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Verfahren zur Überführung von schwer zerkleinerbaren, hartzähen, nicht
oder nur wenig elastischen organischen Stoffen, insbesondere Kunststoffen, in für
die Weiterverarbeitung auf Formkörper geeignete Zerkleinerungsprodukte Die Überführung
von hartzähen, aber nicht oder nur wenig elastischen Stoffen, insbesondere von Kunststoffen,
wie hochmolekulare Polymerisate od. dgl., in mehr oder weniger feinverteiltem Zustand,
z. B. Pulverform oder feinkörnige Form, bereitet bekanntlich außerordentliche Schwierigkeiten.
In vielen Fällen sind Vermahlungsvorgänge üblicher Art hierbei überhaupt nicht erfol-reich
durchführbar. Andererseits ist das Vorliegen derartiger Stoffe in pulveriger oder
grießiger Form für manche Zwecke vorteilhaft oder notwendig. Dies gilt u. a. für
das spanlose Formen, Verspritzen, Pressen, für die rasche Herstellung von Lösungen
und für die Durchführung chemischer Reaktionen unter Verwendung oder Mitverwendung
derartiger Stoffe.
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Ein besonders wichtiges Anwendungsgebiet ist die Iler,tellung von
Spritz- oder Preßmassen ;iiis Kunst-Stoffen. An derartige Spritz- und Preßmassen
werden bekanntlich hohe Anforderungen insbesondere auf Gleichmäßigkeit und Qualität
gestellt. Die Preß- und Spritzpulver werden infolgedessen in der Praxis allgemein
aus frischen Kunststoffmassen erzeugt. Infolge der eingangs erwähnten, mit der Zerkleinerung
hartzäher Kunststoffe verbundenen Schwierigkeiten hat man bisher verschiedene Umwege
beschreiten müssen. So hat inan z. B. Kunststoffe, wie Acetylcellulose, in Lösung
gebracht und die Masse während des Abtreibens des Lösungsmittels verteilt, oder
man hat die Kunststoffmassen zunächst mit Hilfe von Walzen auf Felle verarbeitet,
diese in kleine Stücke zerschnitten und letztere in :Mühlen vermahlen. Diese Arbeitsweise
ist aber nur für solche Kunststoffe erfolgreich durchführbar, welche, wie z. B.
Phenolliarze oder ('arbamidharze,
eine verhältnismäßig geringe Zähigkeit
besitzen. Polymerisate, insbesondere solche mit hohem Molekulargewicht, können auf
diese Art nicht zerkleinert werden. Hier hat man infolgedessen den Umweg beschritten,
sogenannte Emulsions- oder SuspensionspoLymerisationen durchzuführen, wobei die
Polymerisate als grob- und feinkörnige Pulver anfallen.
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Eingehende, in technischem Maßstab durchgeführte Versuche haben ergeben,
daß es nicht möglich ist, hartzähe Stoffe der vorstehend gekennzeichneten Art, wie
z. B. die in der Fabrikation anfallenden Blöcke aus hochmolekularen Polymerisaten,
z. B. hochpolymeren Methylmethacrylaten, mit Hilfe der gebräuchlichen Zerkleinerungsvorrichtungen,
wie Kugelmühlen, Schlagmühlen, Vibrationsmühlen,Walzenstühlen, Riffelwalzenstühlen
od. dgl., in Feinpulver oder Feingrieß von gewünschten Korngrößen zu vermahlen.
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Diese Schwierigkeiten sind erfindungsgemäß dadurch behoben worden,
daß die zu zerkleinernden hartzähen, aber nicht oder nur wenig elastischen Stoffe,
insbesondere hochmolekulare Polymerisationsprodukte, durch intermittierende Zerspanung
in körnig-splitterige Zerkleinerungsprodukte mit gelockertem, z. B. zerklüftetem
und zerrissenem Gefüge übergeführt werden und die so erhaltenen Gebilde gegebenenfalls
noch einer zerkleinernden Weiterbehandlung z. B. durch Vermahlen unterworfen werden.
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Es ist zwar seit langem bekannt, Kunststoffgebilde einer spanabhebenden
Bearbeitung zwecks direkter Formgebung zu unterwerfen. Hierbei werden die Schneidwerkzeuge
und die Schnittgeschwindigkeit so gewählt bzw. eingestellt, daß nach Möglichkeit
bandförmige Späne entstehen. Hierdurch ist eine besonders saubere Arbeit unter Erzielung
schöner und gleichmäßiger Oberflächen des behandelten Werkstücks gewährleistet.
Derartige Späne besitzen' aber ein noch stark zusammenhängendes elastisches Gefüge
und lassen sich infolgedessen nur sehr schwierig oder überhaupt nicht zu pulverigen
oder feinkörnigen Produkten vermahlen.
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Demgegenüber erfolgt erfindungsgemäß das Zerspanen des Guts zielbewußt
äerart, daß keine in sich feste und widerstandsfähige Späne entstehen, sondern durch
Anwendung intermittierender Arbeitsweise Splitter- und kornartige Gebilde erhalten
werden, welche in ihrer Struktur durch Längs- und Querrisse aufgelockert sind und
sich ohne Schwierigkeiten in Mühlen in feinkörnige oder pulverige Produkte überführen
lassen.
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Die Art und Durchführung der intermittierenden, spanabhebenden Bearbeitung
gemäß Erfindung richtet sich nach der Art und Beschaffenheit der Ausgangsstoffe.
Handelt es sich z. B. um die Verarbeitung hartzäher Stoffe mit sehr großer Zähigkeit,
wie hochmolekulare Produkte, so empfiehlt es sich, mit niedriger Schnittgeschwindigkeit
bzw. einem größeren Abstand der einzelnen Schneidelemente mit hohem Auflagedruck
zu arbeiten. Hierbei erhält man grobsplitterige Späne, die gegebenenfalls noch in
lockerer Verbindung miteinander stehen und Späneknäuel bilden. Diese Späne können
dann in üblichen `Mahlvorrichtungen ohne Schwierigkeiten auf gewünschte Korngröße
weiter zerkleinert bzw. vermahlen «erden. Bei Verarbeitung von Stoffen, die neben
der Zähigkeit auch noch eine größere Härte aufweisen, kann man die Zerspanung z.
B. derart durchführen, daß mit hohen Schnittgeschwindigkeiten bzw. mit kleinerem
Abstand der einzelnen Schneidelemente und geringem Auflagedruck gearbeitet wird.
Hierbei kann man feinsplitterige Gebilde herstellen, die im allgemeinen einer Weiterzerkleinerung
nicht mehr bedürfen und gegebenenfalls nach einer Homogenisierung direkt auf Formkörper
weiterverarbeitet werden können.
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Die erfindungsgemäß durch intermittierende Zerspanung erhältlichen
Zerkleinerungsprodukte sind oft so stark gelockert bzw. zerklüftet und zerrissen,
daß sie sich schon durch leichte mechanische Behandlung, z. B. durch leichtes Reiben
oder Drücken, in ein zur Weiterverarbeitung geeignetes körniges oder pulveriges
Produkt überführen lassen.
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Zwecks praktischer Durchführung des Zerkleinerungsverfahrens gemäß
Erfindung kann man derart vorgehen, daß die zu verarbeitenden hartzähen Stoffe in
geeigneter Form, z. B. Blockform oder Stabform, unter wählbarem und/oder alternierendem
Auflagedruck gegen schneidende, geriffelte oder unterbrochen geriffelte bewegte,
z. B. umlaufende Flächen gedrückt werden. Bei unterbrochener Riffelung können die
Riffelsegmente im Verband versetzt sein. Größe und Form der splitterigen Gebilde
sind von der Größe und dem Abstand der einzelnen Schneidelemente, Riffel und deren
Schnittwinkel und ferner auch von dem Auflagedruck abhängig.
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Das Verfahren kann auch mit feststehenden Werkzeugen und bewegten,
vorzugsweise umlaufenden Materialblöcken durchgeführt werden. Bei Verarbeitung leicht
erweichender und; oder sich stark erwärmender Stoffe empfiehlt es sich, die Schneid-
bzw. Spanungsorgane z. B. durch Besprengen mit Kühlmitteln kühl zu halten.
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Die zu zerspanenden Blöcke oder sonstigen Formkörper können durch
Maßnahmen wie Sintern, Pressen, oberflächliches Anquellen oder Anlösen und anschließendes
Pressen hergestellt werden. Die Verdichtung des Materials kann auch unmittelbar
und kontinuierlich, z. B. in Verbindung mit dem Zerspanungsvorgang, z. B. mit Hilfe
einer Förderschnecke, erfolgen.
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Kunststoffe, die bei ihrer Herstellung in Flocken anfallen, wie dies
z. B. bei Acetylcellulose der Fall ist, können nicht zu Preß- und Spritzzwecken
Verwendung finden, da es ihnen an der nötigen Rieselfähigkeit fehlt.
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Erfindungsgemäß kann die Verarbeitung flockiger Kunststoffe in einfachster
Weise derart erfolgen, daß man sie in komprimiertem Zustand der intermittierenden
Zerspanung unterwirft.
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Beispiel Ein Block aus Polymethacrylsäureester wird in eine Zerkleinerungsvorrichtung
eingespannt, in der er gegen eine rotierende Scheibe gepreßt wird, die eine schneidende,
geriffelte Fläche besitzt, z. B. eine Feilscheibe. Der Schneidwinkel und die Schneidzahnlänge
werden so klein gewählt und der Vorschub des Blocks so groß bemessen, daß bei einer
Schnittgeschwindigkeit von
etwa 5 bis io m@ Sek. splitterig-körnige,
rissig-aufgelockerte Zerkleinerungsprodukte von der Größe von etwa o,i bis o,3 mm
entstehen.
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Das Verfahren gemäß Erfindung ist, wie eingangs erwähnt, für die Zerkleinerung
von hartzähen, jedoch nicht oder nur wenig elastischen Stoffen, insbesondere Kunststoffen,
welche durch gebräuchliche Mahlvorgänge nicht oder nur sehr schwierig in die gewünschten
pulverigen oder körnigen Produkte übergeführt werden können, bestimmt und geeignet;
es hat sich insbesondere für die Verarbeitung höchstmolekularer Polvmerisate, die
sich nur in Blöcken herstellen lassen, Jhewährt. Für Kautschuk, der zähelastisch
ist und nur in seltenen Ausnahmefällen als hartzäh angesprochen werden kann, und
ähnliche Produkte kommt das Verfahren nicht in Betracht.