DE69728785T2

DE69728785T2 - Verfahren zum bearbeiten von polymeren

Info

Publication number: DE69728785T2
Application number: DE69728785T
Authority: DE
Inventors: Guy Henry STEVENS
Original assignee: Pvaxx Technologies Ltd
Current assignee: Pvaxx Research and Development Ltd
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: US6544452B1; CN1256659A; EP0946344B1; AU5328898A; ES2215244T3; DE69728785D1; GB9626209D0; WO1998026911A1; AU742856B2; GB2320456B; GB2320456A; JP2001506195A; US20030201566A1; EP0946344A1; CN1102883C

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Kunststoffmaterialien im Allgemeinen, insbesondere, aber nicht ausschließlich aus Polymeren, die vor der Herstellung compoundiert werden müssen, und/oder Polymeren, die für eine Wärmebehandlung empfindlich sind.
Viele Polymere werden aus einem Polymerisationsreaktor als relativ grobes Pulver oder Granulat hergestellt. Vor dem Extrudieren oder Formen zu einem endgültigen Kunststoffprodukt muss das Polymer üblicherweise mit anderen Bestandteilen compoundiert werden, z.B. Schmiermitteln, Stabilisierungsmitteln, Füllstoffen, Schäummitteln, farbgebenden Mitteln, Flammhemmern, Mitteln zur Verbesserung des Fließvermögens und dergleichen.
Es ist möglich, die Bestandteile unmittelbar vor dem Extrudieren oder Formen des endgültigen Produkts zu vermischen oder dem Material während des Extrudierens Bestandteile zuzusetzen. Allerdings ist es oft sehr schwierig, eine verlässliche Dispersion aller Additive im Pulver zu erreichen, um ein gleichmäßiges Produkt zu erhalten. Außerdem ist es nicht einfach, mit dem pulverisierten Material zu arbeiten, weil es Brücken bilden und Maschinen verstopfen kann. Das pulverisierte Material kann auch stauben, so dass die Maschinenführer beim Umgang damit Masken und andere Schutzkleidung tragen müssen. Deshalb vermeidet man wo möglich die Verwendung von pulverisiertem Material.
Ein alternatives Verfahren besteht darin, die erwünschten Bestandteile zu mischen und das Gemisch dann zu schmelzen und zu extrudieren, um Pellets herzustellen. Die Pellets können vom Endverbraucher verlässlicher in einen Extruder eingespeist werden, und im Umgang damit sind weniger spezielle Vorsichtsmaßnahmen erforderlich. Außerdem können die Bestandteile in den Pellets gleichmäßiger gemischt werden. Dieses Verfahren ist bei einigen Thermoplasten wie Polyethylen erfolgreich angewendet worden.
Ein Problem bei diesem Verfahren besteht darin, dass signifikanter Energieaufwand erforderlich ist, um die Pellets zu formen, so dass das Endprodukt teurer wird.
GB-1 397 127 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Pellets, bei dem ein thermoplastisches Polymer aus einem α-Olefin mit vorgegebener Teilchenverteilung und einem Schmelzindex von weniger als 100 und Glasfasern in einem Trockenmixer vermischt und kalt zu Pellets verdichtet werden; laut Offenbarung sollen damit Probleme vermieden werden, die angeblich auf die Gegenwart von Wasser in den gebildeten Pellets zurückzuführen sind.
In den Ansprüchen 1 sowie 8 bis 10 geht es um das Konzept, rückständige oder sonstige Feuchtigkeit als Bindemittel für kalt gepresstes polymeres Beschickungsmaterial, das einen Compoundierungsbestandteil umfasst, zu verwenden.
US-A-5,176,751 offenbart ein bröckeliges Farbkonzentratpellet, in dem ein Wachsträger das Pigment in Pelletform zusammenhält.
EP-A-0 169 382 offenbart die Herstellung staubfreier Pellets aus Pulvern unter Verwendung eines löslichen polymeren Bindemittels.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass viele Zusammensetzungen nicht ganz wärmestabil sind, sondern empfindlich auf die Wärmegeschichte der Zusammensetzung reagieren. Spezielle Probleme entstehen bei Polymeren wie PVA (Polyvinylalkohol) und PVC (Polyvinylchlorid), können jedoch auch bei vielen verschiedenen Kunststoffmaterialien auftreten, je nach Art sowohl der Polymere als auch der Compoundierungsbestandteile. Das Ergebnis dieser Wärmeempfindlichkeit sieht so aus, dass das Produkt für Schwankungen sowohl im anfänglichen Pelletbildungsverfahren als auch im Extrusionsverfahren anfällig ist.
Normalerweise kann man zwar eine zufriedenstellende Extrusion erreichen, indem man die endgültigen Extrusionsparameter einstellt sowie das Pelletbildungsverfahren entsprechend steuert (z.B. indem man die Pellets bei relativ niedrigen Temperaturen schmilzt und sie rasch abkühlt, um einen Abbau durch Wärme zu verhindern), doch bei der Optimierung der Extrusionsparameter kann ein signifikanter Anteil des Produktes verschwendet werden. Dieses Problem ist bei Produkten, die besonders wärmeempfindlich sind, wie z.B. biologisch abbaubaren Produkten oder Klebstoffen auf PVA-Basis, noch akuter, denn in den ersten zwanzig Minuten der Produktion nach jedem Start der Maschine kann typischerweise Ausschuss anfallen; außerdem kann nach jedem Anhalten der Maschine eine Reini gung erforderlich sein. Bei einer Maschine, die viele Tonnen pro Stunde extrudieren kann, ist dies eine große Verschwendung.
Aufgrund der Schwierigkeiten, eine verlässliche Extrusion zu erreichen, sind die Endkosten trotz der preiswerten Grundbestandteile für biologisch abbaubare Kunststoffe auf PVA-Basis derzeit signifikant höher als für Produkte auf Polyethylenbasis, was zum Teil auf die vorstehenden Produktionsprobleme zurückzuführen ist. Wenn es möglich wäre, diese Probleme zu verringern, könnten biologisch abbaubare Kunststoffe häufiger verwendet werden.
Bei der Erfindung geht es um die Bereitstellung einer Polymerbeschickung, die einige oder sogar alle der vorstehenden Probleme löst. Mit Polymerbeschickung ist eine Substanz gemeint, die Polymer in einer zur Beschickung einer Maschine, vorzugsweise eines herkömmlichen Extrusionsapparates, geeigneten Form enthält, um ein Produkt aus Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem thermoplastischen Material herzustellen. Wenn von Compoundieren die Rede ist, ist damit gemeint, dass das rohe Polymer mit Additiven gemischt wird, um dem fertigen Produkt die erwünschten Eigenschaften zu verleihen oder die Verarbeitung des Produkts zu beeinflussen.
In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Verfügung, wie es in Anspruch 1 definiert ist.
Mit diesem Verfahren können die Bestandteile gleichmäßig vermischt und in den für das Endprodukt richtigen Anteilen compoundiert werden sowie eine Form erhalten, die leichter zu handhaben ist als Pulver. Da das Gemisch nicht geschmolzen, sondern kalt gepresst wird, verringern sich die Probleme eines Abbaus durch Wärme oder Schwankungen in den Eigenschaften. Das Verfahren wird zusammen mit PVA eingesetzt, das unter Druck in Gegenwart kleiner Mengen an Feuchtigkeit leicht gebunden werden kann.
Wenn von "kalt pressen" die Rede ist, heißt das, dass Druck auf das Pulver aufgebracht wird, um eine Agglomeratbildung zu bewirken, ohne dass das Polymer wesentlich geschmolzen wird. Die Temperatur beträgt vorzugsweise weniger als 100°C, stärker bevorzugt weniger als etwa 70 bis 80°C. Vorzugsweise wird Wärme nicht direkt auf das Gemisch aufgebracht. Jedoch kann durch Mischen und/oder Pressen Wärme erzeugt werden, die man das Gemisch erwärmen lässt.
Es kann jedoch auch eine Kühlung zur Verfügung gestellt werden. Es ist erlaubt, bei Bedarf etwas Wärme direkt aufzubringen, um das Binden zu erleichtern. Aufgrund des Drucks an der Grenzfläche zwischen benachbarten Teilchen darf ein Teil des Polymers oder anderer Bestandteile schmelzen, vor allem im mikroskopischen Maßstab, aber es ist wichtig, dass der Großteil der Polymerkörnchen sich nicht verflüssigt.
Vorzugsweise wird das Gemisch beispielsweise in einer Tablettenpresse in getrennten Mengen zu Tabletten oder Pellets komprimiert; dies kann für eine verlässlichere Agglomeratbildung sorgen.
Es ist jedoch auch möglich, dass das Gemisch unter Druck durch eine Öffnung extrudiert wird, wobei sich die Pellets nach dem Austritt des Gemischs aus der Öffnung bilden. In einem solchen Fall kann dem Gemisch ein Bindemittel oder Feuchtigkeit zugesetzt werden, vorzugsweise während das Gemisch extrudiert wird, oder nach dem vorbereitenden Mischen der Bestandteile.
Vorzugsweise ist das Gemisch im Wesentlichen trocken, enthält jedoch ausreichend Restfeuchtigkeit, um die Tabletten oder Pellets beim Pressen zu binden. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, ein separates Bindemittel zuzusetzen, und die Pellets oder Tabletten können beim Eintritt in den Extruder leichter gebrochen werden, indem man sie einfach zusätzlich trocknet. Wenn man sich zum Binden auf Wasser verlässt, ist es wünschenswert, aber nicht unbedingt notwendig sicherzustellen, dass die Tabletten oder Pellets vor dem Extrudieren getrocknet werden, z.B. über 4 bis 8 Stunden bei 40 bis 80°C. Dadurch werden Probleme mit der Dampfbildung beim Extrudieren verringert. Der Feuchtigkeitsgehalt ist erwünscht, um die Tabletten zu formen, doch nach dem Formen sollten die Tabletten in den meisten Fällen selbst in getrocknetem Zustand ihre Form behalten.
Vorzugsweise beträgt der Feuchtigkeitsgehalt weniger als etwa 10 Gew.-% und bevorzugt mehr als 0,1 Gew.-%; stärker bevorzugt mindestens etwa 1 % und nicht mehr als etwa 5 %. Wenn die Pellets oder Tabletten bei relativ niedrigen Drücken extrudiert oder auf andere Weise geformt werden, kann der Feuchtigkeitsgehalt jedoch etwa 20 % oder mehr betragen, um sicherzustellen, dass eine Bindung erfolgt. Wenn die Pellets zu feucht sind, können sie dazu neigen, zusammenzukleben, was die Rieselfähigkeit beeinträchtigt. Daher kann es wünschenswert sein, sie nach dem Formen zu trocknen.
Der Feuchtigkeit kann Restfeuchtigkeit im Polymer oder in einem oder mehreren der Compoundierungsbestandteile umfassen. Auf diese Weise wird Feuchtigkeit einfach automatisch zur Verfügung gestellt, indem man die Bestandteile vor dem Mischen nicht vollständig trocknet.
Der mindestens eine Compoundierungsbestandteil umfasst ein Schmiermittel, ein Gleitmittel oder ein Mittel zur Verbesserung des Fließvermögens. Vorzugsweise werden die gemischten Bestandteile der Pressvorrichtung zur Herstellung der Tabletten oder Pellets in Form eines rieselfähigen Pulvers zugeführt. Dies kann die Verarbeitung des Pulvers erleichtern, beispielsweise dadurch, dass man das Pulver durch die Wirkung der Schwerkraft einspeist.
Der mindestens eine Compoundierungsbestandteil kann mindestens eine der folgenden bei Bedarf verwendeten Komponente enthalten: ein Stabilisierungsmittel, einen Füllstoff, ein farbgebendes Mittel, einen Weichmacher, ein Schäummittel und einen Flammhemmer.
Obwohl die genaue Beschaffenheit des Compoundierungsbestandteils von Anwendung zu Anwendung schwanken kann, sollte das Gemisch mindestens zwei Compoundierungsmittel umfassen, und zwar vorzugsweise ein Schmiermittel oder ein Mittel zur Verbesserung des Fließvermögens oder ein Gleitmittel und mindestens eines aus Stabilisierungsmitteln, Weichmachern und Füllstoffen. Das Vorformen solcher Zusammensetzungen zu Tabletten oder Pellets kann ein späteres Extrusionsverfahren erleichtern. Selbstverständlich können auch bestimmte andere Bestandteile im Gemisch die Bindung verbessern; die Gegenwart anderer Bindemittel ist nicht ausgeschlossen, obwohl die Erfindung überwiegend auf der Verwendung der Feuchtigkeit als Beitrag zum Binden beruht.
Das Polymer und alle Compoundierungsbestandteile sind vorzugsweise von Lebensmittelqualität und/oder biologisch abbaubar. Dies macht es möglich, dass die resultierenden Pellets häufiger als Polymerbeschickung verwendet werden. Das Verfahren kann jedoch die Zugabe eines Bestandteils, der nicht biologisch abbaubar und/oder nicht von Lebensmittelqualität ist, zu der Tablette oder dem Pellet vor dem Formen umfassen.
Außerdem kann das Verfahren den Schritt einschließen, dass die Tabletten oder Pellets geschmolzen werden und das Gemisch extrudiert oder geformt wird, um ein Produkt herzustellen. Gegebenenfalls können auch andere Bestandteile zugesetzt werden. Vor dem Extrudieren oder Formen kann ein Trocknungsschritt durchgeführt werden.
Das Verfahren ist geeignet, wenn die Tablette oder das Pellet mindestens eine wärmeempfindliche Komponente in Form von PVA enthält. Wärmeempfindlich bedeutet, dass die Eigenschaften der Komponente sich verändern können, wenn das Gemisch geschmolzen und anschließend gekühlt wird, wie es beispielsweise in herkömmlichen Pelletextrusionsverfahren vorkommt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass Vorteile (z.B. was Energiesparen angeht) selbst dann erzielt werden können, wenn keine wärmeempfindlichen Komponenten enthalten sind.
In einem verwandten, aber unabhängigen Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren der in Anspruch 8 definierten An zur Verfügung.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein kalt gepresstes Pellet oder eine Tablette zur Verfügung, das bzw. die wie in Anspruch 9 definiert als Polymerbeschickung eingesetzt werden kann.
Vorzugsweise sind alle Bestandteile im Pellet oder in der Tablette von Lebensmittelqualität und/oder biologisch abbaubar. Dies macht es möglich, die Tabletten oder Pellets zur Herstellung von Kunststoffprodukten mit entsprechenden Eigenschaften zu verwenden.
Vorzugsweise umfasst der mindestens eine Compoundierungsbestandteil ein Schmiermittel, ein Gleitmittel und ein Mittel zur Verbesserung des Fließvermögens. Das Polymer ist PVA.
Vorzugsweise hat die Tablette bzw. das Pellet einen maximalen Durchmesser von weniger als etwa 1 cm, vorzugsweise mehr als etwa 2 mm. Diese Abmessungen haben sich als praktisch bei der Verarbeitung auf herkömmlichen Maschinen erwiesen.
Vorzugsweise ist das Pellet bzw. die Tablette im wesentlichen rund oder ellipsenförmig; dies kann die Handhabung erleichtern.
Tablettiermaschinen mit einer rotierenden horizontalen Scheibe mit einer Vielzahl vertikaler Löcher sind bekannt. Darin werden die Tabletten durch obere und untere Platten geformt, welche sich sequentiell schließen, um die Tabletten zu pressen, und dann wieder öffnen, um eine geformte Tablette auszuwerfen, während sich die Scheibe dreht. Diese eignen sich zur Herstellung mäßig großer Mengen gleichförmiger Tabletten, typischerweise einige tausend pro Minute auf einer einzigen Scheibe. Jedoch kann der Maßstab solcher Maschinen nicht ohne weiteres erweitert werden; und die Herstellung sehr großer Mengen an Tabletten kann Probleme aufwerfen. Der Erfinder hat eine Maschine entwickelt, die leichter große Volumina herstellen kann.
Um die Pellets herzustellen, kann man eine Tablettiermaschine verwenden, die umfasst: eine Walzenvorrichtung mit einer Vielzahl von Einkerbungen auf ihren Walzenoberflächen und eine Stützvorrichtung, wobei die Walzenvorrichtung und die Stützvorrichtung einen Walzenspalt dazwischen definieren; eine Zufuhr von Pulver, das Polymer und mindestens ein Compoundiermittel umfasst, als Beschickung, wobei das Pulver Feuchtigkeit in ausreichender Menge umfasst, um als Bindemittel zu dienen; eine Vorrichtung, das Pulver der Walzenvorrichtung an einer Beschickungsseite dieses Walzensspalts zuzuführen; eine Vorrichtung, die Walzenvorrichtung nach vorn zu bewegen, um das Pulver durch den Walzenspalt zu ziehen und es in die Einkerbungen zu drücken, um komprimierte Tabletten herzustellen; sowie eine Vorrichtung zur Aufnahme dieser Tabletten an der anderen Seite des Walzenspaltes.
Diese Tablettiermaschine kann dazu verwendet werden, große Mengen an Tabletten herzustellen, wobei das Ausstoßvolumen eingestellt werden kann, indem man die Geschwindigkeit der sich nach vorn bewegenden (rotierenden) Walzenvorrichtung verändert. Das Tablettenvolumen hängt von der Länge und dem effektiven Durchmesser der Walze ab, so dass diese Dimensionen erweitert werden können, um bei einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit einen erwünschten Ausstoß zu erhalten.
Vorzugsweise umfasst die Stützvorrichtung eine weitere Walzenvorrichtung; das erleichtert das Einspeisen des Pulvers. Die zusätzliche Walzenvorrichtung hat vorzugsweise weitere Einkerbungen und ist so eingestellt, dass sie sich synchron (d.h. mit einer im Wesentlichen gleichen peripheren Geschwindigkeit) zur ersten Walzenvorrichtung dreht, wobei die Einkerbungen auf jeder Walze gleich orientiert sind. Dies erleichtert das verlässliche Formen gleichmäßig geformter Tabletten, z.B. bikonvexer Tabletten.
Vorzugsweise wird eine Umlaufvorrichtung bereitgestellt, um Pulver aufzunehmen, das nicht erfolgreich zu Tabletten geformt wurde, und es wieder zur Beschickungsseite zu leiten. Die Umlaufvorrichtung kann einen Filter umfassen, um Tabletten vom Pulver zu trennen. Dadurch wird die Verschwendung von Pulver minimal gehalten.
Die Beschickungsseite liegt vorzugsweise über dem Walzenspalt. Dadurch kann das Pulver durch die Schwerkraft eingespeist werden.
Vorzugsweise sind die Einkerbungen im Wesentlichen halbkugelförmig. Wie sich gezeigt hat, sorgt diese Form für eine verlässliche Kompression der Tabletten, eine verlässliche Trennung und eine praktische Tablettenform.
Vorzugsweise umfasst die Walzenvorrichtung ein Paar im Wesentlichen zylindrischer Walzen, die im Wesentlichen mit der gleichen peripheren Geschwindigkeit rotieren, wobei die beiden Walzen im Wesentlichen den gleichen Durchmesser haben. Dies stellt eine praktische Anordnung zum Einspeisen des Pulvers dar.
Vorzugsweise wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, um die Trennung der Tabletten von der Walzenvorrichtung zu erleichtern, z.B. eine Luftbürste oder ein Luftpinsel, um die Oberfläche der Walzenvorrichtung abzubürsten. Dies erlaubt eine verlässlichere Trennung als die durch Schwerkraft oder zentrifugale Beschleunigung allein.
Der Apparat ist vorzugsweise so angeordnet, dass er das Polymer und die Compoundierungsbestandteile als gemischte (vorzugsweise im Wesentlichen trockene Pulver ) aufnimmt und ausreichend Druck ausübt, um das gemischte Pulver zu pressen und eine selbsttragende Tablette herzustellen, die vorzugsweise kein zusätzliches Bindemittel erfordert.
Der Apparat ist vorzugsweise so angeordnet, dass er einen maximalen Druck von mindestens etwa einer ¼ Tonne, vorzugsweise mindestens etwa ½ Tonne auf jede Tablette ausübt, wenn das Pulver den Walzenspalt passiert. Ein noch stärkerer Druck hat sich als besonders geeignet zum Komprimieren trockener Polymerpulver zur Herstellung zufriedenstellender Tabletten erwiesen, ohne dass ein Bindemittel erforderlich ist. Vorzugsweise beträgt der Maximaldruck nicht mehr als 20 Tonnen, stärker bevorzugt weniger als etwa 5 Tonnen; Drücke oberhalb dieser Grenze können zu übermäßiger Wärmeentwicklung und möglicherweise zum Schmelzen des Polymers führen.
Die Erfindung stellt auch die Verwendung von Feuchtigkeit, vorzugsweise rückständiger Feuchtigkeit als Bindemittel bei der Herstellung kalt gepresster Tabletten oder Pellets aus einer Polymerbeschickung wie in Anspruch 10 definiert zur Verfügung.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird jetzt anhand eines Beispiels beschrieben. Dabei wird Bezug auf die schematische Begleitzeichnung genommen, in der 1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Herstellung einer Polymerbeschickung ist, das die Erfindung enthält.
In 1, die rein schematisch und nicht maßstabsgetreu ist, werden ein pulverisiertes Polymer 10,feste Compoundierungsbestandteile 12 und ggfs. flüssige Compoundierungsbestandteile 14 in einen Mixer 20 gegeben. Das Polymer 10 ist PVA, das im Handel erhältlich ist. Zur Herstellung biologisch abbaubarer Produkte und zur Vereinfachung der Tablettenproduktion wird Polymer bevorzugt, das zu 84 bis 98 % hydrolysiert ist und ein durchschnittliches Molekulargewicht im Bereich von 25.000 bis 120.000 hat. Die festen Compoundierungsbestandteile können ein Gleitmittel, z.B. eines, das Stearat enthält, ein farbgebendes Mittel und einen Füllstoff, z.B. einen, der Kreide umfasst, enthalten. Die flüssigen Bestandteile können einen Weichmacher wie Glycerol umfassen.
Die Mischgeschwindigkeit wird so gesteuert, dass ein angemessenes Mischen sichergestellt wird, ohne dass das Gemisch sich zu sehr erhitzt. Gegebenenfalls kann mit Luft oder Wasser gekühlt werden, damit schneller gemischt werden kann, ohne dass es zu einer Überhitzung kommt. Es kann diskontinuierliches oder halbkontinuerliches Durchflussmischen eingesetzt werden; beim diskontinuierlichen Mischen kann die Tablettenzusammensetzung einfacher geändert werden, während beim Durchflussmischen ein gleichmäßigeres Einzelprodukt in größeren Mengen hergestellt werden kann. Die Pulver können mit Luft fluidisiert werden, um das Mischen zu erleichtern, oder einfach mit einem Paddel gerührt werden. Es können bekannte Mischvorrichtungen verwendet werden.
Das Gemisch wird in den Tablettierapparat 30 umgefüllt. Im Tablettierapparat dieser Ausführungsform wird das Pulver ausgegossen und fällt mittels Schwerkraft auf zwei Walzen 32, die jeweils eine Vielzahl von Einkerbungen 34 auf ihrer Oberfläche aufweisen, so dass es zu Tabletten gepresst wird, während es den zwischen den Walzen definierten Walzenspalt L (die Linie des Minimalabstands) passiert. Die Walzen werden durch ein Zahnrad (nicht gezeigt) angetrieben, das dafür sorgt, dass sie synchron rotieren, damit im Wesentlichen halbkugelförmige Einkerbungen auf jeder Walze gemeinsam im Wesentlichen runde Tabletten bilden. Die Einkerbungen 34 haben einen Durchmesser von etwa 5 bis 7 mm. Entlang der Walzenspaltlinie L beträgt der Abstand zwischen den Walzen im Wesentlichen 1 mm oder weniger; die Walzen können sich im Wesentlichen berühren, obwohl der Abstand schwanken kann, z.B. abhängig von der Konsistenz des Pulvers. Diese Abmessungen sind nicht kritisch, und besonders bei einer Polymerbeschickung müssen die Tabletten nicht gleichförmig und einheitlich sein. Tabletten mit einem Durchmesser von etwa 6 mm und einer Oberfläche von etwa 25 cm² können erfolgreich gepresst werden, wenn ein Gewicht von ¼ bis ½ Tonne aufgebracht wird, was einem Druck von etwa 100 MPa entspricht. Ein Druck im Bereich von 100 bis 1000 MPa wird bevorzugt.
Unter der Linie des Mindestabstands L unterstützen Luftbürsten 36 mit einem dünnen Strahl komprimierter Luft die Entfernung der Tabletten von den Walzen durch Schwerkraft und zentrifugale Beschleunigung. Die Tabletten fallen auf ein Siebfilterband 40 und werden zu einem Trichter 42 transportiert, wo das Pulver auf das untere Band 44 fällt und wieder zur Beschickungsseite zurückgeleitet wird, z.B. durch ein weiteres Band oder durch Vakuumtransport (nicht gezeigt).
In der gezeigten Ausführungsform verwendet man zylindrische Walzen mit einem Durchmesser zwischen 30 und 50 cm und einer Länge von etwa 2 bis 3 m, die mit variabler Geschwindigkeit von weniger als 10 U/min bis etwa 1000 U/min rotieren und eine große Variation bei der Tablettenherstellung bis zu mehreren Millionen Tabletten pro Minute ermöglichen. Zylindrische Walzen sind nicht von wesentlicher Bedeutung; die Funktion der Walzen kann z.B. durch ein flexibles Band mit den erforderlichen Einkerbungen 34 erfüllt werden, das über kleinere Walzen läuft. Diese Anordnung kann mehr als eine Walzenspaltlinie definieren. Der Ab stand der Walzen, die Krümmung, die Größe der Einkerbungen, die Dichte und Geschwindigkeit sowie die Eigenschaften des Pulvers beeinflussen alle den Kompressionsgrad des Pulvers; diese Parameter sollten durch Experimente eingestellt werden, um ein verlässliches Formen von Tabletten für das betreffende Pulver sicherzustellen.
Die rückständige Feuchtigkeit sollte normalerweise ausreichen, um eine angemessene Bindung sicherzustellen. Außerdem können viele Compoundierungsmittel wie Schmiermittel und Weichmacher wie Glycerol zur Bindung beitragen. Wenn man selbst bei hohen Drücken nur eine schlechte Bindung erreicht, kann der Feuchtigkeitsgehalt erhöht werden, indem man die Mischtemperaturen senkt oder besonders trockenen Pulvern bei Bedarf extra Feuchtigkeit zusetzt. Wenn ein spezifisches Bindemittel verwendet wird, sollte es so gewählt werden, dass es die Eigenschaften das Produkts nicht beeinträchtigt; vorzugsweise sollte das Bindemittel durch Trocknen der Tabletten entfernt werden können.
Es ist nicht wesentlich, einen solchen Tablettierungsapparat zu verwenden; bei kleineren Mengen kann eine herkömmliche Tablettenpresse zur Herstellung von pharmazeutischen Tabletten oder Süßwaren verwendet werden. Ebenso kann der erfindungsgemäße Tablettierungsapparat auch für andere Anwendungen eingesetzt werden, obwohl er besonders gut für die Herstellung von Polymerbeschickungen geeignet ist.
Die Tabletten werden für den Transport zu einer Produktherstellungsanlage (nicht gezeigt), die sich typischerweise an eine anderen Stelle befindet, gesammelt. In der Produktherstellungsanlage können sie erwärmt werden, damit sie trocknen, und dann geschmolzen und durch eine Düse extrudiert werden, um beispielsweise eine Folie herzustellen oder sie zu einem Kunststoffgegenstand zu formen; das endgültige Verfahren kann jedes Verfahren sein, das eine Polymerbeschickung in Tabletten- oder Pelletform aufnehmen kann. Die Pelletgröße kann so eingestellt werden, dass sie zu den Bedingungen des Endverfahrens passt. In der letzten Verarbeitungsstufe können noch weitere Additive mit verwendet werden.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, kann die Erfindung dazu verwendet werden, eine Polymerbeschickung herzustellen, die für die Kunststoffindustrie geeignet ist, vor allem bei der Herstellung biologisch abbaubarer Kunststoffe.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer compoundierten Polymerbeschickung zur Herstellung eines Polymerprodukts auf PVA-Basis, umfassend das Mischen von PVA-Polymer mit mindestens einem Compoundierungsbestandteil und Kaltpressen des Gemischs zur Herstellung von Tabletten oder Pellets, wobei eine kleine Menge Feuchtigkeit im Gemisch vorhanden ist, um die Tabletten oder Pellets zu binden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Temperatur während des Mischens und Pressens unter etwa 100°C gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Feuchtigkeitsgehalt zwischen etwa 0,1 und 10 Gew.-% der Pellets liegt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der mindestens eine Compoundierungsbestandteil ein Schmiermittel, Gleitmittel oder Fließverbesserungsmittel enthält.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Gemisch mindestens einen aus der aus einem Stabilisierungsmittel, einem Füllstoff, einem Farbmittel, einem Weichmacher, einem Schäummittel und einem Flammhemmer bestehenden Gruppe ausgewählten Compoundierungsbestandteil enthält.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Polymer und alle Compoundierungsbestandteile von Lebensmittelqualität oder biologisch abbaubar sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Tablette oder das Pellet mindestens eine wärmeempfindliche Komponente umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Produkts aus einem Kunststoffmaterial auf PVA-Basis,umfassend den Erhalt einer Menge kaltgepresster Tabletten oder Pellets, die ein PVA-Polymer und mindestens ein Compoundierungsmittel sowie eine kleine als Bindemittel dienende Menge Feuchtigkeit umfassen, als Beschickung und das Schmelzen und Extrudieren oder Formen der Polymerbeschickung zur Herstellung des Produkts.
Kaltgepresstes Pellet bzw. Tablette zur Verwendung als Polymerbeschickung zur Herstellung eines Polymergegenstands auf PVA-Basis, wobei das Pellet oder die Tablette PVA-Polymer und mindestens einen Compoundierungsbestandteil umfasst, wobei das Pellet oder die Tablette eine kleine Menge als Bindemittel dienende Feuchtigkeit umfasst.
Verwendung von Feuchtigkeit, vorzugsweise rückständiger Feuchtigkeit als Bindemittel bei der Herstellung kaltgepresster Tabletten oder Pellets aus einer Polymerbeschickung zur Herstellung eines Polymergegenstands auf PVA-Basis, der PVA-Polymer und mindestens einen Compoundierungsbestandteil umfasst.