DE102008008035A1

DE102008008035A1 - Verfahren zur Herstellung von Polyamidschaum

Info

Publication number: DE102008008035A1
Application number: DE102008008035A
Authority: DE
Inventors: Oleksandr Gitelman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2028-02-06
Also published as: DE102008008035B4

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung von Polyamidschaum unter Verwendung von Altreifengranulat enthaltend Polyamidkordfasern und Gummipulver, die in einem Extruder unter Bildung einer Schmelzmasse einmalig erwärmt werden, wobei gleichzeitig eine thermische Zerlegung (Pyrolyse) des Gummipulvers in staubfeinen technischen Kohlenstoff und Spaltgas erfolgt. Das Spaltgas dient als Gasporenbildner zum Verschäumen der Schmelzmasse und der technische Kohlenstoff (Polycarbon) als armierender Füllstoff zur Erhöhung der Festigkeit des Polyamidschaumes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyamidschaum, das sich durch eine gute Umweltverträglichkeit auszeichnet.
Bekannt sind Verfahren zur Plastschaumgewinnung, bei denen eine Erwärmung von Mischungen aus flüssigen oder festen Ausgangskomponenten (Halbfabrikaten) gemeinsam mit Treibmitteln und Füllstoffen erfolgt.
So wird in der DD 133 806 A ein Verfahren beschrieben, bei dem mit vorgewärmten Formen gearbeitet wird. Dabei ist es notwendig, Sondertreibmittel zu verwenden. Das ist ein wesentlicher Mangel dieser Technologie. Ferner ist das Verfahren diskontinuierlich und hat eine niedrige Produktivität bei hohen Kosten.
Aus der CH 520 736 B ist ein weiteres Verfahren zur Polyamidschaumgewinnung bekannt. Hier werden in einem Sonderaktivator gasbildende bzw. gasabspaltende Produkte in die polymerisierte Polyamidmischung "Lactam" gegeben. Im Ergebnis wird die Mischung mit Gas gesättigt. Die Polyamide werden hier einer Anfangs- und Endpolymerisation in den vorgewärmten Formen unterworfen.
Zu den Mängeln dieses Verfahrens gehören Sonderaktivatoren und Sondertreibmittel. Auch dieses Verfahren zeichnet sich durch eine mehrstufige Polyamidschaumgewinnung aus.
Aus Khoshaba N., Sabsay O., Barshtein G., Kuleznev V, Technological properties of the expanded and filled polyolefins, Plastics (J. Plast. Massy), 1991, 11, s. 46–48 ist eine Technologie der Gewinnung von geschäumten extrudierten Thermoplasten bekannt. Bei diesem Verfahren wird Polyäthylen von hoher und niedriger Dichte unter Verwendung der Füllstoffe Kreide und Glasfasern verarbeitet. Alle diese Komponenten werden zuerst im Granulator und dann im Extruder bei entsprechender Temperatur zusammengemischt. Im zweiten Schritt wird in die Mischung ein Treibmittel (Gasporenbilder) beigefügt. Im Ergebnis erfolgt die Gewinnung vom schäumenden Thermoplasten.
Zu den Mängeln dieses Verfahrens gehören ihre niedrige Produktivität, die Notwendigkeit von Sonderfüllstoffen und Treibmitteln, Zweistufigkeit und die vergleichsweise hohen Kosten vom aufgeschäumten Thermoplasten.
Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung von Polystyrolschaum im Extruder bekannt (PENOPLEX in STRON Magazine, 11, 2002.) In diesem Fall wird ein Treibmittel (Freon und Kohlendioxid (CO₂)) bei hoher Temperatur und unter Druck zugefügt.
Zu den Mängeln dieses Verfahrens zur Plastschaumgewinnung auf Polystyrolbasis gehören einmal die Notwendigkeit der Anwendung nicht nur von speziellen Treibmitteln sondern auch die Mischung mit Polystyrol beim Erwärmen im Extruder und weiter die beschränkten Festigkeitseigenschaften.
Aufgabe der Erfindung ist es, Polystyrolschäume billiger, kontinuierlich und unter Verwendung von Abfallstoffen herzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Polyamidschaum vorgeschlagen unter Verwendung von Altreifengranulat enthaltend Polyamidkordfasern und Gummipulver, die in einem Extruder unter Bildung einer Schmelzmasse einmalig erwärmt werden, wobei gleichzeitig eine thermische Zerlegung (Pyrolyse) des Gummipulvers in staubfeinen technischen Kohlenstoff und Spaltgas erfolgt und wobei das Spaltgas als Gasporenbildner zum Verschäumen der Schmelzmasse dient und der technische Kohlenstoff (Polycarbon) als armierender Füllstoff zur Erhöhung der Festigkeit des Polyamidschaumes.
Ein solches Verfahren dient nicht nur der Ressourcen- und Energieeinsparung sondern stellt auch eine sinnvolle Alternative für eine Altreifenverwertung durch umweltschädliches Verbrennen dar.
Anhand der 1 soll das Verfahren erläutert werden. Als bisher nicht verwertbare und deshalb zur Verbrennung vorgesehene Abfallprodukte aus der Altreifenverwertung verbleibt eine schwer trennbare Mischung 4 aus staubfeinen und bis zum Beispiel 8 mm langen Polyamidkordfasern und Gummipulver, das Altreifengranulat als eine Ausgangsmischung der Altreifenbearbeitung. Diese Mischung 4 wird in den Extruder 1 zwangsweise und dosiert eingebracht.
Im Extruder 1 erfolgt das Erwärmen der Mischung 4 auf eine Temperatur von 216–220°C bis zur Bildung der Schmelzmasse 3 von Polyamiden. Gleichzeitig erfolgt eine thermische Zerlegung (Pyrolyse) des Gummipulvers in staubfeinen technischen Kohlenstoff (Pyrocarbon) und Spaltgas.
Pyrocarbon (technischer Kohlenstoff) erfüllt die Funktion von armierenden Füllstoffen und bewirkt so einen Plastschaum von höherer Festigkeit (bis auf 200–250%).
Das Spaltgas dient als Gasporenbildner, der die Schmelzmasse 3 verschäumt und so einstufig Plastschaum (Polyamidschaum) 2 entstehen lässt.
Der warme Polyamidschaum, der den Ausgang aus dem Extruder 1 erreicht, wird ohne jegliche zusätzliche nochmalige Erwärmung ausgeformt (Erhärtung) zu verschiedenen wärmeisolierenden Erzeugnissen z. B. flache Blockbaukonstruktionen, Schalen für die Wärmeisolierung von Rohrleitungen u. a. Da die thermische Zerlegung (Pyrolyse) von Gummi (Gummipulver) bei 80–85°C ein klar ausgeprägter exothermer Prozess ist, steht eine große Energiemenge für den Verfahrensprozess zur Verfügung. Dies bedeutet eine Energieeinsparung, da weniger Wärme dem Extruder von außen zugeführt werden muss für das Erwärmen der Ausgangsmischung 4 und die Schmelze 3.
Bis heute werden die genannten Abfälle aus der Verarbeitung von abgenutzten Reifen nicht verwendet. Dabei geht es um bis zu 20% der Masse von verwertbaren Altreifen.
Jährlich fallen nur in Deutschland 900.000 t von Abfälle aus Gummireifen an, die der Verwertung unterliegenden. Darum kann der Umfang ihrer ressourcensparenden rationalen Verarbeitung in Plastschaum (Polyamidschaum) 180.000 t erreichen. Außerdem kann mit dem Verfahren die umweltschädliche Verbrennung reduziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DD 133806 A [0003]
- CH 520736 B [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Khoshaba N., Sabsay O., Barshtein G., Kuleznev V, Technological properties of the expanded and filled polyolefins, Plastics (J. Plast. Massy), 1991, 11, s. 46–48 [0006]
- PENOPLEX in STRON Magazine, 11, 2002. [0008]

Claims

Verfahren zur Herstellung von Polyamidschaum unter Verwendung von Altreifengranulat enthaltend Polyamidkordfasern und Gummipulver, die in einem Extruder unter Bildung einer Schmelzmasse einmalig erwärmt werden, wobei gleichzeitig eine thermische Zerlegung (Pyrolyse) des Gummipulvers in staubfeinen technischen Kohlenstoff und Spaltgas erfolgt und wobei das Spaltgas als Gasporenbildner zum Verschäumen der Schmelzmasse dient und der technische Kohlenstoff (Polycarbon) als armierender Füllstoff zur Erhöhung der Festigkeit des Polyamidschaumes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Altreifengranulat eine Ausgangsmischung der Altreifenbearbeitung ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die notwendige Energie für das Erwärmen durch äußere Wärmezufuhr und den exothermen Vorgang der thermischen Zerlegung von Gummi in Summe bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der thermischen Zerlegung freigesetzte Wärme zum Vorwärmen des Granulates eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyamidschaum kontinuierlich dem Extruder entnommen und geformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Polyamidschaumes im Extruder als einstufiger Prozess erfolgt.