DE4300298C2 - Verfahren zur Herstellung von mit Hartstoff- und/oder Metallpulvern versetzten flexiblen Kunststoffbändern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von mit Hartstoff- und/oder Metallpulvern versetzten flexiblen KunststoffbändernInfo
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- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
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 (1)
- 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.
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