NO137312B - Fremgangsm}te for fremstilling av granuler av et fiberfylt termoplastisk polymer. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av granuler av et fibérfylt termoplastisk polymer som foreligger i form av snor- eller strengmateriale.

Termoplastprodukter såsom snorer og lignende dannes ved å blande forskjellige tilsetningsmidler, f.eks. stabilisato-rer, fyllstoffer og pigmenter sammen med et termoplastisk polymer og ved å ekstrudere blandingen ved hjelp av et skrueekstrude-ringsapparat. Plastmaterialet opphetes over mykningspunktet idet det passerer gjennom skruen, og mens det er i skruen blir smeiten blandet. Etter, at smeiten er blandet, passerer den gjennom en dyse for å danne produktet, såsom nevnte "snor". -Snoren avkjøles, f .eks. ved at den føres gjennom et kaldt vannbad, hvoretter den kan kappes opp til granuler.

Slike snorer kan også fremstilles ved-ekstrudering gjennom en dyse uten bruk av skruematning. Tysk utlegningsskrift nr.. 2 117 095 beskriver f.eks., en fremgangsmåte for fremstilling av fiberforsterket termoplastisk materiale. Ved denne fremgangsmåte føres et forgarn av fibre, fortrinnsvis glassfibre, gjennom et lag av pulverformet termoplastisk materiale, og mens forgarnet er i laget blir det separert til bunter, hvorav hver består av én eller flere filamenter. Man lar forgarnet gjenvinne den opprinnelige tilstand, og et pulver bjLir innfanget mellom fibrene således at resultatet.er et forgarn som er impregnert med pulver. Det impregnerte forgarn blir opphetet for å smelte det termo-plastiske pulveret, og mens pulveret er smeltet blir forgarnet trukket gjennom en dyse for å danne en såkalt konsolidert snor. Snor av et termoplastmateriale bestemt for oppkutting til granuler kan ha et termoplastisk belegg hvis sammensetning er forskjellig fra sammensetningen av snoren. Snoren kan f.eks. være fiberforsterket, fortrinnsvis glassfiberforsterket, mens belegget ikke er fiberforsterket.

Det er kjent en rekke snortyper og fremgangsmåter for fremstilling av granuler av slike snorer. Granulenes. sammensetning og deres fysiske og mekaniske egenskaper vil i stor grad avhenge ikke bare a<y> snorenes nraterialmessige sammensetning, men også a<y> snorenes mekaniske sammensetning.

En velkjent og i de fleste tilfeller: lite ønskelig egenskap ved slike granuler er at de oppviser såkalte "børster" på snittflaten, dvs. utstikkende fiber-,eller filamentender.

Som- illustrasjon på teknikkens stilling pa området kan vises til patentsøkerens tidligere norske patentsøknader nr. 1301/71 og'2042/72. Sliké børster eller utstikkende fibre på .granuléne medfører på grunn av friksjon, bl.a; en sterk reduksjon av granulenes strømningsegenskaper, noe som i mange tilfeller vanskeliggjør håndtering av granulene som en masse-, f.eks. i for-bindelse med fremmatning av granuler gjennom rør eller via mat-ningstrakter til støpemaskiaer.

Hovedformålet for foreliggende oppfinnelse har derfor vært å overkomme dette problem. Fremgangsmåten for fremstilling av granuler i henhold til oppfinnelsen er således av den art hvor det anvendes et fiber fdrgaxn som impregneres med pulver-. formet plastmateriale ved å atskille eller oppdele forgarnet i fiberbunter under tilstedeværelse av pulverformet termoplastmateriale,. idet det impregnerte forgarnet deretter opphetes til en temperatur hvorved plasten smelter, idet, mens plasten er smeltet, trekkes forgarnet gj-ennom en. dyse for derved å danne en konsolidert snor eller streng som nedkjøles og kappes opp til granuler, og foreliggende oppfinnelse karakteriseres ved at strengen etter utgangen av dysen, mens strengens temperatur ennå er tilstrekke-lig høy slik at strengens overflate 'er klebrig, føres over overflaten av et bad eller leie bestående av pulverformet termoplastmateriale samtidig som, som i og for seg kjent, en luftstrøm rettes mot strengen fra undersiden av badets eller leiets overflate, slik at pulveret derved fester seg til overflaten av strengen, hvoretter det pulverformede belegget som derved er påført, opphetes slik at det smelter, hvoretter strengen med det smeltede belegget føres gjennom en andre dyse slik at belegget blir mer ensartet.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen påføres således et allerede plastimpregnert og/eller plastbelagt forgarn eller fibersnor et ytterligere eller ekstra belegg av termoplast, og det ytterligere belegget pålegges på ovenfor angitte måte^ Ganske overraskende viser det seg at en snor fremstilt på denne måten ved oppkutting kan gi granuler som så godt som ikke oppviser noen børster eller utstikkende fibre som, som.nevnt bl.a. medfører -sterkt nedsatt strømbarhet av granulene på grunn av den friksjon som vil dannes mellom de enkelte granuler i en granulmasse.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal beskrives - nærmere under henvisning til vedlagte skjematiske tegninger, hvor: Fig. 1 illustrerer en fremgangsmåte for påføring av belegg på en fiberforsterket snor egnet for fremstilling av granuler ifølge oppfinnelsen, og

fig. 2 viser to granuler ifølge oppfinnelsen og to andre granuler.

Fig. 1 illustrerer anbringelsen av et belegg på en fiberforsterket, snor 10 som er fremstilt ved hjelp av en tidligere kjent fremgangsmåte. Fremgangsmåten for fremstilling av snoren utgjør således ingen del av foreliggende oppfinnelse, og er ikke vist på fig. 1.

Snoren 10 passerer -gjennom en dyse 11, hvilket er det siste trinn i prosessen for fremstilling av snoren. Før den har tid til å bli kald og mens dens overflate er enda klebrig, passerer snoren 10 over et trau 12 som inneholder et fluidisert lag av pulverformet polymer 13. En dyse 14 er anbrakt i laget-og en luftstrøm fra dysen danner en gardin 15 som inneholder det pulverformede polymer. Når snoren passerer gjennom denne gardin, vil partiklene hefte til dens klebrige overflate, slik at overflaten blir belagt med partiklene. De partikler som ikke kommer i be-røring med snoren, faller tilbalce i trauet 12 , slik at de kan re-sirkuleres. Trauet kan være skjermet for å hindre spredning av polymeret, mens skjermingen ikke er vist på tegningene.

Etter å ha passert over trauet 12 kommer snoren inn i et varmt rør 16. Røret har en slik. temperatur at belegget (men ikke massen i selve snoren) smelter, og det smeltedé belégg passerer gjennom en annen dyse 17, slik at det dannes en énsartet skjede.- Etter å ha forlatt den annen dyse 17 blir snoren kjølt og kappet på konvensjonell måte for å danne granuler.

I det følgende skal beskrives påføring av tre belegg på glassfiberforsterkede snorer av den art som er beskrevet på fig. 1. I hvert tilfelle ble den opprinnelige snor fremstilt ved å føre et glass-forgarn med en hastighet av 5 m/min. gjennom et lag av pulveraktig polypropylen. Under dets passering gjennom laget ble forgarnet spredt ut og omdannet til et impregnert forgarn. Det impregnerte forgarn ble ført gjennom et varmt rør for å smelte polypropylen-pulveret og derpå gjennom en dyse for å konsolidere forgarnet til- en snor. Når den forlot dysen, var overflatetemperaturen av snoren omtrent 230°C.

Snoren ble kappet (ved å bruke et konvensjonelt kappe-apparat) til granuler med 1 chw lengde, hvorav endel hadde avlange fiberdeler som raget ut fra en ende. Prosentmengden av slike granuler varierte mellom ca. 25% og ca. 35%.

EKSEMPEL 1

En glassforsterket polypropylen-snor inneholdende'23 , 3 vektprosent av kontinuerlige glassfilamenter løpende parallelt til snoraksen og med en overflatetemperatur på ca. 230°C, ble trukket med én hastighet av 5 meter pr. minutt gjennom en atmosfære av luft og polypropylen-pulver. Pulveret heftet til den varme snoroverflate og det således dannede granulære belegg.ble smeltet og konsolidert under passeringen gjennom et 12 cm langt opphetet rør holdt ved en gjennomsnittlig temperatur ay 2 50°C

og utstyrt med en dyse. Den resulterende snor ble.kappet til 1. cm lange granuler, og det.ble funnet.at glassfiberkonsentrasjonen av den belagte snor ble minsket til 21,3 vektprosent. Antallet a<y >granuler med avlange glassfibre som raget ut fra deres ender var bare 3%, hvilket resulterte i en meget bedre strømning og gjorde matningen av granuler i sprøyt&fprmingsmaskiner meget lettere, da det eliminerte brodannelser.

EKSEMPEL 2

Fremstilling av en pigmentert snor

En glassfiberforsterket snor som beskrevet i eks. 1 ble trukket med en hastighet av 5 meter pr. minutt gjennom en atmosfære av luft og polypropylenpulver, idet polypropylenpulveret inneholdt 5 vektprosent av kjønrøk^pigment. Det granulære belegg av pulver x>g pigment som heftet til snoroverf laten ble smeltet og konsolidert ved passering gjennom et 12 cm langt opphetet rør holdt ved en gjennomsnittstemperatur av 250°C og utstyrt med en dyse. TDen resulterende snor nådde en glassfiberkonsentrasjon av 21,2 vektprosent, og det ble funnet etter kap-ping at antallet av snors.tykker som hadde glassfibre som raget ut fra deres ender, var minsket til 2% . Når materialet ble sprøy-teformet, hadde den erholdte prøve en total pigmentkonsentrasjon av 9,6 vektprosent basert på den totale vekt av polymeret, og oppviste en utmerket fargespredning.

EKSEMPEL 3

En glassfiberforsterket snor som beskrevet i eks. 1, men med en glassfiberkonsentrasjon av 27,0 vektprosent, ble trukket med en hastighet av 5 meter pr. minutt gjennom en atmosfære av luft og polypropylenpulver, idet polypropylenpulveret inneholdt 5 vektprosent av et flytende varmestabiliserende middel. Det granulære belegget'som heftet til snoroverflaten ble smeltet og konsolidert ved passering gjennom -et 12 cm langt opphetet rør som var holdt ved en gjennomsnittstemperatur av 250°C og var utstyrt med en dyse. Den resulterende- snor hadde en glassfiberkonsentrasjon av .25,0 vektprosent og en total, varmestabilisator-konsentrasjon av 0,5 vektprosent basert på den totale polymervekt. Når snoren ble kappet, var antallet av granuler med lange glassfibre som raget ut fra deres ender, minsket til 2%. Etterføl-gende sprøyteforming av disse granuler ga en prøve som viste en betydelig øket motstand mot deformasjon ved høye temperaturer.

EKSEMPEL 4

Fremstilling av en snor- med innført skummiddel.

En glassfiberforsterket snor som beskrevet i eks..1 ble trukket med en hastighet av 5 meter pr. minutt gjennom en atmosfære av luft og polyetylenpulver med lav tetthet, idet poly-etylenpulveret inneholdt 4 vektprosent av et oppblåsingsmiddel (azodikarbonamid). Det granulære belegg av pulver og oppblåsingsmiddel som heftet til snoroverflaten ble konsolidert ved passering gjennom et 12 cm langt opphetet rør holdt ved en gjennomsnittstemperatur av 160°C og utstyrt med en.dyse... Den resulterende snor hadde en glassfiberkonsentrasjon ay 20,9 vektprosent og ble kappet for å danne granuler egnet for støpeforming... Omtrent 3% av granuler hadde lange fibre som raget, ut fra deres ender.

Disse granuler ble innført i en 350 tonns Bone-Cravén sprøyteformingsmaskin utstyrt med en trauformet form hvis: hulrom var 35 cm x 25 cm x. 5 cm dypt med. en veggtykkelse av 6 mm.

Granulstørrelsen ble så innstilt at man erholdt et støpestykke. med en endelig tetthet av 0,76 g/cm 3 ved innvirkning av skummin-gen av det dekomponerende oppblåsingsmiddel.

En viktig effekt av belegget vil nå beskrives under

henvisning til fig. 2.

En granul uten belegg (dvs. en granul-ikke i henhold til oppfinnelsen) er vist på fig. 2a. Granulen har en vegg 20a (som i de fleste tilfeller er sylindrisk, men kan ha en hvilken som helst form som kanJ oppnås; ved. å trekke gjennom en dyse) og en flat overflate 22a som ble dannet ved hjelp av kappeverktøyet. Granulen inneholder fibre som er innbyrdes parallelle og som strek-ker seg langs hele lengden av grahurlen. Det kari finnes i verste fall en liten, "dott" 23a av fibre som stikker ut av overflaten

22a^ Fig. 2b viser en ikke tilfredsstillende granul. Istedenfor en liten fiberdott finnes her en fiberdel 23b som rager ut fra den flate overflate. 22b, og denne fiberdél er omtrent Idke lang som resten av granulen..

En tilfredsstillende granul i henhold til oppfinnelsen er vist på fig.'2c. Granulen har et belegg 24c som dekker overflaten 20c. Som'det'kan sees av tegningen, er sammensetningen av belegget forskjellig fra- sammensetningen av granulmassen. Denne masse inneholder fibre 21c,.méns belegget ikke inneholder fibre.

(Eksempel 1 illustrerer det tilfelle hvor dette er den eneste

forskjell, eksemplene 2,3 og 4 viser at det kan også være andre forskjeller). De belagte granulene kan høyst ha en liten dott 23c av fibre som stikker ut fra den flate overflate 22c, mens noen få granuler kan ha de avlange, utstikkende fiberdeler som vist med 2 3d.

Utstikkende fiberdeler har som nevnt en skadelig virkning for flere formål på snorens bruksegenskaper, f.eks. kan utmatriing fra en matningstrakt bli vanskelig. Materialer som inneholder minst 90 vektprosent, fortrinnsvis 95 vektprosent av granuler, som vist på fig. 2c, gir tilfredsstillende egenskaper.

(For sammenlignings skyld er granuler uten noen "dott!' lik de som er vist på fig. 2c).

Eksemplene 1-4 viser fremstilling av belagte granuler, hvor bare 2-3% har utstikkende fiberdeler. I sammenlignings-eksemplet forekommer 25-35% av slike granuler. Det er åpenbart at påføring av et ytre belegg vesentlig forbedrer egenskapene ikke bare av snorene, men også av granulene fremstilt av slike snorer.

Det må gjøres oppmerksom på at i de tilfeller hvor det forekommer "dotter" eller utstikkende fiberdeler på granulene, vil de stikke frem- gjennom den kappede overflate 22 og intet belegg er blitt påført denne.overflate. Det er overraskende at påføringen av et belegg på overflaten 20 har en fordelaktig innvirkning på de fiberdeler som stikker frem gjennom en ubelagt overflate.

Glassfibre er de som oftest brukes, men minskingen av antallet av de utstikkende fiberdeler ifølge oppfinnelsen kan oppnås o<g>slå med andre fibertyper, f.eks. karbonfibre.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av granuler av et fiberfylt termoplastisk polymer, hvorunder et fiber forgarn impregneres med pulverformet plastmateriale ved å atskille eller oppdele forgarnet i fiberbunter under tilstedeværelse av pulverformet termoplastmateriale, idet det impregnerte forgarnet deretter opphetes til en temperatur hvorved plasten smelter idet, mens plasten er smeltet, forgarnet trekkes gjennom en dyse for derved å danne en konsolidert snor eller streng som nedkjøles og kappes opp til granuler, karakterisert ved at strengen etter utgangen av dysen, mens strengens temperatur ennå er til-strekkelig høy slik at strengens overflate er klebrig, føres over overflaten av et bad eller leie bestående av pulverformet termoplastmateriale samtidig som, som i og for seg kjent, en luft-strøm rettes mot strengen fra undersiden a.v badets eller leiets overflate slik at pulveret derved fester seg til overflaten av strengen, hvoretter det pulverformede belegget som derved er på-ført, opphetes slik at det smelter,hvoretter strengen med det smeltede belegget føres gjennom en andre dyse slik at belegget blir mer ensartet.