DE3118499C2 - Verfahren zur Herstellung vergrößerter Pulverteilchen aus Polyolefin - Google Patents
Verfahren zur Herstellung vergrößerter Pulverteilchen aus PolyolefinInfo
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Abstract
Vergrößerte Pulverteilchen aus kristallinem Polyolefin und ein Verfahren zu ihrer Herstellung werden offenbart. Diese vergrößerten Pulverteilchen werden durch Verschweißen kristalliner Polyolefinpulverteilchen miteinander bei einer gegenseitigen Verschweißungstemperatur erhalten, wobei die Teilchen in relative Bewegung zueinander mit hinreichender Geschwindigkeit versetzt werden, so daß eine Konglomeration verhindert wird. Die zu vergrößernden kristallinen Polyolefinpulverteilchen besitzen eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 0,55 mm (30 mesh Tyler) und ein durchschnittliches Viskositäts-Molekulargewicht von mindestens 50000 und werden durch ein- oder mehrstufige Suspensionspolymerisation oder Gasphasenpolymerisation hergestellt.
Description
(i) 40 bis 90 Gewichts-°/o eines Bestandteils mit hohem
Molekulargewicht, dessen einzelne Teilchen beim Schmelzen r.och keine Verformung
infolge viskosen Fließcns verursachen, auch wenn sie, ohne Last, auf .ine Temperatur mindestens
ihres Schmelzpunktes jedoch niedriger als 205C oberhalb ihres Schmelzpunktes erhitzt
werden, und
(ii) 10 bis 60 Gewichts-% eines Bestandteils mil
niedrigem Molekulargewicht, dessen einzelne Teilchen beim Schmelzen unter den vorgenannten
Bedingungen eine Verformung infolge viskosen Fliesens verursachen, und daß beide Ücstandteile
in einem solchen Zustand vorliegen, daß jedes Teilchen einzeln vorliegt oder mehrere
Teilchen aneinander haften und insgesamt das durchschnittliche Viskositäts-Molekulargewicht
mindestens 50 000 beträgt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das durchschnittliche Viskositäts-Molekulargewichi
des Bestandteils mit hohem Molekulargewicht im Bereich zwischen 200 000 und 1 000 000 liegt und dasjenige des Bestandteils mit
niedrigem Molekulargewicht zwischen 5000 und 50 000.
5. Durch Erhitzen und relative Bewegung zueinander hergestellte vergrößerte Pulverteilchen aus Polyolefinpulverteilchen
mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 0.55 mm (30 mesh),
dadurch gekennzeichnet, daß die kristallinen Polyolefinpulverteilchen
ein durchschnittliches Viskosilätsmolekulargewicht
von mindestens 50 000 besitzen, durch ein- oder mehrstufige Suspensionspolymerisation
der Gasphasenpolymerisation hergestellt werden, daß die Teilchengröße der genannten vergrößerten
Pulverteilchen größer als 0,70 mm Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Vergrößerung feiner Pulverteilchen aus kristallinem Polyolefin
mit verhältnismäßig niedrigem Energieaufwand. Kristallines Polyolefin wird im aligemeinen in Form
von Pellets verwendet, die sich einfach handhaben lassen, wenn das kristalline Polyolefin bei den üblichen
Preßverfahren wie den verschiedenen Arten von Strangpressen. Spritzguß und dergleichen zur Verwendung
gelangt. Diese Pellets werden hergestellt, indem Harze durch Löcher in der Preßform verschiedener Typen
von Strangpressen gepreßt und anschließend mit Hilfe eines Strangschnitt- oder Unterwasserschnittverfahrens
pelletisiert werden. Wenn jedoch das Polyolefin in Form feiner Pulverteilchen vorliegt, wie sie bei der
Suspensionspolymerisation oder Gasphasenpolymerisation anfallen, macht der für den Pelletisierungsschritt
erforderliche Energieaufwand einen größeren Teil der Energiekosten der Herstellung von Polyolefin in Pelletform
aus. Besonders wenn Harze von hohem Molekulargewicht durch Schmelzspinnen pelletisiert werden,
IEt der Energieaufwand bemerkenswert hoch. Demgemäß
besteht wegen des kür/lichen raschen Anstiegs der
Energiepreise in der Fachwelt ein dringendes Bedürfnis nach einem energiesparenden Pelletisierungsschritt.
Zu den bekannten Verfahren zur Pelletisierung von
Pulverieilchcn aus thermoplastischen Harzen, die ohne
Verwendung eines Extruders auskommen, zählt bei-
J5 spielswcise ein Pulververdichtungsverfahren, bei dem
Pulverteilchen unter Verdichtung pelletisiert werden.
Da jedoch die Teilchenfestigkeit der auf diese Weise erhaltenen Pellets nicht ausreichend ist. bildet die hohe
Wahrscheinlichkeit, daß die Pellets während des Transports /erbrechen oder zerstoßen werden, ein Problem.
Dies Problem kann zwar dadurch behoben werden, daß
ein Bindemittel zur Verbesserung der Teilchenfestigkeit zugesetzt wird. Jedoch werden die angestrebten F.igenschaftcn
des Harzes durch den Zusatz eines Bindemit-(eis
nachteilig verändert.
in der FR-PS 14 26 438 wird ein Verfahren zur Herstellung
vergrößerter Pulverteilchen aus Polyolefin mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als
0.55 mm (30 mesh) beschrieben, bei dem die Vergröße-
V) rung durch Erhitzen und relative Bewegung zueinander
stattfindet. Dabei wird ein Polyolefin mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 100 bis 150 μΐη auf eine
Teilchengröße von maximal 500 μπι (0.5 mm) vergrößert.
Weiterhin wird nur bis zur Verklebungstemperatür. jedoch stets unterhalb der Schmelztemperatur erhitzt.
Schließlich wird nur ein nach dem Niederdruckverfahren hergestelltes Polyethylen eingesetzt, welches
offensichtlich nicht die Bedingung eines durchschnittlichen Viskositätsmoiekulargcuiehts von mindestens
W) 50 000 aufwies. Polyolefine mit einem durchschnittlichen Viskositälsmolckulargeu.icht \<
>n mindestens 50 000. vorzugsweise sogar I '">() (IW)- I 000 000. sind ltM
in den letzten Jahren durch Verbesserung der Katalysatoren und Verbesserung der ein· oder mehrstufigen Sushi
pcnsionspolymcrisation oder Gasphasenpolymcnsation
bekanntgeworden. Diese Polyolefine verhallen sich offensichtlich anders als herkömmliche Polyolefine, die
keinesfalls bis zum Schmelzpunkt erhitzt werden diir-
en. Die US-PS 35 27 845 beschreibt ein Verfahren zur Verminderung des Feinkornanteüs bei hochmolekularen
Polyolefinen mit 3—8 Kohlenstoffatomen im Monomeren. Diese Polyolefine sollen gemäß dieser Entgegenhaltung
mit 2—30Gew.-% eines kristallinen Polyethylens
oder Ethylenpropylencopolymeren vermischt werden, wodurch sich der Feinkornanteil vermindert. Auch
hierbei entstehen nur geringe Mengen von Pulvern mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von mehr als
0,42 mm.
Ferner haben die Anmelder in JP-OS 48-11 336/73 ein
Herstellungsverfahren für einheitlich verteilte Pulverteilchen vot gestellt, bei dem ein Gemisch aus durch Suspensionspolymerisation
hergestellten Pulverteilchen aus thermoplastischen Harzen mit anorganischen Füllstoffen
bei einer Temperatur in Höhe von mindestens der Kristallisationstemperatur, jedoch, niedriger als eine
Temperatur der gegenseitigen Verschweißung, wie sie nachstehend definiert wird, verrührt wird. Bei diesem
vorgeschlagenen Verfahren werden jedoch die Pulverteilchen nicht vergrößert, was darauf zurückzuführen
ist, daß die Puiverteilchen miteinander bei einer Terr.pe
ratur unterhalb der gegenseitigen Verschweißung:temperatur
vermischt werden. Außerdem wurde bisher angenommen, daß die Puiverteilchen sich rasch zu massivem
klumpigen Material oder Konglomeraten zusammenballen, wenn sie bei einer Temperatur oberhalb der
gegenseitigen Verschweißungstemperatur verrührt werden.
Es wurde nunmehr gefunden, daß das kristalline Polyolefin mit hohem Molekulargewicht, wenn es geschmolzen
wird, eine hohe Elastizität besitzt und keineswegs rasch das viskose Fließen ohne Last bewirkt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung vergrößerter Pulverteilchen aus Polyolefin, die
durch Suspensionspolymerisation oder Gasphasenpolymerisation erhalten wurden, bei dem nur wenig Energie
verbraucht und ein Extruder nicht verwendet wird.
Andere Gegenstände und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung
verdeutlicht.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung vergrößerter Pulverteilchen aus
Polyolefin mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 0,55 mm (30 mesh) durch Erhitzen und
relative Bewegung zueinander, dadurch gekennzeichnet, daß man kristalline Polyolefinpulverteilchen mit einem
durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargcwicht von mindestens 50 000, die durch ein- oder mehrstufige
Suspensionspolymerisation oder Gasphasenpolymerisation hergestellt wurden, durch Hochgeschwindigkeits-Fluidvermischung
bewept. auf Schmelztemperatur oder bis zu 20^C mehr erhitzt, ohne daß eine Konglomeratbildung
aus Puiverteilchen in Folge völliger Vermischung geschmolzener Puiverteilchen eintritt, anschlie-Uend
unter Bewegung abkühlt und die so erhaltenen miteinander verschweißten, vergrößerten, porösen und
kristallinen Polyolefinteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von mehr als 0,70 mn (25 mesh)
gewiinschtcnfalls mechanisch mahlt oder /.erkleinert.
Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden Beschreibung
näher erläutert, wobei auf die Figuren Bezug genommen wird, die verschiedenartige Pulverteilchen
darstellen:
Γ i g. 1 is' cine phoiographische Aufnahme unter dem
Phasenk'jntrastrnikroskop (Vergrößerung 30fach) von
Polyeth>lcnpulvcrtcilchcr! hoher Dichte mit einem
■ tnrrhv hnitilichcn Viskosiiäts-Molekuliirnewicht vun
280 000. die im nachfolgend beschriebenen Beispiel 1 bei Raumtemperatur eingesetzt wurden.
F i g. 2 ist eine photographische Aufnahme unier dem Phasenkontrastmikroskop (Vergrößerung 30fach) der
in F i g. I abgebildeten Polyethyienpulverteüchen, nachdem
diese 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 1500C stehen gelassen worden waren.
F i g. 3 ist eine photographische Aufnahme unter dem Phasenkontrastmikroskop (Vergrößerung 30fach) der
ίο Polyethyienpulverteüchen hoher Dichte mit einem durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargewicht von
30 000, die im nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispiel 1 eingesetzt wurden.
F i g. 4 ist eine photographische Aufnahme unter dem Phasenkontrastmikroskop (Vergrößerung 30fach) der
in F i g. 3 abgebildeten Polyethyienpulverteüchen, nachdem diese 30 Sekunden lang bei einer Temperatur von
150° stehen gelassen worden waren.
F i g. 5 ist eine photographische Aufnahme unter dem Abtast-Elektronenmikroskop (Vergrößerung 30fäbh)
der vergrößerten Pulverteilchen, die im nachfolgend beschriebener!
Beispiel 1 erhalten wiirrien.
F i g. 6 ist eine photographische Aufnahme cinter dem
Abtast-Elektronenmikroskop (Vergrößerung 30fach) der vergrößerten Pulverteilchen, die im nachfolgend beschriebenen
Beispiel 2 erhalten wurden.
F i g. 7 ist eine photographische Aufnahme unter dem Abtast-Elektronenmikroskop (Vergrößerung 30fach)
des Querschnitts der in F i g. 6 abgebildeten vergrößer· ten Pulverteilchen.
Zu den in der vorliegenden Erfindung eingesetzten kristallinen Polyolefinen zählen beispielsweise Polyethylen
hoher Dichte, Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen niedriger Dichte, kristallines Polypropylen,
Polybutylen, Poly(4-methyl-penten-l) und dergleichen und auch kristallines Ethylen-Propylen-Copolymerisat,
Ethylen-.-Y-olefin-Copolymerisat, Propylen-a-olefin-Copolymerisat,
Ethylen-butadien-Copolymerisat und dergleichen. Diese kristallinen Polyolefine können in PuI-verform
unter Verwendung eines anionischen Koordinationspolymerisations-Katalysators.
wie z. B. eines Ziegler Katalysators, nach einem Suspensionspolymerisationsverfahren
oder einem Gasphasenpolymerisationsverfahren hergestellt werden. Diese kristallinen
Polyolefine können für sich allein oder in beliebiger Mischung in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten kristallinen Polyolefine liegen in Form feiner Pulveneilchen
mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 0,55 mm (30 mesh) vor. Die hierin verwendete
Bezeichnung »mesn·.< bedeutet die Angabe der Maschenweite
nach Tyler. Da diese Pulverteilchen im allgemeinen -in niedriges Schüttgewicht besitzen, sind sie
mit dem Nachteil hoher Transportkosten behaftet; daneben verschlechtern u:h die Arbeitsbedingungen beim
Verformungsverfahren wegen des Flugstaubs, und auch eine Minderung der Produktivität wird dadurch bedingt,
daß die Beschickung eines Extruders mit den Pulverteilchen schlecht und uneinheitlich erfolgt. Aus diesem
Grunde können diese Pulverteilchen beim Verformungsvorgang nicht in gleicher Weise eingesetzt werden
wie etwa Pellets.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Pob)
lyolefinpulverteilchen sind solche mit einem durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargewicht von 50 000
oder höher, besonders bevorzugt von 150 000 oder höher.
Falls das durchschnittliche Viskositäts-Molekukr-
gewicht des kristallinen Polyolefins kleiner als 50 000 ist, verursachen die Pulverteilchen rasch ein viskoses Fließen,
das zur Bildung von massivem klumpigen Material oder Konglomeraten in Form einer klebrigen Reis-Gallertmasse
führt. Dementsprechend ist ein so hohes durchschnittliches Viskositäts-Molekulargewicht des
kristallinen Polyolefins wie möglich erwünscht, und auch Polycthylenpulverteilchen mit ultrahohem Molekulargewicht,
sogar solche mit einem durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargewicht von I 000 000 oder mehr,
können vergrößert werden. Dabei ist jedoch zu beachten, daß mit steigendem durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargewicht
der Pulvcrteilchcn zu deren Vergrößerung eine höhere Temperatur und eine längere Zeit
erforderlich werden und daß die Pulverteilchen auch einer hinreichenden Geschwindigkeit oder einem hinreichenden
Druck ausgesetzt werden, damit vergrößerte Pulverteilchen mit einem hohen .Schüttgewicht entstehen.
Relativ leicht zu vergrößern sind diejenigen Puiverteilchen aus durch Suspensionspolymerisation oder
Gasphasenpolymerisation hergestelltem kristallinen Polyolefin, die aus
(i) 40 bis 100 Gewichts-% eines Bestandteils mit hohem Molekulargewicht, dessen einzelne Teilchen
beim Schmelzen noch keine Verformung infolge viskosen Fließens verursachen, auch dann, wenn
sie, ohne Last, auf eine Temperatur mindestens ihres Schmelzpunktes jedoch niedriger als 200C
oberhalb ihres Schmelzpunktes erhitzt werden, und
(ii) 0 bis 60 Gewichts-% eines Bestandteils mit niedrigem
Molekulargewicht, dessen einzelne Teilchen beim Schmelzen unter den vorgenannten Bedingungen
eine Verformung infolge viskosen Fließens verursachen, zusammengesetzt sind.
Weiterhin können in der vorliegenden Erfindung die Pulverteilchen aus kristallinem Polyolefin verwendet
werden, die aus 30 bis 100 Gewichts-% kristalliner Polyolefinpulverteilchcn mit hohem Molekulargewicht, die
ein durchschnittliches Viskositäts-Molekulargcwicht von 150 000 oder mehr besitzen, und 0 bis 70 Gewichts-%
kristalliner Polyolefinpulverteilchen mit niedrigem Molekulargewicht, die ein durchschnittliches Viskositäts-Molekulargewicht
von 1000 bis !00 000 besitzen, zusammengesetzt sind. Insbesondere können diejenigen
Pulverteilchen aus kristallinem Polyolefin, die aus 40 bis 90 Gewichts-% kristalliner Polyolefinpulverteilchen
mit hohem Molekulargewicht, die ein durchschnittliches Viskositäts-Molekulargewicht von 200 000
bis 1 000 000 besitzen, und 10 bis 60 Gewichts-% kristalliner
Pclyolefinpulverteilchen mil niedrigem Molekulargewicht, die ein durchschnittliches Viskositäts-Molekulargewicht
von 5000 bis 50 000 besitzen, zusammengesetzt sind, vorteilhaft in der vorliegenden Erfindung verwendet
werden. Die Puiverteiichen mit den verschiedenen anteiligen durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargewichten
können in einem solchen Zustand vorliegen, daß jedes Teilchen einzeln vorliegt, oder aber daß
viele Teilchen aneinander haften, im letzteren Fall können die beiden Teilchen mit den verschiedenen anteiligen
durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargewichten aneinander in einem solchen Zustand haften, daß beide
Teilchen jeweils an der Oberfläche der anhaftenden Teilchen erscheinen, oder eines der Teilchen mil abweichendem
anteiligen Molekulargewicht ist von den anderen Teilchen eingehüllt oder umgeben und umgekehrt.
Da die vorerwähnten Puiverteiichen mit verschiedenen anteiligen Molekulargewichten solche Pulvcrtcilchen
enthalten, die nur unter Schwierigkeiten ohne Last im Temperaturbereich um den Schmelzpunkt eine De-
ΐ formation infolge viskosen Fließens erleiden, und claneben
andere Pulverveilchen. bei denen eine Deformation infolge viskosen Fließens rasch stattfindet, können diese
Puiverteiichen leicht vergrößert werden und dabei auch leicht vergrößerte Puiverteiichen mit einer hohen
Schüttdichte erhalten werden. In dem lall, in dem der
Anteil der Pulverleilchcn mil hohem Molekulargewicht an der Gesamtmenge der Piilvcrieilchen geringer ist als
der untere Grenzwert des obengenannten Bereichs, besteht die Gefahr, daß die Puiverteiichen sich zu massi-
r> vein klumpigen Material zusammenballen und sich nur
schwierig granulieren lassen, auch wenn tue zu vergrößernden
Puiverteiichen der geeigneten Temperatur und Geschwindigkeit der Relativbewegung zueinander unterworfen
werden.
Die genannten PulveriCilchcPi könne" durch Polymerisation,
entweder durch ein einstufiges kontinuierliches Polymerisationsverfahren oder durch ein zwei oder
mehr Stufen umfassendes (mehrstufiges) kontinuierliches Polymerisationsverfahren, hergestellt werden oder
aber durch Vermischen von zwei oder mehr Sorten von Polymerpulverteilchen nach der Polymerisation.
Die Puiverteiichen aus kristallinem Polyolefin gemäß der vorliegenden Erfindung können weiter ein Polyolefinwacjis
vom gleichen oder verschiedenen Typ enthalten. sofern die Eigenschaften der resultierenden Pulverleilchcn
der beabsichtigten Verwendung nicht entgegenstehen. Das Polyolefinwachs kann in Form einzelner
Teilchen anwesend sein oder aber in einem Zustand, bei
dem das Wachs an der Oberfläche oder im Inneren der
)5 kristallinen Polyolefinpulverteilchen haftet. Die in der
vorliegenden Erfindung verwendeten Polyolefinwachse besitzen ein durchschnittliches Viskositäts-Molekulargewichi
von 50C* bis 5QQQ. Die F.inarbeitung von 0.1 bis 10 Gewichts-% Polyolefinwachs in die Puiverteiichen
■to erleichtert die Vergrößerung der Puiverteiichen und die
Bildung solcher vergrößerter Puiverteiichen, die eine glatte Oberfläche aufweisen. Vor allen» wenn die zu vergrößernden
Puiverteiichen ein durchschnittliches Viskositäts-Molekiiilargewicht
von 150 000 oder mehr besitzen, ist der Zusatz von Polyolefinwachs wirksam.
Da die vorgenannten Polymcrpulverteilchen im allgemeinen
eine hohe Schmelzviskosität besitzen, ist ein hoher Leistungsaufwand erforderlich, wenn diese Pulverleilchcn
durch Schmelzspinnen mittels eines Extruders pclletisiert oder granuliert werden sollen. Demgegenüber
können gemäß der vorliegenden Erfindung die vergrößerten Puiverteiichen unter niedrigem Energieverbrauch
dadurch erhalten werden, daß die kristallinen Polyolefinpulverteilchen unter Temperaturbedingungen,
bei denen die gegenseitige Verschweißung der Teilchen stattfinden kann, miteinander verschweißt und dazu
in relative Bewegung zueinander mit hinreichender Geschwindigkeit versetzt werden, so daß eine Konglomeratbildung
aus Puiverteiichen infolge völliger Vermischung geschmolzener Puiverteiichen verhindert wird,
und anschließend die dabei erhaltenen Puiverteiichen abgekühlt werden.
Als Apparatur für die Vergrößerung der Puiverteiichen gemäß der vorliegenden Erfindung kommt jede
hi Apparatur in Betracht, die zum Beheizen und Aufrechterhalten
der Temperatur der Pulverteilchen sowie zur
Fluidisierung der Pulverteilchen unter hoher Geschwindigkeit geeignet ist. Zum Beispiel kann bei der prakti-
scheu Anwendung der vorliegenden Erfindung vorteilhaft
ein I loehgeschwindigkeits-Fluidmischer, der mit einem
Hcizmantel und einem Hoehgeschwindigkeits-Drehflügelrührer
ausgerüstet ist, verwendet werden. Sowohl Anlagen für kontinuierliche als auch für chargenweise
Beschickung können für die vorliegende !Erfindung eingesetzt werden. Der durch die Pulverteilchen
eingenommene Volumenanteil am Gesamtvolumen der leeren Apparatur kann passend ausgewählt
werden. Diese Auswahl kann von Fachleuten leicht getroffen werden, wenn folgende Überlegungen angestellt
werden: Ist der Volumenanteil der Pulverteilenen /ti
klein, wird die Produktivität der Anlage gemindert. Ist
jedoch der Vohimenanteil der Pulverteilchen zu groß, so
besieht die Gefahr der Konglomeralbildung aus den Pulverteilchen.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung zu vergrößernden
Pulverteilchen sollten auf eine für die gegenseitige Verschweißung geeignete Temperatur erhitzt werden.
Der Begriff »gegenseitige Verschweißungstemperatur« bezeichnet einen Temperaturbereich, der mindestens
bei der Temperatur des Schmelzbeginns des kristallinen Polyolefins liegt und innerhalb dessen die Pulverteilchen
gegenseitig miteinander verschmolzen werden können. Im Hinblick auf
(i) die Einsparung verbrauchter Wärmeenergie, (ii) die Verhinderung einer Wertminderung der Pulverteilchen
durch Wärmeeinwirkung und (iii) die Verhinderung der Bildung zu großer Teilchen ist di Anwendung einer extrem hohen Temperatur
unnötig.
Im allgemeinen reicht der für die Ausführung der vorliegenden
Erfindung vorteilhafte Temperaturbereich von derjenigen Temperatur, bei der die Oberfläche der PuI-verieilchen
geschmolzen wird, bis zu einer um 2O'JC über dem Schmelzpunkt der Pulvcrteilchen liegenden
Temperatur. Diese Temperatur kann eingestellt werden durch Vorheizen der Pulverteilchen, Erhitzen der Pulverteilchen
während der Hochgeschwindigkcits-f-'luidisierung
mit Hilfe eines Heizmantels oder durch die Wärmeerzeugung infolge des Zusammenprallens oder der
Reibung der Teilchen untereinander während der Hochgeschwindigkeits-Fluidisierung sowie durch beliebige
Kombination daraus.
Zur Vermeidung der Konglomeratbildung infolge vollständigen Schmelzens der Pulverteilchen sollten
diese unter den Bedingungen der gegenseitigen Verschweißungstemperaiur
in eine mit hinreichender Geschwindigkeit erfolgende relative Bewegung zueinander
versetzt werden. Wenn die Geschwindigkeit der Teilchenbewegung zu niedrig ist, bilden die Pulverteilchen
ein massives klumpiges Material und schließlich aus diesem Konglomerate, und außerdem wird eine
breite Verteilung der Teilchengrößen der resultierenden Teilchen erzeugt. Vorteilhaft ist eine Teilchengeschwindigkeit,
die so hoch wie möglich ist. Besonders wenn Polyolefinpulverteilchen mit einem durchschnittlichen
Viskositäts-Molekulargewicht von 200 000 oder weniger, die eine niedrige Schmelzviskosität haben, vergrößert
werden sollen, ist eine Hochgeschwindigkeks-Fluidvermischung
wie in einem Henschel-Mischer wünschenswert.
Obwohl eine Hochgeschwindigkeits-Fluidvermischung auch dann angezeigt ist, wenn Polyolefinpulverteilchen
mit einer hohen Schmelzviskosität vergrößert werden sollen, können in diesen Fällen Fluidvermischungen
mit mittlerer oder niedriger Geschwindigkeit wie in einem Bandmischer oder einem Kegelmiseher
durchgeführt wei lien.
Die erhitzten, durch gegenseitiges Verschweißen der Pulverteilchen aus kristallinem Polyolefin vergrößerten
r> Pulvcrteilchen werden anschließend abgekühlt. Die Pulverteilchen
werden zweckniätiigerweise in der Weise
abgekühlt, daß sie weiter in gegenseitiger Bewegung zueinander gehalten werden, und zwar mit einer hinreichenden
Geschwindigkeit, so daß eine weitere Vergrö-
U) Beriing der erhitzten Pulverteilchen verhindert wird.
Während des Kühlens oder danach können die vergrößerten Pulvcrteilchen mechanisch unter Verwendung
eines Mahlwciks oder eines Brechers gemahlen oder gebrochen werden. Auf diese Weise können vergrößer-
r. te Pulverteilchen mit zu großer Teilchengröße zerkleinert
und die Teilchengröße der vergrößerten Pulverteilchen wunschgemäß angepaßt werden. Insbesondere,
wenn massive große Teilchen oder Agglomerate mil einer Größe von 5 mm oder mehr unter den Bcdingun-
:o gen der gegenseitigen Verschweißungstempcratur erhalten
werden, können diese großen Teilchen oder Agglomerate leicht zu Piilverteilchen von der gewünschten
passenden Größe zerkleinert werden, so lange diese Teilchen grobkörnig verschweißt sind und in porösen
oder gesinterten Zustand vorliegen. Das Kühlen kann wirksam durch Luftkühlung erfolgen. Wasserkühlung
und die nachfolgenden Verfahrensschritte des Schneidens und Trocknens, die gewöhnlich bei der Granulierung
oder Pelletisierung unier Verwendung eines Extru-
jo ders durchgeführt werden, sind gemäß der vorliegenden
Erfindung entbehrlich.
Die durchschnittliche Teilchengröße (mittlerer Durchmesser) der wie vorstehend erhaltenen vergrößerten
Pulvcrteilchen ist höher als 0,70 mm
J5 (25 mesh). Überdies können auch vergrößerte Pulverteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von
0,70 bis 3,00 mm (25 bis 7 mesh und einer Teilchengröüenverteiiung
derart, daß '-ίΟ Gewichis-% oder mehr
der Gesamtmenge der Pulverteilchen im Bereich von 0,55 bis 4.5 mm (30 bis 4 mesh) liegen, hergestellt werden.
Des weiteren können gemäß der vorliegenden Erfindung durch Vergrößerung feiner Pulverteilchen auch
Pulverteilchen aus kristallinem Polyolefin mit einer durchschnittlichen Teilchengröße unterhalb von
0,70 mm (25 mesh) erfolgreich hergestellt werden. Beispielsweise ist der Einsatz von möglichst großen Pulverteilchen
(jedoch nicht größer als 0,70 mm (25 mesh)) dort erwünscht, wo die Pulverteilchen bei den verschiedenen
Arten des Pulverpressens wie Formpressen, Sinlerpressen und Rotationspressen oder beim Pulverbeschichten
verwendet werden. Beispielsweise ist in der Fachwelt wohlbekannt, daß bei Verwendung von Pulverteilchen
mit einer durchschnittlicnen Teilchengröße unterhalb von 0,10 mm (100 mesh) die Bearbeitbarkeit
und die Oberflächenbeschaffenheit der Formteile nachlassen. Diese Probleme können dadurch gelöst werden,
daß Pulverteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,70 bis 0,13 mm (25 bis 75 mesh) verwendet wer-
bo den, die gemäß der vorliegenden Erfindung vergrößert
wurden. Da andererseits die Filtereigenschaften und die Gas-Permeabilität poröser, durch Sinterpressen geformter
Gegenstände weitgehend von der Teilchengröße der verwendeten Pulverteilchen abhängen, kann ein
b5 weiter Bereich der Eigenschaften und Leistungsdaten
der gewünschten Formteile durch gezielte Beeinflussung der durchschnittlichen Teilchengröße der Pulverteilchen
gemäß der vorliegenden Erfindung erfaßt wer-
ι» 4yy
Die vergrößerten Pulverteilchen gemäß der vorliegenden Erfindung können mit Hilfe eines geeigneten
Klassiergeräts sortiert und dadurch die Teilchengröße der vergrößerten Pulverteilchen wunschgemäß einge- ■>
stellt werden. Die grobkörnigen Pulverteilchen mit einer Teilchengröße oberhalb der mit Hilfe des Klassiergeräts
festgelegten Größe können durch mechanisches Vermählen od '.r Brechen aufbereitet werden, während
die feinen Pulverteilchen mit einer Teilchengröße unterhalb der gewünschten, mit Hilfe des Klassiergeräts festgelegten
Größe bei dem Vergi'ößerungsschritt gemäß der vorliegenden Erfindung wieder verwendet werden
können.
Wenn insbesondere 1 bis 100 Gewichtsteile, Vorzugs- \',
weise 1 bis 50 Gewichtsteile der feinen Pulverteilchen. wie sie als Abfall des Klassiergeräts oder beim Vermählen
oder Brechen mit einem Mahlwerk oder Brecher anfallen, zu 100 Gewichtsteilen der Pulvertcilchcn aus
kristallinem Polyolefin, die durch Suspensionspolymerisation oder Gasphasenpolymerisation hergestellt wurden,
hinzugefügt v/erden, geht die Vergrößerung der Pulverteilchen leichter vonstatten, und die Schüttdichte
der vergrößerten Pulverteilchen wird in erwünschter Weise verbessert. Falls jedoch die zugesetzte Menge 2-;
der vorerwähnten feinen Pulverteilchen über den genannten Bereich hinaus erhöht wird, so wird die Gesamtproduktivität
nachteilig vermindert. Es wird angenommen, daß die vorgenannten, durch den Zusatz der
ausgesichteten oder zerkleinerten Pulverteilchen be- id wirkten Effekte auf die Tatsache zurückzuführen sind,
daß die vergrößerten Puiverteilchen und die mechanisch zerkleinerten Pulverteilchen eine große Oberfläche
besitzen und haarkristallartige (whisker type) Teilchen oder Teilchen mit hervorspringenden Teilen ent- π
halten, wodurch ein rascher Wärmeübergang stattfinden kann und infolgedessen das Verschweißen der Pulverteilchen
schnell und wirksam zustandekommt.
Die speziellen Verkörperungen der vorliegenden Erfindung werden des weiteren durch die Mikrophotographien
klar verdeutlicht. Die vergleichende Betrachtung der F i g. 1 bis 4 läßt deutlich erkennen, daß die Pulverteilchen
aus kristallinem Polyolefin mit hohem Molekulargewicht nur schwer ein viskoses Fließen bei einer
Temperatur verursachen können, die nicht niedriger als 4S
der Schmelzpunkt ist.
Fig. 1 ist eine phoiographischc Aufnahme unter dem
Phasenkontrastmikroskop (Vergrößerung 30fach) von Polyethylenpulverteilchen hoher Dichte mit einem
durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargewicht von 280 000, die im nachfolgend beschriebenen Beispiel I
bei Raumtemperatur eingesetzt wurden, und Fig. 2 ist
eine photographischc Aufnahme unter dem Phasenkontrastmikroskop
(Vergrößerung30fach)der in Fig. 1 abgebildeten
Polyethylenpulverteilchen, nachdem diese 15 Minuten bei einer Temperatur von 1500C stehen gelassen
worden waren. Obwohl ein Teil der Pulverteilchen in F i g. 2 infolge ihres Schmeizens durchsichtig zu
sein scheint, sind die ursprünglichen Umrißformen der Pulverteilchen bei Raumtemperatur im wesentlichen bo
Maße noch erhalten. Im Gegensatz hierzu ist Fig. eine photographische Aufnahme unter dem Phasenkontrastmikroskop
(Vergrößerung 30fach) der Polyethylenpulverteilchen hoher Dichte mit einem durchschnittlichen
Viskositäts-Molekulargewicht von 30 000, die im t>->
nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispiel 1 eingesetzt wurden, und Fig.4 ist eine photograrihische Aufnahme
unter dem Phasenkontrastmikroskop (Vergrößerung 30fach) der in F i g. J abgebildeten Polyethylenpulverteilchen,
nachdem diese 30 Sekunden bei IWC stehen gelassen vorden waren. Wie F i g. 4 kliit zeigt.
haben die Pulverteilchen ihre Form in kugelige Gebilde verändert und bewirken infolge ihres Schmel/.cns FImdisierung.
F i g. 5 ist eine photographische Aufnahme unter dem Abtast-F.lcklronenmikroskop (Vergrößerung jOfach)
der vergrößerten Pulvcrieiichen.die im nachfolgend beschriebenen
Beispiel 1 erhalten wurden, und zeigt deutlich den Zustand, daß die einzelnen feinen Pulverteilchen
unter Bildung vergrößerter Pulverteilchen miteinander zusammengesintert sind. F i g. 6 zeigt die im nachstehend
beschriebenen Beispiel 2 erhaltenen vergrößerten Pulverteilchen. Hier ist der Sinicrzustand der feinen
Pulverteilchen ein grobkörniger, und in den inneren Teilen
der vergrößerten Pulverteilchen sind viele Poren vorhanden, wie aus Fig. 6 zu ersehen ist. F i g. 7 /cig;
den Querschnitt der vergrößerten PuUerteilchen aus Fig. 6. F i g. 7 läßt deutlich erkennen, daß im Inneren
der vergrößerten Pulverteilchen von F i g. 7 komplizierte und unregelmäßige offene Poren enthalten sind.
Bei der praktischen Durchführung der Vergrößerung der Pulverteilchen gemäß der vorliegenden Erfindung
ist empfehlenswert, daß der Arbeitsgang der Vergrößerung unter, beispielsweise, einer Stickstoffatmosphäre
durchgefühlt wird, um eine Schädigung des Polyolefins
durch Wärmeeinwirkung zu vermeiden. Weiterhin können verschiedenartige gebräuchliche Zusätze wie Antioxidantien,
Ultra violett-Absorptionsmittel, Schmiermittel,
antistatische Mittel. Färbemittel. Flammver/ögerungsmiitel
und dergleichen während des Vergrößerungsschrittes zugemischt werden, soweit dadurch die
gewünschte Vergrößerung nicht beeinträchtigt wird.
Die nach vorstehender Verfahrensweise erhaltenen vergrößerten Pulverteilchen können unmittelbar als
geeignete Preßmasse zur Verarbeitung in verschiedenen Formprcßanlagcn zur Herstellung verschiedenartiger
Formteile eingesetzt werden, wie das auch bei den üblichen Pellets der Fallist. Darüber hinaus können die
gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten vergrößerten Pulverteilchen aucn unmittelbar als geeignete
Preßmassc zur Verarbeitung mittels verschiedener PulvcrpreUvcrfahren wie Sinterpressen. Formpressen.
Rotationspressen und dergleichen eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, die gewisse bevorzugte Ausführungsformer,
beschreiben.
Die die Pulverteilchen gemäß der vorliegenden Erfindung kennzeichnenden Eigenschaften wurden nach den
folgenden Methoden bestimmt:
Schüttdichte: ASTM D 1895. Teilchengrößenverteilung: JIS K 0069.
Durchschnittliches Viskositäts-Molekulargewicht (Mw): Mw wurde nach der in Journal of Polymer
Science 36.9! (1957) angegebenen Beziehung
// = 6,8 - IO-4 Mw"*7
bestimmt, wobei die grundmolare Viskositätszah! //
der Polymerpulverteilchen in Dekaiin-Lösung bei einer Temperatur von 135"C gemessen wurde.
Pulverteilchen aus Polyethylen hoher Dichte, die durch Suspensionspolymerisation hergestellt wurden
und als kennzeichnende Pulvereigcnschaficn eine
durchschnittliche Teilchengröße (d. h minieren Durchmesser) von 0.10 mm (100 mesh), eine 1 eilchengrößenverteilung
derar., daß mehr als 90 Gewichts-% der Gesamtmenge aller Puivcrteilchen auf den Tcilehoiigroßenbereich
von 0,42 bis 0.05 mm (40 bis 280 mesh) ent
fielen, eine Schüttdichte von 0.37 kg/dm', eine Dichte
von 0.955 kg/dm' und sin durchschnittliches Viskosität*-
Molckulargewicht von 280 000 aufwiesen, wurden als Ausgangsmaterial eingesetzt. Die mikroskopische Beobachtung
ergab, daß 100 Gewich:s-% dieser Polymerpulverteilchen
ihre individuelle Teilchcnforni nicht merklich veränderten, auch dann nicht, wenn die Pulvertcilchen
ohne Last auf eine Temperatur 20"C oberhalb ihres Schmelzpunktes erhitzt wurden (vgl. I- i g. 2).
15 kg dieser Pulverteilchen wurden mit Hilfe eines Lufnrockncrs auf 80 C vorgeheizt und dann in einen
150 1-Henschel-Mischer gegeben und unter den folgenden
Bedingungen vergrößert. Vcrgrößcrungsbedingun-
Heizmantel
Rührflügel-Drchzahl
Rührflügel-Typ
Rührdauer
Rührflügel-Drchzahl
Rührflügel-Typ
Rührdauer
120°C. Dampf 1460 min '
P-Typ-Flügel 7 min sionspolymerisation hergestellt wurden und dip
gleichen Eigenschaften wie der vorstehende Bestandteil (i) mit der Ausnahme aufwiesen, daß das
durchschnittliche Viskosiiais-Molekulargewichl
-, 20 000 betrug, wurde als Ausgangsmaterial einge
setzt.
Die mikroskopische Beobachtung ergab, daß etwa die Hälfte dieser Pulverteilchen ihre individuelle Teilchenform
nicht merklich veränderte, auch dann nicht, wenn diese Pulverieilchen ohne Last auf eine Temperatur
20"C oberhalb ihres Schmelzpunktes erhitzt wurden.
Diese Pulverteilchen wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben vergrößert, mit der Aus-
Γ) nahine, daß die Rührdauer 4 Minuten betrug. Die derart
hergestellten vergrößerten Pulverteilchen hatten eine durchschnittliche Teilchengröße von 1,00 mm (16 mesh),
eine Teilchengrößenverteilung derart, daß mehr als Gewichts-% der Gesamtmenge aller Pulverteilchen
2", auf den Teüchun'Tößenbereich von 0.70 bis 2.38 mrn '25
bis 8 mesh) entfielen, und eine Schüttdichte von 0,36 kg/ dm1.
25 Ein Gemisch aus
Die erhitzten und unter vorstehenden Bedingungen durch gegenseitiges Verschweißen vergrößerten Pulverteilchen
wurden abgezogen, in einen 150 !-Kühlmischer gegeben und mittels Rühren ^.nter folgenden Bedingungen
abgekühlt:
Kühlmantel
Rührflügel-Drehzahl
Rührflügel-Typ
Rührdauer
Rührflügel-Drehzahl
Rührflügel-Typ
Rührdauer
2O0C, Wasser 730 min-1
Kühlflügel 5 min
JO
35
Die Huf diese Weise Hergestellten versteuerten Pulverteilchen
hatten eine durchschnittliche Teilchengröße (mittlerer Durchmesser) von 1,19 mm (14 mesh), eine
Teilchengrößenverteilung derart, daß mehr als 90 Gewichts-% der Gesamtmenge aller Pulverteilchen auf
den Teilchengrößenbereich von 0,70 bis 3,36 mm (25 bis 6 mesh) entfielen, und eine Schüttdichte von 0,42 kg/
dm'.
Die für das Granulieren dieser Pulverieilchen aufgewandte Energie betrug etwa ein Drittel derjenigen, die
vergleichsweise bei Verwendung eines Extruders benötigt wurde.
40 (ii)
45 60 Gewichts-% Pulveneilchen aus kristallinem Polypropylen
mit hohem Molekulargewicht, die durch Suspensionspolymerisation hergestellt wurden und
als kennzeichnende Pulvereigenschaften eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,149 mm
(100 mesh), eine Teilchengrößenverteilung derart, daß mehr als 90 Gewichts-% der Gesamtmenge aller
Pulverteilchen auf den Teilchengrößenbereich von 0,42 bis 0,05 mm (40 bis 280 mesh) entfielen,
eine Schüttdichte von 0,34 kg/dm3, eine Dichte von 0,9! kg/dmJ und ein durchschnittliches Visknsitäts-Molekulargewicht
von 700 000 aufwiesen, und 40 Gewichts-% Pulverteii.-hen aus kristalliaem Polypropylen
mit niedrigem Molekulargewicht, die durch Suspensionspolymerisation hergestellt wurden
und die gleichen Eigenschaften wie der vorstehende Bestandteil (i) mit der Ausnahme aufwiesen,
daß das durchschnittliche Viskositäts-Molekulargewicht 50 000 betrug, wurde als Ausgangsmaterial
eingesetzt.
Diese Pulverteilchen wurden auf eine Temperatur von ίο 1200C vorgeheizt und anschließend in einem Henschel-
Beispiel 2 Mischer unter Beheizung des Heizmantels mit Dampf
auf 150°C mit einer Rührdauer von 6 Minuten auf die
Ein Gemisch aus gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben vergrößert
Nach dem Abkühlen wurden vergrößerte Polypropy-(i) 50 Gewichts-% Pulverteilchen aus Polyethylen mit 55 lcnpulverteilchen erhalten.
hohem Molekulargewicht und hoher Dichte, die Die vergrößerten Pulverteilchen hatten eine durch-
durch Suspensionspolymerisation hergestellt wur- schnittliche Teilchengröße von 1,00 mm (16 mesh), eine
den und als kennzeichnende Pulvereigenschaften Teilchengrößenverteilung derart, daß mehr als 90 Geeine
durchschnittliche Teilchengröße von 0,177 mm wichts-% der Gesamtmenge aller Pulverteilchen auf
(80 mesh), eine Teilchengrößenverteilung derart, 60 den Teilchengrößenbereich von 0.70 bis 238 mm (25 bis
daß mehr als 90 Gewichts-% der Gesamtmenge al- 8 mesh) entfielen, und eine Schüttdichte von 0,36 kg/
ler Pulverteilchen auf den Teilchengrößenbereich dm'.
0,42 bis 0,05 mm (40 bis 280 mesh) entfielen, eine
0,42 bis 0,05 mm (40 bis 280 mesh) entfielen, eine
Schüttdichte von 035 kg/dm3, eine Dichte von Beispiel 4
0.954 kg/dmJ und ein durchschnittliches Viskosi- t>5
iäts-Molekuiargewicht von 800 000 aufwiesen, und 2 Gewichtsicile Polyethylenwachs mit einem durch-
(ii) 50 Gewichts-% Pulverteilchen aus Polyethylen mit schnittlichen Viskositäts-Molekulargewtcht von 2000
niedrigem Molekulargewicht, die durch Suspen- und einer Dichte von 0.953 kg/dmJ wurden zu 100 Ge-
wichtsteilen Polyethylenpulverteilchen hoher Dichte,
wie sie in Beispiel 2 verwendet wurden, hinzugefügt Die
vermischten Pulverteilchen ließen sich mit einer Rührdauer von 3 Minuten auf die gleiche Weise wie in Beispiel
2 beschrieben vergrößern.
Die vergrößerten Pulverteilchen hatten eine durchschnittliche Teilchengröße von 1,00 mm (16 mesh), eine
Teilchengrößenverteilung derart, daß mehr als 90 Ge-90 Gcwichts-% der Gesamtmenge alier Pulverteilchen
auf den Teilchengrößenbereich von 0,42 bis 0,074 mm (40 bis 200 mesh) entfielen, eine Schüttdichte von
0.37 kg/dm}, eine Dichte von 0538 kg/dm3 und ein
durchschnittliches Viskositäts-Motekulargewicht von 80 000 aufwiesen, wurden in einen 201-Henschel-Mischer,
hergestellt von Mitsui Miike Seisakusho, gegeben und unter den folgenden Bedingungen vergrößert.
wichts-% der Gesamtmenge aller Pulverteilchen auf
den Teilchengrößenbereich von 0,70 bis 2,38 mm (25 bis io Vergrößerungsbedingungen*):
8 mesh) entfielen, und eine Schüttdichte von 0,40 kg/
dmJ.
Aus den in Beispiel 2 erhaltenen vergrößerten Pulverteüchen
wurden diejenigen mit einer Teilchengröße von 238 mm (8 mesh) oder mehr klassiert und in einer
Brechmaschine vom Turbo-Typ zerkleinert. Dabei wurden zerkleinerte Pulverteilchen mit einer durchschnittlichen
Teilchengröße von 0.84 mm (20 mesh) und einer Teilchengrößenverteilung derart, daß mehr als 90 Gewichts-%
der Gesamtmenge aller Pulverteilc'ien auf den Teilchengrößenbereich von 0,50 bis 2,00 mm (35 bis
10 mesh) entfielen, erhalten.
10 Gewichtsteile dieser zerkleinerten Pulverteilchen
wurden mit 90 Gewichtsteilcn des durch Suspensionspolymerisation hergestellten Polyethylen hoher Dichte,
das in Beispiel 2 verwendet wurde, vermischt. Die vermischten Pulverteilchen ließen sich mit einer Rührdauer
von 3 Minuten auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 beschrieben vergrößern.
Die auf diese Weise erhaltenen vergrößerten Pulverteilchen hatten eine durchschnittliche Teilchengröße
Hcizmantel-Temperatur | 90" C |
Rührflügel-Drehzahl | 2300 min-' |
Rührflügel-Typ | P-Typ-Flügel |
Rührdauer | 14 min |
15
20 Obwohl die Heizmantel-Tcmpcratur niedriger lag als der
Schmelzpunkt der Pulverteilchen, wurde die Temperatur der Oberfläche der Pulverteilchen wegen des Auftretens
der Reibungswärme und dergleichen höher als der Schmelzpunkt.
Die erhitzten und unter vorstehenden Bedingungen durch gegenseitiges Verschweißen vergrößerten Pulverteilchen
wurden abgezogen, in einen 201-Kühimischer gegeben und mittels Rühren unter folgenden Bedingungen
abgekühlt:
30 Kühlmantel
Rührflügel-Drehzahl
Rührflügel-Typ
Rührdauer
Rührflügel-Drehzahl
Rührflügel-Typ
Rührdauer
20° C. Wasser 2300 min-' Kühlflügel
5 min
Die auf diese Weise hergestellten vergrößerten Pulverteilchen hatten eine durchschnittliche Teilchengröße
von 039 mm (28 mesh), eine Teilchengrößenverteilung
von 1,19 mm (14 mesh), eine Teilchengrößenverteilung 35 derart, daß mehr als 90 Gewichts-% der Gesamtmenge
derart, daß mehr als 90 Gewichts-% der Gesamtmenge aller Pulverteilchen auf den Teilchengrößenbereich von
0.70 bis 238 mm (25 bis 8 mesh) entfielen, und eine Schüttdichie von 0.40 kg/dm'.
Aus den in Beispiel 2 erhaltenen vergrößerten Pulverteilchen wurden diejenigen mit einer Teilchengröße von
weniger als 0,37 mm (40 mesh) klassiert und 10 Gcwichtsteile
dieser klassierten Pulverteilchen mit 90 Gewichtsteilen der durch Suspensionspolymerisation hergestellten
Polyethylcnpulverteil-°hen hoher Dichte, die
in Beispiel 2 verwendet wurden, vermischt. Das Gemisch der Pulverteilchen ließ sich dem Arbeitsgang der
Vergrößerung mit einer Rührdaucr von 3 Minuten auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 beschrieben unterwerfen.
Die auf diese Weise erhaltenen vergrößerten Pulvcrleilchen
hallen eine durchschnittliche Teilchengröße ή
von 1,00 mm (Ib mesh), eine Teilchengrößenverteilung
derart, daß mehr als 90 Gewichts-% der Gesamtmenge aller Pulverteilchen auf den Teilchengrößenbereich von
0.70 bis 2,38 mm (25 bis 8 mesh) entfielen, und eine
Schüttdichte von 0.41 kg/dm'. ho
2 kg Pulverteilchen aus Polyethylen mittlerer Dichte,
die durch Suspensionspolymerisation hergestellt wur- h->
den und als kennzeichnende Pulvercigenschafien eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,25 mm (M) mesh),
eine Teilchengrößenvericilung derart, daß mehr als
aller Pulverteilchen auf den Tcilchengrößcnbereich von 238 bis 0,149 mm (8 bis 100 mesh) entfielen, und eine
Schüttdichte von 039 kg/dm'.
Als Ausgangsmaterial eingesetzt wurden Polyethylenpulverteilchen hoher Dichte, die durch zweistufige
kontinuierliche Suspensionspolymerisation hergestellt wurden. Sie bestanden aus
(i) 50 Ciewichts-% eines Polycihylens mit niedrigem
Molekulargewicht, das ein durchschnittliches Viskositats-Molekulargcwieht
von 15 000 besaß und in der ersten Polymerisaiionssiufe erhalten wurde,
und
(ii) 50 Gewichts-% eines Polyethylcns mit hohem Molekulargewicht,
das ein durchschnittliches Viskositiits-Molekulargewicht
von 80 000 besaß und im zweiten Polymerisationsschritt erhalten wurde.
Die Pulverteilchen wiesen als kennzeichnende Pulvcreigenschaflcn
eine durchschnittliche Teilchengröße von 0.149 mm (100 mesh), eine Teilchengrößenverteilung
derart, daß mehr als 90 Gcwichts-% der Gesamtmenge aller Pulverteilchen auf den Teilchengrößenbercich von
0.297 bis 0.05 mm (50 bis 280 mesh) entfielen, eine
Schüttdichte von 0.35 kg/clmJ und eine Dichte von 0,955 kg/dm' auf. Die mikroskopische Beobachtung ergab,
daß nahezu alle dieser Polymerpulverteilchen ihre individuelle Teilchenform nicht merklich veränderten,
auch dann nicht, wenn diese Polymerpulverleilchen ohne Last auf eine Temperatur 20 C oberhalb ihres
Schmelzpunktes erhitzt wurden.
Diese Pulverteilchen wurden mit einer Rührdauer von 3 Minuten und 40 Sekunden vergrößert und anschließend
in einem Kühlmischer abgekühlt, und zwar utif die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben.
Die auf diese Weise hergestellten vergrößerten PuI-verteilchcn
hatten eine durchschnittliche Teilchengröße von 1.00 mm (Ib mesh), eine Teilchengrößenverieilung
derart, daß mehr als 90 Gewichts-% der Gesamtmenge aller Pulverteilchen auf den Teilchengrößenbereich von
0,70 bis Z38 mm (25 bis 8 mesh) entfielen, und eine Schüttdichte von 039 kg/dmJ.
Als Ausgangsmateriat eingesetzt wurden Polyethylenpulverteilchcn
hoher Dichte, die durch Gasphasenpolymerisation hergestellt wurden und als kennzeichnende
Pulvereigenschaften eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,25 mm (60 mesh), eine Teilchengrö- j
ßenverteilung derart, daß mehr als 90 Gewichts-% der Gesamtmenge aller Pulverteilchen auf den Teilchengrößenbereich
von 0,70 bis 0,105 mm (25 bis 150 mesh) entfielen, eine Schüttdichte von 0,36 kg/dm1, eine Dichte
von 0,945 kg/dm' und ein durchschnittliches Viskositäts-Molekulargewicht
von 180 000 aufwiesen.
Diese Pulverteilchen wurden mit einer Rührdauer von 5 Minuten und 30 Sekunden vergrößert und anschließend
in einem Kühlmischer abgekühlt, und zwar auf die gleiche Weise wie in Beispiel !beschrieben.
Die auf diese Weise hergestellten vergrößerten Pulverteilchen halten eine durchschnittliche Teilchengröße
von 1,68 mm (10 mesh), eine Teilchengrößenvcrieilung
derart, daii mehr als 90 Gewichts-% der Gesamtmenge aller Pulverteilchen auf den Teilchengrößcnbereieh von
0,70 bis 336 mm (25 bis 6 mesh) entfielen, und eine
Schüttdichte von 0.40 kg/dm1.
Beispiel 10
■ Die in Beispiel 1 eingesetzten Polyethylenpulvcrieilchen
wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme vergrößert, daß die Rührdauer
5 Minuten betrug.
Die nach dem Abkühlen erhaltenen vergrößerten Pülverteilchen hatten eine durchschnittliche Teilchengröße
von 0.50 mm (35 mesh), eine Teilchcngrößcnvertcilung
derart, daß mehr als 90Gewichls-% der Gesamtmenge aller Pulverteilchen auf den Teilchengrößcnbereieh
von 0.177 bis 0.84 mm (80 bis 20 mesh) entfielen, und eine Schüttdichte von 0,39 kg/dm1.
Aus den wie vorstehend erhaltenen vergrößerten PuI-vcneilchen
wurden durch Sinterpressen zylindrische Filter mit einer Wandstärke von 3.2 mm, einem äußeren
Durchmesser von 3b mm und einer Länge von 178 mm hergestellt. Die dabei erhaltenen Filter zeigten eine Filiercharakteristik
von 120 μτη.
Verglcichsbeispiel I
Als Ausgangsmaterial eingesetzt wurden Polycihy· lenpulvertcilchen hoher Dichte, die durch Suspensionspolymerisation
hergestellt wurden und als kennzeichnende Pulvercigenschaften eine durchschnittliche Teilchengröße
von 0.20 mm (70 mesh), cine Tcilchcngrößenvertci'ung
derart, daß mehr als 90 (iewiehis-% der
Gesamtmenge aller Pulverteilchen auf den Teilchengrößcnbereieh
von 0.42 bis 0.05 nun (40 bis 280 mesh) entfielen, eine Schüttdichte von 0.35 kg/dm', eine Dichte
von 0.953 kg/dm1 und ein durchschnittliches Viskositäts-Molckulargewicht
von 30 000 aufwiesen. Die mikroskopische Beobachtung ergab, daß diese Teilchen zu
τ 100 Gewichts-% zunächst ihre individuelle Form verloren
und kugelige Gestalt annahmen und anschließend zu durch gegenseitiges Verschweißen gebildeten massiven
Teilchen fluidisieren (vgl. F i g. 4).
Obwohl diese Teilchen dem in Beispiel 7 beschriebe-
Obwohl diese Teilchen dem in Beispiel 7 beschriebe-
lu nen Arbeitsgang der Vergrößerung unterworfen wurden,
bildeten die Teilchen während einer Rührdauer von weniger als 4 Minuten Konglomerate, und vergrößerte
Teilchen wurden nicht erhalten.
15 Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung vergrößerter Pulverteilchen
aus Polyolefin mit- einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 0,55 mm (30 mesh)
durch Erhitzen und relative Bewegung zueinander, dadurch gekennzeichnet, daß man kristalline
Polyolefinpulverteilchen mit einem durchschnittlichen Viskositäts-Molekulargewicht von
mindestens 50 000. die durch ein- oder mehrstufige Suspensionspolymerisation oder Gasphasenpolymerisation
hergestellt wurden, durch Hochgeschwindigkeits-Fluidvermischung
bewegt, auf Schmelztemperatur oder bis zu 200C mehr erhitzt, ohne daß eine
Konglomeratbildung aus Pulverteilchen in Folge völliger Vermischung geschmolzener Pulverteilchen
eintritt, anschließend unter Bewegung abkühlt und die so erhaltenen miteinander verschweißten, vergrößerten,
porösen und kristallinen Polyolefinteilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von
mehr als OJO mm (25 mesh) gewünschtenfalis mechanisch mahlt oder zerkleinert.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durchschnittliche Viskositäts-Molekulargewicht
des kristallinen Polyolefinpulvers im Bereich zwischen 150 000 und 1 000 000 liegt.
3. Verfahren gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte kristalline Polyolefin zusammengesetzt
ist aus
(25 mesh) ist und die vergrößerten Pulverteilchen poröse Teilchen sind, die unregelmäßige Porenöffnungcn
enthalten.
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