EP0726840A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von mehrschichtigen produkten durch extrusion oder pultrusion sowie verwendung von mit der vorrichtung coextrudierter schmelze - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen von mehrschichtigen produkten durch extrusion oder pultrusion sowie verwendung von mit der vorrichtung coextrudierter schmelze

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EP0726840A1
EP0726840A1 EP95900666A EP95900666A EP0726840A1 EP 0726840 A1 EP0726840 A1 EP 0726840A1 EP 95900666 A EP95900666 A EP 95900666A EP 95900666 A EP95900666 A EP 95900666A EP 0726840 A1 EP0726840 A1 EP 0726840A1
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melt
products
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thermoplastic powder
lacquer
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Norbert Kreth
Reinhard Witt
Helmut Wiech
Berrie Penney
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Battenfeld Extrusionstechnik GmbH
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Battenfeld Extrusionstechnik GmbH
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    • B29K2995/002—Coloured

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the continuous or discontinuous extrusion of endless products consisting of at least two layers, such as pipes, profiles, plates and foils, and the use of melt coextruded with the device.
  • a second extruder (co-injector) is usually used, and with this second extruder one or both main surfaces of the products, e.g. Window profiles, with a cover layer, in the window profiles mentioned, for example PVC or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • the products manufactured in this way are given an attractive appearance or particularly functional properties by surface refinement. They are therefore printed, varnished or equipped with a decorative layer, for example by flocking.
  • the surface finishing should, for example, contribute to the fact that the outer layer of the multilayer profile e.g. their transparency - which could be the case with water absorption - did not change significantly, i.e. Due to the surface finishing, the products are conditioned before they are processed.
  • the coextrusion sion process PMMA on PVC is the oldest of the surface finishing processes used, which, however, still require subsequent printing or varnishing of the products.
  • the ink must be applied to the profiles at a minimum speed that is far above the extrusion speed of the profiles, "off-line" operation is necessary, whereby a printing system can process profiles from several extrusion lines.
  • the paint is then applied in a continuous system with the appropriate stations for cleaning, drying and paint application.
  • the application itself can be achieved indirectly via a rubber roller, which has the advantage that even surfaces that are not absolutely flat can be coated perfectly.
  • the layer thickness is approximately 20 to 30 .mu.m, compared to a film, a simple profile change can be carried out. In order to obtain such surface-finished products, considerable plant investments are therefore required.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a device of the type mentioned at the outset which can be used to produce improved products in a simple manner by extrusion — continuously (pultrusion) or discontinuously — and the possibility of using melt coextruded with the device to provide.
  • this object is achieved in that at least one layer is produced from a lacquer.
  • a two-layer product is thus composed of one - possibly filled with calcium carbonate, ie CaC0 3 or reinforced with glass or carbon fibers, for example - Base material and an outer layer of paint together, whereby a paint is also understood to mean, for example, a plastic with paint properties.
  • a paint is also understood to mean, for example, a plastic with paint properties.
  • an outer layer of paint can be achieved immediately by the extrusion process.
  • a three-layer product, for example co-extruded can have a customary plastic as the inner material and in the middle a colorless lacquer which is covered on the outside by a core lacquer.
  • thermoplastic powder coating It is recommended that a thermoplastic powder coating is used or used. Nevertheless, liquid lacquers are not excluded, but in the case of the solid, thermoplastic powder lacquer - which can also be in the form of granules - the solvent is omitted, which is therefore more environmentally friendly. It has long been known for metals to carry out a powder coating instead of a solvent coating. Thermoplastics are particularly suitable as the basic materials for the thermoplastic powder coatings.
  • DE 42 04 266 A1 characterizes suitable thermoplastic powder coatings for covering can weld seams and in particular for the inner coating of packaging containers. The powder coatings described there can also be used, for example, in the process according to the invention.
  • a base layer a base material
  • Layers of the extruded product is made from a recyclate.
  • This can be too fibrous Particles of shredded recyclates from the entire field of plastic recycling act in order to close the recyclable material and to enable the recycling of these materials.
  • Components from the automotive, electrical and other user industries can serve as raw materials for this, so that valuable raw materials can be saved in the long term and waste products can be reduced in the same way.
  • single-variety plastics for example from window profiles, are preferred over non-single-grade plastics, for example from household waste - and thus require the necessary preparation.
  • thermoplastic powder coating constituents which can be made extrusion-compatible, if appropriate, by means of suitable, known additives.
  • a device for carrying out the method can comprise at least one extruder, a melting device and a device for bringing together the at least two melt streams, one of which consists of a thermoplastic powder coating.
  • the melting device can be an extruder (single screw), an agitator or the like, in which the thermoplastic powder coating is agglomerated and melted.
  • a coextrusion adapter or tool is suitable for bringing together the at least two melt streams. If the thermoplastic powder coating is agglomerated and melted in the melting device, it is advantageously followed by a melt pump which builds up the pressure required for the coextrusion. The paint liquefied in the melting device is thus pumped into a molding device (e.g. tool).
  • the coextruded melt be used for sheathing (steel) pipes or for sheathing cables, so that these products (pipes or cables) have an at least two-layer sheathing, of which the outer layer consists of lacquer, in particular thermoplastic powder lacquer.
  • lacquer in particular thermoplastic powder lacquer.
  • Known tools suitable for this purpose can be used for the sheathing, for example for sheathing pipes a slot die known from extrusion in plate manufacture.
  • Fig.l a production plant for the production of multilayer products with an outer layer consisting of a lacquer
  • FIG. 3 shows, as a detail in cross section, a two-layer product in the form of a tube produced with the production system according to FIG. 1.
  • a production plant 1 for the production of tubes, profiles, plates, foils, etc. comprises, according to FIG. 1, a main extruder 2, a coextruder (co-extruder) 3 and a coextrusion tool 4 of known construction shown in detail in FIG.
  • the main and coextruders 2 and 3 are also devices which are customary in the coextrusion of at least two-layer products and do not require any further explanation.
  • a melting device 5 for example in the form of a single screw, dashed and schematically indicated in FIG. 1 is used to agglomerate and melt the thermoplastic powder coating, this can be followed by a melt pump 6, which ensures the pressure build-up required for the coextrusion and the liquefied liquid Conveys paint into a molding device.
  • the melt In this case, the device 5 with the melt pump 6 is arranged in front of the molding tool (for example the coextrusion tool 4).
  • the product produced with the production system 1 according to the exemplary embodiment according to FIG. 3 represents a two-layer pipe 7, the base material or material 8 of which forms the inner layer, which is enveloped by an outer layer made of thermoplastic powder coating 9.
  • the two-layer pipe 7 is achieved in that, in the example shown, the base material 8 is fed to the coextrusion tool 4 via the connection B from the coextruder 3 and the thermoplastic powder coating 9 via the connection A from the main extruder 2.
  • the pipe string with the cross section shown in FIG. 3 then emerges at the left, front end of the coextrusion tool 4 in FIG. 2, with the coextrusion tool 4 also being followed by a calibration device and a cooling section in which the pipe 7 is cooled as far as possible, that thermo-elastic deformation is no longer possible.

Abstract

Ein Verfahren zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Extrudieren von endlosen, aus mindestens zwei Schichten bestehenden Produkten wie Rohren, Profilen, Platten und Folien sieht vor, daß mindestens eine Schicht aus einem Lack hergestellt wird. Dies läßt sich mit einer Vorrichtung erreichen, die 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, umfaßt. Eine auf diese Weise coextrudierte Schmelze mit einem Schmelzestrom aus thermoplastischem Pulverlack kann zur Ummantelung von (Stahl-)Rohren oder Kabeln verwendet werden, die folglich eine Außenschicht aus Lack erhalten.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von mehrschichtigen Produkten durch Extrusion oder Pultrusion sowie Verwendung von mit der Vorrichtung coextrudierter Schmelze
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 Coextrusions erfahren 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 funktioneile Eigenschaften. Sie werden daher bedruckt, lackiert oder mit einer Dekorschicht, bei- spielsweise durch Beflocken, ausgestattet. Die Oberflächenver¬ edelung soll beispielsweise dazu beitragen, daß die Außen¬ schicht 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 Coextru- sionsverfahren 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 Minimalgeschwin- digkeit erfolgen muß, die weit über der Extrusionsgeschwindig- keit der Profile liegt, ist ein "Off-Line"-Betrieb notwendig, wobei eine Druckanlage Profile mehrerer Extrusionsstraßen verarbeiten kann. Die Farbe wird danach in einer Durchlauf- anläge mit den entsprechenden Stationen für Reinigung, Trock- nung und Farbauftrag aufgetragen. Der Auftrag selbst läßt sich indirekt über eine Gummiwalze erreichen, was den Vorteil hat, daß auch nicht absolut plane Oberflächen einwandfrei beschich¬ tet 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 um, um im Vergleich zu einer Folierung läßt sich ein einfacher Profilwechsel durch¬ führen. Um derartige oberflächenveredelte Produkte zu erhal¬ ten, sind somit erhebliche Anlageninvestitionen er orderlich.
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 - gegebe¬ nenfalls beispielsweise mit Calciumcarbonat, d.h. CaC03 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 Ver¬ suchen überraschend bestätigt hat, läßt sich eine Lack-Außen- schicht sogleich im Extrusionsverfahren erreichen. Ein bei¬ spielsweise coextrudiertes dreischichtiges Produkt kann einen üblichen Kunststoff als Innenmaterial und in der Mitte einen farblosen Lack aufweisen, der außen von einem Kernlack abge¬ deckt wird.
Hierbei empfiehlt es sich, daß ein thermoplastischer Pulver¬ lack 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 umweltschonen¬ der ist. Für Metalle ist es seit langem bekannt, eine Pulver¬ beschichtung anstelle einer Lösungsmittelbeschichtung durch¬ zuführen. Als Grundstoffe für die thermoplastischen Pulver¬ lacke kommen hierbei insbesondere Thermoplaste infrage. Aus der DE 42 04 266 AI sind zur Abdeckung von Dosenschweißnähten und insbesondere für die Innenbeschichtung von Verpackungs¬ behältern geeignete thermoplastische Pulverlacke charakteri¬ siert. Die dort beschriebenen Pulverlacke können beispiels¬ weise auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.
Nach einem Vorschlag der Erfindung kann es ausreichend sein, den Lack lediglich in bzw. auf Teilbereichen einer Grund¬ schicht (eines Grundmaterials) einzubringen bzw. aufzutragen. Dies beispielsweise dann, wenn sich axial erstreckende Um- fangssegmente 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 Wertstoff reislauf zu schließen und die Wiederverwertung dieser Stoffe zu ermöglichen. Als Rohstoffe hierfür können Bauteile aus der Automobil-, Elektro- und anderen Anwender¬ industrien 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 ein notwendige Aufbereitung voraus¬ setzenden - 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 minde- stens einen Extruder, eine Schmelzeeinrichtung und eine Ein¬ richtung zur Zusammenführung der mindestens zwei Schmelzeströ¬ me, 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 aufge¬ schmolzen wird. Zur Zusammenführung der mindestens zwei Schmelzeströme eignet sich ein Coextrusionsadapter oder -Werkzeug. Sofern der thermoplastische Pulverlack in der Schmelzeeinrichtung agglomeriert und aufgeschmolzen wird, ist ihr vorteilhaft eine Schmelzepumpe nachgeschaltet, die den zur Coextrusion notwendigen Druck aufbaut. Der in der Schmelzeein¬ richtung 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 Ummante- lung von Kabeln verwendet wird, so daß diese Produkte (Rohre oder Kabel) eine mindestens zweischichtige Ummantelung auf¬ weisen, 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 Platten¬ herstellung 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 zeigen:
Fig.l eine Produktionsanlage zum Herstellen von mehr¬ schichtigen Produkten mit einer aus einem Lack bestehenden Außenschicht;
Fig. 2 als Einzelheit im Querschnitt ein Coextrusionswerk¬ zeug; und
Fig. 3 als Einzelheit im Querschnitt ein mit der Produk¬ tionsanlage nach Fig. 1 hergestelltes zweischichti¬ ges Produkt in Form eines Rohres .
Eine Produktionsanlage 1 zum Herstellen von Rohren, Profilen, Platten, Folien, etc. umfaßt gemäß Fig. 1 eine 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 ver¬ flüssigten Lack in eine Formvorrichtung fördert. Die Schmelze- einrichtung 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 Innen¬ schicht bildet, die von einer Außenschicht aus thermoplasti¬ schem Pulverlack 9 umhüllt wird. Das zweischichtige Rohr 7 wird dadurch erzielt, daß im gezeigten Beispiel der Grundwerk- Stoff 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 Coextrusionswerk- zeuges 4 tritt danach der Rohrstrang mit dem 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 thermoela- stische Verformung mehr möglich ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Extrudieren von endlosen, aus mindestens zwei Schichten bestehenden Produkten wie Rohren, Profilen, Platten und Folien, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens eine Schicht aus einem Lack hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein thermoplastischer Pulverlack zum Einsatz kommt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Lack in bzw. auf Teilbereiche einer Grundschicht (eines Grundmaterials) eingebracht bzw. aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens eine Schicht aus einem Recyclat herge¬ stellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 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 , g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine der Schmelzeeinrichtung (5) nachgeschaltete Schmel- zepumpe (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.
EP95900666A 1993-11-05 1994-10-28 Verfahren und vorrichtung zum herstellen von mehrschichtigen produkten durch extrusion oder pultrusion sowie verwendung von mit der vorrichtung coextrudierter schmelze Ceased EP0726840A1 (de)

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