DE2327512A1 - Verfahren zum strangpressen von schaeumfaehigen thermoplastischen polymerisaten - Google Patents
Verfahren zum strangpressen von schaeumfaehigen thermoplastischen polymerisatenInfo
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
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Description
PATENTANWÄLTE
DR.-ING. VOW KR21SLER DR.-ING. SCHÖN WALD
DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES UiPL-CHEM. ALEK VON KREISLER
DIPL-CHEM-CAROLAKELLER DR.-ING. KLDPSCH DIPL.-ING. SELTING
- KÖLN 1, DEICHMANNHAUS 2327512
Köln, den 28.Mai 1973
■ Fu/Ax/Bt
Verfahren_zum_Strangpressen von schäumfähigen thermoplastischen
Polymerisaten
Es ist bekannt, stranggepreßte Profile aus Schaumstoffen mit hohem Raumgewicht für Gegenstände wie Bilderrahmen, Formteile *
oder-Fenster- und Türrahmen herzustellen. Die mechanischen. Eigenschaften
und der Griff von Schaumstoffen mit liohern Raumgewicht
können so eingestellt werden, daß sie den entsprechenden
Eigenschaften von Holz sehr nahe kommen, und das Polymerisat.kann in geeigneter Weise gefärbt werden, um dem Holz zu
gleichen.
Für das Extrudieren von Schaumstoffen mit hohem Raumgewicht wurde unter anderem ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem der
Schaumstoff aus einem Profilspritzwerkzeug unmittelbar in einen
Profil formkasten oder eine Kaiibriereinrichtung extrudiert
wird, um die Außenabmessungen einzustellen. Das Spritzwerkzeug
hat einen massiven Kern, so -daß während der Ausdehnung des Polymerisats in der Kaiibriervorrichtung die Außenabmessung
durch die Kalibriervorrichtung begrenzt wird und der Kunststoff
sich nach innen ausdehnt und hierbei den durch den Kern des Spritzwerkzeugs gebildeten Hohlraum ausfüllt. Bei einem solchen
Verfahren wird ein -ungleichmäßiges Produkt erha]ten, bei dem
die Mitte des Profils ein niedrigeres Raumgewicht und viel größere Zellen, als dies erwünscht ist, aufweist.
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Die Verwendung von Kalibriereinrichtungen, die mit Abstand
vom Spritzwerkzeu3 angeordnet sind, ist bei Profi]anlagen,,
mit denen feste thermop]astische Polymerisate extrudiert werden, wohlbekannt. Diese Ka]ibriervorrichtungen dienen
zur Einstellung der Außenabmessungen des Profils während der Härtung des Polymerisats und haben im allgemeinen einen
ähnlichen Querschnitt wie die Düse. Bei Anwendung dieses Systems auf die Herstellung von Profilen aus Schaumstoff mit
niedrigem Raumgewicht läßt man den Kunststoff beim Austritt aus dem Spritzwerkzeug und vor dem Eintritt in die Kalibriervorrichtung
ungehindert ausschäumen. Dies dient einfach dazu, dem Profil die äußere Form zu geben- Eine geringe
Zusammendrückung ist unvermeidlich, aber unerwünscht/
da das Ziel die Herstellung eines Produkts mit niedrigem Raumgewicht ist. Diese Zusammendrückung ist nur gering und
bewirkt eine Erhöhung des Raumgewichts des Produkts um 3 6,02 bis 32,04 kg/m5.
Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zum Strangpressen von Schaumstoffen mit hohem Raumgewicht.
Das Verfahren gemäß der Erfindung zum Strangpressen von.
schäumfähigen thermoplastischen Polymerisaten ist dadurch
gekennzeichnet, daß man ein schäumfähiges thermoplastisches
Polymerisat durch eine Spritzform extrudiert, das Polymerisat aus der Spritzform heraus auf ein Raumgewicht^ von
wenigstens l60,2 kg/nr expandieren läßt und das Polymerisat,
während es.noch im heißen erweichten Zustand ist, so in eine Kalibriervorrichtung preßt, in der das Polymerisat erhärtet,
daß sein Raumgewicht im geschäumten Zustand um wenigstens 48,06 kg/nr erhöht wird.
Als" thermoplastische Polymerisate kommen alle Thermoplaste
infrage, die durch Einarbeitung eines Treibmittels schäum-
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fähig gemacht werden können, jedoch wird vorzugsweise
Polystyrol verwendet. Das Polymerisat kann dem Extruder in Form von schäumfähigen Perlen, die eiri Treibmitte] enthalten,
zugeführt werden, oder ein Treibmittel kann unmittelbar in das Polymerisat während des Extrudierens
gespritzt werden, oder eine Kombination dieser Methoden
kann angewandt werden. Um Streifen, simulierte Ho]zmas«rungseffekte
und dg], hervorzubringen, können Polymerperlen mit unterschiedlichen Farben dem Extruder zugeführt
werden. f
Zahlreiche Treibmittel sind bekannt. Im allgemeinen sind
sie Gase oder Flüssigkeiten, die unter normalen Bedingungen
flüchtig sind. Geeignet, sind beispielsweise niederealiphatische
Kohlenwasserstoffe, z.B. Chloroform und
Methylchlorid, und anorganische Gase,z.B. Stickstoff und
Kohlendioxyd. Pentan und Methyl chiorid allein oder in
Mischung werden als Treibmittel für Polystyrol bevorzugt. Es ist auch möglich,,ein chemisches Treibmittel, das ein
Gas in situ bildet, z.B. Dinitrosopentamethylendiamin
oder Bariumazodicarboxylat, zu verwenden.
Um gleichmäßige Schaumqualität und feine Zellen zu erreichen,
ist es im allgemeinen zweckmäßig, ein Keimbildungsmitte]
zu verwenden. Besonders geeignet als Keimbildungsmittel
ist ein Gemisch von Citronensäure und Natriumbicarbonat. x
Die verwendete Menge des Treibmittels beträgt zweckmäßig
0,2 bis 20$ des Gewichts des Polymerisats. Bei Verwendung
von Pentan mit Polystyrol liegt die Menge des Treibmittels
vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 5 Gew.-^,
insbesondere im Bereich von 0,5 bis 2,0 Gew.-%. Im-allgemeinen
ist das Raumgewicht des Schaumstoffs umso höher, je weniger Treibmittel verwendet wird.
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Die zum Strangpressen von geschäumten Thermoplasten üblichen
Bedingungen können angewandt werden. Beispielswelse
liegt die Temperatur für Polystyrol im Bereich von 105° bis ]90°C. Das Spritzwerkzeüg kann Jedes beliebige gewünschte
Profil haben. Das Profil sollte ähnlich sein wie
das Profil des gewünschten Endprodukts, jedoch kann die Spritzform einen kleineren Querschnitt haben als das Endprodukt.
Es erwies sich als zweckmäßig, eine Lochplatte unmittelbar vor der Spritzform, wo das thermoplastische
Material in die Spritzform eintritt, zu verwenden. Die Perforationen können jede beliebige Querschnittsform
-haben. Vorzugsweise ist ihre Gesamtquerschnittfläche •geringer als die der Spritzform. .-·..·.. ·
Beim Austritt aus der Düse läßt man das Polymerisat ausschäumen.
Diese Ausschäumung findet vorzugsweise ungehindert an der Luft mit oder ohne zusätzliche Kühlung beispielsweise
mit Hilfe eines geregelten Luftstroms statt.
Die Treibmittel menge und die Strangpressbedingungen sind so einzustellen, daß sichergestellt ist, daß das nach dem
Ausschäumen erreichte Raumgewicht größer als l60,2 kg/nr
ist und bei geschäumten Polymerisaten, die als Holzersatz
verwendet werden sollen, vorzugsweise im Bereich von
320,4 bis 801 kg/nP liegt. Während das Polymerisat sich
noch in dem durch Hitze erzeugten erweichten Zustand befindet, wird es in die Kalibriervorrichtung eingeführt, die
das Profil und die Abmessungen des gewünschten Fertigprodukts hat. Um eine genügende Ausdehnung des Schaums in
einer üblichen Extrusionsanlage, in der der Schaumstoff
im wesentlichen waagerecht in Luft bei Umgebungstemperatur extrudiert wird, zu ermöglichen, jedoch die Aushärtung vor
dem Erreichen der Kalibriervorrichtung zu verhindern,
sollte der Eintritt zur Kalibriervorrichtung zum Düsenaustritt
zweckmäßig einen Abstand von 12 bis 900 mm, vorzugsweise
von 50 bis 200 mm haben. Dieser Abstand muß
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möglicherweise verändert werden, wenn senkrecht nach unten
extrudiert wird. Der erforderliche Grad der Zusammendrückung
wird erreicht, indem der endgültige Querschnitt der Kalibriervorrichtung kleiner gehalten wird als der
maximale Querschnitt, der erreicht wird, wenn der Schaum sich beim Austritt aus der Spritzform ausdehnt. Der Querschnitt
der Kalibriervorrichtung kann sich gegebenenfalls
von der Eintrittsstelle des Schaumstoffs bis zum endgültigen
Querschnitt verjüngen, um den Eintritt des Schaumstoffs zu erleichtern. Die Zusammendrückung muß wenigstens
genügen, um das Raumgewicht des Schaumstoffs um 48 kg/m , jedoch vorzugsweise um nicht mehr als l60,2 kg/nr zu erhöhen.
Bevorzugt wird eine Zusammendrückung, bei der das Raumgewicht um 64,3 bis 96,1 kg/nr erhöht wird. Die Temperatur
der Kalibriervorrichtung wird bei Polystyrol zweckmäßig
im Bereich von 25 bis 6o C gehalten.
Vorzugsweise wird eine zweite Kai!tariervorrichtung, die
den gleichen Querschnitt wie die erste Kalibriervorrichtung
hat, unmittelbar hinter der ersten Kalibriervorrichtung
angeordnet und vorzugsweise bei einer niedrigeren Temperatur als die erste Kalibriervorrichtung gehalten.
Es ist auch möglich, die Temperatur längs der Kalibriervorrichfung
allmählich zu senken. Die Temperatur der zweiten Kalibriervorrichtung oder die Mindesttemperatur der
Kalibriervorrichtung liegt für Polystyrol zweckmäßig im
Bereich von 0° bis 25°C.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung werden gleichmäßige Produkte mit guter Oberflächenbeschaffenheit erhalten.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
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3 0 kg gewöhn]iches A]]zweckpo]ystyro], das 0,5 Gew.-^
n-Pentan enthie3t, wurde 20 Minuten in einem gesch]ossenen
Behä3ter mit 49,6 g Natriumbicarbonat und 20 g wasserfreier
Zitronensäure gewä]zt. Das erha3tene Gemisch wurde aus einer.Einschneckenpresse mit einem Schneckendurchmesser
von 50 mm durch eine bei ]40°C geha]tene Stabspritzform
von 19 mm Durchmesser extrudiert. Das .Extrudat wurde
einer rohrförmigen Kalibriervorrichtung zugeführt, die einen Durchmesser von 25 mm hatte, mit Wasser auf eine Temperatur
von 25°C gekühlt wurde und so angeordnet war, daß
ihr .Eintritt .einen. ;A.bs,tand; .von 75 mm. zum Austritt der
( · ■ - -. . . ■ - - ·
Spritzform hatte/ Aus der Ka]ibriervorrichtung wurde das
Extrudat durch ein Nachküh3bad geführt, das aus Luft und
aufgesprühtem Wasser bestand, bevor es über.eine Abzugsvorrichtung
einer Schneidvorrichtung zugeführt wurde. Das Produkt hatte eine g3atte Oberfläche, eine gleichmäßige
Verteilung der Ze3 3en und ein Raumgewicht von 400,5 kg/nr
Das Mindestraumgewicht, das beim Austritt aus dem Extruder erreicht wurde, betrug etwa 320,4 kg/m .
Beispie3 2
10 kg gewöhn3iches A13zweckpo]ystyro3, das 3,25 Gew.-$
n-Pentan enthielt, wurde in einem gesch]ossenen Behä]ter
20 Minuten mit 25 g Natriumbicarbonat, 20 g wasserfreier Citronensäure und 50 g eines braunen Eisenoxydpigments
gewä]zt. Das Gemisch wurde durch eine Einschneckenpresse
extrudiert, die einen Schneckendurchmesser von 50 rnm
hatte und mit einer Profi3spritzform, die bei einer Temperatur
von ]60°C gehalten wurde, versehen war. Das erha3tene Extrudat wurde einer bei 25°C gehaltenen KaJibriervorrichtung
zugeführt, deren Eintritt einen Abstand von 3 00 mm zum Austritt der Spritzform hatte. Die Spritzform
hatte eine Quersehnittsf lache von 0,945 cm2, während
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die Kalibriervorrichtung und demgemäß das fertige Profilen
eine Querschnittsf1äehe von 5,15 cm hatte. Nach dem Austritt
aus der wassergekühlten Kalibriervorrichtung wurde
das Extrudat über ein kurzes Wasserbad und eine Luft τ kühlung einer Gruppe von Abzugsrollen zugeführt.
Das erhaltene Produkt hatte ein glattes Aussehen und den
Griff eines fein gemaserten Hartholzes. Es hatte eine annehmbar
gleichmäßige Zellenverteilung und eine rötlich braune Farbe. Seine Dichte betrug 657 kg/nr. Die kleinste
Dichte, die beim Austritt aus dem Extruder erreicht wurde,
betrug etwa 577 kg/nr ♦ . .
Der in Beispiel 2 beschriebene Versuch wurde unter den gleichen Bedingungen wiederholt mit dem Unterschied, daß
zwei Kalibriervorrichtungen verwendet wurden. Die erste
Ka3ibriervorrichtung wurde bei einer Temperatur von 50°C
und die zweite Kai!tariervorrichtung, die unmittelbar hinter
der ersten Kaiibriervorrichtung angeordnet war, bei
5°C gehalten.
Ein Produkt mit ähnlichem Raumgewicht und hochglänzender Oberfläche wurde erhalten.
Der in Beispiel 2 beschriebene Versuch wurde unter Verwendung einer. Kalibriervorrichtung mit einer Querschnittsfläche
von 5,48 cm wiederholt. Das erhaltene Profil hatte ein Raumgewicht von 595 kg/m-Λ Das Profil war mißgestaltet,
und scharfe Ecken im Profil waren abgerundet.
Dieses Beispiel zeigt, daß ein unbefriedigendes Profil
erhalten wird, wenn mit einer Zusammendrückung, bei der die Zunahme des Raumgewichts weniger als 48 kg/m^ beträgt,
gearbeitet xvird..
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Claims (12)
- PatentansprücheVerfahren zum Strangpressen von schäumfähigen thermoplastischen Polymerisaten, dadurch gekennzeichnet, daß man ein schäumfähiges thermoplastisches Polymerisat durch eine Spritzform extrudiert, das Polymerisat aus der Spritzform heraus auf ein Raumgewicht von wenigstensl6o,2 kg/nr expandieren läßt und das Polymerisat, während es noch im heißen erweichten Zustand ist, so in wenigstens eine Kalibriervorrichtung preßt, in der das Polymerisat erhärtet, daß sein Raumgewicht im geschäumten Zustand um wenigstens etwa 48 kg/nr5 erhöht wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßman Polystyrol, verarbeitet. · ...: ... . ..........-..·..-.- ·
- 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Polymerperlen mit verschiedenen Farben der Strangpresse zugeführt werden.
- 4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Pentan oder Methylchlorid einzeln oder in Mischung als Treibmittel verwendet werden.
- 5. Verfahren nach Ansprüchen Ibis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von Citronensäure und Natriumbicarbonat als Keimbildungsmittel verwendet wird.
- 6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel^in einer Menge von 2 bis 20 % verwendet wird.
- 7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß 0,2 bis 5*ο Gew.-^, vorzugsweise 0,5 bis 2,0 Gew.-^ Pentan als Treibmittel in Polystyrol verwendet werden.309850/1134
- 8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Spritzwerkzeugs im Bereich von 105 bis 190° C liegt.
- 9· Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lochplatte unmittelbar vor der Spritzform verwendet wird. ι
- 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet·, daß die Gesamtquerschnittsfläche der Perforationen kleiner ist als die Querschnittsfläche der Spritzform.
- 11. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeich-. net, daß das beim Ausschäumen erreichte Raumgewicht im·..· .Be-reich .von J2o,4 bis-800,9-kg/nr5 liegt. · '
- 12. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 11,- dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt zur Kalibriervorrichtung einen Abstand von 50 bis 200 mm zum Austritt der Spritzform hat, wenn der Schaumstoff im wesentlichen waagerecht in Luft bei Umgebungstemperatur extrudiert wird.15« Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Raumgewicht des Schaumstoffs um nicht mehr als l6o,2 kg/nr, vorzugsweise um 64,1 bis 96,1 kg/mv erhöht wird.l4. Verfahren nach Ansprüchen.1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Kalibriervorrichtung im Bereich von 25 bis 6o° C gehalten wird.15« Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das extrudierte Material nach Passieren der ersten Kalibriervorrichtung durch eine zweite Kalibriervorrichtung, die den gleichen Querschnitt wie die erste( '.Kalibriervorrichtung hat und bei.einer niedrigeren Temperatur als diese gehalten wird, geführt wird.309850/1134l6. Verfahren nach "Ansprüchen 1 bis 15* dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur längs der Kalibriervorrichtung
allmählich gesenkt wird.17· Verfahren nach Ansprüchen 1 bis l6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der zweiten Kalibriervorrichtung oder die niedrigste Temperatur der Kalibriervorrichtung, deren Temperatur allmählich gesenkt wird, im Bereich von 0 bis 25° C liegt.30 9850/11 3 4
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-
1973
- 1973-05-30 IT IT24858/73A patent/IT988826B/it active
- 1973-05-30 FR FR7319631A patent/FR2186349A1/fr active Granted
- 1973-07-27 DE DE2327512A patent/DE2327512A1/de active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10981350B1 (en) | 2015-08-24 | 2021-04-20 | Tangent Technologies Llc | Wood-grained polymer substrate |
| USD819235S1 (en) | 2016-08-24 | 2018-05-29 | Tangent Technologies Llc | Wood-grained polymer board |
| USD819236S1 (en) | 2016-08-24 | 2018-05-29 | Tangent Technologies Llc | Wood-grained polymer board |
| USD827869S1 (en) | 2016-08-24 | 2018-09-04 | Tangent Technologies Llc | Wood-grained polymer board |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT988826B (it) | 1975-04-30 |
| FR2186349B3 (de) | 1976-05-21 |
| FR2186349A1 (en) | 1974-01-11 |
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