DE2107927B1 - Verfahren zum kontinuierlichen Aufbereiten und Granulieren von duroplastischen Preßmassen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufbereiten und Granulieren von duroplastischen Preßmassen in ein- oder mehrwelligen Schneckenmaschinen, bei dem die Preßmasse in verschiedenen Zonen aufgeschmolzen, gemischt, teilweise verkondensiert und anschließend ausgepreßt und granuliert wird.

Die Aufbereitung von duroplastischen Preßmassen, beispielsweise Phenolharz-Preßmassen, als Zwischenstufe zwischen Herstellung der chemischen Grundstoffe und Endverarbeitung in einer Presse oder Spritzgußmaschine umfaßt folgende Verfahrensschritte:

a) Die Vormischung des Rohharzes mit Füllstoffen, z. B. Holzmehl, Farbstoffen, Härtern, Gleitmitteln und anderen möglichen Zusätzen.

b) Die Homogenisierung der Mischung im Mikrobereich, wozu das Harz aufgeschmolzen und die Zusatzstoffe in der zähplastischen Masse mit Hilfe von Knet- und Scherbeanspruchungen dispergiert werden. Als Folge hiervon wird die Kunststoffmasse auch verdichtet.

c) Die gleichzeitig eingeleitete Kondensationsreaktion, die durch Druck- und Temperaturerhöhung gefördert wird. Sie muß genau kontrolliert und in engen Grenzen gehalten werden. Schreitet die Kondensation zu weit fort, wirkt sie sich, da sie bei Duroplasten irreversibel ist, nachteilig auf die Qualität des Endproduktes aus.

d) Anschließend muß die Preßmasse noch in eine für die Weiterverarbeitung geeignete Form gebracht werden.

Bekannt ist die Aufbereitung von Preßmassen in Walzwerken, Innenmischern oder kontinuierlichen Knetern. Die Masse verläßt die Maschine in Form von Materialbrocken unterschiedlicher Größe und Form. Diese Brocken müssen anschließend gekühlt, gebrochen und gemahlen werden. Das Mahlgut muß gesichtet werden, wobei nur ein bestimmter Mengenanteil im brauchbaren Korngrößenbereich anfällt. Ein anderer, zu grober Anteil wird erneut der Mühle zugeführt und der zu feinkörnige staubförmige Rest, der erfahrungsgemäß rund 20 bis 30 °/o der Gesamtmenge beträgt, wird wieder der Vormischung zugegeben. Das bedeutet natürlich, daß sich der effektive Durchsatz entsprechend verringert.

Sehr nachteilig wirkt sich auch der im Produkt verbleibende staubförmige Anteil aus. Er führt zu einer störenden Verschmutzung der Anlagen und zu einer Belästigung und Gefährdung des Bedienungspersonals. Beachtlich ist insbesondere die Gefahr von Staubexplosionen.

Bekannt ist andererseits aus der Herstellung von thermoplastischen Kunstsoffen ein direkt an die Aufbereitung in der Schneckenmaschine anschließendes Überführen des Kunststoffes in die Form eines regelmäßigen Granulats von gleichförmiger Korngröße. Der in einer Schneckenmaschine aufgeschmolzene und homogenisierte Kunststoff wird durch eine Lochplatte gepreßt und die austretenden Stränge mittels einer Schneidvorrichtung granuliert.

Es sind auch schon Versuche bekannt, Duroplaste in dieser von der Thermoplast-Herstellung nahegelegten Art direkt anschließend an die Aufbereitung in der Schneckenmaschine zu granulieren (britische Patentschrift 779 364), wobei die Masse während des Durchgangs durch die Maschine aufgeschmolzen, gemischt und teilweise vorkondensiert wird. Bei der wirtschaftlichen Bedeutung, die die Verarbeitung von duroplastischen Kunststoffen heutzutage erreicht hat, ist es verständlich, daß in der Industrie ein dringender Bedarf nach einer Lösung dieser Aufgabe besteht.

Alle hierzu vorgeschlagenen Maschinen und Verfahren haben aber bislang zu keiner wirklich brauchbaren Lösung geführt. Der Strömungswiderstand der Lochplatte ist für die zähplastischen Duroplaste zu hoch, es ergibt sich ein hoher Druckaufbau, der zu einer starken Beanspruchung der Maschine und zu einer weiteren Erwärmung des Materials führt. Dieses hat wiederum eine fortschreitende Aushärtung der Preßmasse zur Folge.

Der zu stark thermisch belastete Duroplast ergibt ein Produkt minderer Qualität, ja er kann für die weitere Verarbeitung völlig unbrauchbar werden. Auf der anderen Seite wird die Materialströmung in der Schneckenmaschine ungleichmäßig, es bilden sich Toträume, und die Düsen der Lochplatte fangen an zu verstopfen. Nach relativ kurzer Zeit muß die Maschine angehalten werden.

Ferner ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung staubfreier vorgeformter Formmassen bekannt (schweizerische Patentschrift 497 260), bei dem die Ausgangsstoffe in einer Mischvorrichtung unter Zugabe von Wasser oder organischen Lösungsmitteln bis zur Formbarkeit miteinander gemischt werden, wonach das so erhaltene Gemisch mittels einer Dosierschnecke in eine Strangpresse mit Lochscheibe und Messerkreuz kontinuierlich eingespeist und in dieser verdichtet, vorgeformt und vorgeschnitten wird. Die aus der Lochscheibe austretenden Formmassenstränge passieren anschließend eine Konditionierschnecke, die sie in gleich lange Einzel-

stücke mit glatten Oberflächen und abgerundeten Schnittflächen zerteilt, wonach die so erhaltenen gleichmäßigen Einzelstücke in einem Trockner auf den gewünschten restlichen Feuchtigkeitsgehalt sowie die gewünschten Fließ- und Härtungseigenschaften eingestellt werden.

Hauptnachteile dieses Verfahrens sind seine Umständlichkeit und der damit verbundene apparative Aufwand, die keine wirtschaftlich konkurrenzfähige Herstellung von Preßmassengranulat erlauben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, duroplastische Preßmassen in einem brauchbaren und wirtschaftlichen Verfahren anschließend an ihre Aufbereitung in der Schneckenmaschine ohne Zwischenstufe in ein für die Weiterverarbeitung günstiges Granulat, ähnlich wie es von Thermoplasten bekannt ist, überzuführen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Masse nach Durchlaufen einer ersten Mischzone, in der sie aufgeschmolzen, homogenisiert und teilweise vorkondensiert wird, mit einem die Kondensationsreakton unterbrechenden und die Viskosität erniedrigenden Mittel versetzt, das in einer zweiten Mischzone in die Masse eingemischt wird.

Sehr wirtschaftlich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen, indem das die Kondensationsreaktion unterbrechende und die Viskosität erniedrigende Mittel in Anteilen von 0,5 bis 8⁰O, vorzugsweise von 1 bis 2 ⁰Zo, bezogen auf den Preßmassendurchsatz, zugegeben wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einigen Sorten von Preßmassen unter Verwendung von Wasser als das die Kondensationsreaktion unterbrechende und die Viskosität erniedrigende Mittel gezeigt. Es zeigt die gewünschte Wirkung, hat keine schädliche Nebenwirkung auf den aufbereiteten Kunststoff und läßt sich leicht wieder aus der Masse entfernen.

Es gelingt mit der vorliegenden Erfindung erstmalig, die von der Thermoplast-Aufbereitung bekannte Methode der Granulierung direkt im Anschluß an die Aufbereitung in einer Schneckenmaschine auch für die Herstellung von duroplastischen Preßmassen praktisch nutzbar zu machen.

Die Erfindung wird am Beispiel zweier Vorrichtungen, mit denen sie sich vorteilhaft durchführen läßt und die in der Zeichnung dargestellt sind, im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine zweiwellige Schneckenmaschine mit angebauter Lochplatte und Granuliervorrichtung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch diese Maschine entlang der Linie A-A und

F i g. 3 einen Längsschnitt in Draufsicht auf eine andere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Eine Schneckenmaschine besteht aus zwei in

Fig. 1 und 2 dargestellten, nebeneinanderliegenden, gleichsinnig drehenden und ineinandergreifenden Schneckenwellen 1 und 2 bekannter Bauart. Die Pfeile D geben den Drehsinn an.

Ein Gehäuse 3, in dem die beiden Schneckenwellen laufen, hat einen Eingabestutzen 4, an den eine Dosiervorrichtung — hier nicht dargestellt — angeschlossen sein kann. Es können eine oder mehrere Entlüftungsöffnungen 5 vorhanden sein.

Durch die Schneckenwellen und das Gehäuse wird eine erste Mischzone I und eine zweite Mischzone II gebildet. Im Bereich zwischen diesen beiden Mischzonen mündet eine Zuführung 6, durch die das reakao tionsunterbrechende Mittel eingegeben wird.

Die Schneckenwellen 1 und 2 können außer den reinen Schneckenprofilen, die die zu verarbeitende Masse fördern und kneten, auch spezielle Knetscheiben 7 aufweisen, die eine intensive Misch- und Knet-2g wirkung auf das Gut ausüben. Das Schneckenprofil kann unterschiedliche Steigungen aufweisen, einschließlich solcher, die der Förderrichtung entgegenwirken und Druckaufbauzonen bilden.

Anschließend an die Mischzone II, in der das die Kondensationsreaktion unterbrechende und die Viskosität erniedrigende Mittel in die Preßmasse eingemischt wird, wird die Masse durch eine Lochplatte 12 ausgepreßt und mittels einer bekannten Schneidvorrichtung, die hier mit 13 nur angedeutet ist. granuliert. Der Antrieb 10 der Schneckenwelle ist ebenfalls nur angedeutet.

Wird die geringe zugegebene Menge des kondensationsunterbrechenden Mittels nicht schon ganz beim Auspressen und Granulieren verdampft kann beispielsweise eine Trockenrinne an die Granuliervorrichtung angeschlossen werden.

F i g. 3 zeigt eine andere, zweistufige Ausführung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. An eine zweiwellige Misch- und Knetschnecke, die etwa der in F i g. 1 entspricht, schließt sich im rechten Winkel eine langsamer laufende Auspreßschnecke 14 an. Der zugehörige Antrieb ist mit 15 angedeutet.

Durch eine oder mehrere Entgasungsöffnungen 16 im Übergangsbereich zwischen den beiden Stufen kann, nachdem die Kondensationsreaktion schon verzögert worden ist, ein Teil des zugegebenen Mittels wieder entfernt werden. Die übrigen Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie in F i g. 1 und 2.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Aufbereiten und Granulieren von duroplastischen Preßmassen in ein- oder mehrwelligen Schneckenmaschinen, bei dem die Preßmasse in verschiedenen Zonen aufgeschmolzen, gemischt, teilweise vorkondensiert und anschließend ausgepreßt und granuliert wird, dadurchgekennzeichnet, daß man die Masse nach Durchlaufen einer ersten Mischzone, in der sie aufgeschmolzen, homogenisiert und teilweise vorkondensiert wird, mit einem die Kondensationsreaktion unterbrechenden und die Viskosität erniedrigenden Mittel versetzt, das in einer zweiten Mischzone in die Masse eingemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Kondensationreaktion unterbrechende und die Viskosität erniedrigende ao Mittel in Anteilen von 0,5 bis 8 °/o, vorzugsweise von 1 bis 2%, bezogen auf den Preßmassendurchsatz, zugegeben wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Kondensationsreaktion unterbrechende und die Viskosität erniedrigende Mittel Wasser ist.