DE2241616C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Polyadditionsharzzwischenprodukten - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von PolyadditionsharzzwischenproduktenInfo
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- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
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Description
45
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung von
Polyadditionsharzzwischenprodukten.
Es ist bereits aus der DT-OS 19 44 897 bekannt, daß die festen und/oder flüssigen Ausgangsstoffe für das
Harz dosiert in eine kontinuierlich arbeitende Misch- und Kneteinrichtung eingespeist werden, in der sie bei
kurzer Verweüzeit intensiv unter Wärmezufuhr in Längs- und Querrichtung gemischt, plastifiziert und
homogenisiert werden, worauf die plastische Mischung durch eine beheizte Düse kontinuierlich auf eine
Kühlstrecke ausgetragen wird, auf der sie erfaßt und geprägt wird, wonach schließlich die erstarrte, nun
spröde Mischung gebrochen und gemahlen wird. w
Das fertige Zwischenprodukt wird bei diesem Verfahren in Form eines Pulvers gewonnen und ist nicht
oder nur ganz gezielt vorvernetzt. Es ist dabei außerordentlich wichtig, daß der zugesetzte Härter
noch nicht reagiert hat, damit das Pulver bei der hS
Weiterverarbeitung, z. B. nach einem Schichtauftrag auf einen Gegenstand, unter Wärmezufuhr vernetzt und
vollständig ausgehärtet werden kann, b/w. daß es ermöglicht wird, daß das Pulver in einer beheizten
Presse zu aushärtbaren Teilen formbar ist. Mindestens
eines der zur Anwendung gelangenden Ausgangsprodukte stellt einen Polymer dar, an den durch Addition
reaktionsfähige, polymere oder monomere Substanzen angelagert werden. Die Reaktionen erfolgen dabei
schrittweise und die entsprechenden Zwischenprodukte erhalten damit zusammenhängende Eigenschaften, die
von schmelzbar, nur noch teilweise schmelzbar 'ms zu vollkommen ausgehärtet fortschreiten. Auch die physikalischen
Eigenschaften, wie beispielsweise die Viskosität und das Brechverhalten ändern sich. Es sind aber
dennoch bis zur vollkommenen Aushärtung des endgültigen Kunststoffproduktes reaktionsfähige Komponenten
vorhanden, die labil auf Druck und Temperatur reagieren.
Bei der Herstellung der Zwischenprodukte tritt eine Phase auf, bei der die einzelnen Komponenten eine
teigige bis flüssige, sehr klebrige Masse bilden. In diesem Zustand wird diese Masse aus der Misch- und
Kneteinrichtung durch eine Düse ausgetragen, und, um ein Ankleben der Masse an der Düse zu verhindern, ist
bekannt, diese zu beheizen. Es hat sich nun aber in der praktischen Anwendung des Verfahrens gezeigt, daß
diese Maßnahme allein noch nicht genügt, um im kontinuierlichen Dauerbetrieb über mehrere Stunden
ein ganz allmählich einsetzbares »Zufrieren" der Düse zu verhindern.
Bisher wurden üblicherweise beheizte Düsen mit einem länglichen Schlitz verwendet, um das austretende
Produktband möglichst breit und dünn zu formen, damit das Produkt, welches ein schlechter Wärmeleiter ist,
rasch und gleichmäßig abgekühlt werden kann. Beim Austrag durch eine solche Düse bildet sich aber eine
dünne, langsamer fließende Grenzschicht, welche dadurch eine längere Verweilzeit in der beheizten Düse
besitzt. Dies hat je nach der Reaktivität des zugesetzten Härters eine Aushärtereaktion zur Folge, so daß diese
Grenzschicht fest wird und am Metall der Düse haften bleibt. Es bildet sich danach eine entsprechende
Grenzschicht aus, der wiederum das gleiche Schicksal zuteil wird, d. h. welche sich schließlich auf die bereits
angelagerte erste Grenzschicht setzt. Je nach Reaktivität der Mischung geht dieser Prozeß mehr oder weniger
schnell vor sich, endet aber in jedem Fall mit einem Zusetzen der Düse, so daß der kontinuierliche Ablauf
unterbrochen werden muß.
Man hat sich bisher damit beholfen, entweder zwei Düsen vorzusehen, von denen jeweils eine an der
Maschine im Einsatz ist, währenddem die andere Düse gereinigt wird, wodurch sich aber nicht vermeiden läßt,
den Verfahrensablauf von Zeit zu Zeit, wenn auch nur kurz, zu unterbrechen. Eine andere Möglichkeit,
insbesondere bei der Verarbeitung von extrem schnell aushärtenden Produkten wurde darin erblickt, überhaupt
ohne Düse mit freiem Austritt des Produktes aus dem Schneckengehäuse zu arbeiten, was aber nicht
besonders wirtschaftlich ist, da beim Anfahren der Anlage ein großer Materialverlust zu verzeichnen ist.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, das bekannte Verfahren so 7ti verbessern, daß ein Zusetzen
der Düse selbst im kontinuierlichen Dauerbetrieb über Stunden und Tage mit Sicherheit vermieden wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die plastische Mischung mit einer
Temperatur im Bereiche von 50 —90°C aus der Misch-
und Kneteinrichtung ausgetragen und daß die Austragsdüse auf einer Temperatur von höchsten 5OT eehnllen
wird. Die genaue Temperatur hängt natürlich von der Reaktivität der Mischung ab.
Um eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, wird eine
heiz- und/oder kühlbare, kontinuierlich arbeitende Misch- und Kneteinrichtung mit rotierender hin- und
hergehender Welle, welche an ihrem Austrag eine heizbare Düse besitzt, an welche sich eine endlos
umlaufende Kühlstrecke anschließt, in deren Bereich eine Prägeeinrichtung angeordnet ist, der eine Brech-
und Mahleinrichtung nachgeschaltet ist Erfindungsgemäß wird die heizbare Düse als Runddüse ausgebildet,
deren Düsenöffnung von beiden Seiten der Düse her gleichmäßig bis auf einen, durch spitze Kanten
begrenzten Durchgangsquerschnitt abnehmend ausge- is bildet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes kann diese Düse eine an ihre
Austrittsöffnung bündig anschließende, heiz- oder kühlbare Rutsche besitzen, wobei es außerdem vorteilhaft
ist, wenn eine solche Düse im Inneren mit Kanälen versehen ist, durch die ein Wärmeaustausch lediurn
leitbar ist.
!m folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren und die zur Durchführung des Verfahrens geeignete
Vorrichtung näher erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird, auf der ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen, verbesserten Düse im Schnitt dargestellt ist.
Bei der Entwicklung des Verfahrens ist man von der Überlegung ausgegangen, daß die homogenisierten und
höchstens vorvernetzten Zwischenprodukte, welche noch reaktionsfähigen Härter enthalten, in einem
Bereich, der erheblich über dem Schmelzpunkt liegt, niedrig viskos sind, in einzelnen Teilchen aber bereits
auszuhärten beginnen. In diesem niedrig viskosen Zustand besitzen die Produkte hingegen eine nur sehr
geringe Klebrigkeit. In einem weiteren Temperaturbereich, der ca. zwischen 50 und 9O0C liegt, sind die
Zwischenprodi'kte einerseits zähplastisch und stark klebrig, andererseits ist die thermische Belastung
derselben aber stark reduziert und die Aushärtereaktion unterbleibt. Unter ca. 5O0C beginnen die Produkte zu
erstarren und gehen von einem plastischen Zustand in einen starren, spröden Zustand über, welch letzterer
ungefähr bei Raumiemperaiur erreicht wird. Im
letztgenannten Temperaturbereich kleben die Produkte nunmehr unmerklich, würden aber in der Austrittsdiise
sofort erstarren.
Bisher hat man also in der Austrittsdüse die für die so
Aufbereitung notwendige, zwar thermisch schonende, aber klebrige Dhase umgange.i, indem man die Düse so
stark aufheizte, daß das Produkt ohne zu kleben, in niedrig viskosem Zustand austreten konnte, mußte
dabei eine vollständige Aushärtung der sehr dünnen, an den Düsenwandungen langsamer fließenden Grenzschichten
in Kauf nehmen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun so vorgegangen, daß man das zähplastische Zwischenprodukt
mit einer Temperatur von 50 —9O0C, die im
einzelnen von der Art des verarbeiteten Produktes abhängt, konti uierlich durch eine Düse austrägt, deren
mit dem Produkt in Berührung kommende Fläche auf eine Temperatur von ca. Ή — höchstens 50'C geheizt
bzw. gekühlt ist. Bei dieser Temperatur besieht keine h5
Gefahr mehr, daß das Produkt anklebt. Hingegen besteht die Gefahr, daß es in der Stauzone der Düse
erstarrt und dieselbe zusetzt Dieser Gefahr wird dadurch begegnet, daß man die Düse nicht in der
allgemein üblichen Art mit Düsenlippen zur Führung des Materialstromes in der Stauzone ausgerüstet,
sondern eine Runddüse mit Einführung und Messerkante vorsieht, wodurch die Verweilzeit in der Stauzone
verschwindend klein wird. Neben diesem Vorteil hat es sich gezeigt, daß die fehlende Führung den weiteren
Vorteil mit sich bringt, daß durch das plötzliche Entspannen des Produktes ein breiter Materialstrom
gebildet wird, der auf die nachfolgende Kühleinrichtung geleitet wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer solchen Düse kann etwa wie aus der Zeichnung ersichtlich
ausgeführt sein. Das nur am Austragsende im Schnitt dargestellte Gehäuse der Misch- und Knetmaschine ist
mit 1 bezeichnet und endet in einem Flansch 2. In diesem Gehäuse 1 ist in bekannter Weise eine rotierende
Schneckenwelle 3 gelagert. Die Gehrv..;ewand 1 kann vorzugsweise mit einem Mantel 4 umgeben sein, so daß
in den dadurch gebildeten Zwischenraum 5 ein Wärmeaustauschmedium zur Heizung oder Kühlung
der Misch- und Knetmaschine einleitbar ist
Am Flansch 2 ist die Düse 6 befestigt Sie besitzt eine öffnung 7 in Form eines Doppelkonus, so daß ein
kleinster Durchgangsquerschnitt 8 gebildet ist, der sich auf beide Seiten der Düse hin gleichmäßig erweitert. Die
den kleinsten Durchgangsquerschnitt 8 begrenzenden Kanten sind als spitze Messerkanten 9 ausgeführt. Im
Bereiche des kleinsten Durchgangsquerschnittes 8 ist die Düse 6 mit Kanälen 10 ausgerüstet, durch welche ein
über Leitung Ii zugespeistes Wärmeaustauschmedium geleitet werden kann, um die Düse auf der vorbestimmten
Temperatur zu halten.
Bündig an die Austrittsöffnung anschließend ist eine Rutsche 12 vorgesehen, welche geneigt ausgeführt ist
und zur Ableitung des die Düse verlassenden Mattrialstromes dient. Diese Rutsche 12 ist hohl ausgeführt, so
daß in ihrem Innenraum 13 über eine Leitung 14 ein Warn jaustauschmedium geleitet werden kann, um die
Rutsche 12 auf der gleichen Temperatur wie die Düse 6 zu halten.
Beim Betrieb der bekannten, eingangs erwähnten Vorrichtung mit normal schnell härtenden Lackharzen,
die eine Aushärtezeit von 60 Sek. bei I8O°C besitzen,
mußte die üblicherweise verwendete Schlitzdüse alle 6 Stunden ausgewechselt werden, da sie bis dann so weit
zugesetzt war, daß ein einwandfreier Betrieb der Einrichtung verunmöglicht wurde. Bei extrem schnell
aushärtenden Lackharzen mit einer Aushärtezeit von 10—20 Sek. bei 1800C war der Einsatz einer Düse
überhaupt nicht mehr möglich bzw. wirtschaftlich nicht
mehr tragbar, da sie sich innerhalb kürzester Zeit zugesetzt hat.
Bei einem Versuch der Anmeldend mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düse hat sich
folgendes Resultat ergeben: Bei der Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens zur Aufbereitung von
extrem schnell aushärtenden Lackharzen mit einer Aushärtezeit von 10—20 Sek. bei 1800C wurde die Düse
und die Kutsche auf 450C gehalten, während das
Produkt mit einer Temperatur von 8O0C ausgetragen wurde. Bei einwandfreien Resultaten war nach 6 Stunden
Dauereinsatz nicht eier geringste Materialansatz an Jer Düse festzustellen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Aufbereitung von Polyadditionsharzzwischenprodukten,
wobei die festen und/oder flüssigen Ausgangsstoffe für das Harz dosiert in eine
kontinuierlich arbeitende Misch- und Kneteinrichtung eingespeist werden, in der sie bei kurzer
Verweüzeit intensiv unter Wärmezufuhr in Längsund Querrichtung gemischt, plastifiziert und homo- to
genisiert werden, worauf die plastische Mischung durch eine beheizte Düse kontinuierlich auf eine
Kühlstrecke ausgetragen wird, auf der sie erstarrt und geprägt wird, wonach schließlich die erstarrte,
nun spröde Mischung gebrochen und gemahlen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die plastische
Mischung mit einer Temperatur von 50—90°C aus der Misch- und Kneteinrichtung ausgetragen
und die Austragsdüse auf einer Temperatur von höchstens 50° C gehalten wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einer heiz- und/oder kühlbaren,
kontinuierlich arbeitenden Misch- und Knetmaschine mit rotierender und hin- und hergehender Welle,
welche an ihrem Austrag eine heizbare Düse besitzt, an welche sich eine endlos umlaufende Kühlstrecke
anschließt, in deren Bereich eine- Prägeeinrichtung angeordnet ist. der eine Brech- und Mahleinrichtung
nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die heizbare Düse (6) als Runddüse ausgebildet ist, deren
Düsenöffnung von beiden Seiten der Düse her gleichmäßig bis auf einen durch spitze Kanten (9)
begrenzten kleinsten Durchgangsquerschnitt (8) abnehmend ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, ladurch gekennzeichnet,
daß die Düse (6) eine an ihre Austrittsöffnung bündig anschließende, heiz- oder kühlbare
Rutsche (12) besitzt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (6) im Innern mit Kanälen (10)
ausgerüstet ist, durch die ein Wärmeaustauschmedium leitbar ist.
Priority Applications (4)
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