DE4337832A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von mehrschichtigen Produkten durch Extrusion oder Pultrusion sowie Verwendung von mit der Vorrichtung coextrudierter Schmelze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Extrudieren von endlosen, aus mindestens zwei Schichten bestehenden Produkten wie Rohren, Profilen, Platten und Folien, sowie die Verwendung von mit der Vorrichtung coextrudierter Schmelze.

Die zum Herstellen mehrschichtiger Produkte bzw. Halbzeuge eingesetzten Coextrusionsverfahren und -vorrichtungen bzw. -werkzeuge, mit denen die Produkte durch Extrusion oder Pultrusion, in letzterem Falle wird der Extrusionsprozeß nicht unterbrochen und beispielsweise ein Endlosrohr durch Ziehen erreicht, so daß es sich hierbei um einen kontinuierlichen Prozeß handelt, hergestellt werden, sind hinlänglich bekannt. Zusätzlich zu einem Hauptextruder wird dabei in der Regel ein zweiter Extruder (Beispritzer) eingesetzt, und mit diesem zweiten Extruder, lassen sich eine oder beide Hauptoberflächen der Produkte, z. B. Fensterprofile, mit einer Deckschicht, bei den angesprochenen Fensterprofilen beispielsweise PVC oder Polymethylmethacrylat (PMMA), versehen.

Um neben dekorativen Effekten auch technische Problemlösungen zu realisieren, erhalten die auf diese Weise hergestellten Produkte durch eine Oberflächenveredelung ein ansprechendes Aussehen oder besonders funktionelle Eigenschaften. Sie werden daher bedruckt, lackiert oder mit einer Dekorschicht, beispielsweise durch Beflocken, ausgestattet. Die Oberflächenveredelung soll beispielsweise dazu beitragen, daß die Außenschicht des mehrschichtigen Profils z. B. ihre Transparenz - was bei Wasseraufnahme der Fall sein könnte - nicht deutlich verändert, d. h. durch die Oberflächenveredelung werden die Produkte vor ihrer Verarbeitung konditioniert.

So ist beispielsweise im Fensterprofilbereich das Coextrusionsverfahren PMMA auf PVC das älteste der angewendeten oberflächen-veredelnden Verfahren, die allerdings noch ein anschließendes Drucken bzw. Lackieren der Produkte erfordern.

Da der Farbauftrag auf die Profile mit einer Minimalgeschwindigkeit erfolgen muß, die weit über der Extrusionsgeschwindigkeit der Profile liegt, ist ein "Off-Line"- Betrieb notwendig, wobei eine Druckanlage Profile mehrerer Extrusionsstraßen verarbeiten kann. Die Farbe wird danach in einer Durchlaufanlage mit den entsprechenden Stationen für Reinigung, Trocknung und Farbauftrag aufgetragen. Der Auftrag selbst läßt sich indirekt über eine Gummiwalze erreichen, was den Vorteil hat, daß auch nicht absolut plane Oberflächen einwandfrei beschichtet werden können. Mit der beschriebenen Druckanlage für Fensterprofile läßt sich eine Dekorschicht mit beispielsweise folgendem Aufbau erreichen:

• a) Grundierung
• b) Druckfarben für die Dekorgestaltung
• c) Farbloser UV-Schutzlack

Die Schichtdicke beträgt ca. 20 bis 30 µm, und im Vergleich zu einer Folierung läßt sich ein einfacher Profilwechsel durchführen. Um derartige oberflächenveredelte Produkte zu erhalten, sind somit erhebliche Anlageninvestitionen erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen sich durch Extrusion - kontinuierlich (Pultrusion) oder diskontinuierlich - in einfacher Weise verbesserte Produkte herstellen lassen, sowie eine Verwendungsmöglichkeit von mit der Vorrichtung coextrudierter Schmelze vorzusehen.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren dadurch gelöst, daß mindestens eine Schicht aus einem Lack hergestellt wird. Ein zweischichtiges Produkt setzt sich somit aus einem - gegebenenfalls beispielsweise mit Calciumcarbonat, d. h. CaCO₃ gefülltem oder mit Glas- oder Kohlenstoffasern verstärktem - Grundwerkstoff und einer Außenschicht aus Lack zusammen, wobei unter einem Lack beispielsweise auch ein Kunststoff mit Lackeigenschaften verstanden wird. Wie sich nämlich in Versuchen überraschend bestätigt hat, läßt sich eine Lack-Außenschicht sogleich im Extrusionsverfahren erreichen. Ein beispielsweise coextrudiertes dreischichtiges Produkt kann einen üblichen Kunststoff als Innenmaterial und in der Mitte einen farblosen Lack aufweisen, der außen von einem Kernlack abgedeckt wird.

Hierbei empfiehlt es sich, daß ein thermoplastischer Pulverlack zum Einsatz kommt bzw. verwendet wird. Gleichwohl sind flüssige Lacke nicht ausgeschlossen, wobei aber beim festen, thermoplastischen Pulverlack - der auch als Granulat vorliegen kann - das Lösungsmittel entfällt, dieser also umweltschonender ist. Für Metalle ist es seit langem bekannt, eine Pulverbeschichtung anstelle einer Lösungsmittelbeschichtung durchzuführen. Als Grundstoffe für die thermoplastischen Pulverlacke kommen hierbei insbesondere Thermoplaste infrage. Aus der DE 42 04 266 A1 sind zur Abdeckung von Dosenschweißnähten und insbesondere für die Innenbeschichtung von Verpackungsbehältern geeignete thermoplastische Pulverlacke charakterisiert. Die dort beschriebenen Pulverlacke können beispielsweise auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.

Nach einem Vorschlag der Erfindung kann es ausreichend sein, den Lack lediglich in bzw. auf Teilbereichen einer Grundschicht (eines Grundmaterials) einzubringen bzw. aufzutragen. Dies beispielsweise dann, wenn sich axial erstreckende Umfangssegmente als Farbstreifen zur Identifizierung dienen sollen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß mindestens eine der erfindungsgemäß außen von einem Lack abgedeckten Schichten des extrudierten Produktes aus einem Recyclat hergestellt wird. Hierbei kann es sich von zu faserförmigen Partikeln zerkleinerten Recyclaten aus dem gesamten Bereich der Kunststoff-Wiederaufbereitung handeln, um auf diese Weise den Wertstoffkreislauf zu schließen und die Wiederverwertung dieser Stoffe zu ermöglichen. Als Rohstoffe hierfür können Bauteile aus der Automobil-, Elektro- und anderen Anwenderindustrien dienen, so daß sich langfristig wertvolle Rohstoffe einsparen und gleichermaßen die Abfallprodukte verringern lassen. Hierbei werden sortenreine Kunststoffe, z .B. aus Fensterprofilen, gegenüber nicht sortenreinen, z. B. aus Hausabfällen - und damit eine notwendige Aufbereitung voraussetzenden - Stoffen bevorzugt.

In Weiterbildung der Erfindung wird zur Wiederverwertung vorgeschlagen, daß im Recyclat thermoplastische Pulverlack-Bestandteile enthalten sind, die durch geeignete, bekannte Additive gegebenenfalls extrusionsverträglich gemacht werden können.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens kann mindestens einen Extruder, eine Schmelzeeinrichtung und eine Einrichtung zur Zusammenführung der mindestens zwei Schmelzeströme, von denen der eine aus einem thermoplastischen Pulverlack besteht, umfassen. Die Schmelzeeinrichtung kann hierbei ein Extruder (Einschnecke), ein Rührwerk oder ähnliches sein, in dem der thermoplastische Pulverlack agglomeriert und aufgeschmolzen wird. Zur Zusammenführung der mindestens zwei Schmelzeströme eignet sich ein Coextrusionsadapter oder -werkzeug. Sofern der thermoplastische Pulverlack in der Schmelzeinrichtung agglomeriert und aufgeschmolzen wird, ist ihr vorteilhaft eine Schmelzepumpe nachgeschaltet, die den zur Coextrusion notwendigen Druck aufbaut. Der in der Schmelzeeinrichtung verflüssigte Lack wird somit über eine Pumpe in eine Formvorrichtung (z. B. Werkzeug) gefördert.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die coextrudierte Schmelze zur Ummantelung von (Stahl)-Rohren oder zur Ummantelung von Kabeln verwendet wird, so daß diese Produkte (Rohre oder Kabel) eine mindestens zweischichtige Ummantelung aufweisen, von denen die Außenschicht aus Lack, insbesondere thermoplastischem Pulverlack, besteht. Zur Ummantelung lassen sich bekannte, für diesen Zweck geeignete Werkzeuge einsetzen, beispielsweise zum Ummanteln von Rohren eine bei der Plattenherstellung durch Extrusion bekannte Breitschlitzdüse.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert ist. Es zeigt:

Fig. 1 eine Produktionsanlage zum Herstellen von mehrschichtigen Produkten mit einer aus einem Lack bestehenden Außenschicht;

Fig. 2 als Einzelheit im Querschnitt ein Coextrusionswerkzeug; und

Fig. 3 als Einzelheit im Querschnitt ein mit der Produktionsanlage nach Fig. 1 hergestelltes zweischichtiges Produkt in Form eines Rohres.

Eine Produktionsanlage 1 zum Herstellen von Rohren, Profilen, Platten, Folien, etc. umfaßt gemäß Fig 1 einen Hauptextruder 2, einen Coextruder (Beispritzer) 3 und ein im einzelnen in Fig. 2 dargestelltes Coextrusionswerkzeug 4 von bekanntem Aufbau. Schließlich handelt es sich auch bei dem Haupt- und dem Coextruder 2 bzw. 3 um bei der Coextrusion von mindestens zweischichtigen Produkten übliche Einrichtungen, die keine näheren Erläuterungen erfordern. Wenn zum Agglomerieren und Aufschmelzen des thermoplastischen Pulverlackes eine in Fig. 1 gestrichelt und schematisch angedeutete Schmelzeeinrichtung 5, z. B. in Form einer Einschnecke, eingesetzt wird, kann dieser eine Schmelzepumpe 6 nachgeschaltet sein, die für den zur Coextrusion notwendigen Druckaufbau sorgt und den verflüssigten Lack in eine Formvorrichtung fördert. Die Schmelzeeinrichtung 5 mit der Schmelzepumpe 6 ist in diesem Falle vor dem Formwerkzeug (z. B. dem Coextrusionswerkzeug 4) angeordnet.

Das mit der Produktionsanlage 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 hergestellte Produkt stellt ein zweischichtiges Rohr 7 dar, dessen Grundwerkstoff bzw. -material 8 die Innenschicht bildet, die von einer Außenschicht aus thermoplastischem Pulverlack 9 umhüllt wird. Das zweischichtige Rohr 7 wird dadurch erzielt, daß im gezeigten Beispiel der Grundwerkstoff 8 dem Coextrusionswerkzeug 4 über den Anschluß B von dem Coextruder 3 und der thermoplastische Pulverlack 9 über den Anschluß A von dem Hauptextruder 2 zugeleitet wird.

An dem in Fig. 2 linken, vorderen Ende des Coextrusionswerkzeuges 4 tritt danach der Rohrstrang mit dem in Fig. 3 gezeigten Querschnitt aus, wobei sich dem Coextrusionswerkzeug 4 noch eine Kalibriereinrichtung und eine Kühlstrecke anschließen, in der das Rohr 7 soweit abgekühlt wird, daß keine thermoelastische Verformung mehr möglich ist.

Claims (9)

1. Verfahren zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Extrudieren von endlosen, aus mindestens zwei Schichten bestehenden Produkten wie Rohren, Profilen, Platten und Folien, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schicht aus einem Lack hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermoplastischer Pulverlack zum Einsatz kommt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack in bzw. auf Teilbereiche einer Grundschicht (eines Grundmaterials) eingebracht bzw. aufgetragen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schicht aus einem Recyclat hergestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Recyclat thermoplastische Pulverlack-Bestandteile enthalten sind.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend mindestens einen Extruder (2; 3), eine Schmelzeeinrichtung (5) und eine Einrichtung (4) zur Zusammenführung der mindestens zwei Schmelzeströme, von denen der eine aus einem thermoplastischen Pulverlack besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine der Schmelzeeinrichtung (5) nachgeschaltete Schmelzepumpe (6).

8. Verwendung der mit der Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 oder 7 coextrudierten Schmelze zur Ummantelung von (Stahl)- Rohren.

9. Verwendung der mit der Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 oder 7 coextrudierten Schmelze zur Ummantelung von Kabeln.