DE2747361A1

DE2747361A1 - Verfahren und einrichtung zur herstellung geschaeumter kunststoffe

Info

Publication number: DE2747361A1
Application number: DE19772747361
Authority: DE
Inventors: Joel Soulier
Original assignee: Isobax Barbier S A
Current assignee: Isobax Barbier S A
Priority date: 1976-10-22
Filing date: 1977-10-21
Publication date: 1978-04-27
Also published as: US4173608A; FR2368513A2; ES463087A1; CA1109528A; BE858824A; CH625259A5; FR2368513B2; JPS5391977A; GB1583914A; NL7711450A; IT1086965B

Description

DR. BERG DIPL-INO STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

Postfach 86 02 45 · 8000 München 86 Anwaltsakte: 28 477

ISOBOX-BARBIER, BANNALEC / FRANKREICH

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung geschäumter Kunststoffe

Die vorliegende Erfindung als Zusatz zur Hauptanmeldung P 26 02 379.0 betrifft Vervollkommnungen des Verfahrens und der Einrichtung zur Herstellung geschäumter Kunststoffe gemäß der Hauptanmeldung.

Die Hauptanmeldung soll insbesondere ein Herstellungsverfahren für unpclare geschäumte Kunststoffe schaffen, das dadurch charakterisiert ist, daß ein unpolarer Kunststoff

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M089)9882⁷2 Tdefranune: Bankkonten: Hypo-Bink München 44I0122SS0

988273VII/VIII/S BERGSTAPFPATEMT MOnchen ] (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

74 TELEX: 1 Bly« Vereinst»* München 45JlOO(BLZ 70020270)

3310 05245WBERCd Postscheck München «5343-80» (BLZ 70010080)

in Form von Teilchen (Körnchen, Kügelchen oder Perlen oder dgl.; im folgenden häufig als Granulat bezeichnet), der ein Schaum- oder Treibmittel enthält, mit einer polaren Flüssigkeit angefeuchtet wird und daß das so befeuchtete Granulat einer ultrahochfrequenten elektromagnetischen Strahlung in einem Resonanzhohlraum ausgesetzt wird.

Die Hauptanmeldung soll weiter eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Hauptanmeldung schaffen, die dadurch charakterisiert ist, daß sie am Ausgang eines Extruders ein Spritzmundstück aus nicht absorbierendem Material und mit kleinem Reibungskoeffizienten aufweist, das im Inneren eines durch ultrahochfrequente elektromagnetische Strahlung erregten Resonanzhohlraumes angeordnet ist: Die polare Flüssigkeit wird unter der Wirkung der ultrahochfrequenten Strahlung erhitzt und verdampft und bewirkt so das Aufschäumen der Teilchen.

Das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Hauptanmeldung erlauben somit ein stärkeres und vor allem gleichmäßigeres Aufschäumen zu erhalten als diejenigen nach den herkömmlichen Verfahren (z.B. Heizung durch Wasserdampf unter Druck).

Das Granulat, das zur Herstellung von Schaumkunststoffen dient, ist selbst sehr oft teilweise aufgeschäumt - oder

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vorgeschäumt bzw. vorexpandiert. Nun ermöglicht es die Anwendung des Verfahrens gemäß dem Hauptpatent auf die Vorschäumung bzw. Vorausdehnung der Teilchen des ,Kunststoffs, vorgeschäumtes Granulat zu erhalten, das völlig wasserfrei ist - im Gegensatz zur Vorschäumung bzw. Vorexpansion, die mit Hilfe von Wasserdampf durchgeführt wird - das im Verlauf des Vorschäumens selbst getrocknet wird, wodurch ein Trockenprozeß nach dem Vorschäumen überflüssig wird und dadurch sowohl die Dauer der Behandlung als auch die Herstellungskosten vermindert werden und eine kontinuierliche Durchführung der Vorschäumbehandlung möglich wird. Darüber hinaus erlauben das Verfahren und die Einrichtung gemäß der vorliegenden Zusatzanmeldung einerseits eine beträchtliche Verminderung der Lagerzeit der aufgeschäumten Teilchen (Rei fung genannt) vor der Formung, und andererseits auch Gegenstände aus geschäumten Kunststoffen mit vollkommenem Finish zu erhalten.

Die vorliegende Zusatzanmeldung schafft also ein Verfahren und eine Einrichtung zur Vorschäumung bzw. Vorexpansion von Teilchen bzw. Granulat aus Kunststoff im Hinblick auf die Herstellung von geschäumten Kunststoffen mit Hilfe des Verfahrens und der Einrichtung gemäß der Hauptanmeldung.

Die vorliegende Zusatzanmeldung schafft eine Einrichtung

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zur Herstellung vorgeschäumten Granulats, gekennzeichnet durch die Verbindung eines wärmedämmenden Resonanzhohlraumes mit einer Quelle ultrahochfrequenter elektromagnetischer Energie, einem Ferrit-Zirkulator, einem Wellenleiter, einer Schnecke zur Zuführung des vorzuschäumenden Kunststoffes, einer Dosierpumpe für die polare Flüssigkeit und einer Einrichtung zum Abführen der vorgeschäumten Teilchen.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung ist die Einrichtung mit einem Gebläse für warme Luft, deren Temperatur zwischen 50 und 100 C liegt, versehen.

Nach einer anderen Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung arbeitet der Ultrahochfrequenzgenerator zwischen 900 und 10.000 MHz und hat eine Leistung zwischen 1 und 200 kW.

Nach einer anderen Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung ist der Resonanzhohlraum kegelstumpfförmig mit rundem Querschnitt und mit einem Rührwerk und einem Gitter versehen.

Nach einer anderen Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung und um eine noch bessere Verteilung der Energie in dem Resonanzhohraum zu erhalten, weist dieser zwei

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Wellenleiter auf, die einen transversal-elektrischen Mode TE₀₁ und einen transversal-magnetischen Mode TM_Q1 liefern.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung befindet sich die Einrichtung zum Abführen der vorgeschäumten Teilchen am oberen Ende des Hohlraums .

Nach einer vorteilhaften Anordnung dieser Ausführungsform wird die Einrichtung zum Abführen der vorgeschäumten Teilchen durch ein Unterdruck- oder Sogsystem gebildet.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Anordnung dieser Ausführungsform ist die Einrichtung zum Abführen der vorgeschäumten Teilchen eine mechanische Abführeinrichtung, die an die Welle des Rührwerks angekoppelt ist.

Die Erfindung schafft außerdem ein Vorschäumverfahren für Kunststoffteilchen, die ein Schaum- oder Treibmittel enthalten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Teilchen in Form von Kugeln oder dergleichen mit einer polaren Flüssigkeit kontinuierlich gemischt werden, daß diese Mischung kontinuierlich in den Resoru_anzhohlraum der Einrichtung eingebracht wird, die mit einer ultrahochfrequenten Energiequelle verbunden ist, die die polare Flüssigkeit auf den

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Kunststoffteilchen verdampft und ihre Ausdehnung hervorruft, wobei darüber hinaus in den besagten Hohlraum noch warme Luft eingebracht wird, um den Dampf zu vertreiben, um in bedeutendem Ausmaß jegliche Kondensation auf den vorgeschäumten Teilchen zu verhindern und die sofortige Trocknung der besagten Teilchen zu bewirken, worauf die vorgeschäumten, getrockneten Teilchen aus dem Hohlraum abgezogen bzw. abgeführt v/erden.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die polare Flüssigkeit aus Wasser und wird im Verhältnis von 10 bis iJO Gew.? der vorzuschäumenden Teilchen hinzugefügt.

Gemäß der Erfindung wird die Verteilung der ultrahochfrequenten Energie im Resonanzhohlraum dadurch verbessert, daß zwei Polarisationen von Wellen gekreuzt weren.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Resonanzhohlraum während der ganzen Dauer des Vorschäumvorganges auf einer konstanten Temperatur gehalten, die vorzugsweise zwischen 70 und 100⁰C liegt.

Außer den vorhergehenden Ausbildungen weist die Erfindung noch weitere Ausbildungen auf, die aus der folgenden Beschreibung

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hervorgehen.

Die Erfindung betrifft insbesondere das Verfahren und die Einrichtung zur Herstellung von Teilchen aus vorgeschäumtem Kunststoff, gemäß den obigen Anordnungen, sowie die geeigneten Mittel zur Durchführung dieser Verfahren und zur Verwirklichung dieser Einrichtungen und die Gesamtverfahren und die Fertigungsstraßen,in denen die Verfahren und die Einrichtungen gemäß der Erfindung enthalten sind.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines bevorzugten Durchführungsbeispiels des Verfahrens mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung, worauf die Erfindung jedoch nicht beschränkt sein soll, näher erläutert.

Die Figur eeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Selbstverständlich werden das nachfolgende Durchfuhrungsbeispiel ebenso wie die nachfolgend beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Einrichtung nur zur Erläuterung des Erfindungsgegenstandes dargestellt und bedeuten in keiner Weise eine Beschränkung.

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Die erfindungsgemäße Einrichtung, die den Vorgang des Vorschäumens und der Trocknung der Kunststoffteilchen durchführt, setzt sich zusammen aus: einem kegelstumpfförmigen, kreisförmigen Resonanzhohlraum 9, der z.B. aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, der durch eine Quelle ultrahochfrequenter elektromagnetischer Energie 1, die durch ein Magnetron, das bei 2 M50 MHz schwingt, über einen kreisförmigen Wellenleiter 3 im Mode TM₀₁ erregt wird; einem Warmluftgebläse (75 C), das am unteren Ende des Hohlraums angeordnet ist, einer Kunststoffzuführeinrichtung, die eine Schnecke 5 und einen Fülltrichter 12 aufweist; einer Wasserdosierpumpe 6; einem Rührwerk 7, einem Gitter 11, das im Oberteil des Hohlraums angeordnet ist, durch das die warme Luft und das verdampfte Wasser entweichen; und eine Abführeinrichtung 8 für die geschäumten Teilchen. Der Resonanzhohlraum 9 ist wärmeisoliert (10).

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung wird nachfolgend anhand eines Durchführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, das nicht beschränkend sein soll, in der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert.

Eine Menge von 60 kg pro Std. von feuchten Perlen aus Polystyrol wird durch die Zuführung 5 in den Resonanzhohlraum 9 zusammen mit 1 kg Wasser, das in diesen mit Hilfe der Dosier-

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pumpe 6 eingebracht wird, zugeführt. Der Hohlraum 9 wird durch die ultrahochfrequente Energie erregt, die von der Quelle 1 auf die folgende Weise ausgeht: der kreisförmige Wellenleiter 3 wird durch den Magnetronoszillator 1 erregt und erregt seinerseits den Hohlraum 9 in dem die Verdampfung stattfindet. Das Rührwerk 7 wird angestellt, um die Zusammenballungen, die sich bilden könnten, zu vermindern.

Die ultraüochfrequente Energie verdampft das Wasser, das über die Perlen, die sich ausdehnen, verteilt ist. Der Wasserdampf und die warme Luft (die den Wasserdampf vertreibt und die Gefahr der Kondensation auf den vorgeschäumten Perlen vermindert oder ganz beseitigt) entweichen durch das Gitter 11, während die vorgeschäumten, trockenen Perlen (mit einer Feuchtigkeit von 0 - 0,5 %) durch die Abführeinrichtung 8 abgeführt werden. Diese Abfuhr kann beispielsweise mit Hilfe eines Unterdrucksystems oder mit Hilfe einer mechanischen Abführeinrichtung, die an die Wellen des Rührwerks gekoppelt ist, bewerkstelligt werden.

Um 1 kg Polystyrolperlen der Enddichte 20 g/l aufzuschäumen, bedürfte es 120 kcal, bzw. 0,14 kWh bei 2 i»50 MHz. Man gewinnt auf diese Weise 50 kg pro Std. an trockenen Perlen (ca. 0,2 % Wasser).

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Da die Einrichtung kontinuierlich arbeitet, ist es nötig, daß Magnetron 1 von reflektierten Wellen, die im Falle unzureichender Beladung auftreten könnten, mit Hilfe eines Ferrit-Zirkulators 2 zu isolieren; eine solche Vorrichtung verlängert die Lebensdauer des Magnetrons.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß, welche Durchführungs-, Verwirklich_,ungs- und Anwendungsarten auch immer gewählt werden, man Verfahren und Einrichtungen der kontinuierlichen Herstellung von teilweise aufgeschäumtem, oder präexpandiertera, Kunststoffgranulat erhält, die im Verhältnis zu den bekannten Verfahren und Geräten mit gleicher Zielsetzung, über die schon oben erwähnten hinaus, beträchtliche Vorteile bieten, insbesondere:

Den Vorteil, daß sie eine völlige Kontinuität der Herstellung erlauben;

den Vorteil, daß sie die sofortige Verwendung der vorexpandierten Perlen erlauben, was eine Verminderung des Umfangs der Einrichtungen, da die Lagerung vermieden wird, mit sich bringt, und demgemäß eine Verminderung der industriellen Her stellungskosten;

den Vorteil, den Dampf inmitten der Teilchen selbst zu erzeugen, wodurch eine gleichmäßige Verteilung des Stoffes

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erreicht wird, und das bei Atmosphärendruck, und die Beseitigung jeglicher Gefahr der Zusammenballung;

den Vorteil, daß wegen der Verdampfung des restlichen in den Teilchen enthaltenden Wasserdampfes durch die Heizung durch die Polystyrolwände hindurch (das vollkommen durchlässig bei f = 2 450 MHz isti ein völlig trockener Stoff erhalten werden kann; und

den Vorteil, daß ein Endprodukt erzeugt wird, dessen Qualität merklich verbessert ist im Vergleich zu der der Produkte, die erhalten werden, wenn die bislang bekannten Verfahren und Geräte angewandt v/erden.

Wie schon aus dem Vorstehenden hervorgeht, beschränkt sich die Erfindung keineswegs auf die Ausführungs-, Verwirklichungs- und Anwendungsweisen, die gerade ausführlicher beschrieben worden sind. Sie umfaßt vielmehr alle Abwandlungen, die dem Fachmann zur Verfügung stehen, ohne sich aus dem Rahmen und dem Bereich der vorliegenden Erfindung zu entfernen.

Patentansprüche

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Herstellung vorgeschäumter bzw. vorexpandierter Teilchen, gekennzeichnet durch die Kombination eines Resonanzhohlraumes (9) gemäß der Hauptanmeldung, der wärmegedämmt ist, mit einer Quelle ultrahochfrequenter elektromagnetischer Energie (1), einem Ferrit-Zirkulator (2), einem Wellenleiter (3), einer Schnecke (5) zur Zuführung des vorzuschäumenden Kunststoffes, einer Dosierpumpe (6) für polare Flüssigkeit und einer Abführvorrichtung (8) für die vorgeschäumten Teilchen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie ein Gebläse (4) für Warmluft aufweist, deren Temperatur zwischen 50 und 100⁰C liegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Ultrahochfrequenzgenerator (1) zwischen 900 und 10 000 MHz arbeitet und eine Leistung zwischen 1 und 200 kW aufweist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da-

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durch gekennzeichnet, daß der Resonanzhohlraum (9) kegelstumpfförmig mit rundem Querschnitt ist und mit einem Rührwerk (7) und einem Gitter (11) versehen ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k_t dadurch gekennzeichnet , daß sie zwei Wellenleiter aufweist, die einen transversal-elektrischen Mode TE_Q1 und einen transversal-magnetischen Mode TMq. liefern.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführeinrichtung (8) für die vorgeschäumten Teilchen sich am oberen Ende des Kohlraumes (9) befindet.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Abführeinrichtung (8) für die vorgeschäumten Teilchen ein Unterdrucksystem aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Abführeinrichtung (8) für die vorgeschäumten Teilchen eine mechanische Abführeinrichtung aufweist, die an die Welle des Rührwerks (7) ge-

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koppelt ist.

9. Verfahren zum Vorschäumen von Teilchen aus Kunststoff, die ein Schaum- oder Treibmittel enthalten, dadurch gekennzeichnet , daß die Teilchen in Form von Klötzchen oder Kugeln (Granulat) kontinuierlich mit einer polaren Flüssigkeit gemischt werden, daß diese Mischung kontinuierlich in den Resonanzhohlraum der Einrichtung eingeführt wird, der an eine Quelle ultrahochfrequenter Energie angeschlossen ist, die die polare Flüssigkeit auf den Kunststoffteilchen verdampft und deren Aufschäumen bzw. Ausdehnung hervorruft, wobei darüber hinaus warme Luft in den Hohlraum geführt wird, um den Dampf zu vertreiben, um in beträchtlichem Maß jede Kondensation auf den vorgeschäumten Teilchen zu verhindern und die sofortige Trocknung zu verursachen, wonach die vorgeschäumten, trockenen Teilchen aus dem Hohlraum abgeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die polare Flüssigkeit aus Wasser besteht und im Verhältnis von 10 bis Ί0 Gew.X der vorzuschäumenden Teilchen zugefügt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver-

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teilung der hochfrequenten Energie im Resonanzhohlraum dadurch verbessert wird, daß zwei Polarisationen von Wellen gekreuzt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzhohlraum während der ganzen Dauer des Vorgangs des Vorschäumens auf einer konstanten Temperatur, vorzugsweise zwischen 70 und 100°C,gehalten wird.

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