DE2143717C3

DE2143717C3 - Vorrichtung zum Schäumen von treibmittelhaltigen Teilchen aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE2143717C3
Application number: DE2143717A
Authority: DE
Inventors: Frank John Edwin Beaver Mills; John Thomas Aliquippa Sadowski; Harwood Houston Georgetown Squires; James J. Beaver Uebelhart
Original assignee: Arco Polymers Inc Philadelphia Pa (vsta)
Current assignee: Arco Polymers Inc Philadelphia Pa (vsta)
Priority date: 1970-11-02
Filing date: 1971-09-01
Publication date: 1978-09-14
Also published as: SE381609B; BR7104983D0; GB1329361A; DE2143717B2; CA930916A; ES392125A1; IT939316B; DE2143717A1; US3671026A; FR2112374A1; FR2112374B1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schäumen von treibmittelhaltigen Teilchen aus thermoplastischem Kunststoff mit einer sich drehenden waagrechten Trommel, in der die Teilchen, die durch je Jo ein Stirnende der Trommel zuführbar bzw. abführbar sind, Dampfstrahlen ausgesetzt werden. Die aufgeschäumten Teilchen können, wenn sie genügend groß sind, z. B. als Verpackungsfüllmateria!, insbesondere für stoßempfindliche Gegenstände, dienen. r>

Verpackungsfüllmaierial besteht normalerweise aus großen ineinandergreifenden Teilchen geringer Dichte. Diese Teilchen werden durch Aufschäumen thermoplastischer Polymerkügelchen, die ein normalerweise flüssiges organisches Blähmittel enthalten, hergestellt. Die Aufschäumung der Kügelchen wird meistens entweder in Rührbehältern oder auf Förderbändern durchgeführt. Bei der Verwendung eines Rührbehälters nach der US-PS 30 23 175 erfolgt in dem Behälter eine teilweise Expansion aufschäumbarer Kügelchen, be- ί^γ> wirkt die Rührvorrichtung aber eine weitgehende Zerstückelung oder Zerreißung der durch Dampf erhitzten Teilchen, so daß diese für viele Anwendungszwecke, insbesondere als Verpackungsfüllmaterial, nicht mehr brauchbar sind. ^r><>

Nach den US-PS 32 25 384 und 30 15 479 werden aufschäumbare Kügelchen Strahlungswärme unterworfen und expandiert, während sie unter der Wärmequelle hindurch auf ein sich bewegendes Förderband geleitet werden. Bei dieser Vorrichtung neigen die Teilchen ^Γ>ί dazu, zusammenzuschmelzen oder sich zu verketten, so daß sie für viele Anwendiingszwecke besonders als Verpackungsfüllmaterial, keine geeignete Größe haben und ihre Größe außerdem ungleichmäßig ist.

Bei der Vorrichtung nach der DE-OS 18 13 931 ist w> eine schräg nach unten geneigte drehbare Trommel vorgesehen, in deren eines Ende die zu expandierenden Teilchen eingeführt werden, wonach sie sich zum anderen l'.rule der Trommel bewegen. Auf dieser Bahn werden die Kügelchen durch Rührflügel mechanisch i>-> gerührt. Dampf wird in der Mitte der Trommel aus einer durchgehenden Leitung ausgeblasen. Die Rührflügel bewirken, dall die mehr oder weniger expandierten Kügelchen in unerwünschter Weise zerkleinert werden, d. h. nicht die gewünschte Größe behalten, wie sie z. B. für Verpackungsfüllmaterial notwendig ist.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist in dem DE-GM 18 16 502 gezeigt. Bei dieser Vorrichtung ist eine drehbare Trommel vorgesehen, die aufschäumbare Polystyrolkörner und Dampf am einen Ende aufnimmt, an dem zugleich Dampf unter Druck eingeblasen wird. Der Dampfdruck ist so stark bemessen, daß er imstande ist, den Werkstoff durch die Ausgangsöffnung der Trommel auszutragen. Durch diesen Druck entsteht eine erhebliche Gefahr, daß die aufgeschäumten Teilchen beschädigt oder zerkleinert werden. Sie sind dann gleichfalls nicht mehr als Verpackungsmaterial oder für ähnliche Zwecke brauchbar.

Gegenüber den vorgenannten Vorrichtungen zum Stand der Technik bezweckt die Erfindung, ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art eine solche Art der Beeinflussung der in die Trommel eingeführten aufschäumbaren Kunststoffteilchen zu schaffen, daß diese nur schonend gerührt werden und die aufgeschäumten Teilchen gleichmaßige Größe, und zwar solche Größe erhalten, daß sie sich als Verpackungsmaterial oder für ähnliche Zwecke eignen. Mit anderen Worten soll vermieden werden, daß die Teilchen in der Trommel zerstückelt werden oder zu unerwünschter ungleichmäßiger Größe zusammenschmelzen.

Das Ziel der Erfindung wird dadurch erreicht, daß der Dampf den Teilchen über am Mantel der Trommel verteilte Düsen zuführbar ist und die Trommelinnenwand kegelstumpfförmig zur Austragsöffnung hin verläuft. Auf diese Weise wird eine schonende Rückwirkung erreicht und Beschädigung der aufgeblähten Teilchen vermieden.

Thermoplastische Kunststoffkügelchen, die sich zur Verarbeitung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eignen, können aus folgenden Stoffen hergestellt sein: Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polymeren aus Alkyl-substituierten Styroien, Polyacrylsäureester und Polymethacrylsäureester, Styrol- und Alphamethylstyrol-Copolymeren mit geringen Mengen von Divinylbenzol, Copolymere von Butadien oder anderen Diolefinen oder Acrylnitril und Styrol in Zusammensetzungen mit mindestens 50% Styrol und Mischungen von Polystyrol und Kautschuk, und zwar sowohl Naturkautschuk wie auch synthetischer Kautschuk. Die Kügelchen sind gewöhnlich rund, können aber auch kissenförmig oder, aufgrund einer Feinzerkleinerung, unregelmäßig geformt sein.

Das Treibmittel der Kügelchen kann ein flüchtiger aliphatischer oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoff sein, wie z. B. Petroleumäther, Pentan, Hexan, Heptan, Cyclopentan, Cyclohexan, Cyclopentadien und Gemische aus diesen, deren Siedepunkt unter dem Erweichungspunkt des Kunststoffs liegt. Diese Aufschäumungsmittel stellen im allgemeinen 3 bis 15% Gewichtsprozente des Gesamtgewichts des Gemisches dar.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Trommel doppelwandig und wird der Dampf zwischen der Innen- und Außenwand mittels axialer Leitungen zu den Düsen geführt.

Ferner ist zweckmäßig bei der Vorrichtung die Trommel auf Hohlwellen gelagert, von denen die eine zur Zufuhr der Teilchen und die andere zur Zufuhr des

Dampfes zu den axialen Leitungen dient.

Nachstehend wird die Erfindung beispielsweise anhand von Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigt

F i g. 1 in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eine Schäumvorrichtung, und F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1.

Die Aufschäumvorrichtung 11 besitzt einen zylindrischen, rohrförmigen Teil 13, an den sich ein kegelstumpfförmiger Teil 15 anschließt; beide Teile sind von einer zylindrischen Trommel 17 umgeben, der einen gewissen Abstand von den Teilchen 13 und 15 hat und mit diesen eine Doppelwand bildet Die Trommel 17 und das eine Ende des zylindrischen, rohrförmigen Teils 13 sind durch eine Stirnendverschlußplatte 19 verschlossen, an der eine erste Hohlwelle 21 gelagert ist, die mit dem Innenraum des rohrförmigen Teils 13 in Verbindung steht. Eine weitere Stirnendverschlußplatte 23 sitzt auf dem anderen Ende des Mantels 17 und besitzt eine Mittelöffnung 25, an deren Ende der kegelstumpfförmige Teil 15 befestigt ist, wie F i g. 1 zeigt.

Die Endverschlußplatte 23 ist mit einer Anzahl von Stangen 27 verbunden, die ihrerseits mit einer zweiten Hohlwelle 29 verbunden sind. Beide Hohlwellen 21 und 29 sind in je einem Lager 31 bzw. 33 gelagert, die auf Lagerböcken 35 und 37 ruhen.

Zwischen dem Mantel 17 und dem inneren zylindrischen Teil 13 ist ein Ringraum 39 für die Anbringung von mehreren Zweigleitungen 41 gebildet, die parallel im Abtand voneinander angeordnet sind und ein strömendes Medium führen. Der Raum zwischen den Zweigleitungen 31 kann frei bleiben und als isolierender Luftraum dienen, oder er kann mit einem geeigneten Isoliermaterial gefüllt sein, um die Anwendung des Dampfes auf die in dem Rohr 13 befindlichen expandierenden Kügelchen wirsksam zu gestalten. Die räumliche Zuordnung der Trommel 17, der Dampfleitungen 41 und des Rohres 13 ist aus F i g. 2 ersichtlich.

Ein kreisförmig verlaufendes Sammelrohr 43 ist innerhalb des Ringraumes 39 angeordnet und in Strömungsverbi.idung mit jedem der verschiedenen, abgezweigten Dampfleitungen 41.

Das Rohr 13 wird mittels einer Riemenscheibe 45 in Drehung versetzt, die auf der hohlen Welle 21 sitzt und ihrerseits von einem außerhalb gelagerten Antriebsmotor 51 angetrieben wird. Die aufschäumbaren Kugelchen werden in die Aufspannvorrichtung 11 durch die hohle Welle 21 hindurch mittels einer Fördervorrichtung 53 eingebracht,- die durch einen außerhalb angeordneten Antriebsmotor 55 mittels eines Riemens 57 und einer Riemenscheibe angetrieben werden.

Der Dampf wird in das Rohr 13 durch ein übliches drehbares Kupplungsstück 59 und eine biegsame Rohroder Schlauchleitung 61 hindurch eingeführt, die mit dem Sammelrohr 43 in Verbindung steht; hiernach strömt der Dampf durch die Vielzahl von Zweigleitungen 41, die in dem Raum 39 mittels Halteblöcken 63 gelagert sein können, die an dem Mantelrohr 17 befestigt sind.

Bei einer anderen, in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsform der Aufschäumvorrichtung kann der Dampf in das Rohr durch eine einzelne, ortsfest angebrachte, rohrförmige Sonde hindurch durch das geschlossene Ende des Rohres 13 hindurch eingeführt werden, wobei das Sondenrohr eine Vielzahl von Löchern aufweist, die über seine Länge verteilt sind und durch die der Dampf auf die Kügelchen ausgeblasen wird. Bei dieser Ausführungsform kann zusätzlicher Dampf an die Außenseite des Rohres 13 durch ein äußeres (ggf. ortsfest angebrachtes) Zuleitungsrohr eingeleitet werden. Die schonende Rührwirkung wird bei dieser Ausführungsform durch das Zusammenwirken der Drehbewegung des Rohres und das indirekte Auftreffen des Dampfes auf die sich aufblähenden Pellets oder Kügelchen herbeigeführt.

Bei manchen Ausführungsformen bzw. in manchen Fällen kann der kegelstumpfförmig bzw. geneigt verlaufende Wandungsteil 15 des Rohres 13 gewünschtenfalls durch (nicht gezeichnete) kurze winkelförmig verlaufende Leitflächen ersetzt werden, die an der Innenseite des Rohres so angeordnet sind, daß sie die aufgeschäumten Teilchen zu der Überströmöffnung 25 und durch diese hindurch ableiten.

Es ist wesentlich für die Erfindung, daß der Dampf durch die expandierenden Kügelchen hindurch aufströmt und auf diese Weise eine bessere Erhitzung und schonende Rührwirkung herbeiführt.

Ferner ist es wesentlich für die Erfindung, daß die Kügelchen kontinuierlich aufgebläht werden können, ohne daß eine Beschädigung oder Zerstückelung der schon aufgeblähten Teilchen stattfindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schäumen von treibmittelhaitigen Teilchen aus thermoplastischem Kunststoff mit *> einer sich drehenden, waagrechten Trommel, in der die Teilchen, die durch je ein Stirnende der Trommel zuführbar bzw. abführbar sind, Dampfstrahlen ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf den Teilchen über am Mantel to der Trommel verteilte Düsen zuführbar ist und die Trommelinnenwand kegelstumpfförmig zur Austragsöffnung hin verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (17) doppelwandig ist und zwischen der Innen- und Außenwand der Dampf mittels axialer Leitungen (41) zu den Düsen geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (17) auf Hohlwellen (21 bzw. 29) gelagert ist, von denen die eine (21) zur Zufuhr der Teilchen und die andere (29) zur Zufuhr des Dampfes zu den axialen Leitungen (41) dient.