DE2938721A1

DE2938721A1 - Verfahren zur herstellung von gegenstaenden aus vernetztem kunststoff und vorrichtung fuer die herstellung von vorvernetzem granulat

Info

Publication number: DE2938721A1
Application number: DE19792938721
Authority: DE
Inventors: Harry 3001 Wilkenburg Focht
Original assignee: Paul Troester MaschinenfabriK
Current assignee: Paul Troester MaschinenfabriK
Priority date: 1979-09-25
Filing date: 1979-09-25
Publication date: 1981-04-02

Description

Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus vernetztem
Kunststoff und Vorrichtung für die Herstellung von vorvernetztem Granulat Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus vorvernetztem Kunststoff und/oder Kautschuk aus einer ein Vernetzungsmittel enthaltenden Mischung, die plastifiziert und geformt wird und danach Vernetzungsbedingungen ausgesetzt wird sowie eine Vorrichtung für die Herstellung von teilweise unter Anwendung von UHF-Energie vernetztem Granulat oder Pulver oder Tropfen aus Gemischen aus Kunststoff und/ oder Kautschukinaterial.
Insbesondere die Herstellung von Strangmaterial mit hohen Arbeitsgeschwindigkeiten bereitet Schwierigkeiten, wenn es darum geht, das Kunststoff- und/oder Kautschuknaterial des Stranges nach der Formung zu vernetzen. Denn hohe Arbeitsgeschwindigkeiten bei der Strangherstellung machen es erforderlich, daß die Vernetzungsstrecken sehr lang werden. Das aber bringt eine Vielzahl von räumlichen und arbeitstechnischen Schwierigkeiten mit sich, weil das im Vernetzungsprozeß befindliche Material infolge seiner meist hohen Temperatur weich ist und daher über lange Strecken nur schwer beschädigungsfrei bei hohen Fördergeschwindigkeiten zu transportieren ist.
Vor kurzen entwickelte Verfahren zur Vernetzung von Gemischen aus Kunststoff und/oder Kautschuk Mit polaren Vermetzungsmitteln, die in einem UHF-Feld (elektromagnetisches Feld in Millimeter-, Zentimeter- oder Dezimeter-Bereich) wirksam verden und eine Vernetzung bei erhöhter Temperatur, die aber noch unter der Erweichungs- oder Kristallisationstemperatur des kunststoffes liegen kann, bewirken, fuhren zwar zu hervorragenden Vernetsungen, wenn der herzustellende Strang Mit einem Bruchteil der bei der Strangherstellung üblichen Arbeitsgeschwindigkeit hergestellt wird, bereiten aber erhebliche Schwierigkeiten hinsichtlich des Einbringens genligender Mengen von UHF-Energie, weil hier so hohe Energiedichten erforderlich sind, wie sie nur schwer realisierbar sind und weil URP-Vernetzungsstrecken nicht beliebig lang hergestellt werden kennen, da durch Reflektionen, Interferenzen und ähnliche Frescheinungen lange UHF-Behandlungs strecken nur schwer auf eine maximale Bnergiedichte einstellbar sind.
Mesen Schwierigkeiten begegnet die vorliegende Erfindung, deren rufgabe es ist, den gewünschten Vernetzungsgrad eines aus Kunststoff und/oder Kautschuk hergestellten Produktes auch mit erheblich weniger Energieaufwand zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es möglich ist, Gegenstände aus Kunststoff-und/oder Kautschuklischungen zu formen, die bereits in einem vorhergehenden Verfahrensschritt teilweise vernetzt sind. Die Vernetzung kann dann nach Formung des Produktes auf den gewtinechten Vernetsungsgrad gebracht werden, indem hierfür herkömmliche Verfahrensweisen mit einem erheblich geringeren Energieaufwand angewendet werden.
Die Erfindung besteht darin, daß der Plastifizierung und Formung eine in einer vorgeschalteten Verfahrensatufe teilweise versetzte Mischung aus Kunststoff- und/oder Kautschukmaterial zugeführt wird und daß nach der Formung die Restvernutzung vorgenommen wird.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Vorvernetzung an granulierteil, pulver- oder tröpfchenförmigem Material der Mischung vor genommen wird. Der Verfahreusstufe der Plastifizierung und Formung des herzustellenden Produktes wird dann entweder ein Gemisch aus unvernetztem Material und vorvernetztei Material, dessen Vernetzungsgrad homogen ist, zugeführt oder es wird dieser Verfahrensstufe ein Material zugeführt, dessen Vernetzungsgrad örtlich unhomogen ist, indem Oberflächenteile weniger stark vernetzt sind als innere Teile.
Material in Granulat-, Pulver- oder Tröpfchenfori mit derartig inhomogener Vernetzung kann zweckmäßigerweise derart hergestellt werden, daß die Vernetzung in einer Augenblick vorgenommen wird, in dem die Temperatur im Inneren höher, an der Außentläche niedriger als die Vernetzungsteiperatur ist. Das läßt sich z.B. dadurch erzielen, daß Material, dessen Temperatur homogen über der Vernetzungsteiperatur gelegen hat, einer plötzlichen abkühlung unterzogen wird. Da Kunststoff und Kautschuk schlechte Wärmeleiter sind, kühlt sich nur die Oberfläche, nicht aber das Innere ab, so daß hierdurch ideale Voraussetzungen für eine örtlich inhomogene Vernetzung geschaffen werden können.
Material mit einer derart örtlich inhomogenen Vernetzung eignet sich besonders gut für die ausführung des Verfahrens der Erfindung, weil bei einem nachfolgenden Plastitiziervorgang, wie er dem Verfahrensschritt der Formung des hersustellenden Produktes vorauszugehen hat, vernetzte Teilchen in unvernetztes Material schwimmen und bei der nachfolgenden Verfahrensstufe der Vernetzung nach der Formung des herzustellenden Produktes um die vorvernetzten Teilchen sich ein Netz bildet, welches in die vorvernetzten Teilchen hineinwächst, deren Vernetzungsdichte nach außen hin geringer als im Inneren ist. Hierdurch bildet sich aus einem Netz, das die vorvernetzten Teilchen umfaßt, durch Hineinwachsen der Vernetzung in die vorvernetzten Teilchen ein dichtes homogenes Netz. Dabei ist der Aufwand an Vernetzungsenergie insgesamt nicht kleiner geworden, es ist doch ein Teil dieser Energie bereits vor der Formung des herzustellenden Produktes dem Material zugeführt, so daß dieses vorvernetzt ist, während nach der Formung nur noch ein geringerer Teil an Energie am geformten Produkt anzuwenden ist, um die vollständige Vernetzung entsprechend des gewünschten Vernetzungsgrad auf zuwenden.
Dieses Verfahren läßt sich insbesondere mit solchen Vernetzern durchführen, die sensitiv gegenüber UHF-Energie sind. Denn Mischungen aus Kunststoff und/oder Kautschuk mit polaren Vernetzungslitteln können schadlos weit über die Erweichungsteiperatur erhitzt werden, ohne daß das Vernetzungsmittel in Radikale zerfällt und dabei eine Vernetzung einleitet.
Bei der Anwendung von UHF-Energie wird dann das Verfahren sodurchgeführt, daß nach der Mischung eines unpolaren Kunststoffes Mit einem Vernetzungslittel die Mischung durch ein UHF-Feld geleitet wird, dessen Stärke auf eine teilweise Vernetzung eingestellt ist, daß danach die Formung vorgenommen wird und daß anschließend in einem weiteren UKF-Feld die Restvernetzung vorgenommen wird.
Das Verfahren kann aber auch so durchgeführt werden, daß ein in beliebiger Weise vorvernetztes Material benutzt wird, bei dem die Vernetzung mit anderen Mitteln als denen eines UHF-Feldes eingeleitet und teilweise durchgeführt wird, und daß nach der Formung in einem UHF-Peld die Restvernetzung vorgenormen wird.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn vor der Durchführung der teilweisen Vernetzung im ersten UHF-Feld die Mischung auf eine höhere Temperatur als Vernetzungstemperatur gebracht wird, anschließend bei dieser Temperatur granuliert oder pulverisiert oder in Tröpfchen geteilt wird, wonach allein die Oberfläche der Granulat- bzw. Pulverteilchen bzw. Tröpfchen auf eine Temperatur unter der Vernetzungstemperatur gekühlt wird und anschließend die UHP-Behandlung im ersten UHF-Feld aufgenommen wird, wonach das erhaltene Produkt plastitiziert und geformt wird und anschließend erneut einer UHF-Peld zugeführt wird.
Es besteht die Möglichkeit, die Vorvernetzung mit einem anderen Vernetzer als die Restvernetzung durchzuführen. Das wird dort Vorteile haben, wo exakt isolierende Produkte gefordert werden, nicht aber in ausreichendem Maße polare Vernetzungsmittel zur Verfügung stehen, die im UHF-Peld ihre gesamte Polarität verlieren. In solchen Fällen wird man zweckiaßigerweise die Vorvernetzung mit einem unpolaren, die Restvernetzung Mit einen polaren Vernetzer durchführen.
In vielen Pillen ist es zweckmäßig, den Vernetzer für die Restvernetzung der Mischung erst nach der Vorvernetzung zususetsea. Das wird immer dann der Fall sein, wenn Vernetzer benutzt werden, die die Bedingungen der Plastitisiebung des Kunststoffes und /oder Kautschuks nicht beliebig lange ohne Zerfall oder sonstige Schädigung oder Beschädigung aushalten.
Für die Vorvernetzung wird man erfindungsgeiäß zweckmäßig eine Vorrichtung für die Herstellung von teilweise unter Anwendung von UHF-Energie vernet9tem Granulat oder Pulver oder Tropfen aus Gemischen aus Kunststoff- und/oder Kautschukiaterial verwenden, die sich dadurch auszeichnet, daß eine Plastifiziervorrichtung, eine Vorrichtung zur Formung von Materialsträngen, eine Vorrichtung zur Kühlung der Oberfläche der Materialstränge und eine Vorrichtung zur Vernetzung des Materials der Stränge zu einer Fertigungsstraße hintereinander angeordnet sind, wobei eine Schneidvorrichtung entweder hinter einer der der Plastifiziervorrichtung folgenden Vorrichtungen angeordnet ist. Mit einer solchen Vorrichtung läßt sich ein hervorragend für die Durchführung des Verfahrens geeignetes vorvernetztes Material herstellen.
Mit Vorteil kann die Schneidvorrichtung hinter der Vorrichtung zur Formung von Materialsträngen angeordnet sein. Es wird dann ein in For von Granulat, Pulver oder Tröpfchen fein zerteiltes Material erhalten, dessen Inneres vernetzt ist, während die gesaite Oberfläche unvernetzt bleibt. Dieses Material zeichnet sich dadurch aus, daß der Vernetzungsgrad des Kernes nach außen hin nach allen Seiten hin gleichmäßig abnimmt, so daß ein besonders gleichmäßiges Einwachsen der Vernetzung während des Verfahrensschrittes der Restvernetzung erfolgt.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Schneidvorrichtung hinter der Vorrichtung zur Vorvernetzung anzuordnen. In diesen Falle wird ein insgesamt stärker vorvernetztes Material erhalten, da nur die Umfangsfläche, nicht aber die durch das Schneiden entstandenen Stirnflächen unvernetzt geblieben sind.
Beim Aufbau dieser Vorrichtung wird zweckmäßigerweise dieser Aufbau so vorgenommen, daß die einzelnen Vorrichtungen hinter der Vorrichtung zur Formung der Materialstränge vertikal untereinander angeordnet sind. Dann kann die Behandlung der Stränge durch Schneiden und Anwendung von Vernetzungabedingungen in freien Fall der Materialteile erfolgen.
Bei der anwendung von UHF-En.rgie kann die Vorrichtung zur Kühlung der Oberfläche der Materialstränge und die Vorrichtung zur Vernetzung des Materials der Stränge als ein einziges Banteil ausgeführt werden.
Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten 1nsfiih:#gsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Anlage zur Herstellung von vernetzten Gegenständen; Fig. 2 eine andere Anlage dieser Art.
In der Anlage der Fig. 1 wird in dem Extruder 1 Kunststoff mit einem polaren Vernetzungimittel vermischt, homogenisiert und plastifiziert. Diese Masse wird im Spritzkopf 2 zu Strängen 3 ausgeformt, deren Oberfläche in der Kühlvorrichtung 4 einer Kühlung unterzogen wird. Die Stränge mit gekühlter Oberfläche durchlaufen dann den UHF-Applikator 5, der aus der URF-Generator 6 gespeist ist. Hinter dem UHF-Applikator 5 ist eine Schneidvorrichtung 7 angebracht, die die Stränge zu Granulat schneidet, das in den Trichter eines weiteren Extruders 8 fällt, dem ein Spritzkopf 9 nachgeschaltet ist, in welchem ein Strang geformt wird, der dann in dem UHF-Applikator 10 vollständig vernetzt wird. Dieser Strang 11 wird auf die Troeel 12 autgewunden.
Es besteht die Möglichkeit, dem Trichter des Extruders 8 neben dem vorvernetzten Material aus der Vorvernetzungsvorriohtung 1 bis 7 noch unvernetztes Material aus einem weiteren Extruder 13 zuzuführen, das im Spritzkopf 14 zu Strängen geformt und it der Schneidvorrichtung 15 zu Granulat geschnitten über ein Forderband 16 in den Trichter des Extruders 8 zur Herstellung des Endproduktes 11 zuzuführen. Im Extruder 8 wird dann eine Mischung aus vorvernetztei und unvernetztem Material hergestellt.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist die Schneidvorrichtung 7 direkt hinter dem Spritzkopf 2 angeordnet, so daß der UHF-Applikator 17, dem aus dem Generator 6 UHF-Energie zugeführt wird, von Granulatkörnern im freien Fall durchfallen ist. Dieser UHF-lpplikator 17 dient gleichzeitig als Kühlvorrichtung. Es wird hier Kühlgu über die Leitung 18 eingeleitet und über die Leitung 19 aus dem UHF-Applikator abgeführt. Das im UBF-dpplikator 17 vorvernetzte Material fällt wieder in den Trichter eines Extruders 8, mit dem das strangförmige Endprodukt 11 hergestellt wird.

Claims

Patentansprüche.

1. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus vernetztem Kunststoff und/oder Kautschuk aus einer ein Vernetzungsmittel enthaltenden Mischung, die plastifiziert und geformt wird und danach Vernetzungsbedingungen ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Plastifizierung und Formung eine in einer torgeschalteten Verfahrensstufe teilweise vernetzte Mischung zugeführt wird und daß nach der Formung die Restvernetsung vorgenoiien wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorvernetzung an granuliertem, pulver- oder tröpfchenförmigem Material der Mischung vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorvernetzung an Material vorgenouen wird, dessen Temperatur im Inneren höher, an der Außenfläche niedriger als die Vernetzungsteiperatur ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Mischung eines unpolaren Kunststoffes mit einem Vernetzungsmittel die Mischung durch ein UHF-Feld geleitet wird, dessen Stärke auf eine teilweise Vernetsung eingestellt ist, daß danach die Formung vorgenommen wird und daß anschließend in einem weiteren UUF-Feld die Restvernetzung vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Durchführung der teilweisen Vernetzung im ersten UHF-Feld die Mischung auf eine höhere Temperatur als Vernetzungstemperatur gebracht wird, anschließend bei dieser Temperatur granuliert oder pulverisiert oder in Tröpfchen geteilt wird, wonach allein die Oberfläche der Granulat- bzw. Pulverteilchen bzw. Tröpfchen auf eine Temperatur unter der Vernetzungsteiperatur gekühlt wird und anschließend die UHF-Behandlung im ersten UHF-Feld aufgenommen wird, wonach das erhaltene Produkt plastifi#iert und geformt wird und anschließend erneut einem UEF-Feld zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorvernetzung mit einem anderen Vernetzer als die Restvernetzung durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Vorvernetzung der Vernetzer für die Restvernetzug der Mischung zugesetzt wird.

8. Vorrichtung für die Herstellung von teilweise, insbesondere unter Anwendung von UHF-Energie, vernetztem Granulat oder Pulver oder Tropfen aus Gemischen aus Kunststoff- und/oder Kautschukmaterial mit einep Vernetzer, gekennzeichnet durch die Hintereinanderanordnung einer Plastifiziervorrichtung (1), einer Vorrichtung (2) zur Formung von Materialsträngen (3), einer Vorrichtung (4) zur Kühlung der Oberflache der Materialstränge (3) und einer Vorrichtung (5) zur Vernetzung des Materiales der Stränge (3) zu einer Fertigungsstraße, wobei eine Schmeidvorrichtung (7) hinter einer der der Plastifiziervorrichtung (1) folgenden Vorrichtungen (2,4,5) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidvorrichtung (7) hinter der Vorrichtung (2) zur Formung von Materialsträngen angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidvorrichtung (7) hinter der Vorrichtung (5) zur Vernetzung der Materialstränge angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Vorrichtungen (4,5,7) zur Behandlung der Materialstränge (3) hinter der Vorrichtung (2) zur Formung von Materialsträngen (3) vertikal untereinander angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung (4) und die Vernetzungsvorrichtung (5) zu einem einzigen Bauteil (7) zusammengebaut sind.