DE1454886C - Verfahren zur Herstellung von Pulvern aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pulvern hoher Reinheit aus bis zu einer Temperatur oberhalb ihres Schmelzbereiches gegenüber Heißwasser stabilen thermoplastischen Kunststoffen, bei dem eine unter Druck stehende Schmelze des Thermoplasten versprüht wird.

Es ist bekannt, Plaste durch Mahlen, d. h. mechanische Zerkleinerung, zu pulverisieren. Thermoplastische Kunststoffe sind jedoch durch trockenes Mahlen nur sehr schwer in Pulverform überzuführen, weil auf Grund der niedrigen Wärmeleitfähigkeit eine ausreichende Abführung der Reibungswärme verhindert wird, so daß der Plast während des Mahlens erweicht und zusammenbackt. Dieser wesentliche Nachteil kann in bekannter Weise dadurch vermieden werden, daß man das Material durch Besprühen mit flüssigem Stickstoff schnell abkühlt, wodurch ein stark brüchiges Material entsteht, das verhältnismäßig geringe Energiemengen zu seiner Zerkleinerung erfordert. Zu den erheblichen Kosten, die für den Betrieb einer solchen Anlage erforderlich sind, kommt noch die hohe Materialbeanspruchung der mechanisch arbeitenden Teile, so daß solche Anlagen relativ unwirtschaftlich sind, besonders wenn Korngrößen unterhalb 100 μΐη erhalten werden sollen.

Es ist weiterhin bekannt, durch Zusatz von z. B. 10 % Methanol zu Polyäthylen ein Material zu erhallen, das leicht zermahlcn werden kann. Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß neben den Kosten für die Mahlung noch die der Zumischung und Entfernung des Lösungsmitlcls notwendig werden.

lerner ist es bekannt, Polyolefine in Pulverform in der Weise herzustellen, daß man sie durch Erhitzen (inter Rühren /um Schmelzen bringt und die Schmelze unler weiterem Rühren abschreckt. Mit diesem diskontinuierlichen Verfahren können jedoch infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit der Polymeren nur geringe Durclisatzleistungeii erzielt werden.

Weiterhin ist es "bekannt, Plaste in geeigneten Lösungsmitteln zu lösen, die Lösungen zu versprühen und aus den Sprühtropfen das Lösungsmittel auszutreiben, wobei die Plaste in Pulverform anfallen. Geeignete Lösungsmittel hierfür sind Benzol, alkylsubstituierte Benzole, Cyclohexan, alkylsubstituierte und hydrierte Naphthaline, Paraffine und chlorierte Paraffine.

Ferner ist bekannt, Polyäthylen dadurch zu pulverisicren, daß man eine Schmelze des Polyäthylens, vorzugsweise in einem Lösungsmittel wie Benzol, Toluol, Trichlorethylen oder Paraffinwachs, durch eine Düse in einen Strom von Wasser, Luft oder eines anderen Gases versprüht.

Außerdem ist es bekannt, pulverförmige Plaste durch Mischen des Plastes mit einem Lösungsmittel-Nichtlösungsmittel-Gemisch und anschließendes Rühren bei hohen Temperaturen zu gewinnen. So werden z. B. für die Herstellung von Polyäthylenpulvern Gemische aus Kohlenwasserstoffen, wie Petroläther, Cyclohexan, Benzol, Octan oder Xylol, und einem stark polaren Lösungsmittel, wie Äthylenglykol, Äthanol, Methanol oder Butylalkohol, verwendet.

Ferner ist es bekannt, in eine Plastelösung ein Nichtlösungsmittel mit einer solchen Temperatur einzutragen, daß der Plast als körniges Pulver ausfällt und das Lösungsmittel gleichzeitig verdampft.

Weiterhin ist es bekannt, Plastepulver durch Abkühlung einer heiß gesättigten Lösung zu erhalten.

Alle mit Lösungsmitteln arbeitenden Verfahren bedingen einen vorherigen Lösungsprozeß des Plastes und anschließendes Entfernen des Lösungsmittels, was auf Grund der großen Oberfläche dei Plastteilchen und der begrenzt anwendbaren Tempcraturcn technologische Schwierigkeiten bereitet. Eine restlose Entfernung des Lösungsmittels ist jedocl· eine Voraussetzung für die allseitige Anwendbarkei der Pulver.

Außerdem sind Verfahren zur Herstellung vo; Plastpulvern durch Versprühen der geschmolzene Plaste in Kühltürmen bekannt. Bei diesem Verfahre, werden große Inerlgasmcngen benötigt, was höh Kosten verursacht.

Schließlich können Hochdruckpolyäthylenpulve durch Entspannen eines Reaktionsgemisches dircl· aus dem Hochdruckpolyäthylenreaktor gewönne werden. Dieses Verfahren bringt jedoch bei der EnI spannung von 1500 at auf Atinosphärcndruck un· wegen der Möglichkeit einer statischen Aufladun große Gefahren mit sich. Außerdem ist die Schutt dichte solcher Produkte stets sehr niedrig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ei technologisch einfaches und wirtschaftliches Verfal ren zur Herstellung von Pulvern besonderer Reinhe und hoher Schüttdichte aus thermoplastischen Kuns stoffen zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gi löst, daß man die Schmelze vor dem Versprühe mit unter Druck stehendem und eine Teinpcrati oberhalb des Schmelzbcreiches des Thermoplastt aufweisendem Heißwasser intensiv mischt und ώ Gemisch unter gleichzeitiger Abkühlung cntspuni Zweckmäßigerweise beträgt die Menge des Hei wassers mehr als 80 Gewichtsprozent des Theriil· plast-l leißwasser-( ionisches.

Die Abkühlung des Gemisches wird vorzugswei mit Luft oder Wasser vorgenommen.

Das Verfahren nach der Erfindung ist technologisch sehr einfach und aus diesem Grunde ohne kostspieligen Aufwand durchzuführen. Es ist lediglich eine Trennung Pulver—Wasser, d. h. ein Filtrier- und Trockenprozeß nach bekannten Verfahren, wie z. B. Filtrieren über ein Drehfilter und anschließende Strömungstrocknung, notwendig. Durch Variieren der Heißwassertemperatur und -menge können Pulver bis 30 μπα in hohen Durchsatzmengen hergestellt werden.

Man erhält ein feinkörniges, kugelförmiges Pulver sehr hoher Reinheit und mit einem relativ engen Kornspektrum.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind von den Thermoplasten z. B. Polyäthylenplaste bzw. -wachse, Polypropylen, Polystyrol und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymerisate pulverisierbar.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsform einer Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt, näher erläutert.

Der flüssige Thermoplast wird am Kopf einer Schneckenpresse, einem beheizten Druckbehälter oder aus einem drucklosen Behälter mit Hilfe einer Pumpe, z. B. einer Zahnradpumpe, oder auch direkt flüssig dem unter Druck stehenden Produktabscheider einer Syntheseanlage entnommen und über eine Einspritzdüse 1 einem Mischrohr 3 zugeführt, während gleichzeitig durch ein Einführungsrohr 2 Heißwasser zugespeist wird. Die Ausführung des Mischrohres 3 bedingt eine starke Turbulenz und damit eine intensive Vermischung der Thermoplastschmelze mit dem Heißwasser. Im Anschluß an das Mischrohr 3 erfolgt die Entspannung über eine Mischdüse 4 in das Abscheidegefäß 5, an dem ein Stutzen 6 für die Kühlwasser- oder Luftzufuhr, ein Abflußrohr 7 für das Pulver-Wasser-Gemisch sowie ein Abzugskanal 8 für Dampf und Luft angebracht sind.

Beispiel 1

Aus einem unter 250 at stehenden Hochdruckabscheider für Polyäthylen wurden bei 240° C durch ein Bodenventil je Stunde 15 kg Polyäthylenschmelze abgezogen und über eine Einspritzdüse einem 3 m langen Mischrohr mit einem inneren Durchmesser von 5 mm und einer periodischen -Anordnung von drei bauchigen Erweiterungen von je 40 mm Durchmesser und 150 mm Länge zugeführt. In das Mischrohr wurden zur gleichen Zeit je Stunde 165 kg Heißwasser von 30 at und 265° C eingeführt. Das so erhaltene Polyäthylen-Wasser-Gemisch wurde danach über eine Mischdüse in ein Abscheidegefäß 5 von 4 m Länge und 0,4 m Durchmesser auf Normaldruck entspannt. In dieses Gefäß wurden- gleichzeitig aus einem geschlossenen Kondensatkreislauf je

ίο Stunde 2 m^s Kondensat mit einer Temperatur von 20° C zur Kühlung eingedüst, so daß sich in dem Behälter ein Wasserschleier ausbildete. Durch ein Abflußrohr wurde das Kondensat mit dem entstandenen feinkörnigen Polyäthylenpulver kontinuierlich abgezogen und über einen Drehfilter von letzterem getrennt. Das Polyäthylenpulver wurde nach dem Abschälen von der Drehfiltertrommel einer Strömungstrocknung unterworfen. Das Kondensat wurde gekühlt und wieder dem geschlossenen Kreislauf zugeführt.

Das erhaltene Polyäthylenpulver wies zu 70 Gewichtsprozent eine Korngröße von 15 bis 20 μΐη und zu 30 °/o eine solche von 20 bis 30 μΐη auf.

Das auf diese Weise gewonnene Polyäthylenpulver ist besonders zum Wirbelsintern gut geeignet.

Beispiel 2

Einem Hochdruckabscheider wurden über ein Bodenventil je Stunde 18 kg Polyäthylenwachs mit einem Schmelzbereich von 109 bis 115° C und einer Härte von 372 kg/cm² entnommen und bei einer Temperatur von 240° C der im Beispiel 1 beschriebenen Apparatur zugeführt. In das Mischrohr wurden zur gleichen Zeit 150 kg unter einem Druck von 30 at stehendes Heißwasser mit einer Temperatur von 265° C eingespeist. Die Entspannung des Gemisches, die Kondensatzugabe sowie die Abtrennung des entstandenen Wachspulvers erfolgten gemäß

Beispiel 1.

Das Polyäthylenwachspulver wies zu 50 Gewichtsprozent eine Korngröße von 10 bis 18 μπα und zu 50 °/o eine solche von 18 bis 30 μΐη auf. Die Schüttdichte betrug 545 g/l.

Das erhaltene Pulver eignet sich insbesondere als Compoundierungskomponente für Paraffine.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Pulvern hoher Reinheit aus bis zu einer Temperatur oberhalb ihres Schmelzbereiches gegenüber Heißwasser stabilen thermoplastischen Kunststoffen, bei dem eine unter Druck stehende Schmelze des Thermoplasten versprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelze vor dem Versprühen mit unter Druck stehendem und eine Temperatur oberhalb des Schmelzbereiches des Thermoplasten aufweisenden Heißwasser intensiv mischt und das Gemisch unter gleichzeitiger Abkühlung entspannt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißwasser der Schmelze in einer Menge von mehr als 80 Gewichtsprozent des Thermoplast-Heißwasser-Gemisches zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung des Gemisches mit Luft oder Wasser vorgenommen wird.