DE1770990A1

DE1770990A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von thermoplastisch verarbeitbaren Polyurethan-Kunststoffen

Info

Publication number: DE1770990A1
Application number: DE19681770990
Authority: DE
Inventors: Ernst Denker; Bartel Guenter Friedrich; Martin Klawitter
Original assignee: REUTER KUNSTSTOFF OSNABRUECK
Current assignee: REUTER KUNSTSTOFF OSNABRUECK
Priority date: 1968-07-26
Filing date: 1968-07-26
Publication date: 1972-01-13
Also published as: US3620680A; GB1283955A; FR2013802A1; CS172903B2; BR6911056D0

Description

KUNSTSTOFFBÜRO OSNABRÜCK DR. REUTER GMBH & GO, WERK LOTTE

"Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von thermoplastisch verarbeitbaren Polyurethan-Kunststoffen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen thermoplastisch verarbeitbarer Polyurethan-Kunststoffe und eine zur Durchführung des Verfahrens dienende, aus mehreren Vorrichtungen bestehende Anlage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, lagerfähige thermoplastisch verarbeitbare Polyurethan-Kunststoffe in kontinuierlicher Arbeitsweise zu erzeugen. Die bekannten Herstellungsmethoden sind verhaltnismässig umständlich und zeitraubend. Infolge der teilweise noch im Handbetrieb durchgeführten Arbeitsvorgänge und erforderlichen Zwischentransporte ist ein kontinuierlicher Fertigungsablauf nicht zu erreichen. Die Herstellung der Kunststoffmassen wird dadurch verlangsamt und verteuert. Es ist dabei auch nicht zu erwarten, daß das erzeugte Produkt stets die gewünschten Eigenschaften aufweist.

Diese Nachteile sollen durch die Erfindung beseitigt werden, die demgemäss darin besteht, dass als eine der Hauptreaktionskomponenten meist ein in unregelmässigen Stücken oder flüssig anfallender Polyester als Hauptkomponente I in einer der Dosier- und Mischapparatur vorgeschalteten beheizbaren Vorrichtung kontinuierlich bei etwa 130° G aufbereitet und entweder anschliessend bei mindestens 120° G und Verarbeitungs-Viskosität entwässert wird oder direkt einem als Temperiereinrichtung

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ausgebildeten Vorratsbehälter zugeführt und nach Rückkühlung in diesem auf etwa 100° 0 über eine Dosierpumpe in eine Vormischkammer gefördert wird, der gegebenenfalls weitere, zweckmässig in derselben Weise vorbehandelte Komponenten in flüssigem Zustand zugeleitet werden, und daß anschliessend die Mischung in eine Hauptmischkammer gelangt, der gleichzeitig ein Isocyanat in flüssigem oder festem Zustand als Hauptkomponente II zugeführt wird, und daß das als Schmelze auf der Hauptmischkammer austretende Reaktionsgemisch in Form eines Bandes eine Heiz- und Kühlanlage durchläuft, in der das Gemisch in einer Heizzone mit etwa 100° C zunächst auf Reaktions-Temperatur gebracht wird und nach Erstarrung in einer anschliessenden Kühlzone die Reaktion des Gemisches durch Abkühlung unterbrochen wird.

Weitere Erfindungen bestehen in der maschinellen Anlage zur Durchführung des gekennzeichneten Verfahrens mit den einzelnen Vorrichtungen und deren Ausbildung und Anordnung. Diese Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und in der folgenden Beschreibung über den Ablauf des Herstellungsverfahrens anhand der Zeichnung näher dargestellt.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine aus mehreren, für eine kontinuierliche Arbeitsweise bestimmte Vorrichtungen aufgebaute Gesamtanlage als beispielsweise Ausführungsform. In der Zeichnung ist eine kontinuierlich arbeitende Aufbereitungsvorrichtung mit 1 bezeichnet, die als eine Einheit aus dem trogförmigen Aufnahmebehälter 2 für den handelsmässig meist als grobe Schnitzel in Form von Tabletten oder flüssig anfallenden Polyester, einer beheizten Förderrutsche 3 und einem ebenfalls beheizten Vorratsbehälter 4 für die aufbereitete Polyestermasse

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ausgebildet ist. Der Behälter 2 ist zweckmässig mit einer _; Rührwelle 5 ausgestattet, durch die das Schmelzgut durch einen Schlitz 6 aus dem Behälter 2 auf die Kutsche 3 aufgebracht wird. Der Schlitz 6 ist durch einen Schieber 7 verschliessbar und kann im Verhältnis zur gewünschten Durchsatzmenge beliebig weit geöffnet werden. Der Durchsatz ist abhängig von der stufenlos-, regelbaren Drehzahl der Rührwelle und der Schlitzgrösse. Unter der Rutschplatte ist eine Heizung in Form einer Rohrschlange 8 verlegt, durch welche die zum Aufbereiten des Schmelzgutes benötigte Temperatur erzeugt wird. Am Ende der beheizten Rutschplatte ist eine Sammelrinne 9 für den inzwischen . aufbereiteten Polyester angeordnet, worin die Flüssigkeit aufgenommen und einem Vorratsbehälter 4 zugeführt wird. Der Aufbereitungsvorgang lässt sich durch den Anstellwinkel der Rutschplatte 3 und die Intensität der Heizkraft nach Bedarf beeinflussen. Die Aufbereitungstemperatur für den im weiteren als Hauptkomponente I bezeichneten Polyester beträgt ca. 130° C. Die Beheizung des Behälters 4 erfolgt durch eine Rohrschlange 10, die in einem Mantelraum 11 des mit einer Doppelwand versehenen Behälters untergebracht ist. Die Pumpe 12 sichert den Umlauf des Heizmediums.

Vom Vorratsbehälter 4 wird das Material nun über die Leitung 13 einer kontinuierlich arbeitenden Eatwässerungsapparatur 14 zugeführt. Wird ein flüssiger Polyester eingesetzt, so wird dieser über die Leitung 13', 15' unter Umgehung der Entwässerungseinrichtung dem nachgeordneten Vorratsbehälter 16 zugeführt λ Als Entwässerungseinrichtung dient eine bekannte Vakuumpumpe. Um eine einwandfreie Entwässerung sicherzustellen, wird die Viskosität der Polyesterschmelze herabgesetzt. Hierzu wird die Temperatur im Behälter 4 auf mindestens 120° G"gehalten.

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Aus der Entwässerungsapparatur wird die Schmelze durch eingebaute Pumpen (nicht besonders dargestellt) über die Leitung 15 in den Vorratsbehälter 16 gefördert und hier auf etwa 100° C rückgekühlt. Zu diesem Zweck sind in dem Behälter eine Rohrschlange 17 für das Kühlmittel und ein Rührwerk 18 vorgesehen. Das in der Rohrschlange befindliche, aus der Leitung 19 entnommene Kühlmittel wird von einem Magnetventil gesteuert, das mit einem Kontaktthermometer in Verbindung steht. Um eine wellenförmige Temperatur-Kennlinie zu vermeiden, ist zweckmässig zwischen dem Thermometer und dem Magnetventil noch ein Impulsrelais mit stufenlos einstellbarer Zeit für Betätigung und Pause vorgesehen. Die Pause ist der Trägheit des Thermometers angepaßt (nicht besonders dargestellt). Der Behälter 16 ist ebenfalls doppelwandig ausgebildet und enthält in seinem Mantelraum ein Heizmedium, das zum Aufschmelzen der rückgekühlten Flüssigkeit auf Betriebstemperatur, zur Temperaturhaltung und durch Umlauf auch zur Erwärmung des Spinnkopfes 20 und der Dosierpumpe 21 dient. Mit 22 ist der Antrieb derDosierpumpe bezeichnet.

Von der Dosierpumpe 21 wird die Hauptkomponente I über einen doppelwandigen Metallschlauch 23, der mittels Leitungen 24· und 25 an ein Heiz- und Kühlgerät 26 angeschlossen ist, in eine Vormischkammer 27 gefördert. Auf diesem Wege findet ein letzter Temperaturausgleich statt, so daß die Schmelze mit der erwünschten gleichbleibenden Tempe- > ratur von etwa 100° in den Mischkopf gelangt.

Weitere Behälter 16' und 16" sind vorgesehen, die ähnlich ausgelegt sind wie der Behälter für die Hauptkomponente I und zur Vorratshaltung von Nebenkomponenten, wie Vernetzungsmittel, Aktivatorgemisch und anderen dienen. Diese Behälter

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sind durch Leitungen 28, 29 mit der Vormischkammer 27 verbunden. An die Leitungen 23, 28 und 29 sind Zähler 23', 28' und 29' zur Feststellung und Anzeige des Materialdurchlaufs angeschlossen. Diese Zähler können zur automatischen Komponentensteuerung benutzt werden.

Nach gründlicher Vermischung der Hauptkomponente I mit den Nebenkomponenten in der Vormisciikammer fließt das Gemisch durch das Überlaufrohr 30 und die Leitung 31 in die Hauptmischkammer 32. Dieser Mischkammer wird dann ein Isocyanat als Hauptkomponente II aus dem Vorratsbehälter 33 mittels einer Bandwaage 34- in dosierter Menge über die Leitung 35 zugeführt. Auf die gleiche Weise können der Mischkammer auch weitere Kunststoff-Komponenten und/oder Füllstoffe zugeführt werden. Bei der erfindungsgemäßen Anlage ist ferner die Zugabe eines Farbstoffes vorgesehen. Der Farbstoff wird in flüssiger Form aus dem Vorratsbehälter 36 entnommen und über die Leitung 37 in die Mischung eingebracht. In der Hauptmischkammer sind zwei Mischquirle'angeordnet, die mit gleicher Drehrichtung umlaufen und eine intensive und gleichmässige Durchmischung aller Komponenten gewährleisten.

Die fertige Mischung fließt dann auf ein in der Geschwindigkeit stufenlos regelbares Förderband 40 und breitet sich hier in einer Schicht von etwa 6 mm Stärke aus. Das Band läuft über eine Tischplatte, die aus einem System von Rohren 41 mit viereckigem Querschnitt bestehen und so nebeneinander angeordnet sind, daß das Förderband einen trogförmigen Querschnitt annimmt. Diese Rohre sind im vorderen Abschnitt des Bandes 40 beheizt. Die Temperatur beträgt etwa 100° C und wird mit einer Toleranz von 2° G gehalten, um die Reaktion des Kunststoffes einzuleiten.

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Da beim Reagieren des Produktes Wärme frei wird, die nun ihrerseits Tisch und Band weiter aufheizen würde, ist eine besondere Art der Temperaturhaltung vorgesehen. Von einem Ventilator 42 wird Luft über ein System von Heizdrähten 43 geblasen und hierbei erwärmt. Die Anlage arbeitet zunächst im Kreislauf, d.h. die erwämte Luft wird am Ende des Tisches wieder abgesaugt und erneut über die Heizung geblasen. Dadurch wird eine schnelle Erwärmung von Tisch und Band erreicht. Die Temperatur wird von einem in den Tisch eingebauten Fühler 44 überwacht und geregelt. Bei Bedarf werden über ein Relais Klappen 45, 46 für Warmluftaustritt und Kühlluftzuführung geöffnet. Hierdurch wird eine sofortige Anpassung der Temperatur an die jeweiligen Erfordernisse ermöglicht. An die Heizzone 47 schliesst sich die Kühlzone an. Die Reaktion des Mischproduktes wird hier durch Abkühlung unterbrochen. Die Kühlung wird durch Frischluft bewirkt, die durch die Kühlrohre 41 geblasen wird. Ein zweiter Kühlluftstrom 49 kann dabei frei über die Oberfläche des Materials geleitet werden.

Am Ende des Bandes wird der Kunststoff, welcher inzwischen erstarrt ist und die Form von ca. 6 mm starken Platten, hat, in eine Messermühle 50 gefördert und hier zu Granulat zermahlen. Von der Mühle' gelangt das Granulat in einen Wendelförderer 51» wo es gekühlt und anschliessend in Tonnen verpackt und zum Versand bereit gestellt wird.

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Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen thermoplastisch verarbeitbarer Polyurethan-Kunststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß als eine der Hauptreaktionskomponenten ein in unregelmässigen Stücken oder flüssiger Form anfallender Polyester als Hauptkomponente I in einer der Dosier- und Mischapparatur vorgeschalteten beheizbaren Vorrichtung kontinuierlich bei etwa 130° C aufbereitet und anschliessend bei mindestens 120° C entwässert wird, dann einem als Temperiereinrichtung ausgebildeten Vorratsbehälter zugeführt und nach Rückkühlung in diesem auf etwa 100° 0 über eine Dosierpumpe in eine Vormischkammer gefördert wird, der gegebenenfalls weitere, zweckmässig in derselben Weise vorbehandelte Komponenten in flüssigem Zustand zugeleitet werden, und daß anschliessend die Mischung in eine Hauptmischkammer gelangt, der gleichzeitig ein Isocyanat in flüssigem oder festem Zustand als Hauptkomponente II zugeführt wird und daß das als Schmelze aus der Hauptmischkammer austretende Reaktionsgemisch in Form eines Bandes eine Heiz- und Kühlanlage durchläuft, in der das Gemisch in einer Heizzone mit etwa 100° C zunächst auf Reaktionstemperatur gebracht wird und nach Erstarrung in einer anschliessenden Kühlzone die Reaktion des Gemisches durch Abkühlung unterbrochen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem mit Rührwerkzeug versehenen Aufnahmebehälter für den Polyester und einen durch eine beheizbare Rutsche beschickbaren, ebenfalls beheizten Vorratsbehälter für den aufgeschmolzenen und auf entsprechende Viskosität gebrachten Polyester.

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3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entwässerung des flüssigen Polyesters eine an sich bekannte Vakuumpumpe dient.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere, mit einem Rührwerk und einer Temperieranlage ausgestattete Vorratsbehälter für den entwässerten Polyester oder weitere Teilkomponenten vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichfc net, daß die Vorratsbehälter als doppelwandige Kessel ausgebildet sind, deren Mantelraum zur Aufnahme eines Heizmedium dient.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Vorratsbehälter eine Dosierpumpe zugeordnet ist, die mit dem Behälter eine Einheit bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vormischkammer vorgesehen ist, die durch eine heiz- und kühlbare Leitung an die Dosierpumpe des oder der Vorratsbehälter angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hauptmischkammer vorgesehen ist, in der die in der Vorkammer entstandene Mischung und ein Isocyanat, vorzugsweise ein 4,4'-Dyphenylmethandiisocyanat in fester Form, als zweite Hauptkomponente, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Nebenkomponenten und/oder Füllstoffe zugeführt und vereinigt werden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptmischkammer eine Heiz- und Kühlanlage zugeordnet ist, bestehend aus einem Förderband und einem Rohrsystem, das als Führungsebene für das Förderband dient.

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10. Vorrichtung nach. Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz-und Kühlrohre einen viereckigen Querschnitt aufweisen.

11. Vorrichtung nach. Anspruch 1, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem des Fördertisches in eine von der Hauptmischkammer beschickte Heizzone und eine an diese unmittelbar anschliessende Kühlzone unterteilt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, 9-11» dadurch gekennzeichnet, daß dem Rohrsystem der Heizzone ein Heizelement zugeordnet ist, durch das von einem Ventilator aus dem Rohrsystem abgesaugte Luft erwärmt und in ständigem Umlauf unter dem Förderband entlang geführt wird, daß weiter in den Warmluftstrom ein Temperaturfühler eingebaut ist und Klappen zur Abführung von Warmluft und Zuführung von Kühlluft im Rohrsystem vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Förderbandes stufenlos regelbar ist.

20.7.68
Le/L

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