DE1932460B2 - Verfahren zur herstellung eines expandierbaren synthetischen harzartigen materials - Google Patents

Description

F i g. 2 wiedergegeben wird, hergestellt worden ist F i g. 4 gibt eine andere Strangpreßform winder.

Fig.5 zeigt ein geschäumtes Material, das unter Verwendung der Strangpreßform hergestellt worden ist, die durch F i g. 4 gezeigt wird.

Fig. 6 erläutert eine andere Form eines Verpaklcungsmaterials, das erfindungsgemäß hergestellt worden ist

Durch F i g. 1 wird schematisch eine Vorrichtung zur Diirchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wiedergegeben. Diese Vorrichtung wird durch die Bezugszahl 10 gekennzeichnet Die Vorrichtung 10 besteht aus einer Quelle für ein schäumbares Harz oder einem Extruder 12, welcher einen wärmeplastifizierten Strom aus einem expandierbaren synthetischen harzartigen Material, in welchem ein Schäumungsmitte! enthalten ist zuführt. Der Extruder 12 steht in Verbindung mit einer Strangpreßform 13, die derart ausgelegt ist, daß sie ein schäiunbares expandierbares Material aus dem Extruder 12 aufzunehmen vermag. Ein Kühlbad 14 befindet sich in NachbarsteHung zu der Strangpreßform. In diesem Kühlbad ist eine Wärmeaustauschflüssigkeit 15 enthalten. Erste und zweite Führungswalzen 16 und 17 sind innerhalb des Bades 14 angeordnet Eine Vielzahl von vorgeformten Strängen

18 wird aus der Strangpreßform 13 in die Flüssigkeit 15 des Bades 14 und um die Führungswalzen 16 und 17 geleitet Die Stränge 18 werden dann durch eine Temperaturkontrollzone 19 geleitet. Diese Zone weist eine Wärmeaustauschereinrichtung 20 auf, welche beispielsweise aus einer Wassersprühung oder aus einem Luftgebläse besteht Diese Einrichtung vermag die Temperatur der Stränge auf einen gewünschten Grad einzustellen. Die Stränge 18 gelangen von der Wärmeaustauscherzone 19 zu einer Zugwalzenanordnung 20, welche den Strängen 18 durch Verstrecken einen gewünschten Orientierungsgrad verleiht. Eine Schneideanordnung 23 befindet sich im allgemeinen in NachbarsteHung zu den Zugwalzen 22. Die Schneideanordnung 23 schneidet die Stränge zu einer Vielzahl von Teilchen mit der gewünschten Länge auf. Die Teilchen 24. die von dem Strang mittels der Schneideanordung 23 abgeschnitten worden sind, werden einer Trocknungseinheit 25 sowie einer Teüchensammeleinnchtung 26 zugeführt.

Die durch Fig. 1 wiedergegebene Vorrichtung wird in der folgenden Weise betrieben.

Die gewünschten Komponenten werden dem Extruder 12 zugeführt. In diesem Extruder werden sie wärmeplastifiziert der Strangpreßform 13 zugeführt, in einer gewünschten Konfiguration stranggepreßt, in dem Bad 15 wärmebehandelt eirer Wärmeaustauscherzone

19 zugeführt und mittels der SchneideanorJnung 23 auf die gewünschte Länge zerschnitten. Die Schneideanordnung 23 kann in zweckmäßiger Weise aus einer Schlagschneideeinrichtung bestehen. Bei einer derartigen Einrichtung handelt es sich um eine Schneideeinrichtung, welche derart ausgelegt ist, daß sie Stränge dann durch Messerschläge zerkleinert wenn die Stränge über den Rand eines Ambosses oder einer fixierten Klinge hinausragen. Ferner kann die Schneideanordnung eine Scherwirkung ausüben, und zwar je nach der gewünschten Konfiguration der Oberflächen der abgeschnittenen Teilchen. Eine Scherwirkung ermöglicht häufig die Bildung einer glatteren Oberfläche als dies beim Schlagschneiden der Fall ist

Die F i g. 2 zeigt in schematischer Weise die Vorderansicht einer Strangpreßform 30 aus einem Strangpreßformblock 31 mit einer Vielzahl von im allgemeinen S-förmigen öffnungen 32. Wird eine derartige Strangpreßform in der durch F i g. 1 beschriebenen Vorrichtung zum Extrudieren eines im allgemeinen S-förmigen Stranges verwendet und wird der Strang durch die Schneideeinrichtung 23 zu Teilchen zerschnitten, deren Länge merklich kleiner ist als die Breite, dann werden im allgemeinen S-förmige Teilchen 35 erhalten, wie sie durch Fig.3 wiedergegeben werdea Die Teilchen 35 besitzen in geschäumtem Zustand die gleiche Form wie in nichtgeschäumtem Zustand. Beträgt beispielsweise die Dicke des Stranges, d. h. die minimale Abmessung der Querschnittskonfiguration des S-förmigen Strangs, 1 Einheit während die maximale Abmessung 8 Einheiten ist dann besitzt der erhaltene extrudierte Strang ein Verhältnis Breite : Dikke von 8:1. Wird der Strang in einer solchen Weise zerschnitten, daß die von dem Strang abgeschnittenen Teilchen eine Länge von 1 Einheit besitzen, dann weisen die schäumbaren und geschäumten Teilchen die Konfiguration auf, wie sie durch F i g. 3 wiedergegeben wird. Diese Figur zeigt ein expandiertes Teilchen 35 mit einer im allgemeinen S-förmigen Konfiguration, einem im allgemeinen rechtwinkligen Querschnitt und einem Verhältnis Länge : Breite von ungefähr 8:1. Verändert man die Orientierung der Stränge, d. h. das Ausmaß des Verstreckens sowie die Verfahrensbedingungen des Extruders innerhalb relativ breiter Grenzen, dann wird nicht die Form des geschäumten Teilchens, beispielsweise des durch Fig. 3 wiedergegebenen Teilchens 35 verändert.

Die F i g. 4 zeigt in schematischer Weise eine Strangpreßform 40 mit einer im allgemeinen rechtwinkligen Strangpreßoffnung 41 und einem in dieser Strangpreßoffnung angebrachten Stiftpaar 42. wobei die Stifte 42 im allgemeinen an de- Strangpreßformvorderseite enden. Wird eine derartige Strangpreßformkonfiguration in Verbindung mit der in F ι g. 1 gezeigten Vorrichtung eingesetzt, dann werden Hohl-■ stränge gebildet, welche zu Teilchen zerschnitten werden, worauf die Teilchen anschließend geschäumt werden. Man erhält Teilchen 45. welche die durch F ι g 5 wiedergegebene Konfiguration besitzen. Diese Teilchen sind hohl, da sie die öffnungen 46 aufweisen.

Verwendet man eine Strangpreßform mn einem schlangenformigen Schlitz und zersi:r neidet den erhaltenen Sirang oder die erhaltene Folie, dann erhält man Teilchen wie sie durch die Fig.6 wiedergegeben werden Diese Teilchen besitzen derartige Abmessungen, welche sie zum Verpacken geeignet machen, da sie um den zu verpackenden Gegenband gefaltet oder gewickelt werden können Be-- u\ beispielsweise ein schlangenartiger Strangpreß'ormschlitz eine Länge von !0cm. wobc beim Strangpressen tin Band hergestellt wird, dessen Breite 10cm und dessen Dicke ungefähr 0.1 cn beträgt, und schneide! man ehe extrudierte Folie zur Herstellung von Strängen mit einer Breite von ungefähr 1,27 cm, worauf sich ein Schäumen anschließt, dann erhält man einen bestimmten Typ eines Bandes, das eine Länge von ungefähr 35 cm, eine Dicke von ungefähr 1 cm und eine Breite von ungefähr 5 cm besitzt.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können wesentlich größere Stran^preßöffnur.gen und kürzere Führungskanäle verwende; werden, so daß ein merklich reduzierter Strangpreßform-Gegendruck zur Herstellung von Teilchen mit einer im allgemeinen ahnlichen Konfiguration entsteht. Daher können ge-

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wohnlich wesentlich größere Ausstöße erzielt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die durch F i g. 1 wiedergegebene Vorrichtung zur Herstellung von schäumbaren Teilchen verwendet. Bei dieser Ausführungsform liefert der Extruder einen Strom aus wärmeplastifiziertem Polystyrol, das ungefähr 6 Teile n-Pentan pro 100 Teile Polystyrol und ungefähr 1500 ppm, bezogen auf das Polystyrol, Calciumstearat enthält Die Strangpresse weist eine Strangpreßform auf, die sechs im allgemeinen S-förmige öffnungen besitzt, welche im allgemeinen den durch F i g. 2 wiedergegebenen öffnungen ähnlich sind, mit der Ausnahme, daß die Enden der öffnungen den Bogen eines Kreises darstellen und keine quadratische Ecken bilden. Die Länge, gerechnet von Ende zu Ende, des S-förmigen Schlitzes beträgt ungefähr 0,8 cm, wobei jeder der Schlitze eine Breite von ungefähr 1,57 cm aufweist Das wärmeplastifizierte schäumbare Polystyrol, das Pentan enthält, wird in einer Menge von ungefähr 90 kg pro Stunde in ein Wasserbad mit einer Temperatur von 25° C extnidiert Die Stränge werden anschließend aus dem Wasserband entfernt und durch einen Luftstrom geleitet, uin dem Strang eine Temperatur von ungefähr 55° C zu verleihen. Dann werden die Stränge Zugwalzen zugeführt, welche der Zugwalzenanordnung 22 von F i g. 1 äquivalent sind. Die Stränge werden um ungefähr 200 % verstreckt und anschließend einer Schlagschneideeinrichtung zugeführt, die mit einer Geschwindigkeit arbeitet, welche dazu ausreicht. Teilchen mit ungefähr 0,32 cm in der Maschinenrichtung, ungefähr 1 cm in der Querrichtung und einer im allgemeinen S-förmigen Konfiguration zu erzeugen. Die Teilchen werden schnell getrocknet und expandieren beim Erhitzen auf ungefähr 100° C unter Bildung von S-förmigen Teilchen mit einer Länge von ungefähr 3,2 cm, wobei diese Teilchen im allgemeinen einen quadratischen Querschnitt von ungefähr 0,63 cm auf einer Seite besitzen. Die expandierten Teilchen weisen relativ glatte Oberflächen auf und beulen sich leicht aus. Verwendet man zu Vergleichszwecken eine kreisförmige Strangpreßdüse mit einer vergleichbaren Öffnungsfläche, dann kann ungefähr 10% weniger Material pro Zeiteinheit extrudiert werden, wobei die Extrusionstemperatur ungefähr 10° C höher liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines expandierbaren synthetischen harzartigen Materials, wobei das wärmeplastifizierte synthetische thermoplastische Harz in Mischung mit einem flüchtigen fluiden Schäumungsmittel durch eine formgebende Öffnung bei einer Temperatur unterhalb der Temperatur, bei welcher eine Vielzahl von Gaszellen innerhalb des harzartigen Materials gebildet wird, zu einem geformten Strang mit einer Maschinenrichtung und einer Querrichtung extrudiert wird, und wobei ferner eine Vielzahl geformter Gegenstände aus dem Strang durch Zerschneiden des Strangs in einer Richtung, die im allgemeinen in der Richtung der Querrichtung liegt, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang in einer solchen Weise aufgeschnitten wird, daß die Breite des Strangs wenigstens das 2fache der Länge der abgeschnittenen Teilchen in der Maschinenrichtung beträgt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Strang in einer solchen Weise aufgeschnitten wird, daß die Breite des Strangs ungefähr das 4fache der Länge der abgeschnittenen Teilchen in der Maschinenrichtung beträgt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Strang in einer im allgemeinen S-förmigen Querschnittskonfiguration extrudiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Strang in Form eines Hohlstrangs extrudiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dab die abgeschnittenen Teilchen auf eine Temperatur erhitzt werden, welche dazu ausreicht, ein Schäumen zu verursachen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines expandierbaren synthetischen harzartigen Materials, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Kunststoffmaterial zum Verpacken wird im allgemeinen in Form von gezogenen Strängen oder Teilchen mit einer gewünschten Form hergestellt und besitzt eine relativ hohe Dichte. Dies bedeutet, daß die Teilchen nicht geschäumt oder expandiert sind. Die schäumbaren Teilchen werden anschließend einer Stelle zugeführt, an welcher oder in deren Nähe sie expandiert und ihrem beabsichtigter. Verwendungszweck zugeführt werden. Die bekannter. Kunststoffverpackungen werden im wesentlichen in Form eines Strangs stranggepreßt und anschließend zu der gewünschten Länge zerschnitten. Dies bedeutet daß die Hauptabmessung der Teilchen der Maschinenrichtung und die kleinere Abmessung der Teilchen der Querrichtung entspricht Bei der Herstellung eines Verpackungsmaterials, das für eine lose Füllung verwendet werden soll, oder geformter Gegenstände ist es zweckmäßig, wenn eine maximale Menge eines schäumbaren Kunststoffmaterials pro gegebene Teilchenschäumungsanlage verarbeitet wird. In zweckmäßiger Weise sollte der Energieverbrauch relativ gering sein, wobei außerdem eine relativ einfache Schneidevorrichtung eingesetzt werden sollte. Für viele Zwecke sollte die Konfiguration der erhaltenen

io

15

25

30

35

40

45

5° Teilchen oder Gegenstände relativ konstant sein, wobei die Verarbeitungsbedingungen nur geringfügige Veränderungen erfahren sollten. Werden Gegenstände verwendet, die nach bisher bekannten Methoden hergestellt worden sind, dann beeinflußt der OKsntierungsgrad, welcher dem Strang beim Extrudieren und Abkühlen vor dem Schneiden verliehen worden ist die Form des geschäumten Teilchens. Dies bedeutet, daß unter einigen Bedingungen relativ gerade Stränge erhalten werden, während unter anderen Bedingungen stark gekrümmte Stränge erhalten werden, so daß es erforderlich ist in ziemlich sorgfältiger Weise das Verfahren zu kontrollieren. Ähnliche Effekte werden bei der Herstellung anderer schäumbarer Gegenstände beobachtet Je größer das Verhältnis Länge !Durchmesser ist, desto größer ist die Orientierungswirkung. Im Allgemeinen ist es zweckmäßig, latent formende Massen zu extrudieren. Dies sind Massen, die später durch Einwirkenlassen von Wärme bei einem relativ niedrigen Gegendruck in den Extruder geschäumt werden können, wobei die Temperaturen so niedrig gehalten werden, als dies in zweckmäßiger Weise möglich ist Werden tiefere Extrusionstemperaturen eingehalten, dann werden oft Produkte mit ausgezeichneter Qualität als Beschickungsmaterial erhalten. Dies bedeutet daß es ein Polymeres mit wechselnder Qualität und tieferen Temperaturen häufig ermöglicht, einen höheren Prozentsatz an Ausschußmaterial zu rezyklisieren, ohne daß dabei die Qualität des Produktes beeinflußt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von schäumbaren und geschäumten Kunststoffgegenständen zur Verfügung zu stellen, welches eine schärfere Verfahrenskontrolle für einen gegebenen Ausstoß bei tieferen Temperaturen ermöglicht wobei Teilchen hergestel't werden, die gegenüber einer Orientierung, welche vor dem Schäumen verliehen wird, weniger empfindlich sind.

Ferner soll ein Verfahren zur Verfügung gestellt werden, welches eine Vielzahl von Verfahrensbedingungen ermöglicht, ohne daß dabei merklich die Produktqualität beeinflußt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Strang in einer solchen Weise aufgeschnitten wird, daß die Breite des Stranges wenigstens das 2fache der Länge der abgeschnittenen Teilchen in der Maschinenrichtung beträgt.

In zweckmäßiger Weise beträgt die Breite in der Querrichtung das 4- oder 8fache der Länge in der Maschinenrichtung. Die auf diese Weise hergestellten länglichen Teilchen besitzen eine Länge, welche der Querrichtung der Extrusion entspricht, sowie eine Breite, welche der Maschinenrichtung der Extrusion entspricht.

In vorteilhafter Weise wird bei der Herstellung derartiger Gegenstände das schäumbare Material aus einer Austrittsöffnung extrudiert, die im allgemeinen eine S-förmige Konfiguration besitzt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert

F i g. 1 stellt in schematischer Weise eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.

F i g. 2 zeigt in schematischer Weise eine Strangpreßform zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

F i g. 3 stellt einen geschäumten Gegenstand dar, der unter Verwendung der Strangpreßform, welche durch