DE102016015484A1

DE102016015484A1 - Extrudat

Info

Publication number: DE102016015484A1
Application number: DE102016015484.5A
Authority: DE
Inventors: Marc Oliver Eckert; Ulrich Spohde
Original assignee: Bulthaup GmbH and Co KG
Current assignee: Bulthaup GmbH and Co KG
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Extrudat, das wenigstens ein Matrixmaterial und wenigstens einen Füllstoff umfasst, wobei der Füllstoff teilweise oder vollständig in dem Matrixmaterial eingebettet ist und das Matrixmaterial aus wenigstens einem thermoplastischen Kunststoff besteht oder wenigstens einen thermoplastischen Kunststoff enthält.

Description

Die vorliegende Erfindung betritt ein Extrudat, das wenigstens ein Matrixmaterial und wenigstens einen Füllstoff umfasst, wobei der Füllstoff teilweise oder vollständig in dem Matrixmaterial eingebettet ist und das Matrixmaterial aus wenigstens einem thermoplastischen Kunststoff besteht oder wenigstens einen thermoplastischen Kunststoff enthält.
Ein solches Extrudat, das auch in granularer Form vorliegen kann, ist ein hervorragender Ausgangsstoff für eine Vielzahl von verschiedenen Anwendungen. Insbesondere bei dem Beschichten von Oberflächen oder beim Fertigen von Spritzgussteilen kann ein solches Extrudat als Ausgangsstoff herangezogen werden. Das durch das Granulat erzeugbare Endprodukt basiert in seinen Eigenschaften dann im Wesentlichen auf der Zusammensetzung des als Ausgangsstoff verwendeten Extrudats.
Das Einbetten des Füllstoffs in das Matrixmaterial, das einen thermoplastischen Kunststoff umfasst oder aus diesem besteht, ermöglicht ein kontinuierliches und in seiner Qualität gleichbleibendes Ergebnis.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Extrudat vorzusehen, das für eine Vielzahl von verschiedenen Anwendungen verwendbar ist und sich durch eine einfache Handhabbarkeit auszeichnet.
Dies gelingt mit einem Extrudat, das sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Demnach umfasst das Extrudat wenigstens ein Matrixmaterial und wenigstens einen Füllstoff, wobei der Füllstoff teilweise oder vollständig in dem Matrixmaterial eingebettet ist und das Matrixmaterial aus wenigstens einem thermoplastischen Kunststoff besteht oder wenigstens einen thermoplastischen Kunststoff enthält.
Durch das Einbetten des Füllstoffs in das Matrixmaterial wird ein Extrudat geschaffen, das dazu genutzt werden kann, in einem breiten Anwendungsspektrum verlässliche und reproduzierbare Ergebnisse zu erzeugen.
Vorzugsweise ist das Extrudat ein Granulat, wodurch sich die Verarbeitbarkeit des Extrudats weiter vereinfacht. Durch die Form als ein schüttfähiges Gut ist die Portionierung sowie eine Verpackung relativ einfach.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Extrudat in granularer Form extrudiert ist oder dass das Granulat durch wenigstens einen dem Extrudieren nachgelagerten Arbeitsschritt erhalten wird. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass beim Extrudieren des Matrixmaterials und des darin eingebetteten Füllstoffs eine Granulierung mit Hilfe eines Luftheißabschlagverfahrens, bei dem ein heißes Extrudat durch die Zufuhr eines Lufstroms im Bereich der Austrittsöffnung zu der Bildung von Granulatkügelchen führt. Weiter ist jedoch auch denkbar, dass die Granulierung erst anhand eines nicht in Granulatform vorliegenden Körpers durchgeführt wird, beispielsweise indem ein plattenförmigen Körper in Granulatform gebrochen oder geschnitten wird.
Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung ist es von Vorteil, dass die Schmelztemperatur des Matrixmaterials in einem Temperaturbereich von 150°C bis 340°C liegt, wobei es weiter von Vorteil ist, wenn die Obergrenze des Temperaturbereichs der Schmelztemperatur des Matrixmaterials bei weniger als 200°C liegt. Bei Temperaturen von mehr als 200°C nimmt die thermische Zersetzung stark zu. So kann es bei einer Schmelztemperatur von mehr als 200°C dazu kommen, dass die gewünschten Eigenschaften des Füllstoffs bzw. die gewünschten Eigenschaften der Kombination aus Matrixmaterial und Füllstoff aufgrund der thermischen Zersetzung nicht mehr erhalten werden.
Weiter ist es von Vorteil, wenn für das Erhalten des Extrudats das Matrixmaterial wenigstens ein thermoplastisches Elastomer ist oder ein thermoplastisches Elastomer umfasst.
Nach einer Fortbildung der Erfindung ist das Matrixmaterial ein Zellulosematerial oder umfasst ein Zellulosematerial. Insbesondere kommt als Zellulosematerial Celluloseacetat (CA), Cellulosebutyrat (CB) und/oder Cellulosepropionat (CP) in Frage.
Vorzugsweise zeichnet sich das Extrudat dadurch aus, dass das Matrixmaterial mindestens einen Bestandteil aus den Stoffen der nachfolgenden Gruppe umfasst oder aus wenigstens einem dieser Stoffe besteht: Polypropylen (PP), Polystyrol (PS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyvinylchlorid (PVC), thermoplastische Elastomere (TPE), Celluloseacetat (CA), Cellulosebutyrat (CB), Cellulosepropionat (CP), Polyethylen (PE), Polyamid (PA), Polyoxymethylen (POM), Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN), Polyethylenterephthalat (PET), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Thermoplastische Polyesterelastomere (TPE-E), Thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis (TPU), Styrol-Blockcopolymere (TPS), Acrylester-Styrol-Acrylnitril (ASA), Perfluoralkoxylalkan (PFA), Polyetherimid (PEI), Polyethersulfon (PES), Polyphenylenether (PPE), Styrol-Butadien (SB), Styrol-Butadien-Blockcopolymer (SBS).
Nach einer weiteren optionalen Modifikation der Erfindung ist der Füllstoff ein Feststoff, der vorzugsweise pulverförmig ist. Dadurch ist auch die Verarbeitung des Feststoffs, insbesondere bei der Erzeugung des Extrudats, besonders einfach.
Zudem kann vorgesehen sein, dass der Füllstoff als sphärischer Körper, als stäbchenförmiger Körper oder als Plättchen oder als Kombination der vorgenannten Geometrien vorliegt.
Nach einer weiteren Variante der Erfindung ist der Füllstoff dazu ausgebildet, dass er während des Extrusionsvorgangs keine seiner Eigenschaften ändert.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der Füllstoff ein keramisches Material und/oder ein metallisches Material ist oder umfasst.
Dabei kann das keramische Material mindestens einen Bestandteil der nachfolgenden Gruppe umfassen oder hieraus bestehen: Marmor, Dolomit, Travertin, Kalkstein, Sandstein, Gibbsit, Vulkanit, Serpentinit, Tonschiefer.
Vorzugsweise umfasst oder besteht das metallische Material aus mindestens einem Bestandteil der nachfolgenden Gruppe: Messing, Bronze, Aluminium, insbesondere Reinaluminium, Stahl, insbesondere rostfreien Stahl, Edelstahl, Kupfer.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der Füllstoff Graphit und/oder Ruß umfasst oder aus einem dieser Bestandteile oder der Kombination hieraus besteht.
Nach einer weiteren Fortbildung der Erfindung ist das Matrixmaterial teilweise oder vollständig transparent oder tansluzent ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Extrudats nach einer der vorhergehend vorgestellten Varianten. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das wenigstens eine Matrixmaterial einem Extruder über wenigstens eine erste Zufuhr zugeführt wird, der wenigstens eine Füllstoff dem Extruder über wenigstens eine zweite Zufuhr zugeführt wird, wobei die erste Zufuhr stromaufwärts der zweiten Zufuhr das eingeführte Matrixmaterial auf wenigstens eine Extruderschnecke führt, und die zweite Zufuhr stromabwärts der ersten Zufuhr den eingeführten Füllstoff auf die Extruderschnecke führt.
Bei einer bestimmungsgemäß arbeitenden Extruderschnecke wird demnach zuerst das Matrixmaterial alleine mit der Extruderschnecke in Berührung kommen, bevor der Füllstoff auf die mit dem Matrixmaterial beaufschlagte Förderschnecke zugeführt wird.
Nach einer weiteren Fortbildung der Erfindung erfolgt die Zufuhr des Füllstoffs auf die Extruderschnecke über die zweite Zufuhr erst, wenn das zugeführte Matrixmaterial auf einen Temperaturbereich von 150°C bis 340°C, vorzugsweise jedoch auf weniger als 200°C, erhitzt worden ist.
In einem solchen Temperaturbereich liegt das Matrixmaterial typischerweise in einem fließfähigen, geschmolzenen Zustand vor, so dass das Einbetten des Füllstoffs durchgeführt werden kann.
Die Erfindung umfasst zudem auch die Verwendung des Extrudats. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Extrudat nach einer der vorstehend beschriebenen Varianten zum Herstellen eines Spritzgussteils und/oder eines Beschichtungsmaterials, insbesondere eines Kantenmaterials, verwendet wird.
Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung wird das Extrudat, das nach einer der vorstehenden Varianten ausgebildet ist, zum Beschichten eines Substrats, vorzugsweise einer Platte, eines Möbelelements und/oder einer Möbelplatte verwendet.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Extrudat zum Beschichten einer flächigen Seite einer Platte und/oder einer Kante der Platte verwendet wird.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:

1: ein Schaubild zum Erläutern des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Extrudats,
2: eine schematische Darstellung, bei der das Extrudat durch eine Extrusionsdüse gleich in ein Endprodukt überführt wird, und
3: eine schematische Darstellung eines Extruders, der mit dem erfindungsgemäßen Extrudat befüllbar ist und zur Erzeugung eines Spritzgussteils ausgelegt ist.

1 zeigt einen Extruder 10, der über eine erste Zufuhr 11 und eine zweite Zufuhr 12 verfügt. Jede dieser Zufuhren 11, 12 ist dazu ausgelegt, ein in die Zufuhr 11, 12 eingebrachtes Material auf eine Förderschnecke 13 des Extruders 10 zu bringen. Die erste Zufuhr 11 ist dabei von der Extrusionsdüse des Extruders 10 in Förderschneckenrichtung weiter entfernt als die zweite Zufuhr 12. In die erste Zufuhr 11 wird das Matrixmaterial 2 eingefüllt, wohingegen in die zweite Zufuhr 12 der Füllstoff 3 eingefüllt wird. Dadurch gelangt das Matrixmaterial 2 in einen stromaufwärtigeren Bereich auf die Förderschnecke 13.
Durch eine Variation des Förderschneckendurchmessers und/oder einer Variation des Abstands zwischen den Spiralelementen der Förderschnecke wird das Matrixmaterial auf eine gewünschte Verarbeitungstemperatur gebracht. Bevor das Matrixmaterial in dem durch die Förderschnecke 13 geschaffenen Förderstrom die zweite Zufuhr 12 des Füllstoffs 3 erreicht, befindet sich das Matrixmaterial in einem fließfähigen Zustand und weist vorzugsweise eine Temperatur auf, die im Bereich von 150° bis 340° liegt.
Dann kommt es zur Beimischung des Füllstoffs 3, so dass der Füllstoff 3 mit dem im fließfähigen Zustand befindlichen Matrixmaterial durchmischt wird. Durch das weitere Fördern der Förderschnecke 13 ergibt sich neben der gewünschten Durchmischung auch das gleichmäßige Einbetten des Füllstoffs 3 in das Matrixmaterial 2. An der Ausgabedüse des Extruders 10 liegt dann das Extrudat 1 vor, bei dem der Füllstoff 3 in das Matrixmaterial 2 eingebettet ist. Eine Granulierung des Extrudats 1 kann durch einen Luftheißabschlag vorgenommen werden.
2 zeigt ebenfalls einen Extruder 10 mit der Förderschnecke 13 und den zwei verschiedenen Zufuhren 11, 12. Im Unterschied zu dem in der 1 betrachteten Extruder ist an der Austrittsöffnung des Extruders 13 eine Walzenanordnung 14 vorgesehen, die für ein kontinuierliches Ausführen des Extrudats 1 aus der Düsenöffnung des Extruders 10 sorgt. Dadurch ist es möglich, das Extrudat rollenförmig aufzuwickeln oder in Plattenform bzw. Strangform zu erhalten.
3 zeigt ebenfalls einen Extruder 10, dieser weist im Unterschied zu den vorgenannten Extrudern jedoch nur eine einzelne Zufuhr 11 auf, mit der ein Material auf die Förderschnecke 13 befördert werden kann. Mit einem solchen Extruder 10 ist die Herstellung des Extrudats nicht möglich, jedoch kann dieser dazu verwendet werden beispielsweise in Granulatform vorliegendes Extrudat 1 weiterzuverarbeiten. Das in Granulatform vorliegende Extrudat 1 wird hierzu in die einzige Zufuhr 11 gefüllt, so dass über die Austrittsöffnung des Extruders 10 ein Spritzgussteil mithilfe einer Spritzgussform 15 erstellt werden kann.

Claims

Extrudat, das wenigstens ein Matrixmaterial und wenigstens einen Füllstoff umfasst, wobei der Füllstoff teilweise oder vollständig in dem Matrixmaterial eingebettet ist und das Matrixmaterial aus wenigstens einem thermoplastischen Kunststoff besteht oder wenigstens einen thermoplastischen Kunststoff enthält.
Extrudat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudat ein Granulat ist.
Extrudat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Extrudat in granularer Form extrudiert ist oder dass das Granulat durch wenigstens einen dem Extrudieren nachgelagerten Arbeitsschritt erhalten ist.
Extrudat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperatur des Matrixmaterials in einem Temperaturbereich von 150°C bis 340°C liegt, vorzugsweise in einem Bereich von weniger als 200°C.
Extrudat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial wenigstens ein thermoplastisches Elastomer ist oder umfasst.
Extrudat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial ein Cellulosematerial ist oder umfasst, insbesondere Celluloseacetat, Cellulosebutyrat und/oder Cellulosepropionat.
Extrudat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial mindestens einen Bestandteil aus den Stoffen der nachfolgenden Gruppe umfasst oder aus wenigstens einem dieser Stoffe besteht: Polypropylen, Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Polyvinylchlorid, thermoplastische Elastomere, Celluloseacetat, Cellulosebutyrat, Cellulosepropionat, Polyethylen, Polyamid, Polyoxymethylen, Styrol-Acrylnitril-Copolymer, Polyethylenterephthalat, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Thermoplastische Polyesterelastomere, Thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis, Styrol-Blockcopolymere, Acrylester-Styrol-Acrylnitril, Perfluoralkoxylalkan, Polyetherimid, Polyethersulfon, Polyphenylenether, Styrol-Butadien, Styrol-Butadien-Blockcopolymer.
Extrudat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff ein Feststoff ist, der vorzugsweise pulverförmig ist.
Extrudat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff als sphärischer Körper, als stäbchenförmiger Körper oder als Plättchen oder als Kombination der vorgenannten Geometrien vorliegt.
Extrudat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff so ausgebildet ist, dass er während des Extrusionsvorgangs keine seiner Eigenschaften ändert.
Extrudat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff ein keramisches Material und/oder ein metallisches Material ist oder umfasst.
Extrudat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische Material mindestens einen Bestandteil der nachfolgenden Gruppe umfasst oder aus diesem/diesen besteht: Marmor, Dolomit, Travertin, Kalkstein, Sandstein, Gibbsit ,Vulkanit, Serpentinit, Tonschiefer.
Extrudat nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Material mindestens einen Bestandteil der nachfolgenden Gruppe umfasst oder aus diesem/diesen besteht: Messing, Bronze, Aluminium, insbesondere Reinaluminium, Stahl, insbesondere rostfreien Stahl, Edelstahl, Kupfer.
Extrudat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff Graphit und/oder Ruß umfasst oder aus diesem/diesen besteht.
Extrudat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixmaterial teilweise oder vollständig transparent oder tansluzent ist.
Verfahren zur Herstellung des Extrudats nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahren: das wenigstens eine Matrixmaterial einem Extruder über wenigstens eine erste Zufuhr zugeführt wird, der wenigstens eine Füllstoff dem Extruder über wenigstens eine zweite Zufuhr zugeführt wird, wobei die erste Zufuhr stromaufwärts der zweiten Zufuhr das eingeführte Matrixmaterial auf wenigstens eine Extruderschnecke führt, und die zweite Zufuhr stromabwärts der ersten Zufuhr den eingeführten Füllstoff auf die Extruderschnecke führt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Zufuhr des Füllstoffs auf die Extruderschnecke erst erfolgt, wenn das zugeführte Matrixmaterial auf einen Temperaturbereich von 150°C bis 340°C, vorzugsweise bei einer Temperatur von weniger als 200°C, erhitzt worden ist.
Verwendung des Extrudats nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zum Herstellen eines Spritzgussteils und/oder eines Beschichtungsmaterials, insbesondere eines Kantenmaterials.
Verwendung des Extrudats nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zum Beschichten eines Substrats, vorzugsweise einer Platte, eines Möbelelements und/oder einer Möbelplatte.
Verwendung nach Anspruch 19 zum Beschichten einer flächigen Seite einer Platte und/oder einer Kante der Platte.