DE69110949T2

DE69110949T2 - Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffplatte.

Info

Publication number: DE69110949T2
Application number: DE69110949T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Hayashi; Takao Yamagishi
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2011-04-12
Also published as: US5108676A; EP0452814A1; JP2968579B2; JPH041018A; EP0452814B1; DE69110949D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kunststoffplatte. Spezieller betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Formerzeugnisses mit hoher Stabilität, in dem ein anorganisches Füllmaterial in der gesamten Schicht eines plattenähnlichen Körpers ausgerichtet ist, oder eines Extrusionserzeugnisses aus Schichten mit verschiedenen Fartönungen und Zusammensetzungen, wobei ein Thermoplast, der ein spanähnliches anorganisches Füllmaterial enthält (nachfolgend als Füllmaterial enthaltendes Harz bezeichnet) oder ein Thermoplast ohne Füllmaterial (nachfolgend einfach als Harz bezeichnet), der in geschmolzenem Zustand von einem Extruder ausgegeben wird, unter Extrusionsstaudruck in einer einzelnen Form zu mehreren plattenähnlichen Körpern ausgebildet wird und dann die plattenähnlichen Körper in der Form zu einem einzigen Körper verschmolzen werden.
Es ist ein Verfahren zum Herstellen eines plattenähnlichen Körpers bekannt, bei dem ein Harz, insbesondere ein Harz mit Kristallisierbarkeit, wie Polypropylen, Polyamid oder dergleichen unter Schmelzen in eine Form extrudiert wird, während auf das geschmolzene Harz ein Extrusionsstaudruck ausgeübt wird, um dadurch das Harz mit vorgegebener Form in einem Formwerkzeug auszubilden. Der durch dieses Verfahren erhaltene plattenähnliche Körper ist ein einschichtiges Formerzeugnis.
Um dem plattenähnlichen Formerzeugnis Stabilität zu verleihen, wird allgemein ein Verfahren verwendet, bei dem ein spanförmiges oder faserförmiges anorganisches Füllmaterial einem Harz zugesetzt wird und die dadurch erhaltene Mischung geformt wird.
Jedoch besteht eine Grenze für die Erhöhung der Stabilität des Formerzeugnisses, wenn eine große Menge an Füllmaterial zum Harz zugesetzt wird, um hohe Stabilität zu erzielen, und es können Gießfehler auftreten.
Ferner wird, wenn es erforderlich ist, ein dickwandiges Formerzeugnis herzustellen, bei dem die Farbtönung oder die Zusammensetzung zwischen einem Außenschichtbereich und dem entgegengesetzten Schichtbereich oder einer Zwischenschicht und den Außenschichtbereichen verschieden ist, ein Verfahren verwendet, bei dem mehrere einschichtige Formerzeugnisse mit jeweils verschiedenem Farbton und verschiedener Zusammensetzung durch Extrusionsformen ausgebildet werden und die einschichtigen Formerzeugnisse aufeinandergeschichtet und durch ein Heißwalzverfahren oder ein Heißpreßverfahren durch Schmelzen miteinander verbunden werden.
Jedoch erfordert das vorstehend genannte Verfahren viele Schritte der Formgebung und es ist kompliziert, was die Ausführbarkeit verringert und einen großen Energieverbrauch erfordert. Ferner treten leicht Farbänderungen und Denaturierung auf, da sich der Wärmewerdegang des Harzes über einen großen Bereich erstreckt, und die Qualität des Formerzeugnisses wird nachteilig beeinflußt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Kunststoffplatte mit hoher Stabilität zu schaffen.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Kunststoffplatte geschaffen, das folgendes umfaßt: Extrudieren eines ein spanähnliches anorganisches Füllmaterial enthaltenden Thermoplasts unter Schmelzen mit einem Extruder in ein Formwerkzeug, währendstaudruck auf den extrudierten Thermoplast ausgeübt wird, um ihn dadurch zu einer Platte auszubilden, wobei das Verfahren durch folgendes gekennzeichnet ist: Einleiten des aus dem Extruder extrudierten geschmolzenen Harzes in einen in einem Adapter ausgebildeten Kanal, Einspeisen des geschmolzenen Harzes in einen Hohlraum mit mindestens einer Unterteilungsplatte, der im Formwerkzeug ausgebildet ist und so an den Adapter angeschlossen ist, daß er mit diesem in Verbindung steht, so daß das aus dem Kanal eingeleitete geschmolzene Harz unterteilt und zu mindestens zwei plattenähnlichen Körpern ausgebildet wird, Vereinigen der plattenähnlichen Körper in überlappendem Zustand im Formwerkzeug und Verbinden der Zwischenschicht der überlappenden plattenähnlichen Körper unter Wärme.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Kunststoffplatte geschaffen, das folgendes umfaßt Extrudieren eines Thermoplasts unter Schmelzen mit mehreren Extrudern in ein Formwerkzeug, während Staudruck auf den extrudierten Thermoplast ausgeübt wird, wobei das Verfahren durch folgendes gekennzeichnet ist: Anschließen der Extruder an einen einzelnen Adapter in solcher Weise, daß Verbindungen bestehen; Einleiten des von jedem der Extruder zugeführten geschmolzenen Harzes in unabhängig im Adapter ausgebildete Kanäle; Einspeisen des von den jeweiligen Kanälen zugeführten geschmolzenen Harzes in einen im Formwerkzeug ausgebildeten Hohlraum, der so an den Adapter angeschlossen ist, daß er mit diesem verbunden ist, so daß die aus den jeweiligen Kanälen eingeleiteten Ströme geschmolzenen Harzes zu plattenähnlichen Köpern ausgebildet werden; Vereinigen der plattenähnlichen Körper in überlappendem Zustand, und Verbinden der Zwischenschicht der überlappenden plattenähnlichen Körper unter Wärme.
In den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:
Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Extrusionsvorrichtung, die zum Ausführen eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird;
Fig. 2 ist eine vergrößerte Teildraufsicht auf den mit der in Fig. 1 dargestellten Extrusionsvorrichtung verbundenen Einleitungsabschnitt;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht einer Extrusionsvorrichtung, wie sie zum Ausführen eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Teildraufsicht auf einen mit der in Fig. 3 dargestellten Extrusionsvorrichtung verbundenen Einleitungsabschnitt; und
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht des ersten Blocks eines Formwerkzeugs in auseinandergebautem Zustand in den in den Fig. 1 und 3 dargestellten Extrusionsvorrichtungen.
Es werden nun bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, die eine Extrusionsvorrichtung veranschaulichen, die zum Ausführen des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung verwendet wird, wird ein geschmolzenes, Füllmaterial enthaltendes Harz A von einem Extruder 1 in einen in einem Adapter 2 ausgebildeten Kanal 21 eingeleitet. Dann wird das geschmolzene Harz dem ersten Block 31 in einem Formwerkzeug 3 zugeführt, das dadurch hergestellt wird, daß temperatureinstellbare Blöcke, deren Temperatur jeweils geändert werden kann, der Reihe nach angeordnet werden, wobei der erste Block einen unterteilten Hohlraum aufweist, in dem das geschmolzene Harz unterteilt wird und zu zwei plattenähnlichen Körpern ausgebildet wird. Im Formwerkzeug 3 werden die plattenähnlichen Körper in überlappendem Zustand durch den Staudruck vereinigt, der sich durch die Auswerffunktion der Aufnahmevorrichtung 4 ergibt, und die Zwischenschicht der einander überlappenden plattenähnlichen Körper wird durch Wärme miteinander verbunden und danach wird das durch Wärme verbundene Material einer allmählichen Abkühlung unterzogen, wodurch eine Kunststoffplatte hergestellt wird.
Das Formwerkzeug 3 weist einen ersten bis vierten Temperatureinstellblock 31 - 34 auf, die jeweils über eine obere Metallform 311, eine untere Metallform 312 und Seitenplatten 313 aufweisen. Jeder der Blöcke wird so zusammengebaut, daß er rechtwinklig zur Extrusionsrichtung des Harzes steht.
Zwischen dem Extruder 1 und der Aufnahmevorrichtung 4 sind der Adapter 2, in dem der Kanal 21 zum Durchströmenlassen des geschmolzenen, Füllmaterial enthaltenden Harzes A ausgebildet ist, und das Formwerkzeug 3 zum Formen des geschmolzenen, Füllmaterial enthaltenden Harzes A, das durch den Kanal 21 gelaufen ist, angeordnet sind, wobei das geschmolzene, Füllmaterial enthaltende Harz A in Richtung einer pfeilmarkierung in den ersten Block 31 des Formwerkzeugs 3 eingeleitet wird.
Wie es in der perspektivischen Zerlegungsdarstellung von Fig. 5 dargestellt ist, ist der Kanal im ersten Block 31 durch Bereitstellen einer Unterteilungsplatte 311" im mittleren Bereich zwischen der oberen Metallform 311 und der unteren Metallform 312 in einen oberen und einen unteren Querschnitt unterteilt. Ferner ist eine Harzausbildungsplatte 311' zwischen die obere Metallform 311 und die Unterteilungsplatte 311" eingefügt, um einen Hohlraum 1 auszubilden, und eine Harzausbildungsplatte 312' ist zwischen die untere Metallform 312 und die Unterteilungsplatte 311" eingefügt, um einen Hohlraum II auszubilden.
Das aus dem Kanal 21 in den ersten Block 31 geleitete geschmolzene, Füllmaterial enthaltende Harz A wird in den Hohlraum I und II unterteilt und zu zwei plattenähnlichen Körpern ausgebildet und anschließend werden die unterteilten plattenähnlichen Körper in einander überlappendem Zustand miteinander vereinigt. Dann werden sie unter Anwendung des Staudrucks aufgrund der Auswerffunktion der Aufnahmevorrichtung 4 an der Zwischenschicht durch Schmelzen miteinander verbunden und der einstückige Körper wird allmählich abgekühlt, während er in der Reihenfolge des zweiten Blocks 32, des dritten Blocks 33 und des vierten Blocks 34 im Formwerkzeug 3 verschoben wird. So kann eine Füllmaterial enthaltende Kunststoffplatte A' erhalten werden.
Getrennt vom vorstehend genannten Ausführungsbeispiel ist eine Kunststoffplatte erhältlich, die dadurch hergestellt wird, daß drei oder mehr plattenähnliche Körper einstückig aufeinandergeschichtet werden, wobei der Extruder 1 mit dem Adapter 2 verbunden ist und Füllmaterial enthaltendes Harz A vom Kanal 21 im Adapter 2 in den Hohlraum eingespeist wird, dessen Inneres unter Verwendung zweier oder mehrerer Unterteilungsplatten 311" in drei oder mehr Querschnitte unterteilt ist, wodurch das geschmolzene Harz A unterteilt wird und zu drei oder mehr plattenähnlichen Körpern ausgebildet wird.
Der Raum zwischen der oberen Metallform 311 und der unteren Metallform 312 des ersten Blocks 31 des Formwerzeugs 3 wurde zu 32 mm festgelegt und zwei Trennplatten 311" von 1 mm Dikke wurden mit gleichem Abstand eingesetzt, wobei dazwischen Harzausbildungsplatten eingefügt wurden. Ein Füllmaterial enthaltendes Harz wurde dadurch hergestellt, daß 40 Gewichts-% Steatit als spanförmiges Füllmaterial mit Polypropylen vermischt wurde. Das Harz wurde durch den Extruder 1 unter Schmelzen extrudiert, um ein Füllmaterial enthaltendes Formerzeugnis von 300 mm Breite und 30 mm Dicke herzustellen.
18 Prüfstücke und sechs Prüfstücke mit jeweils einer Länge von 300 mm, einer Breite von 35 mm und einer Dicke von 30 mm wurden probeweise in Längsrichtung bzw. Breitenrichtung des erhaltenen plattenähnlichen Formerzeugnisses entnommen. Der Biegemodul jedes der entnommenen Prüfstücke wurde mit einem INTESCO-Zugprüfgerät gemessen. Im Ergebnis wurde klargestellt, daß der Biegemodul im Füllmaterial enthaltenden, plattenähnlichen Formerzeugnis in Längs- und Breitenrichtung im Vergleich zu dem bei einem herkömmlichen Erzeugnis (d.h. ein Füllmaterial enthaltendes, plattenähnliches Formerzeugnis, das ohne Verwendung der Trennplatte erhalten wurde) um 15 % - 25 % verbessert war.
Die Verbesserung des Biegemoduls beruht auf der Tatsache, daß die spanförmigen Steatitteilchen parallel zu den Oberflächen des plattenähnlichen Formerzeugnisses ausgerichtet sind, da das die Steatitteilchen enthaltende geschmolzene Harz strömt, während es einer Scherkraft durch die Unterteilungsplatten 311" im Formwerkzeug 3 unterworfen ist. Demgemäß kann der Biegemodul des plattenähnlichen Formerzeugnisses im Vergleich zu dem bei einem herkömmlichen plattenähnlichen Formerzeugnis ohne parallele Anordnung der Steatitteilchen sowohl in Längs- als auch in Breitenrichtung verbessert werden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Kunststoffplatte. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden ein Einzelharz oder Füllmaterial enthaltende Harze A jeweils in unabhängige Kanäle 21, 22 in einem einzelnen Adapter 2 von jeweiligen Extrudern 1, 1' eingeleitet; es wird dafür gesorgt, daß die zwei Harzströme in den Hohlraum fließen, der im ersten Block 31 im Formwerkzeug 3 ausgebildet ist, das dadurch aufgebaut wird, daß mehrere Blöcke mit einstellbarer Temperatur der Reihe nach angeordnet werden, so daß die zwei Harzströme in den Innenhohlraumbereichen I und II des Hohlraums zu zwei plattenähnlichen Körpern ausgebildet werden, wobei der Hohlraum durch die Unterteilungsplatte 311" zwischen der oberen Metallform 311 und der unteren Metallform 312 im ersten Block 31 unterteilt wird, wie in Fig. 5 dargestellt; dann werden die ausgebildeten plattenähnlichen Körper A, A' in überlappendem Zustand vereinigt; sie werden an der Zwischenschicht durch Wärme unter dem sich durch die Auswerffunktion der Aufnahmevorrichtung 4 ergebenden Staudruck vereint; die einheitliche Harzplattewird allmählich abgekühlt, während sie in der Reihenfolge des zweiten Blocks 32, des dritten Blocks 33 und des vierten Blocks 34 im Formwerkzeug 3 verschoben wird, wodurch eine Kunststoffplatte B erhältlich ist, die aus einer oberen und einer unteren Schicht A, A' besteht.
Neben den vorstehend angegebenen Ausführungsbeispielen ist die Erfindung darauf anwendbar, eine Kunststoffplatte mit drei oder mehr Schichten zu erhalten, wobei drei oder mehr Extruder mit einem einzelnen Adapter verbunden werden; es wird dafür gesorgt, daß jeder geschmolzene Harzstrom durch drei oder mehr unabhängige, im Adapter ausgebildete Kanäle in den Hohlraum des Formwerkzeugs fließt, der durch zwei oder mehr Unterteilungsplatten unterteilt ist, so daß jeder der Ströme geschmolzenen Harzes zu einem plattenähnlichen Körper entwickelt wird; die so ausgebildeten plattenähnlichen Körper werden in überlappendem Zustand vereint, gefolgt von einem Verbinden der Zwischenschichten der überlappenden plattenähnlichen Körper durch Schmelzen, wodurch eine aus drei oder mehr Schichten bestehende Kunststoffplatte erhalten werden kann.
Bei jedem der vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele wird den in die Kunststoffplatte eingemischten spanähnlichen Füllmaterialteilchen eine Ausrichtung verliehen, während das geschmolzene, Füllmaterial enthaltende Harz durch den ersten Block 31 des Formwerkzeugs durchläuft, während welchen Vorgangs das Harz extrudiert wird, wobei es durch die vorderen und hinteren Flächen der Trennplatte(n) 311" einer Scherkraft unterworfen wird.
Gemäß der Erfindung kann die folgende Wirkung erzielt werden.
Gemäß dem Verfahren des Extrudierens geschmolzenen, mit spanförmigen Teilchen aus anorganischem Füllmaterial vermischten Harzes von einem Extruder durch einen Adapter wird das geschmolzene Harz in einem in einem Formwerkzeug ausgebildeten Hohlraum mit mindestens einer Unterteilungsplatte zu mehreren plattenähnlichen Körpern ausgebildet und das Füllmaterial im geschmolzenen Harz wird durch die Unterteilungsplatte im Hohlraum einer Scherkraft unterworfen und zeigt eine Ausrichtung, wodurch die so ausgebildete Kunststoffplatte über die gesamte Schicht hinweg hohe Stabilität aufweist.
Ferner werden gemäß der Erfindung mehrere Arten von Harz mit jeweils verschiedenem Farbton oder verschiedener Zusammensetzung jeweils durch mehrere Extruder unter Schmelzen extrudiert und die mehreren Harzströme werden in einen Adapter mit mehreren unabhängigen Kanälen eingeleitet, wonach sie in einem Hohlraum zu plattenähnlichen Körpern ausgebildet werden, und dann werden die ausgebildeten plattenähnlichen Körper überlappt, um vereint zu werden. Demgemäß ist das vorstehend genannte Verfahren sehr zweckdienlich, wenn Bedarf danach besteht, daß ein vorderer Schichtbereich und ein hinterer Schichtbereich oder eine Zwischenschicht und ein vorderer und ein hinterer Schichtbereich verschiedene Arten von farbtönen oder Zusammensetzungen aufweisen. Ferner kann, wenn für ein zu extrudierendes Harz ein solches verwendet wird, das Füllmaterial enthält, eine Kunststoffplatte mit hoher Stabilität und ausgezeichneter Qualität auf einfache Weise erhalten werden.
Gemäß der Erfindung kann der Prozeß zum Herstellen einer Kunststoffplatte aus nur einem einzigen Schritt bestehen und es ist kontinuierliche Herstellung möglich, im Vergleich mit einem herkömmlichen Verfahren, bei dem ein geschmolzenes Harz extrudiert wird; das extrudierte Harz zu einer Platte geformt wird; mehrere Platten erwärmt und mit Walzen oder einer Presse erwärmt und zusammengedrückt werden, gefolgt von einer Integration. Demgemäß weist die Erfindung ausgezeichnete Produktivität auf, und mit der Erfindung erhaltene Erzeugnisse verfügen über einen verringerten Bereich des Wärmewerdegangs des Harzes und sie haben ausgezeichnetes Aussehen und ausgezeichnete Qualität.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Kunststoffplatte, umfassend: Extrudieren eines ein spanähnliches anorganisches Füllmaterial enthaltenden Thermoplasts unter Schmelzen mit einem Extruder in ein Formwerkzeug, während Staudruck auf den extrudierten Thermoplast ausgeübt wird, um ihn dadurch zu einer Platte auszubilden, wobei das Verfahren durch folgendes gekennzeichnet ist:

- Einleiten des aus dem Extruder extrudierten geschmolzenen Harzes in einen in einem Adapter ausgebildeten Kanal;

- Einspeisen des geschmolzenen Harzes in einen Hohlraum mit mindestens einer Unterteilungsplatte, der im Formwerkzeug ausgebildet ist und so an den Adapter angeschlossen ist, daß er mit diesem in Verbindung steht, so daß das ausdem Kanal eingeleitete geschmolzene Harz unterteilt und zumindestens zwei Platten ausgebildet wird;

- Vereinigen der Platten in überlappendem Zustandim Formwerkzeug und

- Verbinden der Zwischenschicht der überlappendenplatten im Formwerkzeug unter Wärme.

2. Verfahren zum Herstellen einer Kunststoffplatte, umfassend: Extrudieren eines Thermoplasts unter Schmelzen mit mehreren Extrudern in ein Formwerkzeug, während Staudruck auf den extrudierten Thermoplast ausgeübt wird, wobei das Verfahren durch folgendes gekennzeichnet ist:

- Anschließen der Extruder an einen einzelnen Adapter in solcher Weise, daß Verbindungen bestehen;

- Einleiten des von jedem der Extruder zugeführten geschmolzenen Harzes in unabhängig im Adapter ausgebildete Kanäle;

- Einspeisen des von den jeweiligen Kanälen zugeführten geschmolzenen Harzes in einen im Formwerkzeug ausgebildeten Hohlraum, der so an den Adapter angeschlossen ist, daß er mit diesem verbunden ist, so daß die aus den jeweiligen Kanälen eingeleiteten Ströme geschmolzenen Harzes zu Platten ausgebildet werden;

- Vereinigen der Platten in überlappendem Zustand; und

- Verbinden der Zwischenschicht der überlappenden Platten unter Wärme.