DE1806288A1 - Water-silica coolant systems for thermoplastics - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren zum Beh.andeln von erweichten thermoplastischen Kunststoffen Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Beh.andlung von Kunststoffen in erweichtem bzw. plastischem Zustand und betrifft besonders eine Nachbehandlung der plastischen Kunststoffoberfläche unter Abgabe entweder der Restwärme oder unter zeitweiser Zuführung von Wärme bei der Herstellung von Granulaten, Folien, Halbzeugen und Formteilen bis zum Erreichen der Formstabilität bzw. der Formänderung.Process for treating softened thermoplastics The invention relates generally to the treatment of plastics in a softened state or plastic state and particularly concerns a post-treatment of the plastic Plastic surface releasing either the residual heat or with intermittent supply of heat in the production of granulates, foils, semi-finished products and molded parts until dimensional stability or change in shape is achieved.
Von der geringen Wärmeleitfähigkeit @hermoplastischer Kunststoffe wird bei ihrer Verwendung für Gefäße und Formteile häufig im Sinne eines Vorteils Gebrauch gemacht. Die gleiche Eigensobaft bedingt jedoch beim Herstellen von Granulaten, Halbzeugen und Formteilen verhältnismäßig aufwendige Maßnab.-men und Mittel zunächst zum Einbringen und dann zum Wiederabführen der zur Verformung erforderlichen Wärme. Bei allen Herstellungs- bzw. Verformungsverfahren von Körpern aus solchen Stoffen bestimmt daher die Wärmezu- und -abführung die Mengenleistung und die Rentabilität. Eine Leistungssteigerung ist vor anderen Maßnahmen durch bessere Kühlmittel möglich.From the low thermal conductivity of thermoplastic plastics is often used as an advantage when used for vessels and molded parts Made use of. However, the same properties are required in the manufacture of granules, Semi-finished products and molded parts relatively complex measures and means initially for the introduction and then for the removal of the heat required for the deformation. In all manufacturing and deformation processes for bodies made from such materials therefore, the heat supply and removal determines the volume output and profitability. An increase in performance is possible before other measures through better coolants.
Luft als das am häufigsten eingesetzte Kühlmittel ist zwar billig und in ausreichender Menge vorhanden. Ihre Kühlwirkung ist jedoch gering und je nach Außentemperatur veränderlich. -Die gegenüber Luft wesentlich. intensivere Kühlwirkung von Wasser wird bei vielen Verformungsverfahren genutzt, so z.B. beim Granulieren von Kunststoffen. Durch zusätzliche Maßnahmen muß jedoch das den Körpern anhaftende Wasser nachträglich wieder entfernt werden. Bei bestimmten Verformungaverfahren ist indes der Einsatz von Wasser als Kühlmittel nur bedingt oder überhaupt nicht möglich.Air as the most common coolant is cheap and available in sufficient quantities. However, their cooling effect is small and ever variable according to outside temperature. -The essential to air. more intensive cooling effect water is used in many deformation processes, e.g. granulation of plastics. However, through additional measures, that which adheres to the bodies must Water can be removed again afterwards. With certain deformation processes however, the use of water as a coolant is limited or not at all possible.
Beim Schlauohfoiien-3lasverfabren mit äußerer Flüssigkeitskühlung wird z.B. infolge hydrostatischen Druckes auf die Schlauchwand das Luftpolster im Schlauchinnern verdrängt, so daß die Folien zusammenschweißen. Bei anderen kontinuierlichen Verfahren werden Kühlflüssigkeiten zusätzlich. in das Schlauch.-innere gegeben, von denen Tropfen an der Scblauebwand haften und diese verkleben oder verblocken. Aufwendigere Verfahren, bei denen anhaftende Tropfen z.B. mit Ultraschall entfernt werden sollen, haben sich nicht durchgesetzt. - Flachfolien und -bänder werden häufig durch Wasserbäder oder über wassergeküh.lten Metallwalzen geführt. Der angestrebte Wärmetausch. wird je doch. durch auf den Walzenoberflächen oder auf den Bändern gebildete Dappf- oder Luftpolster sowie gegebenenfalls durch Kondensate gestört. - Andere Kühlmittel alh Wasser, z.B. Alkohol, Silicone oder Quecksilber sind unwirtschaftlich.In the Schlauohfoiien-3lasverfabren with external liquid cooling is e.g. due to hydrostatic pressure on the Hose wall that Air cushions displaced inside the hose so that the foils weld together. at other continuous processes use cooling liquids in addition. into the hose.-inner given, of which drops adhere to the blue wall and stick or block them. More complex processes in which adhering drops are removed, e.g. with ultrasound have not prevailed. - Flat films and tapes are common guided through water baths or over water-cooled metal rollers. The one aimed at Heat exchange. will ever. through on the roller surfaces or on the belts formed vapor or air cushions as well as possibly disturbed by condensates. - Other coolants than water, e.g. alcohol, silicones or mercury are uneconomical.
Es wurde nun gefunden, daß Granulate, Folien, Halbzeuge und Formteile im Anschluß an die bekannten Herstellungsverfahren einer trockenen Nachbehandlung unterzogen und hierbei insbesondere intensiv gekühlt werden können. wenn die Oberfläche der jeweiligen Kunststoffköpper zeitweise #it einer Mischung aus feinteiligem hydrophobiertem amorphem Siliziumdioxid und Wasser zeitweise bedeckt bzw. damit in Kontakt gebracht wird. -Erfindungsgemäß dient hierbei eine trockene rieselfähige Misiebung aus feinteiligem SiO2 und Wasser als Wärmeübertra#ungsmittel. Zur Ausführung dieses Verfahrens eignen sich. Mischungen aus 5 bis 25 %.Siliziumdioxid mit 80 bis 95 0 Wasser, wobei sich insbesondere eine Mischung aus etwa 10 Gew.% amorphem hydrophobiertem Siliziumdioxid und 90 Gew.% Wasser bewährt hat. Die anzuwendenden Stoffmischungen können weiter erfindungsgemä# auch mit einem Zusatzstoff, vorzugsweise einem Farbstoff versetzt sein. Die Wahl des optimalen Mischungsverhältnisses ist abhängig von der durch. Zusätze gegebenenfalls veränderbaren Oberflächenspannung des Wassers.It has now been found that granules, films, semi-finished products and molded parts following the known manufacturing process of a dry aftertreatment subjected and can be particularly intensively cooled. when the surface the respective plastic body temporarily #it a mixture of finely divided hydrophobized amorphous silicon dioxide and water temporarily covered or brought into contact with it will. According to the invention, a dry, free-flowing miscreening of finely divided SiO2 and water as heat transfer media. Suitable for performing this procedure themselves. Mixtures of 5 to 25% silicon dioxide with 80 to 95% water, whereby in particular a mixture of about 10% by weight of amorphous hydrophobized silicon dioxide and 90% by weight of water has proven effective. The substance mixtures to be used can continue according to the invention also mixed with an additive, preferably a dye be. The choice of the optimal mixing ratio depends on the through. Additions, possibly changeable surface tension of the water.
Die erfindungsgemäß anzuwendende Stoffmischung aus feinteiligem bydrophobem amorphem Siliziumdioxid und Wasser in einem Mischungsverbä].tnis von etwa 10 : 90 bildet ein rieselfähiges Pulver und besitzt ein Schüttgewicht von etwa 0,45 kg/l. Ihre: Wärmeleitfähigkeit unterscheidet sich nur wenig von derjenigen des Wassers. Die zur Bebandlung von erweichten thermoplastischen Flächen dienende Stoffmischung kann daher in gewissem Sinne als "Trockenes Wasser" bezeichnet werden. Es lassen sich. damit Formteile fast ebenso rasch. wie mit Wasser kühlen, wenn man die Grenzflächen relativ zueinander bewegt. Gegenüber der besonders bei Folien üblichen Luftküh.lung verkürzen sich Kühlzeiten bzw.The mixture of finely divided bydrophobic substances to be used according to the invention amorphous silicon dioxide and water in a mixture ratio of about 10 : 90 forms a free-flowing powder and has a bulk density of about 0.45 kg / l. Your: Thermal conductivity differs only slightly from that of water. The treatment of softened thermoplastic Serving areas Mixture of substances can therefore be referred to in a certain sense as "dry water". It can be. thus molded parts almost as quickly. like cool with water when one the interfaces moved relative to each other. Compared to the usual especially with foils Air cooling shortens cooling times or
Kühlstrecken erheblich.. Die Maßtoleranzen sind dadurch besser einzuhalten. Die Qualität der Formteile, insbesondere die Transparenz von Folien, kann bei der verbesserten raschen Kühlung wesentlich. gesteigert werden, da mehr amorphe Anteile als bei ausschließlich luftgeküblten Folien verbleiben.Cooling sections considerably .. The dimensional tolerances can thus be adhered to better. The quality of the molded parts, in particular the transparency of films, can in the improved rapid cooling significantly. can be increased, since more amorphous proportions than remain with exclusively air-cooled foils.
Es wurde weiter beobachtet, daß die Stoffmischung auf den eingetauchten oder durchlaufenden Formteilen einen Belag von weniger als 1 rm Stärke bildet, der auch bei dünnsten Folien die Toleranzgrenzen nicht überschreitet. Dieser Belag verhindert das Kleben oder Blocken der Formteile, so daß z.B. Polyäthylen-SchLauchfolien mit wesentlich höherer Temperatur als bei Luftkühlung extrudiert und mit relativ hoher Restwärme zu Folienrollen gewickelt werden können. - Ein weiterer Vorteil des Herstellungsverfahrens besteht darin, daß mit der Stoffmiseb.ung überzogene Formteil e ohne das bisher erforderliche begrenzte Oxydieren der Oberfläche durch Beflammen oder durch. Koronaentladungen anfärbbar oder bedruckbar sind. Dabei zeigten lösliche Farbstoffe auch. bei monatelanger Tageslichteinwirkung eine überrauchende Beständigkeit.It was further observed that the composition of matter on the immersed or continuous molding forms a coating less than 1 rm thick, which does not exceed the tolerance limits even with the thinnest foils. This coating prevents the gluing or blocking of the molded parts, so that e.g. much higher temperature than extruded with air cooling and with a relatively high Residual heat can be wound into film rolls. - Another advantage of the manufacturing process consists in the fact that the molded part e coated with the substance mishandling has not been used previously required limited oxidation of the surface by flame or by. Corona discharges can be dyed or printed. Soluble dyes also showed. for months Exposure to daylight results in an over-smoking resistance.
Die erfindungsgemäße Behandlung thermoplastisch.er Kunststoffe ergibt noch weitere Vorteile. Es wurde festgestellt, daß ölige oder klebrige Ausschwitzungen aus Formt eilen beim Eintauchen in oder beim Durchlauf durch eine Stoffmischung aus etwa 10 ß SiO2 mit 90 % Wasser sofort abtrocknen, so daß sie längere Zeit ohne zu kleben oder zu blocken lagerfähig bleiben. - Die Herstellung von dünnwandigen Formteilen, insbesondere Schlauchfolien aus Polyäthglen, wird nicht nur durch. die gute Wärmeleitfähigkeit der als ~Trockenes Wasser" anzusehenden Stoffmischung verbessert, sondern auch. dadurch., daß diese sich trotz des 90%igen Wasseranteils wie ein Schüttgut verhält, das gegen eine ebene Unterlage einen Schüttwinkel von ca. 250 bildet. In einer als Beh.andlungsraum verwendeten Säule aus ~Trockenem Wasser" ist dah.er der Horizontaldruck sehr viel niedriger als der Vertikaldruck, im Gegensatz zu den hydrostatischen Verhältnissen in reinem Wasser. Durch die Säule laufende Schlauch.folien oder dünnwandige Hohlkörper werden kaum von Seitendrücken beaufschlagt. Sie können ohne wesentliche Verformung sehr viel tiefer als in Wasser eintauchen, so daß relativ lange Kühlstrecken bzw. -zeiten vorgesehen werden können.The inventive treatment of thermoplastic plastics results even more advantages. It was found that oily or sticky exudations from molded parts when immersed in or when passing through a mixture of substances Dry off about 10 ß SiO2 with 90% water immediately so that you can spend a long time without to stick or block to remain storable. - The manufacture of thin-walled Molded parts, in particular tubular films made of Polyäthglen, are not only made by. the good thermal conductivity of the mixture of substances to be regarded as ~ dry water "improved, but also. in that, despite the 90% water content, this is like a bulk material behaves, which forms an angle of repose of approx. 250 against a flat surface. In a column of dry water used as a treatment room is gone the Horizontal pressure is much lower than the vertical pressure, in contrast to the hydrostatic one Conditions in pure water. Tubular films or thin-walled films running through the column Hollow bodies are hardly subjected to side pressures. You can without essentials Deformation much deeper than immersing in water, so that relatively long cooling distances and times can be provided.
Die Verwendung der Stoffmischung ist nicht auf die Wärmeabfüh.-rung beschränkt. Es ist auch möglich, die z.B. für Folienreck-und -streckvorgänge, sowie für die Herstellung von Halbzeugen und Formkörpern zeitweise zu zu führ enden Wärmemengen in einem Behandlungsraum unter definierten Bedingungen ohne die Nachteile der Benetzung mit einem flüssigen Wärmeübertragungsmittel mittels der Stoffmischung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verbessern.The use of the mixture of substances is not due to the heat dissipation limited. It is also possible, for example, for film stretching and stretching processes, as well as for the production of semi-finished products and moldings, the amount of heat to be carried out at times in a treatment room under defined conditions without the disadvantages of wetting with a liquid heat transfer medium by means of the mixture of substances according to the invention Improve procedures.
Beispiel 1 Polyäthylen der Dichte 0,918 mit einem Schmelzindex von 0,2 wird bei einer Schmelzentemreratur von 2100 nach dem Blasverfahren zu Schlauchfolie von 200 pm Wandstärke und 55 cm doppelt flachliegender Breite extrudiert. -Bei Luftkühlung beträgt die maximale Abzugsgeschwindigkeit 8,5 m/min, bei Innen- und Außenkühlung mit Wasser 30 m/min. Example 1 polyethylene of density 0.918 with a melt index of At a melt temperature of 2100, 0.2 becomes tubular film after the blow molding process with a wall thickness of 200 μm and a width of 55 cm that is twice as flat. -With air cooling the maximum take-off speed is 8.5 m / min, with internal and external cooling with water 30 m / min.
Bei Verwendung eines Gemischs aus 10 c}o hydrophobem amorphem Si02 und 90 % Wasser als Außenkühlungsmittel werden 18 m/lJlin Abzugsgeschwindigkeit erreicht, bei gleichzeitiger Innen- und Außenkühlung 26 m/min. Die solcherart behandelte Folie blockt nicht und läßt sich mit üblichen Druckfarben ohne Oxydieren der Oberfläche bedrucken.When using a mixture of 10 c} o hydrophobic amorphous Si02 and 90% water as external coolant become 18 m / l at a take-off speed achieved, with simultaneous internal and external cooling 26 m / min. The treated in this way Foil does not block and can be used with conventional printing inks without oxidizing the surface to print.
Beispiel 2 Homogen gemischte Formmassen aus ca. 50 Gew.yö Bitumen der Penetration 80 nach DIN 1995 und 50 Gew.%' eines Copolymeren des Äthylens werden als Schmelze bei ca. 18000 aus einer Lochplatte mit Düsenbohrungen von 2,5 mm ~ extrudiert und zu Zylindern von ca. 5 mm ~ und 5 mm Länge granuliert. - Das Granulat wird hinter der Abschlagstelle in einen Behälter mit einer rieselfäh.igen Mischung aus 10 % hydrophobiertem amorphem SiO2 mit 90 ffi Wasser geschleudert, in das es seine restliche Wärme abgibt. Example 2 Homogeneously mixed molding compounds made from approx. 50% by weight bitumen the penetration 80 according to DIN 1995 and 50 wt.% 'of a copolymer of ethylene as a melt at approx. 18,000 from a perforated plate with nozzle bores of 2.5 mm ~ extruded and made into cylinders of approx. 5 mm ~ and 5 mm in length granulated. - The granulate is placed behind the knock-off point in a container with a pourable Mixture of 10% hydrophobized amorphous SiO2 spun with 90 ffi water, in which it gives off its remaining heat.
Gleichzeitig wird es mit einer Schicht des gleichen Stoffs von ca. 5 Fm Stärke ummantelt und dadurch. für etwa drei Monate rieselfähig gemacht. - Das trockene rieselläh.ige Behandlungsmittel wird in einem Wärmetauscher üblicher Bauart gekühlt und wieder dem Behandlungsbehälter zugeführt, wobei die mit dem Granulat ausgetragene Menge kontinuierlich ergänzt wird.At the same time, it is covered with a layer of the same material of approx. 5 Fm thickness coated and thereby. made pourable for about three months. - That dry, flowable treatment agent is used in a heat exchanger of the usual type cooled and fed back to the treatment tank, with the granules discharged amount is continuously supplemented.
Beispiel 3 Aus einer Breitschlitzdüse extrudierte Flachfolie von 2 mm Stärke und 1,0 m Breite aus Formmassen nach Beispiel 2, deren Oberfläche mit einer aus den öligen bzw. harzigen Anteilen des Bitumens sich bildenden Schicht bedeckt ist, wird durch eine Wanne geführt, in der sich. eine etwa 30°C warme Mischung aus 10 % SiO2 mit 90 ffi Wasser befindet. Die Folie-wird dabei mit einer Schicht von weniger als 5 pm Stärke der Stoffmischung überzogen und dadurch. trocken. Die anschließend gewickelten Folienrollen verkleben auch unter Spannung nicht mehr. Example 3 Flat film extruded from a slot die from 2 mm thick and 1.0 m wide from molding compounds according to Example 2, the surface with a layer formed from the oily or resinous components of the bitumen is covered, is passed through a tub in which. a mixture at about 30 ° C from 10% SiO2 with 90 ffi water. The foil-comes with a layer coated by less than 5 pm thickness of the mixture of substances and thereby. dry. the subsequently wound rolls of film no longer stick together even under tension.
Beispiel 4 Als Granulat vorliegende Formmassen aus Polyäthylen im wesentlichen nach Beispiel 1 werden zu wannenförmigen Auskleidungen von ca. 1 m2 Fläche und 3 mm Wand- bzw. Bodenstärke in einer heiz-0 und kühlbaren Plattenpresse bei ca. 130 verpreßt, in der Form teilweise gekühlt und mit erheblicher Restwärme ausgeformt. Ihre Oberfläche ist leicht klebrig, nach dem Eintauchen in die erfindungagemäß anzuwendende Stoffmischung jedoch. völlig trocken. Example 4 Molding compositions made of polyethylene in the form of granules essentially according to Example 1, tub-shaped linings of approx. 1 m2 Area and 3 mm wall or floor thickness in a heatable and coolable plate press pressed at approx. 130, partially cooled in the mold and with considerable residual heat shaped. Your surface is slightly sticky after dipping into the according to the invention Applicable mixture of substances, however. completely dry.
- Gestapelte Wannen verkleben auch. bei längerer Lagerung nicht mehr.- Stacked tubs also stick together. no longer if stored for a long time.
Das Behandlungsverfahren nach. der Erfindung für im plastischen Zustand befindliche Kunst stoffs und Kunststoffmischungen, wie z.B. solche nach. den Beispielen 2 und 3,kann noch dahingeh.end abgewandelt werden, daß dem amorphen bydrophobierten Siliziumdioxid, das mit Wasser zu einem rieseifäbigen Pulver gemischt ist, Zusätze wie z.B. Gleitmittel, Farbstoffe und Stabilisatoren, wie sie für nachfolgende Behandlungsvorgänge gebräuchlich sind, beigegeben werden.The treatment process according to. of the invention for in the plastic state existing plastic and plastic mixtures, such as those according to. the examples 2 and 3, can still be modified to the effect that the amorphous bydrophobic Silicon dioxide mixed with water to form a giant powder is, Additives such as lubricants, dyes and stabilizers, as used for the following Treatment procedures are common, to be added.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |