用于制造pvc长纤维热塑体的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于制造PVC长纤维热塑体的方法。
【背景技术】
[0002] 为了加固特别是由聚氯乙烯（PVC)构成的塑料型材，根据现有技术已知的是，将 例如以玻璃纤维形式的增强纤维结合在PVC基体中。这例如可以借助挤出法进行，其中以 连续形式的干燥增强纤维由PVC包覆（包层）并形成颗粒（长玻璃纤维-PVC)。该方法的 缺陷在于纤维和PVC基体之间差的粘附以及PVC浸渍干燥纤维的技术难度（例如纤维展 开、恪液分散）。
[0003] 另外关于PVC型材的挤出已知的是，为了实现加固在使用的PVC粉末或PVC颗粒 中添加干燥的短玻璃纤维。该方法的特征在于，短玻璃纤维相对成本有利。然而其缺陷在 于，在用PVC直接加工干燥的玻璃纤维时在相应的机械和工具，特别是在一个或多个挤出 机螺杆上产生高度磨损，并且在此同时使得增强纤维的长度由于产生的高的剪切力而明显 减小。由于最终产品中小的纤维长度以及这里也不理想的纤维-基体-粘附，因此只能实 现可能的机械性能的一小部分。
[0004] 此外已知的是短玻璃纤维颗粒基于PVC，该颗粒由干燥的纤维与PVC材料混合并 形成颗粒。该混合的颗粒也如前述的长玻璃纤维一PVC-非常昂贵并且因此在实践中不能 获得经济的产品。短玻璃纤维颗粒的缺陷还在于，在此在混合时就已经产生纤维长度的减 小，该纤维长度在接下来的挤出过程中再次进一步显著减小。由于这里也使用干燥的玻璃 纤维作为基础的事实，所以在最终产品中的纤维和基体之间也只有受限的粘附，由此使得 纤维的加固效果更差。
[0005] 文献DE10 2007 039 009Al公开了用于塑料窗户的框架组件，其中单个型材分 别局部地由增强纤维加固。加固的区域分别由PVC材料构成的未增强区域包裹，从而确保 无缺陷的外观。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于，提供一种用于制造PVC长纤维热塑体的方法，该方法一方面 成本有利并且另一方面能够制造具有很高机械性能的PVC-塑料型材。
[0007] 根据本发明通过一种用于制造PVC长纤维热塑体的方法实现该目的，
[0008] _其中首先制造至少一根既包含增强纤维也包含塑料材料的混合纱线，
[0009] -其中这样选择塑料材料，即，该塑料材料具有对PVC的高的结合亲和性，以及
[0010] -其中混合纱线，优选以挤出法，由PVC包覆并且在此由于塑料材料的高的结合 亲和性而与PVC包层紧密连接。
[0011] 根据本发明的方法基于这样一种认识，即，通过使用混合纱线能够利用相应的塑 料材料用于使增强纤维良好地连接PVC。在混合纱线中含有的塑料材料因此在某种程度上 作用为增强纤维和PVC材料之间的"附着力增强剂"。由于塑料材料一方面具有对PVC的高 的结合亲和性并且另一方面又很好地粘附在增强纤维上，因而确保了包覆混合纱线的PVC包层非常出色地连接到所包含的增强纤维。此外本发明的重点在于，当根据本发明制造的 PVC长纤维热塑体例如以分段的形式以挤出法加工并且在此暴露在很高的剪切负荷时，PVC 包层与塑料材料一起对包含在混合纱线中的增强纤维形成很好的机械保护。通过PVC包层 和塑料材料至少在开始时很好地机械保护增强纤维，从而在挤出机内部经历特定的路程之 后才会通过挤出机螺杆中的剪切作用而缩短增强纤维。结果导致了，在通过根据本发明的 以分段形式的PVC长纤维热塑体加固的PVC型材中增强纤维的粉碎程度明显低于例如干燥 的增强纤维直接添加到PVC粉末中的情况。同时由此也减小了挤出机螺杆或者整个相应机 械的机械负荷，从而在设备上产生低的磨损。
[0012] 混合纱线可以或者作为成品材料（例如混合的纱，如Twintex?)从滚筒拉出并 且例如在预加热之后由PVC材料包覆，在预加热中至少部分地发生塑料材料的熔融（全部 恪化，Aufschmelzen)。对此替代地也可以是，作为使用的材料一方面使用纯的增强纤维以 及另一方面使用纯的塑料材料，这些材料随后先加工成混合纱线。该混合纱线随后必要时 在生产线上由PVC材料包覆并且由此进一步加工成PVC长纤维热塑体。相应地，塑料材料 同样可以适宜地形成为纤维。在本发明的范围内在此特别使得增强纤维和/或塑料纤维形 成为连续的。
[0013] "结合亲和性"的概念是指，在两个连接部件之间塑料材料和PVC材料具有显著的 静电吸引。根据本发明的一个特别优选的实施方式，塑料材料是聚酯，优选聚对苯二甲酸丁 二醇酯（PBT)和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)。聚酯，特别是上述两个实施方式，具有 与PVC材料的高的静电作用，因为聚酯具有显著极性的分子结构。也能够考虑使用聚碳酸 酯和/或不饱和的聚酯树脂，必要情况下也可以使用PET和/或PBT的组合。
[0014] 在本发明的范围内，由PVC包覆的混合纱线，即最终制得的PVC长纤维热塑体剪切 成段。这些段可以具有3至40mm的长度，例如5至30mm，特别是10至20mm。由于PVC长 纤维热塑体的直径通常小于5_，因此分段的PVC长纤维热塑体通常获得棒状的形状。
[0015] 适宜的是，在施加PVC包层之前优选通过将塑料材料熔焊（熔接/部分地熔化， Anschmelzen)或熔融在混合纱线中使得增强纤维至少基本上完全地被塑料材料覆盖，从而 相应经处理的混合纱线具有由塑料材料构成的外表面。这种手段导致了，PVC包层实际上 "看起来"只是塑料材料，通过该塑料材料实现明显的相互作用并且该PVC包层造成两种材 料之间的紧密连接。在本发明的范围内在此特别设置成，增强纤维完全嵌入塑料材料中并 且该塑料材料在包覆PVC之前形成混合纱线的闭合表面。
[0016] 适宜的是，增强纤维形成为玻璃纤维和/或碳纤维和/或芳纶纤维，但是并没有排 除其他材料。
[0017] 本发明的主题还有根据权利要求8所述的PVC长纤维热塑体。
[0018] 根据本发明的PVC长纤维热塑体可在本发明的范围内用作塑料挤出型材的连续 加固线。在本文中特别能够考虑管材或软管的加固，例如通过用加固线缠绕和/或编织相 应的型材。对此替换地，根据本发明的加固线也可以结合在高强度的型材中，特别是一起挤 出，即例如作为连续的线进入相应的挤出型材中，该挤出型材例如形成为空心型材。
[0019] 本发明的另一个特别优选的实施方式在于，根据本发明的PVC长纤维热塑体加工 成分段的形式，从而在此加固一特别是以挤出法制造的一PVC塑料型材。在此替代或者除了 PVC颗粒或者PVC粉末以外在挤出过程中加入分段形式的例如具有3至40mm长度的PVC长 纤维热塑体。在PVC长纤维热塑体分段中包含的增强纤维在挤出过程中分布地非常精细并 且由此有利于塑料型材的加固。该加固在横截面中看可特别是局部地进行，从而例如制造 如前述文献DE10 2007039 001Al中描述的型材。通过PVC包层以及在混合纱线中包含 的塑料材料而在挤出过程中保护增强纤维，从而在挤出过程中增强纤维的平均长度发生较 少的缩短。而在挤出过程中加工干燥的增强纤维时则通常产生大于一个数量级的缩短，例 如缩短了若干毫米而例如变成300至400ym，因而通过根据本发明的方法实现了明显更少 的缩短。这导致了，增强纤维在挤出的塑料型材中的平均长度优选为至少0. 5_，例如至少 1_，特别是至少2_，例如至少3_。因此借助根据本发明的以分段形式的PVC长纤维热塑 体能够实现最终挤出型材中明显更大的纤维长度，这对于机械性能具有特别积极的作用。
[0020] 本发明的主题还有挤出型材，特别是以例如用于窗户或门的空心型材形式，其具 有
[0021] -由PVC构成的、形成型材的塑料基体，以及
[0022] -例如局部地，包含在塑料基体中的增强纤维，
[0023] 其中塑料基体的纤维增强区域还包含重量份额为至少1%，例如至少3%，特别是 至少5%的聚酯。该型材由根据本发明的如前所述的，一特别是以分段形式的一PVC长纤 维热塑体的加工而制成。根据本发明作用为增强纤维和PVC之间的附着力增强剂的聚酯保 持为独立的组分包含在型材中并且因此能够以相应的重量组分进行验证。挤出型材的没有 纤维增强的区域（参见10 2007 038 001Al或接下来实施例中的图3)与之相反没有聚酯。 但是在本发明的范围内也可以使纤维增强的区域在挤出型材的整个横截面上延伸。如前所 述，该聚酯优选为PBT和/或PET。适宜的是，包含在塑料基体中的增强纤维分成段并且具 有至少0. 5mm，例如至少1mm，优选至少2mm，例如至少3mm的平均长度。在本发明的范围内 也可以使得PVC长纤维热塑体作为连续的线例如通过连续的线进入挤出工具中而结合到 挤出型材中。
[0024] 前述的根据本发明的挤出型材可以特别是窗户-和/或门-空腔型材或者也可以 一般为工业用途的型材，特别是框架型材，该型材具有隔热功能并且同时需要提供较高的 稳定性（例如在冷冻技术和/或空调技术领域中）。但是特别是也能够考虑通过根据本发 明的教导制造纤维增强的由PVC构成的管材。
[0025] 如前所述，根据本发明的PVC长纤维热塑体适宜地具有小于5_，例如2至4mm的 直径。PVC包层适宜地具有0? 5至2mm，特别是0? 5至Imm的厚度，而混合纱线适宜地具有 1至4_，例如2至3_的直径。增强纤维在整个PVC长纤维热塑体中的体积份额适宜地为 10至50 %，例如20至40 %，特别是20至3