DE4300298C2

DE4300298C2 - Verfahren zur Herstellung von mit Hartstoff- und/oder Metallpulvern versetzten flexiblen Kunststoffbändern

Info

Publication number: DE4300298C2
Application number: DE4300298A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Gleisner; Hans-Martin Ringelstein; Ekkehard Lange
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1993-01-08
Filing date: 1993-01-08
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 2013-01-09
Also published as: JPH06238654A; DE4300298A1; US5547625A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flexiblen Kunststoffbändern aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren, die mehr als 40 Vol.-% Hartstoff- und/oder Lotpulver und weniger als 30 Vol.-% Kunststoff, Rest Luftporen, enthalten, durch Kneten des plastischen Kunststoffs mit dem Hartstoff- und/oder Lotpulver bei höheren Temperaturen, indem die Komponenten einzeln oder ein Granulat der vorgemischten Komponenten auf zwei parallel zueinander angeordnete, mit verschiedenen Geschwindigkeiten gegeneinander laufende, beheizte und mit Nuten versehene Scherwalzen gegeben werden.

Es sind Verfahren zur Herstellung von Hartstoffschichten auf metallischen Unterlagen bekannt, bei denen flexible Kunststoffvliese, die Hartstoffe und/oder Lotpulver enthalten, auf die Unterlagen aufgebracht und unter Vakuum oder Schutzgas auf Temperaturen erhitzt werden, bei denen sich der Kunststoff restefrei zersetzt und das Lot flüssig wird. Durch die Zersetzung des Kunststoffes entsteht ein poröser Hartstoffkörper, dessen Poren vom flüssigen Lot gefüllt werden, das gleichzeitig die Bindung mit der metallischen Unterlage bewirkt.

Solche Kunststoffvliese, die entweder getrennt Hartstoffteilchen und Lotpulver enthalten, oder beide Pulverarten zusammen, bestehen vorzugsweise aus einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren. Sie enthalten normalerweise mehr als 40 Vol.-% Hartstoffe und/oder Lote und weniger als 30 Vol.-% Kunststoff. Vorzugsweise enthalten sie noch 15 bis 35 Vol.-% Poren.

Solche Vliese und ihre Herstellung sind beispielsweise in der DE-PS 38 01 958 beschrieben. So kann man die Hartstoffe bzw. Lotpulver dadurch in den Kunststoff einbringen, daß man den Kunststoff mit einem Lösungsmittel erweicht und zähflüssig macht, um dann in einer Knetmaschine die Hartstoff- bzw. Lotpulverteilchen zuzugeben. Die so entstandene Masse wird dann flachgewalzt und das Lösungsmittel ausgetrieben. Verwendet man eine beheizte Knetmaschine, kann man auch ohne Lösungsmittel arbeiten, indem man die thermoplastischen Eigenschaften des Kunststoffs ausnutzt. Diese Verfahren haben den Nachteil, daß es durch die volumenmäßig großen Mengen an Hartstoffen bzw. Lotpulver leicht zu Inhomogenitäten und Dichteschwankungen innerhalb der Vliese kommt.

Zum Mischen, Homogenisieren und Plastifizieren von Kunststoffen sind Scherwalzwerke bekannt, wie beispielsweise in der EP 0 231 398 A1 und EP-PS 0 148 966 beschrieben. Sie bestehen aus zwei parallel zueinander angeordneten, mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit gegenläufig rotierenden, temperierten Walzen, die mit scharfkantigen Nuten versehen sind, die das Material zerteilen und den Kunststoff von der einen Stirnseite der Walzen, der Aufgabeseite, zur anderen Stirnseite, der Abnahmeseite, transportieren.

Die dort beschriebenen Verfahrensparameter sind allerdings nicht geeignet, Kunststoffmassen zu mischen und zu plastifizieren, die volumenmäßig mehr Feststoffe als plastifizierbare Kunststoffe enthalten.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von flexiblen Kunststoffbändern aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren zu entwickeln, die mehr als 40 Vol.-% Hartstoff- und/oder Lotpulver und weniger als 30 Vol.-% Kunststoff, Rest Luftporen, enthalten mit dem das Hartstoff- bzw. Lotpulver homogen in dem Kunststoff verteilt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch Kneten des plastischen Kunststoffs mit dem Hartstoff- und/oder Lotpulver bei höheren Temperaturen, indem die Komponenten einzeln oder ein Granulat der vorgemischten Komponenten auf zwei parallel zueinander angeordneten, mit verschiedenen Geschwindigkeiten gegeneinander laufenden, beheizten und mit Nuten versehenen Scherwalzen gegeben werden, und indem die vordere Scherwalze auf der Aufgabeseite 25 bis 90°C und auf der Abnahmeseite 30 bis 80°C, und die hintere Scherwalze auf der Aufgabeseite 30 bis 130°C und auf der Abnahmeseite 35 bis 100°C warm ist, wobei die Temperatur der hinteren Scherwalze mindestens 5°C über der Temperatur der vorderen Scherwalze liegt und wobei die hintere Scherwalze eine um 5 bis 70% geringere Drehzahl aufweist als die vordere Scherwalze, deren Drehzahl bei einem Durchmesser von 100 bis 160 mm bei 5 bis 25 Umdrehungen/min liegt.

Die Nutenanordnung auf den Scherwalzen entspricht der Nutenanordnung gemäß EP-PS 0 148 966, wobei aber mehr als zwei scharfkantige Axialnuten mit 1 bis 20 mm Breite und 0,5 bis 10 mm Tiefe angebracht sind. Der Abnahmebereich der Scherwalzen beträgt 10 bis 20% der Walzenlänge und besitzt keine Nuten. Vorzugsweise befinden sich auf der hinteren Scherwalze keine Axialnuten.

Dieses Verfahren hat sich besonders bewährt bei Hartstoff- und/oder Lotanteilen von 40 bis 70 Vol.-% und Kunststoffanteilen von 5 bis 30 Vol.-%.

Es ist erforderlich, die einzelnen Ausgangsstoffe präzise beispielsweise über Dosierbandwaagen oder Schneckendosierer an der Aufgabeseite der Scherwalzen aufzugeben. Durch die unterschiedlichen Temperaturen und Drehzahlen bildet sich um die vordere Scherwalze ein Produktfell, in das die hintere Scherwalze das unbearbeitete zudosierte Material hineinpreßt. Durch das Zusammenwirken der Nuten und der Friktion staut sich das Produktfell vor dem Walzenspalt, wird zerteilt, und der rotierende Materialknet wieder eingezogen. Dabei wird das Produkt gemischt, homogenisiert und kontinuierlich von der Aufgabeseite zur Abnahmeseite transportiert.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Ausgangsstoffe zunächst in der gewünschten Zusammensetzung in einem Kneter vorzumischen. Das anschließend granulierte Material wird dann vorzugsweise im Bereich der zweiten Walzenhälfte aufgegeben.

An der Abnahmeseite befindet sich vorteilhafterweise ein Streifenschneideaggregat, das z. B. über Zahnräder von der vorderen Walze angetrieben und zur Abnahme von Endlosband oder Bandstreifen hydraulisch zugestellt werden kann. Das von der Vorderwalze kommende Produktfell wird bei Zustellung der Kreismesser eingeschnitten, von einem Abstreifer abgenommen und fällt auf ein Förderband, von dem die Endlosbänder direkt aufgewickelt und die Bandstreifen entnommen werden.

Folgende Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutern:

1. 96,6 Gew.-% Chromcarbid mit einer Korngröße von 4-6 Mikrometer wurde mit jeweils 1,7 Gew.-% Copolymer bestehend aus 55 Gew.-% Ethylen und 45 Gew.-% Vinylacetat sowie 32 Gew.-% Ethylen und 68 Gew.-% Vinylacetat 30 min bei 130°C in einem Kneter geknetet. Dieses Gewichtsverhältnis entspricht 80,6 Vol.-% Hartstoff und 19,4 Vol-% Kunststoff. Nach Erkalten der Masse wurde sie granuliert und im ersten Drittel der zweiten Hälfte der Scherwalzen kontinuierlich aufgegeben. Dabei betrug die Temperatur der Vorderwalze 55-60°C und die der hinteren Walze 72-76°C. Die vordere Walze drehte mit 8-10 U/min und die hintere Walze mit 5-7 U/min, wobei diese mit Gewinde- und Axialnuten gemäß EP-PS 0 148 966 versehen waren. Es wurden 62 mm breite Bandstücke mit Dicke 1 mm, Länge 300-540 mm, Dichte 4.4 g/cm³ Dicke 2 mm, Länge 260-360 mm. Dichte 4,2 g/cm³ und Dicke 3 mm, Länge 250-320 mm, Dichte 4,1 g/cm³ abgenommen.

2. 97,9 Gew.-% Chromcarbid der Korngröße 10-20 Mikrometer wurde mit 1,05 Gew.-% Copolymer Ethylen/Vinylacetat 55/45 Gew.-% und 1,05 Gew.-% Copolymer Ethylen/Vinylacetat 32/68 Gew.-% 30 min bei 130°C geknetet (87,2 Vol.-% Hartstoff, 12,8 Vol.-% Kunststoff). Das anschließend granulierte Material wurde Anfang der zweiten Hälfte der Scherwalzen durch eine Vibrationsrinne aufgegeben. Die Walzenparameter betrugen bei der Vorderwalze 46-57°C und 9-22 U/min, bei der hinteren Walze 64-66°C und 5-14 U/min. Es wurden 53 mm und 62 mm breite Bänder in Dicke 1 mm, Länge 100 mm-endlos, Dichte 4,5 g/cm³; Dicke 2 mm, Länge 330-440 mm, Dichte 4,3 g/cm³ und Dicke 3 mm, Länge 160-350 mm, Dichte 4,2 g/cm³ gefertigt. Die hintere Walze besaß hierbei keine Axialnuten.

3. Eine Mischung aus Chromcarbid und Wolframcarbid mit 50/50 Vol.-% wurde mit 1 Gew.-% Copolymer Ethylen/Vinylacetat 55/45 Gew.-% und 0,3 Gew.-% Fettsäure getrennt am Anfang der ersten Hälfte des Scherwalzenextruders aufgegeben (88,5 Vol.-% Hartstoffe, 8,3 Vol.-% Kunststoff). Das Mischen und Homogenisieren erfolgte direkt über den Scherwalzenextruder. Ein Band mit der Dicke von 2 mm, Breite 53 mm und Länge von ca. 300 mm mit einer Dichte von 7,3 g/cm³ wurde hergestellt. An der vorderen Walze betrug die Temperatur an der Aufgabeseite 75-80°C, an der Abnahmeseite 45-50°C und die Drehzahl betrug 9 U/min. An der hinteren Walze betrug die Temperatur an der Aufgabeseite 115-120°C, an der Abnahmeseite 65-70°C und die Drehzahl betrug 7 U/min.

4. 98,5 Gew.-% Wolframcarbid mit einer Korngröße <10 Mikrometer wurde in einem Kneter bei 130°C eine halbe Stunde lang mit jeweils 0,75 Gew.-% Copolymer Ethylen/Vinylacetat 55/45 Gew.-% und Copolymer Ethylen/Vinylacetat 32/68 Gew.-% geknetet (80,4 Vol.-% Hartstoff, 19,6 Vol.-% Kunststoff). Die Aufgabe der granulierten Mischung erfolgte am Anfang der zweiten Hälfte des Arbeitsbereiches des Scherwalzenextruders. Die vordere Walze drehte sich mit 8-9 U/min und hatte eine Temperatur von 49-52°C, die hintere Walze drehte sich mit 4-6 U/min und hatte eine Temperatur von 63°C. Bandbreiten von 53 und 62 mm mit Dicken 1 und 2 mm konnten so hergestellt werden. Die 1 mm dicken Bandstücke und Endlosbänder hatten eine Dichte von 10,6 g/cm³ und die 2 mm dicken, 370-450 mm langen Bandstücke eine Dichte von 10,3 g/cm³.

5. Ein Band aus 97,2 Gew.-% Wolframcarbid, Korngröße < 2 Mikrometer, mit 1,2 Gew.-% Ethylen/Vinylacetat 55/45 Gew.-% und 1,6 Gew.-% Ethylen/Vinylacetat 32/68 Gew.-%, wurde auf einem Scherwalzenextruder mit den Maßen Breite, Dicke, Länge 62 mm, 2 mm, 100-300 mm und einer Dichte von 8,6 g/cm³ hergestellt (68,4 Vol.-% Hartstoff, 31,6 Vol.-% Kunststoff). Dazu wurden die Materialien in einem Kneter bei 130°C 30 Minuten lang geknetet, anschließend granuliert und auf dem letzten Drittel der zweiten Hälfte der Scherwalzen verarbeitet. Dabei betrug die Temperatur der mit 12 U/min drehenden vorderen Walze 50-55°C und der mit 7 U/min drehenden hinteren Walze 60-65°C. Die Vorder- und Hinterwalze waren hierbei nur mit Gewindenuten versehen.

6. 98,7 Gew.-% Lotpulver aus Nickel mit 8% Bor und 5% Silizium versetzt mit 0,65 Gew.-% Ethylen/Vinylacetat 55/45 Gew.-% und 0,65 Gew.-% Ethylen/Vinylacetat 32/68 Gew.-%, wurden nach 30 Minuten Kneten bei 130°C in einer Mühle granuliert (90,5 Vol.-% Lotpulver, 9,5 Vol.-% Kunststoff). Über eine Vibrationsrinne wurde das Granulat auf dem letzten Drittel der ersten Hälfte eines Scherwalzenextruders aufgegeben. Die vordere Walze hatte eine Drehzahl von 9-16 U/min und ihre Temperatur betrug 56-58°C. Die hintere Walze drehte mit 6-14 U/min und ihre Temperatur war auf 64-68°C eingestellt. Es wurden Bandstücke bis 450 mm Länge, 62 mm Breite und Dicken von 0,7, 1,5 und 2,3 mm angefertigt. Die Dichten betrugen 5,7 g/cm³ beim 0,7 mm dicken, 5,6 g/cm³ beim 1,5 mm dicken und 5,5 g/cm³ beim 2,3 mm dicken Band.

Claims

Verfahren zur Herstellung von flexiblen Kunststoffbändern aus Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren, die mehr als 40 Vol.-% Hartstoff- und/oder Lotpulver und weniger als 30 Vol.-% Kunststoff, Rest Luftporen, enthalten, durch Kneten des plastischen Kunststoffs mit dem Hartstoff- und/oder Lotpulver bei höheren Temperaturen, indem die Komponenten einzeln oder ein Granulat der vorgemischten Komponenten auf zwei parallel zueinander angeordnete, mit verschiedenen Geschwindigkeiten gegeneinander laufende, beheizte und mit Nuten versehene Scherwalzen gegeben werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die vordere Scherwalze auf der Aufgabeseite 25 bis 90°C und auf der Abnahmeseite 30 bis 80°C und die hintere Scherwalze auf der Aufgabeseite 30 bis 130°C und auf der Abnahmeseite 35 bis 100°C warm ist, wobei die Temperatur der hinteren Scherwalze um mindestens 5°C über der Temperatur der vorderen Scherwalze liegt,
und daß die hintere Scherwalze eine um 5 bis 70% geringere Drehzahl aufweist als die vordere Scherwalze, deren Drehzahl bei einem Durchmesser von 100 bis 160 mm bei 5 bis 25 Umdrehungen/min liegt.