DE2410825C2

DE2410825C2 - Verfahren zum Beschichten von Formteilen

Info

Publication number: DE2410825C2
Application number: DE19742410825
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 6710 Frankenthal Fauth; Johann 6703 Limburgerhof Hotz; Wolfgang Dipl.-Chem. Dr. 6700 Ludwigshafen Immel; Heinrich Dipl.-Chem. Dr. 6710 Frankenthal Mohr; Werner Schmitt; Hans Dieter Dipl.-Ing. 6718 Grünstadt Zettler
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1974-03-07
Filing date: 1974-03-07
Publication date: 1982-09-30
Also published as: FR2263043A1; DE2410825A1; JPS50122557A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Formteilen aus heißen Polylsobutylenpolymerisaten oder aus heißen Mischungen von Polyisobutylen mit anderen Olefinpolymerisaten mit Dispersionen aus feinteiligen abhäslven Trennmitteln in Wasser.

Formteile aus Polyisobutylen als auch Mischungen von Polyisobutylen mit anderen Olefinpolymerisaten mit bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf die Mischung, dieses Olefinpolymerisats neigen bekanntlich bei Raumtemperatur dazu, bei Berührung, insbesondere bei Berührung unter Druck, miteinander zu verkleben, z. B. bei der Lagerung. Die sich dadurch im Gebrauch ergebenden Nachteile versucht man auszuschalten, indem man solche Formteile mit nichtklebenden, abhäslven Trennmitteln umhüllt.

Nach einem bekannten Verfahren pudert man hierzu die Oberfläche der Formteile, z. B. von Granulaten, mit Trau^Tiitteln wie Kohlenstaub, Ruß, Kreide, Talkum oder ähnlichem. Es gelingt mit diesem Verfahren jedoch nur schlecht, die Granulate gleichmäßig und vollständig von allen Selten zu umhüllen, weswegen die hierbei erzielte Trennwirkung zu wünschen übrig läßt. Ferner ist auch nachteilig, daß mit einem deutlichen Überschuß an reinteiligem Trennmittel gearbeitet werden muß. Da aber beim Pudern nur ein geringer Wirkungsgrad von etwa 25 bis 40% erreicht wird, muß der überschüssige Puder aufwendig abgeschieden werden. Diese Nachtelle des Bestäubens lassen sich umgeben, wenn man die Trennmittel als Lösung oder Dispersionen auf die Oberfläche der zum Zusammenbacken neidenden Formteile aufbringt.

Hierzu Ist aus der DE-OS 20 38 980 ein Verfahren zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von organischen polymeren Materialien, wie z. B. Polyisobutylen, bekannt, bei dem man auf die Oberfläche des organisch polymeren Materials eine Lösung aufbringt, die ein polares Polymer enthält, und das Lösungsmittel anschließend abdampft. Die Temperatur der Oberfläche des organisch polymeren Materials liegt sowohl während des Aufbringens als auch während des Verdampfens unter dem Erweichungspunkt des organisch polymeren Materials.

Aus der DE-AS 22 42 704 Ist ein Verfahren zum Beschichten von Elhylencopolymerlsattableuen mit einer Dispersion von härteren, weniger klebrigen Ethylencopniymerlsaten In Wasser bekannt, wobei (Ils Dispersion auf die Tabletten aufgesprüht werden kann. Nachteilig hei diesem bekannten Verfahren Ist der Umstand, daß (Ins Wasser nach der BesprUhung verdampft werden muß. Das Besprühen von l'ormtellen aus Polylsobutylenpolymerisaten mil Elhylencopolymerlsatpulver würde außerdem die Eigenschaft des Polyisobutylene ungünstig beeinflussen.

In der DE-OS 18 12 095 ist ein Verfahren zum Verhindern des Zusammenbackens von Formteilen beschrieben, bei dem man auf die Oberfläche von Formteilen aus Mischungen von Bitumen mit Ethylenmlschpolymerisaten eine wäßrige Dispersion eines Vinylchlorid- oder Vinylldenchloridpolymerisates aufbringt, die ein felnteiliges gehärtetes Harnstoff-Formaldehydharz enthält. Anschließend muß bis zur vollkommenen Wasserfreiheit der Formteile getrocknet werden.

ίο Doch sind auch diese Verfahren nicht frei von erheblichen Nachtellen. So stellen die zwei Verfahrensschritte Aufbringen der Lösung bzw. Dispersion und Trocknen einen beachtlichen Arbeitsaufwand In der Ausführung dar. Bei der Verwendung organischer Lösungsmittel tritt das Problem der Lösungsmittelrückgewinnung und der dafür notwendige sicherhellstechnische Aufwand erschwerend hinzu.

Andererseite bereitet bei der Ausrüstung voa rormtel-Ien mit wäßrigen Dispersionen nach der beschriebenen Art die Trocknung der behandelten Formteile bedeutende Schwierigkelten. Da erst der vollständig ausgetrocknete Überzug wirksam Ist, besteht die Gefahr des erneuten Zusammenbackens der Formteile, z. B. der Granulate, vor Erreichen der vollkommenen Trocknung.

Darüber hinaus führen verbleibende Wasserreste durch Blasenbildung beim Extrudieren des Materials zu einer erheblichen Qualitätsverschlechterung.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beschichten von Formtellen aus Polyisobutylenpolymerlsaten oder aus deren Mischungen mit Dispersionen aus feintelligen abhäsiven Trennmitteln In Wasser aufzuzeigen, bei dem eine maximale Umhüllung durch das Trennmittel erreicht wird, gleichzeitig aber die vorerwähnten Nachteile der bisher bekannten Verfahren vermieden werden.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man eine wäßrige Disperston, die 0,1 bis 10 Gew.-* des Trennmittels und 1 bis 50 Gew.-% Wasser enthält. In beiden Fällen bezogen auf die zu beschlchtende Polymerisatmasse, fein und allseitig auf die mindestens 120° C heißen Formteile aufsprüht.

Unter Formteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen Granulate verstanden werden, wie sie z. B. In bekannter Welse beim Extrudieren von Kunststoffmassen erhalten werden können. Doch kann das Beschichtungsverfahren sinngemäß auch auf andere Formteile, wie z. B. Platten, Rohre oder Folien angewandt werden.

Die erfindungsgemäß verwendeten Polymerisate des Polyisobutylene sind als solche wohl bekannt und bedUrfen daher keiner näheren Erläuterung. Fj werden dabei bevorzugt Polymerisate mit einem mittleren vlskoslmetrlscrun Molekulargewicht von 1,3 · 10⁵ bis 5 · IO⁶ eingesetzt. Das VlskosUätsmittel des Molekulargewichts wird dabei aus der Grenzviskosität einer Isooktenlösung bei 2O⁰C mittels der Beziehung [//1 = 3,06 ■ ΙΟ"¹ · M⁰·" berechnet. ^v

Es können aber auch Mischungen aus Polyisobutylen mit anderen Olefinpolymerisaten verwendet werden. Zu solchen Olefinpolymerisaten zählen Insbesondere die Homopolymerisate des Eihylens und Propylens. Doch elgnrn sich hierfür auch Copolymerisate des Ethylens mit .inderen mlschpolymerlslerbaren Monomeren. In Betracht kommen hler vorzugsweise solche Copolymerisate des Ethylens. die mehr als 20 Gcw.-v> einer polaren ethylenlsch ungesättigten Verbindung elnpolymerlslert enthalten, vor allem Vinylester von Carbonsäuren mit I bis 6 Kohlenstoffatomen. Acryl- und Methacrylester, die sich von Alkohlen mit I bis 8 Kohlenstoffatomen ablel-

ten, außerdem Fumarsäureester und Maleinsäureester, sowie die den genannten Estern entsprechenden Carbonsäuren. Van besonderer Bedeutung sind disperse Wachse, Polyethylenpulver bzw. Thermoplastpulver.

Die abhäsiven Trennmittel werden In felnteiliger Form eingesetzt, wobei die Korngröße zwischen 1 und 100 μίτι liegen soll. Außerhalb dieser Grenzen Ist die Wirkung der Teilchen nur ungenügend. Die untere Grenze wird darüber hinaus von der Tatsache bestimmt, daß kleinere Teilchen in die Oberfläche der Formteile eindringen, diese also nicht mehr umhüllend bedecken können. Vorzugsweise wird mit einer Korngröße von 10 bis 40 pm gearbeitet. Alle Trennmittel sind in der benötigten Form Im Handel erhältlich oder können ohne großen Aufwand in den üblichen Vorrichtungen auf die gewünschte Größe aufgemahlen werden. Erfindungsgemäß wird das Aufbringen der Trennmittel auf die Oberfläche der Formteile in einfacher Welse und zugleich sehr effektiv so vorgenommen, daß man auf die heißen Formteile allseitig eine wäßrige Dispersion des Trennmittels aufsprüht. Die Temperatur der Formteile soll über 120° C liegen.

Zur Herstellung eines heißen Granulats wird die Polymerisatmasse in einem Extruder aufgeschmolzen. Die Temperatur der Schmelze soll hierbei je nach Art des verwendeten Polymerisats bzw. der Polymerisatmischung zwischen 140 und 220° C liegen, bevorzujt werden Temperaturen von 160 bis 190° C eingehalten. Für reines Polyisobutylen soll jedoch eine Temperatur von 180° C nicht überschritten werden. Die Schmelze wird durch Lochdüsen unter Strangbildung ausgetragen und nach einem Trockengranullfc/verfahren, also ohne Wasserkühlung, granuliert. Solche Verfahren sov-¹'; die dazu gebräuchlichen Granulatoren sind begannt und hinreichend beschrieben. So eignen sich hierfür z. B. T'ockengranulatoren mit exzentrischem Weldlng-Abschlag oder auch Heißgranulatoren. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Turbulator der Firma Welding Engineers erwiesen.

Das mit einer der erwähnten Schneidevorrichtungen abgeschlagene Granulat hat dann eine Temperatur von 120 bis 200° C, vorzugsweise von 140 bis 180° C und wird mittels eines gleichzeitig zugeführten Luftstroms aus dem Abschlagraum befördert. Neben dem Abtransport des Granulats kommt hierbei der Luft noch die Aufgabe zu, das Granulat abzukühlen und das Granulatkorn derart zu verfestigen, daß seine Form erhalten bleibt.

Wenn dieser Pneumatikluft entsprechend der erfindungsgemäßen Arbeitswelse nun gleichzeitig die besagte wäßrige Dispersion des Trennmittels zugeführt wird, kann die Beschichtung des Granulats In einfacher Weise erfolgen. Wesentlich für das Verfahren ist dabei die Dispersionszusammensetzung.

Der Feststoff gehalt der wäßrigen Dispersion Ist so festzulegen, daß durch die eingesetzte Menge des abhäsiven Trennmittels eine vollständige Umhüllung der Granulatteilchen gewährleistet wird. Die Menge hängt somit ab von der Größe des Granulats (Oberfläche) und der Korngröße der felntelllgen, abhäsiven Trennmittel. Es werden wäßrige Dispersionen eingesetzt, die 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 6 Gew.-%, des Trennmlttels - bezogen auf die zu beschichtende Polymerlsatniiisseenthalten. So wird In einer vorteilhaften AusfUhrungsform des erflnclungsgemäßen Beschichtungsverfahren eine Talkum-Suspension verwendet, bei der der Talkumgehalt 1 bis 4 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 3 Gew.■% - bezogen auf die zu beschichtende Polymerisatniasse - beträgt. Bei einer Slllclumdloxid-Suspension. die nach einer anderen bevorzugten Variante des Verfahrens eingesetzt wird, benötigt man normalerweise 0,2 bis I Gew.-», vorzugsweise 0,4 bis 0,6 Gew.-», Silicimdloxid bezogen auf die zu beschichtende Polymerisatmasse - für eine wirkungsvolle Umhüllung. Besonders günstig ist auch die Verwendung von Polyethylendlspersionen mit einem Gehall von Polyethylenpulver von 1 bis 8 Gew.-», bevorzugt 4 bis 6 Gew.-», bezogen auf die zu beschichtende Polymerisatmasse.

Die Wassermenge der in Rede stehenden Dispersionen ist erfindungsgemäß so zu bemessen, daß das Wasser Im Kontakt mit den heißen Formteilen sofort und vollständig verdampft. Gleichzeitig soll dabei das mit dem zurückbleibenden Trennmittel beschichtete Granulat in einem Maße abgekühlt werden, daß es ohne Restfeuchte sofort verwendet und abgepackt werden kann. Wünschenswert hierfür sind Produkttemperaturen von höchstens 60° C. Die einzusetzende Wassermenge hängt dementsprechend von diversen Einflußgrößen ab, sie kann daher in weiten Grenzen variieren. Erfindungsgemaß werden wäßrige Dispersionen verwendet, die 1 bis 50 Gew.-», vorzugsweise 4 bis 30 Gew.-* Wasser - bezogen auf die zu beschichtende Poiymertsatmasse - enthalten.

Das Verhältnis von abhäsivem Trennmittel zu Wasser in den Dispersionen ist dabei stets so zu wählen, daß die Wassermenge immer größer, mindestens aber gleich groß ist wie die Menge an abhäsivem Trennmittel; darüber hinaus ist das Verhältnis nicht bestimmt. Bei der in der einen vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zu verwendenden wäßrigen Talkumsuspension soll das Talkum-Wasser-Verhältnis im Bereich von 1:8 bis 1 : 10, im Fall der ebenfalls bevorzugt verwendeten wäßrigen Slliciumdioxidsuspension das Siliciumdioxid-Wasser-Verhältnis im Bereich von 1 : 30 bis 1 : 50 liegen. Wird nach einer anderen besonders günstigen Ausführungsform eine wäßrige Polyethylendlspersion eingesetzt, so beläuft sich das Polyethylen-Wasser-Verhältnis vorzugsweise auf 1 : 1 bis 1 : 3.
Bei dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren hat man zudem die Möglichkeit, den Dispersionen andere Zusätze beizumischen, wie z. B. Emulgatoren, Farbstoffe, Stabilisatoren oder Antistatika.

Die wäßrige Dispersion wird, wie bereits erwähnt, der Pneumatikluft zudosiert. Dies geschieht nach an sich bekannten Verfahren, z. B. über eine Spinnpumpe mit Vorratsgefäß oder einen Nebler. Für eine gleichmäßige allseitige Beschichtung Ist es dabei vorteilhaft, die Dispersion möglichst felnteilig und über den gesamten Abschlagraum zu zerstäuben.

so D'e Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen besonders in der Einfachheit und in der erzlelbaren besseren Wirksamkeit. So entfällt gegenüber den bisherigen Verfahren, bei denen die Trennmittel in Lösung oder Dispersion aufgebracht worden sind, der Prozeß des Abdampfens des Lösungsmittels bzw. des Trocknens. Da die Granulate bereits völlig trocken erhalten werden, wird Insbesondere die Gefahr einer Qulitätsverschlechterung durch Restfeuchte beim Weiterverarbeiten vermieden. Gegenüber dem direkten Pudern hat das beschriebene Verfahren nicht nur den Vorteil, daß die Mengen des zugesetzten Trennmittels besser dosiert werden können. So müssen bei der direkten Puderung z. B. auf 100 kg Polyisobutylen 6 kg Talkum aufgegeben werden, um einen 2*lgen Puderüberzug zu erhalten, d. h. 4 kg

fti Talkum müssen abgeschieden und zurückgeführt werden. Gleichzeitig wird mit dem Wasser die Oberfläche tier Formteile abgeschreckt, so daß die Trennmittel nicht in diese eindringen können. Bringt man jedoch hei den

hohen Temperaturen die Trennmittel durch Puderung oder Aufstauben trocken auf, wandern die abhSsiven Teilchen wegen der bei den hohen Temperaturen niedrigeren Viskosität der Polymerisatmasse teilweise in die Oberfläche, wodurch ein Aktlvitatsverlust hervorgerufen wird.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert. Alle Teile sind, sofern nicht anders angegeben, Gewichtsteile.

Beispiel 1
(Vergleichsbeispiel) peratur liegt bie 60° C. Das Granulat laßt sich verpacken, ohne daß Verblockungserscheinungen auftraten.

. Beispiel 5

Man verfahrt wie Im Beispiel 1 beschrieben, addiert jedoch der Pneumatikluft stündlich 6 kg einer wäßrigen Polyäthylen-Dispersion zu (Teilchengröße: 50 bis 70 μπι\ in der das Verhältnis Polyäthylen : Wasser wie 1: 3 Ist. ίο Es entsteht ein allseitig umhülltes, gepudertes Polyisobutylengranulat. Das ca. 60° C heiße Granulat konnte verblockungsfrei abgepackt werden.

Ein Polyisobutylen mit einem mittleren vlskosimetrischen Molekulargewicht von 2 700 000 (bestimmt In Isooktan bei 20° C) wird über eine 2 Zoll Welding extrudiert und in einem Weldingturbulator (3 Zoll) granuliert. Der Durchsatz beträgt 30 kg/h Polyisobutylen. Bei den eingestellten Gehäusetemperaturen von 160° C ergibt sich eine Produkttemperatur von 165° C. Die Mehrlochdüse (5 Löcher ä 3 mm Durchmesser) wird auf 150° C geheizt und der Achtmesserfräser auf eine Drehzahl von 1100 min'¹ eingestellt. Die Schmelze hat dann beim Verlassen der Mehrlochdüse eine Temperatur von 165° C. Die Pneumatikluft wird mit einem Druck von 3,5 bar in den Abschlagraum gedrückt, so daß sich eine Luftgeschwindigkeit von 12,5 m/s einstellt.

Man erhält ein linsenförmiges Polyisobutylengranulat mit einer Produkttemperatur von ca. 120° C. Nach längerem Betrieb (3 h) entsteht zunehmend Doppel- und Dreifachkorn, außerdem kommt es zu Anbackungen innerhalb der Pneumatikleitung.

Das Granulat verblockt sofort wieder in der Auffangwanne.

Ein einwandfreier Betrieb ist nicht möglich.

Beispiel 6

360 kg/h Polyisobutylen vom Molgewicht 4 700 000 (viskosimetrisches Mittel) werden in einem Extruder aufgeschmolzen und einer Mehrlochdüse (25 Bohrungen ä 2,5 mm) zugeführt. Das Polyisobutylengranulat hat einen Durchmesser von 3 bis 4 mm. Die Gehäusetemperaturen wurden auf 170° C eingestellt, so daß die Produkttempüratur der austretenden Schmelze ^:.>,0° C nicht überstieg. In die Pneumatikluft werden vor El:urin in den Weidingturbulator (30ONmVh) stündlich 90 kg einer Talkumsuspension (Teilchengröße 20 bis 30 μπι) mit einem Talkum-Wasser-Verhältnis von 1 : 10 zudosiert. Es entstand einwandfrei rieselfähiges Granulat, das über ein Zyklon mit einer Produkttemperatur von 55° C aus der Pneumatikluft abgeschieden wurde.

In einem siebenwöchigen Lagerversuch wurden Proben vorgenannter Beispiele untersucht. *00 g Granulat wurden in eine 11 fassende Blechdose abgefüllt und unterschiedlich belastet. Beurteilt wurden Volumenverminderung und Aufbereitbarkeit (Tabelle).

Tabelle

Beispiel 2
(Vergleichsbeispiel)

Man verfährt wie in Beispiel 1 beschrieben, addiert jedoch der Pneumatikluft stündlich über eine Injektordüse 600 g Talkum einer Korngröße von 25 um. Es entsteht ein teilweise gepudertes Granulat, das für das Abpacken ebenfalls noch zu heiß ist (ca. 120° C). Während ein Verstopfen der Pneumatikluftleitung nicht auftrat, konnte Doppel- und Dreifachkorn nicht vermieden werden. Auf das Granulat konnte nur 0,7 Gew.-% Talkum abgeschieden werden.

Beispiel 3
(Vtigleichsbelsplel)

Man verfährt wie in Beispiel 1 beschrieben, addiert jedoch der Pneumatikluft stündlich über einen Nebler 6 kg Wasser von 20° C. Es entsteht ein einwandfreies, fast kugelförmiges Polyisobutylengranulat, das noch 70° C warm ist. Das Abpacken erfolgte in einen PoIyäth;:'. jntllsack. Das Granulat (Einzelkorn) verblockt mit zunehmender Lagerzelt.

Beispiel 4

Man verfährt wie In Beispiel 1 beschrieben, addiert jedoch der Pneumatikluft stündlich 6,6 kg einer wäßrigen Talkumdispersion mit einem Talkum-Wasser-Verhältnis von 1:10. Das Talkum hat eine Korngröße von 20 bis 30 μην Es entsteh' erfindungsgemäß ein allseitig umhüll-Im. gepudertes Polyisobutylengranulat. Die Granulattem-

Belastung	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5
	nicht umhüllt	Talkum	Polyäthylen
		umhüllt	umhüllt
		2% Talkum	2% Polyäthylen
	Volumenver-	Volumenver-	Volumenver-
	mind. in %	mind. in %	mind. in %
25 mN/cm²	40	31,6	34,1
64 mN/cm²	50	39,1
140 mN/cm^J	60	47,5	51
Beurteilung	verb lockt	aufbereitbar	aufbereitbar

40

45 Das im Beispiel 6 beschriebene Granulat wurde in Lupolenventilsäcke ä 20 kg abgepackt und auf Paletten zu je 700 kg Einheiten gelagert. Das umhüllte Material konnte Im Gegensatz zum unbehandelten Polyisobutylengranulat auf einem Wirbelschneckenmischer mit Ooppelpalettenwelle der Fa. Engelsmann AG, Ludwigshafen au'bereltet bzw. dosierfähig gemacht werden.

Beispiel 7

250 kg/h Polyisobutylen von Molekulargewicht (Vlskositätsmlttel* 1 300 000 werden In einem Extruder aufgeschmolzen und einer Mehrlochdüse (15 Bohrungen ä 2.5 mm) zugeführt, Dabei wurden die Gehäusetempera, türen des Extruders derart eingestellt, daß d;e Produkttemperatur der austretenden Schmelze 170° C nicht überstieg. In die Pneumatikluft (300 NmVh) wurden stündlich 25 kg Polyäthylendispersion 1 : I zudosiert. Es entstand einwandfrei rieselfähiges Granulat mit einer Produkttemperatur von ca. 60° C.

7 8

Beispiel 8 Der mil 11 b.ir Dampf behei/te r.xtrudcr verursachte eine

Produkttemperatur von 200 C. In die l'neiimatlkluft

In einem tixtrucler werden 50 kg/h Polyisobutylen (300 Nm'/h) werden vor l'intrltt In den Weldinyturbula-

eines Molekulargewichts (Viskosltiitsmitlel M₁.) von tor 45 kg Silielumdioxidsuspenslon mit einem Si I IcKi m -

!300 000 mit 50 kg/h eines Polyäthylens der Dichte , dloxId-Wasser-Verhiiltnls von I : 40 /uiloslert. Dü> Slllcl-

0.918 g/cm' und des .Schmel/Indexes 2.0g (10 min bei unulloxld hat eine Korngrnde von 15 [im. Ils entsteht

2.ΙΛΝ Belastung) gemischt. Diese Mischung wird Ober eine elnwandtrele rleselfiihlge I'olymerisatniasse.
eine Mehrlochdüse (15 Bohrungen ä 2.5 mm) extrudlert.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Beschichten von Formteilen aus heißen Polylsobutylenpolymersaten oder aus heißen Mischungen aus Polyisobutylen und anderen Olefinpolymerlsaten mit Dispersionen aus feintelligen abhäsiven Trennmitteln In Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Dispersion, die 0,1 bis 10 Gew.-% des Trennmittels und 1 bis 50 Gew.-« Wasser enthält, in beiden Fällen bezogen auf die zu beschichtende Polymerisatmasse, fein und allseitig auf die mindestens 120° C heißen Formteile aufsprüht.