DE1074854B - Verfahren zur Vorbehandlung von treibmittelhaltigen Kunststoffen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Vorbehandlung von treibmittelhaltigen Kunststoffen Für die Herstellung von Schaumstoffkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen hat in neuerer Zeit ein N'erfahren wesentliche Bedeutung erlangt, welches zur Ausbildung beliebig geformter Körper von kleinteiligen, treibmittelhaltigen, thermoplastischen Kunststoffpartikeln ausgeht. Die bis jetzt bekanntgewordenen Verarbeitungsmethoden sehen hierbei zwei Möglichkeiten vor. Im ersten Falle werden die kleinteiligen Partikeln in ihrem Rohzustand, z. B. als Perlen oder Granulat, mit einem Raumgewicht entsprechend ihrer Grundsubstanz in Formen gefüllt, deren Volumen sie nur zu einem Teil ausfüllen. Durch Einleitung von Wärme in Form von heißem Wasser oder Dampf wird sodann in der Form eine Volumenvergrößerung der einzelnen Partikeln unter gleichzeitiger Verschweißung aller Partikeln zu einer homogenen Masse herbeigeführt.
• Im zweiten Falle werden die Rohpartikeln außerhalb der Formen zu einer Volumenvergrößerung gebracht, und zwar so weit, daß sie bei der späteren Ausbildung zu Formkörpern den vorgegebenen Formraum roll ausfüllen. Das Raumgewicht der Formkörper entspricht dann annähernd dem Raumgewicht der lose eingefüllten vorexpandierten Partikeln.
• Zur Herbeiführung der Verschweißung der einzelnen Partikeln innerhalb der Formräume wird vorzugsweise so verfahren, daß durch Erzeugung von Temperaturen über 100° C in der Formasse eine I rweichung der Außenwände der Partikeln herbeigeführt wird. Bei dieser Temperatur vergrößern die Partikeln (auch die bereits vorexpandierten) ihr Volume, wobei es zu einer Pressung und Verschweißung der einzelnen Partikeln kommt. W ahrend bei der Formkörperherstellung eine intensive Wärmezuführung durch Einleitung von Dampf zu dem gewünschten Ergebnis einer Verschweißung führt, soll bei der Vorexpansion diese Verschweißung vermieden werden. Unter diesem Gesichtspunkt wurden bisher drei Arbeitsmethoden zur Vorbehandlung angewandt, nämlich Vorschäumen im Wasserbad. Vorschäumen in Dampf atmosphäre unter Druck und Vorschäumen in Heißluft. Die beiden ersten Arbeitsmethoden werden in der Praxis angewandt, während die Vorbehandlung in heißer Luft keine praktische Anwendung erfährt, da mit ihr nur Raumgewichte über 100 kg/cbm bei großem Wärmeverbrauch erzielt werden. Die erste Methode hat den Nachteil, daß selbst bei dauernd kochendem Wasser zur Erreichung niedriger Raumgewichte von z. B. 15 kg/cbm etwa 15 minutez expandiert werden muß und hierbei die Gefahr eines »Totexpandierens « durch restlosen Treibmittelverlust der Partikeln besteht. Darüber hinaus müssen die Partikeln nach der Wasserbehandlung getrocknet werden.
• Bei der zweiten Methode muß ein Verkleben der Par- tikeln in Kauf genommen werden. Der Erzeugung niedriger Raumgewichte, z. B. unter 15 kg/cbm, wirkt der im Autoklav aufrechtzuerhaltende Dampfdruck entgegen. Auch bei dieser Methode ist eine tuberhitzung möglich. Außerdem läßt sich diese Arbeitsweise nur im Chargenbetrieb durchführen und führt durch die wiederholten Dampfverluste bei Entleerung der Füllung zu großem Dampfverbrauch. Da außerdem mit keiner der vorstehenden Methoden niedrigste Raumgewichte von etwa 10 bis 12 kg/cbm, wie sie z. B. für die Herstellung von Isoliermaterial für Bauzwecke aus preislichen Gründen erforderlich sind, erzielt werden können, wird nachfolgend ein Verfahren sorgeschlagen, welches die aufgezeigten Nachteile bei der Vorbehandlung treibmittelhaltiger Kunststoff partikeln ausschaltet.
• Das neue Verfahren beruht auf folgenden Überlegungen : Auf Grund der Erfahrungen bei der Formkörperausbildung für gewisse, heute bekannte treib mittelhaltige Thermoplaste liegt die günstigste Expansionstemperatur zwischen 100 und 150° C. Zur Erreichung eines größtmöglichen Expansionsgrades darf der Expansion kein wesentlicher Gegendruck entgegengesetzt werden. Die Wärmezuführung muß dauernd und gleichmäßig sein. Es darf keine Kondenswasserhildung stattfinden, da diese wiederum zu örtlichen Uberhitzungen und zur Durchfeuchtung des Materials führt. Der Arbeitsvorgang muß kontinuierlich ablaufen können.
• Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun ein in seiner Wirkung hei der Formkörperherstellung bereits bekanntes Prinzip abgewandelt. Es hat sich gezeigt, daß die beste Expansion zur Herbeiführung der Formkörperausbildung durch stoßweise Einfuhrung strömenden Dampfes erfolgt. für die Vorexpansion wird nun vorgeschlagen, ebenfalls strömenden Dampf zu verwenden, jedoch diesen nicht stoßweise, sondern dauernd so lange in solcher Alenge und mit der erforderlichen Temperatur zuzuführen, vie es für die Erzie) ung optimaler Ergehnisse erforderlich ist.
• Der we : entliche \'orteil dieser bei der Vorexpansion neuartigen Anwendung von strömendem Dampf besteht nun darin, daß kein Wärmeübertragungsmedium in Form von Wasser benötigt wird oder Behandlungstäume aufgeheizt werden müssen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die im Dampf entli @ltene Wärme unmittelbar an das zu expandierende (rut herangebracht. Dies erlaubt eine genaue Wärmedosierung und damit eine Anpassung an die bei Polvmerisationsprodukten mit Schwankungen des Viskositätsgrades zusammenhängende verschiedenartige Temperaturempfindlichkeit. Gerade hei treibmittelhaltigen Polymerisaten ist es daher äußerst wichtig. daß der Expansionsvorgang, welcher sich aus der Erweichung der Polymerisate und der gleichzeitigen Volumenvergrößerung der eingearbeiteten Treibmittel ergibt, sowohl zeitlich als auch temperaturmäßig genau gesteuert werden kann. Mit Hilfe dieser genauen Steuerungsmöglichkeit wird es z. B möglich, treibmittelhaltige Polystyrolteilchen auf ein Raumgewicht von unter 10 kg/cbm vorzuexpandieren. Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, daß nur unter Verwendung von strömendem Dampf eine kontinuierliche Gestaltung des Arbeitsablaufs möglich ist, wobei gleichzeitig ein annähernd trockenes Produkt erzielt wird. Zur Durchführung des Verfahrens müssen Maßnahmen ergriffen werden, welche ein Verbacken oder Verschweißen der einzelnen Partikeln untereinander verhindern, wie dies z. B. hereits bei der Bewegung der Partikeln im Wasserhad üblich ist. Darüber hinaus ist es erforderlich, den Partikeln genügend Raum zur Expansion zu geben und zu verhindern. daß starke Wärmekonzentrationen an irgendeiner Stelle der Behandlungsapparatur entstehen können.
• Das Arbeitsverfahren wird beispielsweise an Hand der Zeichnung nähe) beschrieben.
• Die An besteht nach Abb, 1 aus dem in seiner Grundform zweckmäßigerweise rechteckig ausgebildeten Behälter 1. den eingebauten Förderhändern 2 und 3. der Tür 4 sowie der außerhalb des Behälters an-@ gebrachten Materialaufgabevorrichtung 5, dem Entleerungstrichter 6, den Dampfzuleitungsrohren 7 und 8 und dem Dampfabgangsrohr 11. Abb. 2 zeigt azurerdem die mit der Materialaufgabevorrichtung ge koppelte Antriebsvorrichtung 9 für die Förderbänder 2 und 3.
• Zur I3eschickung der Anlage wird die Tür 4 geoffnet. wodurch die Enden der mit Textilgewebe belegten Förderbänder 2 und 3 so freigelegt werden, daß das Grundmaterial 10 aus der Materialaufgabevorrichtung 5 gleichmäßig auf die Förderbänder 2 und 3 aufgegeben wird. \ach erfolgter Materialaufgabe wird die Tür 4 verschlossen und durch die Dampfzuleitungen 7 und 8 u-ährtlld einer Zeit von z. B. 30 hi :- 60 Sekunden Dampf von etwa 130° C ein geleitet. Die Dampfverteilung erfolgt so. daß möglichst eine direkte Dampfstrahleinwirkung auf das zu hehandelnde Gut erfolgt. Die Dampfableitung 11 kann -o eingestellt werden, daß kein tiberdruck im Behandlungsraum selbst entsteht. Es kann al>er auch zweckmäßig sein, durch geeignete Maßnahmen, z. B. Regulieren der Dampfableitung, den Dampf zusammenzuhalten, was eine gewisse Dampfstauung bewirkt.
• Die beschriebene Antage arbeitet diskontinuierlich. sie unterscheidet sich jedoch im Prinzip von einer kontinuierlich arbeitenden Anlage nur dadurch dal) @ sie etwas geringeren Dampfverbrauch hat. da hei r der Dampf besser zusammengehalten werden kann als hei einer kontinuierlich arbeitenden Anlage. Bei kontinuierlicher Arbeitsweise ist die Vorrichtung ähnlich ausgebildet. I) esitzt jedoch an heiden Enden Öffnungen. durch die die Förderhänder zur kontinuierlichen Beschickung und Entleerung aus dem Behandlungsraum herausragen.

Claims (4)

1. Wenn vorstehend und im Patentanspruch auf Dampftemperaturen zwischen 100 und 150° C bei strömendem Dampf Bezug genommen wird, so bezieutent dies, daß unabhängig vom Dampfdruck in den Dampfzuführungsleitungen der in die Behandlungsapparatur eingeführte Dampf die angegebenen Tem peraturen aufweisen und bei der vorgesehenen Dauerzuführung den Dampftemperaturen annähernd entsprechende'remperaturen erzeugen sols PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Vorbehandlung von in Form loser, treibmittelhaltiger Partikeln vorliegenden Kunststoffen zur Vergrößerung ihrer Volumina unter Beibehaltung der losen Form, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffpartikeln bei Atmosphärendruck oder diesen nur geringfügig übersteigendem Druck kurzzeitig strömendem Dampf von 100 bis 150° C ausgesetzt werden.
2. In Betracht gezogene Druckschriften : »Kunststoffe«, Bd. 44 (1954).
3. Heft
4. 4. S. 173 bis 180 ; »Der Plastverarbeiter« (1954), Heft 9, S.260 bis 271.