DE1914584A1

DE1914584A1 - Foamed thermoplastic resin articles

Info

Publication number: DE1914584A1
Application number: DE19691914584
Authority: DE
Inventors: Roberto Colombo
Original assignee: LAVORAZIONE MAT PLAST
Current assignee: LAVORAZIONE MAT PLAST
Priority date: 1968-03-23
Filing date: 1969-03-21
Publication date: 1970-05-21
Also published as: FR1600010A

Abstract

A double screw extruder embodies four working stages in the second of which the gaseous nucleating agent in the form of carbon dioxide, nitrogen, etc., is introduced under pressure into the extruder and dispersed in the plastic by the motion of the screw. The method is esp. used for foamed closed or open cell products with a cell size less than 0.2 mm.

Description

"Verfahren und Vorrichtung nur Herstellung von Gegenständen aus geschäumten thermoplastischen Kunstharzen" Priorität: 23. März 1968, Italien, Nr. 51033-A/68 Die Erfindung betrifft ein Verfahren nur Herstellung von xtrudierten Gegenständen aus geschäumten thermoplastischen Kunstharzen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. "Method and device only manufacture of objects from foamed thermoplastic resins "Priority: March 23, 1968, Italy, No. 51033-A / 68 The invention relates to a method only of manufacturing extruded objects made of foamed thermoplastic synthetic resins and a device for implementation of the procedure.

Bei der Herstellung geschäumter Kunstharzgegenstände mit offenen und geschlossenen Zellen durch Extrusion enthält das geschmolzene Kunstharz fast stets einen sogenannten Kernbildner susamnen mit einem Treibmittel, wenn ein homogener Gegenstand mit kleinen Zellen von im wesentlichen einheitlicher Größe mit einem durchschnittlichen Durchmesser von beispielsweise unter 0,2 mm erwünscht ist. Die bisher verwendeten Kernbildner bestehen aus festen Stoffen oder Gemischen aus denselben, die während des Extrusionsverfahrens Gase entwickeln können. Durch Auflösen und Dispergieren in den Kunstharz bilden diese Gase die sogenannten Kerne oder Keime fUr dos anschließende Schäumen. Aufgrund ihrer geringen Löslichkeit in dem Kunstharz und/ oder ihrer niedrigen kritischen Temperatur bilden die Gase in dem Kunstharz oder dem das Kunstharz und das Treibmittel enthaltenden Gel winzige Zellen, Bo daß das Treibmittel beim Ertrudieren des Kunstharzes und des Treibmittels ein. von einer sehr großen Anzahl vorhandener Kerne ausgehendes Schäumen bewirkt. In the manufacture of foamed synthetic resin articles with open and closed cells by extrusion almost contains the molten resin always suspend a so-called nucleating agent with a blowing agent, if a homogeneous one Small cell article of substantially uniform size with a average diameter of, for example, less than 0.2 mm is desired. the previously used core formers consist of solid substances or mixtures of the same, which can generate gases during the extrusion process. By Dissolve and dispersing in the synthetic resin, these gases form the so-called nuclei or nuclei for the subsequent foaming. Because of their low solubility in the synthetic resin and / or their low critical temperature form the gases in the synthetic resin or the gel containing the synthetic resin and the propellant, tiny cells, Bo that the propellant during the extrusion of the synthetic resin and the propellant. from one causes outgoing foaming to occur in a very large number of existing cores.

Beim Mischen fester Kernbildner mit dem Kunstharz, z.B. mit Polymergranulaten vor dem Schmelzen derselben, erhält man aufgrund der Kosten der Mischanlage, der zum Betrieb dieser Anlage benötigten Energie und der relativ teuren Kernbildner selbst ein relativ kostspieliges Fertigprodukt. Überdies lagern sich festen die als Kernbildner verwendeten/Stoffe und die während der Extrusion daraus entstehenden Produkte leicht an den Wänden der Extrusionsform ab, was sich auf die Oberflächengüte des geschäumten Produktes nachteilig auswirkt. When mixing solid core formers with the synthetic resin, e.g. with polymer granules before melting them, due to the cost of the mixing plant, the the energy and the relatively expensive nucleating agents required to operate this system even a relatively expensive finished product. In addition, they are fixed materials used as core formers and those resulting from them during extrusion Products easily stick to the walls of the extrusion mold, which affects the surface quality of the foamed product has an adverse effect.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren sur Herstellung von Gegenständen aus geschäumten thermoplastischen Kunstharzen durch Extrudieren einer das Kunstharz und das Treibmittel enthaltenden geschmolzenen Masse, das dadurch gekennzeichnet ist, en daß man vor dem Extrudieren ein/gasförmigen Kernbildner unter Druck in das Kunstharz einspritzt und in diesem dispergiert.The invention relates to a process for the production of objects from foamed thermoplastic synthetic resins by extruding one of the synthetic resin and the molten mass containing propellant, characterized in that is that before extruding a / gaseous nucleating agent under pressure into the Injected synthetic resin and dispersed in it.

Bei diesem Verfahren, bei dem eine fein zerteilte homogene Struktur extrudiert wird, werden keine festen Kernbildner benötigt, wodurch der Verfahrensschritt des Mischens des Kunststoffes mit Kernbildnern in festem Zustand entfällt.In this process, in which a finely divided homogeneous structure is extruded, no solid core formers are required, whereby the process step There is no need to mix the plastic with core-forming agents in the solid state.

Das z.B. aus Butan, Pentan, Hexan, Trichlorfluormethan oder Dichlordifluormethan bestehende Treibmittel wird erfindungsgemäß dem Kunstharz entweder vorher zugegeben, indem es s0B. mit den Ausgangsgranulaten des Kunstharzes gemischt wird, oder es wird dem geschmolienen Kunstharz eingespritzt, des eventuell schon den gesamten gasförmigen Kernbildner oder einer Teil desselben enthält.That e.g. from butane, pentane, hexane, trichlorofluoromethane or dichlorodifluoromethane According to the invention, existing blowing agent is either added beforehand to the synthetic resin, by s0B. is mixed with the starting granules of the synthetic resin, or it is injected into the melted synthetic resin, possibly the whole of it contains gaseous nucleating agents or a part thereof.

Das Treibmittel und der gasförmige Kernbildner werden dem Kunstharz gleichzeitig, z.B. durch eine einzige Einspritzdüze, zugegeben, wenn dies die Eigenschaften des Treibmittels und des Kernbildners erlauben.The blowing agent and the gaseous nucleating agent are added to the synthetic resin at the same time, e.g. by a single injection nozzle, if this is the case allow the blowing agent and the nucleating agent.

Die Erfindung kann beim Schäumen eines jeden, nach dei Extrudieren Zellform annehmenden thermoplastischen Polymers, insbesondere Polystyrol, gewöhnlichem Polyäthylen, Niederdruckpolyäthylen und Polypropylen, verwendet werben, Als gasförmiger Kernbildner wird z.B. Kohlendioxyd, Stickstoff, Luft, Methan, Xthylen oder Acetylen verwendet, Die Vorrtchtung zur Herstellung der Gegenstände aus einem geschäumten thermoplastischen Kunstharz nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht aus einem Schneckenextruder mit mindestens awei miteinander kämmenden Schnecken, welcher der Reihenfolge nach einen erhitzbaren Kunstharzschmelzabschnitt, einen Abschnitt, in welchen der gasförmige Kernbildner eingespritzt wird, und mindestens einen Abschnitt sum Einführen des Treibmittels aufweist.The invention can be used in the foaming of any one after extrusion Cellular thermoplastic polymer, particularly polystyrene, usually Polyethylene, low pressure polyethylene and polypropylene, used advertise, as gaseous Nuclear builders are e.g. carbon dioxide, nitrogen, air, methane, ethylene or acetylene used, the device for producing the objects from a foamed thermoplastic synthetic resin according to the method of the invention consists of one Screw extruder with at least awei intermeshing screws, which of the series after a heatable resin melt section, a Section into which the gaseous nucleating agent is injected, and at least has a portion for introducing the propellant.

Eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert0 Es zeigen: Fig. 1 einen Längschnitt durch die Vorrichtung,und Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung längs der Sehnlttlinie II-II in Fig. 1.An embodiment of a device according to the invention is shown in The following are explained in more detail with reference to the accompanying drawings. They show: Fig. 1 a Longitudinal section through the device, and FIG. 2 shows a cross section through the device along the line II-II in Fig. 1.

Die Vorrichtung besteht as ein-i Schneckenextruder mit einem in eine Spritzform 10A gewünschter Form auslaufenden Zylinder 10. In diesem Zylinder 10 sind mindestens zwei miteinander in Eingriff stehende Schnecken 12 und 14 drehbar angeordnet. Bei der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Schnecken 12 und 14 parallel zueinander, was Jedoch unerheblich ist, Die Schnecken 12 und 14 können gegenläufig drehens Es werden Jedoch gleichsinnig drehende Schnecken vorgezogen, da der zu extrudierende Kunststoff dann in dem Zylinder 10 besser abgeschlossen ist, Aus demselben Grund sind die Gewindegänge der beiden Schnecken 12, 14 eng in dem Zylinder 10 eingepaßt und kämmen außerdem eng miteinander, so daß die lichen flüssigkeitsdicht abschließen.The device consists of a one-in-one screw extruder Injection mold 10A of the desired shape terminating cylinder 10. In this cylinder 10 at least two mutually engaging screws 12 and 14 are rotatable arranged. In the embodiment shown, the screws extend 12 and 14 parallel to one another, but this is irrelevant, the screws 12 and 14 can rotate in opposite directions However, worms rotating in the same direction are preferred, since the plastic to be extruded is then better sealed in the cylinder 10 is, for the same reason, the threads of the two screws 12, 14 are tight in fitted to the cylinder 10 and also mesh closely together so that the union seal liquid-tight.

Die Schnecken 12 und 14 sind so ausgebildet, daß längs des Zylinderu 10 aufeinanderfolgende Arbeitsabschnitte A,C,B und G vorgesehen sind, die durch nachfolgende Dichtabschnitte B,D und P voneinander getrennt sind0 Die Gewindegänge in den Arbeitsabschnitten A,C,E und G haben eine konstante oder allmählich abnehmende Gowindesteigung, wobei der Durchmesser eines Jeden Schneckenkernes in den betreffenden Abschnitten je nach der Punktion der einzelnen Abschnitte entweder konstant oder veränderlich sein kann.The screws 12 and 14 are designed so that along the cylinder u 10 successive working sections A, C, B and G are provided which go through subsequent sealing sections B, D and P are separated from each other 0 The threads in the work sections A, C, E and G have a constant or gradually decreasing Gowind pitch, where the diameter of each screw core in the relevant Sections depending on the puncture of each section either constant or can be changeable.

Die Arbeits schnitte A, C und 3 sind jeweils mit den Zylinder 10 umgebenden Außenerhitzern 16, 18 und 20 versehen. Der letzte Arbeitsabschnitt G wird sowohl von innen, d.h. von den Schnecken 12 und 14 her als auch von außen, d.h. von außerhalb des Zylinders 10, gekühlt. In der dargestellten, für schwierigste Betriebebedingungen berechneten Ausführungsform wird der Zufuhr teil des Abschnittes o von einem außenliegenden KUhlwassermantel 22 gekühlt, während der Endteil G' von einer einstückig mit der Wandung des Zylinders 10 ausgebildeten und als Verdampfer in einem nicht dargestellten Kühlsystem wirkenden Kühlschlange 24 gekühlt wird.The working sections A, C and 3 are each surrounding the cylinder 10 External heaters 16, 18 and 20 are provided. The last work section G is both from the inside, i.e. from the screws 12 and 14, as well as from the outside, i.e. from the outside of the cylinder 10, cooled. In the one shown, for the most difficult operating conditions calculated embodiment, the supply part of the section o is from an external one KUhlwassermantel 22 cooled, while the end part G 'of an integral with the Wall of the cylinder 10 formed and designed as an evaporator in a not shown Cooling system acting cooling coil 24 is cooled.

Der erste Arbeitsabsohnitt A wird dabei Uber einen Füllstutzen 30 mit dem zu extrudierenden thermoplastischen Kunstharz in Pulver oder Granulatform beschickt, und in diesem Abschnitt A wird das Kunstharz bis zum Erweichen erwärmt.The first work section A is here via a filler neck 30 with the thermoplastic synthetic resin to be extruded in powder or granulate form charged, and in this section A is the resin up to Soften heated.

Dem Abschnitt A schließt sich der erste Dichtabschnitt B an, wo zwischen dem Abschnitt A und dem nächsten Abschnitt C geschmolzenes Kunstharz einen hydraulischen Dichtpfropfen bildete Die Dichtabschnitte D und P haben eine ähnliche Funktion. Während des Betriebs sind die Dichtabschnitte B, D und w durch die Jewelligen Ströme geschmolzenen Kunstharzes gut abgedichtet, um so den Rückstrom der Gase in den jeweiligen Arbeitsabschnitten C, E und G zu verhindern. Die Ausbildung der Dichtabschnitte wird im folgenden beschrieben.Section A is followed by the first sealing section B, where between the section A and the next section C, a hydraulic molten resin Sealing plug formed The sealing sections D and P have a similar function. During operation, the sealing sections B, D and w are through the jewelligen currents melted synthetic resin well sealed so as to prevent the backflow of gases in the respective Prevent work sections C, E and G. The formation of the sealing sections is described below.

Durch eine oder mehrere seitliche Einspritzdüsen 32 wird ein gasförmiger Kernbilder, z.B. Kohlendioxyd oder Stickstoff,unter Druck in die in Abschnitt C gelangende Kunstharzmasse eingespritzt0 Bin RUcketrom dieses Gases wird durch den Dichtabschnitt B verhindert, so daß das unter Druck stehende Gas die Kunstharzmasse unter der in Abschnitt a von den Schnecken 12, 14 ausgeübten Knotwirkung gleichmäßig durchdringt, wonach die Kunstharzmasse dann durch den Dichtabschnitt D in den Arbottsabschnitt E geführt wird.Through one or more lateral injection nozzles 32, a gaseous Nuclear formers, e.g. carbon dioxide or nitrogen, under pressure in the in section C. Any synthetic resin compound is injected. The return flow of this gas is through the Sealing portion B prevents, so that the pressurized gas the resin composition evenly under the knotting effect exerted by the screws 12, 14 in section a penetrates, after which the synthetic resin compound then through the sealing section D in the Arbottsabschnitt E is performed.

Der Arbeitsabschnitt E ist mit mindestens einer Einspritzdüse 34 versehen, durch welche ein herkömmliches Treibmittel, wie z.B.The working section E is provided with at least one injection nozzle 34, by which a conventional propellant, e.g.

Pentan, unter Druck in die Kernbildung zeigende Kunstharzmasse eingespritzt wird. In diesem Stadium wird das Treibmittel, ebenfalls durch die Knetwirkung der Schnecken 12, 14, im Abschnitt E gleichmäßig in der Kunstharzmasse dispergiert und aufgelöst, Die hierbei entstehende Nasse wird nach vorne durch den Dichtabschnitt F in den letzten Arbeitsabschnitt G eingeführt. Wenn erforderlich, können die Abschnitte E und F mit den jeweiligen Einspritzdüsen 34 doppelt oder dreifach aufeinanderfogen, ehe die Masse den Endabschnitt G erreicht.Pentane, injected under pressure into the core formation showing synthetic resin mass will. At this stage, the blowing agent, also by the kneading action of the Screws 12, 14, dispersed uniformly in the synthetic resin composition in section E and dissolved, The resulting wetness is carried forward by the Sealing section F introduced into the last working section G. If necessary, the sections E and F can double or with the respective injection nozzles 34 folded three times before the mass reaches the end section G.

In dem sowohl von innen als auch von außen gekühlten Arbeitsabschnitt G wird die Temperatur der Masse nahezu bis zum Brweidnungs des Kunstharzes gesenkt, worauf die Masse durch die Spritsform 10A extrudiert wird Anschließend erfährt die extrudiente Nasse eine beträchtliche Verdichtungvereinderung, so daß sich das Treibmittel bis in die Mikrozellen des gasförmigen Kernbilners im Kunstoff ausdehnt. Die Entspannung bzw. das Schäumen des Treibmittels erfolgt gleichzeitig mit einer Drucksenkung in den Kunstharz, so daß sich die Zellstruktur während des Schäumens verfestigt und kein unerwünschtes Zusammenfallen stattfindet.In the working section that is cooled both internally and externally G the temperature of the mass is reduced almost to the point where the synthetic resin has burned, whereupon the mass is extruded through the injection mold 10A extruded wet a considerable reduction in compaction, so that the propellant expands into the microcells of the gaseous nuclear builder in the plastic. Relaxation or the foaming of the blowing agent takes place simultaneously with a pressure reduction in the synthetic resin, so that the cell structure solidifies and during foaming no undesired coincidence takes place.

Geeignete Ausbildungen der Dichtabschnitte B, D und P sind bekannt und bieten sich außerdem dem Fachmann durch das Bekannte an. Es ist Jedoch wichtig, daß sich in Jedem Dichtabschnitt zwischen dem Kern einer Jeden Schencke 12, 14 und dem Zylinder 10 ein Bereich bildet, der vollkommen mit geschmolzenem, glqichmäßig unter einem dem Eindringen ton Gas aus dem Jeweils folgenden Arbeitsabschnitt entgegenwirkenden Druck durch diesen Druck hindurchgeführten Kunstoff gefüllt ist.Suitable designs of the sealing sections B, D and P are known and also offer themselves to those skilled in the art through what is known. However, it is important that in each sealing section between the core of each shank 12, 14 and the cylinder 10 forms an area that is perfectly equal to melted counteracting the penetration of ton gas from the respective following work section Pressure through this pressure is filled with plastic.

In der dargestellten Ausführungsform wird der erste Dichtabschnitt B dadurch gebildet, daß man an Jeder Schnecke 12, 14 einen glatten zylindrischen Abschnitt 40 mit sich verjüngenden Inden vorsieht, dessen Durchmesser etwa der Entfernung zwischen don Achsen der Schnecken 12, 14 entspricht, und dessen Länge entlang seinem zylindrischen Teil vorzugsweise nicht geringer als sein Durchmesser ist. Andererseite werden die Dichtabschnitte D, F dadurch gebildet, daß man an Jeder Schnecke 12, 14 einon Abschnitt 42 bzw. 44 mit gegenläufigen Gewinde vorsieht, dessen Steigung. verglichen mit der Steigung der Schnecken 12, 14 in den Arbeitsabschnitten, sehr klein ist. Vorzugsweise wird Jeder mit gegenläufigem Gewinde versehene Abschnitt durch Lücken in den sich in Spirallinien mit langer Steigung erstreckenden Gewindegängen unterbrochen.In the embodiment shown, the first sealing section B. formed by the fact that on each screw 12, 14 a smooth cylindrical section 40 with tapered indene, the diameter of which is approximately equal to the distance between the axes of the screws 12, 14 corresponds, and its length along its cylindrical part is preferably not less than its diameter. Other side the sealing sections D, F are formed in that one at each screw 12, 14 provides a section 42 or 44 with opposing thread, the pitch of which. compared to the pitch of the screws 12, 14 in the working sections, very much is small. Preferably, any counter-threaded portion through gaps in the threads extending in spiral lines with a long pitch interrupted.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 9 Process for the production of objects from foamed, thermoplastic synthetic resins by extruding one of the synthetic resin and a molten mass containing propellant which can be used notices that a gaseous nucleating agent under pressure prior to extrusion is injected into the synthetic resin and dispersed in this 2D method according to claim 1, because d u r e h g 8 k e n n -s e i o h n e t that the gaseous nucleus forms a Injected from the dissolved synthetic resin and propellant gel will.

3, method according to claim 1, d a d u r e h e k e n n -z e 1 c h n e t that the gaseous nucleating agent is injected into the synthetic resin, and that the liquid propellant following or simultaneously with the synthetic resin under pressure some splashing, leaving the molten wet at a temperature close to that Softening point of the synthetic resin is extruded, 4. The method according to claim 1 - 4, it is indicated that the percentage of the injected gaseous nucleating agent is between 0.0002 and 1% of the synthetic resin mass 50 Method according to claim 3, d u r c h g e k e n n b c i c h n e t that the gaseous Core former mixed with the synthetic resin in a section of a screw extruder is, and that the liquid propellant under pressure in one or more subsequent Sections of the extruder is injected.

6. The method according to claim 5, d a d u r c h g c k e n n -z e i c h n e t that the synthetic resin between two successive sections (A, C) of the Screw extruder by a hydraulic sealing plug formed by the synthetic resin to be led.

70 Method according to claims 1 - 6, d a d u r e h g e k e nn-1 e 1 c h n e t that carbon dioxide, nitrogen, air, nethane, Ethylene or acetylene and, as propellants, butane, pentane, hexane, trichlorofluoromethane or dichlorodifluoromethane is used0 8. Device for manufacturing objects made of foamed thermoplastic plastic according to a method according to the claims 1 - 7, g e -k e n n 5 5 1 c h n e t through a screw extruder with at least two intermeshing screws (12, 14), which one in sequence heatable plastic melt section (A), a section (C) with a device (32) for injecting the gaseous nucleating agent, and at least one section (E) having a device (34) for introducing the propellant 9. Apparatus according to claim 8, g e k e n n n se i 9 h n e t through an extrusion orifice (10A) and both inside and outside with a cooling device (22, 24) provided extruder end section (G).

10 ¢ Device according to claim 9, d s d u r o h g k e n n -s e i o h n e t that the cooling device is at least a part of an evaporator in a cooling system forming / cooling coil (24).

11. Device according to claims 8-10, d a d u r c h g e -k e n n S e i c h e t that the successive extruder sections (A, C, E, G) over Sealing sections (B, D, F) are connected to one another.

12. The apparatus of claim 11, d a d u r c h g e k e n ns c t O h n e t that at least one sealing section has two cylindrical sections (40), which are provided on the screws (12, 14) and extend in the longitudinal direction via a Touch a segment that is at least equal to its diameter.

13. The apparatus of claim 11, d r d 9 r c h g @ k e n n -5 e i c h n e t that at least one sealing section ton is provided on the screws (12, 14) Sections (42,44) lit opposite thread is formed, the slope of which is opposite the pitch of the screws (12.14) in the extruder sections (A, C, E, G) is small.

L e r s e i t e