DE1229709B

DE1229709B - Process for producing fine powder from polyethylene

Info

Publication number: DE1229709B
Application number: DEM22353A
Authority: DE
Inventors: Giuseppe Guzzetta
Original assignee: Montedison SpA
Current assignee: Montedison SpA
Priority date: 1953-04-02
Filing date: 1954-03-15
Publication date: 1966-12-01

Description

Verfahren zum Erzeugen feinen Pulvers aus Polyäthylen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen feinen Pulvers aus Polyäthylen in Körnern, Blättern und Stücken auf trockenem Wege durch Zerreiben.Process for producing fine powder from polyethylene The invention refers to a process for producing fine powder from polyethylene in grains, Leaves and pieces in the dry way by rubbing.

Es ist bekannt, daß das staubförmige Polyäthylen als Auskleidung von Metalloberflächen zwecks Korrosionsschutz Anwendung findet, insbesondere beim Flammspritzverfahren. It is known that the powdery polyethylene as a lining of metal surfaces for the purpose of corrosion protection is used, especially when Flame spray process.

Bekanntlich kann das Polyäthylen, wie fast die Gesamtheit der plastischen Stoffe, in trockenem Zustand mit normalen Mahlvorrichtungen nur schwer in ein sehr feines Pulver verwandelt werden, da die durch die Reibung erzeugte Wärme das Material schmilzt, bevor es in Pulver verwandelt wird, was mit dem schwachen Wärmeleitvermögen des Polyäthylens zusammenhängt. Ein zum Mahlen des Polyäthylens angewandtes Verfahren ist dessen Kühlung auf eine stark unter 0° C liegende Temperatur, z.B. mittels einer flüssigen Stickstoffbespritzung (-1700C), wodurch das Polyäthylen steif und spröde wird, bevor es durch Mahlen zerrieben wird. It is well known that polyethylene, like almost all of the plastic ones Fabrics, in a dry state with normal grinding devices, are difficult to convert into a very fine powder as the heat generated by the friction removes the material melts before it is turned into powder, what causes the poor thermal conductivity of polyethylene. A method used to grind the polyethylene is its cooling to a temperature well below 0 ° C, e.g. by means of a liquid nitrogen spray (-1700C), which makes the polyethylene stiff and brittle before it is ground by grinding.

Durch diese Methode erhält man eine zu grobe Körnung; das Verfahren erweist sich als unwirtschaftlich.This method results in a grain that is too coarse; the procedure proves to be uneconomical.

Ein weiteres bekanntes Verfahren (britische Patentschriften 571 814, 617 052) besteht darin, das Pulver durch Lösen des Polyäthylens mit 10 Gewichtsprozent in einem Lösungsmittel, wie Lösungsbenzin und Xylol, bei einer Temperatur von über 700 C und Abkühlen der so entstandenen verdünnten Lösung zu erzeugen. Beim Abkühlen fällt das Polyäthylen als feines Pulver aus. Das durch Filtrieren erzielte Pulver enthält einen sehr starken Prozentsatz (bis 500/0) an absorbiertem Lösungsmittel, und das Trocknen muß bei kontrollierter Temperatur bei gleichzeitigem Mahlen erfolgen, da das Pulver beim Trocknen zum Zusammenballen in harte Körner neigt. Another well-known process (British patents 571 814, 617 052) consists in the powder by dissolving the polyethylene with 10 percent by weight in a solvent such as mineral spirits and xylene at a temperature above 700 C and cooling the diluted solution created in this way. When cooling down the polyethylene precipitates as a fine powder. The powder obtained by filtration contains a very high percentage (up to 500/0) of absorbed solvent, and drying must take place at a controlled temperature with simultaneous grinding, as the powder tends to agglomerate into hard grains when it dries.

Ein weiteres feuchtes Verfahren (USA.-Patentschrift 2582327) für die Pulverisierung des Polyäthylens besteht im Erwärmen des Materials bis auf Schmelztemperatur, indem eine gewisse Wassermenge oder eine andere nicht lösende Flüssigkeit beigemischt wird. Wird das Material abgekühlt, bis es die Temperatur erreicht hat, bei der es biegsam wird, und dann einer mahlenden Kraft unterworfen, so verwandelt es sich in lange dünne Fasern, die, um ein Pulver zu erhalten, einem mechanischen Mahlvorgang, d. h. Zerreiben, bei einer höheren Temperatur als die vorausgehende, immer in Gegenwart der genannten Flüssigkeit, unterworfen werden müssen. Auch dieses Verfahren ist langwierig und kompliziert, da die Kontrolle der Kühlung und des Druckes während der beiden Stufen des Verfahrens große Sorgfalt erfordert. Another wet process (U.S. Patent 2582327) for the pulverization of the polyethylene consists in heating the material up to the melting temperature, by adding a certain amount of water or another non-dissolving liquid will. The material is cooled down until it has reached the temperature at which it is when it becomes pliable, and then subjected to a grinding force, it is transformed into long thin fibers, which, in order to obtain a powder, a mechanical grinding process, d. H. Grating, at a higher temperature than the previous one, always in the presence the said liquid, must be subjected. This procedure is also lengthy and complicated, since the control of the cooling and the pressure during of the two stages of the process requires great care.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Erzeugen des Pulvers auf trockenem Wege durch Zerreiben unter Vermeidung von Wärmestauungen oder anderenfalls eines teueren Kühlprozesses zu erreichen. The invention is based on the task of producing the powder in the dry way by rubbing while avoiding heat build-up or otherwise to achieve an expensive cooling process.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß vor dem Zerreiben das Ausgangsmaterial durch Einwirken eines Quetschdruckes unter Erwärmung auf eine Temperatur zwischen 500 C und einer unter dem Schmelzpunkt liegenden Temperatur aufgelockert und anschließend bei der gleichen Temperatur zerrieben wird. The solution to this problem is according to the invention that before the grinding of the starting material by the action of a squeezing pressure with heating to a temperature between 500 C and a temperature below the melting point loosened and then ground at the same temperature.

Bei einem mittleren Molekulargewicht von etwa 13 000 ist das Gut auf Temperaturen zwischen 75 und 800 C, bei einem mittleren Molekulargewicht von etwa 18000 auf Temperaturen zwischen 100 und 1050 C zu erwärmen. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht vorzugsweise aus einem Mischwalzwerk für das Auflockern und einer Mühle für das Zerreiben. At an average molecular weight of about 13,000, the good is to temperatures between 75 and 800 C, with an average molecular weight of to heat about 18000 to temperatures between 100 and 1050 C. The device to carry out the process preferably consists of a mixing mill for loosening and a grinder for grinding.

Wenn z. B. das Polyäthylen in der ersten Verfahrensstufe durch ein Mischwalzwerk mit zwei einander nahe benachbarten, aber sich nicht berührenden Walzen, deren Temperatur in den obengenannten Grenzen gehalten wird, eingeführt wird, so wird, nachdem das Material drei- bis viermal durch diese Walzen gegangen ist, was 2 bis 10 Minuten erfordert, dieses in eine derart lockere, leichte und zerreibbare Masse verwandelt, daß nachher auch ein Fingerdruck genügt, um sie, wenn sie noch warm ist, in ein ganz feines Pulver zu verwandeln. If z. B. the polyethylene in the first process stage by a Mixing mill with two rolls that are close to each other but not touching each other, whose temperature is kept within the above limits, is introduced, so after the material has gone through these rollers three to four times, what Requires 2 to 10 minutes to turn this into such a loose, light, and friable Dimensions transformed so that afterwards a finger pressure is enough to turn them over, if they are still warm is to turn into a very fine powder.

Die Aufklärung für dieses Verhalten scheint in der gemischt amorphkristallinischen Beschaffenheit des Polyäthylens gesucht werden zu können. In den kristallinischen Zonen, welche im Polyäthylen bei Raumtemperatur im Verhältnis von 3 : 1 gegenüber den armophen Zonen vorliegen, sind die Ketten vollkommen gleichförmig eingereiht und bieten gegen die Zerfaserung einen großen Widerstand, da in solchen Verhältnissen die gegenseitige Kohäsion zwischen den Ketten vollkommen ausgenutzt wird. The explanation for this behavior seems to be in the mixed amorphous crystalline To be able to look for the nature of the polyethylene. In the crystalline Zones, which in polyethylene at room temperature in a ratio of 3: 1 as opposed to the armophene zones are present, the chains are lined up completely uniformly and offer great resistance to fraying, because in such conditions the mutual cohesion between the chains is fully exploited.

- Mit dem Temperaturanstieg nimmt auch die Bewegung der Ketten zu, die sich voneinander entfernen, bis sie eine ungleichmäßige Verteilung annehmen. - As the temperature rises, so does the movement of the chains, which move away from each other until they assume an uneven distribution.

Es ist übrigens bekannt, daß in diesem Temperaturzwischenraum in einigen physikalischen Eigenschaften des Polyäthylens schroffe Umänderungen vorkommen, wie z. B. in der spezifischen Wärme und Dichte. Gerade in diesem Temperaturzwischenraum, in welchem die Bindungen zwischen den Ketten gelockert sind, ist es möglich, das Polyäthylen zu zerfasern und in ein äußerst feines Pulver überzuführen. Wie auch immer die Aufklärung dieser Erscheinung sein möge, sicher ist es, daß, wenn man unter den oben angeführten Verhältnissen arbeitet, ein sehr feines Pulver, welchen den Gegenstand vorliegender Anmeldung bildet, erzielt werden kann. Incidentally, it is known that in this temperature gap in abrupt changes occur in some physical properties of polyethylene, such as B. in the specific heat and density. Especially in this temperature gap in which the bonds between the chains are loosened, it is possible that To shred polyethylene and convert it into an extremely fine powder. As well as may always be the explanation of this phenomenon, it is certain that if one works under the above conditions, a very fine powder, which forms the subject of the present application, can be achieved.

Vorliegende Erfindung ergibt folgende wichtige Vorteile: ein Produkt mit guten Eigenschaften, bei welchem die Depolymerisation, die bei anderen Mahlverfahren eintritt, vermieden wird, eine einfache Einrichtung, ein schnell durchzuführendes Verfahren, die Möglichkeit, das Polyäthylen mit einem beliebigen Molekulargewicht und mit einer beliebigen Form zu mahlen, die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens, die Gleichförmigkeit des Produkts, die hohe Mahlleistung und die Gewinnung eines für die Flammspritzauftragung besonders geeigneten Pulvers. The present invention provides the following important advantages: A product with good properties, in which the depolymerization, which in other grinding processes occurs, is avoided, a simple set-up, a quick installation Process, the possibility of using polyethylene of any molecular weight and to grind with any shape, the economics of the process, the uniformity of the product, the high milling capacity and the recovery of a Powder particularly suitable for flame spray application.

Die Erfindung soll an Hand der zwei nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele erläutert werden. The invention is intended to be based on the two exemplary embodiments described below explained.

Beispiel 1 20 kg Polyäthylen mit einem Molekulargewicht von ungefähr 13 000 wurden durch die zwei Walzen eines Mischwalzwerkes getrieben, während die Temperatur der Walzen auf ungefähr 75 bis 800 C gehalten wurde. Example 1 20 kg of polyethylene with a molecular weight of approximately 13,000 were driven through the two rollers of a mixing mill, while the Temperature of the rolls was maintained at approximately 75 to 800 ° C.

Nach 4 bis 6 Durchgängen, die 2 Minuten beanspruchten, verwandelte sich das Material in eine lockere zerreibbare Masse, die bei der obengenannten Temperatur in eine erwärmte Mühle eingeführt wurde, um zerbröckelt zu werden. Man erhielt dadurch ein Pulver folgender Feinheit: 75 0/o gingen durch ein Sieb mit 200 Maschen pro Quadratzentimeter hindurch; hiervon waren 570/0 noch feiner, da sie durch ein Sieb mit 1000 Maschen pro Quadratzentimeter durchgingen. Der gewünschte Feinheitsgrad hängt von dem verwendeten Mischwalzwerk ab. After 4 to 6 rounds that took 2 minutes, she turned the material turns into a loose friable mass that is at the above temperature was introduced into a heated mill to be crumbled. One obtained thereby a powder of the following fineness: 75% passed through a sieve with 200 meshes each Square centimeters through; 570/0 of these were even finer because they passed through a sieve passed with 1000 meshes per square centimeter. The desired degree of fineness depends on the mixing mill used.

Für die Spritzauftragung genügt ein Pulver, das durch ein Sieb mit 200 Maschen pro Quadratzentimeter hindurchgeht.A powder that passes through a sieve is sufficient for spray application 200 stitches per square centimeter passes through it.

Der nicht durch das ein Sieb mit 200 Maschen pro Quadratzentimeter hindurchgehende Teil betrug 25 O/o; dieser wurde unter den gleichen Verhältnissen wieder aufgearbeitet, wobei man ein Pulver erhielt, von welchem 820/0 durch ein Sieb mit 200 Maschen pro Quadratzentimeter hindurchgingen. Not through a sieve with 200 meshes per square centimeter part passing through was 25%; this one was under the same circumstances worked up again to obtain a powder, of which 820/0 through a sieve passed through at 200 meshes per square centimeter.

Beispiel 2 20 kg Polyäthylen mit einem ungefähren Molekulargewicht von 18 000 wurden durch die beiden Walzen eines Mischwalzwerks hindurchgetrieben, während die Walzentemperatur auf ungefähr 100 bis 1050 C gehalten wurde. Example 2 20 kg of approximate molecular weight polyethylene of 18,000 were driven through the two rollers of a mixing mill, while maintaining the roll temperature at approximately 100-1050C.

Nach 4 bis 8 Durchgängen, die ungefähr 4 bis 5 Minuten beanspruchten, veränderte sich das Material in eine lockere bröckelige Masse, die in eine bei obiger Temperatur erwärmte Mühle eingeführt wurde, um zerrieben zu werden. After 4 to 8 rounds that took about 4 to 5 minutes, the material changed into a loose, crumbly mass, which in one of the above Temperature warmed mill was introduced to be ground.

Man erhielt dadurch ein Pulver, von welchem 60,8 ovo durch ein Sieb mit 200 Maschen pro Quadratzentimeter gingen. This gave a powder of which 60.8 ovo passed through a sieve with 200 meshes per square centimeter went.

In bezug auf die vorliegende Erfindung und in den Grenzen derselben ist jeder beliebige Polyäthylentyp verwendbar, wenn nur das Polyäthylen auf jene Temperatur gebracht wird, die unter seinem Schmelzpunkt liegt und bei der die Kohäsionskräfte zwischen den Ketten infolge der Trennung der kristallinischen Struktur so stark geschwächt werden, daß eine äußere mechanische Kraft ausreichend ist, um das Polyäthylen zu zerfasern und in Pulver überzuführen. With respect to the present invention and within the limits thereof Any type of polyethylene can be used, if only the polyethylene on those Temperature is brought, which is below its melting point and at which the cohesive forces so strong between the chains due to the separation of the crystalline structure weakened that an external mechanical force is sufficient to the polyethylene to be shredded and converted into powder.

Das Verfahren kann in jeder Einrichtung durchgeführt werden, in der die nötige mechanische Kraft ausgeübt werden kann. The procedure can be carried out in any facility where the necessary mechanical force can be exerted.

Das Verfahren kann sowohl für reines als auch für gefärbtes oder mit anderen Bestandteilen gemischtes Polyäthylen angewendet werden. Das erzeugte Pulver hat dasselbe Molekulargewicht wie das Ausgangsmaterial. The process can be used for both pure and colored or Polyethylene mixed with other components can be used. That generated Powder has the same molecular weight as the starting material.

Claims

Claims: 1. Process for producing fine powder from polyethylene in grains, leaves and pieces by dry means by grinding, d a d u r c h characterized in that before attrition the starting material by the action of a Squeezing pressure with heating to a temperature between 500 C and one below the melting point is loosened and then at the same Temperature is grated.

2. The method according to claim 1, characterized in that the good with an average molecular weight of about 13,000 to temperatures between 75 and is heated to 800 C.

3. The method according to claim 1, characterized in that the good with an average molecular weight of about 18,000 to temperatures between 100 and heated to 1050 C.

4. Device for performing the method according to the claims 1 to 3, characterized in that it consists of a mixing mill for loosening and a mill for grinding.

Publications considered: German Patent No. 862 832; Swiss Patent No. 253 065; British Patent No. 584,639; "German yearbook for the industry of plastic masses 1951/52", p. 159.