DE3122567A1

DE3122567A1 - Verfahren zur vorbereitung von polymeren fuer deren extrusion und vernetzung

Info

Publication number: DE3122567A1
Application number: DE19813122567
Authority: DE
Inventors: Friedrich 6056 Heusenstamm Imgram
Original assignee: WIRSBO PEX GmbH
Current assignee: WIRSBO PEX GmbH
Priority date: 1981-06-06
Filing date: 1981-06-06
Publication date: 1982-12-30

Description

Verfahren zur Vorbereitung von Polymeren für deren
Extrusion und Vernetzung Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung von Polymeren für deren Extrusion und Vernetzung zur Herstellung von Rohren, Endlosformteilen oder dergleichen, insbesondere von Polyethylen. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Aufgrund der Herstellungsweise usld der Eigenschaften haben sich verschiedene z.T. verwirrende Bezeichnungen der einzelnen Polyethylene eingebürgert. So bezeichnet man ein Hochdruckpolyethylen auch als Polyethylen niedriger Dichte als LD-PE (low density PE); LLDPE als linear low density PE; Weichpolyethylen als PE weich; und analog Niederdruckpolyethylen als Polyethylen hoher Dichte HD-PE (high density PE); Hartpolyethylen; PE hart, oder auch als lineares Polyethylen.
Mit der Dichte steigen Schubmodul, Härte, Streckgrenze und Schmelzbereich und es nehmen ab die Schockfestigkeit, Transparenz, Quellbarkeit und Luslichkeit.Bei gleicher Dichte nehmen mit dem Molekulargewicht die Reißfestigkeit, Dehnung, Schockfestigkeit und Schlagzähigkeit und Dauerstandfestigkeit zu.
Für die Extrusion der verschiedenen Polyethylene zur Herstellung von Rohren oder Endlosformteilen werden dem Polymer eine Reihe von Stabilisatoren oder Additive zugegeben, beispielsweise Schmiermittel, Antioxidantien, W-Stabilisatoren, Wärmestabilisatoren, Zusätze zur Verbesserung der verschiedenen Eigenschaften wie Schlagzähigkeit, Pigmente und dergleichen. Die Anteile der Zusätze sind sehr unterschiedlich.
Als Antioxidantien können Phenole, aromatische Amine, Aminophenole, polymerisierte Hydrochinone eingesetzt werden.
Als Füllstoffe und Pigmente kommen beispielsweise Ruß, pulverisierte Kohle, granulierte Kohle, Titandioxid, Fasermaterialien, wie Glas-, Koh-e-, Siliziumoxid-, Boroxid- und Titanoxidfasern und deren Mischungen infrage.
Als Schmiermittel eignen sich Fettsäuren, Fettsäuresalze, wie Stearinsäure, Oleinsäure, Calciumstearat und Bariumstearat.
Zur Extrusion von Poiyethyien zur Herstellung von vernetzten Rohren oder Endlosformteilen werden im wesentlichen zwei bekannte Verfahren angewendet, nämlich das Dow Corning-Verfahren und das Engel-Verfahren.
Bei dem Dow-Corning-Verfahren wird die Vernetzung mittels eines Siliziumvernetzangsmittels sowie einer geringen Menge eines Peroxidvernetzungsmittels mit Hilfe eines üblichen Extruders durchgeführt Die Vernetzung wird durch Anwendung von Wasserdampf auf das extrudierte Rohr erreicht. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß der Vernetzungsgrad gering ist, d.h. es findet eine unvollständige Vernetzung statt. Bevor ein ausreichend vernetztes Produkt erhalten wird, ist es erforderlich eine Wärmebehandlung über einen äng'ej'en Zeitraum durchzufübren Am häufigsten findet daher das sogenannte Fagel-Verfahren Anwendung, bei dem Polyethylene unter Einsatz eines Peroxidvernetzungsmittels unter hohem Druck in der Größenordnung über 2 000 bar vernetzt werden. Dieser außerordentlich hohe Druck wird jedoch nur vor der Formgebung für einige Sekungen aufrechterhalten. Dieses Verfahren geht aus der deutschen Patentschrift 1 679 826 hervor.
Die zur Extrusion von den verschiedensten Herstellern angelieferten Granulate weisen alle noch mehr oder weniger Polymerisat-Restprodukte auf, welche in verschiedenen Verarbeitungsprozessen keine Rolle spielen. Für die Vernetzung von Polyethylenpulver oder Granulat ist es jedoch von besonderer Wichtigkeit, daß diese Rest- oder Fremdprodukte vor der Extrusion entfernt werden, da die Vernetzung hierdurch negativ beeinflußt werden kann. Hierbei kann es sich um flüchtige Stoffe handeln, die bei spielsweise zum Mischen und Transportieren der Kunststoffe gebraucht werden. Hierunter fallen å jedoch auch andere Stoffe, wie Lösungsmittel, Restkatalysatoren oder Verschmutzungen.
Besgleichen fällt hierunter die LuftfeIchtIgkeit, die bei der Vernetzung ebenfalls eine gewisse ProbleMatik hervorrufen kann. Aus diesen Gründen ist es zweckinäßig, zur Erzeugung eines gleichbleibend guten Produktes insbesondere wegen der sensiblen Vernetzung diese Fremd- oder Restprodukte möglichst weitgehend zu entfernen.
Ist die Entfernung dieser Bremd- oder Restprodukte oder ein Teil derselben aus chemischen oder wir',schaftlichen Gründen nicht möCich, so ist es bereits vorteilhaft, diese Stoffe in dem Polyethylenpulver oder Granulat weitgehend gleichmäßig zu verteilen. Dies gilt insbesondere bezüglich der Unterschiede bei den einzelnen Chargen, sowie auch bezüglich der Unterschiede, die bei den einzelnen Herstellern durch deren unterschi.edliche Polymerisationssysteme hervorgerufen werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die für die Extrusion und Vernetzung verwendeten Polymere zur Herstellung von Rohren und Endlosformteilen derartig aufzubereiten, daß unmittelbar vor der Extrusion eine Mischung frei von Rest- oder Fremdstoffen, welche einen störenden Einfluß ausüben können, vorliegt.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die in Pulver-oder Granulatform vorliegenden thermoplastischen Kunststoffe zur Entfernung oder Egalisierung der in ihnen enthaltenen Fremd- oder Reststoffe einer thermischen Behandlung und/oder Mischbehandlung unterworfen werden, wobei die Temperatur geringfügig unterhalb der Schmelztemperatur der zu verarbeitenden Komponenten gehalten wird.
Bei der Verwendung von PolyäthyLenen, beispielsweise in der Form des HDPE, MDPE, LLDPE oder LDPE oder deren Mischungen liegen die Temperaturen der thermischen Behandlung zwischen 30° C und 1300 C, äe nach dem,wech ein Polyethylen zur Extrusion verwendet wird.
Die Zeit der thermischen Behandlung wird vorzugsweise nach der Menge der vorhandenen flüchtigen Fremd- oder Reststoffe gewählt, sodaß sichergestellt werden kann, daß auch die letzten flüchtigen Anteile vor der Extrusion beseitigt sind.
In 'eLterbildung der Erfindung ist der thermischen Behandlung und/oder der Mischbehandlung eine Druckbehandlung, insbesondere Druckverri rigerung überlagerl,. Die Verdampftzgspunkte der flüchtigen Stoffe sind druckabhängig, so daß durch Verringerung des Druckes die Beseitigung der flüchtigen Anteile beschleunigt werden kann.
Während der thermischen Behandlung und Mischbehandlung werden die für das Extrusionsverfahren erforderlichen Stabilisatoren und Additive kontinuierlich dem Polymer zugeführt und bis oder geringfügig oberhalb ihrer Schmelztemperaturen erhitzt und nach Entfernung der flüchtigen Produkte auf die Peroxideingabetemperatur abgekühlt.
Die Additive werden gemäß der Erfindung in der Reihe ihrer abnehmenden Schmelzpunkte zugegeben, wobei di.e Temperatur entsprechend dieser cihe jeweils erniedrigt wird. Auf diese Weise können auch Additive einer relativ niedrigen Schmelztemperatur der Chere',schen Behandlung unterworfen werden, ohne daß ein 'Jchmelzvorgang eingeleitet wird.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird vorzugsweise ein Trommelgefäß verwendet, welches mit einer Heiz- und Kühleinrichtung versehen ist, wobei innerhalb desselben ein Rührwerk mit veränderbarer Drehzahl angeordnet ist. Das Trommelgef?.iß ist vorzugsweise als Durchlaufgefäß ausgebildet, so daß eine kontinuierliche thermische Behandlung und Mischbehandlung durchgeführt werden kann.
In einer Abwandlung der Vorrichtung nach der Erfindung ist das Trommelgefäß mit einem Druckhaltesystem ausgerüstet, wobei bevorzugt eine Druckernerdrigung durchgeführt wird, da die Verdampfungstemperatur mit abnehmendem Druck geringer wird, so daß die Verdampfung der flüchtigen Anteile beschleunigt werden kann. Das 'l'rommelgefaß weist weiter ein Gebläse mit Abluftfiihrung zur Entfernung flüchtiger Komponenten auf.
Die Erfindung wird anhand der Fiü;ui, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, naher crluert. Hierbei ist das Trommelgefäß 1 mit einer Heiz- und Kühleinrichtung 3 und 4 versehen. Im Innern des Trommelgefäßes befindet sich ein Rührwerk 2, welches mit einer veränderbaren Drehzahl betrieben werden kann. Die Wellendrehzahl kann beispielsweise in einem Intervall von 50 bis 150 Umdrehungen pro Minute geändert werden, bei. Zugrundelegung eines Trommelgefäßes mit einem Rohrdurchmesser in der Größenordnung von 2 Me-ter.
Das Trommelgefäß 1 ist als Durchlaufgefsß ausgebildet und weist ein nicht näher dargestelltes Druckhaltesystem auf.
Zur leichten Entfernung der flüchtigen Bestandteile ist das Trommelgefäß mit einer Abluftführung 6 versehen, welche über ein Gebläse 5 betätigt wird.
Leerseite

Claims

P a t e n t a n m e l d u n g 1. Verfahren zur Vorbereitung von Polymeren für deren Extrusion und Vernetzung zur Herstellung von Rohren, Endlosformteilen oder dergleichen, insbesondere von Polyethylen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die in Pulver- oder Granulatform vorliegenden thermoplastischen Kunststoffe zur Entfernung-oder Egalisierung der in ihnen enthaltenen Fremd- oder Reststoffe einer thermischen Behandlung und/oder Mischbehandlung unterworfen werden, wobei die Temperatur geringfügig unterhalb der Schmelztemperatur der zu verarbeitenden Komponenten gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß bei der Verwendung von-Poliolefinen, insbesondere von Polyethlen (HDPE,MDPE; LIDER,IDPE od.er Mischungen dieser Komponenten) die Temperaturen der thermischen Behandlung zwischen 30° C und 1300 liegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zeit der thermischen Behandlung nach der Menge der vorhandenen flüchtigen Fremd- oder Reststoffe gewhlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der thermischen Behandlung und/ oder Mischbehandlung eine Druckbehandlung, insbesone.ere Druckverringerung überlagert ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis XI, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß während der thermischen Behandlung und Mischbehandlung die für das Extrusionsverfahren erforderlichen Stabilisatoren und Additive kontinuierlich dem Polymer zugeführt und bis oder geringfügig oberhalb ihrer Schmelztemperaturen erhitzt und nach Entfernung der flüchtigen Produkte auf die Peroxideingabetemperatur abgekühlt oder aufgeheizt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Additive in der Reihe ihrer abnehmenden Schmelzpunkte zugegeben werden, wobei die Temperatur entsprechend dieser Reihe jeweils erniedrigt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß innerhalb eines mit einer Heiz-und Kühleinrichtung (3,4) versehenen Trommelgefäßes (1) ein Rührwerk (2) mit veränderbarer Drehzahl angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Trommelgefäß (1) als Durchlaufgefäß ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Trommelgefäß (1) ein Druckhaltesystem, insbesondere zur Druckerniedrigung aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Trommelgefäß (1) ein Gebläse (5) mit Abluftführung (6) zur Entfernung flüchtiger Komponenten aufweist.