DE4016626A1 - Verfahren zur herstellung von profilen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen
Herstellung von Profilen aus glasklarem Polyvinylchlorid,
wobei die Ausgangsmaterialien der Rezeptur gemischt, durch
Wärmezuführung und Friktion in einem Extruder zu einer homo
genen Schmelze aufgeschlossen und anschließend der Schmelze
strom unmittelbar oder mittelbar über eine Granulatzwischen
stufe in Form gebracht wird.
Die kontinuierliche Herstellung von Profilen aus polymeren
Werkstoffen, zu denen auch das Polyvinylchlorid zählt, ist
hinreichend bekannt. Neben den speziellen Rezepturbestand
teilen, die bei diesem Extrusionsvorgang aufgeschlossen und
homogenisiert werden, spielen bei diesem Vorgang die im Ver
arbeitungssystem herrschenden Drücke und Temperaturen eine
entscheidende Rolle. So dürfen rohstoff- und rezepturabhän
gige Temperaturen nicht überschritten werden, um thermische
Schädigungen des Schmelzestroms zu vermeiden. Das gleiche
gilt für die während der Verarbeitung herrschenden Druckver
hältnisse im Verarbeitungssystem, bei deren Nichteinhaltung
Oberflächenschädigungen des erzeugten Profils eintreten. Man
spricht hier von einem charakteristischen "Schmelzebruch".
Es ist dies eine Eigenschaft von Polymerschmelzen, daß mit
dem Erreichen eines erhöhten Extrusionsdruckes eine bei nor
malem Druck glatte Extrudatoberfläche bei zunehmendem Druck
in eine zerklüftete Oberfläche übergeht. Dieses Phänomen ist
so zu erklären, daß bei zunehmendem Druck durch Querschnitts
änderungen im Extrusionswerkzeug oder durch intermittierende
Wandhaftungseigenschaften im Schmelzestrom elastische Schwin
gungen auftreten, die in den nachfolgenden Teilen des Extru
sionswerkzeuges nicht mehr gedämpft werden können.
Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe ge
stellt hat, das Phänomen des Schmelzebruchs in einem Bereich
zu stabilisieren, daß anstelle einer zerklüfteten Oberfläche
eine gewünschte Oberflächenrauhigkeit im Mikrobereich ein
tritt. Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß der
Schmelzestrom beim Eintritt in den Formgebungsbereich einem
erhöhten Massedruck ausgesetzt wird, daß dabei im Bereich
der Strömungsoberfläche in bekannter Weise Schmelzebruch er
zeugt wird, und daß daran anschließend der Schmelzebruch im
Durchlaufen einer kurzen parallelen Bügelzone am Ende des
Formgebungsbereiches unvollständig beseitigt wird.
Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Durch
laufzeit des Schmelzestroms durch die Bügelzone maximal 0,07
Sekunden beträgt. Ferner soll der erhöhte Massedruck zwi
schen 450 und 550 bar liegen. Wesentlich ist auch, daß die
Temperatur des Schmelzestroms im Formgebungsbereich maximal
200°C beträgt. Auch der Formgebungsbereich selbst, also das
formgebende Werkzeug, soll die Temperatur des Schmelzestroms,
also maximal 200°C, nicht übersteigen.
Mit diesen Verarbeitungsparametern läßt sich ein Profil mit
einer Oberfläche erzielen, die eine unorientierte Rauhigkeit
aufweist, welche auch als "Mikrorauhigkeit" bezeichnet wer
den kann. Druck- und Temperaturführung des Schmelzestroms
sind erfindungsgemäß so ausgelegt, daß der durch den erhöh
ten Massedruck erzeugte Schmelzebruch in der Oberfläche des
Schmelzestroms durch gezielte Führung in der Bügelzone des
Formgebungsbereiches so weit eingeebnet wird, daß die zer
klüftete bis sägezahnähnliche Oberfläche in eine unorien
tierte Mikrorauhigkeit zurückgeführt wird. Auf diese Weise
können im Herstellungsprozeß solcher Profile Oberflächen
erzeugt werden, die Vorteile beim späteren Einsatz der Pro
file bringen können. Solche Vorteile sind beispielsweise bei
scannerbaren Informationsträgern zu erzielen, bei denen
durch die erfindungsgemäß erzeugte Microrauhigkeit schädli
che zusätzliche Hell-Dunkel-Übergänge vermieden werden.
Die nach dem Stand der Technik bekannten scannerbaren Infor
mationsträger - z.B. EP-A 02 03 209 - sind zum Einsatz an
Regalen in Warenlagern, Hochregallagern und dergleichen ge
eignet. Die in den Informationsträgern befindlichen Etiket
ten und dergleichen können vom Bedienungspersonal genauso
wie von den Kunden im Vorbeigehen gelesen werden. Bei neue
ren Regalaufbauten wird allerdings das Lesen mit dem Scan
nerstift bevorzugt. Derartige Scannervorrichtungen arbeiten
nach dem Reflexionsverfahren, auch Auflichtverfahren ge
nannt. Als Lichtquelle werden hier Leuchtdioden verwendet,
welche vorwiegend im Infrarotbereich arbeiten.
Es gibt jedoch auch Scannersysteme, die stark strahlende
Rotlichtdioden verwenden.
Als Lichtempfänger wird bei den Scannern eine Fotodiode ver
wendet. Weil die Sendediode und die Fotodiode auf sehr klei
nem Raum nebeneinander untergebracht werden müssen, gibt es
hier integrierte Systeme, welche die Sendediode, die Fo
todiode, die Filterscheibe und den Verstärker für das Foto
diodensignal beinhalten. Ein häufig verwendetes System ist
der Typ HEDS-1000 der Firma Hewlett-Packard. Dieser Sensor
arbeitet mit Infrarotlicht von 700 mm Wellenlänge und kann
geregelt oder ungeregelt betrieben werden. Beim Überstrei
chen einer auf dem Etikett befindlichen Linieninformation
mit dem Scannerstift wird das Infrarotlicht von der Empfän
gerdiode empfangen, wobei die Breite und der Abstand der
Linien als "Lichtgeflacker" in ein elektrisches Signal umge
wandelt werden, welches im Scannersystem elektronisch aufbe
reitet und weiterverarbeitet wird.
Aufgrund der hohen Lichtintensität der Leuchtdioden sowie
der meistens geregelt betriebenen Scanner-Empfangsdioden er
folgt keine Funktionsbeeinträchtigung, wenn z.B. der Etiket
tenuntergrund, auf dem das Linienraster gedruckt ist, im
Farbton innerhalb bestimmter Grenzen schwankt oder der Druck
des Linienrasters unterschiedlich schwarz ausgefallen ist.
Ausgesprochen anfällig reagieren die empfindlichen Scanner
systeme auf beispielsweise reflektiertes Falschlicht, wel
ches beispielsweise aus dem durchsichtigen Abdeckstreifen
stammen kann. Durch solches Falschlicht bekommt der Scanner
stift Fehlinformationen, mit denen die Auswertelektronik
nicht zurechtkommt.
Die erfindungsgemäßen Informationsträger werden im Extru
sionsverfahren einstückig hergestellt, wobei im vorliegenden
Fall in der Regel das Verfahren der Koextrusion gewählt
wird. Mit diesem Verfahren wird die transparente Vorderwand
einstückig zusammen mit der nichttransparenten Hinterwand
derart extrudiert, daß die Vorderwand einseitig an einer
Längskante mit der Hinterwand verbunden ist, während die an
dere Längskante ohne Verbindung mit der Hinterwand bleibt.
Über die letztere Längskante kann dann die Vorderwand von der
Hinterwand abgebogen werden, wobei die Verbindungsbereiche
zwischen Vorderwand und Hinterwand auch als Filmscharnier
ausgebildet werden können. In den dadurch erzeugten Spalt
zwischen Vorderwand und Hinterwand wird dann von oben das
scannerlesbare Etikett eingeschoben. Danach wird die Vorder
wand aufgrund der beim Abbiegen erzeugten Spannungen wieder
auf die Rückwand zurückgeführt, wobei das in die Aufnahmeta
sche eingelegte Etikett eingeschlossen und wegen der Trans
parenz der Vorderwand sowohl für das menschliche Auge als
auch für den Scannerstift sichtbar ist.
Zur Herstellung solcher Profile werden insbesondere hin
sichtlich ihrer GleitmitteI spezifisch eingestellte Rezeptu
ren verwendet, die in Verbindung mit der erfindungsgemäß de
finierten Verweilzeit der Schmelze im parallelen Austrags
teil des Düsenmundstückes zu der gewünschten unorientierten
Rauhigkeit führen. Ein Beispiel für eine solche Rezeptur ist
wie folgt aufgebaut:
100 Gewichtsteile Masse-Polyvinylchlorid mit einem K-Wert 57
2 Gewichtsteile Zinnstabilisator
1,5 Gewichtsteile Polymethylmetacrylat - flow modifier
1,2 Gewichtsteile Gleitmittelgemisch aus Fettalkoholen, Wachsestern und oxidiertem Polyethylen
2 Gewichtsteile Zinnstabilisator
1,5 Gewichtsteile Polymethylmetacrylat - flow modifier
1,2 Gewichtsteile Gleitmittelgemisch aus Fettalkoholen, Wachsestern und oxidiertem Polyethylen
Die Rezeptur wird in einem Extruder durch Temperaturein
wirkung und Schneckenfriktion aufgeschlossen, wobei die Ver
weilzeit der Schmelze im parallelen Austragsteil des Düsen
mundstückes erfindungsgemäß nicht mehr als 0,07 Sekunden be
trägt. Mit einer solchen Rezeptur und der erfindungsgemäßen
Verweilzeit im parallelen Austragsteil des Düsenmundstückes
läßt sich eine Profiloberfläche erzielen, bei der die Rauh
tiefe der Oberfläche in Längs- und Querrichtung annähernd
gleich ist. Die Differenz dieser Rauhtiefe ist in Längs- und
Querrichtung kleiner als 3,0 µm.
Letzteres ist für die Erfindung wichtig, da eine größere
Rauhtiefendifferenz - wie Untersuchungen ergeben haben - zu
sätzliche Hell-Dunkel-Übergänge und damit bei der Verwendung
für scannerbare Informationsträger schädliche Reflektionen
hervorruft.
Solche Rauhtiefendifferenzen treten zwangsläufig beim Extru
sionsvorgang auf. Hier ist es eine bekannte Erscheinung, daß
auf der Oberfläche der extrudierten Profile längsverlaufende
Ziehstreifen entstehen.
Derartige Ziehstreifen können in der Höhe so gering sein,
daß sie vom menschlichen Auge kaum wahrgenommen werden. Weil
die Leuchtdioden in Scannersystemen jedoch eine extrem hohe
Lichtintensität haben, werden die Ziehriefen auf der Profil
oberfläche, hier auf der Oberfläche der transparenten Vor
derwand, vom IR-Licht der Leuchtdiode erfaßt, und die Berg-
und Talformationen, die im vergrößerten Maßstab die Ziehrie
fen auf der Profiloberfläche bilden, werden als zusätzliche
Hell-Dunkel-Übergänge über Reflexionen eingeblendet. Diese
Einblendungen treten als reflektiertes Falschlicht auf und
geben an den Scannerstift Fehlinformationen weiter, welche
die Auswertelektronik verwirren. Von einem derart mit einem
Scannerstift gelesenen Etikett werden daher falsche Informa
tionen in die Auswertelektronik eingegeben. Diese Informa
tionen sind wertlos.
Die Lehre der Erfindung geht nun dahin, die beim Extrusions
vorgang zwangsläufig entstehenden Längsriefen derart zu ega
lisieren, daß solche Falschinformationen an die Auswertelek
tronik vermieden werden. Das aufgetretene Problem wird durch
die Erfindung derart gelöst, daß die einseitig orientierten
Längsriefen, die bei der Extrusion an der Profiloberfläche
entstehen, durch annähernd gleich tiefe, nicht orientierte
Rauhigkeiten egalisiert werden, so daß eine optisch gleich
rauhe Oberfläche entsteht.
Diese Problemlösung ergibt sich aus der Erkenntnis, daß eine
optisch völlig glatte Profiloberfläche im Extrusionsverfah
ren nicht zu erzielen ist. Die zwangsläufig auftretenden
einseitig orientierten Längsriefen werden durch die Erfin
dung aufgelöst in an der Oberfläche der transparenten Vor
derwand annähernd gleichmäßige, unorientierte Rauhigkeit.
Durch diese annähernd gleichmäßige, unorientierte Rauhigkeit
werden störende, abrupte Hell/Dunkel-Lichtstreuungen, die
bei den einseitig orientierten Ziehriefen als Ursache für
die Falschmeldungen zur Auswertelektronik erkannt worden
sind, verringert bzw. ganz ausgeschlossen. Mit der erfin
dungsgemäß ausgestalteten Profiloberfläche wird damit kein
Falschlicht mehr reflektiert, welches dem Scannerstift Fehl
informationen übermitteln könnte. Die schädlichen Hell-Dun
kel-Übergänge der einseitig orientierten Extrusions-Ziehrie
fen, die für die ungewünschten zusätzlichen Reflexionen ver
antwortlich sind, werden dadurch ausgeschlossen.
Durch die gleichmäßige, unorientierte Rauhigkeit der trans
parenten Vorderwand gemäß der Erfindung wirkt die Oberfläche
rauh und milchig, der Kern der Vorderwand bleibt jedoch
glasklar. Auf diese Weise können durch den Kern der Vorder
wand keine schädlichen Reflexionen von Licht erfolgen. Die
erfindungsgemäß unorientierte Rauhigkeit der Oberfläche
sorgt dann dafür, daß auch von der Oberfläche keine schäd
lichen Reflexionen mehr ausgehen können. Der Lichtstrahl des
Scannerstiftes kann daher unbeeinflußt von schädlichen Ne
benreflexionen bis zum Strichcode des eingesetzten Etiketts
durchdringen und die Informationen des Linienrasters - eben
falls unbeeinflußt von schädlichen Reflexionen - über die
Sendediode an die Fotodiode zurückgeben. Die Information aus
dem Linienraster des Etiketts kommt dabei ohne negative Ne
benwirkungen in die Auswertelektronik und kann dort entspre
chend weiterbearbeitet werden.
Für die Erfindung besonders wichtig ist die Länge der Bügel
zone am Ausgang des Formgebungsbereiches, da die Oberfläche
des erzeugten Profils mit ihrer Mikrorauhigkeit in dieser
Parallelführung direkt beeinflußt werden kann.
Genauso wichtig aber ist der erhöhte Massedruck, dem die
Schmelze beim Eintritt in den Formgebungsbereich unterliegt,
da durch diesen erhöhten Massedruck der Umfang des erzeugten
Schmelzebruchs in der Oberfläche des Schmelzestroms direkt
beeinflußt wird. Hier hat sich als erfindungswesentlich her
ausgestellt, daß die Schmelze den parallelen Bügelbereich in
maximal 0,07 Sekunden durchlaufen soll, wenn der Massedruck
des Schmelzestroms beim Eintritt in den Formgebungsbereich
auf 450 bis 550 bar erhöht worden ist. Unter diesen Voraus
setzungen wird die gewünschte Mikrorauhigkeit durch ein op
timales Verhältnis zwischen dem erzeugten Schmelzebruch und
der unvollständigen Glättung durch die nachfolgende Bügelzo
ne erreicht.
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen näher be
schrieben:
Extrudiert wird eine transparente Leiste mit einer Wanddicke
von 0,5 mm und einer Extrusionsgeschwindigkeit von 9 m/min.
Der Parallelteil des Düsenmundstücks ist 6 mm lang.
Die Verweilzeit der Schmelze in diesem Parallelteil beträgt
ca. 0,04 Sekunden. Am Einlauf des Formgebungsbereichs wird
ein Massedruck von 520 bar gemessen. Die Oberfläche der ex
trudierten Leiste wies eine Rauhtiefe in Längs- und Quer
richtung auf, die annähernd gleich war.
Extrudiert wird eine Leiste mit einer Wanddicke von 0,65 mm.
Bedingt durch die höhere Wanddicke des Profils beträgt die
Extrusionsgeschwindigkeit 7,5 m/min.
Die parallele Bügelzone am Ausgang des Formgebungsbereichs
ist 5 mm lang. Die Verweilzeit der Schmelze in der paralle
len Bügelzone beträgt ca. 0,04 Sekunden. Am Eingang des
Formgebungsbereichs wird ein Massedruck von ca. 450 bar ge
messen. Auch in diesem Fall wird eine optimale Oberfläche
der Leiste durch annähernd gleiche Rauhtiefe in Längs- und
Querrichtung erzielt.
Extrudiert wird eine Leiste von 0,8 mm Wanddicke. Bedingt
durch diese Profildicke wird eine Extrusionsgeschwindigkeit
von 4,8 m/min erreicht. Die Bügelzone am Ausgang des Formge
bungsbereichs ist mit 4,5 mm Länge ausgelegt. Dies ergibt
eine Verweildauer der Schmelze im Bereich der Bügelzone von
ca. 0,056 Sekunden. Am Eingang des Formgebungsbereiches wird
ein Massedruck von über 450 bar gemessen. Die optimale Scan
nerlesbarkeit der Profiloberfläche wurde auch in diesem Fall
festgestellt.
Die Beispiele zeigen deutlich, daß mit erhöhtem Massedruck
am Eingang des Formgebungsbereiches und kurzer parallel ver
laufender Bügelzone an dessen Ausgang eine entsprechend ge
stellte Rezeptur unter Beachtung des erfindungsgemäß angege
benen Temperaturverlaufs im Urformprozeß Profiloberflächen
erzeugt werden können, die in optimaler Weise für das Scan
nerlesen geeignet sind.
Claims (5)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Profilen
aus glasklarem Polyvinylchlorid, wobei die Ausgangsmate
rialien der Rezeptur gemischt, durch Wärmezuführung und
Friktion in einem Extruder zu einer homogenen Schmelze
aufgeschlossen und anschließend der Schmelzestrom in Form
gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelze
strom beim Eintritt in den Formgebungsbereich einem er
höhten Massedruck ausgesetzt wird, daß dabei im Bereich
der Strömungsoberfläche in bekannter Weise Schmelzebruch
erzeugt wird, und daß daran anschließend der Schmelze
bruch im Durchlaufen einer kurzen parallelen Bügelzone am
Ende des Formgebungsbereichs unvollständig beseitigt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Durchlaufzeit des Schmelzestroms durch die Bügelzone
maximal 0,07 Sekunden beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der erhöhte Massedruck zwischen 450 und 550 bar liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatur des Schmelzestroms im Formgebungsbereich
maximal 200°C beträgt.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Temperatur des Formgebungsbereichs maximal
der Temperatur des Schmelzestroms entspricht.
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DE4016626C2 DE4016626C2 (de) | 1991-04-25 |
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Family Applications (1)
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1990
- 1990-04-27 DE DE4016626A patent/DE4016626A1/de active Granted
-
1991
- 1991-01-28 US US07/646,201 patent/US5096647A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0203209A1 (de) * | 1985-04-29 | 1986-12-03 | Hartmut Schöning GmbH & Co. | Etikettenleiste |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DE-Fachbuch: Dr. KÄUFER, Helmut: Arbeiten mit Kunststoffen, Bd. 2 Verarbeitung, Springer- Verlag 1981, S. 40, Abschnitt 2.5.3 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4016626C2 (de) | 1991-04-25 |
US5096647A (en) | 1992-03-17 |
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