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Verfahren zur Lagerung einer stabilen Dispersion von festen Teilchen eines thermoplastischen, organischen Polymermaterials und eines Gases in einer Flüssigkeit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lagerung und Verwendung von thermoplastischen Materialien und insbesondere zur Lagerung und Verwendung von expandierten Pastenmaterialien.
In der brit. Patentschrift Nr. 1, 009,877 wird ein Verfahren zur Herstellung von mikrozellförmigen geschäumten Materialien beschrieben. Bei den in dieser Patentschrift beschriebenen Pasten ist es zur Gewinnung eines homogenen, expandierten Materials notwendig, die ungelierten geschäumten Pasten innerhalb kurzer Zeit nach ihrer Herstellung zu verwenden, da die Teilchen dazu neigen, beim Stehen zu agglomerieren. Ebenso ist es schwierig, ein befriedigendes Verfahren zu erhalten, um das ungelierte geschäumte Material aus dem Herstellungstrichter in die Geliervorrichtung überzuführen, ohne dass die Teilchen agglomerieren.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, nach welchem ungelierte geschäumte Pasten in dem expandierten Zustand über längere Zeiträume gehalten werden können, ohne dass sie Neigung zum Agglomerieren zeigen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lagerung einer stabilen Dispersion von festen Teilchen eines thermoplastischen organischen Polymermaterials und eines Gases in einer Flüssigkeit, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Dispersion kontinuierlich in einem Behälter mit einer solchen Geschwindigkeit rührt, dass im wesentlichen kein weiteres Gas in jene eingeschlossen wird und dass entweder verhindert wird, dass die in der Paste enthaltenen Polymerteilchen agglomerieren, oder dass gegebenenfalls gebildete Agglomerate bereits bei ihrer Bildung wieder zerfallen.
Geeignete Dispersionen enthalten weichgemachte Vinylehloridpolymere und-copolymere in der Form einer Dispersion von Polymerteilchen, die luftgefüllte Hohlräume aufweisen, in einem Weichmacher für jenes Polymer oder Copolymer. Die Erfindung ist besonders geeignet für die Lagerung von geschäumten Pasten, die in der brit. Patentschrift Nr. l, 00 9, 8 77 beschrieben sind. Andere Dispersionen, für welche die Erfindung geeignet ist, umfassen z. B. jene, in welchen der Schaum durch Einblasen eines Gases unter Druck oder durch Einmischen in ein verflüssigtes Gas bei niedriger Temperatur hergestellt wird.
Die Rührgeschwindigkeit hängt weitgehend von der Bauweise des Rührers und des Behälters ab und kann durch Versuche ermittelt werden, da keine empirischen Verhältnisse festgelegt werden können.
Jedoch ist es wesentlich, die Scherbeanspruchung der Dispersion auf ein Minimum herabzusetzen, wobei gleichzeitig eine genügend grosse Rührgeschwindigkeit gewährleistet wird, um entweder den Zerfall der gegebenenfalls gebildeten Teilchenagglomerate bereits bei der Bildung zu ermöglichen oder um die Bildung von Agglomeraten überhaupt zu unterbinden. Die Rührgeschwindigkeit soll nicht so gross sein, dass weiteres Gas in die Paste eingesogen wird. In diesem Zusammenhang ist die Konstruktion des Rüh-
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rers von wesentlicher Bedeutung.
Geeignete Rührbedingungen für die Lagerung der Dispersion können festgelegt werden, indem man von Zeit zu Zeit Proben der Dispersion entnimmt, diese geliert und ihre Dichte und Zellgrösse unter- sucht. Wenn gefunden wird, dass die Dichte der Proben des gelierten Schaumes mit zunehmender Lai gerungszeit der Proben vor dem Gelieren abnimmt, so sind die Rührbedingungen zu kräftig und in die
Dispersion wird Luft eingeschlagen. Wird festgestellt, dass die Zellgrösse der Proben des gelierten
Schaumes mit zunehmender Lagerungszeit der Proben vor der Gelierung zunimmt, dann sind die Rühr- bedingungen unzulänglich und die Gasblasen werden in der Dispersion agglomeriert.
Geeignete Bedin- gungen werden erzielt, wenn die Dichte und die Zellgrösse der von Zeit zu Zeit aus dem Behälter ent- nommenen gelierten Proben mit fortschreitender Lagerung in dem Behälter vor dem Gelieren im we- sentlichen keine Schwankungen zeigen.
Die Temperatur der Dispersion muss sorgfältig reguliert werden, da die optimale Rührgeschwindig- keit von der Viskosität und folglich von der Temperatur der Mischung abhängt. Vorzugsweise wird die
Dispersion wenn möglich bei Zimmertemperatur gehalten, um unnötige Heiz- oder Kühlvorrichtungen zu vermeiden. Jedoch kann es unter Umständen erforderlich sein, den Behälter mit Kühlvorrichtungen, wie z. B. einem Wassermantel auszustatten.
Nach diesem Verfahren kann die Dispersion über lange Zeiträume hinweg ohne Verschlechterung gelagert werden, solange das Rühren fortgesetzt wird. Wird das Rühren unterbrochen, so besteht die
Neigung zur Bildung von Agglomeraten, so dass die eingeschlossene Luft entweicht. Wird das Rühren wieder fortgesetzt, so kann man eine geschäumte Dispersion erhalten, jedoch weist der schliesslich ge- wonnene gelierte Schaum gegebenenfalls eine grössere Dichte auf, als wenn fortlaufend gerührt worden wäre.
Wenn die Dispersion aus dem Rührbehälter, welcher zweckmässigerweise ein Trichter ist, zu der
Geliervorrichtung übergeführt wird, soll die Förderleitung od. dgl. so kurz wie möglich gehalten und so stromlinienförmig wie möglich ausgebildet sein, um die Scherbeanspruchung herabzusetzen. Vorzugs- weise wird die Förderleitung, wenn sie nicht benutzt wird, von der nichtgelierten Dispersion gereinigt oder die letztere wird kontinuierlich im Kreislauf in den Trichter zurückgeführt.
Zur Förderung der Dispersion in der Förderleitung können weitere Verfahren angewendet werden ; diese Massnahme jedoch soll derart erfolgen, dass die Paste einem Minimum an Scherbeanspruchung unterworfen wird. Geeignete Pumpmittel sind komprimierte Gase oder mechanische Pumpen, die keine wesentliche Scherung ausüben. Beispiele solcher Pumpen sind die archimedische Schneckenpumpe und manche Typen von Kreiselpumpen, wie sie den mit der Förderung von Flüssigkeiten oder Pasten be- fassten Arbeitskräfte vertraut sind.
Die Erfindung wird an Hand des folgenden Beispiels, in welchem alle Teile Gewichtsteile sind, er- läutert, ist jedoch nicht auf jenes beschränkt.
Beispiel : Eine ungelierte geschäumte Dispersion wid aus den folgenden Bestandteilen herge - stellt :
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<tb>
<tb> Polyvinylchloridpolymerpaste <SEP> ("Corvie"P65/49) <SEP> 90 <SEP> Teile
<tb> Polyvinylchlorid-Granulatpolymer <SEP> ("Corvic" <SEP> D55/3) <SEP> 10 <SEP> Teile
<tb> welches <SEP> als <SEP> Viskositätserniedriger <SEP> wirkt
<tb> Phthalatgemisch <SEP> von <SEP> Alkylalkoholen
<tb> mit <SEP> 7 <SEP> bis <SEP> 9 <SEP> Kohlenstoffatomen <SEP> 45 <SEP> Teile
<tb> Dibutylphthalat <SEP> 20 <SEP> Teile
<tb> Kalziumdodecylbonzolsulfonat <SEP> 5 <SEP> Teile
<tb> Kaliumstearat <SEP> 2 <SEP> Teile
<tb> Äthylpalmitat <SEP> 1 <SEP> Teil.
<tb>
Das "Corvic" P65/49-Poylmer liegt in der Form nicht miteinander verbundener Cenosphären und Agglomeraten von Cenosphären vor. Cenosphären sind Teilchen mit im wesentlichen kugeliger oder kugelähnlicher Form mit einem nach aussen offenen inneren Hohlraum. Daher enthalten sie luftgefüllte Hohlräume. Die geschäumte Paste wird in einem Trichter kontinuierlich gerührt und zeigt nach 7 Tagen keinerlei Verschlechterung. Der Trichter und die angeschlossenen Fördereinrichtungen sind in den Zeichnungen abgebildet.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Trichters, Rührers und der Förderorgane, wobei ein Teil des Trichters zur deutlicheren Darstellung des Rührers abgeschnitten ist. Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch das Abnahmeende des Förderrohres.
Der in Fig. 1 dargestellte Trichter hat einen Innendurchmesser von 61 cm und einen konischen Bo-
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den --2--, der in einem Förderrohr --3-- endet. Im Trichter ist ein Rührer mit einer Gesamttiefe von 38, 1 cm angeordnet ; zwischen dem Rührer und der Innenwand und dem Boden des Trichters ist ein Spiel-
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den. Jedoch lieferte auch ein Geschwindigkeitsbereich von 30 bis 65 Umdr/min über längere Zeiträume zufriedenstellende Ergebnisse, bei kürzeren Zeiträumen waren auch höhere Geschwindigkeiten möglich.
Unter 30 Umdr/min zeigen gelierteproben des Schaumes während der Lagerungsdauer eine Erhöhung der Zellgrösse, wogegenbei über 65 Umdr/min die Dichte der gelierten Proben abnimmt.) Es ist keine Wasserkühlung erforderlich, jedoch wird gegen die Aussenwand des Trichters ein kalter Luftstrom gerichtet.
Die Aufhängung und die Antriebsorgane für den Rührer sind nicht dargestellt. Der Rührer weist eine einfache Konstruktion auf und besteht aus dem Aussenrahmen-6-, der sich von einem Rechteck mit aufgesetztem gleichschenkeligen Dreieck ableitet sowie aus drei vertikalen Schienen --7, 8, 9-- zwischen dem oberen und unteren Rahmenende.
Durch das Förderrohr --3-- kann die Paste im Trichter auf Grund der Schwerkraft einer durch einen Elektromotor --11-- angetriebenen archimedischen Schneckenpumpe-10-zugeführt werden. Als Auslass --12-- der Pumpe --11-- dient ein verstärkter Gummischlauch --13--, welcher an das in Fig. l und 2 gezeigte Abnahmerohr-14-angeschlossen ist. Bei --15-- ist ein Absperrhahn schematisch dargestellt, und das Abnahmerohr endet in einer Düse --16--, welche in den Einlass --17-- einer "Nova" NPI 60 - Schuhsohlenformmaschine einpasst.
Soll die Paste nicht verformt werden, so wird sie über die Pumpe--10--und den Gummischlauch--13--über das Abnahmerohr-14-in den Trichter-l-rück- geführt.
Das Abnahmerohr --14-- ist so weit als möglich stromlinienförmig ausgebildet. Die stromlinienförmige Ausbildung hat die Form einer konischen Fläche--18--des Verbindungsstückes --19-- zwischen dem Gummischlauch--13--und dem Hahn --15-- und ebenfalls die einer konischen Fläche --20-- bei der Düse --16--. Die Bohrung des Kanals --22-- des Hahnes --15-- hat dieselbe Grösse wie der Innendurchmesser des Entnahmerohres --14--, um Toträume zu vermeiden. Über die Aussenfläche der Düse - ist ein Polytetrafluoräthylenteil --21-- gezogen, welcher als Nichtwärmeleiter fungiert, wodurch vermieden wird, dass sie die Düse --16-- erhitzt, was zu einer Erhärtung der Paste und somit
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maschine führen würde.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Lagerung einer stabilen Dispersion von festen Teilchen eines thermoplastischen, organischen Polymermaterials und eines Gases in einer Flüssigkeit, d a d u r c h g e k e n n z e i c h, dass man die Dispersion kontinuierlich in einem Behälter mit einer solchen Geschwindigkeit rührt, dass im wesentlichen kein weiteres Gas in jene eingeschlossen wird und dass entweder verhindert wird, dass die in der Paste enthaltenen Polymerteilchen agglomerieren, oder dass gegebenenfalls gebildete Agglomerate bereits bei ihrer Bildung wieder zerfallen.