DE2825414C2

DE2825414C2 - Verfahren zur schnellen Extrusion hochviskoser duroplastischer oder thermoplastischer Materialien

Info

Publication number: DE2825414C2
Application number: DE2825414A
Authority: DE
Inventors: Evgenij Romanovi&ccaron; Moskovskaja oblast' &Scaron;erebzov; Vsevolod Vasilievi&ccaron; Moskau/Moskva Abramov; Modest Sergeevi&ccaron; Moskau/Moskva Akutin; Nikolai Viktorovi&ccaron; Krasnodar Iovdalsky; geb. Cheremisina Galina Dmitrievna Stanzia Bykovo Moskovskaja oblast' Melechova; Vasilij Petrovi&ccaron; Men&scaron;utin; geb. Simuni Alla Naumovna &Scaron;danov Minakova; Anatolij Danilovi&ccaron; Sokolov; Aleksandr Nikolaevi&ccaron; Orechovo-Zuevo Moskovskaja oblast' Ustkachkinzev
Original assignee: Moskovskij Chimiko-Technologiceskij Institut Imeni Di Mendeleeva Moskau/moskva Su
Current assignee: Moskovskij Chimiko-Technologiceskij Institut Imeni Di Mendeleeva Moskau/moskva Su
Priority date: 1978-06-09
Filing date: 1978-06-09
Publication date: 1985-01-03
Also published as: DE2825414A1

Description

lyolefinen. mit einem Schmelzindex von 03 g.'lO min. bei dem das Polymer mit einem Schmiermittel vermischt und anschließend mit einer Kolbenpresse extrudiert wird. Die Herstellung von fertigen Formteilen geschieht wie folgt: Das granulierte Polymerisat gelangt aus dem Beschickungstrichter in den ExtrusionskanaL wo das Granulat unter der Temperatureinwirkung erweicht wird, schmilzt und die Kühlungszone passierend zum Fertigerzeugnis geformt wird. Die Formbarkeit der Thermoplaste wird durch Zugabe von Schmiermitteln wie Glycerin und höheren Fettsäureamiden gesichert (US-PS 34 92 310). Nachteile dieses Verfahrens sind die niedrige Formungsleistung, die niedrige Austrittsgeschwindigkeit der Fertigteile von 0,15 bis 0,64 m/min sowie ein niedriger Verdichtungsgrad des Materials im Formwerkzeug, was zu einer schlechten Qualität der erhaltenen Erzeugnisse führt Die Formung von hochgefüilten Thermoplasten oder Thermoplasten mit einem großen Gelanteil ist ferner nach diesem Verfahren, auch bei Zugabe von Schmiermitteln, überhaupt nicht möglich.

Aus der DE-PS 8 72 866 ist ein Strangpreßverfahren für thermoplastische Kunststoffe bekannt, bei dem ein regelbarer, ununterbrochener Schmiermittelfilm zwischen dem plastischen Kunststoff und der Oberfläche der Strangpreßvorrichtung erzeugt wird, der zur Verringerung der äußeren Reibung und zur Erhöhung der Oberflächengüte der erhaltenen Extrudate dient.

Auch hierdurch läßt sich jedoch die Extrusionsgeschwindigkeit nicht ausreichend steigern, so daß die Produktivität den«, tiger Verfahren unbefriedigend ist

Aufgabe der Erfindung is? die Entwicklung eines Verfahrens zur schnellen Extrusion von hochviskosen duroplastischen und thermoplastischen .^c-offen, das es ermöglicht, Granulate oder Profilerzeugnisse mit erhöhten Extrusionsgeschwindigkeiten herzustellen.

Dabei soll ein stabiles Gleiten des geschmolzenen Materials relativ zu den Innenflächen der Extrusionsanlage und damit eine hohe Oberflächenqualität der Extrudate erzielt, die Wärmeentwicklung beim Fließen der Schmelze gesenkt und ein vorzeitiges Erhärten des Materials beim Granulieren praktisch vermieden werden, andererseits eine gute Formbarkeit des erhaltenen Granulats bei der Weiterverarbeitung zu Fertigerzeugnissen sichert.

Die Aufgabe wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur schnellen Extrusion hochviskoser duroplastischer Materialien mit Schmelzviskositäten im Bereich von 5 ■ 10⁶ bis 30 10⁶PaS bzw. thermoplastischer Materialien mit Schmelzindices von 0,01 bis 0,1 g/10 min ist gekennzeichnet durch die Kombination der Verfahrensschritte, daß die Materialien

a) vor der Extrusion mit Schmiermitteln, die die äußere Reibung der Schmelze gegenüber der Extruderfläche verringern, in einer Menge versetzt werden, daß das Verhältnis zwischen innerer Reibung und äußerer Reibung der Schmelze 1,5 bis 4,0 beträgt, und

b) im Fall duroplastischer Materialien bei einer Temperatur von 90 bis 110³C und im Fall thermoplastischer Materialien bei einer Temperatur von 140 bis 170⁰C und jeweils bei einer Geschwindigkeit von 20 bis 300 m/min extrudiert werden.

Die Erfindung ermöglicht es auch, aus ihei inisi-h lim ι baren Stoffen Granulate herzustellen, die sieh nach verschiedenen bekannten Verfahren zu Fertigprodukten weiterverarbeiten lassen.

Die aus dem granulierten Material hergestellten Erzeugnisse besitzen ausgezeichnete mechanische und dielektrische Eigenschaften.

Die Erfindung ermöglicht es ferner, aus thermoplastischen Stoffen Profilerzeugnisse wie beispielsweise Rohre oder Bleche von guter Oberflächenqualität bei zugleich gegenüber dem Stand der Technik erhöhter Extrusionsgeschwindigkeil herzustellen.

Das Verhältnis zwischen innerer und äußerer Reibung der Schmelze muß erfindungsgemäß, wie oben angegeben, 1,5 bis 4,0 betragen. Werte unter 1,5 führen zu einer Verschlechterung der Oberflächenqualität des Extrudats infolge erhöhter Adhäsion der Schmelze am Material der Extrusionseinrichtung. Eine Steigerung dieses Verhältnisses über 4,0 führt zu der Notwendig-

keit, bei der Extrusion sehr hohe Drücke zu verwenden, um das Material durch die Formungseinrichtung zu drücken. Das oben genannte Verhältnis ist entscheidend, da hierdurch eine bestimmte, vorteilhafte Wandgleitung der Materialschmelze relativ zu den inneren Arbeitsflächen der Extrusionseinrichtung bei der Extrusion erzielt werden kann. Das Material bewegt sich gegebenenfalls im Extruder und in der Profilierungseinrichtung in einer sogenannten Pfropienströmung, bei der die Geschwindigkeiten der Materialbewegung in der Nähe der Wärtia der Vorrichtung und die Geschwindigkeiten der Materialbewegung im Inneren der Schmelze sehr ähnlich oder gleich sind. Hierdurch können Extrusionsgeschwindigkeiten der genannten Materialien im Bereich von 20 bis 300 m/min erreicht werden.

Bei Extrusionsgeschwindigkeiten unter 20 m/min kann ferner kein Gleiten an der Wand erreicht werden.

Die Viskosität duroplastischer Ausgangsmaterialien muß im Bereich von 5 · 10⁶ bis 30 · IC⁶ Pas liegen. Dieser Bereich ist deswegen einzuhalten, damit das Verhältnis zwischen der inneren und äußeren Reibung der Schmelze im genannten Bereich nicht gestört wird.

Gemäß der Erfindung wird die Extrusion duroplastischer Materialien bei 90 bis 110° C durchgeführt. Bei Temperaturen unter 9O⁰C wird das Material nicht vollständig geschmolzen und dadurch keine volle Homogenität der Schmelze erreicht, wodurch keine Extrusion möglich ist. Bei Temperaturen über 110°C können Kondensationsreaktionen auftreten, durch die das Material unschmelzbar wird, was eine Extrusion unmöglich macht.

Der Schmelzindex thermoplastischer Ausgangsmaterialien muß im Bereich von 0,01 bis 0,1 g/10 min liegen, was auch erforderlich ist, um das genannte Verhältnis zwischen der inneren und äußeren Reibung der Schmelze im erwähnten Bereich einzuhalten. Unter dem Begriff »Schmelzindex« wird die Polymermenge in g verstanden, die in 10 min, bei einer Temperatur von 190''C und einer Belastung von 2,16 kg durch die Kapillare eines Standard-Viskosimeters gedruckt wird. Die Abmessungen der Kapillare sind normalerweise: Länge 8,000 ± 0,025 mm. Durchmesser 2,095 ± 0,005 mm; Innendurchmesser des Viskosimeterzylinders: 9,54 ± 0,016 mm (vgl. DIN 53 735).

Die Extrusion thermoplastischer Materialien wird erfindungsgemäß bei Temperaturen von 140 bis 17O⁰C durchgeführt. Bei Temperaturen unter 140°C hat das Material eine zu hohe Zähigkeit, weshalb bei der Extrusion sehr hohe Drücke angewandt werden müßten. Eine

Steigerung der Temperatur über 17O⁰C hinaus führt zur Störung des erwähnten Verhältnisses zwischen der inneren und äußeren Reibung der Schmelze.

Die Extrusion des Materials kann erfindungsgemäß ferner unter Zugabe eines Mittels durchgeführt werden, das die Haftung der Schmelze gegenüber der Oberfläche der Extrusionsvorrichtung vermindert und in einer Menge eingesetzt wird, die das oben erwähnte Verhältnis zwischen der inneren und der äußeren Reibung der Schmelze gewährleistet

Zur Extrusion von duroplastischen Stoffen werden folgende Mittel eingesetzt: Zinkdialkyldithiophosphate mit C₄- bis Cg-Alkylgruppen in einer Menge von 03 bis 23 Gew.-%; Gemische von Zinkdialkyldithiophosphaten und Epoxystearinsäure-2-ethylhexylester im Verhältnis von 20 bis 50 :80 bis 50 in einer Menge von 0,5 bis 2,5 Gew.-% oder etwa Gemische von Zinkdialkyldithiophosphaten und Polyoxypropylenglycol im Verhältnis von 30 bis 50 : 70 bis 50 in einer Menge von 0,5 bis 2.5 Gew.-%.

Zur Extrusion von ihennopiastischen Stoffen werden folgende Mittel eingesetzt: Bariumsulfat in einer Menge von 03 bis 2,0 Gew.-% oder etwa Calciumsulfonat in einer Menge von 03 bis 2,0 Gew.-%.

Das erfindungsgemäße Extrusionsverfahren ermöglicht es, duroplastische Stoffe zu granulieren, wobei die erhaltenen Granulate keine unerwünschte vorzeitige Härtung zeigen.

Dieser Vorteil des erfindungsgemäßer. Extrusionsverfahrens beruht darauf, daß das anspruchsgemäße Verhältnis zwischen der inneren und äußeren Reibung der Schmelze die Schubverformung der Schichten der Materialschmelze relativ zueinander praktisch beseitigt, wodurch keine allzugroße Erwärmung des Materials eintritt, die einen der Gründe der verzeitigen Härtung darstellt Außerdem wird die Wärmeentwicklung verringert, was mit der Verminderung der Außenreibung der Schmelze an der Oberfläche der Formungsvorrichtung zusammenhängt Hierdurch wird es möglich, die Austrittsgeschwindigkeit des extrudieren Materials bis auf 300 m/min zu steigern, was zu einer wesentlichen Erhöhung der Produktionsleistung führt

Die erfindungsgemäß erhaltenen Granalien weisen zylindrische Form auf, verklumpen beim Lagern nicht und können nach beliebigen bekannten Verfahren wie z. B. durch Spritzgießen oder Pressen verarbeitet werden. Bei der Herstellung von Granulaten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren fällt ferner kein Staub an, was die Explosionsgefahr verringert und zugleich zu einer Verbesserung 6er Arbeitsbedingungen führt

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Extrusion sowohl gefüllter als auch ungefüllter sowie teilweise vernetzter thermoplastischer Materialien, beispielsweise von Recyclingmaterial. Die dabei erhaltenen Profilerzeugnisse weisen keine unerwünschte Aufweitung und Verformung auf. Dieser Vorteil des Extrusionsverfahrens beruht darauf, daß durch das erfindungsgemäße Verhältnis zwischen der inneren und äußeren Reibung der Schmelze der Einfluß der Schubkomponente der Verformung beim Fließen der Materialschmelze und die damit verbundenen, die Stärke der Aufweitung des Extrudatcs beeinflussenden Normalspannungen herabgesetzt werden.

Hierdurch kann die Austriitsgcschwindigkeit des exirudierten Materials bei zugleich guter Qualität auch bei Thermoplasten bis auf 300 m/min erhöht werden, v/as zu einer l-rhöhung der Produktionsleistung des Verfahgleichzeitiger Herabsetzung der Verarbeitungstemperatur um 30 bis 50⁰C gegenüber der üblichen Temperatur und damit zu einer Energieeinspirung führt

Das erfindungsgemäße Verfahren wird wie folgt durchgeführt:

Zunächst wird die Zähigkeit der eingesetzten Duroplaste bzw. der Schmelzindex für Thermoplaste bestimmt Die Viskosität von Duroplasten wird dabei mit einem Rotationsviskosimeter vom Zylinder-Zylinder-Typ bei einer Temperatur von 120⁰C einer Seht ^geschwindigkeit von 0,014 s-' und einem Druck von 300 kg/cm² gemessen. Die Zähigkeit der Schmelze eines zu extrudierenden duroplastischen Materials soll im Bereich von 5 · 10⁶ bis 30 · 10⁶ Pas.

Liegt die Viskosität des Ausgangsmaterials außerhalb dieses Bereichs, so kann diese durch Vermischen des Ausgangsmaterials mit einem Material der gleichen Zusammensetzung, aber mit höherer oder niedrigerer Viskosität auf den erforderlichen Wert eingestellt werden.

Der Schmelzindex von Thermoplasten muß im Bereich vor. 0,01 bis 0,1 g/10 min Hegen.

Liegt der Schmelzindex des Ausgangsmaterials über 0,1 g/10 min, wird er durch Zugabe eines Füllstoffs oder durch zusätzliche Vernetzung auf chemischem oder physikalischem Wege herabgesetzt

Nach der Bestimmung der genannten Parameter wird das Verhältnis zwischen der inneren und der äußeren Reibung der Schmelze mit einem Rotationsviskosimeter vom Zylinder-Zylinder-Typ unter Verwendung eines Profilzylinders (innere Reibung) und eines glatten rotierenden Zylinders (Außenreibung) bestimmt Dieses Verhältnis wird durch das Verhältnis der Drehmomente am Profil- und am glatten Zylinder bei einer Drehzahl der Zylinder von 50 U/min und einer Temperatur von 120⁰C für Duroplaste und bei einer Temperatur von 16O⁰C für Thermoplaste bestimmt Das Verhältnis zwischen der inneren und äußeren Reibung der Schmelze muß im Bereich von 13 bis 4.0 liegen. Hat das Material das genannte Verhältnis, wird es direkt zur Extrusion gebracht; wenn das Material hinsichtlich dieses Kennwerts den Anforderungen nicht entspricht, wird das erforderliche Verhältnis durch Zugabe von Mitteln, die das Haftverhalten der Schmelze gegenüber der Oberfläche der Extrusionsvorrichtung vermindern, eingestellt.

Bei der Extrusion von duroplastischen Stoffen werden vorteilhaft Zinkdialkyldithiophosphate in einer Menge von 0,5 bis 2,5 Gew.-% oder Gemische von Zinkdialkyldithiophosphaten mit Epoxystearinsäure-2-ethylhexylester im Verhältnis von 20 bis 50 :80 bis 50 in einer Menge von 03 bis 23 Gew.-% oder Gemische von Zinkdialkyldithiophosphaten mit Polyoxypropylenglycol im Verhältnis von 30 bis 50 :70 bis 50 in einer Menge von 03 bis 2,5 Gew.-% zugesetzt.

Beim Extrudieren von thermoplastischen Stoffen werden vorteilhaft Bariumsulfonat in einer Menge von 0,5 bis 2,0 Gew.-% oder Calciumsulfonat in einer Menge von 0,5 bis 2,0 Gew.-% zugesetzt.

Die Menge des zugesetzten Mittels wird entsprechend der Viskosität bzw. dem Schmelzindex des Ausgangsmaterials gewählt.

Die genannten Mittel können dem Ausgangsmoterial entweder während der Herstellung oder unmittelbar vor der Extrusion zugegeben werden.

Alle oben genannten Mittel sind bekannt. Zinkdialkyldithiophosphate, Barium- und Calciumsulfonate sind petrochemische Syntheseprodukte. Die Polyoxypropylenglycole werden durch Polymerisation von Propylenoxid

und der Epoxystearinsäure-2-ethylhexylester durch Epoxydieren des Veresterungsprodukts der entsprechenden ungesättigten Säure und 2-Ethylhexanol erhalten.

Nach der Zugabe des oben genannten Mittels wird das Verhältnis zwischen der inneren und der äußeren Reibung mit einem Rotationsviskosimeter vom Zylinder-Zylinder-Typ wie oben beschrieben überprüft; da es erfindungsgemäß im Bereich von 1,5 bis 4,0 liegen muß.

Zur Extrusion können sowohl Kolben- als auch Schneckenextruder verwendet werden.

Die Erfindung wird im folgenden durch Beispiele näher erläutert In den Beispielen sind als Schmiermittel Zinkdialkyldithiophosphate mit CU- bis Ce-Alkylgruppen verwendet.

Beispiel 1

Die Viskosität eines aus 42.8 Gew.-% Phenolformaldehydharz vom Novolaktyp, 6,5 Gew.-% Hexamethylentetramin, 03 Gew.-% Kalk, 0,7 Gew.-°/o Stearin, 4,4 Gew.-% Kaolin, l,5Gew.-% Nigrosin und 43,2 Gew.-% Holzmehl bestehenden, nach dem Walzenoder Schneckenverfahren erhaltenen Ausgangsmaterials wird mit einem Rotationsviskosimeter vom Zylinder-Zylinder-Typ bei einer Temperatur von 120° C und einer Schubgeschwindigkeit von 0,014 s~' zu 30 · 10* Pas bestimmt Darauf wird mit demselben Gerät das Verhältnis zwischen der inneren und der äußeren Reibung der Schmelze zu 136 ermittelt. Ausgehend von der Viskosität des Ausgangsmaterials wird dann die Menge des Schmiermittels ermittelt, die zur Erzielung des erforderlichen Verhältnisses zwischen innerer und äußerer Reibung 2,0 Gew.-% beträgt Ferner wird das Ausgangsmaterial in einem Schaufelmischer mit 2,0 Gew.-% Zinkdialkyldithiophosphat vermischt, worauf das Verhältnis zwischen der inneren und der äußeren Reibung überprüft wird; es beträgt 3,7. Dann wird das erhaltene Material durch Extrudieren mit einem Schneckenextruder bei einer Temperatur des Strangpreßkopfes von 105° C granuliert Das Material wird mit einer Geschwindigkeit von 20 m/min als Strang durch den Kopf durchgedrückt und mit den in der Kopfebene rotierenden Messern zu einem Granulat von 3 mm Durchmesser und 2 bis 4 mm Länge geschnitten. Dabei fällt praktisch kein staubförmiger Anteil an. Beim Granulieren erfolgt keine Härtung des Materials, was aus der nicht veränderten Menge der mit Aceton extrahierbaren Fraktion hervorgeht: Vor dem Granulieren 9,6%, nach dem Granulieren 49,6%. Beim Lagern agglomeriert das Granulat nicht.

Beispiel 2

An einem durch Vermischen von 58,6 Gew.-% Harnstoff in Form von Mono- und Dimethylolderivaten 41,0Gew.-% Sulfitceilulose und 0,4 Gew.-% Zinkstearat erhaltenen Ausgangsmaterial werden die Viskosität und das Verhältnis zwischen der inneren und der äußeren Reibung der Schmelze wie in Beispiel 1 zu 25 · 10* Pas bzw. 1,2 bestimmt Weiter werden dem Ausgangsmaterial 1,8 Gew.-% eines Schmiergemisches aus 30Gew.-% aus Zinkdialkyidithiophosphat und 70Gew.-% Polyoxyprcpylenglycol zugesetzt worauf 30 min in einem Schaufelrührer gemischt wird. Danach wird das Verhältnis der Reibungen überprüft; es beträgt 2JS. Bei diesem Verhältnis extrudiert man mit einem Kolbenextruder bei einer Temperatur des Strangpreßkopfes von 95 bis 100° C Das aus dem Kopf austretende stranggepreßte Material «nil zu einem /\ΙιμιΙπμ·Ικ·ιι Granulat von 3 mm Durchmesser und J bis 4 nun Länge geschnitten. Die Austrittsgeschwindigkeit des lixtrudats beträgt 180 m/min. Staubentwicklung und vorzeitiges Erhärten des Materials treten hierbei nicht auf. Das Granulat agglomeriert ferner beim Lagern nicht.

Beispiel 3

Einer Ausgangspreßmasse wie in Beispiel 1 setzt man l,5Gew.-% eines Gemisches aus 20Gew.-% Zinkdialkyldithiophosphat und 80Gew.-% 2-Ethylhexylepoxystearat zu, wonach die Viskosität und das Reibungsverhältnis gemessen werden; sie betragen 5 · 10⁶ Pas bzw. 1,5. Ferner extrudiert man analog Beispiel 1. Die Austrittsgeschwindigkeit des Extrudats beträgt 20 m/min. Staubentwicklung und vorzeitiges Erhärten des Materials treten hierbei nicht auf. Das Granulat agglomeriert ferner beim Lagern nicht.

Beispiel 4

An einem analogen Ausgangsmaterial wie in Beispiel 1 werden die Viskosität und das Verhältnis zwisehen der inneren und der äußeren Reibung analog Beispiel 1 gemessen; die Viskosität wurde zu 18 · 10* Pas, das Reibungsverhältnis zu 13 ermittelt. Zur Erzielung des erforderlichen Verhältnisses zwischen der inneren und der äußeren Reibung werden 2 Gew.-% eines Gemisches aus 40 Gew.-% Zinkdialkyldithiophosphat und 60 Gew.-% Polyoxypropylenglycol zugesetzt und vermischt. Danach wird das Reibungsverhältnis überprüft; es beträgt 4,0. Dann wird das Extrudat analog Beispiel 1 extrudiert und zu Strängen geschnitten; die Austrittsgeschwindigkeit des Extrudats beträgt 25 m/min. Staubentwicklung und vorzeitiges Erhärten treten beim Extrudieren nicht auf. Das Granulat agglomeriert beim Lagern nicht.

Beispiel 5

An einem Ausgangsmaterial mit einer Beispiel 1 analogen Zusammensetzung werden die Viskosität und das Verhältnis zwischen der inneren und der äußeren Reibung wie in Beispiel 1 gemessen. Die Viskosität beträgt dabei 25 ■ 10* Pas, das Reibungsverhältnis 1.15. Ferner wird dem Ausgangsmaterial Zinkdialkyldithiophosphat in einer Menge von X5 Gew.-% zugesetzt, worauf 30 min in einer Kugelmühle gemischt wird. Danach wird

so das Reibungsverhältnis überprüft; es beträgt 3,65. Vnschließend wird das erhaltene Material wie in Beispiel 2 bei einer Austrittsgeschwindigkeit des Extrudats von 240 m/min extrudiert und granuliert Dabei treten keine Staubentwicklung und kein vorzeitiges Erhärten des Materials auf. Das Granulat agglomeriert beim Lagern nicht

Beispiel 6

An einem Ausgangsmaterial mit einer Beispiel 2 analogen Zusammensetzung werden die Viskosität und das Reibungsverhältnis wie in Beispiel 1 gemessen. Die Viskosität beträgt dabei 12 - !O⁶ Pas, das Reibungsverhältnis J₁I. Weiter setzt man dem Ausgangsmaterial

l,2Uew.-% Zinkdiaikyldithiophosphat zu und vermischt Danach wird das Reibungsverhältnis überprüft; es beträgt 2,2. Anschließend wird das erhaltene Material bei einer Temperatur von 90"C und einer Austriiisgc-

9

schwindigkeit des Extrudats von 120 m/min analog Bei- Beispiel spiel 2 extrudiert und granuliert. Dabei treten keine

Staubentwicklung und kein vorzeitiges Erhärten des Eine 49 Gew.-% Polypropylen, 50 Gew.-% syntheti- Materials auf. Das Granulat agglomeriert beim Lagern sches Siliciumdioxid und 1 Gew.-% Calciumsulfonat

nicht. 5 enthaltende Kunststoffmasse mit einem Schmelzindex ?·

von 0,05 g/10 min und einem Verhältnis zwischen inne- :

B e i s ρ i e I 7 rer und äußerer Reibung von 3,2 wird mit einem KoI- :

benextruder bei 170⁰C extrudiert. Die Austrittsge- {

An einem Ausgangsmaterial, das 58,6 Gew.-% Harn- schwindigkeit des Extrudats in Form von Strängen be- |l

stoff in Form von Mono- und Dimethylolderivaten, io trägt 240 m/min. Die so hergestellten Stränge weisen $

4l,0Gcw.-% Sulfitcellulose, 0,4Gew.-% Zinkstearat, eine glatte Oberfläche auf. S'

0,4 Gew.-% Zinkdialkyldithiophosphat und 1,1 Gew.-% |]

Polyoxypropylenglycol enthält, werden die Viskosität Beispiel 12

und das Verhältnis der inneren und der äußeren Rei- I

bung der Schmelze wie in Beispiel 1 zu 17,5 · 10⁶ Pas 15 Eine aus 58Gew.-% Polyethylen, 40Gew.-% Holz- *

bzw. 1,7 bestimmt. mehl und 2 Gew.-% Bariumsulfonat bestehende Kunst-

Da das Ausgangsmaterial den Forderungen des erfin- Stoffmasse mit einem Schmelzindex von 0,01 g/10 min

dungsgemäßen Verfahrens gerecht wird, wird es analog und einem Verhältnis zwischen innerer und äußerer

Beispiel 2 bei einer Temperatur von 95° C und einer Reibung der Schmelze von 4,0 wird mit einem Koiben- Austrittsgeschwindigkeit des Extrudats von 170 m/min 20 extruder bei 160⁰C extrudiert. Die Austrittsgeschwin-

extrudiert und granuliert. digkeit des Extruders mit sechseckigem Querschnitt be-

Dabei treten keine Staubentwicklung und kein vor- trägt 180 m/min. Die Oberfläche des erhaltenen Extru-

zeitiges Erhärten des Materials auf. Das Granulat agglo- dats ist glatt meriert beim Lagern nicht

25 Beispiel Beispiel 8

Eine 66Gew.-% Polyvinylchlorid, 15 Gew.-% Aero-

Einem aus 70 Gew.-% Polyethylen und 30Gew.-% sil, 6 Gew.-% Schellack, 12 Gew.-% Synthesekautschuk Holzmehl bestehenden Ausgangsmaterial, das einen und 1 Gew.-% Calciumsulfonat enthaltende Kunststoff-S¹ ?hmelzindex von 0,08 g/10 min und ein Verhältnis zwi- 30 masse mit einem Schmelzindex von 0,1 g/10 min und sehen der inneren und der äußeren Reibung der Schmel- einem Verhältnis zwischen innerer und äußerer Reize bei 160⁰C von 1,14 hat, setzt man zur Erhöhung des bung der Schmelze von 1,8 wird mit einem Kolbenextru-Reibungsverhältnisses 0,5Gew.-% Bariumsulfonat zu. der bei 140⁰C extrudiert Die Austrittsgeschwindigkeit Nach Zugabe des Bariumsulfonats steigt das Reibungs- des Extrudats in Form eines Rohrs beträgt 20 m/min, verhältnis auf 1,75 an; bei diesem Reibungsverhältnis 35 Die Oberfläche des erhaltenen Extrudats ist glatt, wird die genannte Masse mit einem Kolbenextruder bei einer Temperatur von ifctrC extrudiert Die Ausiritisgeschwindigkeit des Extrudats in Form von runden Strängen beträgt 125 m/min. Die erhaltenen Stränge weisen eine glatte Oberfläche auf.

Beispiel 9

Einem aus 75Gew.-% Polyethylen und 25Gew.-% Holzmehl bestehenden Ausgangsmaterial, das einen Schmelzindex von 0,07 g/10 min und ein Verhältnis zwischen der inneren und der äußeren Reibung der Schmelze bei 16O⁰C von 1.4 hat setzt man Calciumsulfonat in einer Menge von 1 Gew.-% zur Erhöhung des Reibungsverhältnisses zu. Nach Zugabe des Calciumsulfo- so nats steigt dieses Verhältnis auf 2,7 an. Bei diesem Reibungsverhältnis extrudiert man die Masse analog Beispiel 8. Die Austrittsgeschwindigkeit des Extrudats in Form von runden Strängen beträgt 150 m/min. Die Oberfläche der erhaltenen Stränge ist glatt

Beispiel 10

Eine Kunststoffmasse, die chemisch oder physikalisch partiell vernetztes Polyethylen mit einem Gelgehalt von 58 Gew.-% und 1 Gew.-% Bariumsulfonat enthält und deren Schmelzindex 0,09 g/10 min und deren Verhältnis zwischen der inneren und Außenreibung ihrer Schmelze 3.0 betragen, wird mit einem mit einer Strangpreßform für Rohre versehenen Kolbenextruder bei 140⁰C extrudien. Die Austrittsgeschwindigkeit des rohrförmigen Fxirudats beträgt 80 m/min. Die Oberfläche der hergestellten Rohre ist glatt

Claims

1 2 schmolzen und die Schmelze durch eine Profilierungs- Patentansprüche: einrichtung extrudiert; dadurch erhält man entweder Granulate oder Fertigteile. Die Anwendung von poly-

1. Verfahren zur schnellen Extrusion hochviskoser meren Stoffen in granulierter Form weist eine Reihe duroplastischer Materialien mit Schmelzviskositäten 5 von Vorteilen auf, da Granulate gute Schüttfähigkeit im Bereich von 5 · IC* bis 30 - 10⁶PaS, gekenn- und genaue Dosierbarkeit besitzen; die Anwendung von zeichnet durch die Kombination der Verfah- Granulaten vermindert die Verstaubung der Produkrensschritte, daß die Materialien tionsräume, was die Arbeitsbedingungen verbessert.

Gegenwärtig stellt die Herstellung von Granulaten

a) vor der Extrusion mit Schmiermitteln, die die 10 aus duroplastischen Kunststoffmassen noch immer ein äußere Reibung der Schmelze gegenüber der Problem dar, obwohl eine Reihe von Verfahren zu ihrer Extruderfläche verringern, in einer Menge ver- Herstellung bekannt sind.

setzt werden, daß das Verhältnis zwischen inne- Die Verarbeitung duroplastischer Materialien nach

rer Reibung und äußerer Reibung der Schmelze dem Spritzguß- oder Preßverfahren mit Schneckenvor-

14 bis 4,0 beträgt, und 15 plastizierung stellt andererseits erhöhte Forderungen

b) bei einer Temperatur von 90 bis 110⁰C und ei- an die Gleichmäßigkeit der Korngrößenverteilung.

ner Geschwindigkeit von 20 bis 300 m/min ex- Granulierte Duroplastmassen werden acf zwei Arten

trudiert werden- hergestellt: Entweder bei der Herstellung von entsprechender Kunststoffmasse oder nach ihrer Herstellung,

2. Verfahren zur schnellen Extrusion hochviskoser 20 d.h. vor der Verarbeitung zu Fertigerzeugnissen, thermoplastischer Materialien, mit Schmelzindices Bekannt ist ein Verfahren zum Granulieren von Duvon 0,01 bis 0,1 g/10 min, gekennzeichnet durch die roplasten durch Extrudieren, das darin besteht, daß Me-Kombination der Verfahrensschritte, daß die Mate- lamin- oder Phenolharze im Extruder aufgeschmolzen rialien werden und die Schmelze bei einer Temperatur von 80

25 bis 100⁰C durch eine Düse extrudiert wird, worauf die

a) vor der Extrusion mit Schmiermitteln, die die erhaltenen Stränge zu einem Granulat einer bestimmäußere Reibung der Schmelze gegenüber der ten Korngröße geschnitten werden (CH-PS 3 62 836 Extruderfläche verringern, in einer Menge ver- und 4 26 215). Die hiermit verbundene Notwendigkeit, setzt werden, daß das Verhältnis zwischen inne- die Temperaturbedingungen mit hoher Genauigkeit rer Reibung und äußerer Reibung der Schmelze 30 einzuhalten, erschwert allerdings die Durchführung der-1,5 bis 4,0 beträgt, und artiger Extrusionsverfahren. Zudem besitzen die erhal-

b) bei einer Temperatur von 140 bis 170⁰C und tenen Granulate keine genügend gute Verspritzbarkeit. einer Geschwindigkeit von 20 bis 300 m/min ex- Bei einem neueren Verfahren zur kontinuierlichen trudiert werden. Herstellung von duroplastischen Preßmassen und zum

35 Granulieren dieser Materialien durch Extrusion wurde

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- versucht, diesen Nachteil dadurch zu beseitigen, daß die zeichnet, daß als Schmiermittel Zinkdialkyldithio- Ausgangsmasse geschmolzen, homogenisiert und zum phosphate in einer Menge von 0,5 bis 2JS Gew.-% Teil kondensiert wird, worauf ihr ein Mittel zugesetzt eingesetzt werden. wird, das den Kondensationsprozeß unterbricht und die

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 40 Viskosität herabsetzt Als derartiges Mittel wird Wasser zeichnet, daß als Schmiermittel Gemische aus Zink- in einer Menge von 0,5 bis 8,0% verwendet (DE-PS dialkyldithiophosphaten und Expoxystearinsäure- 21 07 927).

2-cthyIhexylester im Verhältnis von 20 bis 50 :80 bis Es ist aber bekannt, daß die Wasserzugabe zu den

50 in einer Menge von 0,5 bis 2,5 Gew.-% eingesetzt duroplastischen Kunststoffmassen die dielektrischen

werden. 45 und mechanischen Eigenschaften der daraus gefertigten

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Erzeugnisse beeinträchtigt (vgl. Osipow W. A, Lewin zeichnet, daß als Schmiermittel Gemische aus Zink- A. N., Trudy moskowskogo instituta chimitscheskogo dialkyldithiophosphaten und Polyoxypropylenglyco- maschinostrojenija, t 27, M, »Maschinostrojenije«. len im Verhältnis von 30 bis 50 :70 bis 50 in einer 1964,S.48—53; Andrianow K. A., Tfcjhnologija organit-Menge von 0,5 bis ?, 5 Gew.-% eingesetzt werden. 50 scheskich elektroisoljazionnych materialow. Goschimis-

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- ddt, 1941).

zeichnet, daß als Schmiermittel Bariumsulfonat in Hohe Exti usionsgeschwindigkeiten von Thermopla-

einer Menge von 0,5 bis 2,0 Gew.-% eingesetzt wird. sten von bis zu 300 m/min werden zwar bei der Kaschie-

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- rung von Trägermaterialien wie Papier und Textilgewezeichnet, daß als Schmiermittel Calciumsulfat in 55 ben angewandt (Kunststoff-Extrudertechnik, Dr.-Ing. einer Menge von 03 bis 2,0 Gew.-% eingesetzt wird. Gerhard Schenkel, 2. Aufl. 1963, S. 413), jedoch werden

hierfür durchwegs niedrigviskose Thermoplaste einge-

setzt.

Beim Extrudieren von Thermoplasten höherer Visko-60 sität läßt sich wegen der Entstehung verschiedenartiger

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ex- Fehler auf der Oberfläche des extrudierten Materials, trusion von hochviskosen duroplastischen oder thermo- die das Aussehen der fertigen Erzeugnisse verschlechplastischcn Materialien nach dem Oberbegriff der An- tern, die Extrusionsgeschwindigkeit nicht beliebig verspräche 1 bis 2. größern. Die Verarbeitung von hochviskosen thermo-

Die Verarbeitung polymerer Stoffe durch Extrusion 65 plastischen Stoffen ist demgegenüber außerordentlich dient entweder 7iir Erzeugung von Fertigprodukten schwierig. iij

ihUt \imi /iirwvik-iTM Wr.irbeitimj: vorgesehenen Gra- Bekannt ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von ·.]

iiiiliiim. Heim Γ.ΜπκΙιατη xxirj das Material aufge- Erzeugnissen aus Thermoplasten, beispielsweise aus Po- ;,j