Die Erfindung betrifft einen thermoplastischen Werkstoff.
Der Werkstoff kann als Wandverstärkung für Badewannen, Duschkabinen, Whirlpools, Türkischbädern und dergleichen verwendet werden, in dem dieser auf deren Oberfläche aufgepresst oder aufgeklebt wird, um dadurch die Festigkeit der Wannen etc. zu erhöhen und diese vor einem frühzeitigen Verschleiss durch Benutzung zu schützen.
Die Erfindung betrifft insbesondere auch einen zum Tiefziehen bestimmten, thermoplastischen Werkstoff, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkstoffes sowie dessen Verwendung. Der Werkstoff ist dabei vorzugsweise ein plattenförmiger Verbundstoff aus mindestens zwei Kunststoff-Komponenten, der u.a. zur Herstellung von Erzeugnissen der vorstehend genannten Art verwendet werden kann.
Ein auf dem Markt bekannter und zur Herstellung von Badewannen und dergleichen dienender thermoplastischer Verbundstoff besteht vorzugsweise aus Polymethacrylester-Verbindungen (nachfolgend auch PMMA genannt) und Acrylbutadienstyrol (nachfolgend auch ABS genannt). In diesem Verbundstoff weist die ABS-Schicht die grössere Wandstärke auf als die PMMA-Schicht. Dafür bildet aber letztere die Innenfläche solcher Wannen.
Aus ABS und PMMA bestehende Bade- und Duschwannen sind starken Alterungs- und Abnutzungserscheinungen ausgesetzt, sodass bei diesen (nachfolgend auch ABS-Wannen genannten) Wannen im Verlaufe der Zeit eine Verformung sowie eine Versprödung stattfinden kann. ABS-Wannen haben also eine beschränkte Festigkeit, weshalb sie zusätzlich mit Glasfasern verstärkt werden müssen. Hierzu werden beispielsweise die bereits durch Tiefziehen geformten Wannen durch Auftragen einer glasfaserhaltigen Polyesterschicht verstärkt.
Der Einsatz von Glasfasern zur Wandverstärkung von Kunststoff-Erzeugnissen, wie Badewannen, Duschkabinen etc. ist bekannterweise sehr kostenintensiv und mit einem verhältnismässig grossen Arbeitsaufwand verbunden, was insbesondere betriebswirtschaftliche Nachteile zur Folge hat.
Bade- und Duschwannen werden heute auch aus Kunststoffplatten hergestellt, welche nur aus PMMA bestehen. Solche Duschwannen weisen aber im Wesentlichen die gleichen Nachteile auf wie die vorstehend genannten ABS-Wannen. So müssen auch die nur aus PMMA gebildeten Wannen mit glasfaserhaltigem Polyester und einer Bodenplatte aus Holz, welche ihrerseits in die Polyesterschicht eingearbeitet wird, verstärkt werden.
Die Verwendung von Glasfasern als Wandverstärkung für Kunststoff-Erzeugnisse hat aber noch weitere Nachteile. So ist die Verarbeitung von glasfaserhaltigem Polyester für das mit der Herstellung von solchen Badewannen vertraute Personal nicht ungefährlich. Auch lassen sich glasfaserverstärkte Badewannen und dergleichen nicht oder nur sehr schwer entsorgen oder wiederverwerten, sodass dieser Einsatz von Glasfasern auf Dauer nicht sinnvoll ist. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass bereits in verschiedenen Ländern Gesetze in Kraft sind, die die Wandverstärkung von Kunststoff-Erzeugnissen mit Glasfasern in dieser Form verbieten.
Zur Wandverstärkung von Kunststoff-Wannen mit glasfaserfreien Materialien wurden bereits verschiedene Versuche gemacht. So wurde beispielsweise auch der Einsatz von Poly urethan als Wandverstärkung für solche Erzeugnisse getestet. Dies hat sich aber bis heute nicht bewährt, da auch der Einsatz von Polyurethan verhältnismässig teuer ist. Dazu kommt, dass das Polyurethan doch einige für ein Wand-Verstärkungsmittel notwendigen physikalisch-chemischen Eigenschaften nicht aufweist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff vorzuschlagen, der anstelle von glasfaserhaltigem Polyester zur Wandverstärkung von Badewannen, Duschkabinen und dergleichen verwendbar ist.
Der Erfindung liegt aber auch die Aufgabe zugrunde, einen neuen Verbundstoff zu schaffen, der unter anderem zum Tiefziehen geeignet ist und insbesondere in verarbeitetem Zustand während längerer Zeit verhältnismässig starken Belastungen ausgesetzt werden kann, also zur Herstellung von glasfaserfreien Badewannen, Duschkabinen und dergleichen verwendbar ist.
Diese Aufgaben werden durch einen Werkstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Werkstoffes oder des Verbundstoffes sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung von Werkstoffen. Nachstehend werden daher nicht nur Ausführungsbeispiele sondern auch die verschiedenartige Verwendung von solchen beschrieben.
Werkstoffe aus geschäumtem PVC haben eine vielseitige Verwendung und gegenüber bekannten Werkstoffen, die dem hier beschriebenen Zweck dienen, verschiedene Vorteile. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet ist dabei im Sanitärbereich zu sehen.
So lassen sich zum Beispiel platten- oder tafelförmige Werkstoffe, die mindestens zum Teil aus geschäumtem PVC gebildet sind, zur Verstärkung von Wannen aus ABS und/oder PMMA verwenden. Hierzu kann der unter Umständen auch Recycling-Material aus der Wannen-Produktion enthaltende Werkstoff wie folgt auf die zu verstärkende Wanne aufgetragen werden. Zum einen kann der Werkstoff in Form von ebenen Platten und vorgeformten Rohlingen auf die Aussenseite der Wannen aufgeklebt werden. Andererseits kann dieser zur Verstärkung dienende Werkstoff als planarer Rohling zusammen mit dem zum Beispiel aus ABS und PMMA bestehenden und zum Tiefziehen bestimmten Verbundstoff in der Tiefziehmaschine verpresst werden, und zwar entweder während oder nach dem eigentlichen Tiefziehen.
Die Vorteile der Verwendung von aus geschäumtem PVC gebildeten Werkstoffen zur Verstärkung von Kunststoffwannen und dergleichen liegen auf der Hand. So lassen sich mit solchen Werkstoffen die Verwendung von Glasfasern vermeiden und aufgrund des verhältnismässig leichten Gewichtes der aufzupressenden oder aufzutragenden Werkstoffe eine Gewichtseinsparung erzielen, was nicht zuletzt auch eine Kosteneinsparung zur Folge hat. Schliesslich hat auch die Verwendung von Recyclingmaterial einen aus ökologischer Sicht nicht zu unterschätzenden Vorteil.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemässe Werkstoff ein plattenförmiger Verbundstoff aus PMMA und geschäumtem PVC. Die Dichte des PVC beträgt in diesem Verbundstoff vorzugsweise 0,4 bis 1 kg/dm<3>, beispielsweise 0,7 kg/dm<3>. Die PMMA-Schicht bildet dabei vorzugsweise etwa 10%-20% und die PVC-Schicht 90%-80% der Plattendicke.
Ein solcher Verbundstoff weist eine Reihe von Vorteilen auf. So kann dieser ohne Schwierigkeiten zur Herstellung von Badewannen, Whirlpools, und dergleichen verwendet werden, und hat gegenüber den bekannten aus ABS und PMMA bestehenden Verbundstoffen, den Vorteil, dass beim Tiefziehen keine Verminderung der Festigkeit auftritt, welche eine zusätzliche Wandverstärkung mittels Glasfasern nötig macht. Letzteres wird sehr oft bei der Herstellung von aus ABS und/oder PMMA gebildeten Wannen beobachtet.
Die Verwendung von aus geschäumtem PVC und PMMA gebildeten Verbundstoffen hat den weiteren Vorteil, dass eine aus einem solchen Verbundstoff tiefgezogene Badewanne nicht noch zusätzlich mit einer glasfaserhaltigen Polyesterschicht überzogen werden muss. Die mit dem erfindungsgemässen Verbundstoff hergestellten Wannen haben schon in der tiefgezogenen Form die nötige Festigkeit und Stabilität und genügen schon in dieser Ausbildung und Komposition den technischen Erfordernissen, welche für sanitäre Einrichtungen dieser Art vorgeschrieben sind.
Zusätzliche Vorteile der erfindungsgemässen Verbundstoffe liegen in der einfachen Verarbeitung derselben. So lassen sich solche sehr leicht verkleben und verformen.
Schliesslich sind die aus einem erfindungsgemässen Verbundstoff gebildeten Erzeugnisse nicht nur kostengünstiger herzustellen als Kunststoff-Erzeugnisse aus ABS und/oder PMMA, sondern zudem auch noch wiederverwertbar.
Die Erfindung betrifft des Weiteren auch ein Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Werkstoffen aus geschäumtem PVC, wobei dieses Verfahren gemäss der Erfindung durch die Merkmale des Anspruches 5 gekennzeichnet ist.
Die geschäumtes PVC enthaltenden Verbundstoffe lassen sich an sich mittels bekannten Verfahren herstellen, wobei im hier vorliegenden Fall nicht nur eine PVC-Schicht mit einer PMMA-Schicht verklebt oder verpresst, sondern erstere auch noch mit einem Treibmittel aufgeschäumt wird. Zur Erzeugung der PVC-Schicht dient dabei insbesondere eine Extruderpresse, der nachfolgend noch im Detail beschriebenen Art, mit welcher sich ein geschäumter PVC-Strang oder ein geschäumtes PVC-Band herstellen lässt.
So lassen sich Platten-Stränge oder Bänder aus PMMA und geschäumtem PVC gemeinsam koextrudieren oder auf konventionelle Art und Weise miteinander verkleben oder verpressen. Auch ist es möglich, durch Laminieren oder Extrusionsbeschichtung den einen Platten-Strang, bzw. das eine Band mit dem anderen Strang, bzw. dem anderen Band zu verbinden.
Nachstehend wird schliesslich noch anhand der Zeichnung ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffes beschrieben, der zur Verstärkung von Wannen und dergleichen verwendet werden kann und zum Teil aus Recycling-Material besteht.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt dabei eine vereinfachte Darstellung einer zur Durchführung dieses Verfahrens dienenden Einrichtung.
Die in der Figur dargestellte Einrichtung zur Herstellung von aufgeschäumten Werkstoffen weist eine Zerkleinerungsvorrichtung 1 auf. Diese besitzt einen Einlass 3, einen Auslass 5 und ein Werkzeug zum Zerkleinern von durch den Einlass 3 zugeführtem Recyclingmaterial. Ein Reservoir 11 ist über eine Fördervorrichtung 13 mit einem Mischer 15 verbunden. Die Fördervorrichtung 13 kann dabei aus einer Rüttelvorrichtung und/oder einer Bandwaage bestehen. Ferner ist ein zweites Reservoir 17 vorhanden, das PVC 19 enthält und mit dem Mischer 15 über eine Dosiervorrichtung 21 verbunden ist. Die Dosiervorrichtung 21 weist eine mit einer Antriebsvorrichtung versehene Schnecke auf. Der Mischer 15 weist einen Behälter auf, in welchem mindestens ein mit einer Antriebsvorrichtung versehenes Mischwerkzeug drehbar gelagert ist.
Der Ausgang des Mischers mündet über eine motorisch angetriebene Schnecke, die als Dosiervorrichtung 23 dient, in den Einlasstrichter 25 einer Extruderpresse 27. Diese besitzt eine doppelwandige, horizontalachsige, zylindrische Kammer 29, die einen Innenraum 31 begrenzt. In der Doppelwand ist eine Heizvorrichtung 33 angeordnet, die eine Rohrschlange zum Hindurchleiten eines Heizfluides aufweist. Im Innenraum 31 ist als Pressorgan eine Schnecke 35 angeordnet, die axial unverschiebbar gelagert ist und mit einer Antriebsvorrichtung 37 um ihre horizontale Achse 39 gedreht werden kann. Ferner weist die Kammer 29 zusätzlich einen Flüssigkeitseinlass auf. Dieser Einlass mündet - in Bezug auf die Förder- und Pressrichtung - in die hintere Hälfte des Innenraums 31.
Der Flüssigkeitseinlass ist dabei über eine Leitung 41 und durch eine Pumpe 43 und ein Ventil 45 an das Reservoir 47, das eine als Treibmittel dienende Substanz 49 enthält, angeschlossen. Der mit 51 bezeichnete Auslass 51 der Kammer 29 ist als Breitschlitzdüse ausgebildet. Neben dem Auslass 51 ist eine Schneidevorrichtung 53 mit einem Messer 55 zum Zerteilen des aus der Extruderpresse 27 austretenden Materialstranges oder Materialbandes angeordnet.
Beim Betrieb der Einrichtung wird Recycling-Material, das zum Beispiel bei der ABS-Wannen-Produktion anfällt, der Zerkleinerungsvorrichtung 1 zugeführt. Diese werden dort zerhackt und/oder zermahlen, sodass ein zerkleinertes Material 91 entsteht. Die Fördervorrichtung 13 führt dem Mischer 15 vom Reservoir 11 das Material 91 zu. Dieses wird dann im Mischer 15 mit PVC vermischt, wobei diese Beifügung im Reservoir 17 gespeichert und über eine Förder- und Dosiervorrichtung 21 dem Material 91 zugeführt wird. Die durch diese Beifügung im Mischer 15 entstandene Mischung 93 weist beispielsweise höchstens 60 Gew.-% PVC auf. Die Mischung 93 wird dann aus dem Mi scher durch die Dosiervorrichtung 23 dem Einlasstrichter 25 der Extruderpresse 27 zugeführt.
Die das Pressorgan bildende, rotierende Schnecke 35 fördert die Mischung 93 vom Einlass zum Auslass 51 und verdichtet und homogenisiert sie dabei. Die Mischung 93 wird durch diesen Förder-, Press- und Verdichtungsvorgang erwärmt und zu einer pastösen Masse verarbeitet und kann mit der Heizvorrichtung 33 noch zusätzlich erwärmt werden. Der entstandenen pastösen Masse wird dann - in Bezug auf die Förderrichtung - in der hinteren Hälfte der Kammer 29 über die Zuleitung 41 ein Treibmittel beigefügt, sodass die Masse beim Austritt aus dem Auslass 51 aufschäumt und zu einem porösen und aufgeschäumten Strang oder zu einer porösen und aufgeschäumten Bahn 94 mit einer Dichte von beispielsweise 0,4 bis 1 kg/dm<3> geformt wird.
Der Strang bzw. die Bahn 94 wird dann durch die Schneidevorrichtung 53 zu einem Endprodukt verarbeitet, nämlich zu platten- oder tafelförmigen Werkstoffen.
Abschliessend sei an dieser Stelle noch darauf hingewiesen, dass die vorstehend genannten Verwendungsarten des erfindungsgemässen Werkstoffes nur eine Auswahl von mehreren möglichen Verwendungen darstellen. So lassen sich beispielsweise die aus PMMA und geschäumtem PVC gebildeten Verbundstoffe auch zur Herstellung von Wandverkleidungen im Fassaden- und Fensterbau, für den Fahrzeugbau, sowie auch zur Herstellung von diversen Möbeln, Reklametafeln, Behältern und sogar Telefonkuppeln verwenden.
The invention relates to a thermoplastic material.
The material can be used as a wall reinforcement for bathtubs, shower cubicles, whirlpools, Turkish baths and the like, by pressing or gluing them onto their surface, thereby increasing the strength of the bathtubs etc. and protecting them from premature wear and tear from use.
In particular, the invention also relates to a thermoplastic material intended for deep drawing, a method for producing such a material and its use. The material is preferably a plate-shaped composite made of at least two plastic components, which among other things. can be used for the production of products of the aforementioned type.
A thermoplastic composite known on the market and used for the production of bathtubs and the like preferably consists of polymethacrylic ester compounds (hereinafter also referred to as PMMA) and acrylic butadiene styrene (hereinafter also referred to as ABS). In this composite, the ABS layer has the greater wall thickness than the PMMA layer. But the latter forms the inner surface of such tubs.
Baths and shower trays made of ABS and PMMA are exposed to severe signs of aging and wear and tear, so that these (later also referred to as ABS trays) tubs can deform and become brittle over time. ABS trays therefore have a limited strength, which is why they have to be reinforced with glass fibers. For this purpose, for example, the tubs already formed by deep drawing are reinforced by applying a glass fiber-containing polyester layer.
The use of glass fibers to reinforce the wall of plastic products such as bathtubs, shower cubicles etc. is known to be very cost-intensive and involves a relatively large amount of work, which in particular has economic disadvantages.
Bathtubs and shower trays are now also made of plastic sheets, which consist only of PMMA. However, such shower trays have essentially the same disadvantages as the ABS trays mentioned above. So the tubs, which are only made of PMMA, have to be reinforced with glass fiber-containing polyester and a wooden base plate, which in turn is incorporated into the polyester layer.
The use of glass fibers as a wall reinforcement for plastic products has other disadvantages. The processing of glass fiber-containing polyester is not without its dangers for the personnel familiar with the manufacture of such bathtubs. Also, glass fiber-reinforced bathtubs and the like cannot be disposed of or recycled with great difficulty, so that this use of glass fibers is not sensible in the long term. It should be noted at this point that laws are already in force in various countries that prohibit the wall reinforcement of plastic products with glass fibers in this form.
Various attempts have already been made to reinforce the wall of plastic tubs with glass-fiber-free materials. For example, the use of polyurethane as a wall reinforcement for such products was also tested. To date, however, this has not proven itself, since the use of polyurethane is also relatively expensive. In addition, the polyurethane does not have some of the physicochemical properties necessary for a wall reinforcing agent.
The invention is based on the object of proposing a material which can be used instead of glass fiber-containing polyester for wall reinforcement of bath tubs, shower cubicles and the like.
However, the invention is also based on the object of creating a new composite which is suitable, inter alia, for deep drawing and can be exposed to relatively high loads for a long time, in particular in the processed state, that is to say can be used for the production of glass-fiber-free bathtubs, shower cubicles and the like.
These objects are achieved by a material with the features of claim 1.
Further advantageous developments of the material or the composite are the subject of the dependent claims.
The invention also relates to the use of materials. Therefore, not only exemplary embodiments but also the various uses of such are described below.
Foam PVC materials have many uses and have various advantages over known materials that serve the purpose described here. A preferred area of application is in the sanitary area.
For example, plate-like or sheet-like materials, which are at least partially made of foamed PVC, can be used to reinforce tubs made of ABS and / or PMMA. For this purpose, the material that may also contain recycling material from the tub production can be applied to the tub to be reinforced as follows. On the one hand, the material can be glued to the outside of the tubs in the form of flat plates and preformed blanks. On the other hand, this reinforcing material can be pressed as a planar blank together with the composite, for example made of ABS and PMMA and intended for deep drawing, in the deep drawing machine, either during or after the actual deep drawing.
The advantages of using materials formed from foamed PVC to reinforce plastic tubs and the like are obvious. With such materials, the use of glass fibers can be avoided and, due to the relatively light weight of the materials to be pressed or applied, a weight saving can be achieved, which not least also results in a cost saving. Finally, the use of recycling material has an advantage that should not be underestimated from an ecological point of view.
In a further preferred embodiment, the material according to the invention is a plate-shaped composite material made of PMMA and foamed PVC. The density of the PVC in this composite is preferably 0.4 to 1 kg / dm 3, for example 0.7 kg / dm 3. The PMMA layer preferably forms about 10% -20% and the PVC layer 90% -80% of the plate thickness.
Such a composite has a number of advantages. So it can be used for the manufacture of bathtubs, whirlpools, and the like without difficulty, and has the advantage over the known composites consisting of ABS and PMMA that no reduction in strength occurs during deep drawing, which necessitates additional wall reinforcement by means of glass fibers. The latter is very often observed in the manufacture of tubs made of ABS and / or PMMA.
The use of composites formed from foamed PVC and PMMA has the further advantage that a bath tub deep-drawn from such a composite does not have to be additionally covered with a glass fiber-containing polyester layer. The tubs produced with the composite material according to the invention have the necessary strength and stability even in the deep-drawn form and already in this design and composition meet the technical requirements which are prescribed for sanitary facilities of this type.
Additional advantages of the composites according to the invention are the simple processing thereof. This makes it very easy to glue and deform.
Finally, the products formed from a composite material according to the invention are not only less expensive to produce than plastic products made from ABS and / or PMMA, but are also also recyclable.
The invention further relates to a method for producing thermoplastic materials from foamed PVC, this method according to the invention being characterized by the features of claim 5.
The foamed PVC-containing composites can be produced per se by known methods, in which case not only a PVC layer is glued or pressed with a PMMA layer, but the former is also foamed with a blowing agent. To produce the PVC layer, an extruder press in particular is used, of the type described in detail below, with which a foamed PVC strand or a foamed PVC band can be produced.
Thus, sheet strands or tapes made of PMMA and foamed PVC can be co-extruded together or glued or pressed together in a conventional manner. It is also possible to connect one strand of plates or one band to the other strand or other band by lamination or extrusion coating.
Finally, a method for producing a material that can be used to reinforce tubs and the like and which partly consists of recycled material is described below with reference to the drawing.
The only figure of the drawing shows a simplified representation of a device used to carry out this method.
The device shown in the figure for the production of foamed materials has a comminution device 1. This has an inlet 3, an outlet 5 and a tool for comminuting recycling material supplied through the inlet 3. A reservoir 11 is connected to a mixer 15 via a conveying device 13. The conveyor device 13 can consist of a vibrating device and / or a belt scale. There is also a second reservoir 17 which contains PVC 19 and is connected to the mixer 15 via a metering device 21. The metering device 21 has a screw provided with a drive device. The mixer 15 has a container in which at least one mixing tool provided with a drive device is rotatably mounted.
The outlet of the mixer opens via a motor-driven screw, which serves as a metering device 23, into the inlet funnel 25 of an extruder press 27. This has a double-walled, horizontal-axis, cylindrical chamber 29 which delimits an interior space 31. A heating device 33 is arranged in the double wall and has a coil for passing a heating fluid through it. In the interior 31, a screw 35 is arranged as a pressing member, which is axially immovable and can be rotated about its horizontal axis 39 with a drive device 37. Furthermore, the chamber 29 additionally has a liquid inlet. In relation to the conveying and pressing direction, this inlet opens into the rear half of the interior 31.
The liquid inlet is connected via a line 41 and through a pump 43 and a valve 45 to the reservoir 47, which contains a substance 49 serving as a propellant. The outlet 51 of the chamber 29, designated 51, is designed as a slot die. In addition to the outlet 51, a cutting device 53 with a knife 55 for dividing the strand or strip of material emerging from the extruder press 27 is arranged.
When the device is in operation, recycling material, which is produced, for example, in ABS tub production, is fed to the comminution device 1. These are chopped up and / or ground there, so that a comminuted material 91 is produced. The conveying device 13 feeds the material 91 to the mixer 15 from the reservoir 11. This is then mixed with PVC in the mixer 15, this addition being stored in the reservoir 17 and being fed to the material 91 via a conveying and metering device 21. The mixture 93 resulting from this addition in the mixer 15 has, for example, at most 60% by weight PVC. The mixture 93 is then fed from the mixer to the inlet hopper 25 of the extruder press 27 by the metering device 23.
The rotating screw 35 forming the pressing member conveys the mixture 93 from the inlet to the outlet 51 and compresses and homogenizes it in the process. The mixture 93 is heated by this conveying, pressing and compression process and processed into a pasty mass and can be additionally heated with the heating device 33. The resulting pasty mass is then - in relation to the direction of conveyance - a blowing agent is added in the rear half of the chamber 29 via the feed line 41, so that the mass foams when it emerges from the outlet 51 and becomes a porous and foamed strand or a porous and foamed sheet 94 is formed with a density of, for example, 0.4 to 1 kg / dm 3.
The strand or web 94 is then processed by the cutting device 53 into an end product, namely into sheet-like or sheet-like materials.
Finally, it should be pointed out at this point that the aforementioned types of use of the material according to the invention represent only a selection of several possible uses. For example, the composites formed from PMMA and foamed PVC can also be used for the production of wall cladding in facade and window construction, for vehicle construction, as well as for the production of various furniture, billboards, containers and even telephone domes.