DE1786475C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Verpackungs- oder Füllmaterial in loser Form - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruches 2.

Während die Merkmale im ersten Teil des Oberbegriffes auf das Hauptpatent 14 11 559 zurückgehen, sind die Merkmale im zweiten Teil des Oberbegriffes durch die FR-PS 11 42 158 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem für Verpackungszwecke geeignete, unregelmäßig gebogene, geschäumte Partikeln hergestellt werden können, die eine Querschnittsfläche von 8 bis 285 mm² und ein Verhältnis von mittlerer Länge zur Wurzel aus der Querschnittsfläche von mindestens 8:1 aufweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruches 1; eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in den Ansprüchen 2 und 3 gekennzeichnet.

Die Herstellung von kornigen aufgeblähten Teilchen zu Verpackungszwcckcn ist an sich durch das DT-GM 18O5 5bb bekannt, jedoch sind die Teilchen dort kubisch, prismatisch oder unregelmäßig zugeschnitten.

wobei indessen ihre Dimensionen in allen Richtungen ungefähr gleich sind.

Die Erfindung bringt erhebliche Vorteile mit sich. Während das bekannte aus aufgeblähten Teilchen bestehende Verpackungs- und Füllmaterial wegen der kompakten Teilchenform keine Schubkräfte aufnehmen kann und deshalb verpackte Gegenstände innerhalb des Verpackungsgefäßes nicht an der ursprünglichen Stelle festzuhalten vermag, besteht das erfindungsgemäße Haufwerk aus ineinander verbogenen, verkrümmten, verdrillten und verkringelten Partikeln und kann daher Schubkräfte aufnehmen und den verpackten Gegenstand an der ursprünglichen Stelle halten. Trotzdem ist das spezifische Gewicht dieses Haufwerks außerordentlich gering.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens könnte das Ausgangsmaterial über einen Aufgäbetrichter, wie bei der bekannten Einrichtung, nicht vorteilhaft und zweckmäßig auf das Förderband verteilt werden. Erst das mit einer speziellen Maschenweite versehene Trommelsieb nach der Erfindung sorgt nicht nur dafür, daß bei seinem Stillstand keine Patikeln, bei seiner Umdrehung aber ein ungestörter regelmäßiger Partikelfluß auf das Förderband gelangen, sondern die Siebanordnung bringt auch die Partikeln im wesentlichen einzeln auf das Förderband trotz der bereits unregelmäßigen Form und sichert dr.durüh nicht nur einen unbehinderten Aufblähvorgang jedes Partikels sondern auch ein Haufwerk von — im aufgeblähten Zustand — ineinander verkrümmten und verdrillten Partikeln.

Die Fig. 1 bis 3 der Zeichnung erläutern die erfindungsgemäße Einrichtung zur Herstellung eines Verpackungs- und Füllmaterials.
Im einzelnen stellen dar
F i g. 1 eine Seitenansicht der Einrichtung,
F i g. 2 eine Stirnansicht einer Zuführungssiebtrommel,

Fig.3 eine Mantelansicht der Zuführungssiebtrommel gemäß F ig. 2.

In F i g. 1 ist mit Bezugsziffer 4 ein Gestell bezeichnet; auf diesem Gestell ist eine Zuführungssiebtrommel 5 befestigt, und zwar mittels eines Trägers 6, an dem ein Lager 7 für eine Welle 8 befestigt ist. Ein Trichter 9 ist auf dem Gestell 4 unterhalb der Zuführungssiebtrommel 5 befestigt; ein Siebband 10 läuft unter diesem Trichter durch einen Spalt von ihm getrennt hindurch, an dem Gestell 4 entlang über Umlenkrollen 11 und 12. Weiter ist auf dem Gestell 4 nächst dem Trichter 9 ein Gehäuse 13 angebracht, das einen Teil des Siebbandes 10 umschließt. Eine Düse 14 ist unterhalb des Siebbandes 10 angeordnet. Durch sie strömt ein erhitztes, das Polymerisat nicht lösendes Strömungsmittel auf das Siebband 10 und in Kontakt mit den auf diesem geförderten Material, um dieses zu erhitzen. An dem Gehäuse 13 kann ein (nicht gezeichneter) Gasabzug angebracht sein. Die Zuführungssiebtrommel 5 und das endlos umlaufende Siebband 10 sind durch Elektromolore, vorzugsweise mit veränderbarem Getriebe, angetrieben. Die Zuführung der Partikeln zu der Zuführungssicbtrommel 5 erfolgt über eine Rinne 15, die zu einer Einlaßöffnung 16 der Siebtrommel führt. Die aufgeschäumten Partikeln weiden von dem Siebband 10 ausgeworfen und in einem Behälter 20 gesammelt.

Die F i g. 2 und 3 zeigen die Stirnseiten 17 und 18 des Zuführungsgerätes 5 mil der Eintrittsöffnung 16 und Längsbolzen 2·, welche die Stirnflächen in Abstand voneinander halten. Die Längsbolzcn 21 sind Vorzugs-

weise von dem Siebmantel 19 beabstandet, so daß sie bei Rotation der Zuführungssiebtrommel die Segmente aufrühren. Der Siebmantel 19 ist auf den Umfangen der Stirnplatten 17 und 18 befestigt. Die Maschenform des Siebes 19 kann beliebig sein, rund, hexagonal, oktagonal, quadratisch oder rechteckig; die ivlaschenweite ist so gewählt, daß ihre kleinste Dimension größer ist als die größte Querschnittsdimension der Partikeln, aber nicht größer als die halbe Länge der expansionsfähigen Partikeln, die in die Zuführungssiebtrommel eingespeist werden. Ferner ist die Maschenweite so gewählt, daß die größte Dimension der Siebmaschen kleiner ist als die Länge der Stücke. Dadurch ist sichergestellt, daß die einzelnen Partikeln aus aufblähbarem Polymerisat durch die Maschen hindurchfallen können, wenn die Zuführungssiebtrommel in Drehung versetzt wird.

Zum Betrieb der Einrichtung werden längliche Partikeln von aufblähbarem Polymerisat in gekrümmter, gebogener, gedrillter und gekringelter Form mit einer Dicke von 0,25 bis 5,0 mm, vorzugsweise 0,5 bis 2,5 mm, der Einlaßöffnung 16 zugeführt. Beste Resultate werden dann erzielt, wenn man längliche Partikeln aus aufblähbarem Polymerisat von zwischen 5 und 50 cm, vorzugsweise zwischen 5 und 20 cm Länge und dementsprechend von 0,25 bis 2,5 mm Dicke verarbeitet.

Die Drehzahl der Zuführungssiebtrommel 5 kann zwischen einer Umdrehung pro Minute und darunter bis zu 30 Umdrehungen pro Minute liegen; vorzugsweise liegt sie zwischen 5 und 20 U/min. Durch die Bewegung werden die einzelnen Partikeln voneinander getrennt und durcheinander geworfen, so daß sie einzeln durch die Maschen des Siebes 19 hindurchtreten können. Die durch die Maschen des Siebes 19 hindurchtretenden Partikeln gelangen durch den Trichter 9 auf das endlose Siebband 10, dessen Maschengröße beliebig sein kann, wenn sie nur klein genug ist, um die Partikeln zurückzuhalten. Beispielsweise können Dinsiebe mit Nr. 4 —20 verwendet werden. Daneben kann auch ein perforiertes Stahlband zur Anwendung kommen, z. B. ein Band aus rostfreiem Stahl mit einer Vielzahl von Löchern, deren Größen zwischen 0,4 und 3,27 mm Durchmesser liegen können. Das umlaufende endlose Band 10 transportiert die Partikeln zum Gehäuse 13, wo sie mit einem heißen nichtlösend wirkenden Behandlungsstrom, also Gas, Luft oder vorzugsweise Dampf, in Berührung gebracht werden. In dieser Zone tritt eine Erhitzung über den Erweichungspunkt des Polymerisats und über den Siedepunkt des flüchtigen organischen Schäumungsmittels ein. Diese Erhitzung reicht aus, um aus den einzelnen Partikeln aufgeblähte Körper zu machen. Die Einwirkungszeit des Heißbehandlungsmediums kann leicht dadurch reguliert werden, daß man die lineare Bewegungsgeschwindigkeit des Bandes 10 verändert. Gewöhnlich liegt die Behandlungszeit zwischen 3 und 30 Minuten. Die angewandten Temperaturen liegen zwischen 90 und 100⁰C. Die aufgeblähten Partikeln werden von dem Siebband 10 ausgeworfen und in dem Behälter 20 gesammelt.

Das der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Behandlung zugeführte Material besteht aus nichlline;:ien, gekringelten, gebogenen, verdrillten länglichen P.>riikeln aus einem thermoplastischen, aufschäumba. en Polymerisat. Diese Einzelstücke können durch F.xtriu ic· ren nach bekannten Fxtrusionsverfahren gewonnen werden. Dabei wird das thermoplastische Polymerisat oder Mischpolymerisat i:i Granaüenform jhiF eine Temperatur oberhalb seines Erweichungspunktes erhitzt und in einem Mischer so lange in Bewegung gehalten, bis eine homogene fließfähige Masse vorliegt. Diese Masse wird sodann zu verschiedenen Formen extrudiert, so z. B. zu Strängen, Stangen und Rohren. Die extrudierten Stränge, Stangen oder Rohre werden gekühlt und zu Partikeln geschnitten oder gebrochen.

Beispielsweise wird bei der Herstellung der ungeschäumten Stücke so vorgegangen, daß man ein Gel, welches aus einem geschmolzenen oder wärmeplastifizierten thermoplastischen organischen Polymerisat besteht, z. B. ein fließfähiges Gel von Polystyrol mit einem Gehalt von 5 bis 10 Gew.-% an flüchtigen organischen Treibmitteln wie Pentan oder Dichlordifluormethan, welches unter Druck darin gelöst ist, bei Temperaturen zwischen 90 und 110⁰C in eine Zone geringeren Druckes, etwa in Atmosphärendruck, auspreßt und das ausgepreßte Material dann rasch abkühlt. Das abgekühlte Material wird schließlich in Partikeln der gewünschten Länge zerschnitten und kann so direkt der erfindungsgemäßen Einrichtung zugeführt werden.

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung weiter:

Die Zuführungssiebtrommel 5 hatte einen Durchmesser von 45,8 cm und eine Länge von 35,6 cm. Der Siebmantel war 30,5 cm lang; die lichte Weite der Öffnungen betrug 1,27 cm χ 1,27 cm. Das endlose Siebband 10 war 30,5 cm breit und 1,8 cm lang. Es war aus einem Drahtgewebe mit einer durchschnittlichen Maschenweite von 0,59 mm hergestellt; das Gehäuse 13 war eine offene Kammer oder Haube mit einer Länge von 1,2 in und erstreckte sich über einen Teil des Siebbandes 10.

Der Zuführungssiebtrommel 5 wurde eine Charge von länglichen Partikeln eines aufblähbaren Polystyrols zugeführt. Das Polystyrol hatte eine Viskosität in einer 10%igen Toluollösung bei 25° C von 23 cps.; als Schäumungsmittel waren in dem Polystyrol 6,5% normales Pentan enthalten. Die länglichen Partikeln waren etwas gekrümmt, gebogen, verdrillt und gekringelt; es waren von einem Strang geschnittene Partikeln mit einer Dicke von 0,76 mm und einer Länge von 7,6 bis 10 cm. Die Zuführungssiebtrommel wurde mit einer Drehzahl von 6 U/h in Drehung versetzt. Dabei stellte sich eine Zuführungsrate von ungefähr 4,53 kg/h ein; die einzelnen durch das Sieb hindurchgehenden Partikeln fielen auf das endlose Siebband 10 und wurden durch das Gehäuse 13 mit einer Lineargeschwindigkeit von etwa 48,8 cm/min hindurchgeführt. Die Verweilzeit in der Behandlungszone innerhalb des Gehäuses 13 war also ungefähr 2,5 Minuten. Während des Durchgangs der Stücke mit dem Siebband 10 durch die Behandlungszone innerhalb des Gehäuses wurde Dampf mit einem Druck von 2,8 atü an die Unterseite des Siebbandes 10 herangeführt und in Berührung mit den auf diesem ruhenden länglichen Stücken gebracht. Die Dampfmenge war so bemessen,daß eine Erhitzung auf 95 bis 100⁰C eintrat. Die Partikeln wurden so zu Zellkörpern aufgeschäumt, die während der Aufschäumung eine weitere Verformung erfuhren. Dabei erhielt man schließlich Körper von ungefähr 6,36 mm Durchmesser und 7,6 bis 10 cm Länge. Die aufgeschäumten Körper wurden von dem Siebband entnommen und in einem Behälter 20 gesammelt. Die Raumwichtc der aufgeschäumten Formkörper war 32 g/l. Ähnliche Resultate .erhielt man, wenn andere aufblähbare Polymerisate, wie Mischpolymerisate von Styrol und Acrylnitril. Mischpolymere von Styrol und Methylmcthacrylat, Mischpolymere von Styrol und Vinylacetat, Mischpolymere von Styrol und Vinyltoluol oder Polyvinyltoluol anstelle von Polystyrol verarbeitet winden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Verpackungsoder Füllmaterial in loser Form, bestehend aus einer Vielzahl von Formkörpern oder Partikeln aus aufgeblähten, synthetischen, organische ilymerisaten, wobei die Partikeln eine Querst ,,iittsfläche von 8 bis 285 mm², ein Verhältnis von mittlerer Länge zur Wurzel aus der Querschnittsfläche von mindestens 8:1 aufweisen und unregelmäßig gebogen sind, gemäß Hauptpatent 14 11 559, und wobei in das wärmeplastifizierte Polymerisat ein Treibmittel mit unter dem Schmelzpunkt des Polymerisats liegendem Siedepunkt eingemischt, die Mischung in Stränge von bis zu 5 mm Durchmesser extrudiert und dabei so gekühlt wird, daß sie nicht aufschäumen kann, und wobei von den extrudieren Strängen Partikeln abgetrennt und die Partikeln zeitlich verschoben durch Erhitzen über die Erweichungstemperatur des Polymerisats und den Siedepunkt des Treibmittels aufgeschäumt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Partikeln von 50 bis 500 mm Länge abgetrennt werden und daß die Partikeln bei Temperaturen von 50 bis 70⁰C in flüssigem Heizmedium 30 bis 360 Sekunden heißbehandelt und sodann abgekühlt werden.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Zuführungsgerät, das die Partikeln aus aufblähbarem Polymerisat auf ein Förderband bringt, mit einer Heißbehandlungszone und mit einer Auswurfvorrichtung für die aufgeblähten Partikeln, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführungsgerät eine Siebtrommel (5) ist, deren Trommelsieb(19)-Maschenweite in der kleinsten Dimension größer ist als die größte Querschnittsdimension der zugeführten aufblähbaren Partikeln, aber nicht größer ist als die halbe Länge dieser Partikeln, und daß schließlich die größte Dimension der Maschenweite kleiner ist als die Länge der Partikeln.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband ein Siebband (10) ist.