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Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Polymethylmethaorylat-Platte
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Polymethylmethacrylat-Platte,
bel dem Methylmethacrylat oder ein Monomerengemisch aus Methylmethacrylat und einer
copolymerisierbaren ungesättigten Verbindung oder ein teilpolymerisiertes Produkt
desselben in ein Ende eines Raumes, der durch die gegenüberliegenden, einander zugewandten
Flachen zweier mit einem gewissen Abstand voneinander parallel laufender endloser
Bänder und von zwischen den bändern gehaltenen, mit den Bändern laufenden endlosen
Dichtungen gebildet wird, eingeführt und kontinuierlich in zwei in dem Raum hin@ereinander
angeordneten Polymerdsationazonen, von denen die erste Polymerisationszone durch
Aufspritzen von heißem Wasser erhitzt und die zweite Polymerisationszone auf eine
Temperatur im Bereich von 120-16o °C ehalten wird, polymerisiert und zu einer Platte
geform wird, die am anderen Ende des Raumes aus diesem austritt.
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Bei einem Verfahren dieser Art sind meist eine oder mehrere Polymerisationszonen
vorgesehen, so daß der Polymt:risationsvorgang mit dem Lauf der leiden endlosen
Bänder fortschreitet.
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Die Polymerisation wird in der Regel durch äußere Beheizung der Bänder
bewirkt, Methoden zur äußeren Seheizung umfassen z.B. die Richtung eines Heißluftstromes
auf die Außenflächen der Bänder, Bebrausen der Bänder mit heißem Wasser, Führen
der Bänder durch ein Helßwass @b 1 und Bestrahlen mit Infrarotstrahlen. Die Temperatur
kann über der gesamten Polymerisationszone konstant seln, oder sich allmählich oder
in unreg. @@ßigen oder regelmäßigan Stufen ändern. Obwohl die Polymerisationstemperatur@@
dem verwendeten speziellen Polymerisationskatalysator abhängt, muß sie niedriger
als der Siedepunkt des flüssigen Aufgabematerials - d.h. niedriger als etwa 1000
C - sein, bis die Polymerisation zum größben Teil beendet ist. De Teil dej Polymerisationsvorganges
bis zur nahe3u vollstänien Polylllerisation wird im folgenden als "1. Polymerlsation",
und die Zone in der die 1. Polymerisation stattfindet, wird im folgenden als "1.
Polymerisationszone" bezeichnet.
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Wenn jedoch die Polymerisation nur bei einer derartigen Temperatur
ausgeführt wird, kommt die Polymerisation in einem unvollständigen Zustand zum Stillstand,
wenngleich sie auch zum größten Teil beendet ist. Das so in Form einer Platte erhaltene
Polymerisationsprodukt enthält noch etwa 10 Gew.% unpolymerisiertes Monomer und
hat eine geringe Qualität. Die Polymerplatte wird daher im aligemeinen auf eine
Temperatur oberhalb 100 °C erhitzt, um den Gehalt an Restmonomer zu verringern und
die Qualität der Platte zu verbessern.
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Es ist zwar möglich, eine Platte mit noch 10 Gew.% unreagiertem Moziorner
aus der Einrichtung @erauszunehmen und die Platte bei einer Temperatur oberhalb
100 °C zur Verminderung des Gehaltes an Restmonomer zu erwärmen, doch
ist
es sehr schwierig, die Platte ohne Schädigung des Ausoehens und der Form zu erwärmen
Es wird daher vorgezogen, die Platte auf eine derart hohe Temperatur zu erwärmen,
bevor sie aus der Einrichtung herausgenommen wird, d.h. während sie sich noch zwischen
den gegend liegenden Bändern der Einrichtung befindet. Diese Erwärmungsmethode ist
Gegenstand bekannter Verfahren und Einrichtungen zur kontinuierlichen Herstellung
von Platten, wie sie beispielsweise in den US-Patentschriften 3 376 371 und 3 371
383 sowie in der japanischen Auslegeschrift 34 81511972 beschrieben sind. Die Polymerisation,
die ur Verminderung des Restmonomergehaltes durch Erwärmen ausgeführt wird, wird
im folgenden als "2. Polymerisation", und die Zone, in der die 2. Polymerisation
ausgeführt wird, wird im folgenden als "2. Polymerisationszone" bezeichnet.
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Bei der kontinuierlichen Herstellung von Polymerplatten durch die
verstehend beschriebene 1. und 2. Polymerisation treten folgende zwei Probleme auf
Das erste Problem erg toh, wen die 1. Polymerisation mit Hilfe einer Heizmethode
wie Lipritzen von heißem Wasser in Porm es Sprühstrahls auf die Bänder oder Führen
der Bänder durch ein Heißwasserbad aungefuhrt wird; Beim Überführen dar endlosen
Bänder in die 2. Polymerisationszone haftet Wasser an den Außenflächen sowohl des
oberen als auch des unteren Bandes, den Außenflächen der endlosen Dichtungen und
an den Teilen beider Bänder die außerhalb der Außenwände der endlosen Dichtungen
gelegen sind. Dieses Wasser bleibt darin, bis es irgendwie entfernt wird und folgende
Nachteile verursacht: 1. Besonders dann, wenn das Wasser in Form von Tropfen oder
Pfützen haften bleibt und in der rolgenden 2. Polymerisationszone verdampft lrd,
ist die Zeitspanne bis zum
Erreichen einer vorgeschriebenen Temperatur
länger, als wenn kein Wasser zugegen int. Deshalb muß die Temperatur im Ofen höher
als notwendig sein, oder die Bänder müssen erheblich länger als erforderlich sein,
was mit fühlbaren finanziellen Verlusten verbunden ist.
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2. Eß ist schwierig in der 2. Polymerisationszone die ganze Polymerplatte
gleichmäßig zu erwärmen. Dies führt zu einer Qualitätsverminderung der fertigen
Platte.
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3. Wenn eine Polymerplatte aus dem Raum zwischen den Bandern herausgenommen
wird, ohne daß das Wasser vollständig entfernt worden ist, wird das Wasser zwischen
den Hauptspannrollen eingeschlossen und bildet dort eine Ansammlung, die sich allmählich
vergrößert und schließlich an den Seitenkanten der Binder aur die sich gegenüberliegenden
Flächen der Bänder austritt. Ferner wird an den Wandkanten haftendes Wasser unter
dem Einfluß eines vorübergehenden Vakuums beim Ablösen der Polymerplatte von den
Innenflächen des oberen und unteren Bandes in den Raum zwischen einer Innenfläche
oder beiden Innenflächen der Bänder und der Polymerplatte @eingezogen, u es zu einer
erheblichen Schädigung des Aussehens führt, d.h. Fleckenbildung sowohl auf den In@enflächen
der Bänder als auch auf den Flächen der Polymerplatten.
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Um diese Flecken Ohne Beschädigung der Oberflächen IM entfernen,
ist eine außerordentlich sorgfältige Bearbeitung erforderlich, für die eine beträchtliche
Arbeitszeit aufzuwenden ist.
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Das zweite - schwierigere - Problem besteht darin. daß die auf das
Erwärmen der Platte bei der 2. Polym@ isation folgenden Verfahrensschritte einschließlich
der irausnahme der Platte aus der Sinrichtung großen Einfluß auf
die
Qualität des Produktes ausüben. Insbesondere die Bedingungen, unter denen die Polymerplatton
nach der 2. Polymerisation abgekühlt werden, üben großen Einfluß auf die Formbeständigkeit
des Fertigproduktes bei erhöhter Temperatur aus.
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Aufgab@ der Erfindung ist es daher, die vorerwähnten nach teile zu
beseitigen und ein kontinuierliches Vorfshren zur Herstellung von Methylmethacrylat-Platten
annzuget @, die sich durch hohe, gleichmäßige Qualität auszeichnen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingengs
genannten Art dadurch goldst, daß in einer Bereich vor der zweiten Polymerisationsone
und in der Nähe des Ausgangs der ersten Polymerisationszone das an den den einander
zugewandten Flächen gegenüberliegenden Flächen des endlosen oberen und unteren Bandes,
an den Außenwänden der endlosen Dichtungen Und an den außexahalb der Außenflächen
der endlosen Dichtungen befindlichen Teilen der beiden Bänder anhaftende Wasser
kontinuierlich innerhalb einer kurzen Zeitspanne entfernt wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Das flüssige Ausgangsmaterial zur kontinuierlichen Herstellung einer
Polymerplatte ist Methylmethaorylat, ein Gemisch von Methylmethacrylat und einem
mit Methylmethacrylat kopolymerisierbaren ungesättigten Monomeren oder einem Monomer-Polymer-Gemisch,
das durch Teilpolymerisation von Methylmethacrylat oder dem vorerwähnten Monomerenge
misch oder durch Mischen de Monomeren mit dem Polymeren hergestellt worden ist.
Der Kürze halber sollen diese Ausgangsmaterialien im folgenden als "flüssiges Ausgangsmaterial"
oder "flüssiges Material" bezeichnet werden.
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Die hergentellte Polymerplatte kann daher ein Hompolymer oder ein
Kopolymer des Methylmethacrylats sein.
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Die kopolymerisierbaren ungesättigten Monomere umfassen beispielsweise
ungesättigte Verbindungen mit einer D@@@nelbindung, wie Methylacrylat, Äthylacrylat,
Athylmetha@@, lat, Acrylsäure, Styrol, @@-Methylstyrol, Acrylnitril und Vinylazetat,
sowie polyfunktionelle Verbindungen, wie Glykol-dimethscrylat, Diallyl-dimethacrylat,
Diallylphthalat, Diäthylenglykol-bis-allylcarbonat. Vorzugsweise sollen diese kopolymerisierbaren
ungesättigten Monomere in dem Monomergemisch in einer Menge von niche meh@@ @ls
20 Gew.%, vorzugsweise nicht mehr als 10 Gew.%, zugegen sein.
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Das flüssige Ausgangematerial enthält einen Polymerisationsinitiator.
Als Polymerisationsinitiatoren kommen beispielsweise Verbindungen in Betracht, die
freie Radikale bildend wie Azo-bis-isobutyronitril, Azo-bis-dimethylvaleronitril,
Azo-bis-zyclohexannitril, Benzoylperoxid, Laroylperoxid, Acetylperoxid, Caprylylperoxid,
2,4-Dichlorbenzoyl-peroxid, Isopropyl-peroxy-dicarbonat, Isobutylperoxid, Acetylcy
clohexyl-sulfony I-peroxid. Man: kann auch eine Redoxkatalysator-Kombination, wie
eine Kombination von Peroxiden und Aminen, verwenden. Das flüssige Ausgangsmaterial
kann mit verschiedenen Zusätzen, wie Stabilisatoren, Weichmachern, das Molekulargewicht
steuernden Mitteln, Füllstoffen, Farbstoffen, Pigmenten und Trennmitteln, versehen,
sofern die Polymerisation nicht durch den Zusatz dieser Stoffe negativ beeinfluß
wird.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung näher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung
einer Polymerplatte gemäß der Erfindung, die schematisch die hotizontale Anordnung
des oberen und unteren endlosen Bandes veranschaulicht; Fig. 2 eine Seitenansicht
einer aus Schwammwalzen bestehenden Vorrichtung zum Abstreifen des anoden den Innenflächen
gegenüberliegenden Flächen der Bänder anhaftenden Wassers; Fig. 3 einen Querschnitt,
in dem dargestellt ist, wie das Wasser an der Außenwand einer Dichtung und an außerhalb
der Außenwand der Dichtung gelegenen Teilen der Bänder haftet Fig. 4a eine Draufsicht
bzw. ein Querschnitt einer aus einer aus einer Schwammatte bestehenden Vorrichtung
um Abstreifen des nach der in Fig. 4 dargestellten Art anhaftenden Wasser; eie eine
Draufsicht bsw. einen Querschnitt einer 5@ Vorrichtung in Form einer Schwammscheibe
zum Abstreifen der flach der in Fig. 4 dargestellten Art anhaftenden Wassers; Fig.6a
eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt einer Vor-6b richtung in Form einer Absaugdüse
zum Absaugen des nach der in Fig. 4 dar6vestellten Art anhaftenden Wassers; und
Fig.
7a eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt einer Vor-7b richtung in Form einer Druckluftdüse
zum Abblasen des nach der in Fig. 4 dargestellten Art anhaftenden Wassers.
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In Fig. 1 bezeichnen 1 und 1 das obere bzw. untere endlose Hand, von
denen Jedes aus Stahl oder nichtrostenden Stahl hergestellt ist. Die Außenflächen
der Bänder 1 und 1' sind sorgfältig poliert und in manchen Fällen mit einem galvanischen
Metall-Überzug versehen, so daß eine Platte mit einer ausgezeichneten glatten Oberfläche
herge stellt werden kann. Die endlosen Bänder 1 und 1' sind in der Regel 0, 1 bis
3 mm, vorzugsweise 0, 5 bis 2 mm. Sei werden durch ein Paar Spannrolle 2 und 3 bzw.
2' und 3' gestreckt, die die notwendige Spannung zur Verhinderung einer Erschlaffung
der endlosen Bänder sufbringen. Bei der Einrichtung nach Fig. 1 sind die Spannrollen
2 und 2' mit Hydraulikzylindern 15 und 15' ausgerüstet, mit denen die Spannung der
Bänder 1 und 1' über die Änderung des hydraulischen Druckes reguliert werden kann.
Man kann aber auch eine Feder oder andere mechanische Elemente verwenden, um die
Spannung der endlosen BAnder einzustellen. Zwar ist es wünschenswert, die Spannung
der endlosen Bänder 1 bzw. 1' so hoch wie möglich zu halten, um die Dickenmaßhaltigkeit
der hergestellten Platte zu verbessern, doch wird die Spannung in der Regel auf
30 bis 150 N/mma gehalten. In Fig. 1 werden die endlosen Bänder 1 und 1' um die
Spannrollen 2 und 3 bzw. 2' und 3' durch die Spannrollen 3 und 3' in einer Weite
angetrieben, wie sie in der japanischen Aulegeschrift 33 494/1972 beschrieben ist.
Die Spannrollen 3 und 3' aind mit einer Antriebsmaschine 16 beispielsweise einem
Elektromotor, verbunden, der über einen Riementrieb die Antriebikraft liefert. Es
kann Jedoch auch der in der japanischen Auslageschrift 33 496/1972 beschriobene
Antrieb für ein endloses Band verwendet werden. Laufrichtung und
Laufgeschwindigkeit
des oberen und unteren endlosen Bandes 1 und 1' werden immer gleichgehalten. Eine
mögliche Schlangenbewegung des oberen oder unteren endlosen Bandes khiln durch Anderung
der Winkellage zwiachen den rotierenden Achten der Spannrollen 2 und 3 oder 2' und
3' beseitigt werden. Die Änderung der erwähnten Winkellage kann mit Hilfe eines
hydraulischen Zylinders oder andere geeigneter mechanischer Vorrichtungen bewirkt
werden. Die Schlangenbewegung der endlosen Bänder 1 und 1' kann auch durch Anderung
der Winkel der Rollengruppen 4 oder 4', die die.
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endlosen Bänder 1 und 1' am hinteren Ende abstützen und in Berührung
mit den Bsndfläohen umlaufen, in Bezug auf die Laufrichtung der endlosen Bander
beseitigt werden. Die Bezugsziffer 5 bezeichnet eine Vorrichtung zum Zuführen des
flüssigen Ausgangsmaterials durch eine Leitung 5' in eine Aufgabevorrichtung 6,
die auf eine n Fig. 1 nicht dargestellten) Träger montiert ist. Die Zufuhr des flüssigen
Ausgangsmaterials erfolgt in der Regel durch eine Dosierpumpe (nicht dargestellt)
mit konstanter Zuflußmeng. Die Außgangsmaterial-Aufgabevorrichtung 6 speist das
von der Vorrichtung 5 zugeführte flüssige Ausgangsmaterial in eineti horizontalen
Raum zwischen den beiden horizontalen Arbeitslängen deu oberen und unteren endloaen
Bandes. Die Arbeitslängen der beiden endlosen Bänder 1 und 1' liegen sich mit vertikalem
Abstand gegentiber. An den in Längs richtung gegenüberliegenden Enden des zwischen
den Arbeitslängen gebildeten Raumes befinden sich eine Einlauföffnung 13 und eine
Auslauföffnung 14 der Einrichtung. Arbeitsweise und Betriebsverhalten der Aufgabevorrichtung
6 fü. das flüssige Ausgangsmaterial können die gleichen wie die-Jenigen bekannter
Vorrichtungen sein, wie sie beispielsweise in der japanischen Ausl@geschrift 41
602/1971 und 34 815/1972 sowie in der französischen Patentschrift 2 o27 385 beschrieben
sind, wobei kleine mechanische Anderungen vorgenommen werden
können,
um sie der Einrichtung für die Ausfuhrung der vorliegenden Erfindung anzupassen.
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Die Bezug@ziffern 7 und 7' bezeichnen Dichtungen, die kontin@ierlich
in die quer gegenüber@legenden Sei@en der einander gegenüberliegenden Arbeitslängen
der beiden endlosen Bänder 1 und 1' eingeführt werden und mit den endlosen Bändern
laufen, so daß ein Auslecken des flüssigen Ausgangsmaterials aus dem von den Arbeitelängen
der Bänder und aon Dichtungen gebildeten Raum verhindert wird. Mit anderen Worten,
die Dichtungen 7 und 7' schließen die quer gegenüberliegenden Öffnungen zwischen
den Arbeitslängen der Bänder dicht ab. Die Dichtigen können beispielsweise aus BVC-Weich,
Polyäthylen, einem Äthylen-Vinylaostat-Kopolymerisat, Polyurethan oder ähnlichem
Material bestehen.
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Eine geeignete Dichtung ist in der japanischen Auslegeschrift 49 823/1972
beschrioben.
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Die die endlosen Bänder 1 und 1' stützenden Rollen 4 und 4' müssen
in solchen Abständen angeordnet sein, daß daa kontinuierlich geförderte flüssige
Material nicht in oder vor der 1. Polymerisationszone aus dem. Raum zwischen den
Bändern ausleckt. Die endlosen Bänder 1 und 1' erfahren durch den hydraulischen
Druck des flüssigen Materiala und der Abstoßungskraft der ztitlaufenden Dichtungen
7 urld 7' an allen Stellen zwischen benachbarten Rollen 4 oder 4' eine Durchbiegung.
Falls diese Durchbiegung eine bestimmte Grenze überschreitet, wird des Plattenerzeugnis
unzulässig dick. Wenn sich ferner durch die Durchbiegung des endlosen Wandee ein
Spalt zwischen dem endlosen band und den Dichtungen bildet, kann flüssiges Material
austreten oder Außen luft durch den Spalt eindringen, wodurch es in dem zu polymerisierenden
flüssigen Material zur Blasen- oder Schaumbildung kommt. Es ist daher leicht einzusehen,
daß alle Maßnahmen, die die Durchbiegung des endlosen Bandes
vermindern,
die vorgenannten Störungen beseitigen können.
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Eine Abhilfemaßnahme kann darin bestehen, den Abstand zwischen benachbarten
Rollen 4 und 4' zu verkürzen und die Bandspannung zu erhöhen. In diesem Fall soll
der Ar stand zwischen Jeweils benachbarten Rollen (der Abstand zwischen den Mitten
der beiden unmittelbar benachbarten Rollen) vorzugsweise 20 bis 100 cm betragen.
Die Rollen 4 und 4' sind ferner so anzuordnen, daß sie automatisen ei4r Dickenvorminderung
des polymerisierten Materials folgen können, die durch eine Kontraktion des Materials
während der Polymerisation zwischen den endlosen Bändern eintritt, und daß sie auch
stets mit den Rdckseiten der endlosen Bänder in Berührung stehen. Start des rollen
4 und 4) kann auch eine in der japanischen Auslegeschrift 33 498/1972 beschriebene
Vorrichtung zur Abstützung der endlosen Bänder bei der Einrichtung zur Ausführung
der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Die Bezugsziffern 8 und 8 bezeichnen ein Heißwasser-Sprühsystem, das
in der 1. Polymerisationszone angeordnet ist und zum Erhitzen der durch die t. Polymerisationszone
laufenden endlosen Bänder dient, um diese auf eine für die Polimorisatton des flüssigen
Materials notwendige Höhe zu bringen, indem heißes Wasser auf die rückwärtigen Flächen
der Bänder gespritzt wird. Stat des Heißwasser-Sprühsystems können die endlosen
Bänder auch durch ein Heißwasserbad geführt werden, obgleich dies in Fig. 1 nicht
dargestellt ist. Die Temperatur des heißen Wassers kann 300 oC oder weniger betragen,
doch werden in der Regel Temperaturen von 60 bis 95 OC: zur @rzielung einer raschen
Polymerisation bevorzugt. Eine rasche Polymerisation macht den Einsatz einer größeren
Einrichtung zur kontinuierlichen Polymerisation überflüssig und hilft, die Produktisitzt
bei der Plattenherztellung zu erhöhen. Das a der Rückseite des oberen und unteren
Bandes, d.h. den den Innenflächen gegenüberliegenden Außenfläcnen der oder, an der
Außenwand
der Dichtungen une den Teilen, der Bänder, die sich außerhalb der Außenwände der
Dichtungen befinden, anhaftende Wasser wird in der Nähe des Auslaufs 44 der 1. Polymerisationszone
und in einem Bereich vor der nachfolgenden 2. Polymerisationszone von höherer Temperatur
entfernt. Einzelheiten der Wasserbeseitigung werden später anhand der Fig. 3 - 8
beschrieben.
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Die Bezugsziffern 9 und 9' bezeichnen Infrarot-Helzgeräte, die in
der 2. Polymerisationszone der Linrichtung vor sehen und zum Erwärmen des zwischen
den endlosen Bändern befindlichen Plattenproduktes auf eine Temperatur von über
etwa loo 0C bestimmt sind, um das nach der t. Polyrisation@noch übrige Monomere
aus dem Platenerzeugnis zu entfernen. Statt der Heizgerate 9 und 9' kann auch ein
Heißluft-Heizgerät vorgesehen werden.
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Die Bezugsziffen 10 und 11 bezeichnen Temperaturregelungszonen, die
zur ordnungsgemäßen Abkühlung des Plattenerzeugnisses nach dem Durchlauf durch die
2. Polymerisationszone mit geregelter Abkühlungsgeschwindigkeit auf eine erforderliche
Temperatur dienen. Einzelheiten der 2. Polymerisation sowie der erwähnten Temperaturregelungszone
10 und 11 werden später anhand von lig. 2 beschrieben.
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Bezugsziffer 12 bezeichnet ein fertiges Plattenerzeugnis, das aus
der Auslauföffnugn 14 der Einrichtung austritt.
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Bezugsziffer 17 bezeichnet das Gestell der Einrichtung von Fig. 1.
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In der 2. Polymerisationszonekoit es darauf an, daß der Gehalt an
Restmonomer in der Polymerplatte durch Erwärmen der Platte auf eine Temperatur oberhalb
der in der ersten Polymerisationszone herrschenden Temperatur verringert wird.
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Wenn man die Erwärmungstemperatur in der 2. - Polymerisationszone
erhöht, steigt die Anfangsgeschwindigkeit der, Verminderung des Monomerengehaltes
in der 2. Polymerisationszon@
doch ist der Monomerengehalt in der
aus der 2. Polyme@isationszone austretenden Polymerplatte immer noch verhältnismäßig
hoen. Wenn die Polymerplatte in der 2. Polymerisationszone zuf eine Temperatur von
über etwa 160 °C erwärmt wird, ist der Monomerengehalt zu hoch, und das Platten
erz@ugnis ist für eine praktische Verwendung nicht geeignet.
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Demgemäß muß die Polymerplatte aut' eine Temperatur Von 120 bis 160
°C, vorzugsweise 120 bis 145 °C, erwärmt werden.
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Um den Gehalt an Restinonomeren in der Polymerplatte iiinerhalb kurzer
Zait ui;iglichst weitgehend zu vermindarn, muß eine Turnpe raturve rteilung über
der Länge der 2. Polymerisationszone wie folgt vorgenommen werden. Im Einlaufabschnitt
der 2. Polymerisationszone soll die Temperatur zweckmäßigerweise 130 bis 160 °C,
vorteilhaft 135 bis L5 OT, betragen. Dadurch wird die Anfangsgeschwindigkeit der
Verminderung des Monomerengehaltes erhönt, d.h. der Monomerengehalt bis auf eine
bestimmte Höhe rasch vermindert. Im nachfolgenden Teil der 2. Polymerisationszone
wird die Temperatur allmählich erniedrigt, so daß sie am Ende der 2. Polymerisationszone
120 bis 140 °C, vorzugsweise 125 bis 135 °C, beträgt.
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Die Polymerplatte muß in der 2. Polymerisationszone so erwärmt werden,
daß die Temperaturverteilung in Breitenrichtung der Polymerplatte so gleichmäßig
wie möglich ist.
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Im allgemeinen neigen die seitlichen Endteile der endlosen Bänder
dazu, rascher als die übrigen Teile abzukühlen. Deshalb ist die 2. Polymerisationszone
so auszubilden, dü Erwärmen und Halten der Temperatur an beiden Seitenteilen der
Bänder intensiviert werden.
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Da die aus der 2. Polymerisationszone austretende Polymerplatte eine
Temperatur zwischen 120 und 160 5c, vorzugsweise zwischen 125 und 135 °C, hat, ergeben
sich Schwierigkeiten, wenn die Platte in diesem Zustand von den Sändern
abgelöst
worden soll. Ein Problem besteht darin, daß üis Plaute bei der abkühlung auf Raumtemperatur
sich leicht verformt, daß inre Austrittstomperatur im allgemeinen höher als die
Formbeständigkeitstemperatur ist. Da außerdem die Adnäsion zwischen der Polymerpaltte
und dem Mota@@-band bei der obengenannten Temperatur hoch ist, ergibt sich die weitere
Schwierigkeit, daß dib Polymerplatte nicht sauber von den. Band abgelöst werden
kann, sondern Teile abreißen und an dem Band hängenbleiben. Darum ist es notwendig,
die Polymerplatte vor dem Ablösen von dem Band abzukünlen. Vorzugsweise soll die
Temperatur der Polymerplatte beim Abäösenniedriger als 105 °C, vorteilhafterweise
niedriger als 90°C, sein. Die Art und Weise, in der die Polymerplatte abgekühlt
wird, ist nicht von Bedeutung.
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Es kann eine der beiden t.olenden Methoden angeweadet werden; Blasen
von Luft gegan latte olymerplatte oder Anwendung eines flüssigen Kühlmediums, wie
Wasser, Im allgemeinen wird die erstgenannte Methode bevorzugt.
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Es wurde nun gefunden, daß eine Polymerplatte, die die 2. Polymerisationszone
durchlaufen hat und auf eine Temperatur von 120 bis 160 °C erwärmt worden ist, mit
einer Abkühlungsgeschwindigkeit von nicht mehr als 20 °C/min abgekühlt werden soll,
und zwar mindestens so lange, bis sie von etwa 120 °C auf etwa 106 °C oder niedriger
abgekühlt ist, um eine befriedigende Formbeständigkeit in der Wärme zu erzielen.
Obgleich die Abkühlungsgeschwindigkeit so n@odrig wie möglich zein soll, um eine
hohe Formbeständigkeit in der Wärme zu erzielen, führt eine zu niedrige $Abkühlungsgeschwindigkeit
zu einer Verminderurg der Herstellungseffektivität und erfordert eine Vergrößerung
der Einrichtung.
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Vom wirtschaftlichen Standpunkt beträgt die zulässige Mindestabkühlungsgeschwindigkeit
etwa 0,5 °C/min.
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Anhand der Fig. 2 - 7 werden nun Verfahren und Einrichtungen zur Entfernung
des an den Bandern und der Dichtung nach dem
Durchgang durch die
1. Polymerisationszone anhaftenden Wassers beschrieben.
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Das an den den Innerflächen gegenüberliegenden Flächen der endlosen
Bänder anhaftende Wasser kann zweckmäßigerweise in einer Zone nahe dein Auslauf
der 1. Polymerisat azone durch Methoden wie Ab streifen mit Schwammwalzen oder Abblasen
mit Druckluft entfernt wurden, Eine bevorzugte Einrichtung zum Abstreifen des Wassers
mit Schwammwalzen ist in Fig. 2 dargestellt. In einer Zone nahe dem Auslauf der
Polymerisationszone sind an dem den Innentlächon gegenüberliegenden Flächen des
oberen und unteren endlosen Bandes 1 bgw. 18 Schwammwalzen 31 und 311 angeordnet.
Diese Schwammwalzen 31 und 31' können um ihre parallel aur Oberfläche der Bänder
gerichteten Achsen in Berübrung mit den Oberflächen der Bänder 1 und 1' rotieren,
so daß sie in der gleichen Richtung wie die Bänder umlaufen und das an den Oberflächen
der Bänder 1 und 1' anhaftond.
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Waser aufnehmen. Da die Schwammwalzen 31 und 31' gegen das obere und
unter Band 1 bzw. 1' gedrückt werden, wird das Wasser zuerst von dem Schwamm aufgenommen
und dann an der Stelle, wo die Schwammwalzen mit den Oberflächen der Bänder 1 und
1' in Berührung kommen, wieder ausgepreßt. Das an der Rückseite des unteren Bande.
1' anhaftende Wasser ao s wird von der Schwammwalze 31' aufgenommen. Da an dem oberen
Band 1 anhaftende Wasser 30 wird von der Schwammwalze 31 aufg nommen und in einen
Anteil, der über die oitenkanten des oberen und unteren Bandes 1 und 1' abtropft
sowie einen weiteren Anteil aufgeteilt, der an den Bandkanten haften bleibt und
mit dem Band fortgeführt wird. Der letztgenannte Anteil des Wassers kann durch Vorrichtungen
zur 13eseitiung des Wassers entfernt werden, das an den Außenwänden der Dichtungen
und den Teilen der Bonder außerhalb der Außenwände der Dichtungen anhaftet. Deshalb
werden bie vorx>iohtungen zur Entfernung des Wassers, das in Nähe der Bandkanten
haftet,
im allgemeinen hinter den Vorrichtungen zur En@-fernung des Wassers von den Oberflächen
der Bänder angeordnet.
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In Fig. 3 @@eichnet die Bezugsziffer 32 Wasser, das an der Außenwand
34 der Dichtung 7 und den Teilen 33 und 33' der Bänder 1 und 1' haftet, die sich
außerhalb der Außenwand 34 der Dichtung 7 befinden, Bezugsziffer 12 bezei@@net eine
Polymerplatte. Dieses Wasser kann in wirksamer W@ise nach einer der folgenden Methoden
entfernt werden Eine Methode besteht im Abstreifen mit einer Schwammatte, die von
der Außenseite her eingesetzt wird, so daß die Schwammmatte sich in Berührung mit
den gegenüberliegenden Flächen 33 und 33' der Bänder t und 1' sowie der Außenwand
34 der Dichtung 7 betindet. Eine andere Methode besteht im Abstreifen mit einer
Sch@ammatte in Form einer Ringscheibe, die drehbar ist und sich in Berührung mit
den gegenüberliegenden Flächen 33 und 33' der Bänder 1 und 1' sowie der Außenwand
34 der Dichtung 7 befindet. Bei einer dritten Methode wird das Wasser mit Hilfe
einer Saugdüse abgesaugt Bei einer vierten Methode wird das Wasser mit Hilfe von
Druckluft abgeblasen.
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Bei der Vorrichtung nach den Fig. 4a und 4b wird das an der Außenwand
34 der Dichtung 7 und den gegenüberliegenden Flächen der Bänder 1 und 1' haftende
Wasser durch die Schwammatte 36 abgestreift. Die SChwammatte 36 wird von außen her
so eingesetzt, daß sie die gegenüberliegenden Flächen der Bänder t und 1' sowie
die Außenwand 34 der Dichtung 7 berührt. Die D@cke der Schwammatte 36 richtet sich
nach der gewünschten Dicke der Polymerplatte 12, da der Abstand zwischen dem oberen
und unteren Band 1 und 1' von der Dicke der Polymerplatte 12 abhängt. Obgleich nach
der Aufnahme des Wassers durch die Schwammatte 36 noch Wasser in Form eines dünnen
Filmes auf dan gegen(1berliegenden
Flächen des oberen und unteren
Bandes 1 und 1' zurückbleibt, ist dies in der Praxis ohne Bedeutung, da Je Wasser
durch die Wärme der Bänder vollständig verdampft wird, bevor sie in die 2@ Polymerisationszone
einlaufen.
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Die Vorrichtung der Fig. 5a und 5b ist eine Verbesserung der Vorrichtung
der Fig. 4a und 4b und besteht aus eine@ Schwamiäatte 37 in Form einer Ringsoheibe,
die um die Welle 38 mit der gleichen oder nahezu der gleichen Umfangsgeschwindigkeit
wie die Lineargeschwindigkeit des oberen und unteren Bandes i und 1', aber in entgegengesetzter
Richtung zur Laufrichtung des oberen und unteren Bandes 1 und l' rotiert. Las Wasser
wird dann von der in B¢-rflhrung mit den gegenüberliegenden Flachen der Bttnder
1 und 1' sowie der Soitenwand 34 der Dichtung 7 rotierenden Schwammatte 37 abgewiesen
und gleichzeitig abges@@@ift.
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Das von der Schwammatte 37 aufgenommene Wasser karl durch Pressen
der Schwammatte 37 zwischen den Rollen 39 und 39 ', die an der oberen und unteren
Seit der Schwammatte 337 @o angeordnet sind, daß sie von der Außenseite der Bandkanten
belastet werden, ausgepreßt werden. Die Dicke der Schwaminmatte 37 hängt von dem
Abstand zwischen den Bändern @b.
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Uei ddr Einricilung der Yig. 6a und 6b ist eine Düse 4Q vorgeschen,
die die den Innenflächen gegenüberliegenden dläohen des oberen und unteren Bandes
1 und 1' bis su der benachbarten Dichtung 7 überdeckt und durch die das Wutser mit
einem Unterdruck von 40 mbar oder weniger abgesaugt wird. Auch wenn der Abstand
zwischen dem oberen und unteren Band 1 und 1' sich je ach er Dicke dar Fertagen
Polymerplatte ändert, braucht die Düse 40 nicht ausgewechzelt werden, wenn ihre
Breite größer als der maximale Abstand des oberen und unteren Bandes 1 und 1' ist
Bei
der Methode und Vorrichtung der Fig. 7a und 7b wird Heißluft durch eine Düse 41
gegen einen Bereich in dar Nähe der Bandkanten geblasen, so daß das Wasser abgeblasen
wird. Die Temperatur der Heißluft soll vorzugsweise zwischen der Temperatur des
in der 1. Polymerisationszone verwendeten heißen Wassers und der Temperatur liegen,
die in der 2. Plymerisationszone angewendet wird. In der Regel wird ein Luftstrahl
mit einem Druck von 400 mbar oder höher entgegen der Laufrichtung der Bänder auf
die Bandkante gerichtet Diese Methode bietet folgende Vorteile.
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Zunächst ist es nicht notwendig, die Düse 41 auszuwechseln, selbst
wenn sich der Abstand zwischen dem oberen und unteren Band 1 und 1' ändert. Zweitens
bringt die Heißluft keinerlei Schwierigkeiten durch Temperatursenkung der Bänder
1 und 1' mit sich, die sich in der 2. Polymerisationszone ungünstig auswirken könnten.
Dritt ins wird eine rasche Waaaerverdampfung orzielt.
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@alls Druckluft von Raumtemperatur verwendet wird, werden das obere
und untere Band so weit abgekühlt, daß eine Trennung der Polymerplatte von den gegehüberliegenden
Flächen des oberen und unteren Bandes eintritt, die zu einem Bruch der Polymerplatte,
Abschälen der Oberfläche und anderen Schwierigkeiten führen kann. Es ist daher wichtig,
di. Druckluft vorher auf eine Temperatur zwischen der Tomperatur des in der 1. Polymerisationszone
verwendeten heißen Wassers und derein der 2. Polymerisationszone angewendeten Temperatur
zu erhitzen, bevor tie auf die Bandkanten richtet wird. Ferner ist wichtig, daß
die Strahl düsen so angeordnet sind, daß der Luftstrahl entgegengesetzt zur Aufrichtung
der Bänder gerichtet ist» da bei einer Richtung des Luftstrahls senkrecht sur Laufrichtung
oder in Laufrichtung der Bänder Luft und Wasser zur nachfolgenden Zone strömen und
die Zone abkühlen würden.
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Beispiel 1 Durch Mischen von monomeren Methylmethacrylat mit 20 Gew.%
Polymethylmothacrylat mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad von etwa
9oo wurde ein Sirup mit einer Viskosität von ,o P bei 25 0C hergestellt. Dem Sirup
wurden 0,05 Gew.% A@o-bis-isobutyronitril als Polymerisationskatalysator und 0,05
Gew.% Silieon als Trennmittel zugesetzt.
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Aus dem so hergestellten Sirup wurde unter Verwendung der in Fig.
t dargestellten Sinriohtung eine Polymerplatte kontinuierlich hergestellt. Der Sirup'wurde
aus einem Ansatzbehälter 5 mit Hilfe einer Dosiori>umpe durch einer Aufgabevorrichtung
6 mit konstanter Durchflußmenge in -den Raum zwischen den einander gegenüberliegenden
Flächen der beaden endlosen Bänder 1 und 1' eingefüllt. Jedes der Bänder 1 und 1'
bestand aus polierten nichtrostendem Stahl mit einer Dicke von 1 nun und einer Breite
von 1200 mm, Die beiden Bänder wurden durch die Rollen 2 und 2t mit einem Durchmesser
von 1000 mm gespannt. Die Bandspannung von 50 N/cm² wurde durch die Öldrucksylinder
15 und 15' aufgebracht und die Bänder liegen mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min.
Der Abstand iwinchen zwei benachbarten .
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Rollen war auf 400 W eingestellt. Als Dichtungen 7 wurden Hohlrohre
aus PVC mit 60 Gew.% Dibutylphthalat als Weichmacher verwandet, die einen Außendurchmesser
von 6,0 mm und eins Dicke von o,6 ian hatten.
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Die Länge der 1. Polymerisationszone betrug 40 m. Mit H@lfe der Sprühvorrichtungn
8, 8' wurde heißes Wasser von 85 0C auf die Oberflächen der Bänder gespritzt.
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In der Nähe des Auslaufs der 1. Polymerisation@zone waren Sohwanuwalgn
vorgesehen, wie anhand von Fig. 2 beschrie ben, um das an den den Innenflächen gegenüberliegenden
Flächen
der Bänder anhaftende Wasser zu entfernen. unter den Schwammwalzen waren an den
gegenüberliegenden Seiten der Bänder Druckluftdüsen angeordnet, wie anhand der Fig.
7a, 7b beschrieben, aus denen ein Heißluftstrom von 85 0C mit einem Druck von 1000
mbar und einer Durch flußmenge von 13 m3/min gegen die B@ndkanten gerichtet wurde,
durch den das an den Wänden der Dichtungen und den außerhalb der Außenwände der
Dichtungen befindlichen Teile der Bänder anhaftende Wasser entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung
der Bänder abgeblasen wurde, Die Länge der 2. Polymerisationszone betrug 10 m. In
dieser Zone wurde die Polymerplatte durch Infrarot-Heizgeräte auf 135 oil erwärmt.
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Die ernte Temperaturregelzone Xo hatte eine Länge von 10 m, und in
ihr wurde die Polymerplatte durch Einblasen von Luft mit Hilfe in geeigneter Weise
geregelter Gebläse in die die Bänder umgebenden Kanäle entgegengesetzt zur Laufrichtung
der Bänder mit einer Goschwindigkeit von 3,S °C/min abgekühlt. Die Temperatur der
Platte betrug am Einlauf der ersten Kühlzone i35 0C und am Auslauf der Zne etwa
loo oC.
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Die zweite Temperaturregelzone 11 hatte eine lange von 2 m, wird die
Plymerplatte wurde durch Ein@lasen von Luftabgekühlt. Die Temperatur der Plate betrug
etwa 100 °C am Einlauf und etwa 80 °C am Auslauf der Zone. Am Auslauf der Zone konnte
die Polymerpaltte leicht von den Bändern getrennt worden. Die Polymerpaltte hatte
einen durch schittlichon Polymerisationsgrad von etwa 5000 und eine Dicke von 3-#
0,3 mm. Dieses Erzeugnis hatte ein attraktives Aussehen und eine Formbeständigkeitstemperatur
von 96 °C, gemessen nach ASTM D 648-56. Der Gehalt an Methylmethacrylat-Restmonomer
betrug bei diesem Produkt 1, 4 Gew.%.
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Ohne Vorwendung der Schwammwalzen und der in der Nähe der 1. Polymerisationszone
angeordneten Druckluftdüsen wurde das an den Bändern und Dichtungen anhaftende Wasser
in der 2. Polymerisationszone nicht vollständig verdampft, sondern breitet sich
aus und bildete auf den Oberflächen der Bänder Flecken, die beim Ablösen der Polymerplatte
ebenfalls Flecken auf deren Bberfläche verursachten und das Aussehen der durchsichtigen
Platte verschlechtert@n.
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Beispiel 2 Durch Polymerisieren von Methylmethacrylat, das etwa 30
Gew.% Polymethylmethacrylat enthielt, wurde ein Sirup mit einer Viskosität von etwa
to P bei 25 0C hergestellt.
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Diesem Sirup wurden 650 ppm-Aao-bis-isobutyronitril als Polymerisationskatalysator
und 30 ppm Dioctylsulfosuocinat als Trennmittel beigemischt, Aus dem so hergestellten
Sirap wurde unter Verwendung der in Fig. 1 dargestellten ginriohtung kontinuierlich
eine Polymerplatte hergestellt. Mit Hilfe einer Dosierpumpe wurde der Sirup mit
konstanter Zuflußmenge aus einem Sirupbehälter 5 in den von den beiden gegenüberliegenden
Flächen der endlosen Bänder 1 und 1' gebildeten Rawa engeführt.
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Jedes der Bänder 1 und 1 lt bestand aus nichtrostendem Stahl von einer
Dicke von 1,5 mm und einer Breite von i5oo mm.
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Durch die Spannrollen 2 und 2' mit einem Durchmesser von Je 1600 mm
wurden die Bänder unter Spannung gesetzt. Die Spannung wurde durch auf die Zylinder
wirkenden dldruck auf etwa loo N/cm² gehalten, und dis Bänder wurden mit einer U:ulaufgeschwixidigkeit
von 3m/min betrieben. Der
Abstand zwischen jedem Paar benachbarter
Rollen betrug 400 mm. Als Dichtungen 7 wurden Hohlrohrs aus PVC mit 44 Gew.% Dibutylphthalat
als Weichmacher verwendet, die einen Außendurchmosser von 13,0 mm und eine Dicke
von 0,8 hatten.
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Die Länge der 1. Polymerisationszone betrug 66 m. Durch die Sprühvorrichtungen
8, 8' wurde heißes Wasser von 84 °C auf die Oberflächen der Bänder gesprüht.
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Wid in Fig. 2 dargestellt, waren am Auslauf der 1. Polymerisationszone
Schwammrollen vorgesehen, um das an den den Innenflächen gegenüberliegenden Flächen
der Bänder anhaftende Wasser zu entfernen. Wie anhand der Pit. 6a und 6b beschrieben,
wurde an den gegenüberliegenden Seiten der Bänder hinter den in Fis, 2 dargestellten
Schwammwalzen ringscheibenförmiges Schwammaterial vorgeschen, durch das das an den
Wänden der Dichtungen und den au@erhalb der Wände der Dichtungen gelegenen Teilen
der Bandflächen anhaftende Wasser abgestreift wurde.
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Die Länge der 2. Polymerisationszone betrug 24 m. Im ersten Teil dieser
Zone wurde die Polymerplatte durch Infrarot-Heizgeräte auf 14o 0C erwärmt, worauf
die Palymerplatte don zweiten Teil durchlief, der so konstruiert war, de.ß Wärmevorluste
verhindert wurden. Am Auslauf der 2. Polymerisationszone betrug die Temperatur der
Polymerplatte 127 °C.
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Die erste Temperaturregelungszo@e 10 hatte eine Länge von 5,4 m, und
in ihr wurde die Platte durch Einblasen einer geregelten Menge Gebläseluft in die
Kanäle senkrocht zu den Bandoberflächen mit einer Geschwindigkeit von 14,4 °C/min
abgekühlt. Am Auslauf der Zone betrug die Temperatur der Platte 103 °C.
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Die zweite Temperaturregelzone 11 hatte eine Länge von 3 fl und in
ihr wurde die Platte durch Einblasen von Luft weiter abgekühlt. Am Auslauf betrug
die Temperatur der Platte So °C. Nach den Austritt aus der Zone konnte die Polymerplatte
leicht von den Bändern abgelöst werden, Die Polymerplatte hatte eine Dioke von 3@
0,3 mm, ein attraktives Ausschen und eine Formbeständigkeitstemperatur von 95,1
°C, gemesen nach der ASTM-Methode D 648-56.
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Der Gehalt an Methylmethaerylat-Restmonomeren betrung bei der Bestimmung
durch Ga@chronat@graphie 1,39 Gew.%.
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Beispiel 3 Eine Polymerplatte wurde kontinuierlich in der gleichen
Weise wie in Beispiel 2 mit Ausnahme folgender Verfahrensschritte und Bedingungen
hergestellt. Der Sirup wurde in der 1. Polymerisationszone eingeführt, die in der
ersten Hälfte über eine Länge von 6 m mit Infrarot-Heizgeräten ausgerüstet war.
Die in der ersten Hälfte der 1. Polymerisations@one gebildete Platte hatte eine
Temperatur @@@ von 146 °C, wurde dann in der weiten Hälfte der 1.
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merisationszone durch Aufblasen von Kaltluft aud die Bänder während
einer Zeitspanne von 50 Sekunden auf 122 °C abgekühit und trat mit einer Temperatur
von 118 °C aus dieser Zone aus. Nach dem Durchlaufen der 1. Polymerisationszone
wurde die Platte in der ersten Temperaturregelungszone mit einer Geschwindigkeit
von etwa 8,3 °C/min allmählich auf 103 °C abgekühlt. Das Plattenerzeugnis hatte
eine Formbeständigkeitstenperatur von 96,4 °C, und der Gehalt an Restmonomeren betrug
1,75 Gew.%.
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Ansprüche :