DE19535911A1 - Verfahren zur Herstellung glasmattenverstärkter Kunststoff-Folien und/oder -Platten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung glasmatten­ verstärkter Kunststoff-Folien und/oder -Platten gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens.

Derartige laminierte Kunststoff-Folien weisen bei einem geringen Eigengewicht eine große Festigkeit und Steifigkeit auf.

Während diese Laminate früher per Hand gefertigt wurden (z. B. zur Herstellung von Surfbrettern oder dgl.), ist man gerade bei Folien und Platten dazu übergegangen, sie auf rein maschinelle Art und Weise und vor allen Dingen kontinuierlich herzustellen.

Als Vorrichtung zur Herstellung dienen Doppelbandpressen, in denen die Schichtenfolge Thermoplast-Glasfasermatte-Thermoplast zwischen zwei Stahlbändern miteinander verpreßt wird. Das so erzeugte Laminat wird anschließend gekühlt und geschnitten.

Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Doppelband­ pressen speziell für die Herstellung glasmattenverstärkter Ther­ moplaste (GMT) gebaut werden müssen und in der Fertigungslinie zusätzlichen Platz hinter den Einrichtungen (Extruder und/oder Kalander) zum Herstellen der Ausgangsprodukte beanspruchen.

Ein weiterer entscheidender Nachteil liegt darin, daß der Press­ druck zur Verpressung der Schichten relativ gering ist, da die zur Verfügung stehende Kraft auf eine relativ große, durch die Stahlbänder definierte Fläche verteilt ist. Daher wird bei­ spielsweise bei Verwendung von Polypropylen auf ein Produkt mit hohem Schmelzindex (MFI = 70 g/10 min) zurückgegriffen, um eine Glasmatte ausreichend zu durchtränken.

Aus diesem Grund ist der Einsatz größerer Mengen an Füllstoffen, wie Kreide und Talkum, zur Verbesserung diverser Eigenschaften des Endprodukts nicht möglich, da die Zumischung dieser Füllstoffe die Fließfähigkeit herabsetzt, so daß der aufge­ brachte Verpressdruck nicht mehr ausreicht, um eine ausreichende Durchtränkung der Glasmatte zu erreichen.

Eine Ablösung der einzelnen Schichten voneinander ist dann le­ diglich eine Frage der Zeit.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren eingangs genannten Art so zu führen, daß bei Verzicht auf spezielle zusätzliche Aggregate thermoplastische Ausgangspro­ dukte praktisch unabhängig vom Schmelzindex mit Glasfasermatten zu einem hochwertigen Laminat verpreßt werden können.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des kenn­ zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 8 gegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist man bei der Her­ stellung nicht mehr auf die speziell für GMT gebauten Doppel­ bandpressen beschränkt, sondern kann die Laminierung hinter einem Extruder oder Kalander durchführen.

Dadurch, daß die drei Schichten im Walzspalt zwischen den beiden Rollen zusammengeführt werden und die Walzkraft nicht auf eine große Fläche verteilt, sondern auf eine Linie konzentriert ist, wobei die Linienlast Werte von 50 000 N/m aufweist, ist gewähr­ leistet, daß das plastische Material durch das Glasmattenmate­ rial hindurchgepreßt wird und sich mit dem Kaschierfolienmate­ rial innig verbindet.

Infolge dieser hohen Linienlast ist man bei der Laminierung z. B. mit Polypropylen nicht auf die oben angesprochenen speziellen PP-Sorten mit hohem Schmelzindex angewiesen, sondern kann auf Produkte, wie sie üblicherweise im Extrusionsbereich eingesetzt werden, zurückgreifen. Als untere Grenze für den Schmelzindex ist ein MFI = 0,5/10 min (230°C; 2,16 kg) anzusehen.

Durch den hohen Pressdruck ist es darüber hinaus möglich, Füllstoffe in signifikanter Dosierung einzusetzen. So sind bei­ spielsweise bei PP Füllstoffgehalte an Kreide bzw. Talkum bis 40% möglich. Diese Füllstoffe geben dem Endprodukt definierte verbesserte Eigenschaften. So weist ein GMT, dessen PP-Matrix mit mindestens 20%, vorzugsweise gemäß Patentanspruch 6 mit 30% Talkum gefüllt ist, eine verbesserte Schalldämpfung auf. Dar­ über hinaus wird durch den Einsatz der Füllstoffe auch u. a. die Steifigkeit verbessert.

Wie die Merkmale des Patentanspruchs 1 bereits offenbaren, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eines der thermoplastischen Ma­ terialien im plastischen Zustand zugeführt wird. Dieses plasti­ sche Material kommt beispielsweise von einem Extruder mit Breit­ schlitzdüse. Damit das plastische Material seine Plastizität bis zum Verpressvorgang auch behält, ist gemäß Patentanspruch 2 vor­ gesehen, daß die plastische Kunststoffbahn, die auch als Fell bezeichnet wird, über zumindest einen Teil der Oberfläche einer ersten Walze des Rollenwerks dem Walzenspalt zugeführt wird, de­ ren Walzen-Temperatur wesentlich höher ist als die Temperatur der mit dieser beim Verpressvorgang zusammenwirkenden zweiten Walze. Die zweite, Raumtemperatur aufweisende Kunststoffbahn (die Kaschierfolie) wird zusammen mit dem Glasmattenmaterial ge­ gen die auf der wärmeren Walze aufliegende Bahn des ersten thermoplastischen Materials gedrückt. Dabei wird Material der ersten Kunststoffbahn durch die Glasmatte gedrückt, wobei es sich mit der zweiten Kunststoffbahn verbindet.

Dabei ist beispielsweise die Temperatur der das Fell führenden Walze etwa doppelt so hoch gewählt (beispielsweise 220°C) wie die Temperatur der zweiten Walze, die im vorliegenden Beispiel etwa 100°C aufweist.

Sowohl Fell als auch Kaschierfolie können beide aus Polypropylen bestehen. Die Kaschierfolie hat den gleichen oder einen bis zu 20°C niedrigeren Schmelzbereich. Prinzipiell sind aber auch an­ dere miteinander verschweißbare Kunststoffe einsetzbar, bei­ spielsweise PVC mit Polyäthylen, wenn die PE-Kaschierfolie mit Hot-melt beschichtet ist.

Um genug Material für die Durchtränkung bzw. Durchpressung der Glasmatten zur Verfügung stellen zu können, sieht der Pa­ tentanspruch 3 vor, daß die Dicke der plastischen Bahn, also des Fells, etwa doppelt so groß gewählt wird wie die Dicke der Bahn des zweiten thermoplastischen Materials, also der Kaschierfolie. Beispielhafte Werte sind hierbei für das Fell 450 µm und für die Kaschierfolie 200 µm.

Die obengenannten Einsatzmöglichkeiten verschiedener Kunst­ stoffarten sind jedoch nicht auf PVC und Polyäthylen bzw. Poly­ propylen beschränkt, sondern es können - wie der Patentanspruch 7 ausführt - auch Polystyrol und ABS also Acrylnitril-Butadien- Styrol-Copolymerisat eingesetzt werden.

Der Anspruch 8 offenbart eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die aus den bereits angesprochenen zwei Walzen be­ steht, von denen eine eine höhere Temperatur aufweist als die andere, die mit der ersten zusammenwirkt, sowie aus Zuführungs­ einrichtungen für eine plastische und eine Raumtemperatur auf­ weisende Bahn aus thermoplastischem Kunststoffmaterial sowie ei­ ner zwischen diesen beiden Bahnen eingelegten Lage aus einem Verstärkungsmaterial, also beispielsweise eine Glasmattenbahn.

Dabei kann gemäß Patentanspruch 9 eine der beiden Walzen, bei­ spielsweise die Walze, die das Fell führt, einen größeren Durch­ messer aufweisen als die andere. Eine derartige Geometrie dient zur Erzielung einer hohen Linienlast.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor­ richtung ist vorgesehen, daß das Rollenwerk ein Kalander ist.

Zusammenfassend ist zu sagen, daß mit Hilfe des erfindungsgema­ ßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung die konti­ nuierliche Herstellung von glasmattenverstärkten Kunststoff-Fo­ lien bzw. -Platten möglich ist, und zwar ohne daß dabei die oh­ nehin vorhandene Vorrichtung aufwendig umgebaut bzw. aufgerüstet werden müßte. Somit ist auch die Umstellung von der Herstellung eines Produkts zur Herstellung eines anderen Produkts problemlos möglich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung darge­ stellt.

Diese Zeichnung beschränkt sich in schematischer Weise lediglich auf den Vorrichtungsteil, in dem die Verpressung der von den je­ weiligen Zuführeinrichtungen kommenden Bahnen stattfindet.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine erste Walze eines Rollenwerks bezeichnet, die mit einer Walze 2 desselben Rollenwerks zusam­ menwirkt. In dem Walzspalt 3 zwischen der Walze 1 und der Walze 2 werden drei verschiedene Bahnen 4, 5 und 6 zusammengeführt. Die Bahn 4 besteht aus einem thermoplastischen Material, welches beispielsweise eine Temperatur von 220°C aufweist. Diese Bahn kommt von einer nicht dargestellten Station, beispielsweise ei­ nem Extruder mit Breitschlitzdüse. Die Bahn 4 wird um die Walze 1, die eine Temperatur von etwa 220°C aufweist, herumgeführt. Von der Vorratsrolle 7 wird in den Walzspalt 3 auf die plasti­ sche Bahn (Fell) 4 eine Bahn 5 aus Glasmattenmaterial gefördert und von einer weiteren Vorratsrolle 8 wird eine ebenfalls aus thermoplastischem Material bestehende Bahn 6 einer Kaschierfolie zugeführt, so daß im Walzspalt 3 ein sandwichtartiger Aufbau er­ reicht wird. Die Walzen 1 und 2 sind so eingestellt, daß sie eine Linienlast von etwa 50 000 N/m auf diesen Schichtenaufbau ausüben können. Die weiche thermoplastische Bahn 4 wird hier­ durch intensiv durch die Glasmatte 5 auf die Kaschierfolie 6 ge­ drückt, wodurch sich alle drei Bahnen innig miteinander verbin­ den. Die Walze 2 weist eine Temperatur von etwa 100°C auf. Um sie wird das fertiggepreßte Laminat herumgeführt und zu nicht dargestellten weiteren kälteren Rollen geleitet, die zum Abküh­ len und zum Einfrieren der thermoplastischen Matrix des Laminats führen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung glasmattenverstärkter Kunststoff- Folien und/oder -Platten, wobei zwischen zwei Lagen aus thermoplastischem Material das Verstärkungsmaterial einge­ führt wird und dieser Schichtaufbau unter Druck- und Hitzeeinwirkung miteinander verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bahn (4) thermoplastischen Materials im plasti­ schen Zustand, das Glasmattenmaterial (5) und eine in etwa Raumtemperatur aufweisende Bahn (6) thermoplastischen Mate­ rials gleichzeitig in einem Rollenwerk (1, 2) zusammenge­ führt werden, die drei Lagen kontinuierlich im Walzspalt (3) zwischen zwei Walzen (1, 2) des Rollenwerks unter großer Linienlast zu einem Laminat verpreßt werden und dieses La­ minat anschließend weiter abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die heiße thermoplastische Kunststoffbahn (4) (Fell) über zumindest einen Teil der Oberfläche einer ersten Walze (1) des Rollenwerks geführt wird, deren Temperatur wesent­ lich höher ist als die Temperatur der mit dieser beim Ver­ pressvorgang zusammenwirkenden zweiten Walze (2), welche die Raumtemperatur aufweisende Kunststoffbahn (6) zusammen mit dem Glasmattenmaterial (5) gegen die auf der wärmeren Walze (1) aufliegenden Bahn (4) des heißen thermo­ plastischen Materials drückt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der heißen plastischen Bahn (4) (Fell) größer gewählt wird als die Dicke der kalten Bahn (6).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der das Fell führenden Walze (1) etwa doppelt so hoch gewählt wird wie die Temperatur der zweiten Walze (2).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastischen Kunststoffmaterialien einen Füll­ stoffgehalt bis 40% aufweisen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoffgehalt 30% beträgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastische Kunststoffmaterialien PVC und/oder PP und/oder PE und/oder PS und/oder ABS eingesetzt werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Rollenwerk (1, 2) bestehend aus mindestens zwei Walzen (1, 2), von denen eine eine höhere Temperatur aufweist als die andere, die mit der ersten zu­ sammenwirkt, sowie durch Zuführeinrichtungen (7, 8) für eine heiße und eine Raumtemperatur aufweisende Bahn aus thermo­ plastischem Kunststoffmaterial sowie einer zwischen diesen beiden Bahnen eingelegten Lage (5) aus einem Verstärkungs­ material in den Walzenspalt (3) des Rollenwerks.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die heißere der beiden Walzen (1) einen größeren Durch­ messer als die kältere Walze (2) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rollenwerk (1, 2) Bestandteil eines Kalanders ist.