CS224725B1

CS224725B1 - Method of manufacture of tough polypropylene on single screw extruder

Info

Publication number: CS224725B1
Application number: CS4482A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Frank; Jaromir Ing Chladek; Rene Sabat; Eva Ing Volfova; Jiri Ing Ottis
Original assignee: Jiri Ing Frank; Jaromir Ing Chladek; Rene Sabat; Eva Ing Volfova; Ottis Jiri
Priority date: 1982-01-04
Filing date: 1982-01-04
Publication date: 1984-01-16

Description

Výnález se týká způsobu přípravy houževnatého polypropylenu na jednošnekovém vytlačovacím stroji s dvoustupňovým šnekem a granulačním zařízením, který je určen pro specielní aplikace tam, kde je požadována dobrá houževnatost i za nízkých teplot, např. pro nárazníky automobilů a jiné jejich součásti, sportovní potřeby např. lyžařskou obuv, prvky bezpečnostních vázání a pod.

Izotaktický polypropylen je díky svým mechanickým vlastnostem velmi rozšířeným plsstomerem. Nežádoucím jevem u tohoto jinak kvalitního polymeru je výrazný pokles hodnot mechanických vlastností při nižších teplotách β to již pod 4- 10 °C. Negativní změně vlastností se zabraňuje tím, že základní izotaktický polymer se modifikuje přídavkem speciálních elestomerních látek, zejména e ty len-propy lenových kaučuků, které jsou samy o sobě vysoce houževnaté e s nimiž polyjpropy len vytváří mikroheterogenní směsi, jejichž výsledké vlastnosti jsou úměrné obsahu elastomerní složky, stupni její dispergace a termooxidační i fotooxidační stabilitě připravené směsi.

Tyto specielní směsi se až dosud připravují v zásadě dvěma způsoby. Buď se k míšení základního polymeru s elastomerní složkou používá vícešnekových strojů speciálně pro tento účel upravených, např. dvoušnekcvých kontinuálních hnětačích extruderů, v nichž lze vyvinout takové tlakové a smykové podmínky, které zaručují dokonalou homogenizaci obou složek při provozních teplotách do 210 °C tak, aby v průběhu míaení tavenin nedošlo k narušení

2247 25 teplotně citlivějSí kaučukové složky. Druhý způsob výroby houževnatých polypropylenových směsí je rovněž dvoustupňový a nevylučuje použití jednoěnekového granulačního extruderu.

Pro dokonalé prosmíaení obou složek se však předřazuje tavný diskontinuální hnětič, případně klasický gumárenský hnětič, v němž se při teplotách 180 - 190 °C připraví homogenní tavenina, které se ve druhém stupni pouze granuluje na obvyklém grenulačním zařízení. Relativně dlouhý pobyt hmot v hnětiči (10-15 min), nedovoluje použití vyěěíoh provozních teplot během míšení, protože při poměrně dlouhé zdržné době by mohlo dojít k neručení kaučukové složky.

Obs uvedené způsoby přípravy houževnatého polypropylenu jsou postupy značně energeticky i Časově náročné. Předevěím z hlediska energetivkého představuje použití speciálních hnětičů značné zatížení, protože celý dvoustupňový proces probíhá v roztaveném stavu. Dalěí nevýhodou je poměrně dlouhé termické namáhání kaučukové složky.

Zjistili jsme, že dostatečně houževnatý polypropylen lze vyrobit i_yne jednoěnekovém vytlačovacím stroji se speciálním dvoustupňovým šnekem při úspoře energie i času. Nový postup výroby houževnatého polypropylenu ne jednoěnekovém vytlačovacím stroji se podstatně odlišuje od výše uvedených způsobů a odstraňuje některé jejich nevýhody a využívá faktu, ža elaetomerní složku, např. EPDM kaučuk lze krátkodobě zahřát až na 280 °C, aniž dojde k jejímu rozkladu. Výrazné zvýšení teploty během míšení, kterého je dosaženo frikcí v materiálu a nikoliv přívodem tepla z vnějšku má za následek radikální změnu reologických vlastností tavenin a umožňuje dokonalé promísení obou složek v podstatně kratším čase a při menším mechanickém namáhání. Bylo zjištěno, že za níže uvedených provozních podmínek postačuje k homogennímu promísení obou komponent doba 20 - 40 sekund, tj. doba, po kterou se hmota zdrží v tavící a za ní následující hnětači zóně jednoěnekového vytlačovacího stroje.

Způsob výroby houževnatého polypropylenu na jednoěnekovém vytlačovacím stroji spočívá podle vynálezu v tom, že granulovaný polypropylen ae mísí v právní fázi a kaučukovým modifikátorem a delšími aditivy v sypkém stavu ve dvoukuželovém míaiči při okolní teplotě a výaledně homogenní směs ae ve druhá fázi plynule dávkuje do jednoěnekového vytlačovacího stroje opatřeného dvoustupňovým šnekem a kompresním poměrem 2,0 - 4,0 v prvním stupni a 1,5 - 3,0 ve druhém stupni, při celkové hodnotě L/D vyšší než 25, přičemž ae materiál v tavící zóně o délce 16 - 18 D při teplotách jednotlivých zón 30-50/200-250/200-230 °C nejprve roztaví a posléze v hnětači zóně šneku o délce 8-10 D při teplotách jednotlivýoh sekcí 170-190/200-220/200-260 °C dokonale prohněte šnekem temperovaným na 90-180 °C, při 60-120 otáčkách za minutu, který dodá množství energie, potřebné při odpovídající době zdržení taveniny 15-40 sekund k rovnoměrné diepergaci modifikační složky a dosažení požadovaných vlsatností, přičemž zhomogenizoavné tevenine se stlačí na tlak 8-12 MF a a protlačí sítem a otvory o průměru 150 až 850 mm a granulační hlavou chlazenou vodou o teplotě 50-80 °C, načež se naseká sekacím zařízením, jehož nože ae otáčejí rychlostí i 000-1 600 otáček za minutu, na granule požadované velikosti.

Tímto způsobem vyrobený, etyl-propylén-dienovým kaučukem modifikovaný polypropylen, mé vysokou homogenitu a vlaatnoati odpovídající vlastnostem stejné aměai, vyrobené ns dvoušna224725 kovém speciálním vytlačovaeím stroji, při nižší specifické spotřebě energie.

Podstata vynálezu je blíže objasněné následujícími příklady:

Příklad

V dvoukuželovém misiči bylo za teploty okolí po dobu 30 min. smícháno 3 000 kg izotaktického polypropylenu, 1 000 kg ety 1-propylen-d lenového kaučuku β 40 kg sazí. Takto připravená směs byla plynule dávkována do jednošnekového vytlačovacího stroje a dvoustupňovým šnekem o celkovém poměru I/D větším než 25, kde byle granulována za následujících podmínek :

teploty - zóny válce vytlečovacího stroje : 40/239/216/187/212/225 °C ve směru od násypky šneku vytlečovacího stroje : 140 °C vody do sekačky : 65 °C otáčky šneku vytlačovecího stroje : 62 min.*^- tlak ne hlavě vytlečovacího stroje : 8 MPa otáčky nožů sekačky : 1 250 min.“'^L

Tímto postupem vyrobený granulát byl vysoce homogenní a měl vyhovující mechanické vlastnosti i za nízkých teplot, jak je patrno z tabulky č.l. Spotřeba energie činila 0,25 kW/kg výkonu linky.

Tabulka č. 1

Mechanické vlastnosti granulátu vlastnost jednotka granulát dle př.l dle př.2 vyrobený na dvoušnekovém stroji

pevnost v tahu	MPa	25,1	25,5	25,5
tažnost	%	90	80	80
vrubová - 40	°CkJ/m²	7,5	6,8	7,1
houževnatost r 20	°CkJ/m²	10,0	10,5	8,6
tvrdost	°Sh D	58	58	58
tepelná odolnost	°C	51	53	49
ISO 75
B-modul v ohybu	MPa	950	1 050	1 000
- bodový
index toku tav. g/10 min.	2,1	2,2	1,8

230 °C; 21,2 N

Z hodnot uvedených v tabulce č. 1 je zřejmé, že granuláty připravené postupem dle PV jsou prakticky ekvivalentní granulátu připravenému na investičně náročném speciálním dvou šnekovém stroji za spotřeby energie, která je oproti dvoušnekovému vytlačovecímu stroji nižší

Claims

Způsob výroby houževnatého polypropylenu na jednošnskovém vytlačovacím stroji vyznačený tím, že granulovaný polypropylen se mísí v právní fázi s kaučukovým modifikátorem s dalšími aditivy v sypkém stavu ve dvoukužslovém misiči při okolní teplotě s výsledná homogenní směs se ve druhé fázi plynule dávkuje do jednošnekového vytlačovacího stroje opatřeného dvoustupňovým šnekem a kompresním poměrem 2,0 až 4,0 v prvním stupni s 1,5 až 3,0 ve druhém stupni, přičemž se materiál v tavící zóně o délce 16 až 18 D při teplotách jednotlivých zón 30 až 50, 200 až 250, 200 až 230 °C nejprve roztaví a posléze v hnětači zóně šneku o délce 8 až 10 D při teplotách jednotlivých sekcí 170 až 190, 200 sž 220,

200 sž 260 °C dokonala prohněte šnekem temperovaným na 90 až 180 °C, při 60 až 120 otáčkách za minutu při době zdržení 15 až 40 sekund načež sa zhomogenizovaná tavenina stlačí na tlak 8 až 12 MPa a protlačí sítem s otvory o průměru 150 až 850 mm a grsnulační hlavou chlazenou vodou o teplotě 50 až 80 °C, načež se naseká rychlosti 1 000 - 1 600 otáček ze minutu ne granule.

Cena: 2,40 Kčs