DE4337832C2 - Verfahren zum Herstellen von mehrschichtigen Produkten durch Extrusion oder Pultrusion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Extrudieren von endlosen, aus mindestens zwei Schichten bestehenden Produkten wie Rohren, Profilen, Platten und Folien.

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 Bedrucken 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.

Ein Stand der Technik, wie zuvor beschrieben, ist durch die DE 29 45 664 A1 bekanntgeworden. Ein Profilstab, insbesondere für Blend- und/oder Flügelrahmen von Außenfenstern oder Türen, weist eine mit ihm stoffschlüssig verbundene, aufextrudierte harte Schaumstoffumhüllung (PVC-Integralschaumschicht) auf und ist durch eine mit dieser coextrudierte und stoffschlüssig verbundene dünne Schicht aus porenfreiem, hartem thermoplastischem Kompaktkunststoff verstärkt. Hierbei erfordert allerdings schon allein die Herstellung des eine Kunststoff-Außenschicht aufweisenden Profilstabes bzw. Metallhohlprofilstabes ein zweistufiges Herstellungsverfahren. Denn vor dem Aufextrudieren der Integralschaumschicht muß der Profilstab mit einem Haftvermittler beschichtet werden. Erst danach wird durch Coextrusion der PVC-Integralschaumschicht die äußere Sichtseite des Profilstabes mit der Kompakt-Kunststoffschicht hergestellt. Sofern darüber hinaus dann noch eine Lack-Außenschicht gewünscht wird, so ist es unumgänglich, diese in einem weiteren Arbeitsgang aufzubringen, nämlich durch Bedrucken der Kompakt-Kunststoffschicht mit einem Decklack.

Ein derart mehrstufiges Herstellungsverfahren ist weiterhin aus der DE 41 11 282 A1 bekannt, und zwar im Zusammenhang mit der Verwendung von bestimmten Copolymeren zur Herstellung von thermoplastischen transparenten Formmassen mit erhöhter Spannungsrißbeständigkeit auf der Basis von Polymethylmethacrylat (PMMA). Diese Formmasse läßt sich nach üblichen Methoden weiterverarbeiten, z. B. durch Spritzguß, Extrusion oder Sintern, um mehrschichtige Formteile oder Halbzeuge zu erreichen. Die transparente Formmasse läßt sich weiterhin als Schutzschicht anwenden, beispielsweise entweder durch Coextrusion oder als Lack auf ein zu schützendes Trägerteil aufbringen. Soll hingegen ein Produkt mit einer Lack-Außenschicht versehen werden, so wird die flüssige, transparente Formmasse in einem separaten Arbeitsgang auf das Vorprodukt aufgetragen.

Durch die DE 28 35 029 A1 und die DE 40 28 567 A1 sind Pulverlacke bekanntgeworden, die sich zur Lackierung bzw. - gegebenenfalls unter Hinzufügung von üblichen Lackzusätzen - zur Beschichtung von Gegenständen eignen. Für die zu verwendenden Lacke eventuell erforderliche Bindemittel sind durch die DE 38 29 959 A1 bekanntgeworden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich durch Extrusion - kontinuierlich (Pultrusion) oder diskontinuierlich - in einfacher Weise verbesserte Produkte herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der Extrusion der Produkte mindestens eine Schicht aus Lack extrudiert 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 extrudiert 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 in Frage. 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, daß der Lack lediglich in bzw. auf Teilbereiche einer Grundschicht (eines Grundmaterials) extrudiert wird. 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 extrudiert wird. Hierbei kann es sich um zu faserförmige Partikel zerkleinerte Recyclate 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.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung und ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

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 Schmelzeinrichtung 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 (5)

1. Verfahren zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Extrudieren von endlosen, aus mindestens zwei Schichten bestehenden Produkten, wie Rohren, Profilen, Platten und Folien, bei dem bei der Extrusion der Produkte mindestens eine Schicht aus Lack extrudiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermoplastischer Pulverlack extrudiert wird.

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

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

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Recyclat enthaltenen thermoplastischen Pulverlack-Bestandteile mit dem Recyclat extrudiert werden.