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DE102008008035B4 - Process for the production of polyamide foam - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Polyamidschaum (2) unter Verwendung von Altreifengranulat enthaltend Polyamidkordfasern und Gummipulver, die in einem Extruder (1) unter Bildung einer Schmelzmasse (3) einmalig erwärmt werden, wobei gleichzeitig eine thermische Zerlegung des Gummipulvers in staubfeinen technischen Kohlenstoff und Spaltgas erfolgt und wobei das Spaltgas als Gasporenbildner zum Verschäumen der Schmelzmasse (3) dient und wobei der technische Kohlenstoff als armierender Füllstoff zur Erhöhung der Festigkeit des Polyamidschaumes (2) dient.Process for the production of polyamide foam (2) using used granules containing polyamide cord fibers and rubber powder, which are heated once in an extruder (1) to form a melt (3), at the same time a thermal decomposition of the rubber powder in dusty technical carbon and fission gas occurs and wherein the cleavage gas serves as a gas-pore former for foaming the melt (3) and wherein the technical carbon serves as reinforcing filler to increase the strength of the polyamide foam (2).

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyamidschaum, das sich durch eine gute Umweltverträglichkeit auszeichnet.The Invention relates to a process for the production of polyamide foam, which is characterized by good environmental compatibility.

Bekannt sind Verfahren zur Plastschaumgewinnung, bei denen eine Erwärmung von Mischungen aus flüssigen oder festen Ausgangskomponenten (Halbfabrikaten) gemeinsam mit Treibmitteln und Füllstoffen erfolgt.Known are methods for plastic foam extraction in which a heating of Mixtures of liquid or solid starting components (semi-finished products) together with blowing agents and fillers he follows.

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.So will in the DD 133 806 A a method is described, is worked in the preheated molds. It is necessary to use special blowing agents. That's a major shortcoming of this technology. Further, the process is discontinuous and has low productivity at a high cost.

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.From the CH 520 736 B Another method for polyamide foam recovery is known. Here gas-forming or gas-releasing products are added to the polymerized polyamide mixture "lactam" in a special activator. As a result, the mixture is saturated with gas. The polyamides are here subjected to initial and final polymerization in the preheated molds.

Zu den Mängeln dieses Verfahrens gehören Sonderaktivatoren und Sondertreibmittel. Auch dieses Verfahren zeichnet sich durch eine mehrstufige Polyamidschaumgewinnung aus.To the defects This procedure is a special activator and special blowing agents. This method is also characterized a multi-stage polyamide foam extraction.

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.Out Khoshaba N., Sabsay O., Barshtein G., Kuleznev V, Technological properties of the expanded and filled polyolefins, Plastics (J. Plast. Massy), 1991, 11, p. 46-48 is a technology of recovery of foamed extruded thermoplastics known. In this process is polyethylene high and low density using the fillers Cretaceous and glass fibers processed. All these components will be first in the granulator and then in the extruder at the appropriate temperature mixed together. In the second step, a blowing agent is added to the mixture (Gas pores) attached. As a result, the recovery of the foaming thermoplastic.

Zu den Mängeln dieses Verfahrens gehören ihre niedrige Produktivität, die Notwendigkeit von Sonderfüllstoffen und Treibmitteln, Zweistufigkeit und die vergleichsweise hohen Kosten vom aufgeschäumten Thermoplasten.To the defects This procedure is theirs low productivity, the need for special fillers and blowing agents, two-stage and the comparatively high cost frothed Thermoplastics.

Aus der DE 25 06 674 A1 ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung poröser Schläuche bekannt, die durch Extrudieren eines Gemisches aus Elastomerteilchen und einer zement- oder klebartigen Substanz hergestellt werden, wobei die Wandungen des Schlauches unregelmäßig geformte, kanal- oder durchlassartige Öffnungen aufweisen. Ein erheblicher Anteil der Elastomeren besteht aus einem wiedergewonnenen gummiartigen Stoff, vorzugsweise gemahlenen Gummi-Altreifen. Die Öffnungen werden durch die aus dem Gemisch entweichenden Dämpfe und Gase bei einer begrenzten Aufschäumung infolge der Erwärmung des Gemisches im Extruder hergestellt. Dabei werden die Blähgase durch die eingesetzten Bindemittel erzeugt. Das Verfahren sieht ein Erwärmen/Abkühlen in vier Stufen vor, was anlagentechnisch aufwendig und energieintensiv ist.From the DE 25 06 674 A1 Further, there is known a process for producing porous tubing made by extruding a mixture of elastomer particles and a cementitious or tacky substance, the walls of the tubing having irregularly shaped, channel or passage-like openings. A significant proportion of the elastomers consists of a recovered rubbery material, preferably ground rubber tires. The orifices are produced by the vapors and gases escaping from the mixture with limited foaming due to the heating of the mixture in the extruder. The bulking gases are generated by the binder used. The method provides for heating / cooling in four stages, which is technically complex and energy-intensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, Polyamidschäume billiger, kontinuierlich und unter Verwendung von Abfallstoffen herzustellen.task The invention is cheaper, continuous, polyamide foams and using waste materials.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1; vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Is solved this object by a method having the features of the claim 1; advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

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 wobei der technische Kohlenstoff (Polycarbon) als armierender Füllstoff zur Erhöhung der Festigkeit des Polyamidschaumes dient.According to the invention is a Process for the production of polyamide foam proposed under Use of used tire granules containing polyamide cord fibers and Rubber powder used in an extruder to form a melt once heated with simultaneous thermal decomposition (pyrolysis) of the rubber powder in dusty technical carbon and fission gas takes place and wherein the cracked gas as Gasporenbildner for foaming the Melt and serves the technical carbon (polycarbon) as reinforcing filler to increase the strength of the polyamide foam is used.

Ein solches Verfahren dient nicht nur der Ressourcen- und Energieeinsparung sondern stellt auch eine sinnvolle Alternative für eine Altreifenverwertung durch umweltschädliches Verbrennen dar.One such a method is not only the resource and energy savings but also provides a useful alternative for a scrap tire recycling by environmentally harmful Burning 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.Based on 1 the procedure should be explained. As previously unrecognizable and therefore intended for incineration waste products from the old tire recycling remains a difficult to separate mixture 4 from dust and, for example, 8 mm long polyamide cord fibers and rubber powder, the scrap tire granules as a starting mixture of scrap tire processing. This mixture 4 will be in the extruder 1 Forcibly and metered introduced.

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 (Polycarbon) und Spaltgas.In the extruder 1 the heating of the mixture takes place 4 to a temperature of 216-220 ° C until the formation of the melt 3 of polyamides. At the same time there is a thermal decomposition (pyrolysis) of the rubber powder in dust-fine technical carbon (polycarbon) and cracked gas.

Polycarbon (technischer Kohlenstoff) erfüllt die Funktion von armierenden Füllstoffen und bewirkt so einen Plastschaum von höherer Festigkeit (bis auf 200–250%).Polycarbon (technical carbon) met The function of reinforcing fillers and thus produces a plastic foam of higher strength (up to 200-250%).

Das Spaltgas dient als Gasporenbildner, der die Schmelzmasse 3 verschäumt und so einstufig Plastschaum (Polyamidschaum) 2 entstehen lässt.The cracked gas serves as a gas-pore-forming agent, which is the melt 3 foamed and thus one-stage plastic foam (polyamide foam) 2 can arise.

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.The warm polyamide foam, which is the exit from the extruder 1 achieved is formed without any additional reheating (hardening) to various heat-insulating products such. B. flat block constructions, trays for the thermal insulation of pipelines, among others

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.Since the thermal decomposition (pyrolysis) of rubber (rubber powder) at 80-85 ° C is a clearly exothermal process, a large amount of energy is available for the process process. This means an energy saving, since less heat must be supplied to the extruder from the outside for the heating of the starting mixture 4 and the melt 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.To Today, the waste mentioned not used from the processing of worn tires. there it is up to 20% of the mass of recyclable used tires.

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.Fall annually only in Germany 900,000 t of rubber tire waste, the subject to recovery. That's why the scope of their resource-saving rational processing in plastic foam (polyamide foam) 180,000 t reach. Furthermore The process can reduce environmentally harmful combustion become.

Claims (6)

Verfahren zur Herstellung von Polyamidschaum (2) unter Verwendung von Altreifengranulat enthaltend Polyamidkordfasern und Gummipulver, die in einem Extruder (1) unter Bildung einer Schmelzmasse (3) einmalig erwärmt werden, wobei gleichzeitig eine thermische Zerlegung des Gummipulvers in staubfeinen technischen Kohlenstoff und Spaltgas erfolgt und wobei das Spaltgas als Gasporenbildner zum Verschäumen der Schmelzmasse (3) dient und wobei der technische Kohlenstoff als armierender Füllstoff zur Erhöhung der Festigkeit des Polyamidschaumes (2) dient.Process for the production of polyamide foam ( 2 using scraped granules containing polyamide cord fibers and rubber powder, which are used in an extruder ( 1 ) to form a melt ( 3 ) are heated once, wherein at the same time a thermal decomposition of the rubber powder in dust fine technical carbon and cracking gas takes place and wherein the cracked gas as a gas-entraining agent for foaming the melt ( 3 ) and wherein the technical carbon as reinforcing filler for increasing the strength of the polyamide foam ( 2 ) serves. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Altreifengranulat eine Ausgangsmischung der Altreifenbearbeitung ist.Method according to claim 1, characterized in that that the used tire granulate is a starting mixture of scrap tire processing is. 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.Method according to claim 1 or 2, characterized that the necessary energy for that Heat by external heat supply and the exothermic process of thermal decomposition of rubber in Sum is provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der thermischen Zerlegung freigesetzte Wärme zum Vorwärmen des Granulates eingesetzt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the heat released during the thermal decomposition preheat of the granules is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyamidschaum (2) kontinuierlich dem Extruder (1) entnommen und geformt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the polyamide foam ( 2 ) continuously to the extruder ( 1 ) is removed and shaped. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Polyamidschaumes (2) im Extrude (1) Tals einstufiger Prozess erfolgt.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the production of the polyamide foam ( 2 ) in the extrude ( 1 ) Tals single-stage process takes place.
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