DK152748B - Fremgangsmaade og apparat til toerring og forbehandling af fugtige termoplastiske polymere nitrilharpikser - Google Patents

Description

DK 152748 B

i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til tørring af fugtige termoplastiske polymere nitfcilharpikser, af den i indledningen til krav 1 angivne art, samt et apparat til udøvelse af fremgangsmåden og af den i indledningen til krav 2 angivne art.

US patenterne nr. 3 426 102, 3 451 538, 3 615 710 og 3 720 340 angår termoplastiske polymere, hvori hovedbestand-delen er en polymeriseret nitrilgruppeholdig monomer, såsom acrylonitril, methacrylonitril eller blandinger deraf, og det er angivet, at disse materialer er velegnede til emballering af følsomme produkter, såsom næringsmidler og nydelsesmidler, mediciner, kosmetiske præparater og andre lignende stoffer, idet materialerne virker beskyttende over for oxygen og carbondioxid og i almindelighed er inerte over for indholdet. Fra beskrivelsen til belgisk patent nr.

772 980 er det endvidere kendt, at sådanne polymere også egner sig til indpakning af kulsyreholdige drikkevarer, såsom mineralvande og øl. Det er således kendt at indpakke sådanne produkter i folier af disse materialer eller at pakke produkterne i beholdere, som er støbt af sådanne polymere.

Umiddelbart efter polymerisationen fremkommer sådanne polymere med højt nitrilindhold sædvanligvis (men ikke altid) i form af en suspension af små perler i vand, og blandingen centrifugeres sædvanligvis til fjernelse af hovedmængden af vandet, således at der fremkommer en våd kage med et fug-tighedsindhold på 5-6 vægtpct. Denne kage tørres, f.eks. på en roterende tørretromle, indtil vandindholdet er reduceret til 0,3 - 1,7 vægtpct.

Disse polymere er imidlertid ret hygroskopiske på grund af deres polære natur og vil derfor absorbere fugtighed, hvis de udsættes for en fugtig atmosfære. Hvis en sådan absorberet fugtighed forekommer i væsentlig mængde, vil den vise sig som små bobler i det polymere ekstrudat, og det har der 2

DK 152748B

for tidligere været nødvendigt at tørre den polymere i-gen forud for ekstruderingen, hvis den har været udsat for atmosfærisk påvirkning i mellemtiden, eller man har måttet beskytte materialet mod fugtighed, efter at det har været tørret.

Især i sådanne tilfælde, hvor hovedbestanddelen af sådanne polymere med højt nitrilindhold er polymeriseret meth-acrylonitril, er de ret ustabile over for varmepåvirkning ved høje temperaturer i længere tidsrum. Under sådanne omstændigheder vil de polymere nedbrydes delvist til de oprindelige monomere, som de er fremstillet af, og derved vil den polymere opnå en uønsket gul farve i afhængighed af varmepåvirkningens intensitet. Således dannede monomere absorberes i den resterende polymer, og efter at den polymere er omdannet til en genstand, såsom en beholder, hvori det følsomme produkt er emballeret, har det vist sig, at den absorberede monomer kan vandre ud af den polymere over i det emballerede produkt og således forurene dette på uønsket måde, hvis den forekommer i relativt høje koncentrationer.

Det er kendt, at nærværelsen af vand under ekstruderingen af sådanne polymere med højt nitrilindhold har tilbøjelighed til at forbedre både farven og cohæsionen af det ekstruderede produkt. Vandindholdet i den polymere, som indføres i en ekstruder under sådanne omstændigheder, er temmelig kritisk, idet overskud af vand som ovenfor anført vil medføre bobler, som fremkommer i ekstrudatet, medens vand i utilstrækkelig mængde ikke vil medføre de før angivne fordele.

Når polymere med højt nitrilindhold benyttes til fremstilling af beholdere, såsom flasker, der fyldes med kulsyreholdige drikkevarer, såsom cola, vil flaskerne efter forholdsvis kort tid i forhold til den normale opbevaringstid

DK 152748 B

3 af kulsyreholdige drikke endvidere udvise en tilbøjelighed til at krakelere og nedbrydes ved temperaturer på 32 - 38°C, hvis koncentrationen af særligt små partikler i ekstruderfødeblandingen har været for stor. Hvis sådanne partikler findes mellem grovere partikler, vil det også vanskeliggøre en homogen blanding af smelten i ekstruderen. F.eks. er afstanden mellem den ydre overflade af ekstrudersneglen og den indvendige overflade af cylinderen noget større end den normale partikelstørrelse for disse fine partikler, og der vil derfor være et område, hvor sådanne fine partikler kan opsamles og under påvirkning af ekstruderens modtryk periodisk flyde tilbage i en retning naodsat ekstruderingsretningen.

Polymere termoplastiske nitrilharpikser af den før angivne art er velegnede til emballering af nærings- og nydelsesmidler og udviser gode styrkeegenskaber, men de er forholdsvis skøre og har en ret lav slagstyrke, når de er støbt til genstande. Den sidst angivne ulempe er temmelig alvorlig, når det dannede produkt er en beholder, såsom en flaske eller en dåse, som udsættes for en temmelig grov behandling, f.eks. under fyldning og af den efterfølgende forhandler og kunde. En kendt metode til at forbedre slagstyrken består i at blande den nitrilholdige polymer med et slagstyrkeforbedrende stof, hvilket fortrinsvis gøres uden at forøge materialets varmehistorie væsentligt.

Af de ovennævnte grunde er det nødvendigt yderligere at raffinere nitrilharpikserne efter polymerisationen og forud for ekstruderingen.

Tidligere kendte metoder til tørring og forbehandlign af sådanne polymere med højt nitrilindhold har krævet på hinanden følgende procestrin og særskilte apparater til udførelse af tørringen, fjernelse af fine partikler og modifikation af slagstyrken af den polymere. Det har desuden 4

DK 152748B

været yderst vanskeligt at undgå en for kraftig tørring af harpiksen, og endvidere har tiden for at opnå det ønskede fugtighedsindhold været på omkring 24 timer, selv efter at den polymere en gang har været tørret og derefter blot udsat for de normale atmosfæriske betingelser.

Man har benyttet intensive blandere til at blande slåg-styrkemodificerede stoffer med harpikserne med højt ni-trilindhold opstrøms ekstruderen, men dette resulterer i en betydelig sammensmeltning af partiklerne og en forøgelse af varmefølsomheden af materialet som følge af de høje forskydningskræfter. Man har også prøvet at anvende vakuumovne, men fugtighedskontrollen i sådanne ovne er vanskelig, driftstiden er også meget stor, fordi der ikke er nogen bevægelse af harpiksen under tørringen, og de fine partikler må fjernes og de slagstyrkemodificerende stoffer iblandes separat.

Formålet med fremgangsmåden ifølge opfindelsen er at overvinde de før angivne problemer, hvilket opnås ved det i den kendetegnende del af krav 1 anførte. Ved denne fremgangsmåde kan man behandle termoplastiske nitrilharpikser af den angivne art og med et fugtighedsindhold og en partikelstørrelsesfordeling i forholdsvis brede områder i et opvarmet stationært behandlingskammer under mastificering, og uden at partiklerne underkastes noget væsentligt modtryk til fordampning af fugtighed, idet der presses lavtryksgas gennem kammeret, medens blandingen fortsættes for at udlufte fordampet fugtighed og fjerne de fine partikler fra kammeret.

Harpiksen har fortrinsvis form af små perler. Den polymeri-serede nitrilmonomere findes i en mængde på 55 - 98 vægt-pct. af harpiksen, medens resten af harpiksen består af mindst en ethylenisk umættet, ikke-nitrilgruppeholdig copo-lymeriseret monomer, fortrinsvis styren.

Ved blandingen bringes knive til kontinuerligt at dreje i

DK 152748 B

5 behandlingskammeret gennem partiklerne for gentagne gange at tvinge væsentlige portioner af disse opad langs o-verfladen af behandlingskammeret for at opnå en konvergerende strømning, medens i det mindste en del af fugtigheden fordampes, samtidig med at plader, der roterer med og inden for knivene, deler portioner af harpiks fra de konvergerende strømme, således at der opnås en forøgelse af området for de påvirkede partikler til forbedring af effektiviteten af gasudluftningen. Blandingen og gasgen-nemledningen afbrydes, når fugtighedsindholdet i den polymere er reduceret til 0,06 - 2,0, fortrinsvis 0,06 - 0,15 vægtpct. af den polymere i behandlingskammeret.

Hvis fødeblandingen til behandlingskammeret har form af polymere perler med en størrelse på 0,089 - 0,889 mm, vil partikelstørrelsen af de perler, der føres bort fra kammeret sammen med gassen, være mindre end 0,180 mm (80 masker pr. 2,54 cm). Mængden af fine partikler i behandlingskammeret reduceres i en sådan grad, at der ikke opstår problemer i den efterfølgende ekstrudering, hvis gassen ledes gennem behandlingskammeret i et tidsrum på 60-180 minutter, idet knivene og bladene roterer med 100 -200 omdrejninger pr. minut.

Et slagstyrkemodificerende stof, der fortrinsvis er granuleret og består af et podepolymerisat på elastomert meth-acrylonitril og mindst en monovinyliden-aromatisk forbindelse, kan blandes med den polymere nitrilharpiks i behandlingskammeret. For at opnå dette bringes det modificerende stof i intim berøring med separat roterende blandeskovle, der giver høje forskydningsspændinger i behandlingskammeret i et begrænset tidsrum, hvorved granulatet reduceres til pulverform, hvorpå det perleformede.materiale derefter blandes i behandlingskammeret med pulveret som ovenfor angivet, således at perlerne overtrækkes med det slagstyrkemodificerende stof på en sådan måde, at der opnås en god 6

DK 152748B

spredning af det modificerende stof i den polymere blanding under den efterfølgende smelteekstrudering.

Apparatet ifølge opfindelsen, der er ejendommeligt ved det i den kendetegnende del af krav 2 anførte, består af et med kappe forsynet aflangt cylinderformet behandlingskammer, samt indførings- og udføringsåbninger for gas, plove eller knive og blade monteret på stive arme, som strækker sig radiært ud fra en roterende central aksel, organer til at presse udskylningsgas gennem behandlingskammeret, medens knivene og bladene roterer, organer til kontrol af fugtighedsindholdet og temperaturen af udskylningsgassen og separationsorganer nedstrøms behandlingskammeret til fjernelse af fine partikler fra gassen.

I det følgende skal apparatet ifølge opfindelsen forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 er et lodret skematisk perspektivbillede af apparatet, hvor delene af dette er adskilte, fig. 2 er en del af et billede i lighed med fig. 1 af en ændret udførelsesform for apparatet, og fig. 3 er et diagram over en typisk partikelstørrelsesfordeling for materialet, der behandles i apparatet i fig. 1. Abscissen angiver sigtestørrelsen i antal masker pr. 2,54 cm, der er et mål for partikelstørrelsen, og ordinaten angiver vægtmængden i % af materialet, som passerer en sigte med den pågældende sigtestørrelse.

Under henvisning til tegningen er der på fig. 1 vist et apparat 10 til behandling af. en nitrilharpiks til omdannelse til emballagegenstande for følsomme materialer. Apparatet 10 omfatter et stationært, horisontalt rettet, aflangt cylindrisk behandlingskammer 12, hvis grænser er defineret

DK 152748 B

7 af den indre overflade 14. Behandlingskammeret 12, der omfatter interne komponenter, og som skal beskrives nærmere i det følgende, er en modificeret version af en i handelen tilgængelig Rotoplast horisontal enhed, model K-2400 fremstillet af Littleford Bros. Inc., Cincinnati,

Ohio. Ydervæggen 15 af behandlingskammeret 12 er i hovedsagen fuldstændig omgivet af en kappe 16, der danner et ringformet rum 17 mellem væggen 15 og kappen 16 til cirkulation af et varmemedium, hvilket skal beskrives nærmere i det følgende.

En horisontal aksel 18 strækker sig gennem behandlingskammeret 12 omkring cylinderaksen af denne og er forbundet med et i og for sig kendt drivorgan, som tildeler akselen en roterende bevægelse, såsom et reduktionsgear eller en elektrisk motor, som ikke er vist.

Et antal fordelte radiært udragende, stive bærerarme 20 er fastgjort til akselen 18 langs længden af denne, idet positionen af hver af disse arme 20 er således, at materialet bliver ensartet fordelt i hele behandlingskammeret 12, som forklaret i det følgende. Armene 20 er udstyret med blandeelementer, som er plovformede knive 22, der er anbragt for enden af hver arm 20 tæt ved, men i en vis afstand fra overfladen 14 af behandlingskammeret 12, og en plade 24 med tilnærmelsesvis samme overfladeareal som kniven 22, monteret i en vinkel i forhold til aksen af armen 20. Hver kniv 22 er udformet som en sektion af et hypotetisk spirallignende bånd, som hvis det forekom ubrudt ville sno sig rundt i behandlingskammeret 12 langs overfladen 14, og som følge heraf vil orienteringen af hver enkelt kniv 22 langs længden af behandlingskammeret 12 opretholdes således, at dette mønster bevares. Ligeledes er vinkelen mellem hver plade 24 og den tilsvarende kniv 22 af betydning med henblik på opnåelse af den ønskede strømningsretning, og en bestemt plade kan derfor ikke byttes om med en plade 8

DK 152748B

på en anden arm.

Gasindføringsåbningen 26 og gasudføringsåbningen 28 er anbragt over og fortrinsvis i en vinkel på 30 - 60° i forhold til aksen af behandlingskammeret 12. Der er anbragt organer, såsom en blæser 30, til at presse lavtryksluft gennem kammeret 12 ind ad åbningen 26 og ud ad behandlingskammeret 12 gennem åbningen 28. En passende i og for sig kendt ventilmekanisme (ikke vist), såsom et spjæld, kan være anbragt mellem udgangsenden af blæseren 30 og indgangsåbningen 26 til indstilling af luftstrømmen gennem kammeret. Organer, såsom en spiral 32, kan være monteret i rørledningen, der forbinder udsugningsblæseren 30 med indføringsåbningen 26 til at regulere temperaturen af luften, således at fugtighedsindholdet holdes lavt i kammeret 12. Et lavttemperatur- eller højtemperatur-varmeover-føringsmedium kan føres gennem spiralen 32 på kendt måde (ikke vist) i afhængighed af, om man ønsker at opvarme eller afkøle den gas, der føres gennem behandlingskammeret 12. Når f.eks. vandindholdet af luften til blæseren 30 er højt, således som det kan være tilfældet en fugtig sommer, kan et kølemiddel cirkulere gennem den første del af spiralen 32 for at reducere vandindholdet i luften, medens et varmemedium cirkuleres gennem den sidste del af kølespiralen for at forøge temperaturen af luften, hvis fugtigheds-indhold er reduceret, før indgangen i behandlingskammeret 12. Hvis fugtighedsindholdet i harpiksen er for lav, er det dog som nærmere forklaret i det følgende muligt at ændre denne procedure til at forøge fugtigheden af den luft, som indføres i behandlingskammeret 12.

Apparatet 10 omfatter også organer til cirkulering af et varmemedium gennem det ringformede mellemrum 17 mellem kappen 16 og væggen 15 af kammeret 12 til forøgelse af temperaturen af overfladen 14. Disse organer kan omfatte et rør 34, som er tilsluttet til en passende kilde for lavtryksdamp 9

DK 152748 B

og til kappen 16 modsat rummet 17, og hvori ventilen V er monteret, og et udtømningsrør '36 med en selvvirkende kondensationsfælde T. Et egnet i og for sig kendt kølesystem (ikke vist) kan også anvendes i rummet 17 for at reducere temperaturen af overfladen 14, hvis det ikke er ønskeligt at hæve temperaturen særlig meget under driften af anlægget.

Organer, såsom en separator 38, kan anbringes nedstrøms kamme-ret 12 og være forsynet med'prelplader 41, der er monteret med indbyrdes afstand i en vinkel på ca. 45° for at formindske optagelsen af store polymere partikler sammen med udluftningsgassen. Der kan også anbringes filtre af porøst tekstilstof 40 eller en cyklon efter separatoren 38 til fjernelse af fine partikler 42 fra udluftningsgassen forud for udsendelsen af denne i atmosfæren eller i et lukket system forud for recirkuleringen tilbage til temperaturreguleringsorganerne 32.

Apparatet 10 kan også have en i og for sig kendt gasindføringsåbning 44 og en udføringsåbning 46 for raffineret produkt, der star i forbindelse med behandlingskammeret 12. I behandlingskammeret 12 kan der endvidere være indført en temperaturføler, såsom et termoelement (ikke vist) til måling af materialetemperaturen under behandlingen.

Hvis det ønskes at blande den polymere nitrilharpiks med slagstyrkemodificerende stof, er en række hurtigt roterende blandeskovle 58 anbragt med indbyrdes mellemrum langs længden af behandlingskammeret 12, ragende ind i dette kammer i en kort afstand under længdeaksen. Ved den illustrerende udførelsesform er der monteret firbladede blandeskovle på en aksel, som er forbundet med en i og for sig kendt drivanordning, såsom en motor med en omdrejningshastighed på 3500 omdrejninger pr. minut.

10

DK 152748 B

Ved det i fig. 2 viste udførelseseksempel vil knive og plader udgøre et enkelt uregelmæssigt formet element 48, der er anbragt ved den ydre ende af en arm 50, som iøv-rigt er anbragt på tilsvarende måde som armene 20 i appa-ratet på fig. 1. De uregelmæssigt formede elementer 48 har en knivformet del, der består af en trekantet plade 52, og en pladedel 54, som skråner svagt indad og opad fra kanten 56 ved forbindelsen mellem fladerne 52 og 54. Lavtryksluft, adskillelseskomponenter og blandekomponenter for det på fig. 1 viste apparat kan også anvendes ved apparatet på fig. 2. Den på fig. 2 illustrerede enhed kan fremstilles på basis af et af ovennævnte selskab Littleford Bros. Inc. forhandlet apparat med betegnelsen RotoPlast model FM 130.

Under driften åbnes ventilen V i begyndelsen for at tillade lavtryksdamp at strømme ind i det ringformede rum 17 for at hæve temperaturen af overfladen 14 af behandlingskammeret 12 til 88 - 94°C, men en noget højere temperatur kan om ønsket også bruges. Det vil forstås, at det er muligt helt at undvære opvarmningskammeret 17, i hvert fald i begyndelsen af tørreprocessen, især når udskylningsluften er grundigt opvarmet af spiralen 32, som forklaret i det følgende. Drivmekanismen sættes derefter i gang, således at akselen 18, armene 20, knivene 22 og pladerne 24 bringes til at rotere med en omdrejningshastighed på 150 omdrejninger pr. minut i behandlingskammeret 12. En hastighed på 100 - 200 omdrejninger pr. minut er som ovenfor nævnt tilfredsstillende til forarbejdning af den omhandlede polymere nitrilharpiks. Ved en rotationshastighed o-ver 200 omdrejninger pr. minut sker en uønsket sammensmeltning, når man forarbejder polymere nitrilharpikser, medens der ved hastigheder under 100 omdrejninger pr. minut vil ske en væsentlig formindskelse af bevægelsen af partiklerne i kammeret, således at procestiden vil blive forlænget. En suspension af polymeriseret termoplastisk nitrilharpiks i 11

DK 152748 B

form af perler indføres derefter i behandlingskammeret 12 gennem indføringsåbningen 44. Fordelingen af harpiksperlerne i portionen ligger på størrelser mellem 0,089 og 0,889 mm, og en sigteanalyse deraf fremgår af den på fig. 3 viste kurve, som ligger til højre. I det foreliggende tilfælde blev der i behandlingskammeret 12 indført en harpiks, son bestod af en blanding af 90 vægtpct. poly-meriseret methacrylonitril og 10 vægtpct. polymeriseret styren med et fugtighedsindhold på 5 - 6 vægtpct., hvilket repræsenterer en typisk mængde vand, som efterlades efter en suspensionspolymerisation, efter at perlerne er ført gennem en centrifuge. Det vil dog forstås, at harpiksen også kan behandles ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvor vandindholdet er betydeligt lavere, f.eks.

0,3 - 1,7 vægtpct., svarende til den mængde vand, der absorberes af det hygroskopiske materiale i ligevægt med den omgivende atmosfære. Det tidsrum, i hvilket materialet foreligger i behandlingskammeret 12, reduceres blot for at kompensere for det lavere vandindhold i indføringsblandingen.

Efter at portionen er overført til behandlingskammeret 12, startes blæseren 30, og en konventionel reguleringsventil (ikke vist) indstilles således, at der gennemledes 1,7 - 2,5 m luft pr. minut, fortrinsvis ved en temperatur på 82 - 105°C, i behandlingskammeret 12 gennem indføringsåbningen 26.

Den mængde af materiale, som indføres i behandlingskamme-ret 12, bør naturligvis være meget større end airtydet på tegningen, idet f.eks. rumfanget af behandlingskammeret 12 bør fyldes i en grad på 50-75%, men fig. 1 er tegnet for bedre skematisk at angive virkningen af de forskellige blan-deelementer på perlerne. Nogen ophobning af materiale på overfladen af knivene langs den varme overflade il4 kan forekomme i løbet af et vist tidsrum. Trykket holdes på et mi- 12

DK 152748B

nimum, idet maksimaltrykket i behandlingskammeret skal ligge på 1,85 kg/cm , hvilket repræsenterer trykfaldet mellem udløbsåbningen 28 og modstrømssiden af elementet 40.

Når akselen 18 roterer modsat uret i retning af pilen på fig. 1, vil hver kontinuerligt roterende, skævt anbragt kniv 22 bevæge sig frem mellem de kugleformede perler for gentagne gange at tvinge dele af disse foran knivene opad langs og i berøring med tilsluttede opvarmede overflader 14 af behandlingskammeret 12, således at overfladefug-tighed vil fordampe i en mængde af ca. 85%, hvorved der i løbet af nogen tid vil fjernes fugtighed fra overfladen under fordampning. Ved kontinuerlig bevægelse af knivene 22 flyttes materialet hurtigt bort fra varmeveksleroverfladen 14 i en skurende bevægelse, således at mere materiale vil blive udsat for behandling. Som følge af vinkelstillingen af knivene 22 vil der opstå en konvergerende strømning af materialet i behandlingskammeret 12. Når akselen 18 drejes i den i fig. 1 viste retning, vil materialet i behandlingskammeret 12 til venstre for en vertikal midterlinie gennem aksen nemlig flytte sig mod denne vertikale linie langs omridset af behandlingskammeret 12 eller i retning af pilen 19. Materialet til højre for en sådan vertikal linie vil bevæge sig i den modsatte retning imod en sådan vertikal centerlinie i retning af pilen 23 som følge af den særlige vinkel, som knivene har på højre side af apparatet. Således vil der opstå en strømning, der konvergerer mod midten af behandlingskammeret 12 under påvirkning af knivene 22. Pladerne 24 er dog orienteret med en sådan vinkel, at de vil aflede portioner af de således bevægende perler bort fra de nævnte strømme i modsat retning og tilbage mod endevæggene af behandlingskammeret 12, således som det er eksemplificeret ved pilene 21 til venstre for den vertikale centerlinie og pilene 25 til højre for denne centerlinie. En sådan virkning af pladerne har 13

DK 152748B

tilbøjelighed til at adskille partikler fra hinanden og derved i høj grad forøge deres overfladevirkning og formindske enhver tilbøjelighed til sammensmeltning. En sådan adskillelse af partiklerne tjener til bedre :at udsætte dem for en fordamphingspåvirkning fra den opvarmede luft, som passerer gennem behandlingskammeret; men af større betydning er det, at en sådan kontinuerlig tilfældig bevægelse forøger tilbøjeligheden af de fine perlepartikler i det nedre område af det ovennævnte fordelingsområde til at blive ført bort med luften gennem .udføringsåbningen 28, medens knivene 22 og pladerne 24 fortsætter med at rotere. Den fordampede fugtighed skylles ligeledes bort fra behandlingskammeret 12 på samme tid.

B landeskovl ene 58 kan om ønsket sættes i gang i et begrænset tidsrum, f.eks. i 5 - 15 minutter midt under en iørrings-cyklus, hvis temperaturen af materialet holdes trlstrække-ligt lav, f.eks. omkring 44°C. En sådan virkning af blande-skovlene tjener til yderligere centrifugalt at tvinge perlerne imod den opvarmede væg af kammeret samt at forbedre blandingsensartetheden og fraskillelsen af de fine partikler.

Efter et tidsrum på omkring 60 minutter tages en prøve fra behandlingskammeret 12 gennem en udløbsåbning 46 i en tør beholder, som er passende lukket for at undgå optagelse af fugtighed. Prøven bliver derefter kompressionsstøbt til en plade, der sammenlignes med en kontrolplade, fder forud er støbt af samme blanding, men som havde det ønskede fug-tighedsindhold på 0,08 vægtpct. under støbningen.. Størrelsen og antallet af bobler blev derefter sammenlignet visuelt med kontrolprøven, og hvis en sådan sammenligning viste, at prøven var tør og fortrinsvis noget mere tør ænd kontrolprøven, blev portionen hurtigt ført ud af behandlings-kammeret 12. Hvis prøven derimod viste, at fugtighedsind-holdet var for højt, kunne tørringsprocessen fortsættes i 14

DK 152748B

yderligere 15 minutter, hvorefter der igen blev taget en prøve. Denne prøveprocedure fortsattes, indtil der blev opnået en portion med det ønskede fugtighedsind-hold, d.v.s. med et vandindhold på 0,3 - 1,7 vægtpct.

Véd anvendelse af apparatet på fig. 1 og/eller fig. 2 til polymere nitrilharpikser i perleform og med et fug-tighedsindhold på 0,06 - 0,12 vægtpct. benyttedes knive og plader med en omdrejningshastighed på 100 - 200 omdrejninger pr. minut og 1,7 - 2,6 luft/minut ved en temperatur på 76 - 110°C, medens den nødvendige tid til at reducere fugtighedsindholdet af portionen til 0,06 -0,12 vægtpct. fandtes at være 60 - 180 minutter. Harpiksen blev derefter udtaget' fra behandlingskammeret 12 gennem åbningen 46 og indført i indføringsenden af en konventionel ekstruder uden yderligere at blive udsat for fugtighed. Portionen blandedes homogent under tryk i ekstruderen og blev presset ud gennem en ringformet matrice ved en temperatur på 204 - 260°C i form af et rør. Dette rør blev indført i en hul blæseform og ekspanderet ud imod væggene til dannelse af en hul genstand.

Den fra behandlingskammeret 12 udgående luft blev analyseret for indhold af fine partikler ved en sigteanalyse af det materiale, som blev opsamlet i elementet 40, og som vist på fig. 3 viste materialet sig for 70 procents vedkommende at kunne passere gennem en sigte med en maskestørrelse på 80 masker pr. 2,54 cm, svarende til en partikelstørrelse på 0,180 mm. Da omkring 13 vægtpct. af tilførselsblandingen til behandlingskammeret 12 (fig. 3) passerede gennem en sigte med 30 masker pr. 2,54 cm, viser denne sigteanalyse en 51 vægtprocents forøgelse af mængden af perler svarende til maskestørrelse 80, som blev udført af behandlingskammeret 12 i løbet af behandlingen. Denne portion af fine partikler blev efter udtagningen fra elementet 40 separat indført i en pilledannende ekstruder, hvor de fine perler blev komprimeret til større kubiske 15

DK 152748B

piller, hvoraf portioner blev indført i efterfølgende portioner af harpiks, som blev behandlet i behandlings-kammeret 12 i den forud nævnte ekstruder. Det må forstås, at der også kan behandles polymere nitrilharpik-ser i andre former end fortrinsvis kugleformede perler, f.eks. kubiske piller eller piller med en anden form, hvis fugtighedsindholdet af et sådant materiale er blevet for stort.

Ved et andet forsøg blev der fremstillet en slagstyrkemodificeret blanding, indeholdende et podecopolymerisat af polymeriseret methacrylonitril og styren på 75./18/7 vægtpct. butadien/methacrylonitril/styren terpolymer-elastomer, hvori indholdet af elastomer udgjorde -40 vægtpct. af podecopolymerisatet. Dette slagstyrkemodificerende materiale i granuleret form blev først indført i behandlingskammeret 12, og blandeskovlene 58 blev startet i et tidsrum på 30 minutter for at findele granulatet til pulverform, hvorefter det pulverformede materiale blev udtaget af behandlingskammeret 12. En våd portion af 90/10 vægtpct. polymeriseret methacrylonitril/styren i ;perleform blev derefter ført over i et behandlingskammer Γ2 som ovenfor beskrevet, idet fugtighedsindholdet heraf var ca. 0,5 vægtpct. vand. Vandindholdet blev reduceret til --.0,08 vægtpct. på den ovenfor beskrevne måde, hvorefter en tilstrækkelig mængde pulveriseret slagstyrkemodificerende stof blev returneret til behandlingskammeret 12, således at indholdet af blandingen deri var 90 vægtpct. polymeriseret meth-acrylonitril/styren-perler og 10 vægtpct. slagstyrkemodificerende materiale. Akselen 18 blev igen bragt til rotation, men overfladen 14 blev ikke opvarmet til forhøjet temperatur, og blæseren 30 blev ikke sat i gang, således at der ikke blev ført luft igennem behandlingskammeret 12. Efter en blandeperiode på ca. 60 minutter viste det perleformede materiale sig at være grundigt overtrukket med pulveriseret modificeringsmiddel og at være parat til ekstrude- 16

DK 152748B

ring og blaesestøbning i en beholder til opnåelse af en genstand med forbedret slagstyrke. En anden rækkefølge af blandetrinnene kan gennemføres, idet perlerne for eksempel forud kan omdannes til et granulat, eller det er i stedet under visse omstændigheder muligt at tørre og klassificere perlerne samtidigt med en overtrækning ved hjælp af et slagstyrkemodificerende materiale.

Ved den på fig. 2 illustrerede udførelsesform er virkningen af elementet 48 ved yderenden af hver arm 50 i det væsentlige, den samme som for knivene 22 og pladerne 24 af apparatet på fig. 1. Perlerne presses opad langs o-verfladen af behandlingskammeret for at fremme varme-overførslen til fordampning af fugtigheden, medens de presses i modsatte retninger i et konvergerende mønster, idet pilene 29 repræsenterer en retning på fig. 2. Fladerne 54 tjener derimod til at lede portioner af materiale tilbage i modsat retning bort fra midten af behandlingskammeret 12 som ovenfor beskrevet, således at partiklerne kan adskilles fra hinanden for bedre at sikre en fjernelse af de fine partikler fra behandlingskammeret.

Med hensyn til ekstruderingen af polymere med nitrilhar-pikser har det som ovenfor nævnt vist sig, at vand er egnet til effektivt at reducere dekomponeringsgraden for de polymere, og at vand også effektivt vil formindske viskositeten af den polymere under smelteprocessen. Ligeledes som ovenfor angivet vil der ved et for højt vandindhold i den polymere, som udgår fra ekstruderingsdysen, for eksempel et overskud på 0,15 vægtpct., opstå uønskede vandblærer. Hvis vand derimod fjernes fra den polymere u-middelbart før ekstruderingsåbningen, for eksempel ved hjælp af vakuumudluftning, er det muligt at udnytte de maksimale fordele ved vandindholdet, samtidigt med at man undgår dannelsen af bobler. Under sådanne betingelser vil det være ønskeligt at tilsætte vand til proceskammeret i

DK 152748 B

17 det omhandlede apparat, således at der i det ekstruderede materiale findes op til 2 vægtpct. vand, eller vandindholdet kan i stedet i begyndelsen være over 2%, sålædes at det indstiller sig på 2%, når materialet udtages fra behandlingskammeret 12. Ved regulering af fugtigheden af udskylningsgassen således, at vandindholdet er Større end i behandlingskammeret, kan der hensigtsmæssigt tilsættes fugtighed til materialet.

Teoretisk kan man benytte enhver monomer eller monomere, der kan copolymerisere med en nitrilholdig komponent af den polymere, forudsat at de ikke indfører uønskede egenskaber i slutproduktet. En sådan comonomer er ønskelig, men ikke nødvendig, for at forbedre smelteligheden af det termo-plastiske stof, idet der ved et overskud af CN-grupper i den polymere vil være en forholdsvis høj grad af polaritet, ligesom kæderne har tilbøjelighed til at tiltrække hinanden og derved reducere smelteegenskaberne for den polymere.

Den comonomere kan reducere denne tilbøjelighed .uden at materialets gennemtrængelighed for fugtighed og luftarter forøges. Denne comonomere kan forekomme i den polymere i en mængde på 2 - 45 vægtpct. Eksempler på sådanne monomere er ethylenisk umættede aromatiske forbindelser, .såsom styren eller vinylestere, f.eks. vinylchlorid.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan man anvende op til 20 vægtpct., fortrinsvis indtil 15 vægtpct., af et slagstyrkemodificerende stof, som er blandbart med den polymere med højt nitrilindhold. Mængden af et sådant materiale i forhold til materialet uden indhold af nitrilgrupper i den polymere bør ikke overskride 20 vægtpct. og fortrinsvis ikke over 15 vægtpct., hvis man skal undgå en væsentLig ændring af egenskaberne. Typiske slagstyrkemodificerende stoffer, der kan tilblandes til den polymere, er syntetiske eller naturlige elastomere komponenter. Denne gummiagtige komponent kan inkorporeres i den omhandlede polymere jpå i og for

DK 152748 B

18 sig kendt måde, f.eks. ved direkte polymerisation af de monomere, polyblandinger, podning af den monomere, blanding på dét -elastomere skelet eller fysisk.‘tilblan-ding af gummikomponenten. Andre seje polymere, der ikke normalt betragtes som elastomere stoffer, kan dog om ønsket anvendes som slagstyrkemodificerende stoffer. Eksempler herpå er polycarbonat, polyethylen, polyamider og sili-coner.

I det omhandlede materiale kan man også indføre de konventionelle additiver, såsom farvestoffer, fyldstoffer, pigmenter, plastificeringsmidler, stabilisatorer eller forarbejdningshjælpemidler.

Claims (2)

1. Fremgangsmåde til tørring og forbehandling af fugtige, termoplastiske, polymere nitrilharpikser, der skål ekstruderes til emballagematerialer, og som består af 55 - 98 vægt-% polymeriseret nitri1-monomer, fortrinsvis racrylo-nitril, methacrylonitril eller blandinger deraf, tog 45 -2 vægt-% af mindst én ethylenisk umættet ikke-nitrilholdig copolymeriseret monomer, hvorved behandlingen foretages i et behandlingskammer, kendetegnet ved, at en portion af den fugtige, termoplastiske nitrilharpiks i form af partikler med et forholdsvis bredt størrelsesfordelingsområde indføres i et cylindrisk behandlingskammer, hvis overflade er opvarmet, medens vinkelstiIlede plove eller knive drejes kontinuerligt inden i det nævnte kammer omkring længdeaksen af dette og med en hastighed på 100 - 200 omdrejninger pr. minut, således at det partikelformede materiale i kammeret bibringes en konvergerende strømning, medens der på grund af plovenes bevægelse gentagne gange presses portioner af det partikelformede materiale opad langs den opvarmede kammervæg til fordampning af i det mindste en del af fugtighedsindholdet, idet portioner af harpiksen på grund af plovenes bevægelse .om ønsket yderligere omledes i hovedsageligt modsat retning af de konvergerende strømme, at et antal skovle, der sidder på mod aksen rettede aksler, bringes til at rotere med større hastighed end de nævnte plove eller knive til ceittrifugalt at dispergere harpikspartiklerne i kammeret under kontinuerlig bevægelse af knivene, og at der gennem kammeret presses lavtryksgas, som bærer en del af de mindre partikler inden for partikelstørrelsesintervallet gennem behandlingskammeret, hvorved der eventuelt tillige indføres et -findelt, slagstyrkemodificerende materiale, der fordeles homogent på harpikspartiklerne. DK 152748B

2. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 og til behandling af støbepartikler, omfattende et lang-strakt, i længdegående retning anbragt, stationært, ey-linderformet, med en kappe (16) forsynet behandlingskammer (12), langs hvis vandrette akse der drejeligt er monteret en aksel (18), organer (34, 36) til cirkulation af et varmemedium gennem kappen, et gasindløb (26) og et gasudløb (28) i modsatte ender af kammeret over kammeraksen, organer til indpresning af lavtryksgas gennem kammeret under akselens (18) rotationsbevægelse, til fjernelse af en fin partikelfraktion af støbeharpiksen fra kammeret, organer (38) nedstrøms i forhold til kammeret (12) til fjernelse af de fine partikler fra gassen, samt organer til regulering af gassens fugtighedsgrad og temperatur, kendetegnet ved, at akselen (18) er forsynet med indbyrdes adskilte, stive arme (20), hvis yderender er forsynet med plovdele (22) i nærheden af proceskammerets inderflader for at transportere harpiksen langs inderfladen under akselens rotationsbevægelse, idet plovdelene (22) desuden er udformet sådan, at harpiksen føres i retning af kammerets (12) midterparti, og idet en række blandeskovle (58) er anbragt på aksler, som gennem kam-mervæggen strækker sig indover i retning af og under kammerets midterakse, i tilnærmelsesvis samme indbyrdes afstand mellem plovdelene, samt organer til at bringe blan-deskovlene (58) i rotation med en hastighed, der er større end hastigheden af plovdelene (22), således at harpiksen spredes.