DE3913773C2 - Verfahren zum Herstellen von Pellets aus ataktischem Polypropylen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Pellets aus ataktischem Poly­ propylen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 sowie 6.

Ataktisches Polypropylen kommt in der Form eines nicht- kristallinen, natürlich vorkommenden Nebenprodukts von Poly­ propylen vor, dessen Primärverwendung als ein Elastomer für Eindeckungsmaterialien ist. Kürzlich ist gefunden worden, ataktisches Polypropylen in der Form eines ataktischen Co­ polymers von Ethylen und Propylen, bekannt auch als atakti­ sches Poly-α-olefin, herzustellen. Polybuten kann diesem hergestellten ataktischen Polypropylen zugesetzt werden, um es von "Klebequalität" zu machen und es so einem breiteren Verwendungszweck in der Klebstoffindustrie zuzuführen.

Dieses Material ist ein natürlicher Klebstoff, welcher so klebrig ist, daß er sogar, auch wenn er bei Raumtemperatur fest ist, mit sich selbst klebt oder mit irgendetwas anderem mit dem er in Berührung kommt, einschließlich Teflon. Über­ dies ist es schwierig, es dem Verbraucher, sei es als Ein­ deckungsmaterial oder etwas anderes, in einer brauchbaren Form oder Zustand zuzuführen. Somit ist es, neben dem Prob­ lem, es zu transportieren, selbstisolierend, und daher müßten große und teure Vorrichtungen vorgesehen werden, um große Volumina davon in einem geschmolzenen Zustand (etwa 191°C) zu halten. Obwohl wie bei Asphalt große Anstrengun­ gen unternommen worden sind, es in relativ kleinen Kartonbe­ hältern zu verpacken, ist es nicht nur ein teures Verfahren, sondern auch ein Verfahren, welches das Entfernen des Behäl­ ters von dem ataktischen Polypropylen selbst vor der Verwen­ dung durch den Verbraucher erfordert.

Es ist vorgeschlagen worden, ataktisches Polypropylen in rela­ tiv dünnen Platten zu verpacken, welche ohne zu große Schwie­ rigkeit wieder geschmolzen werden können. Dabei wird das geschmolzene ataktische Polypropylen auf ein Band aus nicht-rostendem Stahl unter Wasser gegossen, wodurch seine Tendenz an dem Band haften zu bleiben, verringert werden soll. Die dünnen Platten sind jedoch nicht nur wegen ihrer Form und Größe schwierig zu handhaben und zu transportieren, sondern auch wegen ihrer Tendenz, aneinander oder an irgendetwas ande­ rem, mit dem sie in Berührung stehen, zu haften.

Es ist auch vorgeschlagen worden, ataktisches Polypropylen in eine Hülle aus Polypropylen zu extrudieren, welches nicht so klebrig ist, und welche dann in Segmente oder Pellets ge­ schnitten wird. Neben anderen Dingen ist jedoch die Co­ extrusion teuer und die Hülle wird bei einer relativ hohen Temperatur extrudiert und muß vor dem Schneiden gekühlt wer­ den. Dabei verbleiben auch sicherlich exponierte klebrige Oberflächen des ataktischen Polypropylens an den geschnitte­ nen Enden.

Aus der DE-OS 9 59 482 ist ein Verfahren zum Zerkleinern elastischer klebriger Materialien bekannt, bei denen während des Granulierens nacheinander 2 bis 15 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gewicht des klebrigen Materials, versprüht werden, Luft, die eine relative Luft­ feuchtigkeit von weniger als 60% und eine Temperatur von nicht mehr als 20°C mit dem versprühten Wasser in Berührung gebracht wird, so daß das Wasser im wesentlichen darin verdampft und gleichzeitig 2 bis 10 Gew.-% feinteiliges pulverförmiges Stäubemittel, bezogen auf das Gesamtgewicht des klebrigen Materials, mit dem zu zerschneidenden Ma­ terial in Berührung gebracht werden.

Die DE-OS 20 34 038 beschreibt rieselfähige Teilchen aus klebenden, formfesten Stoffen und ein Ver­ fahren zu deren Herstellung, wobei ataktisches Polypropylen und ataktisches Polybuten-1 an der Oberfläche mit einer Puderschicht aus einem mineralischen Stoff bedeckt werden.

Aus dem DE-GM 69 10 484 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der aus einem Extruder austretende klebefähige Massen von einem schnellkreisenden Schneidemesser granuliert werden. Um ein Zusammenkleben der abgeschnittenen Masseteilchen zu verhindern, werden sie mit einem Kühlluftstrom be­ aufschlagt, der ein Trennmittel enthält.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein ataktisches Poly­ propylen in einer geeigneten Form zum Verpacken und/oder Lagern beim Hersteller und Verbraucher bereitzustellen, und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen von Pellets aus ataktischem Polypropylen bereitzustellen, welche nicht aneinander haften, und welche von einer solchen Zusammensetzung und Größe sind, daß sie vom Verbraucher mit einem geringen Herstellungsaufwand sofort verwendet werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen. Gemäß der Erfindung wird ein Strang geschmolzenen, ataktischen Polypropylens durch eine Austrittsöffnung eines Extrusions­ kopfes extrudiert, ein Messer wird längs dem äußeren Ende der Austrittsöffnung bewegt, um den Strang in eine Aufeinan­ derfolge von Pellets zu schneiden, und die Pellets und das Messer werden im wesentlichen mit einer flüssigen Aufschlämmung eines staubförmigen Materials, welches inert gegenüber dem ataktischen Polypropylen ist, bedeckt, wenn das Messer den Strang in Pellets schneidet. Als Folge davon können die Pellets zum Verpacken und/oder Lagern, ohne daß sie aneinander oder mit irgendetwas anderem, mit dem sie in Kontakt treten können, haften, gesammelt werden. Darüber hinaus kann die Extrusionsaustrittsöffnung von einer solchen Größe sein und das Messer mit einer solchen Geschwin­ digkeit betrieben werden, daß Pellets von einer Größe ge­ bildet werden, die nicht nur zur Lagerung und/oder Verpackung geeignet sind, sondern auch leicht zur Verwendung von dem Ver­ braucher geschmolzen werden können. Weiterhin beeinträchtigt die Gegenwart des staubförmigen, mit dem ataktischen Polypro­ pylen inerten Materials auf keine Weise die Verwendung des Produkts, und muß so nicht von ihm entfernt werden.

Gemäß der Erfindung ist das staubförmige Material in einer flüssigen Aufschlämmung ent­ halten, welche den Pellets und dem Messer zugeführt wird, wobei die Aufschlämmung mindestens 75 Volumen-% Teilchen des staubförmigen Materials und ein oberflächenaktives Mittel ent­ hält. So enthält die Vorrichtung einen Behälter für die Auf­ schlämmung zusammen mit einer Einrichtung zum Ziehen der Auf­ schlämmung aus dem Behälter und Zuführung zu den Pellets und dem Messer durch Schläuche sowie eine Einrichtung zur Rückfüh­ rung der Aufschlämmung und der Teilchen, welche nicht auf den Pellets und dem Messer haften, in den Behälter.

Gemäß der Erfindung weist der Extrusionskopf bevorzugt eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen auf, durch welche die Stränge gleichzeitig extrudiert und in Pellets durch das Messer geschnitten werden, und Ventile, welche mit jeder Austrittsöffnung in Verbindung stehen, so daß im wesent­ lichen gleichförmige Durchflußgeschwindigkeiten des atakti­ schen Polypropylens durch sie aufrechterhalten werden. Auch weist das Messer eine Öffnung auf, durch welche die extrudier­ ten Stränge hindurchgeleitet werden, und Schneidekanten an sich gegenüberstehenden Seiten der Öffnung, um die Stränge ab­ zutrennen, wenn das Messer hin- und herbewegt wird.

Zusätzlich zum Extrusionskopf weist die Vorrichtung eine Einrichtung auf, in welcher festes, ataktisches Polypropylen erwärmt werden kann, um es zu schmel­ zen, und anschließend auf eine Temperatur, bei welcher es halbfest beim Verlassen des Extrusionskopfes ist, gekühlt werden kann. Insbesondere weist sie ein Heizgerät zum Aufneh­ men und Schmelzen des festen, ataktischen Polypropylens, einen Dünnwand-Wärmeaustauscher, in welchem das geschmolzene atakti­ sche Polypropylen auf eine Temperatur von ca. 82°C bis 99°C gekühlt werden kann, und eine Einrichtung zum Pumpen des geschmolzenen ataktischen Polypropylens von dem Heizgerät zu dem Wärmeaustauscher und von dem Wärmeaustauscher zum Extrusionskopf auf.

So ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung die Verwendung von im wesentlichen standardisierten Ausrüstungen, wie Wärme­ behälter, Dünnwand-Wärmeaustauscher, Extrusionsköpfe sowie für sie geeignete Verbindungsleitungen, und Pumpen, Behälter, Schläuche und dergleichen zur Handhabung des staubförmigen Materials in der flüssigen Aufschlämmung.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile ver­ wendet werden.

In ihnen zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung von Pellets aus ataktischem Polypropylen,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung, teilweise in Aufsicht und teilweise im Schnitt, des Extrusionskopfes und der Einrichtung, durch welche die Aufschlämmung des staubförmigen Materials in das dem extrudierten Strang und dem Messer anliegende Gehäuse gepumpt wird,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Extrusionskopf gemäß Fig. 2 entlang der Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Extrusionskopfes entlang der Linie 4-4 gemäß Fig. 2.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist einen Behälter 20 auf, in welchem festes, ataktisches Polypropylen aufgenommen und auf 191°C oder mehr erwärmt werden kann, um es in ge­ schmolzenem Zustand zu halten. Stickstoff kann im oberen Be­ reich des Behälters durch eine Leitung 21 zugeführt werden, um eine Stickstoffschicht über der Oberfläche des geschmolze­ nen ataktischen Polypropylens bereitzustellen. Nach Erhitzen auf die gewünschte Temperatur wird das geschmolzene ataktische Polypropylen einem Dünnwand-Wärmeaustauscher 22 durch eine Leitung 23, welche den Behälter mit seinem unteren Ende mit dem Aufstrom- oder rechtsseitigen Ende des Wärmeaustauschers verbindet, zugeführt. Die Leitung 23 enthält ein Ventil 24 zum Öffnen und Schließen dieser Leitung und eine zahnradartige Pumpe 25 zum Pumpen des geschmolzenen ataktischen Polypropy­ lens in den Wärmeaustauscher.

Der Wärmeaustauscher 22 weist eine innere zylindrische Umhül­ lung 26, in welcher das ataktische Polypropylen aufgenommen ist, und eine Mehrzahl von auf einem Zentralschaft 28 in Po­ sition angeordneten Schabern 27 auf, um die Innenwand der Um­ hüllung 26 durch Drehung des Schafts mittels eines Motors 29 abzuschaben. Auf diese Weise wird verhindert, daß das ge­ schmolzene ataktische Polypropylen auf der Innenwand der Um­ hüllung anhaftet, wenn es von dem Einlaßende zum Auslaßende der Umhüllung, an der es aus dem Wärmeaustauscher durch eine Leitung 30 ausgeführt wird, gepumpt wird.

Der Wärmeaustauscher 22 weist auch eine Außenumhüllung 31 auf, welche die Innenumhüllung unter Ausbildung eines ringförmigen Raums 32 umgibt, in welchem ein Kühlmittel zirkuliert werden kann, um die Temperatur des geschmolzenen ataktischen Polypropylens von ca. 191°C bei welcher es in den Wärmeaustauscher eintritt, auf 82°C bis 99°C, bei welcher es aus dem Wärmeaustauscher austritt, um in die Leitung 30 einzu­ treten, abzukühlen. Zu diesem Zweck befindet sich ein geeignetes Kühlmittel in einem Behälter 33, welcher in einer Leitung, die den ringförmigen Raum am rechtsseitigen Ende der Außenumhüllung des Wärmeaustauschers mit dem ringförmigen Raum am Abström- oder linksseitigen Ende verbindet, angeord­ net ist. Insbesondere wird das Kühlmittel durch die Leitung und den ringförmigen Raum mittels einer Pumpe 35, vorzugsweise in der durch die Pfeile in der Leitung 34 ge­ zeigten Flußrichtung gepumpt. Das Kühlmittel wird vor der Rückführung in den Behälter 33 mittels eines Gebläses 36 zum Zirkulieren von Luft über eine Schlange 37 in der Leitung ge­ kühlt.

Die Leitung 30 führt von dem Wärmeaustauscher zu einem Extru­ sionskopf 40, um das ataktische Polypropylen dem Extrusions­ kopf in seinem halbfesten Zustand zuzuführen. Der Raum zwi­ schen dem Wärmeaustauscher und dem Extrusionskopf kann sehr klein sein, und in der Tat können sie ganz nahe beieinanderlie­ gend sein, wobei sichergestellt wird, daß das geschmolzene ataktische Polypropylen bei der für Extrusionszwecke geeigne­ ten, gewünschten Temperatur gehalten wird. Eine weitere Lei­ tung 41 verbindet die Leitung 30 mit dem Behälter 20, und Ventile 42 und 43 sind in der Leitung 41 und in der Leitung 30 jeweils zwischen der Leitung 41 und dem Extrusions­ kopf 40 eingebracht. So wird, wenn das Extrusionsverfahren durchgeführt wird, das Ventil 42 geschlossen und das Ventil 43 geöffnet sein. Andererseits wird, wenn das Extrusions­ verfahren unterbrochen wird, das Ventil 43 geschlossen und das Ventil 42 geöffnet sein, um zu ermöglichen, daß das ge­ schmolzene Polypropylen in den Behälter 20 rückgeführt und somit wieder erwärmt wird.

Wie am besten in den Fig. 2 bis 4 gezeigt, weist der Extru­ sionskopf 40 rechtsseitig einen seitlich verlängerten Behäl­ ter 44 auf, an dem die Leitung 30 angeschlossen ist, und vier Leitungen 45, welche sich zwischen Öffnungen am linksseitigen Ende des Behälters und Austrittsöffnungen bildenden Öffnungen, welche an einer gemeinsamen Wand 46 an der linken Seite des Behälters angeordnet sind, erstrecken. Ein Ventil 47 ist in jeder Leitung 45 eingebracht, um das Ausmaß des Durchgangs durch die Leitung zu steuern und so einen im wesentlichen gleichförmigen Fluß ataktischen Polypropylens durch jede der Leitungen sicherzustellen. Auf jeden Fall werden bei geöffne­ ten Ventilen vier Stränge ataktischen Polypropylens aus dem Extrusionskopf in seitlich beabstandeter, nebeneinander gela­ gerter Beziehung extrudiert.

Weiter weist die Vorrichtung ein Messer 48 auf, welches sich seitlich quer des linksseitigen Endes der Wand erstreckt und zur Hin- und Herbewegung quer zur Extrusionsrichtung der Stränge angeordnet ist. Insbesondere ist das Messer innerhalb Führungen 49 zur Hin- und Herbewegung benachbarter Austritts­ öffnungen angeordnet, so daß die Stränge in Segmente ge­ schnitten werden, wenn sie aus den Austrittsöffnungen austre­ ten. So weist das Messer eine breite Öffnung 50, wie am besten in Fig. 4 gezeigt ist, auf, durch welche in einer neutralen, senkrechten Position die zu extrudierenden Stränge austreten, und Schneidekanten 51 und 52 längs der oberen und unteren Kan­ ten der Öffnung, um die Stränge gleichzeitig in Segmente so­ wohl in Abwärts- und Aufwärtsbewegung des Messers zu schneiden.

Wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt, ist das Messer in einer Abwärtsbewegung, um ein Pellet P von dem Strang abzutrennen, wie es durch die unterbrochenen Linien der Fig. 2 gezeigt ist. Wie vorher erwähnt, kann die Extrusionsgeschwindigkeit und Zeit der Hin- und Herbewegung des Messers kontrolliert wer­ den, um ein Pellet von gewünschter Größe zu schneiden. Wie ebenfalls in Fig. 2 bis 4 zu sehen ist, ist das Messer ange­ paßt, um mittels eines auf dem Extrusionskopf mittels einer Halterung 54 angeordneten Luftzylinders 53 und mit der Oberkante des Messers mittels eines Bügels 55 hin- und herbewegt zu werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Gehäuse 60 am Extrusionskopf angebracht, um im wesentlichen einen Raum um die Austrittsöff­ nungen in dem Kopf und das Schneidemesser zu umhüllen. Dieses Gehäuse kann aus jedem geeigneten Material gemacht sein, wie z. B. aus einem Stoff- oder Kunststoffbehälter. Ferner weist die Vorrichtung einen wasserenthal­ tenden Behälter 70 auf, dem das staubförmige Material unter Ausbildung einer Aufschlämmung zugesetzt ist. Die Aufschläm­ mung wird aus dem Behälter mittels einer in der Leitung 65 ange­ ordneten Pumpe 66 gezogen, welche den Behälter mit Schläuchen 62 verbindet, wobei die Schläuche an ihren Enden Düsen aufweisen und so angeordnet sind, um die Aufschlämmung auf die Pellets und das Messer aufzubringen, wenn der Strang in Pellets geschnitten wird, um im wesentlichen die Pellets und das Messer mit dem Material zu bedecken.

Wie in Fig. 1 gezeigt, fallen die Pellets P vom äußeren Ende der Austrittsöffnungen in dem Extrusionskopf auf ein Sieb 63 auf der oberen Seite eines Schüttlers 64. Dadurch fällt überschüssige Aufschlämmung durch das Sieb 63 des Schüttlers 64, welcher die Pellets trennt, und anschließend durch Öffnungen in dem Schüttler zurück in den Behälter 70. Soweit benötigt, wird zusätzliches staubförmiges Material dem Behälter zuge­ setzt, um die Aufschlämmung bei einer gewünschten Dichte zu halten. Wie vorher erwähnt, sollte die Aufschlämmung min­ destens 75 Volumen-% Teilchen des staubförmigen Materials enthalten. Die erhaltene pastenförmige Zusammensetzung der Aufschlämmung sowie die Zugabe eines oberflächenaktiven Mit­ tels ist hilfreich, die Haftung der Teilchen auf der Ober­ fläche der Pellets und des Messers zu maximieren.

Wie vorher beschrieben, kann der Staub jegliches Material sein, welches inert gegenüber ataktischem Polypropylen ist, wie Talk, Polyethylen oder Polypropylen. In jedem Fall ent­ hält der Staub feine Fasern, welche zu einer Überlappung füh­ ren und so im wesentlichen die äußere klebrige Oberfläche der Pellets bedecken. Talk mit einer Größe von 0,0373 mm (400 mesh) wurde als zufriedenstellend für diese Zwecke gefun­ den.

Wenn die Pellets P abwärts über das Ende des Siebes 63 fallen, fallen sie in ein Bad einer Abschreckflüssigkeit in einem Be­ hälter 67. Ab diesem Punkt können die gehärteten Pellets zum Verpacken und/oder Lagern wie vorher beschrieben gesammelt werden.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das Wasser, sogar bei Raumtemperatur, als ein Kühlmittel wirkt, um die Schale bzw. die Haut der selbst­ isolierenden Pellets zu härten und somit ein Eindringen der Teilchen zu verhindern, welche die Pellets kontaminieren würden. Zur gleichen Zeit fördert das Kühlmittel die Haftung der Teilchen auf der Haut mehr als das Schmelzen und das Auf­ bauen auf der Haut, welches andererseits eintreten könnte, wenn die Teilchen in Luft eingebracht aufgetragen würden. Weiterhin verhindert die Aufnahme der Teilchen in einer Auf­ schlämmung das Kontaminieren der Atmosphäre.

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen von Pellets aus ataktischem Polypropylen oder anderen amorphen Poly-alpha-Olefinen von hoher Oberflächenklebrigkeit und niederer thermischer Leitfähigkeit, bei dem wenigstens ein Strang von ge­ schmolzenem ataktischem Polypropylen extrudiert, der Strang mittels eines Messers in aufeinanderfolgende Pellets geschnitten und die Pellets und das Messer mit einem, mit dem ataktischen Polypropylen inerten staub­ förmigen Material im wesentlichen bedeckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das staubförmige Material als flüssige Aufschlämmung auf­ gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung in ein die Schneidstelle umgebendes Gehäuse eingeblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht auf den Pellets und/oder dem Messer haftende Aufschlämmung wiedergewonnen und in das Gehäuse zurück­ geführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine mindestens 75 Vol.-% Teilchen des staubförmigen Materials und ein oberflächenaktives Mittel enthaltende Aufschlämmung eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als staubförmiges Material Talk, Polypropylen oder Poly­ ethylen eingesetzt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Schmelz- und Extrudiereinrichtung, einem Extrusionskopf mit mindestens einer Austrittsöffnung für einen Strang und einer dem Extrusionskopf zugeordneten Schneideeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideeinrichtung ein zur Hin- und Herbewegung quer zum äußeren Ende der Austrittsöffnung des Extrusionskopfes (40) angebrachtes Messer (48) aufweist und daß eine Einrichtung zum Halten des staubförmigen Materials in einer flüssigen Aufschlämmung und zum Einblasen der Aufschlämmung in ein dem Extrusionskopf (40) benachbart angeordnetes, den extrudierten Strang und das Messer (48) umgebendes Gehäuse (60) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (70) zum Wiedergewinnen der nicht auf den Pellets (P) und/oder dem Messer (48) haftenden Aufschlämmung und eine Einrichtung (62, 65, 66) zur Rückführung vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Messer (48) eine Öffnung (50), durch welche der Strang extrudiert wird, und sich gegenüberstehende Klingen zum Schneiden eines Pellets (P) während jeder Hin- und Herbewegung aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Extrusionskopf (40) eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen aufweist, wobei jeder Austrittsöffnung (50) ein Ventil (42, 43) zum Aufrechterhalten von im wesentlichen gleichförmigen Durchtrittsgeschwindigkeiten vorgeschaltet ist.