DE60308038T2

DE60308038T2 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung einer kautschuk, kohlenwasserstoffharz und lösungsmittel enthaltenden zusammensetzung

Info

Publication number: DE60308038T2
Application number: DE60308038T
Authority: DE
Inventors: Gianfranco Maris
Original assignee: Maris Fratelli SpA
Current assignee: Maris Fratelli SpA
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2023-07-01
Also published as: DE60308038D1; ES2270106T3; WO2004005007A1; ITTO20020578A1; EP1539457A1; US20050228076A1; JP2005531442A; AU2003249905A1; BR0312540A; CN100400266C; JP4340628B2; CN1675046A; BR0312540B1; ITTO20020578A0; EP1539457B1; ATE337903T1; US7875221B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Produktion einer Zusammensetzung, die eine Klebstoffrezeptur ist und Kautschuk, Kohlenwasserstoffharz und ein Lösungsmittel umfasst.
Die US-A-4 906 421 offenbart ein Verfahren zur Zubereitung einer Klebstoffrezeptur unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders, wobei das Lösungsmittel in einer oder mehreren Lösungsmittelentfernungseinheiten beseitigt wird und eine lösungsmittelfreie Zusammensetzung extrudiert wird.
Der Artikel „Producing Adhesives and Sealants with a Twin-Screw Componder", Adhesives & Sealants Industry, Juni/Juli 1998, Seiten 44 bis 51, offenbart ein Verfahren zur Produktion von Heißschmelzklebern und Dichtungsmitteln in einem Doppelschnecken-Extruder, der einen Schmelzbereich und einen Entgasungsabschnitt aufweist, in dem Luftporen, Wasser und flüchtige Bestandteile beseitigt werden.
Die US-A-4 028 302 offenbart ein Verfahren zur Zubereitung von Acrylnitrilpolymer-Lösungen unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders.
Gemäß eines weiteren Standes der Technik werden die Klebstoffrezepturen in einer Lösungsvorrichtung hergestellt, bei der die verschiedenen Bestandteile durch ein „Batch-" Verfahren zugegeben werden und- zusammen belassen werden, bis das Lösungsmittel den Kautschuk und den Kohlenwasserstoffharz sowie andere vorhandene Zusatzstoffe aufgelöst hat. Jedoch garantiert dieses Verfahren nicht die Gleichmäßigkeit der Eigenschaften der verschiedenen Herstellungs-Batches einer bestimmten Zusammensetzung.
Um dieses Problem zu vermeiden, ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur kontinuierlichen Produktion einer Zusammensetzung wie in Anspruch 1 definiert.
Die Verwendung eines kontinuierlichen Produktionssystems garantiert die Reproduzierbarkeit der Eigenschaften der endgültigen Zusammensetzung über einen Zeitraum hinweg. Tatsächlich garantieren die Kontrollsysteme, mit denen ein Extruder üblicherweise ausgestattet ist, dass die Verfahrensparameter – wie z.B. die Zeitspanne im Extruder, der Energieaufwand, die pro Produkteinheit bereitgestellt wird, die Umdrehungszahl der Schnecken pro Zeiteinheit, das Wärmeprofil und dergleichen – welche diese Eigenschaften beeinflussen, über einen Zeitraum hinweg beibehalten werden.
Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung eines Doppelschneckenextruders, vorzugsweise mit co-rotierenden Schnecken, ein effektives Mischen der verschiedenen Bestandteile der zu erreichenden Zusammensetzung, wobei eine Reduktion des Lösungsmittelgehaltes der Zusammensetzung ermöglicht wird, üblicherweise von Werten von etwa 65 % auf Werte von etwa 45–50 %. Diese Reduktion ist insbesondere signifikant in Hinblick auf die Tatsache, dass die Wiedergewinnung des Lösungsmittels aus der endgültigen Zusammensetzung erhebliche Kosten umfasst und dass jedenfalls eine bestimmte Menge Lösungsmittel – proportional zur anfangs vorhandenen – nach außen dispergiert, was Umweltzerstörung sowie wirtschaftlichen Verlust zur Folge hat.
Das Verfahren der Erfindung sieht die Zugabe wenigstens eines Teils des Lösungsmittels (26) an einer Stelle des Extruders vor, die sich nach dem Anfangsabschnitt befindet. Vorzugsweise wird das Lösungsmittel an mehreren verschiedenen Stellen zugegeben, die sich nach dem Anfangsabschnitt des Extruders befinden. Zum Beispiel kann die erste Zugabe des Lösungsmittels in einem Abstand von mindestens 4 D (wobei D den Durchmesser einer der zwei Extruderschnecken kennzeichnet) vom Anfangsabschnitt des Extruders (10) stattfinden, zum Beispiel 20 D vom Anfangsabschnitt des Extruders.
Vorteilhafterweise wird in dem Teilbereich des Extruders, der sich vor der Stelle befindet, an der die erste Zugabe von Lösungsmittel (26) durchgeführt wird, die Temperatur innerhalb eines Bereichs zwischen 60°C und 120°C gehalten, während in dem Teilbereich des Extruders (10), der sich nach der Stelle befindet, an der die erste Zugabe von Lösungsmittel (26) durchgeführt wird, die Temperatur innerhalb eines Bereichs zwischen 40°C und 80°C gehalten wird, wobei die Temperatur im vorderen Teilbereich höher ist als die im hinteren Teilbereich.
Der verwendete Kautschuk kann aus der Gruppe der Naturkautschuks, synthetischen Kautschuks und Mischungen daraus ausgewählt werden, zum Beispiel Styrol-Isopren-Styrol (SIS), Styrol-Butadien-Styrol (SBS) und Naturkautschuk (NR).
Wie bekannt ist, ist ein Kohlenwasserstoffharz ein Harz, das durch die Polymerisation von ungesättigten Bestandteilen von Steinkohlenteer, Harz oder Mineralöl hergestellt wird. Vorzugsweise werden Kohlenwasserstoffe mit klebrigmachenden Eigenschaften verwendet, zum Beispiel der Art und Mischungen daraus, die unter dem Namen Escorez oder Wing-tack vertrieben werden.
Das Lösungsmittel wird zum Beispiel aus der Gruppe von Hexan, Pentan, Dichlorpropan und von Mischungen daraus ausgewählt.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Darin zeigt bzw. zeigen:
1 schematisch einen Doppelschneckenextruder, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt ist.
2 und 3 schematisch jeweilige Doppelschneckenextruder, in denen weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt sind.
Ein Verfahren zur kontinuierlichen Produktion einer Zusammensetzung, die Kautschuk, Kohlenwasserstoffharz und ein Lösungsmittel umfasst, sieht die Verwendung (1) eines Doppelschneckenextruders 10 vor, zum Beispiel mit co-rotierenden Schnecken.
Es sind im Extruder 10 ein erster Abschnitt 12, ein zweiter Abschnitt 14, ein dritter Abschnitt 16 und ein vierter Abschnitt 18 unterschieden, die nacheinander angeordnet sind. Der erste Abschnitt 12 weist eine Länge gleich 16 D auf (wobei D den Durchmesser einer der zwei Schnecken des Extruders 10 kennzeichnet), der zweite Abschnitt 14 weist eine Länge gleich etwa 12 D auf, der dritte Abschnitt 16 weist eine Länge gleich etwa 12 D auf und der vierte Abschnitt 18 weist eine Länge gleich etwa 16 D auf.
Kautschuk 20, Kohlenwasserstoffharz 22 sowie herkömmliche Zusatzstoffe 24, zum Beispiel Oxidiermittel, werden am Anfang des ersten Abschnitts 12 eingebracht. Die Temperatur des ersten Abschnitts 12 wird zwischen 60°C und 120°C gehalten. Die Homogenisierung der eingebrachten Bestandteile findet im ersten Abschnitt 12 statt.
Ein Teil von zwischen 5 % und 20 % des gesamten Lösungsmittels 26 wird am Anfang des zweiten Abschnitts 14 eingebracht. Die Temperatur im zweiten Abschnitt 14 wird zwischen 30°C und 80°C gehalten. Ein Auflösen der restlichen Bestandteile im Lösungsmittel 26 findet im zweiten Abschnitt 14 statt.
Ein weiterer Teil von zwischen 5 % und 20 % des gesamten Lösungsmittels 26 wird am Anfang des dritten Abschnitts 16 eingebracht. Die Temperatur im dritten Abschnitt 16 wird zwischen 20°C und 60°C gehalten. Ein weiters Auflösen der restlichen Bestandteile im Lösungsmittel 26 findet im dritten Abschnitt 16 statt.
Weitere Teile des Lösungsmittels 26 werden am Anfang und entlang des vierten Abschnitts 18 eingebracht, sodass die gewünschte Gesamtmenge des Lösungsmittels erreicht wird. Die Temperatur im vierten Abschnitt 18 wird zwischen 20°C und 40°C gehalten. Ein vollständiges Auflösen der restlichen Bestandteile im Lösungsmittel 26 wird im vierten Abschnitt 18 erreicht. Die Temperatur der am Auslass des Extruders 10 hergestellten Zusammensetzung muss notwendigerweise geringer sein als der Siedepunkt des verwendeten Lösungsmittels 26.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Produktionsverfahrens wird mit Bezug auf 2 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel sind im Extruder 10 ein erster Abschnitt 12, ein zweiter Abschnitt 14, ein dritter Abschnitt 16, ein vierter Abschnitt 18 und ein fünfter Abschnitt 28 unterschieden, die nacheinander angeordnet sind. Der erste Abschnitt hat eine Länge von etwa 12 D, der zweite Abschnitt 14 hat eine Länge von etwa 8 D, der dritte Abschnitt hat eine Länge von etwa 12 D, der vierte Abschnitt hat eine Länge von etwa 8 D und der fünfte Abschnitt hat eine Länge von etwa 16 D.
Kautschuk 20, ein Teil von zwischen 30 % und 50 % des gesamten Kohlenwasserstoffharzes 22 sowie Zusatzstoffe 24 werden am Anfang des ersten Abschnitts 12 eingebracht. Die Temperatur im ersten Abschnitt 12 wird zwischen 60°C und 120°C gehalten. Die Homogenisierung der eingebrachten Bestandteile findet im ersten Abschnitt 12 statt.
Der verbliebene Teil des Kohlenwasserstoffharzes 22 wird am Anfang des zweiten Abschnitts 14 eingebracht. Die Temperatur im zweiten Abschnitt 14 wird zwischen 60°C und 80°C gehalten. Die weitere Homogenisierung der eingebrachten Bestandteile findet im zweiten Abschnitt 14 statt.
Ein Teil von zwischen 5 % und 20 % des gesamten Lösungsmittels 26 wird am Anfang des dritten Abschnitts 16 eingebracht: Die Temperatur im dritten Abschnitt 16 wird zwischen 30°C und 80°C gehalten. Ein Auflösen der restlichen Bestandteile im Lösungsmittel 26 findet im dritten Abschnitt 16 statt.
Ein weiterer Teil von zwischen 5 % und 20 % des gesamten Lösungsmittels 26 wird am Anfang des vierten Abschnitts 18 eingebracht. Die Temperatur im vierten Abschnitt 18 wird zwischen 20°C und 60°C gehalten. Ein weiteres Auflösen der restlichen Bestandteile im Lösungsmittel 26 findet im vierten Abschnitt 18 statt.
Weitere Teile des Lösungsmittels 26 werden am Anfang und entlang des fünften Abschnitts 28 eingebracht, sodass die gewünschte Gesamtmenge des Lösungsmittels erreicht wird. Die Temperatur im fünften Abschnitt 28 wird zwischen 20°C und 40°C gehalten. Ein vollständiges Auflösen der restlichen Bestandteile im Lösungsmittel 26 wird im fünften Abschnitt 28. Die Temperatur der am Auslass des Extruders 10 hergestellten Zusammensetzung muss notwendigerweise geringer sein als der Siedepunkt des verwendeten Lösungsmittels 26.
Ein weiters Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Produktionsverfahrens wird mit Bezug auf 3 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel sind im Extruder 10 ein erster Abschnitt 12, ein zweiter Abschnitt 14 und ein dritter Abschnitt 16 unterschieden, die nacheinander angeordnet sind. Der erste Abschnitt 12 hat eine Länge von etwa 20 D, der zweite Abschnitt hat eine Länge von etwa 12 D und der dritte Abschnitt hat eine Länge von etwa 24 D.
Kautschuk 20, Kohlenwasserstoffharz 22 und Zusatzstoffe 24 werden am Anfang des ersten Abschnitts 12 eingebracht und ein Teil von zwischen 2 % und 10 % des gesamten Lösungsmittels 26 wird in einem Abstand von 4 D vom Anfangsabschnitt des Extruders 10 eingebracht. Die Temperatur des ersten Abschnitts 12 wird zwischen 40°C und 80°C gehalten. Die Homogenisierung der eingebrachten Bestandteile findet im ersten Abschnitt 12 statt.
Ein Teil von zwischen 5 % und 20 % des gesamten Lösungsmittels 26 wird am Anfang des zweiten Abschnitts 14 eingebracht. Die Temperatur im zweiten Abschnitt 14 wird zwischen 30°C und 60°C gehalten. Ein Auflösen der restlichen Bestandteile im Lösungsmittel 26 findet im zweiten Abschnitt 14 statt.
Weitere Teile des Lösungsmittels 26 werden am Anfang und entlang des dritten Abschnitts 16 eingebracht, sodass die gewünschte Gesamtmenge des Lösungsmittels erreicht wird. Die Temperatur im dritten Abschnitt 16 wird zwischen 20°C und 40°C gehalten. Ein vollständiges Auflösen der restlichen Bestandteile im Lösungsmittel 26 wird im dritten Abschnitt 16 erreicht. Die Temperatur der am Auslass des Extruders 10 hergestellten Zusammensetzung muss notwendigerweise geringer sein als der Siedepunkt des verwendeten Lösungsmittels 26.
Selbstverständlich bleibt das Prinzip der Erfindung dieselbe, wobei die Details der Konstruktion und der Ausführungsbeispiele hinsichtlich der rein beispielhaft beschriebenen weit variieren können, ohne dabei von der Reichweite der Ansprüche abzuweichen.

Claims

Ein Verfahren zur kontinuierlichen Produktion einer Zusammensetzung, die eine Klebstoffrezeptur ist und Kautschuk (20), Kohlenwasserstoffharz (22) und ein Lösungsmittel (26) umfasst, unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders (10), wobei das Verfahren eine Zugabe wenigstens eines Teils des Lösungsmittels (26) an einer Stelle des Extruders (10) vorsieht, die sich nach dem Anfangsabschnitt befindet, und wobei die Temperatur der durch Auflösen des genannten Kautschuk (20) und des Kohlenwasserstoffharzes (22) im Lösungsmittel (26) hergestellten Verbindung am Auslass des Extruders (10) geringer ist als der Siedepunkt des Lösungsmittels (26).
Ein Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine erste Zugabe von Lösungsmittel (26) in einem Abstand von mindestens 4 D vom Anfangsabschnitt des Extruders (10) stattfindet.
Ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Lösungsmittel (26) an mehreren verschiedenen Stellen, die sich nach dem Anfangsabschnitt des Extruders (10) befinden, zugegeben wird.
Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in dem Teilbereich des Extruders (10), der sich vor der Stelle befindet, an der die erste Zugabe von Lösungsmittel (26) durchgeführt wird, die Temperatur innerhalb eines Bereichs zwischen 60°C und 120°C gehalten wird, während in dem Teilbereich des Extruders (10), der sich nach der Stelle befindet, an der die erste Zugabe von Lösungsmittel (26) durchgeführt wird, die Temperatur innerhalb eines Bereichs zwischen 40°C und 80°C gehalten wird, wobei die Temperatur im vorderen Teilbereich höher ist als die im hinteren Teilbereich.
Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das die Zugabe wenigstens eines Teil des Kohlenwasserstoffharzes (22) an einer Stelle des Extruders (10) vorsieht, die sich nach dem Anfangsabschnitt befindet.
Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Kautschuk (20) aus der Gruppe der Naturkautschuks, synthetischen Kautschuks und Mischungen daraus ausgewählt wird.
Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kohlenwasserstoffharz (22) klebrigmachende Eigenschaften aufweist.
Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Lösungmittel (26) aus der Gruppe von Hexan, Pentan, Dichlorpropan und von Mischungen daraus ausgewählt wird.
Ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Doppelschneckenextruder (10) co-rotierende Schnecken aufweist.