DE4016626A1

DE4016626A1 - Verfahren zur herstellung von profilen

Info

Publication number: DE4016626A1
Application number: DE4016626A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr Hopperdietzel
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 1989-04-29
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1990-10-31
Also published as: DE4016626C2; US5096647A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Profilen aus glasklarem Polyvinylchlorid, wobei die Ausgangsmaterialien der Rezeptur gemischt, durch Wärmezuführung und Friktion in einem Extruder zu einer homo genen Schmelze aufgeschlossen und anschließend der Schmelze strom unmittelbar oder mittelbar über eine Granulatzwischen stufe in Form gebracht wird.

Die kontinuierliche Herstellung von Profilen aus polymeren Werkstoffen, zu denen auch das Polyvinylchlorid zählt, ist hinreichend bekannt. Neben den speziellen Rezepturbestand teilen, die bei diesem Extrusionsvorgang aufgeschlossen und homogenisiert werden, spielen bei diesem Vorgang die im Ver arbeitungssystem herrschenden Drücke und Temperaturen eine entscheidende Rolle. So dürfen rohstoff- und rezepturabhän gige Temperaturen nicht überschritten werden, um thermische Schädigungen des Schmelzestroms zu vermeiden. Das gleiche gilt für die während der Verarbeitung herrschenden Druckver hältnisse im Verarbeitungssystem, bei deren Nichteinhaltung Oberflächenschädigungen des erzeugten Profils eintreten. Man spricht hier von einem charakteristischen "Schmelzebruch". Es ist dies eine Eigenschaft von Polymerschmelzen, daß mit dem Erreichen eines erhöhten Extrusionsdruckes eine bei nor malem Druck glatte Extrudatoberfläche bei zunehmendem Druck in eine zerklüftete Oberfläche übergeht. Dieses Phänomen ist so zu erklären, daß bei zunehmendem Druck durch Querschnitts änderungen im Extrusionswerkzeug oder durch intermittierende Wandhaftungseigenschaften im Schmelzestrom elastische Schwin gungen auftreten, die in den nachfolgenden Teilen des Extru sionswerkzeuges nicht mehr gedämpft werden können.

Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe ge stellt hat, das Phänomen des Schmelzebruchs in einem Bereich zu stabilisieren, daß anstelle einer zerklüfteten Oberfläche eine gewünschte Oberflächenrauhigkeit im Mikrobereich ein tritt. Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß der Schmelzestrom beim Eintritt in den Formgebungsbereich einem erhöhten Massedruck ausgesetzt wird, daß dabei im Bereich der Strömungsoberfläche in bekannter Weise Schmelzebruch er zeugt wird, und daß daran anschließend der Schmelzebruch im Durchlaufen einer kurzen parallelen Bügelzone am Ende des Formgebungsbereiches unvollständig beseitigt wird.

Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Durch laufzeit des Schmelzestroms durch die Bügelzone maximal 0,07 Sekunden beträgt. Ferner soll der erhöhte Massedruck zwi schen 450 und 550 bar liegen. Wesentlich ist auch, daß die Temperatur des Schmelzestroms im Formgebungsbereich maximal 200°C beträgt. Auch der Formgebungsbereich selbst, also das formgebende Werkzeug, soll die Temperatur des Schmelzestroms, also maximal 200°C, nicht übersteigen.

Mit diesen Verarbeitungsparametern läßt sich ein Profil mit einer Oberfläche erzielen, die eine unorientierte Rauhigkeit aufweist, welche auch als "Mikrorauhigkeit" bezeichnet wer den kann. Druck- und Temperaturführung des Schmelzestroms sind erfindungsgemäß so ausgelegt, daß der durch den erhöh ten Massedruck erzeugte Schmelzebruch in der Oberfläche des Schmelzestroms durch gezielte Führung in der Bügelzone des Formgebungsbereiches so weit eingeebnet wird, daß die zer klüftete bis sägezahnähnliche Oberfläche in eine unorien tierte Mikrorauhigkeit zurückgeführt wird. Auf diese Weise können im Herstellungsprozeß solcher Profile Oberflächen erzeugt werden, die Vorteile beim späteren Einsatz der Pro file bringen können. Solche Vorteile sind beispielsweise bei scannerbaren Informationsträgern zu erzielen, bei denen durch die erfindungsgemäß erzeugte Microrauhigkeit schädli che zusätzliche Hell-Dunkel-Übergänge vermieden werden.

Die nach dem Stand der Technik bekannten scannerbaren Infor mationsträger - z.B. EP-A 02 03 209 - sind zum Einsatz an Regalen in Warenlagern, Hochregallagern und dergleichen ge eignet. Die in den Informationsträgern befindlichen Etiket ten und dergleichen können vom Bedienungspersonal genauso wie von den Kunden im Vorbeigehen gelesen werden. Bei neue ren Regalaufbauten wird allerdings das Lesen mit dem Scan nerstift bevorzugt. Derartige Scannervorrichtungen arbeiten nach dem Reflexionsverfahren, auch Auflichtverfahren ge nannt. Als Lichtquelle werden hier Leuchtdioden verwendet, welche vorwiegend im Infrarotbereich arbeiten.

Es gibt jedoch auch Scannersysteme, die stark strahlende Rotlichtdioden verwenden.

Als Lichtempfänger wird bei den Scannern eine Fotodiode ver wendet. Weil die Sendediode und die Fotodiode auf sehr klei nem Raum nebeneinander untergebracht werden müssen, gibt es hier integrierte Systeme, welche die Sendediode, die Fo todiode, die Filterscheibe und den Verstärker für das Foto diodensignal beinhalten. Ein häufig verwendetes System ist der Typ HEDS-1000 der Firma Hewlett-Packard. Dieser Sensor arbeitet mit Infrarotlicht von 700 mm Wellenlänge und kann geregelt oder ungeregelt betrieben werden. Beim Überstrei chen einer auf dem Etikett befindlichen Linieninformation mit dem Scannerstift wird das Infrarotlicht von der Empfän gerdiode empfangen, wobei die Breite und der Abstand der Linien als "Lichtgeflacker" in ein elektrisches Signal umge wandelt werden, welches im Scannersystem elektronisch aufbe reitet und weiterverarbeitet wird.

Aufgrund der hohen Lichtintensität der Leuchtdioden sowie der meistens geregelt betriebenen Scanner-Empfangsdioden er folgt keine Funktionsbeeinträchtigung, wenn z.B. der Etiket tenuntergrund, auf dem das Linienraster gedruckt ist, im Farbton innerhalb bestimmter Grenzen schwankt oder der Druck des Linienrasters unterschiedlich schwarz ausgefallen ist.

Ausgesprochen anfällig reagieren die empfindlichen Scanner systeme auf beispielsweise reflektiertes Falschlicht, wel ches beispielsweise aus dem durchsichtigen Abdeckstreifen stammen kann. Durch solches Falschlicht bekommt der Scanner stift Fehlinformationen, mit denen die Auswertelektronik nicht zurechtkommt.

Die erfindungsgemäßen Informationsträger werden im Extru sionsverfahren einstückig hergestellt, wobei im vorliegenden Fall in der Regel das Verfahren der Koextrusion gewählt wird. Mit diesem Verfahren wird die transparente Vorderwand einstückig zusammen mit der nichttransparenten Hinterwand derart extrudiert, daß die Vorderwand einseitig an einer Längskante mit der Hinterwand verbunden ist, während die an dere Längskante ohne Verbindung mit der Hinterwand bleibt.

Über die letztere Längskante kann dann die Vorderwand von der Hinterwand abgebogen werden, wobei die Verbindungsbereiche zwischen Vorderwand und Hinterwand auch als Filmscharnier ausgebildet werden können. In den dadurch erzeugten Spalt zwischen Vorderwand und Hinterwand wird dann von oben das scannerlesbare Etikett eingeschoben. Danach wird die Vorder wand aufgrund der beim Abbiegen erzeugten Spannungen wieder auf die Rückwand zurückgeführt, wobei das in die Aufnahmeta sche eingelegte Etikett eingeschlossen und wegen der Trans parenz der Vorderwand sowohl für das menschliche Auge als auch für den Scannerstift sichtbar ist.

Zur Herstellung solcher Profile werden insbesondere hin sichtlich ihrer GleitmitteI spezifisch eingestellte Rezeptu ren verwendet, die in Verbindung mit der erfindungsgemäß de finierten Verweilzeit der Schmelze im parallelen Austrags teil des Düsenmundstückes zu der gewünschten unorientierten Rauhigkeit führen. Ein Beispiel für eine solche Rezeptur ist wie folgt aufgebaut:

100 Gewichtsteile Masse-Polyvinylchlorid mit einem K-Wert 57
  2 Gewichtsteile Zinnstabilisator
  1,5 Gewichtsteile Polymethylmetacrylat - flow modifier
  1,2 Gewichtsteile Gleitmittelgemisch aus Fettalkoholen, Wachsestern und oxidiertem Polyethylen

Die Rezeptur wird in einem Extruder durch Temperaturein wirkung und Schneckenfriktion aufgeschlossen, wobei die Ver weilzeit der Schmelze im parallelen Austragsteil des Düsen mundstückes erfindungsgemäß nicht mehr als 0,07 Sekunden be trägt. Mit einer solchen Rezeptur und der erfindungsgemäßen Verweilzeit im parallelen Austragsteil des Düsenmundstückes läßt sich eine Profiloberfläche erzielen, bei der die Rauh tiefe der Oberfläche in Längs- und Querrichtung annähernd gleich ist. Die Differenz dieser Rauhtiefe ist in Längs- und Querrichtung kleiner als 3,0 µm.

Letzteres ist für die Erfindung wichtig, da eine größere Rauhtiefendifferenz - wie Untersuchungen ergeben haben - zu sätzliche Hell-Dunkel-Übergänge und damit bei der Verwendung für scannerbare Informationsträger schädliche Reflektionen hervorruft.

Solche Rauhtiefendifferenzen treten zwangsläufig beim Extru sionsvorgang auf. Hier ist es eine bekannte Erscheinung, daß auf der Oberfläche der extrudierten Profile längsverlaufende Ziehstreifen entstehen.

Derartige Ziehstreifen können in der Höhe so gering sein, daß sie vom menschlichen Auge kaum wahrgenommen werden. Weil die Leuchtdioden in Scannersystemen jedoch eine extrem hohe Lichtintensität haben, werden die Ziehriefen auf der Profil oberfläche, hier auf der Oberfläche der transparenten Vor derwand, vom IR-Licht der Leuchtdiode erfaßt, und die Berg- und Talformationen, die im vergrößerten Maßstab die Ziehrie fen auf der Profiloberfläche bilden, werden als zusätzliche Hell-Dunkel-Übergänge über Reflexionen eingeblendet. Diese Einblendungen treten als reflektiertes Falschlicht auf und geben an den Scannerstift Fehlinformationen weiter, welche die Auswertelektronik verwirren. Von einem derart mit einem Scannerstift gelesenen Etikett werden daher falsche Informa tionen in die Auswertelektronik eingegeben. Diese Informa tionen sind wertlos.

Die Lehre der Erfindung geht nun dahin, die beim Extrusions vorgang zwangsläufig entstehenden Längsriefen derart zu ega lisieren, daß solche Falschinformationen an die Auswertelek tronik vermieden werden. Das aufgetretene Problem wird durch die Erfindung derart gelöst, daß die einseitig orientierten Längsriefen, die bei der Extrusion an der Profiloberfläche entstehen, durch annähernd gleich tiefe, nicht orientierte Rauhigkeiten egalisiert werden, so daß eine optisch gleich rauhe Oberfläche entsteht.

Diese Problemlösung ergibt sich aus der Erkenntnis, daß eine optisch völlig glatte Profiloberfläche im Extrusionsverfah ren nicht zu erzielen ist. Die zwangsläufig auftretenden einseitig orientierten Längsriefen werden durch die Erfin dung aufgelöst in an der Oberfläche der transparenten Vor derwand annähernd gleichmäßige, unorientierte Rauhigkeit.

Durch diese annähernd gleichmäßige, unorientierte Rauhigkeit werden störende, abrupte Hell/Dunkel-Lichtstreuungen, die bei den einseitig orientierten Ziehriefen als Ursache für die Falschmeldungen zur Auswertelektronik erkannt worden sind, verringert bzw. ganz ausgeschlossen. Mit der erfin dungsgemäß ausgestalteten Profiloberfläche wird damit kein Falschlicht mehr reflektiert, welches dem Scannerstift Fehl informationen übermitteln könnte. Die schädlichen Hell-Dun kel-Übergänge der einseitig orientierten Extrusions-Ziehrie fen, die für die ungewünschten zusätzlichen Reflexionen ver antwortlich sind, werden dadurch ausgeschlossen.

Durch die gleichmäßige, unorientierte Rauhigkeit der trans parenten Vorderwand gemäß der Erfindung wirkt die Oberfläche rauh und milchig, der Kern der Vorderwand bleibt jedoch glasklar. Auf diese Weise können durch den Kern der Vorder wand keine schädlichen Reflexionen von Licht erfolgen. Die erfindungsgemäß unorientierte Rauhigkeit der Oberfläche sorgt dann dafür, daß auch von der Oberfläche keine schäd lichen Reflexionen mehr ausgehen können. Der Lichtstrahl des Scannerstiftes kann daher unbeeinflußt von schädlichen Ne benreflexionen bis zum Strichcode des eingesetzten Etiketts durchdringen und die Informationen des Linienrasters - eben falls unbeeinflußt von schädlichen Reflexionen - über die Sendediode an die Fotodiode zurückgeben. Die Information aus dem Linienraster des Etiketts kommt dabei ohne negative Ne benwirkungen in die Auswertelektronik und kann dort entspre chend weiterbearbeitet werden.

Für die Erfindung besonders wichtig ist die Länge der Bügel zone am Ausgang des Formgebungsbereiches, da die Oberfläche des erzeugten Profils mit ihrer Mikrorauhigkeit in dieser Parallelführung direkt beeinflußt werden kann.

Genauso wichtig aber ist der erhöhte Massedruck, dem die Schmelze beim Eintritt in den Formgebungsbereich unterliegt, da durch diesen erhöhten Massedruck der Umfang des erzeugten Schmelzebruchs in der Oberfläche des Schmelzestroms direkt beeinflußt wird. Hier hat sich als erfindungswesentlich her ausgestellt, daß die Schmelze den parallelen Bügelbereich in maximal 0,07 Sekunden durchlaufen soll, wenn der Massedruck des Schmelzestroms beim Eintritt in den Formgebungsbereich auf 450 bis 550 bar erhöht worden ist. Unter diesen Voraus setzungen wird die gewünschte Mikrorauhigkeit durch ein op timales Verhältnis zwischen dem erzeugten Schmelzebruch und der unvollständigen Glättung durch die nachfolgende Bügelzo ne erreicht.

Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen näher be schrieben:

Beispiel 1:

Extrudiert wird eine transparente Leiste mit einer Wanddicke von 0,5 mm und einer Extrusionsgeschwindigkeit von 9 m/min. Der Parallelteil des Düsenmundstücks ist 6 mm lang.

Die Verweilzeit der Schmelze in diesem Parallelteil beträgt ca. 0,04 Sekunden. Am Einlauf des Formgebungsbereichs wird ein Massedruck von 520 bar gemessen. Die Oberfläche der ex trudierten Leiste wies eine Rauhtiefe in Längs- und Quer richtung auf, die annähernd gleich war.

Beispiel 2:

Extrudiert wird eine Leiste mit einer Wanddicke von 0,65 mm. Bedingt durch die höhere Wanddicke des Profils beträgt die Extrusionsgeschwindigkeit 7,5 m/min.

Die parallele Bügelzone am Ausgang des Formgebungsbereichs ist 5 mm lang. Die Verweilzeit der Schmelze in der paralle len Bügelzone beträgt ca. 0,04 Sekunden. Am Eingang des Formgebungsbereichs wird ein Massedruck von ca. 450 bar ge messen. Auch in diesem Fall wird eine optimale Oberfläche der Leiste durch annähernd gleiche Rauhtiefe in Längs- und Querrichtung erzielt.

Beispiel 3:

Extrudiert wird eine Leiste von 0,8 mm Wanddicke. Bedingt durch diese Profildicke wird eine Extrusionsgeschwindigkeit von 4,8 m/min erreicht. Die Bügelzone am Ausgang des Formge bungsbereichs ist mit 4,5 mm Länge ausgelegt. Dies ergibt eine Verweildauer der Schmelze im Bereich der Bügelzone von ca. 0,056 Sekunden. Am Eingang des Formgebungsbereiches wird ein Massedruck von über 450 bar gemessen. Die optimale Scan nerlesbarkeit der Profiloberfläche wurde auch in diesem Fall festgestellt.

Die Beispiele zeigen deutlich, daß mit erhöhtem Massedruck am Eingang des Formgebungsbereiches und kurzer parallel ver laufender Bügelzone an dessen Ausgang eine entsprechend ge stellte Rezeptur unter Beachtung des erfindungsgemäß angege benen Temperaturverlaufs im Urformprozeß Profiloberflächen erzeugt werden können, die in optimaler Weise für das Scan nerlesen geeignet sind.

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Profilen aus glasklarem Polyvinylchlorid, wobei die Ausgangsmate rialien der Rezeptur gemischt, durch Wärmezuführung und Friktion in einem Extruder zu einer homogenen Schmelze aufgeschlossen und anschließend der Schmelzestrom in Form gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze strom beim Eintritt in den Formgebungsbereich einem er höhten Massedruck ausgesetzt wird, daß dabei im Bereich der Strömungsoberfläche in bekannter Weise Schmelzebruch erzeugt wird, und daß daran anschließend der Schmelze bruch im Durchlaufen einer kurzen parallelen Bügelzone am Ende des Formgebungsbereichs unvollständig beseitigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaufzeit des Schmelzestroms durch die Bügelzone maximal 0,07 Sekunden beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erhöhte Massedruck zwischen 450 und 550 bar liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Schmelzestroms im Formgebungsbereich maximal 200°C beträgt.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeich net, daß die Temperatur des Formgebungsbereichs maximal der Temperatur des Schmelzestroms entspricht.