DD275842A1 - METHOD FOR THE REINFORCEMENT OF THERMOPLASTICS, ESPECIALLY THERMOPLASTIC WASTE, WITH MELT-SPINNABLE FIBERS - Google Patents

METHOD FOR THE REINFORCEMENT OF THERMOPLASTICS, ESPECIALLY THERMOPLASTIC WASTE, WITH MELT-SPINNABLE FIBERS Download PDF

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DD275842A1
DD275842A1 DD32020288A DD32020288A DD275842A1 DD 275842 A1 DD275842 A1 DD 275842A1 DD 32020288 A DD32020288 A DD 32020288A DD 32020288 A DD32020288 A DD 32020288A DD 275842 A1 DD275842 A1 DD 275842A1
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DD32020288A
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Fritz Endler
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Karl Marx Stadt Maschf
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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
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Abstract

Das erfindungsgemaesse Verfahren wird zur Verstaerkung von Thermoplasten bzw. deren Abfallgemischen mit schmelzspinnbaren Fasern bei der Aufbereitung und Verarbeitung von Kunststoffen auf Extrudern angewendet. Das Ziel und die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit geringem Aufwand eine Qualitaetsverbesserung aufzubereitender Thermoplaste durch Einarbeitung von polymeren schmelzspinnbaren Verstaerkungsfasern mit langfasriger Orientierung zu erreichen. Die Loesung sieht vor, plastiziertes polymeres Verstaerkungsmaterial, beispielsweise aus Polyamid, in den Schmelzestrom eines separaten Extruders einzuspeisen und zu feinen Faeden auszuspinnen, die im Matrixstrom gefuehrt, abgekuehlt, erstarrt und gereckt werden. Die orientierten Verstaerkungsfasern koennen in ihrer Verteilung im Massestrom, im Reckverhaeltnis usw. ueber die Prozessparameter geregelt werden.The inventive method is used for reinforcing thermoplastics or their waste mixtures with melt-spun fibers in the processing and processing of plastics on extruders. The object and the object of the invention is to achieve a quality improvement of thermoplastics to be processed by incorporation of polymeric melt-spun reinforcing fibers with a long-fiber orientation with little effort. The solution envisages feeding plasticized polymeric reinforcing material, for example of polyamide, into the melt stream of a separate extruder and spinning it out to form fine threads which are guided, cooled, solidified and stretched in the matrix stream. The oriented reinforcing fibers can be regulated in their distribution in the mass flow, in the stretching ratio, etc., via the process parameters.

Description

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bei der Aufbereitung und Verarbeitung von Thermoplasten, insbesondere Thermoplastabfällen und deren Gemischen, werden zum Zwecke der Verbesserung der Qualität des Produktes, insbesondere deren mechanischer Eigenschaften, Verstärkungsfasern anorganischer, aber auch organischer Herkunft beigemischt. So ist zum Beispiel bekannt, dem Plastwerkstoff Glasfasern, Asbestfasern, Kohlenstoffasern, aber auch Polyamidfasern oder ähnliche schmelzspinnbore polymere Stoffe mit hohan mechanischen Eigenschaften zuzugeben. Vor allem bei der Aufbereitung und Verarbeitung von Plastabfällen ist eine Qualitätsverbesserung wichtig, um ein dem unvermeidbar hohen ökonomischen Aufwand für die Replastizierung, Entgasung, Homogenisierung und Konfektionierung adäquates Produkt herstellen zu können. Einen besonderen Schwerpunkt bildet hierbei die Behandlung von Plastabfallgemischen, deren einzelne Bestandteile untereinander oftmals eine ungenügende Verträglichkeit besitzen, die sich in mangelhaften mechanischen und anderen Eigenschaften des fertigen Produktes auswirkt.In the processing and processing of thermoplastics, in particular thermoplastic waste and their mixtures, for the purpose of improving the quality of the product, in particular their mechanical properties, reinforcing fibers of inorganic, but also organic origin are added. It is known, for example, to add to the plastic material glass fibers, asbestos fibers, carbon fibers, but also polyamide fibers or similar melt spinning polymeric materials with high mechanical properties. Especially in the processing and processing of plastic waste quality improvement is important in order to produce the inevitable high economic cost for the replasticization, degassing, homogenization and packaging adequate product can. A particular focus here is the treatment of plastic waste mixtures, the individual components often have an insufficient compatibility with each other, which has inadequate mechanical and other properties of the finished product.

Die bisher bekannt gewordenen einschlägigen Lösungen verwirklichen die Anforderungen an die Qualitätserhöhung solcher Plastwerkstoffe und deren Gemische derart, daß ungeschnittene (Ro· 'ng) oder geschnittene (Stapal) Fasern in die Plastschmelze gegeben und in dieser gleichmäßig verteilt werden. In beiden Fällen wird die Verstärkungsfaser bis auf eine von den konkreten Prozeßbedingungen und konstruktiven Gegebenheiten abhängige Grenzlänge zerteilt und statistisch verteilt. Eine orientierte und zugleich langfasrige Verstärkung ist auf diesem Wege nicht möglich. Nur bei Lösungsvarianten, bei denen der Faserstrang über einen Hohldorn einem Ummantelungswerkzeug zugeführt und dort eine Umhüllung des Stranges mit Schmelze erfolgt, ist eine orientierte langfasrige Verstärkung erzielbar. Derartige Lösungen erfordern jedoch einen hohen ökonomischen Aufwand und sind nur für bestimmte Extrudatformen geeignet. Eine langfasrige Verstärkung ist für Thermoplastabfallgemische aber besonders wichtig.The relevant solutions which have become known up to now realize the requirements for increasing the quality of such plastic materials and their mixtures in such a way that uncut (roughened) or cut (staple) fibers are introduced into the plastic melt and uniformly distributed therein. In both cases, the reinforcing fiber is divided up to a dependent on the specific process conditions and design conditions limit length and distributed randomly. An oriented and at the same time long fiber reinforcement is not possible in this way. Only in the case of solution variants in which the fiber strand is supplied to a sheathing tool via a hollow mandrel and there is an encapsulation of the strand with melt, can an oriented, long-fiber reinforcement be achieved. However, such solutions require a high economic outlay and are only suitable for certain extrudate shapes. However, a long fiber reinforcement is especially important for thermoplastic waste mixtures.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, mit geringem Aufwand polymere Verstärkungsfasern in aufzubereitende und zu verarbeitende Thermoplaste und deren Abfallgemische einzuarbeiten, damit eine qualitative Verbesserung des Materials für die Verarbeitung zu anspruchsvolleren Produkten erreicht wird.The object of the invention is to incorporate polymer fibers in the formulated and processed thermoplastics and their waste mixtures with little effort, so that a qualitative improvement of the material for processing to more sophisticated products is achieved.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, um schmelzspinnbare polymere VerstärkungsmaterialienThe invention has for its object to provide a method to melt-spinnable polymeric reinforcing materials In Thermoplaste und deren Abfallgemische einzuarbeiten und eine langfasrig orientierte Verstärkung im MatrixmaterialTo work into thermoplastics and their waste mixtures and a long fiber-oriented reinforcement in the matrix material

herzustellen.manufacture.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, in einer Piastiziereinrichtung ein polymeres schmelzspinnbares VerstärkungsmaterialThe solution according to the invention provides, in a plastification device, a polymeric melt-spinnable reinforcing material

zu plastizieren und dieses mittels einer Förder· und Dosiervorrichtung gleichmäßig einem separaten Extruder zuzuführen, der zur Aufbereitung des Matrixmaterials dient. Im Bereich zwischen Schneckenspitze und Werkzeugausgang des Extruders wird das polymere Verstärkungsmaterial in den Schmelzestrom des Matrixmaterials gefördert und mitteis einer zweckentsprechenden Düsenanordnung zu feinen Fäden arsponnen, die in dem kälteren Matrixstrom geführt, abgekühlt, erstarrt und gereckt werden.to be plasticized and this evenly fed by means of a delivery and metering device to a separate extruder, which serves for the preparation of the matrix material. In the region between the screw tip and the tool exit of the extruder, the polymeric reinforcing material is conveyed into the melt stream of the matrix material and spun by a suitable nozzle arrangement to fine threads which are guided in the colder matrix stream, cooled, solidified and stretched.

Dta Ersplnnung der Verstärkungsfasern im Matrixstrom erfolgt in einer Verteilung, die der gewünschtenThe amplification fibers in the matrix flow are distributed in a distribution that is the desired VerstArkungsorientierung am fertigen Produkt entspricht. So ist eine Anreicherung des Kerns des Matrixstromes oder dessenStrengthening orientation on the finished product corresponds. So is an enrichment of the core of the matrix stream or its Peripherie mit Verstärkungsfasern gonauso möglich wie eine gleichmäßige Verteilung über dessen Querschnitt.Periphery with reinforcing fibers just as possible as a uniform distribution over the cross section. Je nach Wahl des Ortes der Einbringung der Fasern relativ zum Werkzeugausgang, der Kanalquerschnittsgestaltung sowie derDepending on the choice of the location of the introduction of the fibers relative to the tool outlet, the channel cross-sectional design and the Geschwindigkeit der Trägermaterialschmolze können der Spinnprozeß und damit die Eigenschaften der polymerenSpeed of the carrier melted material, the spinning process and thus the properties of the polymeric Vorstärkungsfaser zweckentsprechend eingestellt werden.Pre-strengthening fiber can be adjusted appropriately. AusfuhrungsboisplelAusfuhrungsboisplel Dio Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel nachstehend näher erläutert werden.Dio invention will be explained in more detail in an embodiment below. In einer Piastiziereinrichtung wird das aus Polyamid bestehende Verstärkungsmaterial plastiziert und mittels einer Förder- undIn a Piastiziereinrichtung consisting of polyamide reinforcing material is plasticized and by means of a conveyor and Dosiereinrichtung gleichmäßig in den zur Aufschmelzung des Thermoplastes bzw. dessen Abfall|)emischen als MatrixDosing uniformly in the melting of the thermoplastic or its waste | emischen as a matrix

dienenden Extruder eingespeist.feeding extruder fed.

Im Bereich zwischen Schneckenspitze und Werkzeugausgang des Extruders wird das PA-Verstärkungsmaterial mit einerIn the area between the screw tip and the tool outlet of the extruder, the PA reinforcing material with a Temperatur von 28O0C bis 27O0C in den eine Temperatur von 220°C bis 200°C aufweisenden Matrixschmelzestrom ausTemperature of 28O 0 C to 27O 0 C in a temperature of 220 ° C to 200 ° C having the matrix melt stream Polypropylen gefördert und in diesen mittels einer zweckentsprechenden Düsenanordnung im Schmalzekanal zu feinen FädenPolypropylene promoted and in these by means of an appropriate nozzle arrangement in Schmalzekanal to fine threads

ersponnen.spun.

Da die schmelzspinnbaren Verstärkungsmaterialien einen höheren Schmelzpunkt besitzen, ist eine gewisse TemperaturdifferenzSince the melt-spinnable reinforcing materials have a higher melting point, there is some temperature difference

zwischen der Schmelze des Matrix- und des Verstärkungsmaterials vorhanden, infolge derer die ersponnenen Fäden im kälterenbetween the melt of the matrix and the reinforcing material, as a result of which the spun threads in the colder

Matrixschmelzestrom abkühlen und erstarren. Je nach Geschwindigkeitsdifferenz der Schmelzeströme derCool the matrix melt stream and solidify. Depending on the speed difference of the melt streams of the Materialkomponenten kommt es zu einer Packung bzw. Verstreckung der Verstärkungsfäden, deren Grad durch eineMaterial components it comes to a packing or stretching of the reinforcing threads whose degree by a

entsprechende Gestaltung der Kanalquerschnitte regelbar ist.appropriate design of the channel cross-sections is adjustable.

Auf diese Weise können z. B. PE h. D.-, PP-Fäden in Thermoplastabfällen, PA-Fiiden in die verschiedensten PolyolefinmaterialienIn this way, for. B. PE h. D., PP filaments in thermoplastic waste, PA filaments in various polyolefin materials

o.a. Materialion eingearbeitet werden.O.A. Materialion be incorporated.

Durch zweckmäßige Rezeptierung der Matrix- und Verstärkungsmaterialien kann des weite.en Einfluß auf die HaftfestigkeitBy appropriate formulation of the matrix and reinforcing materials, the influence on the adhesive strength can be further influenced Innerhalb des Verbundes genommen werden.Be taken within the association.

Claims (1)

Verfahren zurVerstärkung von Thermoplasten, insbesondere Thermoplastabfällen, mit schmelzspinnbaren Fasern, gekennzeichnet dadurch, daß ein schmelzspinnbares polymeres Verstärkungsmaterial in einer Piastiziereinrichtung plastiziert und gleichmäßig in einen separat auf einem Aufbereitungsextruder vorbereiteten Schmelzestrom eines Matrixmaterials gefördert, in diesem als feine Fäden ersponnen, mit dem kälteren Matrixschmelzestrom'geführt, abgekühlt, erstarrt und gereckt wird.Process for reinforcing thermoplastics, in particular thermoplastic waste, with melt-spinnable fibers, characterized in that a melt-spinnable polymeric reinforcing material is plasticized in a plastiator and conveyed evenly into a melt stream of a matrix material separately prepared on a conditioning extruder, spun therein as fine filaments, with the colder melt melt stream. guided, cooled, solidified and stretched. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren zurVerstärkung von Thermoplasten, insbesondere Thermoplastabfällen und deren Gemischen mit schmelzspinnbaren Fasern, bei der Aufbereitung und Verarbeitung auf Extrudern.The invention relates to a process for reinforcing thermoplastics, in particular thermoplastic waste and mixtures thereof with melt-spinnable fibers, in the processing and processing on extruders.
DD32020288A 1988-09-28 1988-09-28 METHOD FOR THE REINFORCEMENT OF THERMOPLASTICS, ESPECIALLY THERMOPLASTIC WASTE, WITH MELT-SPINNABLE FIBERS DD275842A1 (en)

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