DE1629365B2 - Verfahren zur herstellung von lichtdurchlaessigen, geformten gegenstaenden, insbesondere halbzeug, aus thermoplastischen kunststoffen - Google Patents

Description

(Art der Kunststoffe, Mischungsverhältnis bzw. Konzentration, Molgewichte, Korngröße und -form der Kunststoffe sowie Nebenbestandteile wie Farbstoffe, Füllstoffe, Lösungsvermittler und sonstige Zusätze) und den Herstellungsbedingungen (Temperatur, Zeit, Mischungsarbeit, Scherbelastung usw.) abhängige Struktur. Mit Struktur bzw. strukturiert ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die Uneinheitlichkeit bzw. Inhomogenität der Zwischenerzeugnisse, die sich im allgemeinen über den gesamten Querschnitt erstreckt, gemeint, wobei infolge der Arbeitsbedingungen doch eine regelmäßige Inhomogenität, gewissermaßen 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 Lösung eintritt.

Hierzu ist es erforderlich, daß die verwendeten thermoplastischen Kunststoffe miteinander mindestens in bestimmten Temperaturbereichen bei den übrigen Herstellungsbedingungen nicht völlig, d. h. nur in Grenzen, verträglich sind. Völlig miteinander unverträglich dürfen sie, wie beispielsweise Polyamid und Polystyrol, nicht sein; sie dürfen andererseits nicht so weitgehend verträglich bezw. verwandt miteinander sein, daß sie sich bei der Herstellung des Halbzeugs ineinander schnell und leicht lösen, mit der Einschränkung, die durch Verfahrensmaßnahmen (Zeit, Temperatur, Korngröße 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-, Metacrylsäureestern, Styrol, anderen Vinylverbindungen, Butadien usw. oder mit höhermolekularen und bzw. oder weichmacherarmen bis weichmacherfreien Polymethylmethacrylaten, oder mit Mischungen der genannten Polymerisate einschließlich der Homopolymerisate aus den erwähnten Monomeren, oder mit sogenannten ABS-Polymerisaten, ferner Polymethylmethacrylate der genannten Typen miteinander, ABS-Polymerisate mit Polystyrolen u. a. m.

Die erfindungsgemäß verwendbaren Kunststoffe bzw. -mischungen sind also nicht auf die Verwendung von Polyvinylchloriden als Grundmaterial beschränkt. Im Prinzip sind alle diejenigen thermoplastischen Kunststoffe geeignet, die in ausgewählten Bereichen miteinander in Grenzen verträglich sind.

Die Auswahl der Kunststoffe muß also so getroffen werden, daß die Kunststoffe in einem gewissen Temperaturbereich, 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.

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. Ein Maß für das Schmelzverhalten ist auch der sogenannte Schmelzindex (ASTM-Norm D 1238).

Der Herstellung solcher strukturierter Kunststoffe geschieht nach bekannten Methoden der thermoplastischen Verformung, z. B. durch Extrudieren, Spritzgießen, Kalandern, aber auch nach den üblichen Methoden der Pastenverarbeitung. Die Mischungen lassen sich z. B. zusammen granulieren und dann anschließend nach dem Extrusions- oder Kalanderverfahren zu Folien, Platten, Stangen oder Rohren verarbeiten. Man kann solche Mischungen aber auch direkt ohne vorherige Granulierung einsetzen.

Bei den angewendeten höheren Arbeitstemperaturen findet ein teilweises Aufschmelzen der Kunststoffe statt und eine Mischung bzw. Lösung 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 Teilchenstruktur und -größe verteilt ist, wobei wie oben schon ausgeführt, die Verträglichkeit der verwendeten Kunststoffe miteinander so weit gehen muß, daß eine quasi-homogene Verbindung 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, Stabilisatoren, Verarbeitungshilfsmittel und Füllstoffe und dergleichen enthalten.

Die Mischungsverhältnisse der verwendeten Kunststoffe können je nach den Anforderungen, die an das 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 Übergang zwischen den reinen Komponenten der Mischung möglich. Zu berücksichtigen sind bei der Auswahl der Kunststoffe selbstverständlich neben der risikofreien Verarbeitbarkeit zum Halbzeug und den Ansprüchen an ein ansprechendes Aussuchen auch die mechanischen Beanspruchungen, denen das Halbzeug sowohl bei der Weiterverarbeitung als auch im Endzustand ausgesetzt wird. Diese Werte und Eigenschaften lassen sich aber durch einfach anzustellende Vorversuche für jede Mischung rasch ermitteln. Als Beispiel wird angegeben, daß erfindungsgemäß nach dem Extrusionsverfahren verarbeitete Mischungen aus Hart-PVC mit einem K-Wert von etwa 55 und Pohymethylmethacrylaten mit einem Schmelzindex in g pro 10 Minuten bei 190° C und einer Belastung von 20 kg von weniger als 1,0 Zwischenerzeugnisse mit den angestrebten Strukturen ergeben, während Polymethylmethacrylate mit einem höheren Schmelzindex zu einer weitgehend homogenen, nicht strukturierten Mischung mit dem PVC aufschmelzen.

Maßgebend für die erhaltene Struktur sind neben den Materialeigenschaften und der Korngröße auch die Herstellungsbedingungen, insbesondere im Hinblick auf Temperatur, Verweilzeit und mechanische Belastung in der Maschine. Speziellere Arbeitsvorschriften brauchen hierzu nicht gegeben werden, da der Fachmann nach den vorstehenden Anleitungen durch einfache Versuche die günstigsten Bedingungen ermitteln kann.

Die Weiterverarbeitung des Halbzeugs ist nach

5 6

üblichen Methoden möglich: Die erfindungsgemäß hänge, Schutzhüllen, Einbandmaterial und derglei-

hergestellten Halbzeuge lassen sich bohren, sägen, chen.

schweißen, kleben, tiefziehen, formpressen und ab- Darüber hinaus besitzen extrudierte Platten aus den

kanten und stellen damit ein sehr universell verwend- vorbeschriebenen Mischungen von thermoplastischen

bares Material dar. Gegenüber gesinterten Produkten 5 Kunststoffen je nach Korngröße des verwendeten

zeigen sie eine wesentlich höhere Bruchfestigkeit bei höherschmelzenden Materials mehr oder weniger

ähnlichen oder verbesserten bzw. vielseitiger veränder- rauhe Oberflächen. Bei Verwendung von Perlmaterial

baren optischen Eigenschaften. Sie kommen insbeson- erhält man Erzeugnisse, deren Oberfläche gleichmäßig

dere in Frage für Dekorations- und Reklamezwecke, kugelkalottenförmige Erhebungen besitzt, so daß ge-

zur Herstellung von Beleuchtungskörpern, Lichtbän- io gebenenfalls nur eine geringe Haftung zu darüber-

dern, Verkleidungsplatten und dergleichen mit be- gleitenden Materialien resultiert. Solche Halbzeuge

sonderen Effekten. Entsprechende Folien in weicher können zur Herstellung von Gleitbahnen oder ähn-

Einstellung sind geeignet für halbdurchsichtige Vor- liehen Zwecken Verwendung finden.

Claims (3)

1 2 PatentansDrüche· gewissen Abwandlungen auch bereits zu der Herstel lung ähnlicher Erzeugnisse aus Kunststoffen verwen-

1. Verfahren zur Herstellung von lichtdurch- det. Dabei mußten jedoch die gänzlich anderen Sinterlässigen, geformten Gegenständen aus thermo- eigenschaften der Kunststoffe Berücksichtigung findplastischen Kunststoffen unter Aufschmelzen der 5 den. Bekannt sind z. B. Folien und Platten aus Kunststoffe und Anwendung üblicher Verfor- Kunststoff, bei denen in einem gesonderten Arbeitsmungsverfahren wie z. B. Spritzgießen, Extrudie- gang in die Oberfläche Kunststoff granulate ein- bzw. ren oder Kalandrieren, dadurch gekenn- aufgesintert worden sind. Weiterhin kennt man z. B. zeichnet, daß man mindestens einen Kunst- Halbzeuge, wie Schalen oder Rohrhülsen, die durch stoff von zwei oder mehr thermoplastischen io oberflächliches Zusammensintern von Kunststoff-Kunststoffen, von denen mindestens zwei in aus- Granulaten erhalten worden sind.

gewählten Temperaturbereichen unter Berück- Sowohl die Herstellung als auch die Verarbeitung sichtigung der übrigen Herstellungsbedingungen solcher Kunststofferzeugnisse verursacht manche nicht völlig miteinander mischbar sind, zu einer Schwierigkeiten. So können z. B. die an sich interhomogenen Phase, in der die körnigen Teilchen 15 essanten Sinterprodukte normalerweise infolge ihrer mindestens eines der anderen Kunststoffe teil- Porosität nicht nach dem für Kunststoffe besonders weise aufschmelzend verteilt werden, aufschmilzt, günstigen Tiefziehverfahren verarbeitet werden. Die sodann verformt und den Formling abkühlt. Herstellung selber ist wenig rationell, da in jedem

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- · Fall das weitgehend fertige Formteil hergestellt werkennzeichnet, daß man zwei oder mehr Kunst- 20 den muß; die Fertigung von universell verwendbaren stoffe verwendet, die vor der Erwärmung in fester, gleichmäßigen Halbzeugen, insbesondere in größeren körniger Teilchenform vorliegen und bei den Ver- Abmessungen, ist schwierig. Für das vorn beschrieformungstemperaturen unterschiedliches Schmelz- bene Material aus Grundfolien mit aufgesintertem verhalten aufweisen. Granulat sind kontinuierliche Herstellungsprozesse

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, 25 denkbar, doch gestaltet sich auch hier die Verarbeidadurch gekennzeichnet, daß man Kunststoffe tung schwierig, da das leichte Abbröckeln der Sinterverwendet, die unterschiedliche Korngröße, Korn- teilchen vermieden werden muß und infolge der etwa form und/oder unterschiedliche Einfärbung be- bei der Tiefziehverarbeitung notwendigen Erwärsitzen. mung und der Verstreckung im Verarbeitungsprozeß

30 die Struktur sich wesentlich in unerwünschter Weise

ändert und ungleichmäßig wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs genannten Gattung zu finden, mit dem lichtdurchlässige Gegenstände einfacher her-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- 35 stellbar sind.

lung von lichtdurchlässigen geformten Gegenständen, Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß

insbesondere Halbzeug, aus thermoplastischen Kunst- man mindestens einen Kunststoff von zwei oder mehr

stoffen. thermoplastischen Kunststoffen, von denen minde-

Für Dekorations-, Reklame- und ähnliche Zwecke stens einer in körniger Teilchenform vorliegt und werden in großem Umfang lichtdurchlässige Materia- 40 von denen mindestens zwei in ausgewählten Tempelien verwendet; sie werden in durchlässiger oder raturbereichen unter Berücksichtigung der übrigen durchscheinender Form und vielfach, je nach Ver- Herstellungsbedingungen nicht völlig miteinander wendungszweck, auch eingefärbt eingesetzt. Ober- mischbar sind, zu einer homogenen Phase, in der die flächenstrukturen werden entweder durch Prägen oder körnigen Teilchen mindestens eines der anderen Pressen aufgebracht, und größere dreidimensionale 45 Kunststoffe teilweise aufschmelzend verteilt werden, Formteile können aus solchen Materialien durch Tief- aufschmilzt, sodann verformt und den Formling abziehen, Pressen oder Blasen hergestellt werden. kühlt.

Das Grundmaterial für solche Teile war früher Unter körniger Teilchenform werden erfindungs-

in den meisten Fällen Glas. Seit geraumer Zeit wer- gemäß die in der Kunststoffverarbeitung üblicherweise

den jedoch auf diesem Sektor immer mehr Kunststoffe 50 verwendeten Teilchenformen, Teilchenstrukturen und

verwendet, die sich in der Regel einfacher und besser Teilchengrößen verstanden, wie z. B. Körner, Perlen,

verarbeiten lassen und auch einige bessere Gebrauchs- Granulate und andere bekannte Teilchenformen,

eigenschaften als Glas aufweisen. Zu den Formteilen rechnen Fertigteile, die z.B.

Insbesondere für Beleuchtungs- und Dekorations- durch Spritzgießen hergestellt werden, und im wezwecke besteht auch sehr häufig der Wunsch nach 55 sentlichen Halbzeuge wie Platten, Folien, Rohre, einer das Licht streuenden Wirkung des verwen- Stangen und ähnliche Formkörper,
deten Materials. Bei Glas erzielt man solche Effekte Die Struktur des Zwischenerzeugnisses ist von mehdurch Einpressen von Oberflächenstrukturen, durch reren Faktoren abhängig; sie wird wesentlich durch unregelmäßiges Ausziehen von noppenartigen Er- Teilchenform und Teilchengröße der verwendeten hebungen, durch Einschluß von Gasblasen oder durch 60 Kunststoffe bestimmt. Die gleichzeitig zu verwenden-Einsintern von Glasperlen oder Glasgranulat, letzteres den Kunststoffe werden in fester Form eingesetzt und sowohl auf einer Grundglasplatte (Aufsinterung) als können unterschiedliche Einfärbungen besitzen, woauch durch Sintern des Granulats in geeigneten For- durch sich andere interessante Effekte ergeben,
men, ζ. B. zu Platten, Rohren, Schalen oder derglei- Die erfindungsgemäß hergestellten Zwischenerzeugchen. Auf diese Weise erhält man frittenartiges Ma- 65 nisse, die auch als Halbzeuge bezeichnet werden könterial, dessen Struktur von der Größe der Ausgangs- nen, also insbesondere Folien, Platten, Stangen, Rohre partikel abhängig ist. und dergleichen in verschiedener Profilgestaltung, be-

Diese zuletzt beschriebenen Verfahren wurden mit sitzen eine insbesondere von den Ausganesmaterialien