CH381415A

CH381415A - Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus Thermoplastpolymeren und Weichmachern

Info

Publication number: CH381415A
Application number: CH5160057A
Authority: CH
Inventors: Henrik Jacobson Ulf Carl
Original assignee: Henschel Werke Aktiengesellsch
Priority date: 1956-10-15
Filing date: 1957-10-15
Publication date: 1964-08-31
Also published as: DE1100935B

Description

Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus Thermoplastpolymeren und Weichmachern
Bei der Herstellung von Gemischen aus thermoplastischen Polymeren, wie Polyvinylchlorid, und Weichmachern für die weitere Verarbeitung yermittels z. B. Strangpressen, Spritzverformen oder Kalandrieren werden die pulverförmigen Harze mit Weichmachern und anderen Zusätzen, wie z. B. Füllstoffen, Stabilisatoren, Formschmiermitteln und Pigmenten, in Kaltmischgeräten gemischt. Solche Kaltmischgeräte sind z. B. Knetmischer oder Bandruischer.

Das Gemisch wird hierauf auf einer geheizten Walze weiterverarbeitet (Mehrschraubenwalze) oder Banburymaschine) zwecks Vervollständigung des Gelatinierprozesses, worauf es abgekühlt und zur gewünschten Korngrösse granuliert wird. Heizbare Mühlen sind verhältnismässig teuer und benötigen hohe Leistungen für ihren Antrieb. Sie erfordern ferner einen beträchtlichen Arbeitsaufwand für die Wartung und den Unterhalt. Ausserdem bringt ihre Verwendung zusätzliche Kosten für die Zerkleinerung der fertigen Produkte mit sich.

In den letzten Jahren wurde zur Herstellung von Gemischen aus Suspensionspolymerisaten und Weichmachern ein Trockenmischverfahren eingeführt, welches in einfachen Mischern, versehen mit einem Heizmantel, wie z. B. in Bandmischern, durchgeführt werden kann. Hierbei werden die flüssigen Komponenten vorzugsweise durch Einspritzen eingebracht.

Das fertige Produkt wird in trockenem, frei fliessendem Zustande erhalten. Dieses Verfahren lässt sich indessen nicht auf Emulsionspolymerisate anwenden, weil die letzteren an den inneren Wänden des Mischers gelatinieren und infolgedessen der Mischraum mit der gelatinösen Masse mehr oder weniger angefüllt wird. In der Folge wird das Mischprodukt in Form eines nassen Pulvers oder eines Agglomerates erhalten, welches normalerweise aus dem Mischer ausgebracht und abgekühlt werden muss, um es in kleinere Granalien zerteilen zu können.

Es wurde deswegen ein Verfahren zum Mischen von thermoplastischen Polymeren mit Weichmachern ausgearbeitet, welches insbesondere auf Polyvinyl- chloridpolymerisate anwendbar ist, und welches ein trockenes, körniges, freifliessendes Produkt liefert, das direkt zum Strangpressen, für die Spritzverformung oder für Pulverpressverfahren verwendet werden kann, und welches fernerhin die Kalandrierung leichter gestaltet. Beim Verfahren nach der Erfiindung wird ein Mischgerät angewendet, welches keine besondere Heizvorrichtung aufzuweisen braucht, in weichem jedoch vermittels einer schnellaufenden Rührvor- richtung dem Pulver Rührwärme zugeführt wird.

Die benötigte Temperatur ist hierbei abhängig von den verwendeten Kunststoffen. Geeignete Mischer zur Durchführung dieses Prozesses sind solche mit schnell rotierender Rührvorrichtung, welche an einer vertikalen Achse vom Turmix -Typ angeordnet ist.

Diese Mischer können auch mit einer Mahivorrich- tung auf dem Grunde des Mischgehiäuses versehen sein, wie sie z. B. Henschel-Mischer aufweisen.

Fig. 1 und 2 zeigen solche Mischgeräte.

In Fig. 1 bedeutet 1 den Mischbehälter, 2 den schnell umlaufenden Rotor und 3 den vertikalen Schaft.

In Fig. 2 wird eine besondere Bauart des Rotors mit einer Reihe von kreisförmig angeordneten, am Rotor befestigten Vorsprüngen 4 und einer ebensolchen Reihe von damit zusammenarbeitenden Vorsprüngen 5 am Boden des Behälters dargestellt.

Wichtig ist es, dass Mischer verwendet werden, in welchen das zu mischende Material nicht geknetet wird, weil sonst die einzelnen Partikel zusammengeklebt würden und die ganze Masse gelatinieren würde.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus Thermoplastpolymeren und Weichmachern ist dadurch gekennzeichnet, dass das pulverförmige Polymer, gegebenenfalls unter Zusatz anderer pulverförmiger Komponenten, wie Stabilisatoren, Gleitmittel, Füllstoffe oder Pigmente, in einem Mischgerät mit schnellaufender Rührvorrichtung mittels durch das Rühren erzeugter Wärme erwärmt und mit flüssigem Weichmacher vermischt wird, und zwar derart, dass keine Gelierung eintritt und das Gemisch als trockenes, körniges und freifliessendes Produkt erhalten wird. Zweckmässigerweise verwendet man hierzu Mischer, deren Rührvorrichtungen mit höheren Umdrehungszahlen als 650 Touren pro Minute umlaufen.

Mit solchen Geräten ist es möglich, die erforderlichen Temperaturen, die im allgemeinen unter 150"C, vorzugsweise bei 70 bis 1400 C liegen, ohne Anwendung äusserer Hitze zu erreichen. Dem flüssigen Weichmacher können gegebenenfalls noch andere flüssige Komponenten beligemischt werden, wie z. B. flüssige Farbstoffe, Gleitmittel oder Stabilisatoren.

Das Verfahren kann wie folgt durchgeführt werden:
Die pulvrigen Komponenten werden im Mischer durch die beim Rühren entstehende Reibungswärme bis auf Temperaturen zwischen 70 und 140"C aufgeheizt. Der dabei effektiv erreichte Temperaturwert hängt ab von der Menge des nach dem Aufheizen zuzugebenden Weichmachers und liegt um so höher, je höher der Weichmachergehalt sein soll. Nach Erreichen dieser vorbestimmten Temperatur werden die flüssigen Komponenten in einem Verfahrensschritt so dosiert pro Zeiteinheit zugegeben, dass sie sofort untergemischt und von dem Pulver sofort aufgenommen werden. Auf diese Weise können Weichmacher in Mengen von bis zu 82 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Emulsions-PVC zugegeben werden.

Der Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass das Produkt im Mischer nicht gelatiniert, und dass es infolgedessen nicht notwendig ist, die Masse unter Zerkleinerung aus dem Mischer auszutragen.

Demzufolge ist es möglich, Mischer mit wesentlich kleinerer Antriebsleistung zu verwenden, als dies erforderlich ist, wenn im Mischgehäuse gelatinierende Produkte verarbeitet werden müssen. Die erfindungs gemäss hergestellten Produkte erleichtern ausseror dentlich die endgültige Formgebung derselben.

Gemäss der vorliegenden Erfindung können auch andere thermoplastische Polymere und Copolymere, wie z. B. Copolymere aus Vinylchlorid und Vinyl acetat und/oder Vinylidenchlorid, verarbeitet wer den. Es können übliche flüssige Weichmacher, wie z. B. Dioctylphthalat, Dibuthylphthalat, Trikresylphopshat, Dioctyladipat und Dioctylsebazat, verwen- det werden. Um die Erhitzungszeit des Ansatzes zu kürzen, kann der Behälter mit einem erhitzbaren
Mantel versehen sein, der lediglich dazu dient, Wärmeverluste des Mischgefässes nach aussen zurückzudämmen, während die zum Aufheizen des Mischgutes erforderliche Wärme praktisch zur Gänze durch die Reibung im Mischgut selbst erzeugt wird.

Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass der Ansatz im Bereiche der beheizten Wände nicht bis zur Geliertemperatur durch die Berührung mit den Wänden erhitzt wird. Die Umdrehungsgeschwindigkeit wird zweckmässig so hoch gewählt, dass die Charge durch die Rührwärme auf 70 bis 1400 C erhitzt werden kann.

Beispiele
1. Zur Herstellung eines plastifizierten Emulsionspolymerisates für Verwendungszwecke in der elektrischen Industrie wurden die folgenden pulverförmigen Komponenten in ein Mischgefäss gemäss dem Typ der Fig. 2 mit einem Inhalt von 150 Litern (Ladevolumen 100 Liter) und einem Rührwerk von 20 PS eingefüllt.

25 kg Polyvinylchlorid-Emulsionspolymeris at KL2
1,25 kg Kaolin
1,25 kg gefälltes Calciumcarbonat
0,38 kg Titandioxyd
1,4 kg 3-basisches Bleisulfat
0,12 kg Stearinsäure.

Der Rührer wurde mit 1400 Umdrehungen pro Minute in Gang gesetzt, bis die Trockenmasse eine Temperatur von 1000 C angenommen hatte. Hier- auf wurden in kontinuierlichem Strom während 1 bis 2 Minuten 12,5 kg Dioctylphthalat zugegeben.

Nach weiteren 2 Minuten Rührens wurde das nicht gelierte Produkt in Form eines trockenen, freiflie ssenden Pulvers ausgetragen, welches ohne weiteres zur Verwendung als Strangpressmasse für die Isolation elektrischer Drähte unter hohen Auspressgra den verwendet werden konnte.

2. Zur Herstellung eines stärker plastifizierten
Produktes für elektrische Isolationszwecke konnte dasselbe Rezept mit entsprechend erhöhter Tempera tur der vorerwähnten Trockenmischung zur Anwen dung gelangen, mit der Ausnahme, dass die Menge von Dioctylphthalat gesamthaft 17,5 kg betrug.

3. Zur Herstellung eines plastifizierten Produk tes, welches zur Fertigung von transparenten Garten schläuchen verwendet werden sollte, wurden die fol genden pulverförmigen Mischungskomponenten in einen Henschel-Mischer eingefüllt:
100 kg hochpolymeres Polyvinylchlorid KP-8
0,7 kg Bariumstearat
0,7 kg Cadmiumstearat
0,05 kg Pigment.

Die Drehzahl des Rührers im Mischer war die selbe wie in Beispiel 1. Es erfolgte eine Zugabe von
54 kg Dioctylphthalat im Zeitraum von ein bis zwei Minuten. Das gemischte, nicht gelierte Produkt konnte in Form eines trockenen, freifliessenden Pul vers 3 Minuten nach der letzten Zugabe an Weich macher ausgetragen werden.

4. Zum Weichmachen von Poiyvinylacetai werden 100 Teile der pulverförmigen Substanz in einem Mischer gemäss Beispiel 1 durch Rühren mit Stufe In (1400 U/Min.) auf etwa 400 C vorgewärmt. Nun werden in sattem Strahl 30 Teile Dibutylphthalat zugegossen. Anschliessend wird 3 Minuten lang mit Stufe 1(700 U/Min.) des Mischers gerührt, wobei die Temperatur der Mischung auf 600 C ansteigt.

Hernach wird das fertige, nicht gelierte Produkt in Form eines trockenen, körnigen, rieselfähigen Pulvers ausgetragen.

5. Zum Weichmachen von Polystyrol werden 100 Teile des pulverförmigen Polymeren zusammen mit 5 Teilen TliO2 als Weisspigment in einem Mischer gemäss Beispiel 1 durch Rühren auf 50 bis 60"C vorgewärmt. Nun werden 40 Teile Dioctylphthalat als Weichmacher zugegeben und durch weiteres Rühren die Temperatur des Gemenges auf etwa 70 bis 800 C gesteigert, was nach etwa 3 bis 4 Minuten der Fall ist. Das nicht gelierte, trockene Produkt wird in pulveriger, rieselfähiger Form aus dem Mischer ausgetragen.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus Thermopiastpolymeren und Weichmachern, dadurch gekennzeichnet, dass das pulverförmige Polymer in einem Mischgerät mit schnellaufender Rührvorrichtung mittels durch das Rühren erzeugter Wärme erwärmt und mit flüssigem Weichmacher vermischt wird, und zwar derart, dass keine Gelierung eintritt und das Gemisch als trockenes, körniges und freifliessendes Produkt erhalten wird.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das pulverförmige Polymer zusam- men mit anderen pulverigen Zusätzen, wie festen Stabilisatoren, Gleitmitteln, Füll-oder Farbstoffen, in das Mischgerät eingefüllt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Weichmacher im Gemisch mit anderen flüssigen Komponenten zufliessen gelassen wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die pulverförmigen Bestandteile auf eine Temperatur unterhalb 150"C, vorzugsweise auf 70 bis 140 C, unter Zugabe von bis zu 82 Gewichtsteilen der flüssigen Anteile auf 100 Gewichtsteile der pulverförmigen Komponenten erhitzt werden.

4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass ein l ! Mischgerät mit einem derart schnell rotierenden Rührer verwendet wird, dass das ganze Mischgerät allein durch die erzeugte Reibungswärme auf eine für die Weichmacheraufnahme günsteige Temperatur aufgeheizt wird und infolge der durch den Rührer hervorgerufenen mechanischen Bewegung am Zusammenbacken nach der Weichmacherzugabe verhindert wird, so dass das Mischgut in einen trockenen, körnigen und freifliessenden Zustand übergeführt wird.