DE2241616A1

DE2241616A1 - Verfahren und einrichtung zur aufbereitung von polyadditionsharz-zwischenprodukten

Info

Publication number: DE2241616A1
Application number: DE2241616A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Franz; Andreas Pratteln Maier
Original assignee: Buss AG
Current assignee: Buss AG
Priority date: 1972-08-24
Filing date: 1972-08-24
Publication date: 1974-03-07
Also published as: DE2241616B2; JPS5052148A; DE2241616C3; JPS5547048B2; US3936522A; GB1399692A

Description

Patentanwalt Dr. Helmut SpMh

1200 lostnhiia/ah. Max-JoMfs-Ffato*

Buss A. G. . Basel (Schweiz)

Zusatz zu P 19 44 897

Verfahren und Einrichtung zur Aufbereitung von Polyadditionsharz-Zwischenprodukten

Das Hauptpatent Nr (Anmeldung P 19 44 897) bezieht sich

auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Aufbereitung von Polyaddtionsharz-Zwischenprodukten. Dies sind Kunstharzprodukte, welche durch Polyaddition mehrerer Ausgangsstoffe, im wesentlichen bestehend aus Harzbildnern, Härtern und weiteren Zusätzen, hergestellt werden. Das fertige Zwischenprodukt wird dabei in Form eines feinen Pulvers gewonnen und ist nicht oder nur ganz gezielt vorvernetzt. Dabei ist es wesentlich, dass der zugesetzte Härter noch nicht reagiert hat, damit das Pulver bei der Weiterverarbeitung, z. B« nach einem Schichtauftrag auf einen Gegenstand unter Wärmezufuhr vernetzt und vollständig ausge-

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härtet werden kann bzw. dass es ermöglicht wird, dass das Pulver in einer beheizten Presse zu aushärtbaren Teilen formbar ist. Mindestens eines der zur Anwendung gelangenden Ausgangsprodukte stellt einen Polymer dar_t an den durch Addition reaktionsfähige, polymere oder monomere Substanzen angelagert werden. Die Reaktionen erfolgen dabei schrittweise und die entsprechenden Zwischenprodukte erhalten damit zusammenhängend Eigenschaften, die von schmelzbar nur noch teilweise schmelzbar bis zu vollkommen ausgehärtet fortschreiten. Auch die physikalischen Eigenschaften, wie beispielsweise die Viskosität und das Brechverbalten ändern sich. Es sind aber dennoch bis zu vollkommenen Aushärtung des endgültigen Kunststoffproduktes reaktionsfähige Komponenten vorhanden, die labil auf Druck und Temperatur reagieren.

Wie bereits im Hauptpatent erwähnt, tritt bei der Herstellung der Zwischenprodukte eine Phase auf, bei der die einzelnen Komponenten eine teigige bis flüssige, sehr klebrige Masse bilden. In diesem Zustand wird diese Masse aus der Misch- und Kneteinrichtung durch eine Düse ausgetragen und, um ein Ankleben der Masse an der Düse zu verhindern, wurde vorgeschlagen, diese zu beheizen. Es bat sieb nun aber in/der praktischen Anwendung des Verfahrens gezeigt, dass diese Massnah me allein noch nicht genügt, um im kontinuierlichen Dauerbetrieb über mehrere Stunden ein ganz allmählich einsetzendes "Zufrieren" der Düse zu verhindern.

Bisher wurden üblicherweise beheizte Düsen mit einem länglichen Schlitz

verwendet, um das austretende Produktband möglichst breit und dünn zu formen, damit das Produkt, welches ein schlechter Wärmeleiter ist, rasch und gleichmässig abgekühlt werden kann. Beim Austrag ■durch eine solche Düse bildet sich aber eine dünne, langsamer fliessende Grenzschicht, welche dadurch eine längere Verweilzeit in der beheizten Düse besitzt. Dies hat je nach der Reaktivität des zugesetzten Härters eine Aushärtereaktion zur Folge, so dass diese Grenzschicht fest wird und am Metall der .Düse haftenbleibt. Es bildet sich danach wiederum eine entsprechende Grenzschicht aus, der wiederum das gleiche Schicksal zuteil wird,dh. welche sich schliesslich auf die bereits angelagerte erste Grenzschicht setzt. Je nach Reaktivität der Mischung geht dieser Prozess mehr oder weniger schnell vor sich, endet aber in jedem Fall mit 'einem Zusetzen der Düse, so dass der kontinuierliche Arbeitsablauf unterbrochen werden muss.

Man hat sich bisher damit beholfen, entweder zwei H>mB&n vorzusehen, von denen jeweils eine an der Maschine im Einsatz Is£, z-Krhrenddem die andere Düse gereinigt wird, wodurch sich ab,er nicht vermeiden lässt, den Verfahrensablauf von Zeit zu Zeit, wenn auch nur kurz, zu unterbrechen. Eine andere Möglichkeit, insbesondere bei der Verarbeitung von extrem schnell aushärtenden Produkten wurde darin erblickt, überhaupt ohne Düse mit freiem Austritt des Produktes aus dem Schneckengehäuse zu arbeiten, was aber nicht besonders wirtschaftlich ist, da beim Anfahren der Anlage ein grosser Materialverlust zu verzeichnen 1st.

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ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, das im Anspruch 1 des Hauptpatentes definierte Verfahren so zu verbessern, dass ein Zusetzen der Düse selbst im kontinuierlichen Dauerbetrieb über Stunden und Tage mit Sicherheit vermieden wird. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die plastische Mischung mit einer Temperatur im Bereiche von 50-90 C aus der Misch- und Kneteinrichtung ausgetragen und dass die Austragsdüse auf einer Temperatur von höchstens 50 C gehalten wird. Die genaue Temperatur hängt natürlich von der Reaktivität der Mischung ab.

Um eine besonders vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, wird in Weiterbildung der im Anspruch 2 des Hauptpatentes definierten Einrichtung erfindungegemäss vorgeschlagen, dass die heizbare Düse als Runddüse ausgebildet ist, deren Düsenöffnung von beiden Seiten der Düse her gleichmässig bis auf einen, durch spitze Kanten begrenzten Durchgangsquerschnitt, abnehmend ausgebildet ist.

Gemäss einer bevorzugten Ausfuhrungsform kann diese Düse eine an ihre Austrittsöffnung bündig anschliessende heiz- oder kühlbare Rutsche besitzen, wobei es ausserdem vorteilhaft ist, wenn eine solche Düse im Inneren mit Kanälen versehen ist, durch die ein Wärmeaustauschmedium leitbar ist.

Im Folgenden wird das vorgeschlagene, verbesserte Verfahren näher erläutert, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird,

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auf der ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen, verbesserten Düse im Schnitt dargestellt ist.

Bei der Entwicklung des neuen Verfahrens ist man von der- Ueberlegung ausgegangen, dass die homogenisierten und höchstens vorvernetzten Zwischenprodukte, welche noch reaktionsfähigen Härter enthalten, in einem Bereich, der erheblich über dem Schmelzpunkt des Gemisches liegt, niedrig viskos sind, in einzelnen Teilchen aber bereits auszuhärten beginnen. In diesem niedrigjiriskosen Zustand besitzen die Produkte hingegen eine nur sehr geringe Klebrigkeit. In einem weiteren Tem-

I zwischen peraturbereieh, der ca.'50 und 90 C liegt, sind die Zwischenprodukte einerseits zähplastisch und stark klebrig, andererseits ist die thermische Belastung derselben aber stark reduziert und die Aushärtereaktion unterbleibt. Unter ca. 50 C beginnen die Produkte zu erstarren und gehen von einem plastischen Zustand in einen starren, spröden Zustand über, welch letzterer ungefähr bei Raumtemperatur erreicht wird. Im letztgenannten Temperaturbereich kleben die Produkte nunmehr unmerklich, wurden aber in der Austrittsdüse sofort erstarren.

Bisher hat man also in der Austrittsdüse die für die Aufbereitung notwendige, zwar thermisch schonende, aber klebrige Phase umgangen, indem man die Düse so stark aufheizte, dass das Produkt ohne zu kleben, in niedrig viskosem Zustand austreten konnte, musste dabei

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eine vollständige Aushärtung der sehr dünnen, an den Düsenwandungen langsamer fliessenden Grenzschichten in Kauf nehmen.

Gemäss dem neuen Verfahren wird nun so vorgegangen, dass man das zähplastische Zwischenprodukt mit einer Temperatur von ca, 50-90 C die im einzelnen von der Art des verarbeiteten Produktes abhängt, kontinuierlich durch eine Düse austrägt, deren mit dem Produkt in Berüh rung kommende Fläche auf eine Temperatur von ca. 45 - höchstens 50 C geheizt bzw. gekühlt sind. Bei dieser Temperatur besteht keime Gefahr mehr, dass das Produkt anklebt. Hingegen besteht die Gefahr, dass es in der Stauzone der Düse erstarrt und dieselbe zusetzt. Dieser Gefahr wird dadurch begegnet, dass man die Düse nicht in der allgemein üblichen Art mit Düsenlippen zur Führung des Materialstromes in der Stauzone ausrüstet, sondern eine Runddüse mit Einführung und Messerkante vorsieht, wodurch die Verweilzeit in der Stauzone verschwindend klein wird. Neben diesem Vorteil hat es sich gezeigt, dass die fehlende Führung den weiteren Vorteil mit sich bringt, dass durch das plötzliche Entspannen des Produktes ein breiter Materialstrom gebildet wird, der auf die nachfolgende Kühleinrichtung geleitet wird.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform einer solchen Düse kann etwa, wie auf der beiliegenden Zeichnung dargestellt, ausgeführt sein. Das nur am Austragsende im Schnitt dargestellte Gehäuse der Misch- und Knetmaschine ist mit 1 bezeichnet und endet in einem Flansch 2, In diesem Gehäuse 1 ist in bekannter Weise eine rotierende Schneckenwelle 3 ge-

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lagert. Die Gehäusewand 1 kann vorzugsweise mit einem Mantel 4 umgeben sein, so dass in den dadurch gebildeten Zwischenraum 5 ein Wärmeaustauschmedium zur Heizung oder Kühlung der Misch- und Knetmaschine einleitbar ist.

Am Flansch 2 ist die Düse 6 befestigt. Sie besitzt eine Oeffnung 7 in Form eines Doppelkonus, so dass ein kleinster Durchgangsquerschnitt 8 gebildet ist, der sich auf beide Seiten der Düse hin gleichmässig erweitert. Die, den kleinsten Durchgangsquerschnitt 8 begrenzenden Kanten sind als spitze Messerkanten 9 ausgeführt. Im Bereiche des kleinsten Durchgangsquerschnittes 8 ist die Düse 6 mit Kanälen 10 ausgerüstet, durch welche ein über Leitung 11 zugespiesenes Wärmeaustauschmedium geleitet werden kann, um die Düse auf der vorbestimmten Temperatur zu halten.

Bündig an die Austrittsöffnung anschliessend ist eine Rutsche 12 vorgesehen, welche geneigt ausgeführt ist und zur Ableitung des die Düse verlassenden Materialstromes dient. Diese Rutsche 12 ist hohl ausge führt, so dass in ihren Innenraum 13 über eine Leitung 14 ein Wärme— austauschmedium geleitet werden kann, um die Rutsche 12 auf der gleichen Temperatur wie die Düse 6 zu halten.

Beim Betrieb der im Hauptpatent definierten Einrichtung mit normal schnell härtenden Lackharzen, die eine Aushärtezeit von 60 Sek. bei 180 C besitzen, musste die üblicherweise verwendete Schlitzdüse

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^alle 6 Sunden ausgewechselt werden, da sie bis dann soweit zugesetzt war, dass ein einwandfreier Betrieb der Einrichtung verunmöglicht wurde. Bei extrem schnell aushärtenden Lackharzen mit einer Aushärtezeit von 10 - 20 Sek. bei 180 C war der Einsatz einer Düse überhaupt nicht mehr möglich bzw. wirtschaftlich nicht mehr tragbar, da sie sich innerhalb kürzester Zeit zugesetzt hat.

Bei einem Versuch der Anmelderin, mit der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Düse, hat sich folgendes Resultat ergeben: Bei der Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens zur Aufbereitung von extrem schnell aushärtenden Lackharzen mit einer Aushärtezeit von 10 - 20 Sek. bei 180 C wurde die Düse und die Rutsche auf 45 C gehalten, während das Produkt mit einer Temperatur von 80 C ausgetragen wurde. Bei einwandfreien Resultaten war nach 6 Stunden Dauereinsatz nicht der geringste Materialansatz an der Düse festzustellen.

ff:

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Claims

224161S Patentansprüche

1. Verfahren zur Aufbereitung von Polyadditionsharz-Zwischenprodukten, nach Anspruch 1 des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass die ■plastische Mischung mit einer Temperatur von 50-90 C aus der Misch- und Kneteinrichtung ausgetragen und dass die Austragsdüse auf einer Temperatur von höchstens 50 C gehalten wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 2 des Hauptpatentes zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die heizbare Düse als Runddüse ausgebildet ist, deren Düsenöffnung von beiden Seiten der Düse her, gleichmässig bis auf einen durch spitze Kanten begrenzten kleinsten Durchgangsquerschnitt abnehmend ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse eine, an ihre Austrittsöffnung bündig anschliessende, heiz- oder kühlbare Rutsche besitzt.

,nach

4. Einrichtung'Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

Düse im Inneren mit Kanälen ausgerüstet ist, durch die ein Wärmeaustauschmedium leitbar ist.

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