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Verfahren zur Herstellung von optisch inhomogenen, efor::itn Gegenständen,
insbesondere Halbzeug, aus thrmoplastischen Kunststoffen Für Dekorations-, Reklame-
und ähnliche Zwecke werden in großem Umfang lichtdurchlässige Materialien verwendet;
sie werden in durchlässiger oder durchscheinender Form unc vielfach, je nach Verwendungszweck,
auch eingefärbt eiagesetzt. Oberflächenstrukturen werden entweder durch - rk:;en
oder Pressen aufgebracht, und größere dreidimensionale Formteile können aus solchen
Materialien durch Tiefziehen, Pressen oder Blasen hergestellt werden.
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Das Grundmaterial für solche Teile war früher in den meisten Fällen
Glas. Seit geraumer Zeit werden jedoch auf diesem Sektor immer mehr Kunststoffe
verwendet, die sich in der Regel einfacher und besser verarbeiten lassen und auch
einige bessere Gebrauchseigenschaften als Glas aufweisen.
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@asbesondere für Beleuchtungs-und Dekorationszwecke besteht auch sehr
häufig der Wunsch nach einer das Licht streuenden Wirkung des verwendeten Materials.
Bei Glas erzielt man solche Effekte durch Einpressen von Oberflächenstrukturen,
durch unregelmä#iges Ausziehen von noppenartigen Erhebungen, durch Einschluß von
Gasblasen oder durch Eins intern von Glasperlen oder Glasgranulat, letzteres sowohl
auf einer urundglasplatte (Aufsinterung) als auch durch Sintern des Granulates in
geeigneten Formen, z. B. zu Platten, Rohren, Schalen oder dergleichen. Auf diese
Weise erhält man frittenartiges Material, dessen Struktur von der Größe der Ausgangspartikel
abhängig ist.
diese zuletzt beschriebenen Verfahren wurden mit gewissen
Abwandlungen auch bereits zu der Herstellung ähnlicher Erzeugnisse aus Kunststoffen
verwendet. Dabei mußten jedoch die gänzlich anderen Sintereigenschaften der Kunststoffe
Berücksichtigung inden. Bekannt sd z. 3. Folien und Platten aus Kunststoff, bei
denen in einem gesonderten Arbeitsgang in die Oberfläche Kunststoffgranulate ein-bzw.
aufgesintert worden sind. Weiterhin kennt man z. B.
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Haibzeuge, wie- Schalen oder Rohrhülsen, die durch oberflächliches
Zusammensintern von Kunststoff-Granulaten erhalten worden sind.
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Sowohl die Hers-tellung als auch die Verarbeitung solcher Kunststofferzeugnisse
verursacht manche Schwierigkeiten.
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So können z. B. die an sic interessanten Sinterprodukte normalerweise.infolge
ihrer Porosität nicht nach dem für Kunststoffe besonders günstigen Tiefziehverfahren
verarbeize werden. Die Herstellung selber ist wenig rationell, da in jedem Fall
das weitgehend fertige Formteil hergestellt werden muß; die Fertigung von universell
verwendbaren gleichmä#igen Halbzeugen, insbesondere in größeren Abmessungen, ist
schwierig. Für das vorn beschriebene Material aus Grundfolien mit aufgesintertem
Granulat sind kontinuierliche Herstellungsprozesse denkbar, doch gestaltet sich
auch hier die Verarbeitung schwierig, da das leichte Abbröckeln der Sinterteilchen
vermieden werden muß und infolge der etwa bei der Tiefziehverarbeitung notwendigen
Erwärmung und der Verstreckung im Verarbeitungsprozeß die Struktur sich wesentlich
in unerwünschter Weise ändert und ungleichmäßig wird.
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Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von optisch inhomogenen,
geformten Gegenständen aus thermoplastischen
Kup@teroffen unter
Aufschmelzen der Kunststoffe und Anwen@ur@ üblicher Verformungsverfahren wie z.
B. Spritzgie#en, Extrudieren oder Kalandrieren gefunden, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man mindestens einen Kunststoff von zwei oc@r mehr thermoplastischen Kunststoffen,
von denen mindest@@s einer in körniger Teilchenform vorliegt und von denen @@@@ertene
zwei in ausgewählten Temperaturbereichen unter @@@cksichtigung der übrigen Herstellungsbedingungen
nicht völlig miteinander mischbar sind, zu einer homogenen Phase, in er die körnigen
Teilchen mindestens eines der anderen Kur@tstoffe teilweise aufschmelzend verteilt
werden, aufschmilzt, sodann verformt und den Formling abkühlt.
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Unter körniger Teilchenform werden erfindungsgemäß die in der Kunststoffverarbeitung
üblicherweise verfendeten Teilchenkformen, Meilchenstrukturen und Teilchengrößen
verstan-@@@, wie z. B. Körner, Perlen, Granulate und andere bekannte Teilchenformen.
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Zu den Formteilen rechnen Fertigteile, die z. B. durch Spritz-@@emen
nergestellt werden, und im wesentlichen Halbzeuge wie Platten, Folien, Rohre, Stangen
und ähnliche formkörper.
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Die Struktur des Zwischenerzeugnisses ist von mehreren Faktoren abhängig;
sie wird wesentlich durch Teilchenform und Teilchengrö#e der verwendeten Kunststoffe
bestimmt. Die gleichzeitig zu verwendenden -Kunststoffe werden in fester Porm eingesetzt
und kennen unterschiedliche Einfärbungen besitzen, wodurch sich andere interessante
Effekte ergeben.
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Die erfindungsgemä# hergestellten Zwischenerzeugnisse, die auch als
Halbzeuge bezeichnet werden können, also insbesonandere Polien, Platten, Stangen,
Rohre und dergleichen in
verschieuener Profilgestaltung, besitzen
eine nsbesondere von der Ausgangsmaterialien (Ärt der Kunststoffe, Mischungsver@ältnis
bzw. Konzentration, Molgewichte, Korngrö#e und -form der Kunststoffe sowie Nebenbestandteile
wie Farbstoffe, Füllstoffe, Lösungsvermittler und sonstige Zusätze) und den Herstellungsbedingungen
(Temperatur, Zeit, Kischungsarbeit, Scherbelastung @sw.) abhängige Struktur. Mit
Struktur bzw. strukturierf ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ale
Uneinheitlichkeit bzw. Inhomogenität der Zwischenerzeugnisse, die sich im allgemeinen
über den gesamten Querschnitt erstreckt, gemeint, wobei infolge der Arbeitsbe@ingungen
doch eine regelmä#ige Inhomogenität, gewisserma#en in statistisch geregelter Verteilung
eintritt. Die Verbindung der einzelnen Kunststoff-Teilchen miteinander vollzieht
sich in den Grenzbereichen der Teilchen, wobei hier eine lokal begrenzte Durchdringung,
Mischung oder Lö-EuIt; eiNritt.
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Hierzu ist es erforderlIch, daß die verwendeten thermopla-@tischen
Kunststoffe miteinander mindestens in bestimmten Te@@eraturbereichen bei den übrigen
herstellungsbedingungen nicht völlig, d. h. nur in Grenzen, verträglich sind. Völlig
miteinander u ; nvertragliche dürfen sie, wie beispielsweise Polymid und Polystyrol,
nicht sein; sie dürfen andere seits nicht so weitgehend verträglich bzw. verwandt
miteinander sein, daß sie sich bei der Herstellung des Halbzeugs ineinander schnell
und leicht lösen, mit der Einschränkung, die durch Verfahrensma#nahmen (Zeit, Temperatur,
Zorngrö#e usw.) bedingt sind. in erfindungsgemäßem Sinne verträglich miteinander
sind z. B. Polyvinylchlorid-Typen etwa unterschiedlichen. Molekulargewichts, unterschiedlicher
Herkunft, unterschiedlichen Weichmachungsgrades und bzw. oder stark unterschiedlicher
Granulatform oder Korngröße,
ferner Polyvinylchloridsorten mit Mischpolymerisaten
des Vinylchlorids und Vinyl-, Acrylsäure-, Methacrylsäureestern, Styrol, anderen
Vinylverbindungen, Butadien usw. oder mit höhermolekularen und bzw. oder weichmacherarmen
bis weichmacherfreien Polymethylmethacrylaten, oder mit Mischungen der genannten
Polymerisate einschließlich derHomopolymerisate aus den erwähnten Monomeren, oder
mit sogenannten ABS-Polymerisaten, ferner Polymethylmethacrylate der genannten Typen
miteinander, ABS-Polymerisate mit Polystyrolen u.a.m.
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Die erfindungsgemäß verwendbaren Kunststoffe bzw. -mischungen si?nd
also nicht auf die Verwendung von Polyvinylchloriden als Grundinaterial beschränkt.
Im Prinzip sind alle diejenigen thermoplastischen Kunststoffe geeignet, die in ausgewählten
Bereichen miteinander in Grenzen verträglich sind.
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Die Auswahl der Kunststoffe muß also so getroffen werden, daß die
Kunststoffe in einem gewissen Teinperaturbereich' den Arbeitstemperaturen , miteinander
nur begrenzt verträglich, d. h. beispielsweise nicht zu; schnell mischbar- sind,
damit unter den Arbeitsbedingungen, insbesondere der Zeit, keine völlige Homogenität
eintritt.
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In diesem Zusammenhange ist ein unterschiedliches Schmelzverhalten
der Jeweils eingesetzten thermoplastischen Kunststoffe wichtig und von technischem
Vorteil. Unter Schmelzverhalten wird der Schmelzbereich, die Schmelztemperaturen
und auch die Schmelzviskosität der Kunststoffe verstanden.
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Ein Maß für das Schmelzverhalten ist auch der sogenannte Schmelzindex
(ASTM-Norm D 1238). t Die Herstellung solcher strukturierter Kunststoffe geschieht
nach bekannten Methoden der thermoplastischen Verformung,
z. 3.
durch Extrudieren, Spritzgie#en, Kalandern, aber auch nach den üblichen Methoden
der ?astenverarbeitung. Die Mischungen lassen sich z. B. zusammen granulieren und
dann arschlie#end nach den Extrusions- oder Kalanderverfahren zu Folien, Platten,
Stangen oder Rohren verarbeiten. Man Kann solche Mischungen aber auch direkt ohne
vorherige Granulierung eirtsetzen.
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Bei den angewendeten höheren Arbeitstemperaturen findet ein teilweises
Aufschmelzen der Kunststoffe statt und eine Mischwung bzw. Losung in den Grenzbereichen.
hierdurch wird die innere Festigkeit des Halbzeuges erzielt. Dabei ist es insbesondere
aus fertigungstechnischen Gründen von Vorteil, wenn die verwendeten Kunststoffe
ein unterschiedliches Schmelzverhalten besitzen. So ist es besonders vorteilhaft,
wenn die Auswahl so getroffen wird, daß ein Kunststoff schnell eine homogene Phase
bildet, in dem der andere oder die anderen Kunststoffe unter teilweiser bis weitgehender
Bewahrung seiner bzw. ihrer ursprünglichen, d. h. eingesetzten Ueilchenstruktur
und - grö#e verteilt ist. wobei wie oben schon ausoeführi, die Verträglichkeit de-r
verwendeten Kunststoffe miteinander so weit gehen muß, daß eine quasi-homogene Ferbindung
in den Grenzbereichen gewährleistet ist. Einer oder mehrere der Kunststoffe können
dabei neben der bereits genannten Einfärbung auch alle gewünschten weiteren Zusätze,
wie Weichmacher, Pigmente, S-tabilisatoren, Verarbeitungehilfsmittel und Füllstoffe
und dergleichen enthalten.
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Die Mischungsverhältnisse der verwendeten Kunststoffe können je nach
den Anforderungen, die an daX Endprodukt in Bezug auf-Aussehen und Eigenschaften
und insbesondere an die Verarbeitungseigenschaften des Halbzeugs gestellt werden,
in weiten Grenzen variiert werden: Im allgemeinen ist ein kontinuierlicher uebergang
zwischen den reinen tomponenten der Mischung
modich. Zu berücksichtigen
sind bei der Auswahl der Kunst-@@@ffe selbrtverständlich neben der risikofreien
Verarbeit-@@@@@it zum Halbzeug und den Ansprüchen an ein ansprechendes @@@@@hun
auch die mechanischen Beanspruchungen, denen das H@@@zeu@@ sowohl bei der Weiterverarbeitung
als auch im A@@@@@@@@@@ ausgesetzt wird. Diese Werte und Eigenschaften @@@@@n sich
aber durch einfach anzustellende Vorversuche für jede Mischung rasch ermitteln.
Als Beispiel wird angege@@@@, da# erfindungsgemä# nach dem Extrusionsverfahren verarbeitete
Mischungen aus Hart-PVC mit einem K-Wert von etw@ 55 und Polymethylmethacrylaten
mit einem Schmelzindex @@@@@ pro 10 Minuten bei 190° C und einer Belastung von 20
kg von weni@er als 1,0 Zwischenerzeugnisse mit den angestreb-@@@ Strukturen ergeben,
während Polymethylmethacrylatemit @@@@ k@@@ren Schmelzindex zu einr weitgehend homogenen,
nicht strukturierten Mischung mit den PVC aufschmelzen.
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Malgebend für die erhaltene Struktur sird n den Katerialeigenschaften
llnQ der Korngrö#e auch die Herstellungbedingungen, insbesondere im Hinblick auf
Temperatur, Verweilzeit und rechanische Belastung in der Maschine. Speziellere Arbeitsvorschriften
brauchen hierzu nicht gegeben werden, da der Fachmann nach den vorstehenden Anleitungen
durch einfache Versuche die gunstigsten Beuingungen ermitteln kann.
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DI Weitrverarbeitung des halbzeugs ist nach üblichen Methoden möglich:
Die erfindungsgemä# hergestellten halbzeuge @hssen sich bohren, sägen, schwei#en,
kleben, tiefziehen, formpressen und abkanten und stellen damit ein sehr universell
verwendbares Material dar. Gegenüber gesinterten Produkten zesgell sie eine wesentlich
höhere Bruchfestigkeit bei ähnlichen oder verbesserten bzw. vielseitiger veränderbaren
optischen Eigenschaften. Sie kommen insbesondere infrage für Dekorations- und Reklamezwecke,
zur
Herstellung von Beleuchtungskörpern, Lichtbändern, Verkleidungsplatten
und dergleichen mit besonderen Effekten. Ent-' sprechende l'oIen in weicher Sinsiellung
sind geeignet für halsdurchsichtige Vorhänge, Schutzhullen, Einbandmaterial und
dergleiche.
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Darüber hinaus besitzen extrudierte Platten aus den vorbeschriebenen
Mischungen von thermoplastischen Kunststoffen je nach Korngröße des verwendeten
höher schmelzenden Materials mehr oder weniger rauhe Oberflächen. Bei Verwendung
von Perlaterial erhält man Erzeugnisse, deren Oberfläche gleichmä#ig kugelkalottenförmige
Erhebungen besitzt, so daß @egebenenfalls nur eine geringe Haftung zu darüber gleitenden
Materialien resultiert. Solche Halbzeuge können zur Herstellung von Gleitbahnen
oder ähnlichen Zwecken Verwendung finden.