DE2734946B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von flüchtigen Anteilen, die bei der Extrusion von Kunststoffschmelzen aus diesen entweichen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von flüchtigen Anteilen, die bei der Extrusion von Kunststoffschmelzen aus diesen entweichen

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Description

Bei der Extrusion von Kunststoffschmelzen bei der Herstellung oder Verarbeitung entweichen aus diesei nach Austritt aus der Formgebungsöffnung flüchtige Anteile, die entfernt werden müssen. Solche flüchtigen Anteile sind zum Teil übelriechend und reizen die Atemwege oder sind auf die Dauer schädlich. Beispielsweise treten bei der Extrusion von Polycaprolactam Caprolactamdämpfe auf, die entfernt werden müssen, da Caprolactam einen MAX-Wert von 25 mg/m3 (maximale Arbeitsplatzkonzentration) hat. Solche flüchtigen Anteile, die aus Monomeren und Oligomeren oder Abbauprodukten von Polymeren bestehen und bei Raumtemperatur fest oder flüssig sind, scheiden sich beim Absaugen häufig in den dafür vorgesehenen Leitungen und Vorrichtungen ab. Hierdurch treten Störungen auf, deren Beseitigung erhebliche Arbeitszeit und Aufwand in Anspruch nimmt.
Es war deshalb die technische Aufgabe gestellt, die Entfernung von flüchtigen Anteilen, die bei der Extrusion von Kunststoffschmelzen aus diesen entweichen, so zu gestalten, daß solche Ablagerungen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gelöst in einem Verfahren zum Entfernen von flüchtigen Anteilen, (lic bei der Extrusion von Kunsistoffschmelzen aus diesen entweichen, wobei die flüchtigen Anteile mit der umgebenden Luft abgesaugt werden, dadurch gekennzeichnet, dall man die flüchtigen Anteile sofort beim Austritt aus der Kunststoffschmelze, durch mindestens eine Absaugeöffnung die sich in unmittelbarer Nähe der Düsenöffnung für die Extrusion der Kunststoffschmelze befindet, absaugt und die solche flüchtigen Anteile enthaltende Luft unmittelbar nach Eintritt in die Absaugeöffnung mit dem Heizmittel zum Erhitzen der Kunststoffschmelze auf eine Temperatur erhitzt, die mindestens 20" C über dem Schmelzpunkt der flüchtigen Anteile liegt
ίο Ferner ist ein Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zum Absaugen von flüchtigen Anteilen, die bei der Extrusion von Kunststoffschmelzen aus diesen entweichen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Vorrichtung zur Extrusion mit einem konischen Zulauf
is für die Kunststoffschmelze mit einem Heizmantel einer an der Spitze des Konus angeordneten Düsenplatte mit mindestens einer Düsenöffnung für den Austritt der Kunststoffschmeize die Vorrichtung zum Absaugen mindestens eine Absaugöffnung 5 aufweist, wobei die Ummantelung zusammen mit dem Heizmantel und der Düsenplatte einen beheizten Hohlraum bildet die einen Äusiaß hat
Das neue Verfahren und die neue Vorrichtung haben den Vorteil, daß keine Verstopfungen in den Absaugleitungen eintreten und die schädlichen Dämpfe wirksam aus dem Arbeitsraum entfernt werden. Ferner haben das neue Verfahren und die neue Vorrichtung den Vorteil, daß die abgesaugte Luft durch die Heizmedien für Düsenplatte und Kunststoffschmelze unmittelbar
to nach dem Ansaugen ohne weitere Hilfsmittel auf die erforderliche Temperatur erhitzt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet zum Entfernen von flüchtigen Anteilen, die bei der Extrusion aus Kunststoffschmelzen entweichen. In der Regel handelt es sich hierbei um thermoplastische, organische Polymere, beispielsweise Polystyrol, dessen Copolymerisate, z. B. mit Acrylnitril oder kautschukmodifizierte Polystyrole, ferner Polyvinylchlorid, kautschukmodifiziertes Polyvinylchlorid, Polyolefine wie Polyäthylen
-to oder Polypropylen, Polyox>methvser. sowie Polyamide wie Polyamid-66 oder Polyamid-6.
Solche Polymere werden aus der Schmelze, z. B. bei Temperaturen von 180 bis 3000C, geformt. Die hierbei aus der Schmelze austretenden flüchtigen Anteile sind ihrer Art und Zusammensetzung nach nur zum Teil bekannt. Solche flüchtigen Anteile enthalten Monomere, ferner Oligomere, die von der Polymerisation herrühren oder Oligomere, die durch Abbau durch die thermische Behandlung entstehen, ferner Zersetzungs-
V) produkte. Besonders vorteilhaft wendet man das Verfahren dann an, wenn die flüchtigen Anteile bei Raumtemperatur flüssig oder fest sind. Besondere technische Bedeutung hat das Verfahren nach der Erfindung erlangt bei der Extrusion von Polycaprolac-
r>5 tarn. Hierbei werden die bei der Extrusion entstehenden Caprolactamdämpfe entfernt.
Unter Extrusion ist das Auftragen einer Kunststoffschmelze bei deren Herstellung zu verstehen, aber auch die Formgebung einer Kunstsioffschmelze bei deren
wi Weiterverarbeitung, z. B. zu Endlosprofilen wie Rohren.
Die flüchtigen Anteile wenlen mil der umgebenden Luft abgesaugt, und zwar so, daß die flüchtigen Anteile
unmittelbar beim Austritt aus der Kunststoffschmeize abgesaugt werden. Ein wesentliches Merkmal ist es. daLl
»>') die solche flüchtigen Anteile enthaltene luft unmittelbar nach dem Eintritt in die Ahs.iugöffnung erhitzt wird. Die Temperaturen richten sich nach der Art der flüchtigen Anteile. In der Kegel ist davon auszugehen.
daß man die abgesaugte Luft auf eine Temperatur erhitzt, die mindestens 200C, vorteilhaft 30" C, Ober dem Schmelzpunkt der abgesaugten flüchtigen Anteile liegt Beim Absaugen von Caprolactamdämpfen erhitzt man die abgesaugte Luft z. B. auf mindestens 90° C, um ein s Abscheiden von festem Caprolactam zu vermeiden. Für andere flüchtige Anteile lassen sich die günstigsten Temperaturen durch einfache Versuche unschwer ermitteln. Die obere Temperaturgrenze wird durch wirtschaftliche Erwägungen bestimmt, da ein überflüssi- ι ο ges Erhitzen unnötige Energie verbraucht Als obere Temperaturgrenze ist in der Regel eine Temperatur von 200° C anzusehen. Dieser Wert stellt jedoch im Hinblick auf die Vielfalt von möglichen flüchtigen Anteilen keine Begrenzung dar. Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn man die flüchtigen Anteile enthaltende abgesaugte Luft mit dem Heizmedium für die Kunststoffschmelze, z. B. der elektrischen Heizung oder Flüssigkeilsheizung, die für Temperierung der Kunststoffschmelze verwendet wird, erhitzt
Beim Absaugen von wasserlöslichen Dämpfen, wie Caprolactamdämpfen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen den Unterdruck zum Ansaugen mittels Wasserinjektoren zu erzeugen. Hierbei werden aus der abgesaugten Luft die flüchtigen Anteile wie Caprolactarn ausgewaschen und im Wasser, das im Kreis geführt wird, angereichert Auf diese Weise wird das abgesaugte Caprolactam als z. B. 20-gewichtsprozentige wäßrige Lösung erhalten, aus der Caprolactam wieder gewonnen wird. jo
Die Absaugöffnung befindet sich zweckmäßig in unmittelbarer Nähe, z. B. im Abstand von 3 bis 10 cm, von der Düsenöffnung, aus der die Kunststoffschmelze austritt um zu gewährleisten, daß die flüchtigen Anteile unmittelbar beim Austritt aus der Kunststoffschmelze entfernt werden. Hierbei hat es sich bewährt wenn die Richtung der Absaugung nicht parallel zu der austretenden Kunststoffschmelze verläuft, sondern zu der Achse der austretenden Kunststoffschmelze eine Neigung hat, z. B. in einem Winkel von 25 bis 60°, aufweist so daß die flüchtigen Anteile von der Kunststoffschmelze weggesaugt werden.
In der Fig. 1 wird der Querschnitt einer für die Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung gezeigt. Die Figur zeigt den Austragstei! einer beliebigen nicht weiter ausgeführten Vorrichtung, die Kunststoffschmelze enthält Der Austragsteil besteht aus einem konischen Zulauf 1 für die Kunststoffschmelze. Der Konus muß nicht spitz zulaufen, sondern kann auch beliebige andere Ausgangsformen haben, wie ovale oder rechteckige Formen. Der konische Zulauf 1 ist mit einem Heizmantel 2 umgeben. Es handelt sich hierbei um elektrische Induktionsheizungen oder Dampf- oder Flüssigkeitsheizungen. Am unteren Ende des konischen Zulaufs ist eine Düsenplatte 3 angebracht Diese Düsenplatte weist mindestens eine Austrittsöffnung für die Kunststoffschmelze 4 auf. Die Form und die Zahl der Austrittsöffnungen richten sich nach der Aufgabenstellung bei der Extrusion von Kunststoffschmelzen. Wenn es sich darum handelt Kunststoffe zu granulieren, wird man zweckmäßig eine Reihe von Lochdüsenöffnungen vorsehen, um yranulierbare Stränge zu erhalten. Falls beabsichtigt ist, Endlosprofile herzustellen, sind diese Öffnungen nach den aus dem Stand der Technik bekannten Düi· u ausgestaltet Die Düsenplatie 3 weist zusätzlich mindestens eine Absaugöffnung 5 auf. Durch die Absaugöffnung werden die flüchtigen Anteile, die beim Austritt der Kunststoffschmelze aus der Düsenöffnung 4 entweichen, sofort abgesaugt Vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Absaugöffnung 5 möglichst nahe an der Düsenöffnung 4 angeordnet ist. Ferner hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Düsenöffnung 5 in Richtung des Kunststoffaustrags zu der Dusenöffnung 4 hingeneigt ist Die Ummantelung 6, die einen Auslaß 8 aufweist bildet zusammen mit dem Heizmantel 2 und der Düsenplatte 3 einen beheizten Hohlraum 7. Beim Eintritt der abgesaugten Luft durch die Düsenöffnung 5 in den Hohlraum 7 wird die angesaugte Lufi durch den Heizmantel 2 aufgeheizt und verläßt den Hohlraum über den Auslaß 8 zu einer Absaugvorrichtung, die nicht gezeigt ist Es ist auch möglich, daß Absaugöffnungen 5 an beiden Seiten der Düsenöffnung 4 angebracht sind. Die Absaugöffnung 5 kann in Form von mehreren Düsenöffnungen oder Schlitzen oder ringförmigen Schützen, die der Düsenöffnung 4 angepaßt sind, angeordnet sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Entfernen von flöchtigen Anteilen, die bei der Extrusion von Kunststoffschmelzen aus diesen entweichen, wobei die flüchtigen Anteile mit der umgebenden Luft abgesaugt werden, dadurch gekennzeichnet, daB man die flüchtigen Anteile sofort beim Austritt aus der Kunststoffschmelze, durch mindestens eine Absaugeöffnung die sich in unmittelbarer Nähe der Düsenöffnung für die Extrusion der Kunststoffschmelze befindet, absaugt und die solche flüchtigen Anteile enthaltende Luft unmittelbar nach Eintritt in die Absaugöffnung mit Heizmittel zum Erhitzen der Kunststoffschmelze auf eine Temperatur erhitzt, die mindestens 200C über dem Schmelzpunkt der flüchtigen Anteile liegt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugerichtung eine Neigung zu der aus der Düsenöffnung austretenden Kunststoffschmelze E'rSweist.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Caprolactamdämpfe, die bei der Extrusion von Polycaprolactam entstehen, entfernt.
4. Vorrichtung zum Absaugen von flüchtigen Anteilen bei der Extrusion vor Kunststoffschmelzen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Vorrichtung zur Extrusion mit einem konischen Zulauf 1 für die Kunststoffschmelze mit einem Heizmantel 2 einer an der Spitze des Konus angebrachten Düsenplatten 3 mit mindestens einer Düsenöffnung 4 für den Austritt der Kunststoffschrr ',!ze die Vorrichtung zum Absaugen mindes'ens eine Absaugöffnung 5 aufweist, wobei die Ummantelt- ig 6 zusammen mit der Düsenplatte 3 und dem Heizmantel 2 einen beheizten Hohlraum 7 bilden, der einen Auslaß 8 hat
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