DE1805694A1

DE1805694A1 - Verfahren zur Herstellung von Perlen aus geschaeumten Thermoplasten

Info

Publication number: DE1805694A1
Application number: DE19681805694
Authority: DE
Inventors: Jean Battigelli
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1967-11-14
Filing date: 1968-10-28
Publication date: 1969-08-07
Also published as: IE32389B1; FI50945C; IE32389L; BE723723A; LU57300A1; NL161482C; NO131921C; FR1552124A; SE365455B; NL6813408A; ES360271A1; FI50945B; GB1228450A; NO131921B; NL161482B

Description

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Fernsprecher: 5 W 30 ¹^ ' 598012

"5" Dipl.-lng. W. Herrmann-Tr«nt«pohE ^!98013

Telegrammenichrlft: batcutamva/Xitc Teiegrammanschrlit: Bahrpatente Herne PATtNTANWALIt Bebeiipat München Telex 08 229 853 Telex 05 Hi «2

ρ- ~] Bankkonten:

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Verfahren zur Herstellung von Perlen aus f<eschäximten 'thermoplasten.

Gründung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung· von Perlen aus thermoplastischem Zellmaterial geringer Dichte, die agglomerierfähig zur Bildung von Blöcken, Platten oder Werkstücken beliebiger" l'Ortn sind.

Das eingesetzte Material liegt im allgemeinen in i'orm von Granulaten, ötö.bchen oder Kugeln, vor, die ein iicDansionomittel enthalten, welches entweder im au/;ent)Iieic der Polymerisation des Monomeren oder nach dieser Polymerisation eingeführt wird. 3ei diesem Material handelt es sich in vielen Anwendungsfallen um Polystyrol; es kann aber auch aus Poly3ulfonen oder anderen thermoplastischen organischen ggf. i'euerfestmachern zugeordneten i-Laterialien bestehen.

Sine erste behandlung formt dieses Material in zellenartige Perlen einer spezifischen Üchüttdicb.te um, die meistens zwischen

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15 und 100 kg/m⁵ liegt. Diese Behandlung besteht daruberhinaus meistens darin, daß das Material bis auf seine Erweichungstemperatur erwärmt wird. Das Expansionsmittel, im allgemeinen ein flüchtiges Produkt, ruft dann das Auftreten einer großen Anzahl kleiner Zellen hervor und formt so das ursprünglich kompakte Material in eine Art Schaum um, dessen Fragmente "Perlen¹⁸ genannt werden. Diese Perlen enthalten noch in diesem Stadium ein Expansionsmittel, derart, daß eine neue thermische Behandlung sie aufbläht oder dehnt.

Oft benötigt man leichtere Palen, die entweder für die Pierstellung durch !Formen von Blöcken, Platten und verschiedenartigsten Teilen nach den üblichen Verfahren der Expansion durch Einwirkenlassen von Dampf unter einem Druck größer als dem atmosphärischen Druck verwendet werden oder für die Herstellung von Platten oder Teilen unterschiedlichster Form nach dem Agglomerationsverfahren durch Verdichtung, wie es in der Französischen Patentschrift 1 440 106 vom 15. April 1965 beschrieben ist. Um leichtere Perlen zu erhalten, führt man einen neuen Heizzyklus mit dem Dampf durch oder man arbeitet nach einem Verfahren, bei dem man heiße Luft oder gesättigten Dampf bei atmosphärischem Druck zur Einwirkung kommen läßt, wie in der Französischen Patentschrift 1 440 075 vom 14. April 1965 beschrieben.

Demgegenüber besteht das Verfahren nach der Erfindung im wesentlichen darin, überhitzten Dampf bei atmosphärischem Druck zur Behandlung der Granulate durch Wärme zu verwenden.

Die Anmelderin hat festgestellt, daß die Verwendung überhitzten Dampfes es ermöglicht, Perlen einer geringeren Schüttdichte zu erhalten und damit leichtere und somit preiswertere Produkte herzustellen. Da die Dampfbehandlung bei atmosphärischem

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Druok erfolgt, erhält man darüberhinaus eine Vereinfachung 'der benötigten Anlage. Man kann nämlich, mit einem einfachen kontitionierten Förderer arbeiten, um diesen Vorgang vorzunehmen, wogegen, wenn man Dampf unter Druck verwendet, es notwendig wird, mit geschlossenen Kammern oder Räumen, "beispielsweise Autoklaven, zu arbeiten, die sich für das kontinuierliche Arbeiten schlecht eignen.

Der bei atmosphärischem Druck überhitzte Dampf kann verwendet werden, um expandierfähige, das !reibmittel enthaltende Granulate zu behandeln und deren Vorexpansion bzw. Vorschäumung zu erhalten.

Die Kurven entsprechend Pigur 1 der beiliegenden Zeichnungen zeigen, welche erheblichen Auswirkungen die Verwendung überhitzten Dampfes bei der Herstellung leichter expandierter Granulate hat. Bs handelt sieh um Polystyrolgranulate, die mit ei-

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ner reellen Schüttdichte von 1300 kg/m eingesetzt werden. Auf der Ordinate sind die ExpansionsVerhältnisse R aufgetragen, d.h. die Verhältnisse der reellen Schüttdichten, auf der Abszisse ist jeweils die Verweilzeit der Granulate im Dampf in Minuten aufgetragen. Die Kurve I entspricht einer Behandlung bei gesättigtem Dampf von 100⁰O. Die Kurve II entspricht einer Behandlung bei -überhitztem Dampf und ajbmosphärischem Druck von einer !Temperatur von 117⁰O. Es zeigt sich, daß für die gleiche Behandlungszeit von 2 Minuten das Expansionsverhältnis bei etwa 43 für die Behandlung mit gesättigtem Dampf (Punkt A) liegt, wogegen es auf etwa 68 bei der Behandlung mit überhitztem Dampf (Punkt B) steigt.

Der überhitzte Dampf bei atmosphärischem Druck kann ebenfalls nach dem Verfahren der Stanzösisclien Patentschrift 1 440 075 eingesetzt werden, die oben genannt wurde, entweder um die Vorexpansion der Granulate herbeizuführen oder die abschließende

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Dampfbehandlung oder amoli im die beiden Behandlungen äiö?ohzuführen. . ,

Die Kurven der %gur 2 der Zeichnungen beziehen sich a&f eine Behandlung "bei atmosphärischem Druck der Perlen aue expandiert em Polystyrol, die Tor der Behandlung eine Schüttdichte von 12 kg/m aufweisen. In-den Kurven sind auf der Ordinate. die Verhältnisse zwischen den Schüttdichten vor und iiaeii der Behandlung und auf der Jlbesisse die Verweilzeit in Sekunden der Perlen im Dampf aufgetragenφ

Die Kurve III entspricht einer Vorerwärmung -der Perlen "in luft ■biß zu einer Temperatur von, 117⁰O₁ gefolgt von einer- Verwelizeit in gesättigtem 'Dampf von 100⁰O. Man erhält ein Expansionsverhältnis von 2,1 für eine Verweilzeit im Dampf vom 50 Sekunden (Punkt 0). Die Kurve IV entspricht der Verwendung einer Vorerwärmung in Luft bis zu einer Temperatur von 117⁰O, gefolgt von einer Verweilzeit· im überhitzten Dampf» dessen Temperatur in Kontakt mit den Perlen Aahe 115° bis 117⁰O-liegt. Das Expansionsverhältnis überschreitet also den Wert 3 für eine Verweilzeit im Dampf von 30 Sekunden (Punkt D), &„1ju die Perlen haben eine Schüttdichte kleiner als 4 kg/m erreicht.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Behandlung von Granulaten oder Perlen mittels überhitzten Dampfes.

Eine Ausführungsform dieser Vorrichtung, die insbesondere zur Behandlung von Perlen geeignet ist, ist in Figur 3 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt.

Die Vorrichtung weist einen Aufgabetrichter bzw. Behälter 1 auf, der die Perlen 2 aufnimmt, welche in einer Leitung 3 durch

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das Trägermedium Luft angeliefert werden, die Rohrleitung mündet in den Aufgabebehälter. Diese Luft kann gegebenenfalls zwischen 30 und 60⁰O erwärmt sein, um eine vorherige Konditionierung der Perlen während ihres Transportes sicherzustellen. Bei Austritt aus dem Aufgabetrichter werden die Perlen auf ein Transportband 4 »erteilt. Das Transportband besteht aus einem Drahtnetz mit ziemlich feinen Maschen, um zu verhindern, daß die Perlen zwischen die Maschen gelangen und so die Permeabilität des Transportbandes für Luft und Dampf vermindern.

Das Transportband 4 ist im Inneren eines aus mehreren Abschnitten bestehenden Tunnels 5 angeordnet.

Im ersten Abschnitt 6 werden die Perlen durch Warmluft erwärmt, welche bei geringer G-eschwindigkeit zwischen einem unteren Kasten 7 und einem oberen Kasten 8 zirkuliert. Diese Luft wird im Kreislauf durch einen Ventilator rückgeführt und muß wieder erwärmt werden, bevor sie von neuem in den Kasten 7 bei einer Temperatur nahe 130⁰C oder mehr entsprechend den Wärmeverlusten des Kreises und der Kästen eingeführt wird, derart, daß die Perlen auf eine Temperatur in der Nähe von 110° bis 115⁰O erwärmt werden. Die Durchlaufzeit der Perlen im Abschnitt 6, wo sie der Wirkung von Warmluft ausgesetzt werden, kann in der Größenordnung von 30 Sekunden liegen.

Die Perlen gelangen dann in den zweiten Abschnitt 9 des Tunnels. In diesem Abschnitt führen Dampfverteilereinrichtungen 10 den vorher auf atmosphärischen Druck entspannten Dampf ein, der im übrigen auf eine Temperatur überhitzt wurde, die ausreicht, damit unter Berücksichtigung der Wärmeverluste des Kreises SBine Temperatur 115° bis 117⁰O bei Austritt aus den Verteilereinrichtungeu und in Kontakt mit dem oberen Teil des vom Pördor-

I be band 4 transportierten Perlenbette$ /trägt. Die Verweildauer der Perlen dieses Abschnittes kann in der Größenordnung von

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40 Sekunden liegen. Sine Ansaugung durch einen Kasten 11 unterhalb des !Förderbandes zwingt den Dampf, quer durch, das Perlenbett zu treten und läßt dieses am !Förderband haften, wodurch. aie regelmä0ige Mitnahme des Materials während der Behandlung begünstigt wird.

Die Expansion der Perlen wird im allgemeinen von einer leichtem Agglomerierung "begleitet, deren Nachteile leicht durch ein Brech- oder Verteilersystem^vermieden werden, welbhw ebenfalls aazu dient, die expandierten Perlen auf einen förderer 13 fallenzulassen, der sie aus der Maschine herausträgt. Die expandierten Perlen können dann von einer pneumatischen !Transportvorrichtung wieder aufgenommen werden. Eine Bürste 14 beseitigt aus den Maschen des Förderbandes die Perlen, die sich sonst hier hinein setzen könnten.

Das Transportband 4 wird am Einlaß in den lunnel beim Durchlaufen des Abschnittes 6 erwärmt. Die Anordnung wird sorgfältig wärmeisoliert, derart, daß mit der zugeflihrten Wärme der erwärmten Luft optimal gewirtschaftet wird und die benötigten Dampfmengen auf ein Minimum reduziert werden.

Mit der als Ausführungsbeispiel beschriebenen und dargestellten Vorrichtung erhält man Polystyrolperlen, deren Schüttdichte nach dem Reifen bei 4 kg/m^ und weniger ausgehend von Perlen von 12 bis 20 kg/m liegt. Diese Reifung kann entweder durch einfaches Speichern über 24 Stunden oder durch eine Verweilzeit von etlichen Stunden bei einer Temperatur zwischen 20° und 70⁰G erhalten werden.

Diese Perlen eignen sich insbesondere zur Herstellung von Platten durch Verdichtung.

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Die Warmluft la ersten Abschnitt kann duroh gesättigtem Dampf von 10O⁰O eraetzt werden.

Vorteilhaft kann man anstatt gesättigtem Dampf in diesem ersten Abschnitt genauso wie im zweiten überhitzten Dampf bei einer lemäpratur Ton 115° - 117⁰C verwenden. Wirkt man auf die Gra-

nulate aus expandierfähigera Polystyrol mit einer wahren Dichte von etwa 1300 kg/m ein, so erhält man nach zwei Minuten Verweilzeit im überhitzten Dampf von 117⁰O Perlen von einer wahren Dichte von 18,7 kg/m , während man dann für die gleiche Verweilzeit in gesättigtem Dampf eine Dichte von 31,3 kg/m erhält. Im übrigen ist die minimal erreichte Dichte klar geringer bei einer Behandlung mit überhitzte« Dampf. Es ist

möglich, Perlen zu erhalten, deren Dichte von 16 kg/m im wesentlichen einer Schüttdichte von 8 kg/m entspricht.

Das Verfahren nach der Erfindung unter Behandlung thermoplastischer, bei überhitztem Dampf von atmosphärischem Druck expandierfähiger Thermoplaste kann nicht nur zum Expandieren von Granulaten angewendet werden, sondern kann auch dazu benutzt werden, expandierte Produkte, die bereits in Platten-, Bandoder /Lie^iger Profilform vorliegen, zu expandieren, um Produkte analoger Form jedoch von größeren Abmessungen zu erhalten.

Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich auch auf andere Materialien außer Polystyrol anwenden, insbesondere auf sämtliche expandierfähige thermoplastische Stoffe. Es genügt, für jeden dieser Stoffe die enge Temperaturzone festzulegen, bei der die Expansionsbehandlung die wirksamste ist, die gewählte temperatur iet eine Funktion der Erweichungstemperatur des Produktes. So wird für Stoffe von einer Erweichungstemperatur, die höher als die des Polystyrol liegt, beispielsweise bestimmte Polysulfone, die Behandlung unter Luft bei !Demperaturen

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zwischen 130° und 20O⁰O beispielsweise und unter überhitztem Dampf "bei atmosphärischem Druck und Temperaturen-von 120 0 "bis HO⁰O beispielsweise vorgenommen.

Patentansprüche

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Claims

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1.) VerfaTaren zur Herstellung von Perlen aus thermo-" plastischem, expandiertem bzw. geschäumtem Material, dadurch gekennzeichnet, daß überhitzter Dampf bei atmosphärischem Druck zur Wärmebehandlung der Granulate dieses Stoffes, der noch ein Expansions- bzw. Schäumungsmittel enthält, angewendet wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material Polystyrol ist.

3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material aus Polysulfonen besteht.

4.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem thermoplastischen Material fanerfeste Stoffe zugeordnet sind.

5.)" Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf auf eine Temperatur von 115° - 117⁰C überhitzt wird.

6.)"Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierfähigen Granulate oder Perlen aus Polystyrol einer ersten Warmluftbehandlung ausgesetzt werden, wobei diese luft eine Temperatur höher als 100⁰G, vorzugsweise nahe 110° - 115⁰C aufweist, wobei sich dann eine Behandlung unter überhitztem Dampf bei atmosphärischem Druck anschließt.

7.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Warmluftbehandlung durch eine Behandlung mit

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überhitztem Dampf bei atmosphärischem Druck ersetzt wird.

8.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Warmluftbehandlung die Granulate durch Behandlung mit überhitztem Dampf bei atmosphärischem Druck vorexpandiert werden.

9.) Verfahren nach einem der .vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß nach ihrer Vorexpansiori b'zw. Vorschäumung die Perlen einer Konditionierungs- oder Reifungsbehandlung ausgesetzt werden.

10.) Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf die Expansion expandier fähiger thermoplastischer Materialien in i'orm von Platten, Bändern oder Normteilen bzw. -körpern.

11.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in Abschnitte (6j 9) unterteilten Tunnel (5), in dem ein Transportband (4) umläuft, auf dem eingangsseitig die ein Treibmittel enthaltenden HLystyrolgranulate oder die Perlen eingeführt werden, wobei die Granulate oder Perlen im ersten Abschnitt (6) der Warmluftbehandlung und im folgenden Abschnitt (9) der Behandlung mit überhitztem Dampf ausgesetzt werden.

12.) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (6) zwei Kästen (7> 8) aufweist, die auf beiden Seiten des Transportbandes (4) angeordnet sind und zwischen denen Warmluft zirkuliert, die im Kreislauf durch einen Ventilator rückgeführt und vor der Wiedereinführung erwärmt wird.

13.) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,-

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daß der folgende Abschnitt (9) DampfVerteilereinrichtungen oder -rampen (10) aufweist, die Dampf oberhalb der Granulate oder Perlen einführen, der auf atmosphärischen Druck entspannt und auf eine Temperatur in der Größenordnung von 115° - 117⁰C überhitzt wurde, wobei ein Ansaugen auf der anderen Seite des Transportbandes (4) den Dampf dazu zwingt, quer durch das Bett aus Granulaten oder Perlen zu treten.

14.) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Behandlung mit Warmluft die Granulate einer Vorexpansion oder Vorschäumung mittels überhitzten Dampfes bei atmosphärischem Druck ausgesetzt werden, wobei die so vorgeschäumten oder vorexpandierten land vorzugsweise einer Reifung ausgesetzten Granulate anschließend in den ersten Abschnitt der Vorrichtung geführt werden, wo sie mit Warmluft behandelt werden.

15.) Perlen aus expandiertem oder geschäumtem Kunststoff, hergestellt nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 9.

16.) Geformte Artikel bzw. Formkörper wie Platten, Bahnen,

Bänder oder Streifen. , hergestellt durch Agglomerierung

von geschäumten baw. expandierten Perlen nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 9.

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