DE102005012062A1 - Reinforcing filled plastics formulations with second plastics component, by supplying higher melting reinforcing component during extrusion of base formulation to form fibrous reinforcement - Google Patents

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Abstract

In a method for reinforcing filled plastics formulations (A) with a second plastics (B) in the melt, (A) contains at least 40% filler, (B) has m.pt. at least 20 (preferably more than 25)[deg]C higher than that of the base plastics in (A) and (B) is pressed into the melt in an extruder which (A) is extruded. An independent claim is included for apparatus for injecting a high-melting plastics mass into a high filler content plastics base composition, consisting of a basic extruder with openings through which a melt can be supplied under pressure, the openings being sufficiently small for fibrous reinforcement to be formed.

Description

Es ist Stand der Technik, dass Kunststoffrezepturen mit organischen oder anorganischen Füllstoffen verstärkt werden. Anorganische Füllstoffe sind in der Regel Kalziumcarbonat oder ähnlich Derivate. Sie dienen in der Regel im Rohrbereich in PVC-Rezepturen zur Reduktion von des Rohstoffpreises oder haben die Funktion in hohen Konzentrationen den Schall besser zu absorbieren. In Verbindung mit Schaum dienen anorganische Füllstoffe zur Vergleichmäßigung der Schaumstruktur bzw. zur Verbesserung der Homogenität.It is state of the art that plastic formulations with organic or inorganic fillers reinforced become. Inorganic fillers are usually calcium carbonate or similar derivatives. They serve usually in the pipe area in PVC formulations for the reduction of of the raw material price or have the function in high concentrations to better absorb the sound. Serve in conjunction with foam inorganic fillers to equalize the Foam structure or to improve the homogeneity.

Zu den anorganischen Füllstoffen zählen auch die Glasfasern bzw. Glaskugeln, die bei hochwertigen Anwendungen zum Einsatz kommen.To the inorganic fillers count too the glass fibers or glass beads used in high-quality applications be used.

Organische Füllstoffe sind häufig Naturfasern. Sie können Holzfasern oder -späne sein, es können Reisschalen oder Kokosnussmehl die Basis bilden. Es kann Stroh oder Bambus enthalten. Die Auswahl der organischen Füllstoffe und die Verfügbarkeit der organischen Füllstoffe ist annährend unbegrenzt.organic fillers are common Natural fibers. You can Wood fibers or shavings be, it can Make rice husks or coconut flour the base. It can be straw or Bamboo included. The selection of organic fillers and availability the organic fillers is near unlimited.

Organische Füllstoffe werden in Konzentrationen bis zu 80, teilweise 90 % des Basiskunststoffes eingesetzt. Die Grenze der Einsatzmenge wird durch geforderte Mindesteigenschaften des Endprofils limitiert. Das Eigenschaftsprofil hat Mindestanforderungen in der Oberflächenqualität, aber auch bzgl. der mechanischen Eigenschaften. Mechanische Eigenschaften sind einmal Werte wie der E-Modul oder Steifigkeit- bzw. Elastizitätswerte oder aber Werte der Schlagzähigkeit.organic fillers are used in concentrations of up to 80, in some cases 90% of the basic plastic. The limit of the amount used is required by minimum properties limited to the final profile. The property profile has minimum requirements in surface quality, but also regarding the mechanical properties. Mechanical properties are once values such as the modulus of elasticity or stiffness or elasticity values or values of impact resistance.

Nachteil der anorganischer Füllstoffe ist es, dass sie in der Regel relativ kurze Längen beinhalten bzw. bei der Extrusion oder Verarbeitung in ihrer Länge zerstört werden. Der größte Teil der organischen Füllstoffe liegt nicht in Faser- sonder in kugelähnlicher Form vor. Sodass Längsverstärkungen nur bedingt möglich sind. Anorganische Füllstoffe werden in der Regel oberflächenbehandelt um eine bessere Haftung zu den Basiskunststoffen zu erzeugen.disadvantage of inorganic fillers is that they usually include relatively short lengths or at the Extrusion or processing will be destroyed in their length. The biggest part the organic fillers is not present in fiber but in ball-like form. Sodass longitudinal reinforcements only conditionally possible are. Inorganic fillers are usually surface treated to create a better adhesion to the base plastics.

Der Nachteil organischer Füllstoffe liegt häufig in der Feuchtigkeitsaufnahme bzw. vorhandenen Feuchtigkeit in der Naturfaser. Diese Feuchtigkeit ist während des Verarbeitungsprozesses unter Druck und somit flüssig und verursacht ein Schäumen beim Austritt aus dem Werkzeug. Selbst wenn dieses Schäumen einen s. g. Mikroschaum auf der Oberfläche eins organischen Füllstoffe produziert ist diess negativ für Festigkeits- und Schlagzähigkeitswerte. D. h. die Grenze der Einsatzmenge wird durch den Grad der Trockenheit des Naturstoffes begrenzt.Of the Disadvantage of organic fillers is common in the moisture absorption or existing moisture in the Natural fiber. This moisture is during the manufacturing process under pressure and thus liquid and causes foaming when exiting the tool. Even if that foaming one s. G. Microfoam on the surface one organic fillers this is negative for Strength and impact resistance values. D. H. The limit of the amount used is determined by the degree of dryness limited to the natural product.

Es ist erfindungsgemäße Aufgabe bei einer Kunststoffmischung aus Kunststoffen mit einem Füllstoff das Eigenschaftsprofil bzgl. der Festigkeit und Zähigkeit zu verbessern. Hierzu sollen in geringen Konzentrationen andersartige Kunststoffe eingesetzt werden.It is task of the invention in a plastic mixture of plastics with a filler the property profile in terms of strength and toughness to improve. For this purpose, in small concentrations different Plastics are used.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass innerhalb des Extrusionsprozesses in der Regel in oder kurz vor der Meteringzone mit Hilfe eines zweiten Extruders eine Schmelze mit einer höheren Schmelztemperatur zugespritzt wird. Dabei wird erfindungsgemäß die Schmelze aus s. g. Einspritzdüsen im Zylinder des ersten Extruders herausgezogen und liegt verstreckt in der ersten Schmelze vor.The inventive task is solved by that within the extrusion process usually in or short before the Meteringzone with the help of a second extruder a melt with a higher one Melting temperature is injected. In this case, according to the invention, the melt from s. G. injectors pulled out in the cylinder of the first extruder and is stretched in the first melt before.

Ein erfindungsgemäßes Beispiel ist in 1 dargestellt.An inventive example is in 1 shown.

Die Anlage enthält den Extruder (1), ein gegenläufiger Dopppelschneckenextruder aus zwei dichtkämmenden gegenläufigen Schnecken (2) mit einem entsprechenden Doppelschneckenzylinder (3) aufgebaut.The system contains the extruder ( 1 ), a counter-rotating twin-screw extruder consisting of two close-meshing counter-rotating screws ( 2 ) with a corresponding twin-screw cylinder ( 3 ) built up.

Die Anlage enthält einen zweiten Extruder (4), der in Verbindung mit dem ersten Extruder montiert ist. Dieser zweite Extruder presst eine Schmelze in den ersten Extruder. In diesem Beispiel wird in dem ersten Extruder eine Mischung aus 20 % Polypropylen und 80 % Naturfasern verarbeitet. Diese Mischung liegt als Schmelze in dem Bereich unterhalb der Einspritzung des Extruders 2 vor. In dem Extruder (4) wird ein Polyamid oder ein Polyester oder sonstige Kunststoffe mit Schmelztemperaturen, die mindestens 10, in der Regel 20 °C oberhalb der Schmelze Temperaturen der Mischung in Extruder 1 eingesetzt.The plant contains a second extruder ( 4 ) mounted in conjunction with the first extruder. This second extruder presses a melt into the first extruder. In this example, a mixture of 20% polypropylene and 80% natural fibers is processed in the first extruder. This mixture is melted in the area below the injection of the extruder 2 in front. In the extruder ( 4 ) is a polyamide or a polyester or other plastics having melting temperatures of at least 10, usually 20 ° C above the melt temperatures of the mixture in extruder 1 used.

Die Schmelze aus Extruder (4) erstarrt sofort bei dem Kontakt mit der Schmelze aus Extruder (1). Das die Fördergeschwindigkeit in Extruder 1 deutlich höher liegt wie die Strömgeschwindigkeit im Kanal von Extruder (4), wird die erstarrende Schmelze herausgezogen und liegt fadenförmig vor.The melt from extruder ( 4 ) solidifies immediately upon contact with the melt from extruder ( 1 ). That the conveying speed in extruder 1 much higher than the flow velocity in the channel of extruder ( 4 ), the solidifying melt is pulled out and is filiform.

Je nach Anforderung der zu erzeugenden Qualität werden diese Fäden mehr oder weniger eingemischt, zertrennt durch entsprechende Auslegung mit scherintensiven Bereichen oder liegen in der Oberfläche als fadenförmige Verstärkungsfasern vor.ever Upon request of the quality to be produced, these threads become more or less mixed, separated by appropriate interpretation shear-intensive areas or lie in the surface as threadlike reinforcing fibers in front.

Durch die Einbringung in der Schmelze, teilweise auch durch zusätzliche Additive wird eine exellente Haftung zwischen den hochschmelzenden Kunststoffen in Verbindung mit den Basiskunststoffen der füllstoffhaltigen Kunststoffen erreicht.The inclusion in the melt, sometimes by additional additives is an excellent adhesion between the refractory Plastics achieved in conjunction with the basic plastics of the filler-containing plastics.

Eine andere erfinderrische Ausführung bringt gefärbte oder durch sonstige Eigenschaften behaftete Schmelze in eine füllstoffhaltige Kunststoffmischung ein.A another inventive version brings colored or melt affected by other properties in a filler-containing Plastic mixture.

Eine wiederum andere Ausführung ist in der Lage mehrere unterschiedliche Kunststoffe oder Mischungen an einer bzw. mehreren Positionen entlang des Extruders zuzuführen. Durch diese Ausführung können Teile der verstärkenden Kunststoffe eingemischt und im Prozess vermischt werden und andere relativ weit am Ende des Prozesse zugegeben Kunststoffe dienen als faserförmige Verstärkungsstoffe in Längsrichtung.A another version is capable of several different plastics or blends feed at one or more positions along the extruder. By this design can be parts the reinforcing Plastics are mixed in and mixed in the process and others relatively Far added at the end of the process Plastics serve as fibrous reinforcing materials longitudinal.

Claims (4)

Ein Verfahren zum Verstärken von gefüllten Kunststoffrezepturen mit einem zweiten Kunststoff in der Schmelze, dadurch gekennzeichnet, dass die gefüllte Kunststoffrezeptur mind. 40 % Füllstoff enthält und der zur Verstärkung dienende Kunststoff eine Schmelztemperatur besitzt, die mind. 20 in der Regel größer 25 °C oberhalb der Schmelztemperatur des Basiskunststoffes der füllstoffhaltigen Rezeptur ist und dieser Verstärkungskunststoff in der Schmelze in einem Extruder, mit dem die gefüllte Kunststoffrezeptur extrudiert wird, eingepresst wird.A method for reinforcing filled plastic formulations with a second plastic in the melt, characterized in that the filled plastic formulation contains at least 40% filler and the plastic used for the reinforcement has a melting temperature, the min. 20 usually greater than 25 ° C above is the melting temperature of the base plastic of the filler-containing formulation and this reinforcing plastic in the melt in an extruder, with which the filled plastic formulation is extruded, is pressed. Verfahren nach Anspruch 1 dadruch gekennzeichnet, dass die Zustromgeschwindigkeit der hochschmelzenden Kunststoffmasse deutlich geringer ist als die des Basismaterials, in der Regel beträgt die Geschwindigkeitsdifferenz mind. 35 %.Method according to claim 1, characterized that the inflow velocity of the high-melting plastic mass is significantly lower than that of the base material, as a rule, the speed difference is at least 35%. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Zylinders zur Verarbeitung von hochgefüllten Kunststoffen mind. 2 Einspritzmöglichkeiten bestehen und dass mehrere unterschiedliche hochschmelzende Kunststoffe dem Prozess zugeführt werden können.Method according to claims 1 and 2, characterized that along the cylinder for processing highly filled plastics at least 2 injection options exist and that several different high-melting plastics fed to the process can be. Eine Vorrichtung zum Einspritzen von einer hochschmelzenden Kunststoffmasse in einer hochgefüllte Kunststoffbasisrezeptur, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Basisextruder Zylinderöffnungen enthalten sind, durch die die Schmelze unter Druck eingeführt wird und die Öffnungen so klein ausgelegt wurden, dass faserförmige Verstärkungen dadurch entstehen.A device for injecting a refractory Plastic compound in a highly filled Plastic base formulation, characterized in that in the base extruder cylinder openings are included, through which the melt is introduced under pressure and the openings so small that fibrous reinforcements are created.
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