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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung einer Bahn aus Thermoplastharz.
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Bahnen
bzw. Platten aus Thermoplastharz von vorgegebener Größe wurden
bisher dadurch hergestellt, dass, wie aus 4 ersichtlich, das Thermoplastharz (2)
zunächst
durch Erhitzen geschmolzen, die Schmelze sodann über eine Düse (D) kontinuierlich in eine
folienartige Form extrudiert, um eine Endlosbahn (3) aus
Thermoplastharz zu erhalten (siehe JP-A-2002-120249), und schließlich die Endlosbahn (3)
in Abschnitte von vorgegebener Länge unterteilt
wurde. Bei diesem Verfahren wird die Endlosbahn (3) während des
Transports aus der Düse (D)
in Extrudierrichtung ausreichend abgekühlt und sodann mit einer Trennscheiben-Schneidvorrichtung (C') oder dergleichen
zur Herstellung von Platten (1) aus Thermoplastharz (1)
in Abschnitte von vorgegebener Größe unterteilt. Beim Schneiden
bewegt sich die Trennscheiben-Schneidvorrichtung (C') oder dergleichen
mit der gleichen Geschwindigkeit wie die transportierte Bahn (3)
in Extrudierrichtung und bei der Ausführung des Schnitts gleichzeitig
im rechten Winkel zur Auszugsrichtung. Somit wird eine Platte (1)
aus Thermoplastharz hergestellt. Nach dem Schnitt fährt die
Trennscheiben-Schneidvorrichtung (C') ohne Berührung der Endlosbahn (3)
in ihre Ausgangsstellung zurück,
um von der Bahn (3) eine weitere Platte (1) aus
Thermoplastharz abzutrennen.
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Bei
diesem Verfahren wird Endlosbahnmaterial (3) über die
Düse (D)
in der Dicke des gewünschten
Produkts, nämlich
von Platten (1) aus Thermoplastharz, extrudiert. Beim Einsatz
einer Trennscheiben-Schneidvorrichtung (C') sollte das Unterteilen der Endlosbahn
(3) vorzugsweise nach ausreichender Abkühlung erfolgen.
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Wird
Thermoplastharz (2) durch Erhitzen geschmolzen und zur
Herstellung einer Endlosbahn (3) mit einer Dicke von maximal
ca. 2 mm extrudiert, so lässt
sich als Produkt eine Platte (1) aus Thermoplastharz durch
Schneiden der Endlosbahn (3) mittels einer Trennscheiben-Schneidvorrichtung
(C') selbst dann
kontinuierlich und einfach herstellen, wenn der Abstand von der
Düse (D)
bis zur Ausgangsstellung der Trennscheiben-Schneidvorrichtung (C') kurz ist. Der Grund
hierfür
ist, dass eine Endlosbahn (3) mit einer Dicke von maximal
ca. 2 mm in relativ kurzer Zeit abkühlt.
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Wird
andererseits Thermoplastharz (2) durch Erhitzen geschmolzen
und extrudiert, um eine Endlosbahn (3) mit einer Dicke
von ca. 3 mm und mehr zu erhalten, so ist ein großer Abstand
(L) von der Düse
(D) bis zur Trennscheiben-Schneidvorrichtung (C') erforderlich, weil für eine ausreichend
Abkühlung der
Endlosbahn (3) viel Zeit benötigt wird. Bei einer kurzen
Distanz (L) wird die Endlosbahn (3) mit einer Dicke von
ca. 3 mm oder mehr im nicht ausreichend abgekühlten und noch weichen Zustand
geschnitten. Dies hat zur Folge, dass sich leicht Schneidstaub aus Thermoplastharz
(2) auf der Trennscheiben-Schneidvorrichtung (C') ablagert und die
resultierende Schnittfläche
möglicherweise
aufraut. Ist Abstand (L) von der Düse (D) bis zur Ausgangsstellung
der Trennscheiben-Schneidvorrichtung
(C') groß genug, um
eine ausreichende Kühlung
der Endlosbahn (3) zu ermöglichen, so muss eine entsprechend
größere Vorrichtung
für die
Herstellung vorgesehen werden.
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Seitens
des Erfinders hierzu wurden engagierte Untersuchungen durchgeführt mit
dem Ziel, ein Verfahren zur kontinuierlichen und einfachen Herstellung
von Bahnen bzw. Platten mit einer Dicke von ca. 3 mm oder mehr unter
Einsatz einer kompakten Vorrichtung herzustellen. Im Ergebnis konnte
seitens des Erfinders hierzu festgestellt werden, dass durch Andrücken einer
Schneidklinge an eine Endlosbahn zum Abtrennen einer Platte das über eine
Düse extrudierte
endlose Bahnmaterial selbst dann problemlos kontinuierlich geschnitten
werden kann, wenn es noch nicht ausreichend abgekühlt ist.
Die vorliegende Erfindung basiert auf diesen Feststellungen und weist
die Merkmale der Ansprüche
auf.
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von
Bahnen bzw. Platten aus Thermoplastharz bereitgestellt, das die
folgenden Schritte aufweist:
Erhitzen eines Thermoplastharzes
um dieses zu schmelzen,
kontinuierliches Extrudieren des geschmolzenen Harzes
durch eine Düse
in eine folienartige Form, um eine Endlosbahn aus Thermoplastharz
mit einer Dicke von ca. 3 mm oder mehr zu erhalten, und
Anpressen
wenigstens einer Schneidklinge gegen die Endlosbahn aus Thermoplastharz
zum Unterteilen des Bahnmaterials in einzelne Abschnitte bei seinem
Transport in Extrudierrichtung.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 eine schematische Ansicht
einer exemplarischen Vorrichtung zur erfindungsgemäßen Herstellung
einer Bahn bzw. von Platten aus Thermoplastharz;
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2A bis 2D schematische Ansichten, die jeweils
eine exemplarische Struktur von Schneidklingen zeigen, wie diese
in einer Vorrichtung zum Herstellen erfindungsgemäßer Bahnen
bzw. Platten aus Thermoplastharz eingesetzt werden;
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3 eine Draufsicht, aus der
schematisch der Zustand des Anpressens einer Schneidklinge gegen
eine Endlosbahn in einer exemplarischen Vorrichtung zur Herstellung
von Bahnen bzw. Platten aus Thermoplastharz gemäß der vorliegenden Erfindung ersichtlich
ist; und
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4 eine schematische Ansicht
einer Vorrichtung zur Herstellung von Bahnen bzw. Platten aus Thermoplastharz
nach einem konventionellen Verfahren.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel
eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung von Bahnen
bzw. Platten aus Thermoplastharz gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung weist auf:
eine Düse (D), durch die hindurch
Thermoplastharz (2) nach dem Erhitzen und Schmelzen kontinuierlich zu
einer folienartigen Bahn aus Thermoplastharz (3) mit einer
Dicke von 3 mm oder mehr extrudiert wird;
Kalanderwalzen (R)
zum Transportieren der Endlosbahn (3) aus Thermoplastharz
in Extrudierrichtung; und
einen Satz Schneidklingen (C) zum
Unterteilen der Endlosbahn (3) aus Thermoplastharz.
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Die
Schneidklingen (C) lassen sich zum Unterteilen der Endlosbahn aus
Thermoplastharz (3) bei ihrer Bewegung in der gleichen
Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Bahnmaterial
gegen die Bahn (3) pressen, wodurch eine Platte (1) aus
Thermoplastharz anfällt.
Es folgt eine Bewegung der Schneidklingen (C) zum Öffnen derselben
und zur Rückführung in
ihre Ausgangsposition, um zur Herstellung einer weiteren Platte
(1) aus Thermoplastharz einen erneuten. Schnitt des Bahnmaterials (3)
auszuführen.
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Erfindungsgemäß wird eine
Endlosbahn aus Thermoplastharz mit einer Dicke von 3 mm oder mehr
selbst dann in einzelne Abschnitte unterteilt, wenn das Bahnmaterial
nach dem Schmelzen eines Thermoplastharzes (als Ausgangsmaterial)
durch Erhitzen und nach dem kontinuierlichen Extrudieren durch eine
Düse hindurch
in eine folienartige Form noch nicht ausreichend abge kühlt wurde.
Im Ergebnis sind Platten aus Thermoplastharz mit einer Dicke von
ca. 3 mm oder mehr sowie mit glatter Schnittfläche kontinuierlich und einfach
herstellbar. Darüber
hinaus ist ein großer
Abstand von der Düse
bis zur Ausgangsstellung einer Schneidvorrichtung (beispielsweise
einer Säge,
einer Klinge oder dergleichen) nicht immer erforderlich, so dass
die Vorrichtung zur Herstellung der Bahnen bzw. Platten aus Thermoplastharz
kompakt ausgebildet sein kann. Da weiterhin der Schnitt durch Anpressen
wenigstens einer Schneidklinge an das Bahnmaterial durchgeführt wird,
ist ein nur geringer Anfall an Schneidstaub oder Graten zu verzeichnen,
wodurch sich eine hervorragende Schnittfläche bei den Platten aus Thermoplastharz
mit einer Dicke von 3 mm oder mehr ergibt.
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Erfindungsgemäß wird Thermoplastharz
(2) zum Herstellen einer Endlosbahn (3) durch
Erhitzen geschmolzen. Als Beispiele für das Thermoplastharz (2)
wären zu
nennen: Methacrylharz, ein Copolymer aus Methylmethacrylat und Styrol
(MS-Harz), Polyolefinharze wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP),
Polycarbonatharz (PC), Polyvinylharz (PVC), Polystyrolharz (PS)
und dergleichen.
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Insbesondere
findet das Verfahren zur erfindungsgemäßen Herstellung von Platten
(1) aus Thermoplastharz vorzugsweise Anwendung bei Harzen wie
Methacrylharz, MS-Harz und dergleichen. Diese Harze weisen eine
hervorragende Transparenz auf und lassen eine aufgeraute Schnittfläche leicht
erkennen. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise
einzusetzenden Harze können
eine relativ hohe spezifische Wärme
von ca. 0,3 cal/°C/g (ca.
1,26 J/°C/g)
oder höher
und/oder eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit
im Bereich von ca. 4 × 10–1 cal/sec/cm2/°C/cm
bis ca. 6 × 10–1 cal/sec/cm2/°C/cm aufweisen.
Solche Harze sind schwer abkühlbar. Weiter
bevorzugt findet das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren Anwendung
bei Hart-Methacrylharz,
Hart-MS-Harz und dergleichen, die keine Kautschukkomponente enthalten.
Solche Harze sind von hervorragen der Transparenz und können Lockwell-Härten im
Bereich von ca. M 80 bis ca. M 110 aufweisen.
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Thermoplastharz
(2) kann in bekannter Art und Weise unter Einsatz eines
Extruders (M) durch Erhitzen geschmolzen werden. So wird beispielsweise
Thermoplastharz (2) in geschmolzenem Zustand mit dem Extruder
(M) erhitzt und geknetet sowie kontinuierlich der Düse (D) zugeführt. Erhitzungstemperatur
ist die Schmelzpunkttemperatur des Thermoplastharzes (2)
oder eine darüber
liegende Temperatur.
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Das
durch Erhitzen geschmolzene Thermoplastharz (2) wird durch
eine Düse
(D) beispielsweise mit einer Geschwindigkeit im Bereich von ca.
10 m/min bis ca. 30 m/min in eine folienartige Form extrudiert.
Als Düse
(D) kann eine üblicherweise
eingesetzte T-Düse
benutzt werden. Die Düse
(D) kann das Thermoplastharz (2) zu einem einlagigen oder mehrlagigen
Produkt, beispielsweise ein Produkt mit zwei, drei oder mehr Lagen,
extrudieren. Mit der Einlagen-Düse
lässt sich
eine einlagige Endlosbahn (3) herstellen. Beim Einsatz
einer Mehrlagen-Düse
lassen sich zwei oder mehr Harzqualitäten in eine mehrlagige Materialbahn
(3) coextrudieren. Da Thermoplastharz (2) vom
Extruder (M) kontinuierlich der Düse (D) zugeführt wird,
erfolgt auch ein kontinuierliches Extrudieren von Thermoplastharz über die
Düse.
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Die
Dicke der durch die Düse
(D) extrudierten Endlosbahn (3) aus Thermoplastharz kann
ca. 3 mm oder mehr und ca. 20 mm oder darunter betragen. Das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung von Bahnen bzw. Platten aus Thermoplastharz findet
vorzugsweise Anwendung bei Endlosbahnen mit einer Dicke von ca.
5 mm oder mehr und weiter bevorzugt bei solchen mit einer Dicke
von ca. 7 mm oder darüber.
Die Breite der Endlosbahn (3) kann im Bereich von ca. 0,5
m bis ca. 3 m liegen. Erfindungsgemäß kann das Schneiden mit relativ
hoher Geschwindigkeit selbst im Falle von Endlosbahnen (3) mit
großer
Breite, beispielsweise von ca. 0,5 m oder mehr sowie weiterhin von
ca. 1 m oder mehr, erfolgen, da der Schnitt der Endlosbahn (3)
unter Anpressung wenigstens einer Schneidklinge (C) gegen das Bahnmaterial
(3) durchgeführt
wird.
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Endlosbahnen
aus Thermoplastharz (3) lassen sich mit einem Satz Schneidklingen
(C) im extrudierten Zustand direkt nach ihrem Austritt aus der Düse (D) unterteilen.
Alternativ kann, wie aus 1 ersichtlich,
eine über
die Düse
(D) extrudierte Endlosbahn (3) aus Thermoplastharz durch
Kalanderwalzen (R) abgewalzt, sodann einem Satz Schneidklingen (C)
zugeführt
und schließlich
durch die Klingen unterteilt. werden. Der Durchmesser der Kalanderwalzen (R)
kann im Bereich von ca. 15 cm bis ca. 60 cm liegen. Für das Abwalzen
von über
eine Düse
(D) extrudiertem Thermoplastharz (2) durch Kalanderwalzen (R)
ist die Anzahl der Kalanderwalzen (R) keiner Beschränkung unterworfen,
sofern zwei oder mehr Walzen für
das Abquetschen und Abwalzen des Thermoplastharzes (2)
vorgesehen sind. In der Vorrichtung gemäß 1 sind drei Kalanderwalzen (R) eingesetzt.
Das heißt,
dass das über
die Düse
(D) extrudierte Thermoplastharz (2) zunächst zwischen einer ersten
Kalanderwalze (R1) und einer zweiten Kalanderwalze (R2) abgequetscht
und abgewalzt wird und sodann das abgewalzte Thermoplastharz (2)
nach Umschlingen der zweiten Kalanderwalze (R2) erneut zwischen
der zweiten Kalanderwalze (R2) und einer dritten Kalanderwalze (R3)
einer Abquetsch- und Abwalzbehandlung unterzogen wird.
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Erfindungsgemäß wird die
Endlosbahn (3) in Extrudierrichtung transportiert. Dieser
Transport in Extrudierrichtung kann in der Form erfolgen, dass die Endlosbahn
(3) durch mehrere Führungsrollen
(G) geleitet und während
des Führens
durch Zugrollen (P) wie beispielsweise Andrückwalzen abgezogen wird. Die
Endlosbahn (3) wird während
des Transports abgekühlt.
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Erfindungsgemäß wird die
so erhaltene und transportierte Endlosbahn (3) unter Anpressen
wenigstens einer Schneidklinge (C) an die Endlosbahn (3)
unterteilt.
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Die
Zahl der Schneidklingen unterliegt keiner Beschränkung und wird beispielsweise
in Abhängigkeit
von der Dicke der zu unterteilenden Endlosbahn und der Zusammensetzung
des als Ausgangsmaterial zur Herstellung der Bahn eingesetzten Harzes
bestimmt. Die Schneidklinge kann eine üblicherweise eingesetzte Klinge
sein. Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug
auf 2A bis 2D, bei denen ein Schneidklingenpaar
(C) eingesetzt wird.
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Gemäß 2A bis 2D ist ein Schneidklingenpaar (C1, C2)
vorgesehen, dessen Schneidklingen einander zugewandt beiderseits
der Endlosbahn (3) angeordnet sind (siehe JP-A-7-285099
(1995)). Die Schneidklingen sind auf Klingenuntersätzen (C12,
C22) montiert.
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Die
Länge (CL)
der Schneidklingen (C) kann, wie aus 3 ersichtlich,
in etwa gleich der Breite (W3) der Endlosbahn (3) aus Thermoplastharz
oder breiter sein. Ist die Klingenlänge (CL) geringer als die Bahnbreite
(W3), so kann sich das Schneiden des Bahnmaterials durch Anpressen
der Klingen als schwierig erweisen.
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Wie
aus 2A ersichtlich,
bewegen sich die Schneidklingen (C1, C2) in der gleichen Richtung und
mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Endlosbahn (3).
Bei ihrer Fortbewegung werden die Schneidklingen (C1, C2) einander
angenähert,
so dass die Klingen gegen die Endlosbahn (3) gepresst werden
und dadurch die Endlosbahn (3) in Breitenrichtung unterteilen,
wie dies die 2B zeigt.
Das Anpressen der Schneidklingen (C1, C2) an die Endlosbahn (3)
kann dadurch erfolgen, daß,
beispielsweise mittels einer Andruckeinrichtung (nicht dargestellt),
die Schneidklingen (C1, C2) durch die Klingenuntersätze (C12,
C22) gedrückt
werden. Wird Hart-Methacrylharz, Hart-MD-Harz oder dergleichen als
Thermoplastharz (2) eingesetzt, so könnte sich die Schneidklinge
(C) auf die resultierende Endlosbahn (3) aus Thermoplastharz
auflegen, wodurch die Bahn (3) zum Reißen gebracht und somit in ihrer
Dickenrichtung geschnitten wird.
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Nach
dem Schnitt bewegen sich sodann die oberen und unteren Schneidklingen
(C1, C2) voneinander weg, wie dies in 2C dargestellt
ist. Vorzugsweise sind Elastomere (C1R, C2R) so vorgesehen, dass
diese über
die Klingenkanten (C11, C12) beiderseits und entlang den Schneidklingen
vorstehen, was dazu beiträgt,
dass durch die Federkraft der Elastomere die Bahnen bzw. Platten
(1) problemlos von den Schneidklingen (C1, C2) ablösbar sind.
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Nach
dem Unterteilen der Endlosbahn (3) zur Herstellung einer
Platte (1) bewegen sich die Schneidklingen (C) von der
Platte (1) weg und sodann gegen die Extrudierrichtung der
Endlosbahn (wie aus 2D ersichtlich)
zurück
in ihre Ausgangsstellung, um eine weitere Unterteilung der Endlosbahn
(3) vorzunehmen (wie dies die 2A zeigt).
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Erfindungsgemäß wird eine
Endlosbahn (3) mit wenigstens einer Schneidklinge (C) unterteilt,
um eine Bahn bzw. Platte (1) aus Thermoplastharz mit einer
glatten sowie schneidstaub- und
gratfreien Schnittfläche
zu erzielen. Das Herstellungsverfahren wird bevorzugt für die Herstellung
von Bahnen bzw. Platten für
optische Verwendungszwecke, beispielsweise als lichtdurchlässige Platte
in einer flachen Anzeigetafel einer Flüssigkristallanzeige. Die Endlosbahn
(3) wird leicht und kontinuierlich mit wenigstens einer
Schneidklinge (C) selbst dann unterteilt, wenn die Endlosbahn (3)
nicht genügend
abgekühlt
ist und noch eine relativ hohe Temperatur besitzt. Deshalb lässt sich
der Abstand (L) von der Düse
(D) bis zur Schneidklinge (C) verkürzen, so dass die Vorrichtung zur
Herstellung von Bahnen bzw. Platten (1) aus Thermoplastharz
in platzsparender Ausführung
vorgesehen werden kann.
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Es
versteht sich, dass die vorbeschriebene Erfindung in vielerlei Hinsicht
abgewandelt werden kann. Diese Abwandlungen gelten als dem Erfindungsgedanken
und dem Schutzumfang der Er findung entsprechend, wobei alle für den Fachmann
erkennbare Abwandlungen dieser Art in den Schutzumfang der nachfolgenden
Ansprüche
fallen.
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Auf
die Offenbarung der am 28. Juli 2003 eingereichten und aus Beschreibung,
Ansprüchen, Zeichnungen
und Zusammenfassung bestehenden JP-A-2003-202260 wird vollinhaltlich
Bezug genommen.