专利名称：制备塑料棒材的方法
技术领域：
本发明涉及一种由透明塑料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或(PET)聚乙烯构成的圆形棒材的挤出方法。
由Plexiglas构成的圆形棒材是已知的，并且由Rhm GmbH &Co.KG销售。
视要求而定，这些棒材的制备可能被认为是复杂的。按已知的方法，首先制备由PMMA构成的平面板材，它被切分成方形棒材。然后将该方形棒材进行机械加工(车削和打磨)。这种方法是劳动上耗费的并因此在经济上不很令人感兴趣，特别是它还伴随相应量的废料。这种类型的圆形棒材的价格水平相对较高。另一种方法是棒材的浇铸，但这同样也是复杂的并且从经济上考虑放在次要地位。
具有相对小的直径的圆形棒材可以通过PMMA模塑组合物，例如Plexiglas7H的挤出而以良好品质获得。
然而，这种方法的设计在工艺上决定了难以用于自约D＝25mm起的棒材，因为必须要通过冷却从所挤出的棒材中散出大量热量，经过一段时间后才能达到足够的形状稳定性，这不利地导致如下可能出现完全弯曲。这种效果可通过引入适当的冷却工段例如冷却空气，结合托辊而加以抵制。
然而，这两种措施同样都是不利的，因为棒材在它的自重下引起塌陷，这导致显著可觉察的直径差异-棒材是不圆的。也可能对表面透明度产生不利影响，棒材的表面显现浊度。
为了实现用于棒材的改进的冷却条件而采取的挤出速度的降低将生产成本降至经济上不再可接受的值。
EP 1 291 160(Fiberstars)描述了通过从可交联聚合物先挤出薄的涂层和然后挤出聚合物光学纤维芯体而连续共挤出聚合物光学纤维的方法。该薄的涂层由含氟聚合物组成。
在常规的挤出方法中，一旦制备出具有相对大的直径的棒材，就会出现棒材因自重所引起的变形。
因此，本发明目的是提供一种制备具有相对大直径的圆形棒材的方法。
该目的通过经由塑料模塑组合物的挤出制备由透明塑料构成的棒材的方法来实现，其特征在于将挤出的塑料模塑组合物分开，并且由塑料模塑组合物1挤出塑料管材，和在进入真空罐校准器后约20cm后，用预先分离开的熔融的塑料模塑组合物2平行地填充新挤出的管材，并且将新形成的塑料模制品进一步如常规的管材挤出中那样加工。该方法的特征是，在校准过程期间，借助于支撑空气和低于大气压的压力，可以实现由塑料模塑组合物1制备的塑料管材接收塑料模塑组合物2。
令人惊奇地，现已发现采用本发明方法可以制备具有大直径、优异光学质量和特别均匀的横截面的圆形棒材。无需复杂的后加工步骤。采用本发明方法可以制备具有任意尺寸直径的圆形棒材。优选制备直径最高至200mm，特别地优选最高至80mm的圆形棒材。然而，所有直径尺寸是可想到的，取决于挤出机的生产能力。
本发明的一部分因此还有可由本发明方法制备的圆形棒材。
由常规方法制备的具有相对大直径的圆形棒材多数具有无光泽的表面。现已发现按本发明方法制备的圆形棒材具有特别好的光学性能。令人惊奇地，现已发现本发明的圆形棒材是高度透明的。由本发明的方法制备出无条痕的圆形棒材，其与通常制备的圆形棒材比较具有更高光透射率。本发明制备的圆形棒材比常规制备的圆形棒材更好地传输可见光。令人惊奇地，现已发现本发明的圆形棒材具有特别均匀的横截面。本发明圆形棒材圆度的测量显示优异的值。采用本发明的方法可以由多种多样的塑料制备圆形棒材。优选使用聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或聚乙烯，特别地优选聚甲基丙烯酸甲酯。
令人惊奇地，现已发现采用本发明方法可以由透射率高于τD6585％的未着色聚甲基丙烯酸甲酯制备塑料棒材。
本发明还提供用于制备本发明圆形棒材的设备。
该设备的特征在于将在内部挤出模具中挤出的相对小直径的圆形棒材与在挤出模具中挤出的相对大直径的管材平行地，无接触地，在从挤出机排出后，引入校准器中并在那里在约20cm后彼此熔接，其中优选在与圆形棒材熔接之前将所挤出的管材经历形状稳定性地冷却。由塑料组合物2制备的塑料棒材与由塑料组合物1制备的塑料管材的直径比是任意的。1∶2的棒材∶管材的比是优选的。棒材∶管材的比理想地为6∶20-45∶50，非常特别优选9∶20、20∶40或22∶50。
直至用(棒材的)塑料组合物2冷却之前，(塑料管材的)塑料组合物1的路径长度与塑料管材的直径之比是可变的，并且取决于物料通过量和表面质量。
挤出机用于提供塑料熔体，其视加工温度、塑料类型或物料通过量而适当地选择。对本领域技术人员来说，可以利用多种挤出机，例如单螺杆挤出机、排气式挤出机、级联挤出机或串联式挤出机、高速运转挤出机、行星辊式挤出机、双螺杆挤出机、柱塞式挤出机或打桩式(Ram)挤出机。
下游真空罐校准器用作调温工段(浸没式水浴和/或鼓风机)。
图1显示了用于挤出管材和棒材的本发明设备。
通过缝隙挤出熔体成管材。用内部模头将熔体成形为棒材，其在进入真空罐校准器后约20cm后，填充所挤出的管材。在真空罐校准器中以这样的方式将塑料管材和延时地将所挤出的完整棒材调温，从而获得足够的尺寸稳定性。然后慢慢冷却本发明的棒材。它可以通过常规的加工方法进一步加工。
可制备透明的无色或着色的棒材。同样可制备圆形棒材，其塑料组合物1是已经着色的，而塑料组合物2是未着色的或不同着色的，或者塑料组合物1是未着色的，而塑料组合物2是着色的。
本发明生产的棒材用于展览会和商店装备中(例如作为装饰元件)、用于建筑业中(例如楼梯栏杆或楼梯支撑物)、用于照明工业中(例如作为照明对象)、用于家具工业中(例如桌腿或椅腿)或用于广告技术中。
下文中所给的实施例用以更好地阐述本发明，但并非适于将本发明限制于在此所公开的特征。
实施例实施例1将未着色的聚甲基丙烯酸甲酯颗粒在单螺杆挤出机中熔融。通过本发明设备挤出直径为50mm的管材。在进入真空罐校准器后，在20cm后，用棒材的塑料组合物平行地填充新挤出的管材。将棒材慢慢地冷却。由此切削成长度为180mm的圆柱形试件。将垂直于圆柱体轴的正面在打磨皮带上手工打磨。
样品E1对比例1从由未着色聚甲基丙烯酸甲酯组成的方形棒材制备2个长度为180mm的圆柱形试件。制备直径60mm的圆柱形试件(V1)和直径80mm的试件(V2)。将垂直于圆柱体轴的正面如实施例1中所述那样打磨。
样品V1和V2实施例3根据DIN 5036，使用积分球测定在380nm-780nm波长范围内的透射光谱。在两个透射方向上进行每次测量。给出由4个光谱(在2个透射方向上各2个)得出的平均值。在4次测量内的变动宽度为±0.3％。
结果在下表中汇总
表1对D65标准光源的透光率实施例4由HeNe激光器沿着圆柱体轴透射样品。垂直于此拍摄照片。
材料越不均匀，例如由于杂质或密度波动的结果，在这种布置中在光散射的意义上它照亮得越亮。
样品E1显示出最低水平的光散射。
还研究本发明制备的圆形棒材(样品E1)的圆度。为此，在横截面上5个不同的点处测量直径。下表汇总了结果。
表2规定直径为50mm的圆形棒材的圆度实施例5按实施例1，挤出直径为40mm的管材。在进入真空罐校准器后20cm后，用棒材的塑料组合物平行地填充新挤出的管材。将棒材慢慢地冷却。由此切削成长度为180mm的圆柱形试件。将垂直于圆柱体轴的正面在打磨皮带上手工打磨。
样品E2研究本发明制备的圆形棒材(样品E2)的圆度。为此，在横截面上5个不同的点处测量直径。下表汇总结果。
表2规定直径为40mm的圆形棒材的圆度
权利要求
1.一种通过塑料模塑组合物的挤出制备由透明塑料构成的棒材的方法，其特征在于将所挤出的塑料模塑组合物分开，并由塑料模塑组合物1挤出塑料管材，和在进入真空罐校准器后约20cm后，用预先分离开的熔融的塑料模塑组合物2平行地填充新挤出的管材，并且将新形成的塑料模制品进一步如常规的管材挤出中那样加工。
2.权利要求1的方法，其特征在于制备由透射率为至少τD6585％的未着色聚甲基丙烯酸甲酯构成的塑料棒材。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于塑料组合物是已经着色的。
4.一种圆形棒材，其通过权利要求1-3中任一项的方法制备。
5.一种用于制备圆形棒材的设备，其特征在于将在内部挤出模具中挤出的相对小直径的圆形棒材与使用外部挤出模具挤出的相对大直径的管材平行地，无接触地，在从挤出机排出后引入校准器中并在那里在约20cm后将它们彼此熔接。
6.权利要求5的用于制备圆形棒材的设备，其特征在于在与圆形棒材熔接之前，将管材进行形状稳定性地冷却。
7.圆形棒材用于展览会和商店装备中，用于建筑业中，用于照明工业中，用于家具工业中和用于广告技术中的用途。
全文摘要
本发明涉及一种由透明塑料例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或(PET)聚乙烯挤出圆形棒材的方法和用于制备所述圆形棒材的设备。
文档编号B29C47/88GK1910031SQ200580002265
公开日2007年2月7日 申请日期2005年1月13日 优先权日2004年3月25日
发明者B·卡尔特霍夫, H·洛伦茨, S·耶尔马兹 申请人:罗姆两合公司