DD214568A1 - Verfahren und vorrichtung zum verarbeiten von mit treibmittel verschaeumbaren thermoplasten, insbesondere schmelzklebstoffen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten von mit Treibmittel verschaeumbaren Thermoplasten, insbesondere Schmelzklebstoffen. Es ist Ziel der Erfindung, mit energetisch und maschinell geringem Aufwand treibmittelhaltige vorgeschmolzene Polymere so zu behandeln, dass unmittelbar nach Verlassen der Austrittsduese eine homogene Verschaeumung eintritt, wobei der Vorrichtung ausserdem platzsparend und leicht zu reinigen sein soll. Mittels des erfindungsgemaessen Verfahrens und der das Verfahren realisierenden Vorrichtung soll der treibmittelhaltige vorgeschmolzene Thermoplast unter geringer thermischer Belastung gleichmaessig erwaermt und dabei das Treibmittel vollstaendig zersetzt werden. Dazu wird die vorgeschmolzene, nur mit dem Mindestfoerderdruck beaufschlagte Masse einem speicherartigen Heizkanalsystem zugefuehrt, in welchem unter Erzeugung vonTurbulenzen, jedoch ohne Einwirkung von Scherkraeften,die Erwaermung bis zur Zersetzung des Treibmittels erfolgt, ohne dass dabei Aufschaeumung eingesetzt. Die erfindungsgemaesse Vorrichtung besteht aus einem beheizbaren Grundkoeper mit darin angeordneten axilen Durchbruechen und radialen Nuten,welche die axialen Drurchbrueche miteinander verbinden sowie Ein- und Austrittsoeffnung, wobei die axialenDrurchbrueche eine moeglichst grosse gemeinsame Oberflaeche mit dem beheizten Grundkoerper aufweisen.
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten von mit Treibmittel versohäumbaren Thermoplasten, insbesondere Sohmelzklebatoffen
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zum Verarbeiten von mit Treibmittel verschäurabaren Thermoplasten, insbesondere Schmelzklebatoffen und kann angewendet werden, wenn mit Treibmittel versetzte vorgeschmolzene Thermoplaste im Verlauf ihrer Verarbeitung unter geringer thermischer Belastung so erhitzt werden sollen, daß unmittelbar nach Verlassen der Austrittsdüse eine gleichmäßige Aufschäumung einsetzt.
Es ist bekannt, Schmelzklebstoffe für flächige Verklebungen zu verschäumen, da verschäumte Klebstoffe infolge ihrer günstigen Theologischen Eigenschaften und längeren offenen Zeit sich besonders gut verarbeiten lassen und besonders haltbare Klebverbindungen bei großer Materialeinsparung ergeben.
In DAP 135505 wird die Verschäumung von Sohmelzklebstoffen mit gasabspaltenden Treibmitteln beschrieben, wobei mit zusätzlichen Mitteln ein relativ hoher Druck, vorzugsweise von 21 kp/cm , aufgebracht werden muß, um das gebildete Treibgas zur Lösung in dem Schraelzklebstoff zu zwingen, wenn nach dem genannten Verfahren die Schmelze in laminarer Strömung durch beheizte Schläuche gedrückt wird. Neben dem konstruktiven Aufwand für die Druckerzeugung haftet dieser beschriebenen Lösung der Kachteil an, daß die Schmelze mit konstantem StrÖmüngepro-
fil durch die beheizten Schläuche zur Abgabepistole fließt, wobei die Bandzone des Schmolzstromes stärker erhitzt wird und somit über dessen Querschnitt eine ungleichmäßige Aufschäumung erfolgt, was die Qualität des Endproduktes negativ beeinflußt. Weiterhin wird in DOS 2935580 beschrieben, treibmittelhaltige Schmelze z. B. im Auslaßende eines Extruders Über die Zersetzungstemperatur des Treibmittels hinaus zu erhitzen und aufzuschäumen und den gebildeten Schaum aufzutragen oder unverschäumten treibmittelhaltigen Schmelzklebstoff z* B. mittels Basterwalzen aufzutragen und diesen Polymerauftrag anschließend zusammen mit dem Träger bis zur Aufschäumung zu erhitzen. Im ersten Fall ist nachteilig, daß durch die Scherwirkung der Extruderschnecke zusätzliche Erwärmung der Schmelze einsetzt und eine zusätzliche Kühlung notwendig ist, um Überhitzung Und thermischen Abbau zu vermeiden. Im zweiten Fall wirkt sich besonders negativ aus, daß nicht nur der Schmelzklebstoff, sondern auch der beschichtete Träger über die Zersetzungetemperatur des Treibmittels hinaus erhitzt wird, was zu unnötig hohem Energieverbrauch führt und den Träger, z. B. ein textiles Gewebe, thermisch stark belastet und sogar zu dessen Beschädigung führen kann, z. B. bei beschichteten Trägein für Kunstleder. In DOS 2836758 wird eine Heizvorrichtung mit temperierbaren Kanälen für Schmelzklebstoffe beschrieben, wobei diese Kanäle über einen Einfülltrichter mittels Schwerkraft beschickt werden. Dieses nach oben völlig offene System ist für die Bildung feiner homogener Schäume ungeeignet, da ständig Luftblasen mitgeriesen werden können und die Schmelze wegen des geringen Druckes am Einlaß derartiger offener Systeme zurückschlagen kann. Weiterhin ist keine Veränderung des Strömungsprofiles mit den bereits weiter oben genannten Nachteilen möglich.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, Verfahren und Vorrichtung zu schaffen, um mit energetisch und maschinell geringem Aufwand treibmittelhaltige vorgeschmolzene Polymere so zu behandeln, daß unmittelbar nach Verlassen der Austrittsdüse eine homogene Versohäumung einsetzt. Die Vorrichtung soll platzsparend und leicht zu reinigen sein. Die Nachteile des Standes
der Technik sollen behoben werden
Wesen der Erfindung Technische Aufgabe
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mittels eines Verfahrens und der das Verfahren realisierenden Einrichtung treibmittelhaltige vorgeschmolzene Thermoplaste unter geringer thermischer Belastung gleichmäßig zu erwärmen und dabei das Treibmittel vollständig zu zersetzen. Mit der erfindüngs· gemäßen Vorrichtung soll das Einsatzspektrum bekannter Plastverarbeitungsmaschinen erweitert werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren» bei welchem der zu verschäumende Thermoplast mit dem Treibmittel vermischt, diese Mischung bis zur Fließfähigkeit vorgeschmolzen wird, ohne dabei das Treibmittel zu zersetzen, anschließend mit dem Mindestförderdruck beaufschlagt wird und danach einem beheizten speicherartigen Kanalsystem zugeführt wird zur weiteren Aufheizung bis zur Zersetzungstemperatur des Treibmittels. Gleichzeitig werden in der Plastschmelze Turbulenzen erzeugt, die eine gleichmäßige Aufheizung der Schmelze ohne Einwirkung von Scherkräften und ohne zu langen Kontakt der Randzone der Sohmelze mit der Kanalwandung gewährleisten, wobei die Schmelze jeweils den gesamten Innenraum der Pörder- und Kanalzone ausfüllt.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung, bestehend aus an sich bekannter Plastiziereinrichtung, ebenfalls an sich bekannter Fördereinrichtung und sich daran anschließendem kompakten Heizspeioherkanalsystem, bestehend aus einem mehrfach gewundenen Kanalsystem mit heizbaren Wänden und einer sich daran anschließenden an sich bekannten Austrittsdüse. Dabei ist das speicherartige heizbare Kanalsystem so vorgesehen, daß der Strömungskanal aus axia-
len Durchbrüchen und radialen Nuten, welche die axialen Durchbrüche miteinander verbinden, besteht und zur Vergrößerung der Kontaktfläche mit der Schmelze eine möglichst große Oberfläche aufweist. Die Kanalwandung wird beheizt, wobei die Temperatur vorzugsweise stufenlos regelbar sein sollte, daß in Abhängigkeit vom geforderten Volumendurchsatz die zur vollständigen Zersetzung des Treibmittels notwendige Verweilzeit garantiert ist. Boden- und Deckelplatte können abnehmbar sein. Das vorliegende Polymer wird in der Plastiziereinrichtung mit dem Treibmittel vermischt und auf eine Temperatur, welche oberhalb des Schmelzpunktes für das Polymer, jedoch unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels liegt, bis zur Fließfähigkeit erhitzt und zur Fördereinrichtung geleitet. In dieser Fördereinrichtung wird die treibmittelhaltige Schmelze mit dem Mindestförderdruck beaufschlagt und strömt so, nur mit dem Mindestförderdruck belastet, durch das Kanalsystem des Heiz·^ speichers. Dabei wird der Schmelzestrom an der Handzone, welche in Kontakt mit der beheizten Kanalwandung steht, über die Zersetzungstemperatur des Treibmittels hinaus erhitzt, ohne daß in dem Kanalsystem bereits die Aufschäumung einsetzt, da das Kanalvolumen begrenzt und konstant ist und die aus der Querschnittsfläche des Kanalsystems und der Menge des zu fördernden Schmelzeströmes resultierende Fließgeschwindigkeit sich nicht verändert. An den Umlenkstellen des Kanals bricht das Strömungsprofil zusammen und muß sich neu aufbauen, wobei kühlere Schmelze aus dem Inneren des Schmelze stromes in die. Band-". zone gelangt und weiteres Treibmittel zersetzt wird, ohne zu expandieren. Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit sind dabei so auf das Kanalvolumen eingerichtet, daß das Treibmittel restlos zersetzt wird. Das Kanalsystem bildet dabei gleichzeitig einen Schmelzespeicher für die Austrittsdüse und sichert bereits bei Inbetriebnahme der beschriebenen Vorrichtung eine sofortige gleichmäßige Aufschäumung ohne Einlaufzeit sowie eine kontinuierliche Abgabe des gleichmäßig aufbereiteten Polymers. An der nachfolgenden Austrittsdüse wird die Schmelze mit dem zersetzten Treibmittel dem atmosphärischen Druck .ausgesetzt, wobei sie sofort zu einem homogenen Schaum expandiert, der anschließend auf bekannte Weise weiterverarbeitet werden kann.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert werden.
Wie in Figur 1 dargestellt, besteht das erfindungsgemäße Heizspei ehe rkanal sy st em 3 aus einem beheizbaren Grundkörper 6, der mehrere axiale Durchbrüche 7 mit wellennabenförmigem Querschnitt gemäß Figur 2 aufweist, sowie einer Bodenplatte 8 und Deckelplatte 9, welche mittels Schraubenverbindungen 10 am Grundkörper 6 befestigt sind· Dabei befindet sich zwischen Grundkörper 6 und Bodenplatte 8 bzw. Grundkörper 6 und Deckelplatte 9 je eine Dichtscheibe 11· Die axialen Durchbrüche 7 sind mit radial angebrachten Nuten 12 so verbunden, daß ein mehrfach gewundenes Kanalsystem entsteht. Zwei der axialen Durohbrüche 7 enthalten je eine Bohrung, die eine Eintrittsöffnung 13 bzw. eine Austrittsöffnung 14 für den verschäumbaren Thermoplast darstellen· Das Heizspeicherkanalsystem 3 wird mittels eines Ringheizkörpers 15 beheizt. Bei einer Querschnittsfläche der axialen Durchbrüche 7 von 1 cm und einer gestreckten Länge des Kanalsystems 7/12 von 1 m sowie einer Länge des Grundkörpers 6 von 10 cm enthält das Heizspeicherkanalsystem 3 zehn axiale Durchbrüche 7· Vor dem Heizspeicherkanalsystem 3 sind ein Heizmischer und eine Zahnradpumpe 2 angeordnet. Nach dem Heizspeicherkanalsystem 3 folgt eine Austrittsdüse 4. Die Verbindung zwischen den genannten Teilen wird duroh Leitungen 5 gewährleistet, wie in Figur 3 dargestellt.
Mit dieser leicht herzustellenden Vorrichtung mit relativ kleiner Abmessung und ohne zusätzliche Druckaufbringung über den Mindestförderdruck hinaus läßt sich das Einsatzspektrum herkömmlioher Gerätesysteme für ungeschäumte Polymere um die Anwendung für Schäume erweitern. Weiterhin gewährleistet eine derartige Vorrichtung, daß die zu verarbeitenden Stoffe in der Zone der höheren thermischen Belastung nur kurz verweilen müs-
sen und es kann nicht zu unkontrolliertem Temperaturanstieg kommen, da keine rotierenden Teile vorhanden sind, was insbesondere bei thermisch alternden Polymeren von Bedeutung ist. Wegen ihres einfachen Aufbaus ohne sich bewegende Teile ist die Vorrichtung funktionssicher und verschleißarm sowie durch die abnehmbare Boden- bzw. Deckelplatten leicht zu reinigen. Ein Zurückschlagen der Schmelze und Einarbeiten von luftblasen ist konstruktionsbedingt nicht möglich.
In einer Vorrichtung gemäß Beispiel 1 soll treibmittelhaltiger Schmelzklebstoff verarbeitet werden. Dazu wird in der Plaatiziereinrichtung 1 ein Schmelzklebstoff auf der Basis von Ethylen-Vinylacetatcopolymerisat, dessen Verarbeitungstemperatur bei 200 - 210 0C liegt und welcher bereits homogen mit 1,5 % thermisch zersetzendem Azodicarbonamid als Treibmittel versetzt ist, auf eine Temperatur innerhalb seines Fließbereiches erhitzt, welche etwa 20 Grad unterhalb der Zersetzungstemperatur des Azodicarbonamids liegt. Anschließend wird die treibmittelhaltige Schmelze mittels der Zahnradpumpe 2 mit dem Mindestförderdruck von 6 kp/om beaufschlagt und durch die Eintrittsöffnung 13 in das Heizspeicherkanalsystem 3 geleitet, welches mit einer Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels, aber innerhalb des Verarbeitungstemperaturbereiches des Schmelzklebstoffes von 200 - 210 0C beheizt ist. Dabei wird der Schmelzstrom zunäohst an seiner Randzone, welche unmittelbar in Kontakt mit dem beheizten Heizspeicherkanalsystem 3 steht, über die Zersetzungstemperatur des darin enthaltenen Treibmittels hinaus erhitzt· Da an den Umlenkstellen der axialen Durchbrüche 7 das jeweilige Schmelzprofil zusammenbricht und sich neu aufbauen muß, gelangt kühlere Schmelze aus dem Inneren des Schmelzestromes in die Bandzone, so daß weiteres Treibmittel zersetzt werden kann. Bei einem Massedurchsatz von 3 kg/h ist eine Verweilzeit von 2 Minuten notwendig zur vollständigen Zersetzung des Treibmittels. Nach dem beschriebenen Verfahren wird äußerst schonend, vor allem hinsichtlich der thermischen Belastung
für die Ausgangsstoffe und ohne Einwirkung von Scherkräften durch z» B. Förderschnecken der Schmelzestrom durch das beheizte Kanalsystem 3 geleitet und dabei das Treibmittel vollständig zersetzt.
Aus der Austrittsöffnung 14 des Heizspeicherkanalsystems 3 gelangt der Schmelzklebstoff mit dem zersetzten, jedoch nicht expandierten Treibmittel zur nachfolgenden Austrittsdüse 4 und wird dort auf ein Trägermaterial aufgetragen, wobei unter Einwirkung des atmosphärischen Druckes sofort die Expansion einsetzt und ein homogener Schaum gebildet wird. Der die Austrittsdüse 4 verlassende Schmelzklebstoffschaum besitzt dabei ein um etwa 100 % größeres Volumen als der unverschäumte Schmelzklebetoff gleicher Masse, wodurch bei Beibehaltung der Beschiohtungsgeometrie und erhöhter Klebkraft etwa 50 % Schmelzklebstoff eingespart werden. Die technologisch bedingte ständige Änderung des Schmelzstromprofils verhindert eine thermische Überlastung des Schmelzklebstoffes durch örtliche Überhitzung·
Claims (1)
- ErfindunKsanspruchPunkt 1Verfahren zum Verarbeiten von mit Treibmittel verschäumbaren Thermoplasten, insbesondere von Schmelzklebstoffen, wobei der Thermoplast mit dem Treibmittel vermischt und bis auf eine Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels, aber oberhalb des Schmelzpunktes des Thermoplastes erhitzt, jedoch unverschäumt, vorliegt und über eine Austrittsdüse dem atmosphärischen Druck ausgesetzt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die treibmittelhaltige Schmelze einer thermischen Behandlung in der Weise unterworfen wird, daß die treibmittelhaltige, nur mit dem Mindestförderdruck beaufschlagte Schmelze durch ein beheiztes Kanalsystem mit großer Kontaktfläche zur Schmelze geführt wird und dabei ohne sich bewegende Hilfsmittel Turbulenzen im Sohmelzestrom erzeugt werden und der in seinem Schmelzprofil aich verändernde Schmelzestrom dabei einer Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des enthaltenen Treibmittels ausgesetzt wird, ohne seine Expansion zuzulassen.Punkt 2Vorrichtung zum Verarbeiten von mit Treibmittel verschäumbaren Thermoplasten, insbesondere Schmelzklebstoffen enthaltend eine an sich bekannte Piastiziereinrichtung (1), Fördervorrichtung (2), Austrittsdüse (4) und Verbindungsleitungen (5), gekennzeichnet dadurch,-daß zwischen Fördervorrichtung (2) und Austrittsdüse (4) ein Heizspeioherkanalsystem (3) angeordnet ist, bestehend aus einem beheizbaren Grundkörper (6) und darin angeordneten axialen Durchbrüchen (7) und radialen Nuten (12), welche die axialen Durchbrüche (7) miteinander verbinden sowie Eintrittsöffnung (13) und Austrittsöffnung (14) für das zu verarbeitende Gut sowie Bodenplatte (8) und Deckelplatte (9), welche vorzugsweise abnehmbar sind, wobei die axialen Durchbrüche (7) eine möglichst große gemeinsame Oberfläche mit dem Grundkörper (6), vorzugsweise in der Form eines Wellennabenprofils, aufweisen und der Grundkörper (6) beheizbar ist.Selten Zeidinunqen
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|---|---|---|---|
| DD24845183A DD214568A1 (de) | 1983-03-03 | 1983-03-03 | Verfahren und vorrichtung zum verarbeiten von mit treibmittel verschaeumbaren thermoplasten, insbesondere schmelzklebstoffen |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1003696A3 (fr) * | 1990-03-26 | 1992-05-26 | Solvay | Articles a structure cellulaire homogene et leur procede d'obtention. |
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1983
- 1983-03-03 DD DD24845183A patent/DD214568A1/de not_active IP Right Cessation
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