Dazu kann es vorteilhaft sein, wenn der Querschnitt des

Biegeträgers entlang einer Längserstreckung und / oder die Biegesteifigkeit mindestens abschnittsweise variabel ist.

Damit kann die Verformung des Biegeträgers gezielt beeinflusst werden. Z.B. setzt der Biegeträger in Bereichen mit großem Querschnitt einer Verformung einen größeren Widerstand

entgegen .

Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur gezielten

Verformung, insbesondere zum Gegenbiegen eines extrudierten Kunststoffprofils, gelöst.

Dabei wird eine erste Verformung, insbesondere eine Krümmung, auf das extrudierte Kunststoffprofil mittels einer

Versteilvorrichtung aufgebracht und dient zur gezielten räumlichen Einstellung mindestens eines Kalibrierelements in einer Kalibrieranlage. Vorteilhaft ist es, wenn nach dem

Aufbringen der ersten Verformung das Kunststoffprofil

abgekühlt wird, wobei auf Grund der Abkühlung eine zweite Verformung eintritt, die der ersten Verformung entgegengesetzt ist, so dass ein im Wesentlichen gerades Kunststoffprofil vorliegt . Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen und Figuren beispielhaft dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines Kunststoffprofils mit der Eigenschaft, sich beim Erstarren zu verkrümmen;

Fig. 1A: eine perspektivische Ansicht des Kunststoffprofils aus Fig. 1 nach der Verkrümmung;

Fig. 2: eine perspektivische Ansicht eines Kalibrierelements auf einer Basisplatte;

Fig. 3 Seitenansicht eines Vakuumtanks mit einander

verbundenen Kalibrierelementen auf Basisplatten;

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Vakuumtank gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Vakuumstanks mit fünf Kalibrierelementen auf Basisplatten;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer

Versteilvorrichtung für eine Basisplatte;

Fig. 7 eine Detailansicht der Fig. 6 mit einer Skala für die Einstellung der Versteilvorrichtung;

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung eines

Kalibrierblendenträgers mit zwei Blenden als weitere

Ausführungsform;

Fig. 9 eine Ansicht des Kalibrierblendenträgers nach Fig. 8 mit einer Befestigungsvorrichtung;

Fig. 10 eine Seitenansicht eines Vakuumtanks mit einer

Ausführungsform mit Biegeträger im Ausgangszustand; Fig. 11 eine Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 10 mit einem Biegeträger und einer Versteilvorrichtung im

ausgelenkten Zustand;

Fig. 12 eine Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 11, ohne Kunststoffprofil ;

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung einer

Versteilvorrichtung für einen Biegeträger;

Fig. 14 eine Ausführungsform mit der Darstellung einer

Extrusionsbahn in Seitenansicht;

Fig. 15 eine weitere Ausführungsform mit einer Darstellung der Extrusionsbahn in Seitenansicht.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gegenbiegen mittels mindestens einer

Versteilvorrichtung 50 innerhalb einer

Kalibrierungsvorrichtung, insbesondere einer Nasskalibrierung. Im Weiteren werden Ausführungsformen in Bezug auf eine

Nasskalibrierung beschrieben.

Die Stützelemente für das Kunststoffprofil 10 innerhalb des mindestens einen Vakuumtanks werden gezielt aus der

üblicherweise fluchtenden Anordnung verschoben oder schräg gestellt, so dass das Kunststoffprofil 10 innerhalb des mindestens einen Vakuumtanks einer gekrümmten Linie folgen muss .

Im Folgenden werden einige Begriffsdefinitionen eingeführt, die im Zusammenhang mit den Fig. 14 und 15 noch näher

erläutert werden. Unter der Extrusionsrichtung E wird die Richtung verstanden, mit der das Kunststoffprofil 10 durch die Kalibrierstrecke läuft .

Unter der Extrusionsachse A wird der Weg verstanden, den der Schwerpunkt des Querschnittes des Kunststoffprofils 10 bei der üblicherweise linearen Anordnung der Kalibrierelemente 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 29 durchwandert.

Unter der Extrusionsbahn B wird der Weg verstanden, den der Schwerpunkt des Querschnittes des Kunststoffprofils 10

tatsächlich durchwandert.

Die Extrusionsbahn B kann durchgehend koaxial zur

Extrusionsachse A verlaufen (bei linearer Anordnung der

Kalibrierelemente) oder von dieser bereichsweise abweichen (bei einer Auslenkung des Profils im Sinne einer

aufgezwungenen Verkrümmung gemäß der vorliegenden Erfindung) .

Ein Einstellungsparameter für eine Vorrichtung und ein

Verfahren zur gezielten Verformung eines Kunststoffprofils 10 ist, an welcher Längsposition der Kalibrierstrecke ein

Gegenbiegen erfolgt.

Erfolgt das Gegenbiegen im - in Extrusionsrichtung E gesehen - vordersten Bereich des Vakuumtanks 40, also knapp nach dem Eintreten des Kunststoffprofils 10 in die Nasskalibrierung, ist der Effekt nicht so groß. Das Kunststoffprofil 10 weist an dieser Stelle eine dünne, bereits erkaltete Außenschicht und einen noch schmelzflüssigen Kunststoff im Inneren auf.

Die Schmelze wird daher nur kurzzeitig gedehnt und / oder gestaucht und folgt mehr oder weniger widerstandslos dieser Verformung. Kommt es dann zur Verfestigung der Innenseite von den Außenwänden des Kunststoffprofils 10, ist das Kunststoffprofil 10 bereits wieder gerade ausgerichtet und von der vorherigen Verkrümmung nur ein kleiner Effekt bewirkt.

Erfolgt das Gegenbiegen im - in Extrusionsrichtung E gesehen - hinteren Bereich der Nasskalibrierung, sind alle Außenwände bereits verfestigt. Durch das Krümmen werden die verfestigten Bereiche nur kurzzeitig elastisch gedehnt oder gestaucht, um nach Wegfall der erzwungenen Krümmung zurück zu federn. Auch dadurch wird nur ein kleiner Effekt hinsichtlich

Geraderichtens bewirkt.

Der größte Effekt wird erreicht, wenn die erste Verformung durch das Gegenbiegen in jenem Bereich aufgebracht wird, in dem die innere Schicht der Kunststoffprofil-Außenwände gerade erstarrt. Genau dieser Krümmungszustand, allerdings in

abgeschwächter Form, wird „eingefroren".

Je schneller ein bestimmtes Kunststoffprofil 10 extrudiert wird, umso länger muss die Kalibrierstrecke sein, um das

Kunststoffprofil 10 ausreichend abzukühlen. Das bedeutet auch, dass das Erstarren der inneren Schicht in Extrusionsrichtung E „weiter hinten" erfolgt.

Die effektivste Position für das Gegenbiegen entlang der

Längsrichtung der Nasskalibrierung hängt also außer von den bekannten Faktoren zusätzlich von der

Extrusionsgeschwindigkeit ab. Im Zuge der

Produktivitätssteigerungen wird die Extrusionsgeschwindigkeit ständig erhöht. Dem trägt diese Erfindung Rechnung, weil das Gegenbiegen nunmehr innerhalb der Nasskalibrierung an

beliebigen Stellen durchgeführt werden kann.

Grundsätzlich ist es möglich, ein Gegenbiegen in alle zwei Raumrichtungen gleichzeitig durchzuführen. Auch ist es

grundsätzlich möglich, wenn in der Praxis wahrscheinlich el selten, dass die erste Verformung und die entgegengesetzte zweite Verformung zusätzlich oder allein eine Verdrehung aufweisen .

Bei üblichen Kalibrierungen ist ein Biegen in nur eine

Richtung grundsätzlich möglich: Der Einlaufbereich, hier die Trockenkalibrierung, und der Auslaufbereich des

Kunststoffprofils 10, hier die hinteren Vakuumtanks 40, sind normalerweise in Extrusionsrichtung E fluchtend angeordnet. Wird nunmehr im Sinne des Gegenbiegens eine Krümmung eines Kalibrierbereiches z.B. nach rechts gewünscht, so muss

zwangsweise vor oder nach diesem Bereich auch eine Krümmung in die Gegenrichtung, also nach links, erfolgen, um einen

geschlossenen Linienzug von vorne bis hinten beizubehalten.

Als besonders zweckmäßig hat sich herausgestellt, wenn man die „Hauptkrümmung", also die Krümmung, welche man dem

Kunststoffprofil 10 aufzwingen will, und die entgegensetzt zur Krümmung des Kunststoffprofils 10, welche ohne besondere

Maßnahmen eintreten würde, gerichtet ist, auslaufseitig im Biegebereich anordnet. Einlaufseitig im Biegebereich liegt dabei auch eine zur Hauptkrümmung entgegengesetzte Krümmung. Der Effekt dieser Krümmung ist schwächer ausgeprägt als jener der Hauptkrümmung, weil einlaufseitig noch „mehr Schmelze vorliegt", welche weniger stark die erzwungenen

Längsverformungen dauerhaft aufnehmen kann. Die Hauptkrümmung muss daher auch deutlich stärker ausgebildet sein als die „entgegengesetzte" Biegung des unbehandelten Kunststoffprofils 10 wäre, weil immer auch innere Spannungen aus bereits vor der Hauptkrümmung abgekühlten Bereichen und aus den erst danach abkühlenden Bereichen überlagert werden.

Im Folgenden werden anhand der in Fig. 14 und 15 dargestellten Ausführungsbeispiele die tatsächliche Extrusionsbahn B und die idealisierte Extrusionsachse A beschrieben. Die dabei verwendeten Maßangaben sind lediglich beispielhaft und geben typische Verhältnisses einer Extrusion wieder.

In Fig. 14 ist die Extrusionsbahn B eines Kunststoffprofils 10 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt, wobei die Extrusionsbahn B in fünf Abschnitten I bis V unterschiedliche Krümmungen aufweist.

Der Pfeil kennzeichnet die Extrusionsrichtung E. Die

Extrusionsbahn B beginnt, wenn die viskose Kunststoffmasse die Düse verlässt. In diesem Beispiel verläuft die Extrusionsbahn B in Zone I zunächst ca. 1 m gerade, kollinear zur

Extrusionsachse A. Danach krümmt sich die Bahn in Zone II in einem Längsbereich von ca. 400 mm nach unten, dann in Zone III über eine Länge von ca. 400 mm nach oben. In Zone IV, ca. 2 m lang, krümmt sich die Bahn wiederum nach unten, um danach in Zone V wieder koaxial zum Bereich I gerade zu verlaufen.

Bevorzugt wird die zweite Verformung, d.h. das Gegenbiegen innerhalb der Zone IV dem Kunststoffprofil 10 aufgeprägt, d. h. die Längsposition der Zone IV ist so zu wählen, dass während des Durchlaufens des Kunststoffprofils 10 durch diese Zone die Wand an der Innenseite (= Begrenzung der Hohlkammer) erstarrt .

Das gezielte Aufbringen der zweiten Verformung, d.h. des

Gegenbiegens, erfolgt tendenziell auch in Zone II. Da beim Durchlaufen dieses Bereichs jedoch der innere Wandbereich noch schmelzflüssig ist, wird diese Krümmung nicht dauerhaft „eingefroren". Die Krümmung in Zone III ist zur gewünschten Krümmung entgegengesetzt gerichtet. Diese Krümmung wird dem Kunststoffprofil ebenfalls nicht aufgeprägt, weil auch hier der innere Wandbereich noch unzureichend eingefroren wird. Die Verformung in den Zonen II und III ist somit als vorbereitend für die Verformungen in der Zone IV anzusehen; Zone II ist im selben Sinne gekrümmt, Zone III im

entgegengesetzten Sinne.

Prinzipiell ist auch eine andere Zoneneinteilung möglich, welche bei Verwendung eines Biegeträgers, wie später erläutert wird, Vorteile bietet. In Fig. 15 sind die Zonen I und II weitgehend identisch zur in Fig. 14 dargestellten

Ausführungsform .

Die Krümmung in Zone II weist tendenziell einen kleineren Radius auf. Hier soll jedoch die zweite Verformung (Krümmung) in der Zone III dem Kunststoffprofil aufgeprägt werden. Diese Zone ist länger ausgebildet als in der Ausführungsform der Fig. 15, weil das Erstarren der Innenseite der Wand in diesem Bereich weitgehend abgeschlossen werden soll. Die dem

Kunststoffprofil 10 aufgezwungene Krümmung erfolgt in dieser Darstellung „nach oben", entgegengesetzt wie zuvor

beschrieben .

Da auch hierbei ein Einschwenken in die Extrusionsachse erforderlich ist, was in der vergleichsweise kurzen Zone IV erfolgt, ist auch das Durchlaufen eines Bereichs mit einer Krümmung „nach unten" erforderlich. Diese Krümmung prägt sich aber nur untergeordnet auf das Profil auf, weil die Erstarrung der Wand in Zone III bereits weitgehend abgeschlossen sein sollte und sich die Krümmung der Zone IV weitgehend im

elastischen Bereich auswirkt, d.h. die unerwünschte Krümmung federt elastisch wieder zurück.

Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, wobei zunächst anhand von Fig. 1 und 1A das grundlegende Problem der Verformung dargestellt wird. In Fig. 1 ist ein Teil eines extrudierten Kunststoffprofils 10 mit der Eigenschaft zum unerwünschten Verkrümmen dargestellt. Der Pfeil E gibt die Extrusionsrichtung an. Unterhalb des Hohlkammebereichs 1 ist ein Profilteil als einwandiger Steg 2 angeordnet .

Das einwandige Profilteil 2 des Kunststoffprofils 10 kühlt relativ zum Hohlkammerbereich 1 rasch ab und bildet eine charakteristische Länge in Längsrichtung aus.

Der Hohlkammerbereich 1 kühlt vergleichsweise dazu langsamer ab. Solange die Temperatur über der Verfestigungstemperatur des verwendeten Kunststoffes (z.B. PVC) liegt, folgt die

Schmelze der Länge des einwandigen Profilteils 2. Bis zur Abkühlung des gesamten Kunststoffprofils 10 auf Raumtemperatur verkürzt sich der Hohlkammerbereich 1 weiter. Letztendlich ist bei Raumtemperatur der Hohlkammerbereich 1 kürzer als der des einwandigen Profilteils 2. Das Kunststoffprofil 10 ist daher insgesamt zur Seite des Hohlkammerbereichs 1 hin gekrümmt.

Dies ist in Fig. 1A schematisch dargestellt: Der

Hohlkammerteil 1 hat das untere einwandige Profilteil 2 nach oben gezogen.

In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsform dargestellt, bei der ein Kalibrierelement 20 auf einer Basisplatte 30 angeordnet ist. Dabei sind in der dargestellten Ausführungsform

Innenflächen alle kollinear angeordnet. Grundsätzlich ist es möglich, dass die Innenflächen auch gekrümmt ausgebildet sind.

Das Kalibrierelement 20 ist so ausgebildet, dass es ein

Kunststoffprofil 10, wie in Fig. 1 dargestellt, aufnehmen kann. Das Kalibrierelement 20 und die Basisplatte 30 werden, wie noch dargestellt werden wird, in die Nasskalibrierung einer Extrusionsanlage (aus Gründen der Übersichtlichkeit Y nicht dargestellt) eingesetzt. Die Extrusionsrichtung E ist durch einen Pfeil dargestellt.

Das Kalibrierelement 20 weist in dieser Ausführungsform innenliegende Kalibrierflächen auf, welche an die äußeren Konturen des Kunststoffprofils 10 (hier nicht dargestellt) angepasst sind.

Typischerweise weist das Kalibrierelement 20 eine Wanddicke etwa zwischen 2 und 4 mm auf, um eine gute Wärmeleitung aus dem Kunststoffprofil 10 in das umgebende Kühlwasser zu

bewirken. Grundsätzlich können die Wanddicken in bestimmten Bereichen, die dem Einsatzzweck angepasst sind, gewählt werden .

Die Basisplatte 30 ist dabei so gestaltet, dass mehrere

Basisplatten 30 der gleichen oder einer ähnlichen Ausbildung zu einer Art Kette verbunden werden können, so dass mehrere Basisplatten 30 (und damit Kalibrierelemente 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) in Längsrichtung hintereinander anordbar sind.

Auf den Basisplatten 30 sind jeweils Kalibrierelemente 20 für das gleiche Kunststoffprofil 10 angeordnet. In Fig. 2 ist schematisch ein Verbindungselement 36 (hier u.a. eine

Anlenköse) auf der Basisplatte 30 dargestellt, mit dem eine Verbindung zu anderen Basisplatten 30 herstellbar ist. Am anderen Ende der Basisplatte 30 ist eine Nut angeordnet, die mit einem entsprechenden Vorsprung auf einer anderen

Basisplatte 30 in Eingriff kommen kann. In Fig. 3 ist eine Ausführungsform mit einer solchen Verbindung zwischen den Basisplatten 30 dargestellt.

Dies bedeutet, dass die einzelnen Basisplatten 30 (und damit auch die Kalibrierelemente 20) einer Kette untereinander eine definierte Beweglichkeit z.B. um bestimmte Drehachsen aufweisen .

Die Verbindungselemente 36 der Basisplatten 30 können dabei eine Funktion wie z.B. ein Kardangelenk mit einer arretierten Verdrehrichtung oder ein Kreuzgelenk mit zwei Freiheitsgraden aufweisen. Zwei in Extrusionsrichtung E hintereinander

angeordnete Basisplatten 30 sind damit in Längsrichtung gelenkig verbunden. Sie können in zwei Hauptrichtungen, hier horizontal (Drehwinkel cpi) und vertikal (Drehwinkel ( 2 ) _f gegeneinander in einem Winkelbereich von etwa 0 bis 20° verschwenkt werden. Ein Verdrehen um die Längsachse (d.h. um eine Achse in Extrusionsrichtung E) ist bei dieser

Ausführungsform nicht möglich.

Das zusätzliche Verdrehen benachbarter Kalibrierelemente 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 ist technisch ebenfalls möglich, ist aber weitgehend bei der Profilextrusion häufig nicht notwendig, weil sich Profile zwar häufig verkrümmen, aber kaum um eine Längsachse verdrehen. Werden die hintereinander angeordneten Kalibrierelemente 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 in der „entscheidenden Längszone" systematisch um wenige Grade verdreht, so wird auch diese Verdrehung zumindest teilweise eingefroren. Damit können Profile hergestellt werden, welche einen leichten Längsdrall aufweisen oder es kann einem

unerwünschten Längsdrall entgegengewirkt werden.

Alternative Verbindungselemente 36 weisen elastische Teile z.B. aus Kunststoff oder Metall auf.

In den Fig. 3 bis 5 sind unterschiedliche Ansichten einer Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt. Die Seitenwände des Vakuumtanks 40 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit durchsichtig dargestellt. In Fig. 3 ist eine Seitenansicht dargestellt, wobei das hier nicht dargestellte Kunststoffprofil 10 von links in

Extrusionsrichtung E in den Vakuumtank 40 eintritt.

Die erste Basisplatte 31 ist eingangsseitig gelenkig an den Vakuumtank 40 gekoppelt, so dass sie in zwei Raumrichtungen verschwenkbar ist. In Fig. 3 ist erkennbar, dass die erste Basisplatte 31 nach unten geneigt ist, in der Draufsicht der Fig. 4 ist erkennbar, dass die erste Basisplatte 31 zusätzlich eine leichte Neigung nach rechts aufweist.

Jede weitere Basisplatte 32, 33, 34, 35 ist - in

Extrusionsrichtung E gesehen - an die vorhergehende

Basisplatte 31, 32, 33, 34 gekoppelt. Die letzte Basisplatte 35 ist ausgangsseitig wiederum beweglich an den Vakuumtank 40 gekoppelt, hier allerdings zusätzlich zur gelenkigen

Verbindung auch mit einer Verschiebemöglichkeit in

Extrusionsrichtung E, um Längenänderungen infolge diverser Auslenkungen ausgleichen zu können.

An jede Basisplatte ist ausgangsseitig eine hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte Versteileinrichtung 50 gelenkig angekoppelt (siehe Fig. 6 und 7), damit die

Position des ausgangsseitigen Endes der Basisplatten

festgelegt werden kann. Da die Basisplatten eine Kette bilden, kann mit den einzelnen Versteileinrichtungen ein gewünschter, geschlossener Linienzug der Basisplatten eingestellt werden, wodurch die Krümmung der Extrusionsbahn B gezielt einstellbar ist. Die Krümmung ist hier insbesondere als eine Abweichung von der Extrusionsachse A zu verstehen. Es ergibt sich daher - als Folge der abschnittweisen Anpassung der Krümmung - für das Kunststoffprofil 10 ein „harmonischer Kurvenverlauf"

(insbesondere knickfreier Verlauf) der auf den Basisplatten 31, 32, 33, 34, 35 aufgesetzten Kalibrierelementen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28. Das durchlaufende Kunststoffprofil 10 v zwischen den Kalibrierelementen 21, 22, 23, 24, 25 mit

vergleichsweise großen Radien gekrümmt, ein „stufenartiger Versatz" im Kunststoffprofil 10 wird vermieden.

Es ergibt sich daher - trotz der abschittsweisen Anpassung der Krümmung für das Kunststoffprofil 10 - ein „harmonischer

Kurvenverlauf" (insbesondere knickfreier Verlauf) der auf den Basisplatten 31, 32, 33, 34, 34 aufgesetzten Kalibrierelemente 21, 22, 23, 24, 25. Das durchlaufende Kunststoffprofil 10 wird zwischen den Kalibrierelementen 21, 22, 23, 24, 25 mit

vergleichsweise großen Radien gekrümmt, ein „stufenartiger Versatz" im Kunststoffprofil 10 wird vermieden.

In anderen Ausführungsformen sind mehr als eine Basisplatte

31, 32, 33, 34, 35 mit einer Versteilvorrichtung 50 gekoppelt (siehe Fig. 11, 12) . Wenn nur eine Versteilvorrichtung 50 vorhanden ist, so ist es nicht zwingend, dass diese an der letzten Basisplatte 35 angreift; es ist durchaus möglich, dass die Versteilvorrichtung 50 an eine Basisplatte 31, 32, 33, 34, 35 in der Mitte oder dem Anfang des Vakuumtanks 40 angreift. Da die Basisplatten 31, 32, 33, 34, 35 untereinander gelenkig verbunden sind, wird die Bewegung von einer Basisplatte 31,

32, 33, 34, 35 auf die jeweils anderen Basisplatten 31, 32,

33, 34, 35 übertragen.

Es ist auch nicht zwingend, dass die Versteilvorrichtung 50 jeweils an den Basisplatten 31, 32, 33, 34, 35 angreift.

Vielmehr ist auch möglich, dass die Versteilvorrichtung 50 zumindest teilweise an den Kalibrierelementen 21, 22, 23, 24, 25 angreift .

In den Fig. 6 und 7 sind Einzelheiten einer mechanischen

Ausführungsform der Versteilvorrichtung 50 dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind der Vakuumtank 40, die Basisplatten 31, 32, 33, 34, 35 und die Kalibrierelemente 21, 22, 23, 24, 25 hier nicht dargestellt.

Der Verstellhebel 51 greift mit zwei Zapfen 52, 53 in einen Schlitz am - in Extrusionsrichtung E - Ende der Basisplatte 31, 32, 33, 34, 35 ein. Wird das Hebelsystem axial (siehe Pfeil A) verschoben, dann wird das ausgangsseitige Ende der Basisplatte 31, 32, 33, 34, 35 seitlich verschoben. Diese Auslenkung führt zu einer horizontalen Verschiebung der

Basisplatten 31, 32, 33, 34, 35, wie sie z.B. in Fig. 4 erkennbar ist.

Wird der Verstellhebel 51 verdreht (Winkel ) , so wird das Ende der Basisplatte 31, 32, 33, 34, 35 angehoben bzw.

abgesenkt. Dies führt zu den vertikalen Auslenkungen, wie sie z.B. in Fig. 3 erkennbar sind.

Insgesamt kann somit durch die axiale Verschiebung AX eine Auslenkung des Kunststoffprofils quer zur Extrusionsachse A erreicht werden. Die Verschwenkung führt zu einer vertikalen Auslenkung des Kunststoffprofils 10 aus der Ebene der

Extrusionsachse A heraus.

Der Lagerbock 54 für das Hebelsystem ist im Bereich der

Seitenwand angeordnet und gegenüber dieser abgedichtet. Die Welle des Hebelsystems ist in diesem Lagerbock 54 axial verschiebbar und verdrehbar gelagert und ebenfalls

flüssigkeitsdicht eingebettet.

Auf der Welle und auf dem Lagerbock 54 sind Skalen 55, 56, angeordnet, so dass die Stellung des Hebelsystems (und damit die Stellung der damit gekoppelten Basisplatte 31, 32, 33, 34, 35) abgelesen werden kann. Anhand dieser Messwerte ist später eine Wiedereinstellung der einmal aufgefunden Positionierung der Basisplatten möglich. Die in Fig. 6 und 7 dargestellte Ausführungsform des Hebelsystems ist mechanisch von Hand verstellbar, was im

Rahmen der Fertigung durchaus Vorteile bietet. Alternativ ist mindestens ein Teil der Versteilvorrichtung 50 hydraulisch, motorisch oder pneumatisch angetrieben. Durch Weg- und

Winkelsensoren könnte die Position der Basisplatte 31, 32, 33, 34, 35 erfasst oder eingestellt werden. Durch einen damit gekoppelten Rechner könnten bestimmte geometrische Formen eingestellt werden. Auch könnte die Versteilvorrichtung 50 mit einer automatischen Regelung betrieben werden, so dass die Einstellung sich während der Extrusion automatisch ändert.

Anstelle oder in Kombination mit den Kalibrierelementen 21, 22, 23, 24, 25 können Kalibrierblenden als Kalibrierelemente

21, 22 eingesetzt werden, wie sie beispielsweise in Fig. 8 dargestellt sind. Diese werden auf Basisplatten 30 angeordnet, wie sie z.B. in Fig. 9 dargestellt ist. Diese Ausführungsform wird im Folgenden zusammen mit den Fig. 10 und 11 erläutert.

Die Kalibrierblenden 21, 22 erfüllen prinzipiell den gleichen Zweck wie die Kalibrierelemente 21, 22, 23, 24, 25 in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 5, wobei sie das

Kunststoffprofil nur über einen kleinen Längsbereich

unterstüt zen .

Die Basisplatten 31, 32, 33, 34, 35 können hier einfacher gestaltet sein als bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 1 bis 3, wenn eine andere Art der Verbindung der Basisplatten 31, 32, 33, 34, 35 gewählt wird. Die in Fig. 10 bis 12

dargestellte Ausführungsform weist acht Kalibrierblenden 21,

22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 als Kalibrierelemente auf, die alle über einen verformbaren, insbesondere elastischen Biegeträger 70 miteinander gekoppelt sind und in einem Vakuumtank 40 angeordnet sind. In Fig. 10 ist das Kunststoffprofil 10 eingezeichnet, das in Extrusionsrichtung E durch die Kalibrierblenden 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 geführt wird. Durch die Kopplung über den Biegeträger 70 ist es nicht notwendig, einzelne

Verbindungselemente 36 vorzusehen.

Die Kalibrierblenden 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 werden auf den Biegeträger 70 aufgesetzt. Dieser Biegeträger 70 übernimmt die Aufgabe, mehrere Kalibrierblenden 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 entlang einer harmonischen (d.h. knickfreien), räumlich verlaufenden Kurve anzuordnen. Wie zuvor sind hier wieder Auslenkungen in zwei Raumrichtungen möglich, um eine komplexe erste Verformung des Kunststoffprofils zu erreichen.

Im Ausgangs zustand (siehe Fig. 10) ist im Vakuumtank 40 ein gerader Biegeträger 70 eingebaut. Mit dem Biegeträger 70 sind fünf Basisplatten 31, 32, 33, 34, 35 verbunden, auf die insgesamt acht Kalibrierblenden 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 aufgesetzt sind. Nicht jede Basisplatte 31, 32, 33, 34, 35 ist dabei mit je zwei Kalibrierblenden 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 versehen.

Alle Kalibrierblenden 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 sind fluchtend entlang der Extrusionsachse ausgerichtet. Das in Fig. 10 und 12 (nicht in Fig. 11) dargestellte

Kunststoffprofil 10 läuft durch alle Kalibrierblenden 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 hindurch.

Der Biegeträger 70 weist eine mäßige Biegesteifigkeit auf, so dass er z.B. mit Handkraft räumlich verbogen werden kann.

Prinzipiell kann der Biegeträger 70 aus Kunststoff bestehen wie z.B. Polyethylen oder PVC, oder auch aus Metall, z.B.

Stahl, oder glasfaserverstärkten Kunststoffen. Auch

Verbundwerkstoffe sind denkbar. Grundsätzlich können auch typische Elektrokabel mit einem Außendurchmesser zwischen 20 und 40 mm als Biegeträger 70 verwendet werden.

Dabei muss darauf geachtet werden, dass die Biegesteifigkeit des Biegeträgers 70 in Anbetracht der Anzahl der

Unterstützungsstellen nicht zu gering ist (dann weicht die Extrusionsbahn B unkontrollierbar vom gewünschten harmonischen Verlauf ab) und nicht zu groß ist (dann erfordert das

Verstellen unnötigerweise sehr große Kräfte, welche dann nicht mehr von Hand aufgebracht werden können) .

Der Querschnitt des Biegeträgers 70 ist dabei

vorteilhafterweise so bemessen, dass die Biegesteifigkeit (Biegesteifigkeit = Trägheitsmoment x E-Modul) ein Verbiegen des Biegeträgers 70 mit Handkraft erlaubt. Dabei sollten etwa Auslenkungen aus der Ausgangsstellung bis zu 50 mm erreicht werden können.

Andererseits sollte die Biegesteifigkeit des Biegeträgers 70 vorzugweise höher sein, als jene des herzustellenden

Kunststoffprofils 10. Bevorzugt ist die Biegesteifigkeit des Biegeträgers 70 fünf- bis fünfzig-mal so groß wie jene des Kunststoffprofils 10.

Im Ausgangs zustand weist der Biegeträger 70 eine lineare Form auf. Vorteilhafterweise ist der Biegträger 70 mit zwei unterschiedlichen Einspannungen der Enden ausgebildet

Einlaufseitig (in Fig. 10, 11 12 jeweils links) wird der

Biegeträger 70 fest eingespannt, er weist sozusagen ein „Festlager auf". Das heißt, beim Biegen knickt er nicht an der Einspannstelle ab, sondern krümmt sich.

Ausgangsseitig ist der Biegeträger 70 in Längsrichtung

verschiebbar gelagert, aber ebenfalls axial fest ausgericht parallel zur Extrusionsachse A. Dies ist zweckmäßig, um

Längenänderungen infolge unterschiedlicher Auslenkungen ausgleichen zu können.

Zwei Versteilvorrichtungen 40, 41 erlauben eine Auslenkung des Biegeträgers 70 in vertikaler und in horizontaler Richtung. Die Versteilvorrichtungen 40, 41 sind hier ähnlich

ausgebildet, wie dies in Fig. 6 und 7 beschrieben wurde.

Grundsätzlich können aber auch andere Gestaltungen verwendet werden .

In Abhängigkeit von der Längsposition der Versteilvorrichtung 40, 41 und der Art der Einspannung der Biegeträgerenden ergibt sich ein charakteristischer, knickfreier, räumlicher

Kurvenverlauf des Biegeträgers 70.

Abhängig davon bilden auch die Kalibrierblenden 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 diesen Kurvenverlauf nach und zwingen dem Kunststoffprofil 10 eine Krümmung auf. Das Kunststoffprofil 10 erstarrt zumindest teilweise in einer verkrümmten Form, welche letztendlich - nach den eingangs beschriebenen Vorgängen beim Abkühlen - zu einem geraden Kunststoffprofil 10 führt.

In einer alternativen Ausführungsform können die Enden des Biegeträgers 70 auch gelenkig gelagert werden, analog wie dies bei der kettenartigen Anordnung von starren Basisplatten 31, 32, 33, 34, 35 in den Fig. 3 bis 5 gezeigt wurde.

In diesem Fall kann durch das Verstellen ein Knicken des

Biegeträgers 70 in der Lagerung erfolgen. Ist das Gelenk mittig zwischen den benachbarten Kalibrierelementen

angeordnet, so erfolgt dennoch eine harmonische Biegung des Kunststoffprofils 10 ohne Auftreten eines störenden Versatzes.

Der Querschnitt des Biegeträgers 70 kann auch über die Länge unterschiedlich sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Biegeträger 70 stückweise aus Materialien mit

unterschiedlicher Biegesteifigkeit ausgebildet sein.

Damit kann die Charakteristik der Krümmungslinie des

Biegträgers 70 und damit auch des Kunststoffprofils 10 gezielt verändert werden. Je nach Lage der Krafteinleitungspunkte und dem sich daraus ergebenden Momentenverlauf kann bereichsweise ein annähernd kreisbogenförmiger Verlauf der Biegelinie bewirkt werden.

In Fig. 13 ist eine Versteilvorrichtung 40 für einen

Biegeträger 70 perspektivisch dargestellt. Der Biegeträger 70 und andere Einheiten sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Diese Versteilvorrichtung 50 ist ähnlich gestaltet wie jene für die Basisplatten 30 (siehe Fig. 6 und 7) . Abweichend zu dieser greift die Versteilvorrichtung 50 hier mittels eines Kugelgelenkes an. Ein Zapfen des Kugelgelenkes ist fest mit dem Biegeträger 70 verbunden. Der Abstand des Kugelkopfes zur Verstellwelle ist variabel ausgeführt, um erzwungene

Längenänderungen dieses Hebels ausgleichen zu können. Ein Abschnitt des Biegeträgers 70 kann daher durch die

Versteilvorrichtung 50 in einem bestimmten Bereich

positioniert werden. Da die Enden des Biegeträgers in einer bestimmten Position relativ zur Extrusionsachse A festgelegt sind, ergibt sich ein harmonischer Verlauf der Extrusionsbahn B.

Ein Vorteil einer Ausführungsform unter Verwendung eines

Biegeträgers 70 ist, dass weniger Versteilvorrichtungen 50 erforderlich sind. Mit lediglich zwei Versteilvorrichtungen 50 kann der Krümmungsverlauf bei einer Tanklänge bis ca. 1500 mm mit ausreichender Genauigkeit und Wirksamkeit eingestellt werden. Für Tanklängen bis 3000 mm sind drei Versteileinrichtungen 50 zweckmäßig. Sogar lediglich eine Versteileinrichtung 50 lässt ein wirksames „Gegenbiegen" bei Tanklängen bis 3000 mm zu, wenn darauf geachtet wird, dass der Bereich der größten Auslenkung in axialer Richtung genau mit dem Bereich des Kunststoffprofils 10 zusammenfällt, in dem „gerade der Innenbereich der Außenwände" erstarrt.

Die gezeigten Versteilvorrichtungen 50 (Fig. 6, 7 und 13) haben den Vorteil, dass die Verstellung während der Extrusion, also ohne Öffnen des Deckels des Vakuumtanks 40, vorgenommen werden kann. Das heißt, die Produktion wird beim Verstellen der Vorrichtung nicht unterbrochen. Außerdem sind die

Einstellungen leicht reproduzierbar, falls der Vakuumtank 40 für die Produktion von unterschiedlichen Kunststoffprofilen 10 verwendet wird. Prinzipiell kann auf die komfortable

Verstellung auch verzichtet werden, denn ein Verstellen erfolgt üblicherweise nur in der Anlaufphase eines

Produktionslaufes . Sind die optimalen Einstellungen gefunden, ist eine Produktion über mehrere Tage ohne Störungen absehbar. Im einfachsten Fall ist es durchaus auch sinnvoll, eine

Verstellung nur bei geöffnetem Tankdeckel des Vakuumtanks 40 vorzusehen, indem die Angriffspunkte für die

Versteilvorrichtung 50 auf den Basisplatten 30 bzw. auf dem Biegeträger 70 durch Verschrauben mit Platten, Stangen oder Hebel z.B. relativ zum Boden, fixiert werden.

Darüber hinaus ist auch eine Fixierung der einzelnen

Kalibrierblenden 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 mehr oder weniger frei im Tankraum möglich. Dafür sind

Befestigungselemente zweckmäßig, welche ein horizontales und vertikales Justieren der einzelnen Kalibrierblenden 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 in Ebenen vertikal zur Extrusionsachse zulassen. Der Nachteil dieser Fixierung ist, dass das

Einstellen der optimalen Positionen sehr zeitaufwändig ist, und dass fehlerhafte Justierungen, welche zu einem unzulässigen Versatz der Extrusionsbahn B und dadurch des Kunststoffprofils 10 führen, infolge Unachtsamkeit vorkommen können .

Bezugs zeichenliste

1 Hohlkammerbereich

2 Einwandiges Profilteil

10 Kunststoffprofil

20 Kalibriervorrichtung

21-28 Kalibrierelement

30-35 Basisplatte

36 Verbindungselement

40 Vakuumtank

50 Versteilvorrichtung

51 Verstellhebel

52, 53 Zapfen an Versteilvorrichtung

54 Lagerbock

55, 55 Skalen an Versteilvorrichtung

70 Biegeträger

Extrusionsachse

Extrusionsbahn

Extrusionsrichtung

Verschiebung