DE2938120A1

DE2938120A1 - Verbesserter polymerisatfluss durch die form

Info

Publication number: DE2938120A1
Application number: DE19792938120
Authority: DE
Inventors: Bennie Michael Lucas; Bernard Zurkoff
Original assignee: Dart Industries Inc
Current assignee: Rexene Products Co
Priority date: 1978-09-22
Filing date: 1979-09-20
Publication date: 1980-04-03
Also published as: FR2436663A1; GB2030922A; FR2436663B1; JPS5546924A; DE2938120C2; NO156042B; JPS5530963B2; NO793043L; US4331623A; GB2030922B; NO156042C

Description

Dart Industries Inc., Los Angeles/Calif., USA

Verbesserter Polymerisatfluß durch die Form

Beschreibung

Polyolefinharzpellets von größerer Einheitlichkeit der Form und gekennzeichnet; durch eine zumeist vollständige Abwesenheit von Graten (überschüssiges Material) werden erhalten durch die Verwendung von Formen in einem Pelletisierungsapparat, die mit einer dünnen Schicht eines fein fein verteilten festen Schmiermittels wie Molybdändisulfid oder vorzugsweise Graphit überzogen sind, die auf die inneren Oberflächen der Form durch kreuzweisen Beschüß mittels eines Stroms oder von Strömen eines fein verteilten festen Schmiermittels unter Druck aufgebracht ist.

Thermoplastische Harze werden im allgemeinen für Handelszwecke in Form von Pellets zur Verfügung gestellt. Zahlreiche Pelletisierungsmethoden wurden verwendet, nachdem die in einer Polymerisationsreaktion gebildete Kunststoffmasse durch eine Form unter geeignetem Druck gepreßt wurde. Was die sog. Schnitt-Strang-Methode betrifft, so wird dort eine Form mit einer großen Anzahl von kleinen Öffnungen verwendet, wobei die Öffnung verschiedene geometrische Formen annehmen kann unter Einschluß vcn runden, quadratischen und dreieckigen Formen. Nachdem die Kunststoffmasse durch die Form gepreßt wurde, werden die gebildeten Stränge gekühlt und dann in kurze Stücke durch ein rotierendes Schneidmesser gespalten. Die. Pellets werden in Form von kurzen Zylindern oder Prismen erhalten. Es ist jedoch schwierig, bei hohen Produktionsgeschwindigkeiten zufriedenstellend eine große Anzahl von anfallenden Strängen zu behandeln.

Bei der Formplanschneidemethode (die face cut method) wird Jedoch, anstatt einen Strang aus der Form zu ziehen, das heiße Extrudat an der Vorderfläche der Form durch ein sich schnell bewegendes Messerblatt abgeschnitten. Dies wird im allgemeinen unter Wasser durchgeführt,und die Verfahrensweise ist daher als "Unter-Wasser-

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Pelletisieren" bekannt. Es ist auch möglich, die gleichen Resultate durch Extrudieren der Kunststoffmasse in Luft zu erhalten und im Schneidwerkzeug zu ermöglichen, die Pellets in das Wasser auszuwerfen, sobald sie geschnitten sind, um ein Aneinanderkleben der heißen Pellets zu verhindern. Dies wird "Heißflächenpelletisieren" (hot face pelletizing) genannt. Diese Methode ergibt Pellets, die im allgemeinen eine verzerrte kugeiförmige Gestalt aufweisen,und dies ist eine häufig verwendete Methode zur Pelletisierung von Polyolefinkunststoffen. Es ist dios eine speziell wünschenswerte Methode, die angewendet werden kann, wenn das geformte Kunststoffmaterial durch einen Luftförderer übertragen werden soll, da die kugelförmige Gestalt im allgemeinen nicht die Herstellung eines großen Anteils an Feinstoffen während des Transports ergibt.

Jedoch besitzen die bisher nach den bekannten Verfahren erhältlichen Pellets die Nachteile einer nicht gleichförmigen Pelletgeometrie und durch die Gegenwart von Unvollkommenheiten in der Form der anhaftenden verfestigten Schri'jzel oder Strängen. Das Verfahren ergibt auch ein Verstopfen der öffnungen in der Form. Diese Nachteile ergeben auch einen hohen Anteil an Ausschuß während der Herstellung der Harzpellets.Mit bestimmten schwierig zu bearbeitenden Materialien,wie einigen Typen von Polypropylen, kann der Anteil an erzeugtem Ausschuß von 5 % bis 20 % der Gesamtproduktion betragen.

Zahlreiche Mittel wurden nach dem Stand der Technik verwendet, um die Herstellung von mehr gleichförmig geformten Pellets und die Verhinderung der Entwicklung von Unvollkommenheiten in den Pellets zu erzielen. Ein Beispiel hierfür ist die US-PS 3 029 466 aus dem Jahr 1962. Weder diese Patentschrift noch irgendein bekannter Stand der Technik vermittelt wirtschaftliche und wirksame Mittel zur Schaffung von gleichförmig geformten Pellets, was den Gegenstand der vorliegenden Erfindung ausmacht.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden gleichförmig geformte Harzpellets, die frei von überschüssigem Material sind, durch die Verwendung von Formen bei dem Extrudierungsverfahren erhalten, die einem Hochdruckbeschuß mit einem Strom von

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Mn unterteilten festen Schmiermittelteilchen wie Molybdändisulfid- oder vorzugsweise Graphitteilchen unterworfen worden waren. Dieser Beschüß unter Druck ergibt fein verteilte feste Schmiermitteli-cilchen, beispielsweise Graphitteilchen, die in die Formoberfläche in einer Tiefe von etwa 0,000508 bis 0,001016 cm (0.0002 bis 0.0004 inch.) getrieben werden. Die Arbeitsweise des Beschießens wobei ein Überzug oder eine Schicht von fein verteiltem festem Schmiermittel auf die Formoberflächen angebracht werden, ist als Mikrobeschichten (microsealing) bekannt.

Es wurde bestimmt, daß das Mikrobeschichten, um bei der behandelten Form die gewünschten Resultate zu erhalten, über alle Zonen der Form hinweg durchgeführt werden muß. Alle inneren Zonen sowie auch die äußeren Zonen müssen mikrobeschichtet werden. Daraus ergibt sich, daß, wenn man die Form einem rechtwinklig gerichteten Strom von fein unterteilten festen Schmiermittelteilchen, z.B. Graphitteilcr^n, aussetzt, dies nicht genügend ist. Der Strom muß unter solchen Winkeln angewandt werden, daß die Gesamtheit der inneren Teile der Form wirksam erreicht wird . Das kann auf verschiedene Weisen erzielt werden. So kann die Form sich unter Winkeln kreuzenden Strömen ausgesetzt werden, die die feinen Graphitteilchen tragen, oder die Form kann drehbar in einem geeigneten Gestell angebracht werden und unter einem winklig gerichteten Strom gedreht werden, bis die gesamten inneren und äußeren Oberflächen dem Strom ausgesetzt sind. Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Mikrobe se liichtungsverf ahrens wird in der US-PS J 100 724 offenbart,und die Bedingungen zur Anwendung des Graphitspiegels werden in gleicher Weise dort diskutiert. Jedoch berücksichtigt diese Patentschrift nicht die Notwendigkeit zur Beschichtung aller Zonen der Form der inneren sowie der äußeren noch legt sie ein solches Tun nahe.

Die Herstellung der verwendeten mikroüberzogenen Formen bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung ist in der Zeichnung gezeigt. Wie zu ersehen, wird das vollständige überziehen der inneren und äußeren Formoberflächen durch Beschüß der Form mit fein verteilten festen Schmiermittelteilchen,beispielsweise Graphitteilchen, aus allen Richtungen bewirkt, erläutert durch die

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Pfeile A sowohl stromauf- wie -abwärts von der mit 10 bezeichneten Formplatte. Der Beschüß der Formplatte durch Graphitteilchen aus allen Richtungen und allen Winkeln ergibt eine gründliche Beschichtung der inneren und äußeren Oberflächen, was zu den erwünschten Ergebnissen führt, die nach der vorliegenden Erfindung erhalten werden.

Die vollständig gleichförmige Pe"¹ letgeometrie, die durch eine dieser Behandlung unterworfenen Fortu erhalten wird, steht in direktem Zusammenhang mit der Zahl und dem Grad der offenen Polymeröffnungen während der Pelletisierung. Das Aufbringen von und überziehen der Oberfläche mit Graphit von einer Untermikron-Teilchengröße in und auf die Formöffnungen erniedrigt den Reibungskoeffizienten an Metall für Kunststoff, wobei sich eine größere Zahl und ein größerer Grad an Mündungsöffnungen ergibt. Die beschriebene Verfahrensweise ergibt das gewünschte Durchdringen begleitet von der Niederschlagung eines Oberflächenüberzugs, der Jedoch nach einer kurzen Zeitdauer abgewaschen wird.

Obgleich die vorausgehenden Ausführungen in erster Linie auf die Verwendung von Graphitteilchen gerichtet sind, können andere fein verteilte Schmiermittel wie Molybdändisulfid auch verwendet werden.

Die mikrobeschichteUvi Formen können vorteilhafterweise bei der Pelletisierung von vielen Materialien unter Einschluß der verschiedenen thermoplastischen Harze wie Polystyrol, Styrol·-, Acrylharze, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere und Polyolefine unter Einschluß von Polyäthylen verwendet werden. Aber sie finden besondere Anwendung bei der Pelletisierung von Polypropylenharzen insbes. von Polypropylen mit niedriger Schmelzflußgeschwindigkeit.

BEISPIEL

Eine mit Graphit mikrobeschichtete Form mit insgesamt 230 Mündungen wurde in eine Polypropylenharz-Herstellungsleitung eingesetzt. Jede Extrudierungsmünduns hatte öffnungen von einem Querschnittsdurchmesser von etwa 0,2266 cm (0.090 inches) und hatten einen Abstand von etwa 1,905 cm (0.750 inches). Das Harz wurde in die

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Harzkammern bei einem Einlaßdruck von etwa 105 kg/cm (15ΟΟ psi) und bei einer Temperatur von etwa 271 ⁰C (520⁰F) eingeführt. Das Harz wurde bei einer Formmündungstemperatur von etwa 254 ⁰C (490⁰F) in bei etwa 60 ⁰C (l4o°F) gehaltenes Wasser durch kontinuierliche Einführen von Wasser bei einer eingeregelten Temperatur von 60 ⁰C (l40°F) extrudiert. Die Kapazität der Pelletisierungsvorrichtung beträgt etwa 25 000 Pellets pro 0,45 kg (25,000 pellets per pound) an Harz,und etwa 7,71 kg Harz (17·Ο pounds) wurden pro Stunde pro Mündung hergestellt. Die hergestellten Pellets besaßen eine gleichförmig kugelförmige Gestalt, die frei von Graten (überschüssigem Material) war und eine Schüttdichte von etwa O,56o g/cnr (35 pounds/ft. ) aufwies.

Ein zweiter Versuch wurde unter identischen Bedingungen durchgeführt mit der Ausnahme, daß die Form, die verwendet wurde, nicht mikrobeschichtet war. Die erhaltenen Pellets besaßen keine gleichförmige kugelförmige Gestalt und eine hohe Prozentzahl hatte zu beanstandende Grate oder ähnliche Mängel.

Eine Siebanalyse, bezogen auf das zurückgehaltene Material wurcle für die aus dem Versuch erhaltenen Pellets durchgeführt, bei dem die mikrobeschichtete Form verwendet worden war, wiedergegeben in der folgenden Tabelle als Versuch A, und der Versuch, bei dem die unbehandelte Form verwendet worden war, wird ir. der folgenden Tabelle als Versuch B bezeichnet. Die erhaltenen Resultate zeigen, daß Versuch A weit überlegen war in der Produktion von Pellets mit einem weit geringeren Anteil an Material von einer Korngröße von 3,962 mm oder mehr (5 mesh oder weniger), was im allgemeinen als ungeeignet für den Handel angesehen wird.

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	TABE	(4)	LLE	B
		(5)		0,04
Extruder		(7)	% an rüc.cfjehaltenem Material	2,46
lichte Maschenweite (Mesh)	(10)		-
4,699	(12)	A	-
5,962	Pan	0,0	97,45
2,794	0,04	0,04
1,651	-
1,597	-
	99,9
0,04

Normalerweise werden Materialien, die auf Sieben von 5,962 mm lichter Maschenweite oder mehr (5 mesh oder weniger) zurückgehalten werden, als Ausschuß mit keinem Verkaufswert zurückgewiesen.

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Claims

Dr. F. Zumstein sii·.. - 3r. E. Awma.in Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-lng. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

BOOO München 2 BrauhausstraOe 4 Telefon Sammel-Nr. 22 534, Telegramme Zumpat Telex 529979

20/Lb
RC-l405-M065

Patentansprüche

Verfahren zur Ausbildung von Pellets aus thermoplastischen Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß man das thermoplastische Material erhitzt und mischt, um es in einen homogenen extrudierbaren Zustand zu bringen, daß man das erhitzte Material durch das Mundstück einer Extrudierungsform extrudiert, wobei das Mundstück innere und äußere Oberflächen aufweist, die mit fein unterteilten festen Schmiermittelteilchen überzogen und imprägniert sind,wodjrch der Reibungskoeffizient von Metall zu Kunststoff erniedrigt wird, und daß man die so gebildeten Pellets sammelt.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fein verteilte feste Schmiermittel Molybdändisulfid ist.
3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fein verteilte feste Schmiermittel Graphit ist.
¹I.) Verfahren nach Anspruch J5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets durch Extrudierung in ein flüssigen Medium gewonnen werden.
?.) Verfahren nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material ein Polyolefin ist.
6.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

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daß das Polyolefin Polypropylen ist.
7.) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polypropylenharz ein Polypropylen mit niedriger Schmelzflußgeschwindigkeit ist.
8.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin Polyäthylen ist.
9·) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium Wasser ist.
10.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überziehen und Imprägnieren unter hohem Druck durchgeführt
wird.

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