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Dokumentenidentifikation DE69624516T2 17.07.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0971812
Titel VERFAHREN UND GERÄT ZUR HERSTELLUNG EINES EXTRUSIONSERZEUGNISSES UND EXTRUSIONSERZEUGNIS
Anmelder Uponor Innovation AB, Fristad, SE
Erfinder JÄRVENKYLÄ, Jyri, FIN-15870 Hollola, FI;
LAHTINEN, Terho, FIN-00200 Helsinki, FI;
SJÖBERG, Michael, S-723 40 Västeras, SE
Vertreter Patentanwälte von Kreisler, Selting, Werner et col., 50667 Köln
DE-Aktenzeichen 69624516
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 20.09.1996
EP-Aktenzeichen 969310879
WO-Anmeldetag 20.09.1996
PCT-Aktenzeichen PCT/FI96/00502
WO-Veröffentlichungsnummer 0097010940
WO-Veröffentlichungsdatum 27.03.1997
EP-Offenlegungsdatum 19.01.2000
EP date of grant 23.10.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.07.2003
IPC-Hauptklasse B29C 47/88

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Extrusionsprodukts, bei dem ein Extrusionsmaterial mittels eines Extruders aus dessen Extrusionsabschnitt heraus durch ein Werkzeug hindurch extrudiert wird, und zwischen dem Extrusionsmaterial und dem Werkzeug Fluorpolymer verwendet wird, um die Reibung zwischen dem Extrusionsmaterial und dem Werkzeug zu reduzieren.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Herstellen eines Extrusionsprodukts, mit einem Extrusionsabschnitt zum Extrudieren eines Extrusionsmaterials und einem Werkzeug, durch das hindurch das Extrusionsmaterial extrudiert wird, wobei zwischen dem Extrusionsmaterial und dem Werkzeug Fluorpolymer als Gleitmittel verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein mittels des Verfahrens hergestelltes Produkt.

Bei der Herstellung von vernetztem Polyethylen ist es beispielsweise unabdingbar, dass das Material zuverlässig derart gegen die Wand des hinter der Schnecke des Extruders angeordnete Werkzeug strömt, dass die darin erzeugte Reibungswärme niedrig genug bleibt, um einen zu frühen Beginn des Vernetzens zu verhindern. Die zum Herstellen vernetzter Rohre geeigneten Polyethylen-Arten beispielsweise strömen aufgrund ihres hohen Molekulargewichts nur sehr schlecht. Wegen der niedrigen Extrusionswärme und der oben angedeuteten hohen Viskosität erfolgt der Extrusionsvorgang sehr abrupt, so dass die Temperatur der Schnecke und des Zylinders infolge der erzeugten Reibungswärme leicht zu hoch ansteigen.

In der Plastikindustrie werden Extrusionswerkzeuge hauptsächlich aus leicht maschinierbarem harten Werkzeugstahl oder möglicherweise aus Edelstahl hergestellt. Um beispielsweise die für die Reinigungsvorgänge erforderliche Verschleißfestigkeit zu verbessern, sind die Werkzeuge generell chromplattiert. EP 0 507 613 beschreibt das Beschichten eines Werkzeugs mit Polytetrafluorethylen. Polytetrafluorethylen reduziert die Reibung sehr effizient, und das Plastikmaterial gleitet somit beständig an den Oberfläche des Werkzeugs entlang. Beim Maschinieren von Plastikmaterialien mit hohem Molekulargewicht wird Polytetrafluorethylen während des Extrusionsvorgangs sehr leicht von der Oberfläche des Werkzeugs abgerieben. Deshalb ist es erforderlich, den Extrusionsvorgang anzuhalten, um das Werkzeug mit einer neuen Polytetrafluorethylen-Schicht zu versehen. Dieses Neubeschichten muss sogar täglich durchgeführt werden. Dieses Unterbrechen und Neustarten des Vorgangs sowie der Verschleiß und der Vorgang des Applizierens von Polytetrafluorethylen treiben den Kostenaufwand leicht in beträchtliche Höhen. Ein übermäßiger Verschleiß von Polytetrafluorethylen kann zudem in dem Endprodukt leicht sichtbar sein, da die Qualität der Oberfläche leicht leidet. Typischerweise kann die Innenoberfläche des Rohrs rauh werden, oder es können sich dort Plastik- Flocken finden. Unzureichende Eigenschaften sind nicht notwendigerweise an Außenoberfläche des Werkzeugs erkennbar; bei der mikroskopischen Messung jedoch werden Ungleichförmigkeiten evident. Der Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche basiert auf der Veröffentlichung EP 0 507 613.

WO 94/21441 schlägt für das oben aufgeführte Problem eine Lösung vor, gemäß derer anstelle der Verwendung von Polytetrafluorethylen eine Schicht aus verzehrbarem wärmehärtbaren Material zwischen dem Extrusionsprodukt und dem Werkzeug extrudiert wird. Da in den meisten Fällen nach der Extrusion die Schicht von der Oberfläche des Produkts entfernt werden muss, ist dieser Ansatz in der Realisierung kompliziert und schwierig.

WO 92/11125 beschreibt das Hinzufügen eines Gleitmittels zu dem Plastikmaterial. Falls jedoch das Gleitmittel einem Produkt hinzugefügt wird, das z. B. ein hohes Molekulargewicht hat und ein starkes Maschinieren erfordert, führt dies dazu, dass sich in der Schmelzzone das Plastikmaterial aufgrund seiner Schlüpfrigkeit leicht von der Schnecke löst und das Plastikmaterial im nichtgeschmolzenen Zustand aus dem Extruder austritt.

WO 92/19809 beschreibt eine Walze zur Wärmebehandlung einer Materialbahn, wobei das Material zwischen der Walze und einer entsprechenden Walze auf eine definierte, vorbestimmte Temperatur gekühlt wird. DE 4 412 799 beschreibt einen Kühldorn zum Kühlen extrudierten Plastikschaums. Der Dorn weist einen Rahmen und ein an dem Rahmen angeordnetes helisches Element auf. Das helische Element ist röhrenförmig ausgebildet, und das Kühlmedium strömt durch das Element hindurch.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Extrusionsprodukts anzugeben, bei denen die oben angeführten Nachteile vermieden werden. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Extrusionsprodukt mit guten Eigenschaften zu schaffen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die mit dem Fluorpolymer in Kontakt befindliche Oberfläche des Werkzeugs ein Material aufweist, dessen Wärmeleitfähigkeit höher ist als die Wärmeleitfähigkeit gewöhnlichen Werkzeug-Stahls, wobei die erzeugte Reibungswärme effizient von dem Interface zwischen dem Werkzeug und dem Extrusionsmaterial weg zu dem Werkzeug hin geleitet wird.

Ferner ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die mit dem Fluorpolymer in Kontakt befindliche Oberfläche des Werkzeugs zumindest an dessen kleinstem Querschnitt ein Material aufweist, dessen Wärmeleitfähigkeit höher ist als die Wärmeleitfähigkeit gewöhnlichen Werkzeug-Stahls.

Ferner ist das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Produkt dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Produkts im wesentlichen glatt und frei von sich mit einer bestimmten Wellenlänge wiederholenden querverlaufenden mikroskopischen Streifen ist.

Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Ansprüche.

Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass zwischen dem Werkzeug und dem zu extrudierenden Plastikmaterial Fluorpolymer, wie z. B. Polytetrafluorethylen, angeordnet ist, um die Reibung zwischen dem Plastikmaterial und dem Werkzeug zu reduzieren, und dass mindestens eine Fläche des Werkzeugs, die in Kontakt mit dem Fluorpolymer steht, ein Material aufweist, dessen Wärmeleitfähigkeit größer ist als die Wärmeleitfähigkeit des gewöhnlichen Werkzeug-Stahls, wodurch die erzeugte Reibungswärme schnell von dem Interface weg zu dem Werkzeug geleitet werden kann. Eine weitere Idee einer bevorzugten Ausgestaltung besteht in der Anordnung einer verschleißresistenten Schicht auf der Oberfläche des Werkzeugs, wie z. B. DLC, das Poren aufweist, die mit einer Fluor-Zusammensetzung gefüllt sind, wie z. B. Polytetrafluorethylen. Die Idee einer zweiten bevorzugten Ausführungsform besteht darin, dass zwischen der Beschichtung des Werkzeugs und dem Plastikmaterial eine Gleitmittel-Schicht angeordnet ist, die im wesentlichen eine Fluor- Zusammensetzung aufweist. Besonders bevorzugt weist die Zwischenschicht mindestens teilweise eine Fluor-Zusammensetzung wie z. B. Fluorelastomer auf, die in das Plastik eingeführt wird und die zu Anlageflächen wandert. Die Idee einer dritten Ausführungsform besteht darin, dass eine Fluor-Zusammensetzung, die das Gleitmittel bildet, zwischen der Plastikschicht und dem Werkzeug hauptsächlich nach der Plastikschmelzzone unmittelbar vor der Düse des Werkzeugs extrudiert wird.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass, wenn mindestens eine Oberfläche des Werkzeugs ein Material aufweist, das Wärme gut leitet, die erzeugte Reibungswärme effizient von dem Interface des zu extrudierenden Plastikmaterials und des Werkzeugs weg geleitet werden kann, wodurch sich eine sehr gute Temperatursteuerung des Werkzeugs ergibt und beispielsweise die Temperatur noch nicht einmal an dem Interface auf einen für das Polytetrafluorethylen zu hohen Wert ansteigt. Es hat sich unerwartet herausgestellt, dass, indem die Wärme von dem Interface weg geleitet wird, die Verschleißfestigkeit z. B. von Polytetrafluorethylen beträchtlich verbessert wird. Bei einem gewöhnlichen Werkzeug wird, auch wenn die Temperatur des Werkzeugs z. B. auf 250ºC eingestellt wird, Polytetrafluorethylen recht schnell von dem Werkzeug abgerieben, obwohl die Schmelztemperatur von Polytetrafluorethylen höher als 30 = ºC ist. Aufgrund der Reibung übersteigt die Temperatur an dem Interface die höchste für Polytetrafluorethylen zulässige Temperatur, so dass Polytetrafluorethylen leicht verschleißt. Mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung wird ein zu hohes Ansteigen der Temperatur an dem Interface verhindert und somit die Verschleißfestigkeit des Werkzeugs verbessert. DLC ist sehr verschleißfest, und wenn seine Poren mit der Fluor-Zusammensetzung gefüllt sind, ist die Reibung zwischen dem Werkzeug und dem zu extrudierenden Plastikmaterial sehr gering. Durch Ausbilden einer Gleitmittel-Schicht zwischen den Anlageflächen des Werkzeugs und des Plastikmaterials kann das Material sehr gut an der Oberfläche des Werkzeugs entlanggleiten; jedoch behindert die Gleitmittel-Schicht nicht das Maschinieren des eigentlichen Plastikmaterials, wodurch das Plastikmaterial vernetztes Polyethylen sein kann, das schwierig zu maschinieren ist. Durch Zugeben des Gleitmittels zwischen dem zu extrudierenden Plastikmaterial und dem Werkzeug hauptsächlich hinter der Plastikschmelzzone kann die Reibungswärme auch sehr effizient in der Schmelz- und Maschinierungszone des eigentlichen Plastikmaterials genutzt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen detaillierter erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer zweiten Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische geschnittene Seitenansicht einer dritten Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 4a zeigt ein durch unzureichende Qualität verursachtes Messergebnis von der Oberfläche des Rohrs,

Fig. 4b zeigt die Fourier-Analyse der Messung gemäß Fig. 4a,

Fig. 5a zeigt ein mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung erzieltes Messergebnis von der Oberfläche des Rohrs,

Fig. 5b zeigt die Fourier-Analyse der Messung gemäß Fig. 5a.

In der beigefügten Figur ist um der Klarheit willen nur ein Extruderabschnitt 1 eines Extruders gezeigt, und zwar derart, dass das Ende eines Schneckenabschnitts 1a des Extruderabschnitts 1 und das Ende eines Zylinderabschnitts 1b in der Figur sichtbar sind. Bei dem Extruder kann es um jeden per se bekannten Extruder handeln, z. B. einen gewöhnlichen Schneckenextruder. Am Ende des Extruderabschnitts 1 ist ein Werkzeug 2 angeordnet. Das Werkzeug 2 weist eine Düse außerhalb des Extrusionsprodukts und einen Dorn 4 innerhalb des Produkts auf. Das Werkzeug 2 kann entsprechend jedem gewöhnlichen Typ ausgebildet sein, z. B. als Werkzeug mit einem Dornträger, der mit einem sogenannten Spiralfräser versehen ist, als sogenanntes Korb-Matrizenkopf- Werkzeug mit einer perforierten Trägereinheit, als Werkzeug mit einem Dornträger, der am Kopf einer Schnecke befestigt ist, oder als sogenanntes Querkopf-Werkzeug. Diese detaillierten Merkmale sind in den Figuren um der besseren Übersicht willen weggelassen worden. Das Extrusionsprodukt, z. B. ein Rohr 5, wird aus dem Bereich zwischen der Düse 3 und dem Dorn 4 heraus extrudiert. Bei dem Extrusionsprodukt kann es sich außer um ein Rohr 5 auch um eine Kabelummantelung oder einen Film oder ein beliebiges ähnliches Produkt handeln.

Die Oberflächen des Werkzeugs 2, die sich in Kontakt mit dem zu extrudierenden Plastikmaterial befinden, werden mit Fluorplastik und besonders bevorzugt mit Polytetrafluorethylen beschichtet, um die bestmöglichen Gleiteigenschaften zu erzielen. Bevor das Polytetrafluorethylen beschichtet wird, wird auf die Oberflächen des Werkzeugs 2 ein Material appliziert, dessen Wärmeleitfähigkeit besser ist als diejenige der anderen Teil des Werkzeug 2, falls das Werkzeug 2 z. B. Werkzeug-Stahl aufweist. Die Wärmeleitfähigkeit von Werkzeug- Stahl beträgt generell ungefähr 30 W/mK. Werkzeug-Stahl ist leicht zu maschinieren und auch hart genug, so dass es sehr verschleißfest ist. Die Beschichtung kann z. B. eine Berylliumkupferlegierung sein, deren Wärmeleitfähigkeit ungefähr 200 W/mK oder mehr beträgt. Mittels dieser Beschichtung kann die durch Reibung zwischen dem Plastikmaterial und dem Werkzeug 2 verursachte Reibungswärme effizient von dem Interface des zu extrudierenden Plastikmaterials und dem Werkzeug 2 zu dem Werkzeug 2 hin abgeleitet werden. In Tests hat sich ferner herausgestellt, dass dann die Temperatur an dem Interface auf sogar bis zu 30ºC abgesenkt werden kann. Aufgrund der reduzierten Temperatur verschleißt Polytetrafluorethylen nicht so schnell wie in früheren Anwendungsfällen. Wegen der Reibungswärme stieg die Temperatur an dem Interface früher leicht auf einen für Polytetrafluorethylen zu hohen Wert an, selbst falls das Werkzeug an anderen Teilen gekühlt wurde. Die Tests zeigten, dass selbst ein Abfall um 10ºC in dieser kritischen Zone den Verschleiß von Polytetrafluorethylen reduziert und somit die Betriebslebensdauer des Werkzeugs beträchtlich verlängert. Die Temperatur am Interface kann durch Verwendung einer Beschichtung mit einer Wärmeleitfähigkeit von z. B. über 100 W/mK reduziert werden. Das Werkzeug 2 kann auch ein Material mit besserer Wärmeleitfähigkeit als Werkzeug-Stahl aufweisen.

Zusätzlich zu der Verwendung eines Materials mit guter Wärmeleitfähigkeit kann das Werkzeug z. B. mit einer dünnen Chrom-Polytetrafluorethylen-Beschichtung oder einer sogenannten diamantenartigen Beschichtung (DLC) versehen werden, wobei die Poren mit einer Fluor-Zusammensetzung wie z. B. Polytetrafluorethylen gefüllt werden. DLC ist sehr gut widerstandsfähig gegenüber Verschleiß, und die Fluor-Zusammensetzung, welche die Poren füllt, reduziert die Reibung zwischen dem Plastikmaterial und dem Werkzeug 2.

Die Düse 3 weist eine Temperierungseinheit 6 auf, die z. B. mit Ölzirkulation versehen ist. Eine ähnliche Temperierungseinheit 6 ist auch für den Dorn 4 vorgesehen. Mittels der Temperierungseinheiten 6 kann die Temperatur der Düse 3 und des Dorns 4 in der gewünschten Weise gesteuert werden, indem diesen Teilen Wärme zugeführt oder entzogen wird.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind im Prinzip für sämtliche Extrusionsvorgänge geeignet, bei denen eine präzise Einstellung der Temperatur und gute Gleiteigenschaften erforderlich sind. Beispielsweise müssen beim Vortrieb von Polyethylen-Schaum sehr niedrige Temperaturen verwendet werden, und aufgrund der exothermen Reaktion muss Wärme effizient aus dem Vorgang abgezogen werden. Bei Orientierungsvorgängen beispielsweise verursacht ein typischer Schmelzstrom Störungen in der tatsächlichen Orientierungsstufe der Moleküle, und deshalb ist es vorzuziehen, die Reibung zwischen dem Plastikmaterial und dem Werkzeug mittels Polytetrafluorethylen zu reduzieren. Eine hohe Temperatur ist insbesondere dann ein Problem, wenn Rohre aus vernetztem Polyethylen hergestellt werden. Es ist besonders schwierig, zum Herstellen des Produkts ein Material mit einem hohen Molekulargewicht zu verwenden. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind auch zur Verwendung mit Materialien geeignet, deren Molekulargewicht höher als 200.000 g/mol ist.

Fig. 2 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer zweiten Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die Bezugszeichen in Fig. 2 entsprechen denjenigen in Fig. 1. Der Extruder gemäß Fig. 2 erzeugt ein dreischichtiges Produkt, dessen äußere Schicht 5b und dessen innere Schicht 5c vorzugsweise eine Gleitmittel-Schicht bilden, die im wesentlichen Fluorplastik wie z. B. Polytetrafluorethylen aufweist. Aufgrund dieser Gleitmittel-Schichten gleitet das Extrusionsmaterial sehr gut entlang der Fläche des Werkzeugs 2 entlang. Die Beschichtung auf der Oberfläche des Werkzeugs 2, die Wärme gut leitet, bewirkt, dass zusätzliche Wärme effizient von dem Interface weg geleitet wird, wodurch die höchste zulässige Temperatur für das verwendete Fluorplastik nicht überschritten wird. Besonders bevorzugt weisen die äußere Schicht 5b und die innere Schicht 5c mindestens teilweise eine Fluor-Zusammensetzung wie z. B. Fluorelastomer auf, das in das Plastik eingegeben wird, zu den Anlageflächen des Werkzeugs 2 wandert und die Reibung reduziert. Anders als bei der beigefügten Figur können die äußere Schicht 5b und die innere Schicht 5c beträchtlich dünner als die mittlere Schicht 5a sein, wodurch sie eine Außenhaut und eine Innenhaut des Rohrs 5 bilden. Deshalb kann das Gleitmittel nur für dünne Häute verwendet werden, und der Effekt des Gleitmittels stört nicht das Maschinieren des Materials in einer mittleren Schicht 5a. Die mittlere Schicht 5a kann ein vernetztes Polyethylen aufweisen, das schwierig zu maschinieren ist.

Fig. 3 zeigt eine schematische geschnittene Seitenansicht einer dritten Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die Bezugszeichen in Fig. 3 entsprechen denjenigen in Fig. 1 und 2. Der Extruder enthält einen ersten Zufuhrkanal 7a und einen zweiten Zufuhrkanal 7b, mittels derer die äußere Schicht 5b und die innere Schicht 5c zu der Außenseite und der Innenseite der mittleren Schicht 5a des Extrusionsmaterials zugeführt werden können. Die Zufuhrkanäle 7a und 7b sind derart ausgebildet, dass sie eine Gleitmittel-Schicht, die Fluorelastomer oder Fluorplastik enthält, zu der Außenseite und der Innenseite des Extrusionsmaterials unmittelbar vor dem Werkzeug 2 zuführt. In diesem Fall kann die mittlere Schicht 5a in dem Extruder-Abschnitt 1 durch sehr effiziente Nutzung des Effekts der Reibungswärme geschmolzen und maschiniert werden, da die Gleitmittel-Schichten dem Extruder hinter der Plastikschmelzzone zugeführt werden. In Fig. 3 ist der zweite Zufuhrkanal 7b innerhalb der Zufuhrschnecke angeordnet; er kann jedoch auch derart angeordnet sein, dass er das Material von außerhalb durch die mittlere Schicht 5a zuführt. Durch die Lösung gemäß Fig. 3 kann jedoch die Ausbildung einer Verbindungsnaht vermieden werden.

In dem Fall, dass sich der Strom des Extrusionsmaterials derart verändert, dass der reine Reibfluss teilweise in Schmelzfluss übergeht, werden querverlaufende Streifen in dem Produkt ausgebildet, d. h. in dem Produkt ist ein Muster erkennbar, das sich regelmäßig in Abständen von ungefähr weniger als einem Millimeter bis zu einigen Millimetern wiederholt. Dieses Muster ist nicht notwendigerweise sichtbar. Bei mikroskopischen Messungen können diese Querstreifen detektiert werden. Bei der mathematischen Handhabung der Messergebnisse durch Fourier-Analyse hat sich herausgestellt, dass Ungleichförmigkeiten mit regelmäßigen Abständen auftreten, wobei der Abstand generell zwischen ungefähr weniger als einem Millimeter und einigen Millimetern variiert. Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung bewirken, dass das Extrusionsprodukt gleichmäßig an der Oberfläche des Werkzeugs gleitet, so dass an der Oberfläche des Extrusionsprodukts im wesentlichen keine Ungleichförmigkeiten sichtbar sind.

Fig. 4a zeigt ein Ergebnis einer mikroskopischen Messung der Oberfläche eines nicht zufriedenstellenden Rohrs. An der X-Achse ist die Außenoberfläche des Rohrs entsprechend einem Profilometer gezeigt, und an der Y-Achse ist die Rauhigkeit des Rohrs gezeigt. Die aus der Figur ersichtliche Ungleichförmigkeit ist für das unbewaffnete Auge nicht unausweichlich sichtbar, jedoch, wie in der beigefügten Figur gezeigt, eine Ungleichförmigkeit bei der mikroskopischen Messung klar erkannt werden.

Fig. 4b zeigt eine Fourier-Analyse der Messung gemäß Fig. 4a. Eine Sequentialität von Ungleichförmigkeiten kann in der Fourier-Analyse leicht detektiert werden, wobei eine Sequenz mit einer Wellenlänge von 0,81 mm auftritt. Das Erkennen einer bestimmten Wellenlänge beweist, dass der Fluss des Plastikmaterials nicht gleichförmig ist, sondern der reine Reibfluss teilweise in Schmelzfluss übergegangen ist.

Fig. 5a zeigt eine mikroskopische Messung eines Rohrs, das mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung hergestellt wurde. In Fig. 5a ist ersichtlich, dass die Oberfläche weitgehend gleichförmig ist. Es wurde ferner eine in Fig. 5b gezeigte Fourier-Analyse der Messung gemäß Fig. 5a vorgenommen, und diese zeigt, dass nun keine sequentielle Unebenheit detektiert werden kann.

Die Zeichnung und die entsprechende Beschreibung sind nur zur Veranschaulichung der Idee der Erfindung vorgesehen. Die Details der Erfindung können im Rahmen des Umfangs der Ansprüche variieren.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Herstellen eines Extrusionsprodukts, bei dem ein Extrusionsmaterial mittels eines Extruders aus dessen Extrusionsabschnitt (1) heraus durch ein Werkzeug (2) hindurch extrudiert wird, und zwischen dem Extrusionsmaterial und dem Werkzeug (2) Fluorpolymer verwendet wird, um die Reibung zwischen dem Extrusionsmaterial und dem Werkzeug zu reduzieren, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die mit dem Fluorpolymer in Kontakt befindliche Oberfläche des Werkzeugs (2) ein Material aufweist, dessen Wärmeleitfähigkeit höher ist als die Wärmeleitfähigkeit gewöhnlichen Werkzeug-Stahls, wobei die erzeugte Reibungswärme effizient von dem Interface zwischen dem Werkzeug (2) und dem Extrusionsmaterial weg zu dem Werkzeug (2) hin geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Werkzeugs mittels einer Temperierungseinheit (6) wie erforderlich eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrusionsprodukt ein Produkt mit mindestens zwei Schichten ist und dass in dem Kunststoff der mit dem Werkzeug (2) in Kontakt befindlichen Schicht eine Fluorverbindung eingeführt wird, die zu den Anlageflächen des Werkzeugs wandert.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrusionsprodukt ein mindestens drei Schichten aufweisendes Kunststoffrohr (5) mit einer Außenseite und einer Innenseite ist, wobei in den Kunststoff der Außenseite und der Innenseite eine Fluorverbindung, wie z. B. Fluorelastomer, eingeführt wird, die zu den Anlageflächen wandert, und dass eine Mittelschicht (5a) des Rohrs (5) im wesentlichen aus einem Material besteht, das kein Gleitmittel aufweist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleitmittel, das Fluorelastomer oder der Fluorkunststoff enthält, zwischen dem zu extrudierenden Kunststoffmaterial und dem Werkzeug (2) extrudiert wird, und zwar hauptsächlich hinter der Kunststoffschmelzzone vor dem Werkzeug (2).

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit mindestens der mit dem Fluorpolymer in Kontakt befindlichen Oberfläche des Werkzeugs (2) höher als 100 W/mK ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit mindestens der mit dem Fluorpolymer in Kontakt befindlichen Oberfläche des Werkzeugs (2) höher als 200 W/mK ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die mit dem Fluorpolymer in Kontakt befindliche Oberfläche des Werkzeugs (2) eine Beryllium-Kupfer-Legierung aufweist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Extrusionsmaterial ein Kunststoffmaterial mit einem mittleren Molekulargewicht von mehr als 200.000 g/mol verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrusionsprodukt ein vernetztes Polyethylen-Rohr (5) ist.

11. Vorrichtung zum Herstellen eines Extrusionsprodukts, mit einem Extrusionsabschnitt (1) zum Extrudieren eines Extrusionsmaterials und einem Werkzeug (2), durch das hindurch das Extrusionsmaterial extrudiert wird, wobei zwischen dem Extrusionsmaterial und dem Werkzeug (2) Fluorpolymer als Gleitmittel (2) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die mit dem Fluorpolymer in Kontakt befindliche Oberfläche des Werkzeugs (2) zumindest an dessen kleinstem Querschnitt ein Material aufweist, dessen Wärmeleitfähigkeit höher ist als die Wärmeleitfähigkeit gewöhnlichen Werkzeug-Stahls.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (2) eine Temperierungseinheit (6) zum Steuern der Temperatur des Werkzeugs (2) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einigen Stellen die Oberfläche des Werkzeugs in der axialen Richtung eine Chrom-Polytetrafluorethlyen-Beschichtung oder eine DLC- Bechichtung aufweist, in der Poren mit einer Fluorverbindung gefüllt sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zu Herstellung eines dreidimensionalen Produkts ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Einrichtung aufweist, um ein Gleitmittel, das Fluorelastomer oder Fluorkunststoff enthält, zwischen dem zu extrudierenden Kunststoffmaterial und dem Werkzeug (2) zu extrudieren, und zwar hauptsächlich hinter der Kunststoffschmelzzone vor dem Werkzeug (2).

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit mindestens der mit dem Fluorpolymer in Kontakt befindlichen Oberfläche des Werkzeugs (2) höher als 100 W/mK ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit mindestens der mit dem Fluorpolymer in Kontakt befindlichen Oberfläche des Werkzeugs (2) höher als 200 W/mK ist.

18. Produkt, hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Produkts im wesentlichen glatt und frei von sich mit einer bestimmten Wellenlänge wiederholenden querverlaufenden mikroskopischen Streifen ist.

19. Produkt nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt ein mindestens drei Schichten (5a, 5b, 5c) aufweisendes Rohr (5) ist, wobei mindestens die äußeren und inneren Schichten (5b, 5c) ein Gleitmittel aufweisen, das eine Fluorverbindung enthält.

20. Produkt nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Schicht (5b) und die innere Schicht (5c) eine Außenseite und eine Innenseite des Rohrs (5) bilden.

21. Produkt nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schicht (5a) ein Material aufweist, dessen mittleres Molekulargewicht mehr als 200.000 g/mol beträgt.

22. Produkt nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Schicht (5a) hauptsächlich im wesentlichen vernetztes Polyethylen aufweist, das kein Gleitmittel enthält.







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