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WO2010124804A1 - Kontinuierliches verfahren zur herstellung eines hohlkammerprofils; verwendung des hohlkammerprofils als rahmen für fenster, türen und wandverkleidungen - Google Patents

Kontinuierliches verfahren zur herstellung eines hohlkammerprofils; verwendung des hohlkammerprofils als rahmen für fenster, türen und wandverkleidungen Download PDF

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WO2010124804A1
WO2010124804A1 PCT/EP2010/002441 EP2010002441W WO2010124804A1 WO 2010124804 A1 WO2010124804 A1 WO 2010124804A1 EP 2010002441 W EP2010002441 W EP 2010002441W WO 2010124804 A1 WO2010124804 A1 WO 2010124804A1
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WO
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hollow chamber
profile
chamber profile
reaction mixture
extruder head
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Michael Merkel
Norbert Eisen
Peter Orywol
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Bayer Materialscience Ag
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    • B29L2031/3005—Body finishings

Definitions

  • the invention relates to a continuous process for the production of hollow chamber profiles, in which the hollow chamber is foamed with plastics.
  • Hollow-chamber profiles can be found today in many areas, such as in housing construction, in windows or in the automotive sector.
  • the space in which the air can circulate is kept as small as possible. This can and is currently achieved by the following measures:
  • the disadvantage here is that the fixed lance heats up, which in turn leads to uncontrolled foaming conditions and on the other hand, the lance clogged by the reactive mixture, so that frequent cleaning or frequent replacement of the lance is required.
  • the cost of cleaning and the loss of raw material is not sustainable and when using solvents for cleaning, there is also an environmental burden.
  • the invention thus relates to a continuous process for the production of hollow chamber profiles, which is characterized in that
  • plastic granules are continuously passed through a heated screw (preferably 180 to 250 0 C) in the extruder head of an extruder and melted there, wherein in the extruder head by a corresponding die of an outer wall and a core, the hollow chamber profile is formed,
  • reaction components for a liquid reaction mixture preferably polyurethane reaction mixture
  • reaction mixture within the hollow chamber profile on the carrier material from e) foams and fills the hollow chamber.
  • the carrier material remains in the hollow chamber profile.
  • the carrier material used should preferably be designed such that the applied liquid does not run down the edges before the beginning of the foaming process. This means that it should preferably have a certain inherent rigidity. Different shapes are also conceivable (eg U-V or O-shape).
  • the carrier material is in the form of a band that is formed into a profile by folding prior to application of the foaming material. The carrier material is conveyed at a speed adapted to the withdrawal speed of the extruded profile below the mixing head at which the liquid polyurethane Reaction mixture is applied, led and then transported through an opening in the extruder die into the newly formed Hohlcroprof ⁇ l.
  • the used carrier material may e.g. made of plastic, paper, fabric, fibers or preferably cardboard.
  • the temperature of the extruder head is preferably from 140 to 220 0 C, more preferably at
  • the core of the extruder head can be cooled so that on the one hand the hollow chamber profile produced in the extruder head already achieves a certain strength and, on the other hand, the reaction of the PU reaction mixture passed through the core of the extruder head on the support material not too heavily influenced.
  • excess foam material can be stripped by a device before entering the hollow chamber.
  • the continuously drawn from the extruder head hollow section is drawn through a water bath and thereby cooled. After a predetermined withdrawal length (determined by the reaction time of the foam and the resulting compaction pressure), the profile is cut to length.
  • the preferred withdrawal speed for the profiles is 0.5 to 3 meters per
  • the die in the extruder head contains a core which, for carrying out the method according to the invention, has a channel for passage of the support material with the reaction mixture. This channel also serves as pressure equalization.
  • the reaction mixture is preferably adjusted so that it foams only at a distance from the extruder head, in which the hollow chamber profile is already slightly cooled and thus has a certain stiffness / strength.
  • the distance must be large enough to avoid back-foaming of the reaction mixture to the extruder head.
  • reaction components of the liquid reaction mixture has a direct influence on the properties of the PU foam in the hollow chamber profile.
  • the components used are preferably polyether polyols which are reacted with organic isocyanates.
  • foam stabilizers has proved to be advantageous.
  • blowing agents physical blowing agents and / or chemical blowing agents, such as water are used.
  • the reaction mixture may preferably be loaded with air in order to optimize the foam quality / cell structure.
  • organic and / or modified organic polyisocyanates and / or polyisocyanate prepolymers Preference is given to di- or polyisocyanates of the diphenylmethane series which have an NCO content of from 20 to 35% by weight. Urethane resp.
  • At least one polyol component having an OH number of 20 to 1050, preferably 200 to 900, and a functionality of 2 to 6, or a mixture of polyol components having a calculated average OH number of 250 to 650, preferably 350 to 580, and a computational average functionality of 2.5 to 5, preferably 3 to 4.5,
  • optionally adjuvants and / or additives e.g. Flame retardants, adhesion promoters or viscosity-reducing additives.
  • the hollow chambers are foamed online with a polyurethane foam.
  • the hollow chamber profile produced in this way has a very good thermal insulation and rigidity.
  • Fig. 1 the cross section through the extruder head is shown.
  • the core (3) and the outer wall (1) define the gap (2) through which the plastic melt is pressed.
  • the carrier material with the polyurethane reaction mixture is introduced into the hollow chamber of the profile.
  • Fig. 2 is a side view is shown.
  • the plastic granulate is filled in the extruder head (3) and pressed with melting forward through the die (5).
  • a carrier material (1) with the reaction mixture (2) in a speed adapted to the withdrawal speed of the extruded profile through the extruder (4) and through the die (5) in the newly formed hollow chamber profile (6). This is where the cooling of the - -
  • Profiles e.g. through a water bath (not shown).
  • the newly created profile is supported from the outside (7).
  • the foam now rises above the edge of the carrier material (8, 9) and foams the hollow chamber. After a predetermined length, at which the filling foam no longer nachdrückgurt, the profile is cut to length (10).
  • These hollow chamber profiles are preferably used as frames for windows and doors and as wall cladding.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Hohlkammerprofilen, in denen die Hohlkammer mit Kunststoffen, vorzugsweise Polyurethan, online ausgeschäumt wird. Verwendung des hergestellten Hohlkammerprofils als Rahmen für Fenster und Türen.

Description

KONTINUIERLICHES VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES HOHLKAMMERPROFILS;
VERWENDUNG DES HOHLKAMMERPROFILS ALS RAHMEN FÜR FENSTER,
TÜREN UND WANDVERKLEIDUNGEN
Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Hohlkammerprofilen, bei dem die Hohlkammer mit Kunststoffen ausgeschäumt wird.
Hohlkammerprofile findet man heutzutage in vielen Bereichen, wie beispielsweise im Wohnungs- bau, bei Fenstern oder auch im Automobilbereich. Um die in den Hohlkammern auftretende Luft- konvektion und den dazu entstehenden Wärmefluss zu verringern oder zu vermeiden, wird der Raum, in dem die Luft zirkulieren kann, so klein wie möglich gehalten. Dies kann und wird derzeit durch folgende Maßnahmen erreicht:
a) Einarbeitung von Einlegeteilen zur Verkleinerung der Hohlkammer;
b) Ändern der extrudierten Matrize durch Unterteilung der Hohlkammer in mehrere kleine
Kammern;
c) Ausschäumen der Hohlkammer nach der Herstellung des Hohlkammerprofils:
d) Ausschäumen der Hohlkammer bei der Herstellung des Hohlkammerprofils.
Nachteil der Maßnahmen a) bis c) ist, dass sie technisch sehr aufwändig und damit teuer sind. Zusätzlich sind sie zeitaufwendig und erfordern zusätzliche Arbeitsschritte. Die Maßnahmen nach d) sind in DE-A 28 44 006 und EP-A 1 019 607 beschrieben. Nachteilig ist hier, dass das flüssige Schaumgemisch direkt auf die noch sehr heiße Oberfläche des neu entstehenden, extrudierten Profils trifft. Dies hat den Effekt, dass die Schaumstruktur sehr schlecht und die großen Poren nicht die gewünschte, optimale Dämmwirkung/ Versteifung bringen. Dem wird in DE-A 199 61 306 sowie DE-A 1 959 464 Rechnung getragen, indem das Schaumgemisch mittels einer Lanze eingetragen wird, die so weit in das Profil hineinragt, dass der Schaum erst an einer kühleren Stelle des Profils eingetragen wird. Nachteilig ist hierbei, dass sich die feststehende Lanze aufheizt, was wiederum zu unkontrollierten Schäumbedingungen fuhrt und andererseits die Lanze durch das Reaktivgemisch verstopft, so dass eine häufige Reinigung bzw. ein häufiger Austausch der Lanze erforderlich ist. Der Aufwand für die Reinigung und auch der Rohstoffverlust ist nicht tragbar und bei Verwendung von Lösungsmitteln für die Reinigung kommt es darüber hinaus zu einer ökologischen Belastung.
Aufgabe war es daher, ein technisch einfaches, kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Hohlkammerprofilen zur Verfügung zu stellen, dass es gestattet, ein Profil mit verminderter Luft- konvektion und zusätzlicher Versteifung herzustellen. Durch die verminderte Luftkonvektion wird eine bessere Wärmedämmung des Profils erreicht. Diese Aufgabe konnte durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst werden, bei dem ein Trägermaterial zum Einsatz kommt, so dass der Schaum zuerst auf dem Trägermaterial vorreagiert und erst zu einem späteren Zeitpunkt des Schäumprozesses mit der immer weiter abgekühlten Oberfläche des extrudierten Profils in Kontakt kommt.
Gegenstand der Erfindung ist also ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Hohlkammerprofilen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass
a) Kunststoffgranulat kontinuierlich über eine beheizte Schnecke (vorzugsweise 180 bis 2500C) in den Extruderkopf eines Extruders geführt und dort aufgeschmolzen wird, wobei im Extruderkopf durch eine entsprechende Matrize aus einer Außenwand und einem Kern das Hohlkammerprofil gebildet wird,
b) die Kunststoffschmelze durch diese Matrize gepresst wird und am Ende das Hohlkammerprofil aus Kunststoff den Extruderkopf verlässt,
c) das Profil abgekühlt wird,
d) gleichzeitig zu a) in einem Mischkopf die Reaktionskomponenten für ein flüssiges Reak- tionsgemisch, bevorzugt Polyurethan-Reaktionsgemisch kontinuierlich vermischt werden,
e) das flüssige Reaktionsgemisch aus d) kontinuierlich auf ein Trägermaterial gegossen wird und dieses Trägermaterial zusammen mit dem Reaktionsgemisch
f) mit der gleichen Geschwindigkeit, in der das Holhlkammerprofil extrudiert wird, durch einen Kanal im Kern der Matrize im Extruderkopf in die Hohlkammer des Hohlkammer- profus geleitet wird,
g) nach dem Extruderkopf das Reaktionsgemisch innerhalb des Hohlkammerprofils auf dem Trägermaterial aus e) aufschäumt und die Hohlkammer ausfüllt.
Das Trägermaterial verbleibt im Hohlkammerprofil.
Das eingesetzte Trägermaterial sollte vorzugsweise so ausgeführt werden, dass die aufgetragene Flüssigkeit nicht vor Beginn des Schäumprozesses an den Rändern herunter läuft. Das bedeutet, es sollte bevorzugt eine gewisse Eigensteifigkeit haben. Verschiedene Formgebungen sind ebenfalls denkbar (z.B. U- V- oder O-Form). In einer bevorzugten Ausführungsvariante liegt das Trägermaterial in Form eines Bandes vor, dass vor Auftrag des Schäummaterials durch Falten zu einem Profil geformt wird. Das Trägermaterial wird mit einer an die Abzugsgeschwindigkeit des extru- dierten Profils angepassten Geschwindigkeit unter dem Mischkopf, an dem das flüssige PUR- Reaktionsgemisch aufgetragen wird, hergeführt und anschließend durch eine Öffnung in der Extruder-Matrize in das frisch entstehende Hohlkammerprofϊl befördert.
Das eingesetzte Trägermaterial kann z.B. aus Kunststoff, Papier, Stoff, Fasern oder vorzugsweise Pappe bestehen.
Die Temperatur des Extruderkopfes liegt bevorzugt bei 140 bis 2200C, besonders bevorzugt bei
150 bis 2000C. In einer Ausführungsvariante des Verfahrens kann der Kern des Extruderkopfes gekühlt werden, damit zum einen das im Extruderkopf erzeugte Hohlkammerprofil bereits eine gewisse Festigkeit erlangt und zum anderen die Reaktion des auf dem Trägermaterial durch den Kern des Extruderkopfes geleiteten PU-Reaktionsgemisches nicht zu stark beeinflusst wird. In einer weiteren Ausführungsvariante kann überschüssiges Schäummaterial durch eine Vorrichtung vor Eintritt in die Hohlkammer abgestreift werden.
Das aus dem Extruderkopf kontinuierlich abgezogene Hohlkammerprofil wird durch ein Wasserbad gezogen und dabei abgekühlt. Nach einer vorab festgelegten Abzugslänge (wird durch die Reaktionszeit des Schaumes und dem entstehenden Verdichtungsdruck bestimmt) wird das Profil abgelängt. Die bevorzugte Abzugsgeschwindigkeit für die Profile liegt bei 0,5 bis 3 Meter pro
Minute.
Die Matrize im Extruderkopf enthält einen Kern, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen Kanal zur Durchleitung des Trägermaterials mit dem Reaktionsgemisch aufweist. Dieser Kanal dient gleichzeitig als Druckausgleich.
Das Reaktionsgemisch wird bevorzugt so eingestellt, dass es erst in einem Abstand zum Extruderkopf aufschäumt, bei dem das Hohlkammerprofϊl schon leicht abgekühlt ist und damit eine gewisse Steifigkeit/Festigkeit besitzt. Außerdem muss der Abstand groß genug sein, um ein Zurück- schäumen des Reaktionsgemisches an den Extruderkopf zu vermeiden.
Die Auswahl der Reaktionskomponenten des flüssigen Reaktionsgemisches hat einen direkten Ein- fluss auf die Eigenschaften des PU-Schaums im Hohlkammerprofil. Als Komponenten werden vorzugsweise Polyetherpolyole eingesetzt, die mit organischen Isocyanaten zur Reaktion gebracht werden. Als vorteilhaft hat sich der Einsatz von Schaumstabilisatoren erwiesen. Als Treibmittel werden physikalische Treibmittel und/ oder chemische Treibmittel, wie z.B. Wasser eingesetzt. Zusätzlich kann das Reaktionsgemisch vorzugsweise mit Luft beladen sein, um die Schaumquali- tät/Zellstruktur zu optimieren. - -
Im Folgenden wird eine bevorzugte Zusammensetzung des Reaktionsgemisches beispielhaft beschrieben:
a) organische und/oder modifizierte organische Polyisocyanate und/oder Polyisocyanat-Pre- polymere. Bevorzugt handelt es sich um Di- oder Polyisocyanate der Diphenylmethan- Reihe, die einen NCO-Gehalt von 20 bis 35 Gew.-% aufweisen. Auch Urethan- bzw.
Carbodiimidgruppen und/oder Allophanat- bzw. Biuretgruppen aufweisende Modifizierungsprodukte dieser Isocyanate sind geeignet,
b) mindestens eine Polyolkomponente mit einer OH-Zahl von 20 bis 1050, vorzugsweise 200 bis 900, und einer Funktionalität von 2 bis 6, oder eine Mischung aus Polyolkomponenten mit einer rechnerisch gemittelten OH-Zahl von 250 bis 650, bevorzugt 350 bis 580, und einer rechnerisch gemittelten Funktionalität von 2,5 bis 5, bevorzugt 3 bis 4,5,
c) mindestens ein Schaumstabilisator,
d) Wasser und/oder physikalische Treibmittel,
e) gegebenenfalls Füllstoffe,
f) gegebenenfalls Aminkatalysatoren und/oder Metallkatalysatoren,
g) gegebenenfalls Hilfs- und/oder Zusatzstoffe, wie z.B. Flammschutzmittel, Haftvermittler oder viskositätssenkende Additive.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden auf einfache Weise kontinuierlich Hohlkammerprofile hergestellt, deren Hohlkammern online mit einem Polyurethanschaum ausgeschäumt werden.
Das so hergestellte Hohlkammerprofil hat eine sehr gute Wärmedämmung und Steifigkeit.
In Fig. 1 ist der Querschnitt durch den Extruderkopf dargestellt. Der Kern (3) und die Außenwand (1) begrenzen den Spalt (2), durch den die Kunststoffschmelze gepresst wird. Durch den Kanal (4) wird das Trägermaterial mit dem Polyurethan-Reaktionsgemisch in die Hohlkammer des Profils eingeleitet.
In Fig. 2 ist eine Seitenansicht dargestellt. Das Kunststoffgranulat wird in den Extruderkopf gefüllt (3) und unter Aufschmelzung nach vorne durch die Matrize (5) gepresst. Gleichzeitig wird ein Trägermaterial (1) mit dem Reaktionsgemisch (2) in einer der Abzugsgeschwindigkeit des extrudierten Profils angepassten Geschwindigkeit durch den Extruder (4) und durch die Matrize (5) in das frisch entstehende Hohlkammerprofil (6) gefördert. Hier beginnt auch die Kühlung des - -
Profils z.B. durch ein Wasserbad (nicht dargestellt). Das neu entstehende Profil wird von außen gestützt (7). Der Schaum steigt nun über den Rand des Trägermaterials (8, 9) und schäumt die Hohlkammer aus. Nach einer vorab festgelegten Länge, an der der ausfüllende Schaum nicht mehr nachdrückt, wird das Profil abgelängt (10).
Diese Hohlkammerprofϊle werden bevorzugt als Rahmen für Fenster und Türen sowie als Wandverkleidung verwendet.

Claims

- -Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Hohlkammerprofϊlen, dadurch gekennzeichnet, dass
a) Kunststoffgranulat kontinuierlich über eine beheizte Schnecke in den Extruderkopf eines Extruders geführt und dort aufgeschmolzen wird, wobei im Extruderkopf durch eine entsprechende Matrize aus Außenwand und Kern das Hohlkammer- profil gebildet wird,
b) die Kunststoffschmelze durch die Matrize gepresst wird und am Ende das Hohl- kammerprofü aus Kunststoff den Extruderkopf verlässt,
c) das Profil abgekühlt wird,
d) gleichzeitig zu a) in einem Mischkopf die Reaktionskomponenten für ein flüssiges
Reaktionsgemisch kontinuierlich vermischt werden,
e) das flüssige Reaktionsgemisch aus d) kontinuierlich auf ein Trägermaterial gegossen wird und dieses Trägermaterial zusammen mit dem Reaktionsgemisch
f) mit der gleichen Geschwindigkeit, in der das Holhlkammerprofil extrudiert wird, durch einen Kanal im Kern der Matrize im Extruderkopf in die Hohlkammer des
Hohlkammerprofüs geleitet wird,
g) nach dem Extruderkopf das Reaktionsgemisch innerhalb des Hohlkammerprofils auf dem Trägermaterial aus e) aufschäumt und die Hohlkammer ausfüllt.
2. Verwendung des gemäß Anspruch 1 hergestellten Hohlkammerprofils mit verbesserten Wärmedämmeigenschaften und/oder Verstärkung als Rahmen für Fenster und Türen und als Wandverkleidung.
PCT/EP2010/002441 2009-04-30 2010-04-21 Kontinuierliches verfahren zur herstellung eines hohlkammerprofils; verwendung des hohlkammerprofils als rahmen für fenster, türen und wandverkleidungen WO2010124804A1 (de)

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DE102009019331A DE102009019331A1 (de) 2009-04-30 2009-04-30 Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Hohlkammerprofils
DE102009019331.6 2009-04-30

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Publication Number Publication Date
WO2010124804A1 true WO2010124804A1 (de) 2010-11-04

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PCT/EP2010/002441 WO2010124804A1 (de) 2009-04-30 2010-04-21 Kontinuierliches verfahren zur herstellung eines hohlkammerprofils; verwendung des hohlkammerprofils als rahmen für fenster, türen und wandverkleidungen

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