DE102011052273A1 - Manufacture of extruded-foamed granules used for manufacture of molded component, involves melting specified amount of polypropylene and polymer, mixing, adding foaming agent(s), foaming obtained melt, and granulating - Google Patents

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Abstract

Manufacture of extruded-foamed granules involves melting polymer(s) (P1) (50-95 wt.%) and polymer(s) (P2) (5-50 wt.%) in an extruder, mixing, adding foaming agent(s) on or before or after melting, foaming melt emerged from extruder exit, and granulating using cutting device. The polymer (P1) is polypropylene. The melting point or softening point of polymer (P2) is less than polymer (P1). An independent claim is included for extruded-foamed granules.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines extrudierten aufgeschäumten Granulates. The invention relates to a method for producing an extruded foamed granules.

Aufgeschäumte Granulate werden zur Herstellung von Formteilen verwendet, die eine geschäumte Struktur aufweisen. Es handelt sich hierbei beispielsweise um Verpackungen bzw. um Innenteile von Kraftfahrzeugen. Grundsätzlich ist es erwünscht, dass das aufgeschäumte Granulat eine abgerundete, nach Möglichkeit kugelförmige Gestalt besitzt, die den Transport und das Eingeben des Granulates in die Formen begünstigt. Foamed granules are used for the production of molded parts which have a foamed structure. These are, for example, packaging or internal parts of motor vehicles. In principle, it is desirable that the foamed granules have a rounded, if possible spherical shape, which promotes the transport and the input of the granules into the molds.

Aus der EP 1 544 246 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zwei miteinander unverträgliche, das heißt auf molekularer Ebene nicht mischbare Polymere in einem ersten Schritt unter definierten Druck- und Temperaturbedingungen mit einem Treibmittel versetzt werden, ohne aufzuschäumen. Die so erhaltenen Partikel werden in einem zweiten Schritt beispielsweise mittels Wasserdampf zu einem Schaumgranulat aufgeschäumt. From the EP 1 544 246 A1 a process is known in which two mutually incompatible, that is immiscible on the molecular level polymers are added in a first step under defined pressure and temperature conditions with a blowing agent without foaming. The particles thus obtained are foamed in a second step, for example by means of steam to a foam granules.

Aus der EP 0 968 077 B1 ist ein Verfahren offenbart, welches die Umwandlung von kompaktem Polypropylen zu einem Schaumgranulat mit gleichmäßiger Oberfläche in einem einzigen Verfahrensschritt im Extrusionsverfahren erlaubt. From the EP 0 968 077 B1 discloses a process which allows the conversion of compact polypropylene to a uniform surface foam granule in a single process step in the extrusion process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumgranulats anzugeben, für dessen Weiterverarbeitung besonders wenig Energie erforderlich ist. The invention is based on the object to provide a method for producing a foam granules, for its further processing very little energy is required.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. The object is achieved by a method having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren werden mindestens ein erstes Polymer Polypropylen mit einem Gewichtsanteil von 50% bis 95% und mindestens ein zweites Polymer mit einem Gewichtsanteil von 5% bis 50% in einem Extruder geschmolzen und gemischt, wobei das zweite Polymer einen niedrigeren Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt als das erste Polymer aufweist. Die Schmelze tritt über eine am Extruderaustritt angeordnete Lochplatte schäumend aus und wird über eine danach angeordnete Schneidvorrichtung granuliert. Als Resultat liegt ein im Wesentlichen kugelförmiges Schaumgranulat mit einem Schüttgewicht von 10 g/l bis 200 g/l vor, welches ohne weitere Nachbehandlung zu einem Formteil verarbeitet werden kann. In a process according to the invention, at least a first polymer polypropylene in a weight fraction of 50% to 95% and at least a second polymer in a weight fraction of 5% to 50% are melted and mixed in an extruder, the second polymer having a lower melting point or softening point than comprising the first polymer. The melt exits foaming via a perforated plate arranged at the extruder exit and is granulated via a subsequently arranged cutting device. As a result, there is a substantially spherical foam granules having a bulk density of 10 g / l to 200 g / l, which can be processed without further treatment to form a molding.

Durch die Zugabe des niedrig schmelzenden zweiten Polymers wird, anders als beim in der EP 0 968 077 B1 offenbarten Verfahren, ein niedriger Schmelzpunkt der Kristalliten erzielt, das heißt die Versinterungstemperatur herabgesetzt, so dass in der weiteren Verarbeitung eine geringere Dampfmenge und damit weniger Energie benötigt wird. Neben teilkristallinen Polymeren kommen grundsätzlich auch überwiegend amorphe Polymere in Frage, die eine niedrige Glasübergangstemperatur aufweisen und somit einen niedrigen Erweichungspunkt haben. By the addition of the low-melting second polymer is, unlike in the EP 0 968 077 B1 disclosed method, a low melting point of the crystallites achieved, that is, the sintering temperature is lowered, so that in the further processing a smaller amount of steam and thus less energy is needed. In addition to partially crystalline polymers are basically also predominantly amorphous polymers in question, which have a low glass transition temperature and thus have a low softening point.

Vorzugsweise werden den Polymeren vor, während oder nach dem Schmelzen mindestens ein Treibmittel und/oder weitere Additive zugesetzt. Preferably, at least one propellant and / or further additives are added to the polymers before, during or after melting.

Als erstes Polymer wird beispielsweise mindestens eines der Materialien Polypropylen Homopolymer, Polypropylen Blockcopolymer und Polypropylen Randompolymer verwendet. As the first polymer, for example, at least one of the materials polypropylene homopolymer, polypropylene block copolymer and polypropylene random polymer is used.

Als zweites Polymer wird beispielsweise mindestens eines der Materialien Polystyrol (PS), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyethylen (PE) verwendet. Insbesondere kommen Polyethylene der Typen LDPE (low density PE – PE niedriger Dichte), LLDPE (linear low density PE – lineares PE niedriger Dichte), MDPE (medium density PE – PE mittlerer Dichte), HDPE (high density PE – PE hoher Dichte), HMW-PE (high molecular weight PE – hochmolekulares PE) und UHMW-PE (ultra high molecular weight PE – ultrahochmolekulares PE) zum Einsatz. For example, at least one of polystyrene (PS), polymethyl methacrylate (PMMA) or polyethylene (PE) is used as the second polymer. In particular, polyethylenes of the types LDPE (low density PE), LLDPE (linear low density PE), MDPE (medium density PE) and HDPE (high density PE) are used. , HMW-PE (High Molecular Weight PE) and UHMW-PE (Ultra High Molecular Weight PE).

Da Polypropylen Randompolymer eine niedrigere Schmelztemperatur als Polypropylen Homopolymer und Polypropylen Blockcopolymer aufweist, kann das zweite Polymer auch Polypropylen Randompolymer sein, wenn das erste Polymer Polypropylen Homopolymer oder Polypropylen Blockcopolymer ist. Since polypropylene random polymer has a lower melting temperature than polypropylene homopolymer and polypropylene block copolymer, the second polymer may also be polypropylene random polymer if the first polymer is polypropylene homopolymer or polypropylene block copolymer.

Als zweites Polymer kommen besonders Materialien in Frage, die eine hohe Schmelzefestigkeit aufweisen und sich somit gut verschäumen lassen. As a second polymer are particularly suitable materials which have a high melt strength and thus can be foamed well.

Ein Vorteil bei der Zugabe von Materialien des Typs PE kann die Verbesserung der Fließeigenschaften der Schmelze sein. Dadurch bedingt kommt es zu einer Erhöhung des Ausstoßes des Extruders von beispielsweise bis zu 50% im Vergleich zu einer Rezeptur, die überwiegend aus dem erst genannten Polymer besteht. An advantage with the addition of materials of the type PE can be the improvement of the flow properties of the melt. As a result, there is an increase in the output of the extruder, for example, up to 50% compared to a recipe that consists predominantly of the first-mentioned polymer.

Als Granulierverfahren eignet sich insbesondere die Unterwassergranulierung. Ebenso ist auch eine Wasserringgranulierung anwendbar. In particular, the underwater granulation is suitable as granulation. Likewise, a water ring granulation is applicable.

Als Treibmittel kommt insbesondere mindestens einer der Stoffe Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Kohlendioxid oder Gemische davon in Frage. Bevorzugt wird das Verfahren mit gesättigten Kohlenwasserstoffen mit 3 bis 5 Kohlenstoff-Atomen durchgeführt. As propellant in particular at least one of the substances hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, carbon dioxide or mixtures in question. Preferably, the process is carried out with saturated hydrocarbons having 3 to 5 carbon atoms.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden näher erläutert. Embodiments of the invention will be explained in more detail below.

Beispiel 1: Example 1:

In einem Einschneckenextruder mit einem Durchmesser von 120 mm wird eine Mischung aus 70 Gew-% eines ersten Polymers Polypropylen-Block-Copolymer mit einem Schmelzindex von 0,3 g/10 min (nach ISO 1133 : 230 °C/2,16 kg) und 30 Gew-% eines zweiten Polymers HDPE mit einem Schmelzindex von 4,2 g/10 min (nach ISO 1133 : 190 °C/21,6 kg), dem als Additiv das Nukleierungsmittel Talkum zugesetzt ist, geschmolzen und gemischt. Der resultierenden Schmelze wird als Treibmittel Propan mit einem Anteil von 10% der gesamten Polymermasse zugesetzt. Am Ausgang des Extruders tritt die Schmelze durch eine Lochplatte eines Unterwassergranulators aus. Das Produkt ist ein geschäumtes, kugelförmiges Granulat mit einer Schüttdichte von 14 g/l. Das so erhaltene Schaumgranulat zeichnet sich dadurch aus, dass es bei der Weiterverarbeitung zu Formteilen eine um ca. 30% geringere Dampfmenge beim Versintern benötigt als ein Schaumgranulat, welches ausschließlich aus Polypropylen besteht. In a single screw extruder with a diameter of 120 mm, a mixture of 70% by weight of a first polymer polypropylene block copolymer having a melt index of 0.3 g / 10 min ISO 1133 : 230 ° C / 2.16 kg) and 30% by weight of a second polymer HDPE with a melt index of 4.2 g / 10 min (acc ISO 1133 : 190 ° C / 21.6 kg) to which the nucleating agent talc has been added as an additive, melted and mixed. The resulting melt is added as propellant propane with a proportion of 10% of the total polymer mass. At the exit of the extruder, the melt exits through a perforated plate of an underwater granulator. The product is a foamed, spherical granules with a bulk density of 14 g / l. The foam granules obtained in this way are characterized by the fact that, during further processing into molded parts, they require about 30% less steam during sintering than foam granules which consist exclusively of polypropylene.

Beispiel 2: Example 2:

In einem Einschneckenextruder mit einem Durchmesser von 120 mm wird eine Mischung aus 70 Gew-% eines ersten Polymers Polypropylen-Homopolymer mit einem Schmelzindex von 0,3 g/10 min (nach ISO 1133 : 230 °C/2,16 kg) und 30 Gew-% eines zweiten Polymers LDPE mit einem Schmelzindex von 1,9 g/10 min (nach ISO 1133 : 190 °C/2,16 kg), dem als Additiv das Nukleierungsmittel Talkum zugesetzt ist, geschmolzen und gemischt. Der resultierenden Schmelze wird als Treibmittel Propan mit einem Anteil von 10% der gesamten Polymermasse zugesetzt. Am Ausgang des Extruders tritt die Schmelze durch eine Lochplatte eines Unterwassergranulators aus. Das Produkt ist ein geschäumtes, kugelförmiges Granulat mit einer Schüttdichte von 14 g/l. Das so erhaltene Schaumgranulat zeichnet sich dadurch aus, dass es bei der Weiterverarbeitung zu Formteilen eine um ca. 30% geringere Dampfmenge beim Versintern benötigt als ein Schaumgranulat, welches ausschließlich aus Polypropylen besteht. In a single screw extruder with a diameter of 120 mm, a mixture of 70% by weight of a first polymer polypropylene homopolymer having a melt index of 0.3 g / 10 min ISO 1133 : 230 ° C / 2.16 kg) and 30% by weight of a second polymer LDPE with a melt index of 1.9 g / 10 min (acc ISO 1133 : 190 ° C / 2.16 kg) to which the nucleating agent talc has been added as additive, melted and mixed. The resulting melt is added as propellant propane with a proportion of 10% of the total polymer mass. At the exit of the extruder, the melt exits through a perforated plate of an underwater granulator. The product is a foamed, spherical granules with a bulk density of 14 g / l. The foam granules thus obtained are characterized by the fact that they require about a 30% smaller amount of steam in the sintering during further processing into moldings than a foam granulate which consists exclusively of polypropylene.

Als erstes Polymer kann auch Randompolymer verwendet werden. Random polymer can also be used as the first polymer.

Als zweites Polymer kann auch mindestens ein anderes Polyethylen wie beispielsweise LLDPE, MDPE, HMW-PE, UHMW-PE oder eines der Materialien Polystyrol oder Polymethylmethacrylat verwendet werden. As the second polymer, at least one other polyethylene such as LLDPE, MDPE, HMW-PE, UHMW-PE or one of the materials polystyrene or polymethyl methacrylate may also be used.

Als Granulierverfahren ist auch eine Wasserringgranulierung anwendbar. As a granulation method, a water ring granulation is applicable.

Als Treibmittel kann auch ein anderer Kohlenwasserstoff, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Kohlendioxid oder Gemische davon verwendet werden. Bevorzugt werden jedoch gesättigte Kohlenwasserstoffe mit 3 bis 5 Kohlenstoff-Atomen verwendet. As the blowing agent, other hydrocarbon, halogenated hydrocarbons, carbon dioxide or mixtures thereof may also be used. Preferably, however, saturated hydrocarbons having 3 to 5 carbon atoms are used.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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  • ISO 1133 [0020] ISO 1133 [0020]

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines extrudierten, aufgeschäumten Granulats, bei dem mindestens ein erstes Polymer Polypropylen mit einem Gewichtsanteil von 50% bis 95% und mindestens ein zweites Polymer mit einem Gewichtsanteil von 5% bis 50% in einem Extruder geschmolzen und gemischt werden, wobei vor, während oder nach dem Schmelzen mindestens ein Treibmittel zugesetzt wird, wobei das zweite Polymer einen niedrigeren Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt als das erste Polymer aufweist, wobei die Schmelze aus einem Extruderaustritt schäumend austritt und über eine danach angeordnete Schneidvorrichtung granuliert wird. Process for the production of an extruded, foamed granulate, in which at least one first polymer polypropylene with a weight fraction of 50% to 95% and at least one second polymer with a weight fraction of 5% to 50% are melted and mixed in an extruder, wherein during or after melting, at least one blowing agent is added, the second polymer having a lower melting point or softening point than the first polymer, wherein the melt exits foaming from an extruder exit and is granulated via a subsequently arranged cutting device. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Polymeren vor, während oder nach dem Schmelzen mindestens ein weiteres Additiv zugesetzt werden. Process according to Claim 1, characterized in that at least one further additive is added to the polymers before, during or after melting. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Polymer mindestens eines der Materialien Polypropylen Homopolymer, Polypropylen Blockcopolymer und Polypropylen Randompolymer verwendet wird. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that at least one of the materials polypropylene homopolymer, polypropylene block copolymer and polypropylene random polymer is used as the first polymer. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zweites Polymer mindestens eines der Materialien Polystyrol, Polymethylmethacrylat oder Polyethylen verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the materials polystyrene, polymethyl methacrylate or polyethylene is used as the second polymer. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Polyethylen der Typen LDPE, LLDPE, MDPE, HDPE, HMW-PE und UHMW-PE verwendet wird. A method according to claim 4, characterized in that at least one polyethylene of the types LDPE, LLDPE, MDPE, HDPE, HMW-PE and UHMW-PE is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Granulierverfahren Unterwassergranulierung oder Wasserringgranulierung verwendet wird Method according to one of the preceding claims, characterized in that underwater granulation or water ring granulation is used as granulation Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittel mindestens einer der Stoffe Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Kohlendioxid oder Gemische davon verwendet wird. Method according to one of claims 2 to 6, characterized in that is used as propellant at least one of the substances hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, carbon dioxide or mixtures thereof. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittel mindestens ein gesättigter Kohlenwasserstoff mit 3 bis 5 Kohlenstoff-Atomen verwendet wird. A method according to claim 7, characterized in that as blowing agent at least one saturated hydrocarbon having 3 to 5 carbon atoms is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Polymer Polypropylen Homopolymer oder Polypropylen Blockcopolymer und als zweites Polymer Polypropylen Randompolymer verwendet wird. Method according to one of claims 1 or 6 to 8, characterized in that is used as the first polymer polypropylene homopolymer or polypropylene block copolymer and as a second polymer polypropylene random polymer. Extrudiertes, aufgeschäumtes Granulat, hergestellt mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei im Granulat mindestens ein erstes Polymer Polypropylen mit einem Gewichtsanteil von 50% bis 95% und mindestens ein zweites Polymer mit einem Gewichtsanteil von 5% bis 50% enthalten ist. Extruded, foamed granules prepared by the method according to any one of claims 1 to 9, wherein in the granules at least one first polymer polypropylene with a weight fraction of 50% to 95% and at least one second polymer with a weight fraction of 5% to 50% is included ,
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