DE1704512C - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Tafeln aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrillt ein Verfuhren und eine Vorrichtung zum Herstellen vun Tafeln aus thermoplastischem KunststolT in Pulver- oder Granulatform, bei dem der KunststolT zwischen zwei Preßblechen in gewichtsniäüig gleichmäßiger Schüttung verteilt und die an ihren Rändern eingefaßte Schüttung gepreßt und dabei einem Heiz·· und Kühlzyklus unterworfen wird.

KunststolTtafeln aus Polyäthylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol, Polyvinylchlorid (PVC) ίο und anderen Thermoplasten können mittels Extruder und Breitschlitzdüse hergestellt werden. Werden solche Tafeln aus Kunststoffen mit niedrigem Schmelzindex bzw. mit besonders hohem K-Wcrt durch Extrudieren hergestellt, so sind sie meist mit anisotrop verteilten Eigenspannungen oder Orientierungen behaftet. Die Eigenspannungen können bei dünnen Tafein zur.· Verzug oder zum Verbeulen führen; desgleichen bei dickein Tafeln, wenn sie spanabhebend bearbeitet werden. Orientierungen bewirken hauptsachlich dann Verzug oder Verwerfungen, wenn bei liier Weiterverarbeitung oder im Gebrauch Temperaluren auftreten, die in der Nähe des Erweichungs- oder lies Kristallitschmel/bereiches des Kunststoffes liegen.

Die Widerstände innerhalb der Breitschlitzdüsen können außerdem bei kleiner Plattendicke so groß Werden, daß unter Umständen die Extruderfertigung Unwirtschaftlich wird. Die Extruderfertigung erfordert schließlich aus wirtschaftlichen Gründen auch verhältnismäßig große Produktionsmengen ein und derselben Dimension und eignet sich nicht für geringen Bedarf.

Deshalb wird bei der Verarbeitung von Kunststoffen mit niedrigem Schmelzindcx oder hohem K-Wert zu Kunststofftafeln im Dickenbereich von ttwa 1 bis 10 mm vielfach ein Preßverfahren angewandt. Tafeln aus Polyolefinen fertigt man z. B. mit Hilfe heiz- oder kühlbarcr Etagenpressen unter Verwendung mehrerer sehr einfacher Preßwerkzeuge, die lius je zwei Preßblechen vom Format der herzustcl- !enden Tafeln bestehen, von denen das eine plan ist, Während das andere einen aufgesetzten Rahmen son «ler Höhe der gewünschten Plattendicke hat. Das Ktmststoffgranulat oder -pulver wird auf dem RaIimcnhlcch verteilt und sodann mit dem planen Blech libgedeekt. Mehrere auf diese Weise vorbereitete l'reßwcrkzeugc werden in der Etagenpresse zugleich tiniMii Heiz- und Kühlzyklus unterworfen, wobei die Ciraiuiliit- oder Pulverteilchen unter der Wirkung der l'reßkraft und der Wärme zu einem homogenen, zuliächst plastischen Körper verschweißt werden, der linschließend durch Wärmeabfuhr zu einem festen Körper erstarrt.

Dieses Verfahren ist jedoch nur anwendbar bei Kunststoffen, die auf Grund ihres verhältnismäßig hohen Schmclzindexes oder ihres niedrigen K-Wertcs wenig orienticrungscmpfindlicli sind. Es versagt beispielsweise bei Polyäthylen mit einem Schmelzindcx MFI 190/2 < 0,1 g/10 min, weil sich der während des Plastifizicrens von der Preßkraft herrührende liocliviskosc Austrieb an den Rändern der Prcßbleclie mehr oder minder stark verhakt. Während der Volumunkonlrsiktion, die eintritt, wenn die Schmelze zum festen Körper erstarrt, entstehen infolgedessen Orientierungen. Außerdem werden innere Spannunyen eingefroren, weil im Verlauf der weiteren Abkühlung die Kontraktion des bereits festen Körpers bdit idert bleibt.

Es wurde weiter beobachtet, daß eine ungleichmäßige Verteilung des Kunslätoffpulvers zwischen den Preßblechen ebenfalls zu Orientierungen und damit zu verbeulten Platten führt. Auch ein längeres Nachtempern dicht unterhalb des Kristallitschmelzpunktes unter Kraftwirkung beseitigt diese Nachteile, insbesondere bei Kunststoffen mit niedrigem Schmelzindex oder hohem K-Wert, nicht.

Die geschilderte Arbeitsweise ist auch besonders nachteilig bei der Herstellung dicker Tafeln, weil am Ende der Plastifizierzeit das obere Preßblech au! dem Rahmen des unteren Preßblechs aufsitzt, so d.-ß bei der Abkühlung auf den schrumpfenden KunststolT kein Nachdruck mehr ausgeübt werden kann.

Bei der Herstellung von PVC-Hartplatten ist es auch bekannt, mehrere meist im Kalanderverfahrcn hergestellte dünne Folien zwischen ebenen Preßblechen in einer der gewünschten Plaüendicke entsprechenden Anzahl übereinander zu legen und in einer Etagenpresse bei erhöhter Temperatur unter Druck miteinander zu verschweißen und anschließend zu kühlen.

Es ist ferner bekannt, zur Verringerung des Austriebs und zur besseren Verschweißung der Randzonen der PVC-Platten allseitig abgekantete Preßbleche zu verwenden. Die Summe der Höhe der Ab kantungen der Pitßbleche ist dabei kleiner als die Dicke der fertigen Platte.

Diese Arbeitsweise ist nur anwendbar, wenn Einzelfolien zu Tafein verpreßt werden, da das Kunststoffpulver oder -granulat, dessen Schütthöhe wesentlich grölter ist als die Dicke der daraus hergestellten Tafel, aus dem Spalt zwischen den Abkantungen hcrausrieselt. Auch tritt der während der Plastifizierphase entstehende Austrieb aus icm Spalt aus und verhakt sich mit den Preßblechen.

Nach einem anderer, bekannten Verfahren werden deshalb dünne Tafeln aus hochmolekularem Polyäthylen so hergestellt, daß man zunächst durch Pressen dicke Blöcke herstellt und diese Blöcke anschließend nochmals auf Temperaturen in der Nähe, jedoch unterhalb des Kristdllitschmelzpunktes erwärmt lind dann zu dünnen Tafeln schält. Dieses Verfahren ist umständlich, da mehrfache und langwierige Erwärmungs- und Abkünlungsprozcsse notwendig sind.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung von Tafeln aus thermoplastischen Kunststoffen in Pulveroder Graniilatform mit Hilfe von heiz- und kühlbaren Etagenpressen bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine kastenförmig ausgebildete Form zum Zwecke der Herstellung der Tafeln von einer ebenen Platte abgedeckt. Die kastenförmige Ausnehmung der unteren Platte, die mit thermoplastischem KunststolT beladen wird, weist die Form der herzustellenden Tafel auf.

Nachteilig hierbei ist, daß während des Herstellungsvorganges der thermoplastische Kunststoff sowohl in fester als auch in plastischer Form aus der durch die Ober- und Unterkante gebildeten Trennfuge, da hier keine speziellen Abdichtungselemente vorgesehen sind, austreten kann. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß sich die Teile einer erkalteten Schmelze in der Trennfuge festsetzen bzw. verhaken, wobei durch die bei der Abkühlung einsetzende Volumenkontraktion des Kunststoffs Spannungen im Kunststoff eingefroren werden, die

>ei der Lagerung der Tafeln diis Verbeulen und Ver- einer Breite von jeweils zwei his drei Zentimetern an

liehen begünstigen. der Iniienlliiche des oberen wu\ unleren Preßbleches 4

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum und 2 zum Anliegen kommt. Die Kunststoffolie .1

Herstellen von Tafeln aus thermoplastischem Kunst- wird zugsweise in einer solchen Dicke verwendet, dall

»lolT in Pulver- oder Granulatfurm, bei dem der r, sie eine ausreichende Eigensleifigkeit besitzt, um vor

l.unststoir zwischen zwei Preßblechen in gewichts- Jcrn Gebrauch abgekantet und bereits vor dem Auf-

fiäßig gleichmäßiger Scliütlung verteilt und die an legen des Rasters mit einem Schenkel auf tias PaH-

üiren Rändern eingelaßte Schüttung gepreßt und da- blech 2 r.ufgelegi werden zu können. Dadurch uird

bi-'i einen Heiz- und Kühlzyklus unterworfen wird, vermieden, daß die KunststolTschtitlung I nach Ent-

inzugeben, das gestattet, mit einer vorgegebenen iq fernling des Rasters seitlich von dem Preßhlech 2

Preßvorrichtung Tafeln unterschiedlicher Abmessun- herunterfällt

gen herstellen zu können und dabei das Austreten Die so vorbereiteten Preßbleche 2 und 4 werden

Ki)Ii festem oder plastischem Kunststoff aus den Preß- zwischen heiz- und kühlbare Platten 5 un-J fi der

räumen zu verhindern. Etagenpresse gebracht und unter Aufbringung von

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch ge- 15 Preßkräften 10 einem Heiz- und Kühlzyklus unler-

K)St, daß die Ränder der Schüttung mit einer Kunst- worfen. Die in den Platten 5 -jnd 6 vorgesehenen OiT-

iloffolie U-förmig eingefaßt werden, wobei die um nungen 9 dienen dem Durchgehen von Heiz- und

die Ränder der Schiitiung umgeschlagenen Folien- Kühlmedien. Zunächst wird die Kunststoflschültunu 1

leile an den Innenflächen der Preßbleche zum An- auf eine Temperatur ob« 'halb des, Schmelzbereichs

liegen gebracht werden. 20' des eingesetzten KunstsiuTs aufgeheizt und einem

Eine Vorrichtung zur Durchführ-ng des Verfall- Preßdruck \on 1 bis 15kp'cm-, je nach KunststofT-rens, bei welcher mit Preßblechen, zwischen denen sorte und Dicke der Tafel, ausgesetzt. Je kleiner die fine Sdiüttung aus einem thermoplastischen Kunst- Tafeldicke und je geringer die Fließfähigkeit des /ti ttofl in pulver- oder Granulatform an ihren Rändern verarbeitenden Kunststoffes ist, um so höhere Preßeingefaßt, in eine heiz- und kühlbare Etagenpresse 25 kräfte sind ai..:uwenden. Nachdem die KunststolT-Jörderbar und aus dieser entnehmbar ist, ist dadurch schüttung zu einem homogenen, zunächst noch gekennzeichnet, daß als Einfassung für die Ränder plrtischen Körper verschweißt ist, wird der Kunst- «ler Schüttuiig eine wärmebeständige streifenförmige stoff unter Aufrechterhaltung oder Steigerung des Kunststoffolie vorgesehen ist, die in dem zwischen Preßdruckes abgekühlt. Zur Abführung der während ilen Preßblechen liegenden Bereich Löcher zur Ab- 30 des Plastifizicrvorganges aus der KunststofTschüttung führung der in der Schüttung befindlichen Luft auf- austretenden Luft kann es besonders bei der Herstelweist. Zur Erhöhung der Haftkraft zwischen der lung von dickeren Tafeln, beispielsweise solchen von Kunststoffolie und den Preßblechen ist die Oberfläche 8 bis 10 mm Dicke an, notwendig sein, daß der <ler Preßbleche im Bereich der zum Anliegen korn- Folienstreifen in dem nicht an den Preßblechen aninenden Kunststoffolie aufgerauht. Eine vorteilhafte 35 liegenden Bereich mit Löchern 7 versehen wird. Die Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die Preßbleche Löcher 7 von etwa I bis 2 mm Durchmesser werden lillscitig zur Scliüttung hin abgekantet sind, wobei die in Abständen von etwa 30 cm vor Beginn des Hei/-Summe der Höhe der Äbkantungen einander gegen- und Kühlzyklus in die zwischen den Preßblechen anliberliegendcr Preßbleche kleiner als die Dicke der geordneten Kunststoffolienstreifen eingestochen oder fertigen KunslstoiTtafcl ist. 40 bereits beim Herstellen und Zuschneiden der Folicn-

Das erfindungsgemäßc Verfahren wird im folgen- streifen vorgesehen.

ilen an Hand der in der Zeichnung beispielhaft an- Wie in Fig. 2 dargestellt, ist es bei dem erfin-

gegebenen Anordnung der Preßbleche eingehend be- dungsgemäßen Verfahren wie bei anderen bereits be-

tchrieben. kannten Preßverfahren möglich, mehrere Kunststoff-

F i g. 1 zeigt im Schnitt zwei plane Prcßbleche mit 45 tafeln zwischen zwei Heiz- bzw. Kühlplatten 5 und 6

iler zwischen diesen befindlichen, von KunststolT- einer Etagenpresse herzustellen, wobei zwei benach-

folienstrcifen eingefaßten Kunstsloffschüttung zwi- barte Kjnststofftafeln jeweils durch ein Preßblech 8

lchcn benachbarten Heiz- und Kühlplatten eine·- voneinander getrennt si-d. Diese Arbeitsweise cmp-

Etagenprcsse. fichlt sich insbesondere bei Tafeln von 2 bis 5 mm

Fig. 2 zeigt im Schnitt die Anordnung mehrerer « Dicke zur besseren Ausnutzung der Pressenkapazität Preßbleche zwischen benachbarten Heiz- und Kühl- und zum Ausgleich von Dickenabweichungen der herplatten einer Etagenpresse. zustellen^, η Tafeln.

Wie in Fig. 1 veranschaulicht ist, wird auf einem Bc^: der Erprobung des erfindungsgemäßzn Verfah-

plancn Preßblech 2 die durch die gewünschte Tafel- rens wurden verzugsarme, beulfreie Tafeln zunächst

abmessungen gegebene Kunststoff-Pulver- oder Gra- 55 aus Kunststoffen mit einem .Schmelzindex MFI IUO 2

iHilatmcngc in gewichtsmäßig gleichmäßiger Schiit· < 0.1 g/H) min in einem Dicketibereich von 1 bis

lung 1 verteilt. Dazu kann auf das Preßblech 2 ein 60 mm hergestellt.

in der Figur nicht dargestellter Raster vom Format Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß auch

der herzustellenden Tafel aufgelegt werden, der in leichter fließende Kunststoffe nach dem erfindungsge-

cine Anzahl gleich großer Felder unterteilt ist In 60 mäßen Verfahren zu Tafelnverarbeitetwerden können,

jedes Feld wird eine gewichtsmäßig gleiche Kunst- ohne daß .He Folieneinfassung einreißt. Um zu ver-

stoffmenge eingefüllt, darin verteilt und glattge- meiden, daß die Folienstreifen, die den Kunststoff

strichen. Sodann v"ird der Raster entfernt. einfassen, unter der Wirkung der Preßkraft zwischen

Die Kunststoffschüttung 1 wird ringsum mit 0,1 den Preßblechen herausgedrückt werden, kann es jebis 0,3 mrn dicken Folienstreifen aus wärmebestän- 65 doch vorteilhaft sein, die Randbezirke der Preßdigem Kunststoff, ;:. B. Polyesterfolie, U-förmig so bleche, in denen der Folienstreifen cuf den Preßeingefaßt, daß nach Auflegen des die Schüttung ab- blechen aufliegt, durch Sandstrahlen aufzurauhen, deckenden planen Preßbleches 4 die Folienstreifen in Außerdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zur

Herstellung dicker Tafeln, insbesondere aus Kunststoffen mit hohem Schmelzindex oder kleinem K-Werl, statt der planen Preßbleche 4 und 2 allseitig abgekantete Preßbleche zu verwenden. Die Summe der Höhe der Abkantungen von sich gegenüberliegenden Prcßblechen ist dabei kleiner als die Höhe der fertigen Kunststofftafeln.

Durch die Einfassung der KunststofTschüttung mittels Kunststoffolienstreifen wird vermieden, daß sich Teile der erkalteten Schmelze an den Rändern der l'rcßblcchc festsetzen bzw. verhaken und durch die bei der Abkühlung einsetzende Volumenkontraktion des Kunststoffes Spannungen im Kunststoff eingefroren werden, die bei der Lagerung und Weiterverarbeitung der Tafeln zum Verbeulen und Verziehen der Tafeln führen können. Diese Maßnahme wird durch die gewichtsmäßig gleichmäßige Verteilung der KunststofTschüttung auf dem Preßblech noch unterstützt, so daß während des Preßvorganges senkrecht /ur Preßrichtung keine ungeordneten Fließbewegun- ao gen der Kunststoffschmelze erfolgen, die leicht zu im fertigteil eingefrorenen Orientierungen und damit ebenfalls zum Verzug und Verbeulen der Tafeln führen können.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge- as stellte Tafeln aus Polyäthylen hoher Dichte mit einem Schmlczindex MFI 190'2 < 0,1 g/10 min waren auch bei Dicken von 1 bis 2 mm völlig plan und zeigten auch nach einer Sstündigen Temperung bei 120 C keinen sichtbaren Verzug oder Verbeulung.

Da nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer vorgegebenen Preßvorrichtung Tafeln unterschiedlicher Abmessungen hergestellt werden können, war es bisher notwendig, bei der Herstellung von Tafeln \erschiedcner Abmessung entsprechende Preßbleche ?u verwenden. Aus dieser Notwendigkeit ergeben sich besonders dann unwirtschaftliche Verhältnisse, wenn zur Herstellung von Kunststofftafeln mit liochglänzender Oberfläche bzw. von transparenten Ktmrtstofftafeln Hochglanzpreßbleche verwendet werden müssen. Zum Unterschied hiervon erlaubt das erfindunesgemäße Verfahren, sofern plane Preßbleche verwendet werden, mit ein und denselben Preßblechen Kunststofftafeln mit beliebig geformter Umrandung in irgendwelchem Format, das gleich groß oder kleiner als die verwendeten Preßbleche ist, herzustellen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Tafeln aus thermoplastischem Kunststoff in Pulver- oder Granulatform, bei dem der Kunststoff zwischen zwei Preßblcchen in gewichtsmäßig gleichmäßiger SchUttung verteilt und die an ihren Rändern eingefaßte SchUttung gepreßt und dabei einem Heiz- und Kühlzyklus unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Schüttung mit einer Kunststoffolie U-förmig eingefaßt werden, wobei die um die Ränder der Schüttung umgeschlagenen Folienteile an den Innenflächen der Preßbleche zum Anliegen gebracht werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit Preßblechen, zwischen denen eine SchUttung aus einem thermoplastischen Kunststoff in Pulver- oder Granulatform an ihren Ränderp eingefaßt, in eine heiz- und kühlbare Etagenpresse förderbar und aus dieser entnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Einfassung für die Ränder der Schüttung (1) eine wärmebeständige streifenförmige Kunststoffolie (3) vorgesehen ist, die in dem zwischen den Preßblechen (2, 4, 8) liegenden Bereich Löcher (7) zui Abführung der in der Schüttung (1) befindlicher Luft aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Oberfläche der Preßbleche (2, 4, 8) im Bereich der zum Anliegen kommen den Kunststoffolie (3) aufgerauht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Preßbleche (2,4,8) allseitij zur Schüttung (1) hin abgekantet sind, wobei di( Summe der Höhe der Abkantungen einander ge· genüberliegender Preßbleche kleiner als die Dicks der fertigen Kunststofftafel ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen