AT264810B

AT264810B - Verfahren zum Verformen von Polyäthylen hohen Molekulargewichts in einer Preßform

Info

Publication number: AT264810B
Application number: AT788764A
Authority: AT
Original assignee: Solvay
Priority date: 1963-09-24
Filing date: 1964-09-14
Publication date: 1968-09-10
Also published as: ES304201A1; NL6411022A; DE1273169B; CH438708A; BE637789A; GB1014799A

Description

Verfahren zum Verformen von Polyäthylen hohen Molekulargewichts in einer Pressform
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verformen von Polyäthylen hohen Molekulargewichtes in einer Pressform.

Polyäthylen mit sehr hohem Molekulargewicht, beispielsweise über lOG. besitzt bemerkenswerte mechanische Eigenschaften, insbesondere eine ungewöhnliche Schlagfestigkeit. Die Verformung dieses Polyäthylens durch die üblichen Verfahren des Auspressens oder des Spritzgusses ist jedoch wegen seiner Viskosität im geschmolzenen Zustand, die sehr hoch ist, praktisch unmöglich. Dagegen ist das Verformen dieses Materials durch Verpressen möglich, ein Vorgang, der aber wegen der langen Erwärmungsund Abkühlungszeit der Formen wenig angewendet wird.

Es wurden schon verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um dieses Verfahren des Verformens durch Verpressen zu verbessern und für das Einsetzen dieser Materialart geeigneter zu machen.

So hat man schon versucht, durch Verpressen unter einem Druck von 500 bis 1000 kg/cm und bei Raumtemperatur Vorformen herzustellen, die dann unter Druck erwärmt und hierauf in eine warme Form gebracht werden, worin sie gepresst und abgekühlt werden. Diese warme Form kann während der ganzen Dauer des Verpressens auf einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt des Polyäthylens, beispielsweise 75 C, gehalten und das Stück bei dieser Temperatur aus der Form genommen werden.

Ein solches Verfahren erlaubt offenbar den Zyklus des Verformens abzukürzen, weil das Erwärmen der Vorformen ausserhalb von der eigentlichen Form bewirkt wird und die letztgenannte auf einer konstanten Temperatur gehalten werden kann. Auch dieses Verfahren besitzt jedoch noch immer gewisse Übelstände. So erfordert es das Vorhandensein von zwei Pressen, von denen eine beträchtliche Drucke ausüben können muss. Ausserdem ist, verglichen mit der eigentlichen Verformungszeit, die für das Erwärmen der Vorformen notwendige Zeit ziemlich lang, weil sie etwa 30 min dauert.

Ein anderes Verfahren besteht darin, das Polyäthylen vorher plastisch zu machen, indem es während 10 bis 30 min in einem doppelwandigen starken Kneter auf eine höhere Temperatur als 1800C erwärmt wird. Das so weichgemachte Material wird dann in eine auf 180 bis 2000C gehaltene Form übertragen. worin es unter 100 kg/cm ! während 15 bis 30 min verpresst und dann während 1 h unter einem Druck von 200 bis 250 kg/cmz abgekühlt wird. Dieses Verfahren weist gleichfalls gewisse Übelstände auf.

Es erfordert insbesondere einen Presszyklus von einer Mindestdauer von lh 15 min, nicht gerechnet die für das Wiedererwärmen der Form vor dem nachfolgenden Verformungszyklus notwendige Zeit. Das Abkühlen von 1 h kann zweifellos bei der Verformung von Stücken von kleinen Abmessungen abgekürzt werden, aber die Dauer des Verpressens in der Wärme kann wegen der ungewöhnlich hohen Viskosität des geschmolzenen Produktes nicht geändert werden. Tatsächlich macht es der vorplastifizierte Zustand des in die Form eingeführten Materials notwendig, dasselbe starken Scherbeanspruchungen zu unterwerfen, welche innere Spannungen erzeugen können, wenn die Pressdauer in der Warme nicht ausreichend lang ist.

Es wurde nun ein Verfahren zur Verformung von Polyäthylen hohen Molekulargewichtes gefunden, das nicht mehr die erwähnten Nachteile aufweist und ausserdem erlaubt, geformte Gegenstände von sehr guter Qualität zu erhalten.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Polyäthylen in pulverförmigem
Zustand unter stetigem Rühren vorerwärmt und anschliessend in der pressform verformt wird.Bei dieser Vor- erwärmung wird das Polyäthylen vorzugsweise auf eine höhere Temperatur als einkristalliner Schmelzpunkt (130 bis 1350C) gebracht und die Pressform auf einer Temperatur etwas unterhalb des kristallinen
Schmelzpunktes des Polymers gehalten.

Die Agglomeration der Polymerteilchen bei der Vorerwärmung wird durch das stetige Rühren während der Vorerwärmung verhindert. Die Vorerwärmung kann insbesondere im Fliessbett oder kontinuierlich in einem Drehofen durchgeführt werden.

Es wurde ausserdem festgestellt, dass die nach Suspensionsverfahren hergestellten Polyäthylene hoher Dichte die Besonderheit besitzen, sich in Form eines feinen und regelmässigen Pulvers darzubieten, das sich besonders zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens eignet.

Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst also folgende Massnahmen :
Vorerwärmen unter stetigem Rühren, beispielsweise im Fliessbett oder in einem Drehofen, des Polyäthylens auf eine Temperatur über 130 bis 135 C, um das Produkt amorph zu machen ; Übertragen des warmen Pulvers in eine auf eine Temperatur von 120 bis 130 C gehaltene Pressform, d. i. eine Temperatur, bei der die Kristallisation des Polyäthylens schnell vor sich geht ;
Verpressen des Pulvers in der Form während einer ausreichenden Zeit, damit die Kristallisation des Polyäthylens vollständig sei ;
Herausnehmen des geformten Gegenstandes aus der Form ohne Kühlung der Form und Abkühlen des Gegenstandes ausserhalb der Form.

Ausser dem Vorzug, dass sich das erfindungsgemässe Verfahren durch einen sehr kurzen Verformungszyklus kennzeichnet, weil die Vorerwärmung sehr schnell verläuft und die Formen auf einer konstanten Temperatur gehalten werden, besitzt es noch die folgenden Vorteile :
Da der Hauptteil der Kristallisation, also das Schrumpfen, dann erfolgt, wenn das Material in der Form verpresst wird, ergibt sich daraus eine sehr gute Massgenauigkeit der geformten Gegenstände.

Da ausserdem das Material während seiner Verformung praktisch keine Scherbeanspruchungen erleidet, sind die erhaltenen Gegenstände praktisch frei von inneren Spannungen und ihre Massstabilität ist daher ausgezeichnet.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird in den nachfolgenden Beispielen weiter erläutert, doch stellen diese Beispiele keine Beschränkung der Erfindung dar, welche zahlreicher Abwandlungen fähig ist, ohne dass diese aus ihrem Bereich herausführen.
EMI2.1
lyäthylen in Pulverform mit folgenden Eigenschaften : innere oder echte Viskosität #i bei
1600C in Tetralin 21 dl/g spezifische reduzierte Viskosität nred in Tetralin 37 dl/g mittleres Molekulargewicht 4. 106 wirkliches spez. Gewicht 0,940 kg/dm scheinbares spez. Gewicht bei freiem Ausfliessen 0,240 kg/dm3 mittlerer Durchmesser der Körner 0, 35 mm
EMI2.2
rungsgas durch eine Verteilerplatte-2-eintritt.

Die Speisung mit Polyäthylenpulver erfolgt durch eine archimedische Schnecke-3-und der Überlauf des Fliessbettes ergiesst sich in einen Behälter --4--,
EMI2.3

Eintritt in das Fliessbett erwärmt. Vom Auslass dieses Fliessbettes gelangt das Gas in einen Zyklon --8--, wo es entstaubt wird.

Die Temperatur des in das Fliessbett eintretenden Fluidisierungsgases wird auf 1500C gebracht. Das am Auslass des Drehschiebers-5-gesammelte Produkt wird in eine auf 1200C gehaltene Positivform eingeführt, in der es unter einem Druck von 200 kg/cmZ während 5 min verpresst wird. Man öffnet dann die Form und nimmt eine noch warme Platte von 120 X 250 mm heraus, deren Dicke von der in die Form eingeführten Pulvermenge abhängt. Die Abkühlung dieser Platte erfolgt an der freien Luft.

Nach dem Abkühlen werden an dieser Platte die folgenden Eigenschaften ermittelt : Spez. Gewicht bei 230C, kg/dm s 0. 940
Verzerrungstemperatur (ASTM - D 648 -
66 ) C 81
Elastizitätsmodul in Beugung (ASTM-
D 747), kg/cm2 6000
Streckfestigkeit bei Zug (ASTM - D 638), kg/cmz 250
Dehnung beim Reissen auf Zug (ASTM-
D 638), % 500
Shore- D Härte 65
EMI3.1
C < -130Beispiel 2 : Polyäthylen der in Beispiel 1 beschriebenen Art wird durch Infrarotstrahlen in der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung erwärmt. Diese Vorrichtung besitzt einen Drehofen-10-aus Glas, der leicht zur Horizontalen geneigt und von Infrarotstrahlern --11- umgeben ist.

Dieser Ofen wird an seinem oberen Ende mittels einer vibrierenden Rutsche-12-gespeist ; sein unteres Ende entleert sich in die Schale einer Dosierwaage Die Temperatur des Pulvers und seine Menge können durch die Stärke der Infrarotstrahlung, die Geschwindigkeit der Umdrehung des Ofens und dessen Neigung so-
EMI3.2
fahren die gleichen Behandlungen. Die erhaltenen Platten haben die gleichen Eigenschaften wie diejenigen des Beispieles 1.

PATENTANPRÜCHE :
1. Verfahren zum Verformen von Polyäthylen hohen Molekulargewichtes in einer Pressform, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyäthylen in pulverförmigem Zustand unter stetigem Rühren vorerwärmt und anschliessend in der Pressform verformt wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyäthylen auf eine höhere Temperatur als sein kristalliner Schmelzpunkt vorerwärmt und die Pressform auf einer Tempera- tur etwas unterhalb des kristallinen Schmelzpunktes des Polymers gehalten wird.