DE1959393B2

DE1959393B2 - Verfahren zur Herstellung von elektrostatisch wenig oder nicht aufgeladenen pulverförmiger! Mischungen auf der Basis von Polyvinylchlorid

Info

Publication number: DE1959393B2
Application number: DE19691959393
Authority: DE
Inventors: Johann Dr.-Ing. Bauer; Martin Doriat; Hartmut Dr. 8012 Ottobrunn Stallmann
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1969-11-26
Filing date: 1969-11-26
Publication date: 1974-09-05
Also published as: AT307038B; DE1959393A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrostatisch we.iig oder nicht aufgeladenen pulverförmigen Mischungen auf der Basis von Polyvinylchlorid, bei dem man die pulverförmigen Mischungsbestandteile unter intensivem Mischen in einer Heizphase aufheizt und anschließend in einer Kühlphase abkühlt.

Kunststoffe werden meistenteils in Form von Granulaten oder Pulvermischungen, sogenannten Compounds, verarbeitet. Für die Herstellung der Granulate benötigt man primär ebenfalls Pulvermischungen. Die Verarbeitbarkeit solcher Mischungen hängt außer von der Rezeptur auch vom Schüttgewicht und von der Rieselfähigkeit ab. Im allgemeinen sind ho- 5<> hes Schüttgewicht und gute Rieselfähigkeit Voraussetzungen für eine gute Verarbeitbarkeit und eine gute Qualität des Produkts.

Die Herstellung der Mischung geschieht sehr häufig in Schnellmischern mit hoher Drehzahl der Ruhrerorgane. Durch die Reibung der Teile aneinander wird das Mischgut insbesondere in der Kühlphase stark elektrostatisch aufgeladen. Aber auch bei Mischern mit langsamer Drehzahl werden stark zur Aufladung neigende Mischungen wie beispielsweise Polyvinylchlorid-Mischungen elektrostatisch aufgeladen.

Üblicherweise werden sämtliche Komponenten einer Mischung von Anfang an oder im Laufe der Heizperiode des Mischvorgangs eingefüllt. In einem zweiten Arbeitsgang werden die erwähnten Mischungen entweder im gleichen Mischer oder in einem separaten Kühlmischer wieder abgekühlt. Mit zunehmender Abkühlung Ist eine verstärkte elektrostatische Aufladung zu beobachten. So hergestellte Pulvermiscbungen weisen dann quasistabile, wie Friscbschnee aussehende, Systeme auf. Dabei wird dutch die sich gegenseitig anziehenden bzw. abstoßenden, eine Struktur aufbauenden und Hohlräume bildenden Teilchen ein niedriges Schöttgewicbt vorgetäuscht. Weiterhin ist die gegenseitige Verschiebung der einzelnen Körner gegeneinander erschwert und die für «lie Verarbeitung erforderliche Rieselfähigkeit der Mischungen durch öffnungen und Trichter beeinträchtigt Demgegenüber nehmen strukturlose PuI-verrnischungen ein geringeres Volumen ein und setzen einer gegenseitigen Verschiebung keinen oder nur einen geringen Widerstand entgegen.

Bei der Verarbeitung elektrostatisch aufgeladener Mischungen, z. B. auf Extrudern, verhindert die Aufladung ein gutes und gleichmäßiges E nlaufen der Mischungen in den Schneckenzylinder, so daß die Einzugszone nicht vollständig gefüllt ist. Daraus ergibt sich ein verringerter Ausstoß und eine Verschlechterung der Qualität des Endprodukts, die sich beispielsweise durch Blasenbildung oder geringere Festigkeit der Formkörper bemerkbar macht.

Es ist bekannt, die elektrostatische Aufladung durch Wasserdampf, Feuchtigkeit, antistatisch wirksame Substanzen, ionisierte Luft u. dgl. zu beseitigen.

Mit diesem Verfahren sind jedoch Nachteile verbunden. So besteht bei der Verwendung von Wasserdampf oder Feuchtigkeit die Gefahr der Blasenbildung in dem Produkt. Beim Einsetzen der Antistatika wird die Thermostabilität beeinträchtigt und das Fließverhalten im thermoplastischen Bereich mehr oder weniger verändert. Weiterhin ist die wirksame Anwendung ionisierter Luft kostspielig, zeitraubend und kann qualitative Nachteile, z. B. eine Verschlechterung der Stabilität des Endprodukts bringen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mischverfahren aufzuzeigen, bei dem in einfacher Weise pulverförmige Mischungen auf der Basis von Polyvinylchlorid mit keiner oder nur geringer elektrostatischer Aufladung erhalten werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß man während der Kühlphase bei Temperaturen von 50 bis 80° C der Mischung 0,5 bis 10 Gewichtsprozent an unbehandelten pulverförmigen Mischungsbestandteilen zugibt, die Mischung in

3 bis 8 Minuten um K) bis 20° C abkühlt und dann den Mischvorgang abbricht.

Eine bevorzugte Ausfülirungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß man bei Temperaturen von 60 bis 65° C der Mischung 1 bis 5 Gewichtsprozent der pulverförmigen Bestandteile zugibt und die Mischung

4 bis 6 Minuten abkühlt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können in einfacher Weise pulverförmige Mischungen hergestellt werden, die keine oder nur eine geringe elektrostatische Aufladung aufweisen. Dies zeigt sich insbesondere durch ihr erhöhtes Schüttgewicht und durch ihr besseres Auslaufverhalten, d. h. sie können durch Auslauföffnungen mit geringerem Durchmesser als vergleichbare Pulvermischungen auslaufen. Dies ist besonders für die Verarbeitung der Kunststoffpulver vorteilhaft.

Weiterhin wird der Mischvorgang bei noch nicht ganz abgekühltem Produkt abgebrochen. Dadurch tritt eine Zeitersparnis ein und somit eine bessere

Auslastung der Miseherkapazitilten. Dabei ist überraschend, daß die Konter der Pulvermischiung trotz des noch wärmen Produkts nid« zusammenkleben.

Na* dem beanspruchten Verfahren können PuI-vermiscbungen auf der Basis von Polyvinylchlorid hergestellt werden, in die die üblichen Hilfs«toffe wie auch andere Polymerisate eingearbeitet werden können. Als Grundsubstanz eignen sich alle Polyvinylchloridtypen, beispielsweise Block-, Suspensions- und Emulsions-Polyraerisate, Copolymere von Vinylchlorid mit äthylenisch ungesättigten Monomeren mit mindestens 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 70 Gewichtsprozent, Vinylchloridanteil, beispielsweise Copolymere aus Vinylchlorid mit Vinylhalogeniden wie Vinylfluorid, Vinylidenchlorid, Vinylidenfluorid; Vinylester wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinyl-2-äthylhexauoat und die Vinylester der Versatiesäuren. Vinyläther, Acryl-, Methacryl-, Fumar- und Maleinsäure und deren Mono- oder Di-Ester von Mono- oder Dialkoholen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen und <-Olefine wie Äthylen, Propylen, Butylen oder Pfropf-Copolymere wie beispielsweise mit Vinylchlorid gepfropftes Copolymeres aus Äthylen-Vinyiacetat. Weiterhin können andere Polymere bis zu 25 Gewichtsprozent zugemischt werden, insbesondere Modifizierharze wie Acrylnitril-Butadien-Styrol-Polymerisate, Acrylatpolymere, Methylmethacrylate oder Butadien-Styrol-Polymere.

Als Stabilisatoren kommen die üblicherweise für Polyvinylchloridmischungen verwendeten in Frage. Beispiele hierfür si;.d Allylzinnverbindungen, Cadmium-Barium-Stabilisatoren und Bleiverbindungen. Weiterhin werden meistenteils Gleitmittel zugesetzt. So können beispielsweise Montan war hse, langkettige Fettsäureester, Kalzium- und Magnesiumsalze von langkettigen Fettsäuren, höhere Fettalkohole, PoIyäthyle und organische Polysiloxane mitverarbeitet werden.

Unter pulverförmigen Mischungsbestandteilen, die während der Kühlphase zugegeben werden, sollen insbesondere Farben, Füllstoffe und Verarbeitungshilfsstoffe verstanden werden, aber auch andere pulverförmige Substanzen wie Modifizierharze geben die erfindungsgemäß beabsichtigten Wirkungen.

Als Farben kommen sowohl anorganische Pigmente wie Titandioxyd, Ruß, Cadmiumfarben, Eisenoxydfarben wie auch organische Farbstoffe, beispielsweise Phtalocyaninfarbstoffe, Chromophtalblau in Frage. Weiterhin seien folgende Füllstoffe als Beispiele erwähnt: Kreide, Siliciumdioxyd, hochdisperse Kieselsäure, Talkum, Calciumcarbonat, Titandioxyd, Aluminiumdioxyd.

Das Verfahren kann in Schnellmischern durchgeführt werden, die durch Reibungswärme die nötige Temperatur erzeugen und an die meistenteils ein Kühlmischer, in den das heiße Mischgut eingebracht wird, angeschlossen ist. Ebenso ist es möglich, in langsamer drehenden Horizontalmischern, die hauptsächlich durch Mantelkühlung erhitzt werden, aber auch mit anderen Mischertypen zu arbeiten.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein kleiner Prozentsatz der pulverförmigen Bestandteile, vorzugsweise 1 bis 5 Gewichtsprozent, zurückbehalten. Dabei können sowohl mehrere Komponenten gemeinsam, einzelne allein oder nur Teilmengen von Komponenten nicht zugegeben werden. Die meisten Bestandteile der Mischunfi werden in einen Mischer während der Heizphase eingegeben. Dabei wird die Mischung auf die üblichen Temperaturen (meistenteils zwischen 120 und 140" C), die sich nach der Stabilität der ζμ verarbeitenden Bestandteile richten, erhitzt.

Nachdem ein homogenes Mischgut entstanden ist, wird die Mischung im gleichen Mischer oder in einem separaten Kühlmischer gekühlt. Mit fortschreitender Abkühlung ist dabei eine Zunahmt der elektrostatischen Aufladung zu beobachten. Bei einer Temperatur zwischen 50 und 80° C werden nun die zurückbehaltenen Mengen der pulverförmigen Mischungsbestandteile zugegeben. Innerhalb von 3 bis 8 Minuten, vorzugsweise 4 bis 6 Minuten, wird nun die Temperatur um 10 bis 20° C gesenkt und sodann

der Mischvorgang abgebrochen. Dabei ist es von Bedeutung, daß nicht langer gemischt wird. Die so hergestellten Pulvermischungen zeigen ein hohes Schüttgewicht und weisen eine gute Rieselfähigkeit auf.

ίο Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Die in den Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.

Beispiel la)

In einem Mischer mit schnellaufendem Rührer werden

100 Teile Mischpolymerisat aus Vinylchlorid und Vinylacetat im Verhältnis 90:10 2,0 Teile Dibutylzinnmerkaptid
1,0 Teile Montanwachs
1,0 Teile Titanweiß
0,15 Teile Chromophthalblau

eingefüllt und in 15 Minuten durch Reibungswärme auf 140° C erhitzt. Anschließend wird die Mischung in einen Kühlmischer geschleust und dort unter Rühren in 10 Minuten auf 30° C abpckühlt. Die so erhaltene Mischung weist ein Schüttgewicht von 590 g/l auf und läuft nur durch einen Trichter mit einer Auslaßöffnung von mindestens 12 mm Durchmesser.

Beispiel 1 b)

Dieselbe Mischung wie in Beispiel la) wird angesetzt, jedoch die Farbkomponenten Titanweiß und Chromophthalblau erst im Kühlmischer bei 60° C zugesetzt. Nach 4 Minuten bei einer Abkühlung auf 45° C wird der Mischvorgang abgebrochen. Es resultiert nun eine Mischung mit einem Schüttgewicht von 650 g/l und einer Rieselfähigkeit, gekennzeichnet durch freies Auslaufen durch einen Trichter mit einer Ablauföffnung von nur 8 mm Durchmesser.
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Beispiel 2a)

Ebenfalls in einem Schnellmischer werden eingesetzt

90 Teile Masse-Polyvinylchlorid, K-Wert 57
10 Teile MBS-Polymerisat

(Pfropf-Copolymeres aus Methacrylat,

Butadien und Styrol)
1,5 Teile Di-n-octylzinnmcrkaptid
0,5 Teile langkettige Fettsäure-ester
0,5 Teile Montanwachs
1,5 Teile Chromophthalblau
2,0 Teile Titanweiß

Sämtliche Mischungsteile, mit Ausnahme des Beispiel 3b)

MBS-Polymerisats, werden im Heizmischer auf Mischvorgang wird wiederholt mit deniglei-

?30° C Stet, Nach Abkühlen im Kühlmischer auf *^ri™X„\ie in Beispiel 3a), jedoch er-

100° C erfolgt Zugabe des MBS-Polymerisats und chen wmgronwn _{Farbe und} des Methylmetha-

Sere Sung auf 30° C. Das SchUttgewicht dieser 5 ¹⁰¹I¹ X₁^SS nach Abkühlen der Mischung auf

SSng ist570g/l; die Rieselfahigkeit Hegt bei "$*?§£%%„"3 40° C in 6 Minuten gekühlte

einem Trichter mit 12 mm Auslauföffnungsdurch- gMMJj ^ ^r _e»\ gchüttgewicht von 680 rt auf

messer. SW ri«Jl«Wg durch einen Tnchter mit 8 mn«

Beispiel 2b) _l0 Auslauföffnungsdurchmesser.

Derselbe Mischvorgang wird mit den gleichen Beispiel 4a)

0,5 Teile Titanweiß B e i s ρ i e I 3a) _{20 05 Te}ji_e Aerosil

ρ _{05 Te}ji_e A

In einen Horizontalmischer mit waa_Eerechten ,. J_{12 Minuten} durch Reibungswärme auf 130⁰C

Rührorganen werden eingewogen "iiSt« Anschließend wird die Mischung in einem

100 Teile Suspensionspolyvinylchlorid, Kühlmischer unter Rühren ^JO.C abgeku

K-Wert 55 _{25 Diese} Mischung weist ein ^S*^u"f ™7°V f'

hlhltPlymeres _{l d}h nen Tnch

K-Wert 55 _{25 Diese} Mischung weist ein ^S*^u"f ™7°Vu _lauf

2,0 Teile Methylmethacrylat-Polymeres _{au{ und rieselt durc}h einen Tnchter mit der Auslaut

3^5 Teile zweibasisches Bleistearat öffnung von 12 mm Durchmesser. 0,3 Teile Calziumstearat r _P i s ο i e 1 4b)

10 Teile eines Gemischs höhere, Fettalkohole Beispiel ;

2,0 Teile langkettige Fettsäureester _{Die Misch}ung wie in Beispiel 4a I wird ™^^a

0,4 Teile PVC-Grau als Farbstoff _selben Komponenten angesetzt, JJ^^

Alle Komponenten werden zu Beginn des M.sch- ™f*%™l™_w ^Kühlmischer bei 60° C zugege-

vorgangs in die Mischapparatur gegeben und durch und Ae os.l ^Mm ^ ^. ^₀ _Q ^_n, _der

Reibungswärme und mittels Mantelhe.zung au ^JS abBestellt Diese Mischung weist nun ein 14O⁰C erhitzt. Nach Abkühlung der Mischung auf 35 Misdie J^f^ _{65Q φ} _{auf und} ist r.eselfahig

30° C stellt man ein Schüttgewicht von 580 g/ und «gewicht von ö B^ _Aus,_auföffnung von

eine Rieselfähigkeit durch einen Tnchter mit der durch einen. J£cn

Auslauläffnung von 10 mm Durchmesser fest. 9 mm Durchmesser.

Claims

i 959 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von elektrostatisch wenig oder nicht aufgeladenen pulverförnü- gen Mischungen auf der Basis von Polyvinylchlorid, bei dem man die pulverförmiger! Mischungsbestandteile unter intensivem Mischen in einer Heizpbase aufheizt und anschließend in einer Kühlphase abkühlt, dadurchgekenn- iq zeichnet, daß man während der Küblpbase bei Temperaturen von 50 bis 80⁰C der Mischung 0,5 bis 10 Gewichtsprozent au unbehandelten pulverfönnigen Mischungsbestandteilen zugibt, die Mischung in 3 bis 8 Minuten um 10 bis 20° C abkühlt und dann den Mischvorgang abbricht

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Temperaturen von 60 bis 65° C der Mischung 1 bis 5 Gewichtsprozent der pulverförmigen Mischungsbestandteile zugibt und die Mischung in 4 bis 6 Minuten abkühlt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mischungsbestandteile ^a5 pulverförmige Farben, Füllstoffe und Verarbeitungshilfsstoffe zugegeben werden.