DE2320904C3

DE2320904C3 - Method and device for one or more pre-foaming of particles made of blowing agent-containing thermoplastic material

Info

Publication number: DE2320904C3
Application number: DE19732320904
Authority: DE
Inventors: Rudolf Christian 6800 Mannheim Buchmann
Original assignee: Pont-A-Mousson S.A., Pont-A-Mousson, Meurthe-Et-Moselle (Frankreich)
Priority date: 1972-04-27
Filing date: 1973-04-25
Publication date: 1976-09-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum ein- oder mehrmaligen Vorschäumen von Partikeln aus treibmitielhaltigem thermoplastischem Material, bei dem die Partikeln unter kontinuierlicher Dosierung in ein Gefäß eingeführt, kontinuierlich durch eine Erhitzungszone in dem Gefäß geführt, dabei gerührt und über die Erweichungstemperatur erhitzt werden, so daß sie aufschäumen (DT-Gbm 69 36 969).The invention relates to a method for one or more pre-foaming of particles made from propellant thermoplastic material in which the particles are continuously dosed into a Vessel introduced, continuously passed through a heating zone in the vessel, thereby stirred and heated above the softening temperature so that they foam (DT-Gbm 69 36 969).

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit einem zylindrischen vertikalen oder gegenüber der Vertikalen geneigten Gefäß und mit einer parallel zur /vlindenvandung verlaufenden Rührwerksarhse, wo- ύ die Rührwerksachse mit einer Antriebseinrich-ί tun» aai unteren oder oberen Ende gekuppelt ist.The invention also relates to a device for carrying out such a method with a cylindrical, vertical vessel or vessel inclined with respect to the vertical and with an agitator shaft running parallel to the vane, where the agitator axis is coupled to a drive mechanism, a lower or upper end is.

!·':> iiit bekannt, zur Uuiehmg eines niedrigen spezifischen Gewichtes von beispielsweise 10 bis 60 kg/m* Teilchen aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise Pentan als Treibmittel enthaltende Polystyrolkörner oder Perlen einer sogenannten Vorexpansion zu unterwerfen, bevor sie in Formen durch Wärmezufuhr eine Zellstruktur erhalten und mehr oder minder homogen verschweißte Formkörper bilden.! · ':> It is known for the recognition of a lower specific Weight of, for example, 10 to 60 kg / m * particles made of thermoplastic material, for example Polystyrene grains or beads containing pentane as a blowing agent, a so-called pre-expansion before they acquire a cell structure in molds through the application of heat and more or less Form homogeneously welded moldings.

Sobald man bei der Vorexpansion sehr niedrige spezifische Gewichte von beispielsweise 10 bisAs soon as very low specific gravity of, for example, 10 to

ίο 15 kg/m³ erzielen will, treten Schwierigkeiten auf, wenn die Teilchen eine zylindrische Vorschäumvorrichtung passieren sollen, wie sie heute vorzugsweise in der Technik verwendet wird. Solche Vorrichtungen sind im allgemeinen mit einem Rührwerk, einer Materialeinfüll- und -abzugsvorrichtung und einer Vorrichtung zum Einführen von Wasserdampf versehen. Man hat diese bekannten Schwierigkeiten bereits dadurch auszuschalten versucht, daß man die Expansion bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen durchführte, d. h. bei nur einigen Graden unter dem Erweichungspunkt, z. B. bei etwa 90 bis 95° C bei einem Treibmittel enthaltenden Polystyrolteilchen, wahrend gleichzeitig als Drehzahl für das Rührwerk Werte zwischen 30 und 60 Umdrehungen pro Minute gewählt wurden, um die Teilchen in einem noch freien Zustand zu halten, ohne sie zu beschädigen.If you want to achieve 15 kg / m ³ , difficulties arise when the particles are to pass through a cylindrical pre-expanding device, as is preferably used today in technology. Such devices are generally provided with an agitator, a material filling and discharging device and a device for introducing water vapor. Attempts have already been made to eliminate these known difficulties by carrying out the expansion at relatively low temperatures, ie at only a few degrees below the softening point, e.g. B. at about 90 to 95 ° C with a propellant-containing polystyrene particles, while at the same time as the speed for the stirrer values between 30 and 60 revolutions per minute were selected to keep the particles in a free state without damaging them.

Dieses schonende und vorteilhafte Verfahren hai jedoch den Nachteil, daß nur verhältnismäßig kleine Mengen von etwa 300 kg h mit einer zylindrischen Anlage hergestellt werden können, deren Höhenabmessungen aus baulichen Gründen beispielsweise 2 bis 2,5 m betragen. Wollte man bisher in der gleichen Anlage größere Mengen herstellen, se waren dreierlei Maßnahmen erforderlich: Die Materialzufuhr mußte erhöht werden, desgleichen die Wärmezufuhr und die Diehzahl des Rührwerks. Außerdem muß die Leistungsaufnahme für den Rührwerkantrieb gesteigert werden, um ein Zusammenbacken der in großen Mengen in der Vorschär "'vorrichtung hergestellten Rohmaterialteilchen zu vci meiden.However, this gentle and advantageous process has the disadvantage that only relatively small Quantities of about 300 kg h can be produced with a cylindrical plant, whose height dimensions for structural reasons, for example, be 2 to 2.5 m. One wanted so far in the same To produce larger quantities of the plant, three kinds of measures were necessary: The material supply had to are increased, as well as the heat supply and the number of the agitator. In addition, the power consumption for the agitator drive can be increased to prevent the in large caking Avoid quantities of raw material particles produced in the pre-warping device.

Während es möglich war, die beiden ersten Bedingungen aufeinander abzustimmen, indem man einen verhältnismäßig hohen Wärmeverbrauch in Kauf nahm, machten sich jedoch bei der erforderlichen Drehzahlerhöhung Nachteile bemerkbar, entweder in Form einer Beschädigung der Außenschichten der die Teilchen bildenden Zellen, die auf die Stoßwirkung der Rührwerkarme während der allmählichen Expansion zurückzuführen ist, oder aber in Form einer ebenfalls durch das Rührwerk bedingten unregelmäßigen Füllung des Behälters. Man hat bereits versucht, die Nachteile auszuschalten, die bei der Vorexpansion großer Materialmengen, beispielsweise 600 bis 1800 kg'h in verhältnismäßig kleinen Behältern mit einer Zylinderhöhe von 1,5 bis 3 m und einem Durchmesser von 90 bis 120 cm auftraten.While it was possible to match the first two conditions by using a accepted relatively high heat consumption, but made the necessary Speed increase disadvantages noticeable, either in the form of damage to the outer layers of the Particle-forming cells that act on the impact of the agitator arms during gradual expansion is due, or in the form of an irregular caused by the agitator Filling the container. Attempts have already been made to eliminate the disadvantages associated with pre-expansion large amounts of material, for example 600 to 1800 kg'h in relatively small containers occurred with a cylinder height of 1.5 to 3 m and a diameter of 90 to 120 cm.

So hat man feststellen können, daß nach dem gegenwärtigen Stand der Technik die für die Herstellung großer Materialmengen in den Behandlungsvorrichtungen angewandten Verfahrensbediiigungen nur in Abhängigkeit von der ersten Behandlungsphase bestimmt waren, d. h., daß die Rührbewegung ohne Berücksichtigung des gesamten Verfahrensablaufs nur als Funktion der ersten Phase geregelt war. Man hat nunmehr genauen Beobachtungen entnommen, daß in der ersten Phase, die beispielsweise auf einer Strecke vco uiwa 60 bis 80 cm im unteren Teil des Ifsp.iiiaionsbehälters erfolgt, die Teilchen beinahe so-Thus one has been able to establish that the large amounts of material for the preparation were determined in the treatment devices employed Verfahrensbediiigungen only in response to the first treatment phase in the current state of the art, i. This means that the stirring movement was only regulated as a function of the first phase without taking into account the entire process sequence. Precise observations have now been made that in the first phase, which takes place, for example, over a distance of about 60 to 80 cm in the lower part of the Ifsp.iiiaionsbehälters, the particles almost immediately.

fort an Volumen zunehmen, beispielsweise von 800 g/l auf 40 bis 60 g/l, was zu einer starken Teilchenansammlung führt, die sich untereinander berühren und im Behandlungsraum nach oben verdrängt werden. Diese Ansammlung führt zu einem Zusammenbacken von Material im unteren Teil des Rührwerks, wenn die Verteilerwirkung der Rührarme nicht diuch eine Erhöhung der Drehzahl des Rührwerks gesteigert wird.continue to increase in volume, for example from 800 g / l to 40 to 60 g / l, which leads to a strong accumulation of particles that touch each other and be pushed up in the treatment room. This build-up leads to caking of material in the lower part of the agitator, if the distribution effect of the agitator arms does not Increasing the speed of the agitator is increased.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sicherzustellen, daß die Teilchen im Eintragbereich bei fortschreitender Volumensteigerung im Bereich der niedrigen spezifischen Gewichte, beispielsweise 15 bis 40 kg/m^:i, nicht beschädigt werden.The invention is based on the object of ensuring that the particles in the entry area are not damaged with a progressive increase in volume in the area of low specific weights, for example 15 to 40 kg / m ^{: i.}

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Partikeln am Beginn der Erhitzungszone schneller gerührt werden, a!s im restlichen Bereich der Erhitzungszone. Während der verschiedenen Vorschäumphasen wird also die Bewegung der Teilchen untereinander durch ein Rührwerk bewirkt, dessen Drehzahl dem Verfahrensablauf in dem Vorschäumbehälter angepaßt ist, und zwar durch Wahl einer Drehzahl im Expansionsanfangsbereich, d. h. im unteren Teil des Behälters, die eindeutig größer ist als im oberen, an diesen anschließenden Bereich, in dem die Expansion bereits fortgeschritten ist.According to the invention, this object is achieved in a method of the type mentioned at the outset by that the particles are agitated faster at the beginning of the heating zone than in the rest of the area the heating zone. The particles move during the various pre-expansion phases caused by an agitator, the speed of which corresponds to the process sequence in the pre-foaming container is adapted, namely by choosing a speed in the expansion start range, d. H. at the bottom Part of the container that is clearly larger than in the upper, adjoining area in which the expansion has already progressed.

Es können zwei Bereiche vorgesehen sein, beispielsweise einer mit einer Drehzahl des Rührwerks von 150U'min im unteren Bereich und einer Drehzahl von 30 U min im oberen Bereich. Es können jedoch auch mehr als zwei Bereiche je nach den gewünschten Durchsatzmengen gewählt werden.There can be two areas, for example one with a speed of the agitator of 150 rpm in the lower range and one speed of 30 rpm in the upper area. However, there can be more than two areas depending on the one you want Throughput rates can be selected.

Vorzugsweise wird eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der obengenannten Art so ausgebildet, daß eine röhrenförmige mit Rührarmen versehene Hülse auf dem unteren Teil der Rührwerksachse aufgeschoben und auf dieser drehbar gelagert ist und daß die röhrenförmige Hülse mit einer vom Antrieb der Rührwerksachse unabhängigen Antriebsvorrichtung verbunden ist.Preferably, a device for performing the method of the above type is so formed that a tubular sleeve provided with agitator arms on the lower part of the agitator axis is pushed and rotatably mounted on this and that the tubular sleeve with a independent of the drive of the agitator axis drive device is connected.

Vorteilhaft kann aber die Vorrichtung der eingangs genannten Art aber auch so ausgebildet werden, daß eine röhrenförmige, mit Rührarmen versehene Hülse auf dem unteren Teil der Rührwerksachse aufgeschoben und auf dieser drehbar gelagert ist und daß der Antrieb der röhrenförmigen Hülse über ein Getriebe vom Antrieb der Rührwerksachse abgeleitet ist.However, the device of the type mentioned at the outset can also advantageously be designed in such a way that a tubular sleeve provided with agitator arms is pushed onto the lower part of the agitator shaft and is rotatably mounted on this and that the tubular sleeve is driven via a gear is derived from the drive of the agitator axis.

Zweckmäßig weist die Vorrichtung ein senkrecht angeordnetes quaderförmiges Gefäß auf, in welchem wenigstens zwei Rührwerke mit horizontalen Drehachsen und unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit übereinander gelagert sind.The device expediently has a vertically arranged cuboid vessel in which at least two agitators with horizontal axes of rotation and different rotational speeds are stacked on top of each other.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert werden, in deren einzigen Figur die Vorrichtung aus einem vorzugsweise zylindrischen Vorschäumbehälter 1 besteht und eine umlaufende, mit Rührarmen besetzte Rührwerksachse 2 aufweist. Der Behälter ist mindestens an seinem unteren Teil durchAn example embodiment of the invention will now be explained in more detail with reference to the drawing are, in the single figure of which the device consists of a preferably cylindrical pre-expanding container 1 and has a rotating agitator axis 2 fitted with agitator arms. the The container is through at least at its lower part

ίο einen Boden 3 verschlossen und weist etwa 150 mm über dem Boden eine öffnung auf, durch die das Rohmaterial mittels einer Dosierschnecke einer Speisevorrichtung 4 eingefüllt werden kann. Das oder die Heizmedien werden durch andere, im unteren Teil des Behälters angeordnete öffnungen, die mit einer Zufuhrleitung in Verbindung stehen oder noch besser über die Rührachse und deren Armen zugeführt, die in diesem Fall hohl ausgebildet und mit Austrittsöffnungen versehen sind. Der Behälter weist in seinem oberen Teil ferner eine Öffnung 6 zum Abzug des behandelten Materials auf.ίο a bottom 3 closed and has about 150 mm an opening above the bottom through which the raw material is fed by means of a metering screw of a feed device 4 can be filled. The heating medium (s) are used by others in the lower part of the container arranged openings which are in communication with a supply line or even better Supplied via the stirrer axis and its arms, which in this case are hollow and have outlet openings are provided. The container also has in its upper part an opening 6 for withdrawing the treated Materials on.

Bei dieser sehr einfachen Ausführungsform ist die Welle des Rührwerks, die eine Länge von etwa 2,5 m aufweist, mit einem Motor 7 verbunden, der für dieIn this very simple embodiment, the shaft of the agitator, which has a length of about 2.5 m having, connected to a motor 7, which for the

as langsamste Drehzahl von beispielsweise 40 U/min ausgelegt ist. Auf dem unteren Teil der Welle ist eine rohrförmige Hülse 8 mit einer Länge von beispielsweise 1 m aufgeschoben, die mit Rührarmen 9 versehen ist und bei 10 und 11 drehbar auf der Welle 2 gelagert ist. Die Hülse 8 verläuft dicht durch den Behälterboden 3. Unterhalb der Hülse 8 ist eine Riemenscheibe 12 auf der Welle 2 befestigt, mittels welcher die Drehbewegung der Welle auf die Hülse beispielsweise im Verhältnis von 1:3 durch ein seitlich von der Welle angeordnetes Übersetzungsgetriebe und eine andere Riemenscheibe übertragen wird. Auf Grund des aus den Riemenscheiben 13 und 14 bestehenden Übersetzungsgetriebes wird die Drehbewegung der Welle auf die zweite Riemenscheibe und somit die schnelle Drehbewegung auf die Hülse übertragen. the slowest speed of 40 rpm, for example is designed. On the lower part of the shaft is a tubular sleeve 8 with a length of for example 1 m, which is provided with agitator arms 9 and rotatable at 10 and 11 on the shaft 2 is stored. The sleeve 8 runs tightly through the container bottom 3. Below the sleeve 8 is a belt pulley 12 attached to the shaft 2, by means of which the rotary movement of the shaft on the sleeve, for example in a ratio of 1: 3 by means of a transmission gear arranged to the side of the shaft and another pulley is transmitted. Due to the existing from the pulleys 13 and 14 Transmission gear is the rotational movement of the shaft on the second pulley and thus transmit the rapid rotary motion to the sleeve.

Während die Welle über die gesamte Höhe des Behälters auf dessen Inhalt mit einer Antriebsdrehzahl von 40 U/min einwirkt, drehen sich die Hülse und ihre Rührarme auf Grund der Übersetzung mit 120 U/min.While the shaft over the entire height of the container on its contents with a drive speed of 40 rpm acts, the sleeve and its agitator arms rotate due to the translation 120 rpm.

Soll sich der untere Teil des Rührwerks mit der gleichen Drehzahl drehen wie die Hauptwelle, so kann das Getriebe durch Auskuppeln außer Betrieb gesetzt und die Hülse durch eine Keilverbindung fest mit der Welle verbunden werden.If the lower part of the agitator is to rotate at the same speed as the main shaft, then the transmission is put out of operation by disengaging and the sleeve is firmly connected to the Shaft to be connected.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for one or more pre-foaming of particles made from propellant thermoplastic material in which the particles are continuously dosed into a vessel introduced, continuously passed through a heating zone in the vessel, thereby stirring and heated above the softening temperature so that they foam, characterized in that that the particles are agitated faster at the beginning of the heating zone than in the remaining area of the heating zone.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1 with a cylindrical vertical or with respect to the vertical inclined vessel and with a parallel to the cylinder wall running agitator axis, wherein the agitator axis with a drive device is coupled at the lower or upper end, characterized in that a tubular with Sleeve (8) provided with agitator arms is pushed onto the lower part of the agitator axis (2) and is rotatably mounted on this and that the tubular sleeve (8) with one of the drive of the Agitator axis (2) is connected to independent drive device.

3. Apparatus for performing the method according to claim i with a cylindrical vertical or with respect to the vertical inclined vessel and with a parallel to the cylinder wall running agitator axis, wherein the agitator axis with a drive device is coupled at the lower or upper end, characterized in that a tubular Sleeve (8) provided with agitator arms is pushed onto the lower part of the agitator axis (2) and is rotatably mounted on this and that the drive of the tubular sleeve (8) via a Gear is derived from the drive of the agitator axis (2).

4. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized by a vertically arranged rectangular vessel in which at least two agitators with horizontal Axes of rotation and different rotational speeds are stored one above the other.