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DE1454865B2 - Verfahren zum plastifizieren von hochmolekularem polyaethylen bzw. polypropylen in einer einwelligen schneckenpresse - Google Patents

Verfahren zum plastifizieren von hochmolekularem polyaethylen bzw. polypropylen in einer einwelligen schneckenpresse

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Publication number
DE1454865B2
DE1454865B2 DE19651454865 DE1454865A DE1454865B2 DE 1454865 B2 DE1454865 B2 DE 1454865B2 DE 19651454865 DE19651454865 DE 19651454865 DE 1454865 A DE1454865 A DE 1454865A DE 1454865 B2 DE1454865 B2 DE 1454865B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
screw
extruder
polyethylene
molecular weight
polypropylene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19651454865
Other languages
English (en)
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DE1454865A1 (de
Inventor
Ewald Dr.sc.nat 4660 Gelsenkirchen-Buer Dietzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ruhrchemie AG
Original Assignee
Ruhrchemie AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ruhrchemie AG filed Critical Ruhrchemie AG
Publication of DE1454865A1 publication Critical patent/DE1454865A1/de
Publication of DE1454865B2 publication Critical patent/DE1454865B2/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0001Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor characterised by the choice of material
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    • B29C48/395Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders
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    • B29C48/03Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/09Articles with cross-sections having partially or fully enclosed cavities, e.g. pipes or channels
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    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

Polyäthylen σΒ120
(Zugfestig
keit kp/cm2)
(Reißfestig
keit kp/cm2)
OB120
(Reißdehnung
°/o)
vor Extrusion
nach Extrusion
32
32
145
157
910
725
3 4
Es wurde auf einer hydraulischen Presse bei einer Mechanische Werte der Platte:
Temperatur von 2000C5 einem Druck von 60 kp/cm2 Kerbschlagzähigkeit, Spitzkerbe.. kp cm/cm2 33
30Mm. zu einer Platte gepreßt. Em Abbau des Zugfestigkeit 20° kp/cm2 185
Materials konnte nicht festgestellt werden. Es wurden Zerreißfestigkeit 20° '.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'.I kp/cm2 184
folgende Werte gemessen: 5 Reißdehnun 5 g 20° ofj 125
Beispiel 4
Auf einem Einschnecken-Extruder (wie Beispiel 2) ίο wurde aus einem Polyäthylengranulat mit einem Molekulargewicht von etwa 1 000 000 und einem Holzmehlgehalt von 50% ein Band mit den Abmessungen 100 · 3 mm extrudiert, das anschließend auf einer hydraulischen Presse bei einer Temperatur von 1800C und einem Druck von 80 kp/cm2 10 Min. zu einer Platte gepreßt wurde. Das Temperaturprogramm der 6 Heizzonen beim Extrudieren lag bei 20, 20, 175,190, 170, 170° C. Zwischen der IV. und V. Heizzone war eine Lochscheibe mit 4 mm Loch-Durchmesser eingebaut. Bei einer Drehzahl von 20 U/Min, wurde eine Ausstoßleistung von 10 kg/Std. erreicht.
Mechanische Werte der Platte:
Kerbschlagzähigkeit, Spitzkerbe.. kp cm/cm2 16
Schlagzähigkeit kp cm/cm2 56
Zerreißfestigkeit 20° kp/cm2 417
Reißdehnung % 60
Beispiel 5
Eine Spritzgußmaschine mit Einschnecken-Plastifizierung wurde mit einem Polyäthylengranulat (Molekulargewicht etwa 500 000) beschickt. Dabei wurde die Heizzone des Schneckenzylinders gegenüber dem Einsatz leicht schmelzender Spritzgußmaterialien im Bereich der Einzugszone und der ersten Zylinderzone gekühlt, so daß bei der Rückwärtsbewegung der Schnecke geschmolzenes Material nicht in die Einfüllzone kommen konnte, wodurch eine einwandfreie Förderung der Schnecke erreicht wird. Es ist so möglieh, den Rhythmus der Schneckenarbeit störungsfrei ablaufen zu lassen, wodurch eine einwandfreie Arbeitsweise des Spritzens gewährleistet ist. Das im letzten Teil des Zylinders aufgeschmolzene hochmolekulare Polyäthylen ist beim Ausspritzen durch eine Düse gut plastifiziert. Ein molekularer Abbau trat nicht ein.
Folgende Werte wurden gemessen:
Die Kerbschlagzähigkeit war unverändert.
Auf dem gleichen Extruder wurde ein Polyäthylengranulat mit einem Molekulargewicht von etwa 500 000 bei einem Temperaturprogramm von 20, 40, 175, 195°C, einer Drehzahl von 34 U/Min, und einer Ausstoßleistung von 18 kg/Std. zu einem Band der gleichen Abmessungen gefahren.
Beispiel 3
Auf einem Einschnecken-Extruder (wie Beispiel 2) wurde eine" pulverförmige Mischung aus einem Polyäthylen mit einem Molekulargewicht von etwa 500 000 und 20% Kreidezusatz zu einem Band mit den Abmessungen 70 · 2 mm verarbeitet. Der Temperaturverlauf in den aufeinanderfolgenden 6 Heizzonen war 20, 40,155, 195, 170, 1700C. Zwischen den Heizzonen IV und V waren eine Lochscheibe mit 3 mm Loch-Durchmesser und zwei Siebe mit einer Maschenweite von 1,5 und 1 mm eingebaut. Durch den Einbau der Lochscheibe und der Siebe und durch die Abkühlung der Heizzonen V und VI auf 1700C, wurde der Rückstau des Formwerkzeuges unterstützt.
Bei einer Drehzahl von 20 U/Min, konnte eine Ausstoßleistung von 20 kg/Std. erreicht werden. Das extrudierte Band wurde, wie in Beispiel 2, zu einer Platte gepreßt.
Mechanische Werte der Platte:
Kerbschlagzähigkeit, Spitzkerbe., kp cm/cm2 90
Zugfestigkeit 20° kp/cm2 225
Zerreißfestigkeit 20° kp/cm2 . 330
Reißdehnung 20° % 550
Ein Polyäthylengranulat mit einem Molekulargewicht von etwa 500 000 und einem Kreidegehalt von 60% wurde auf dem gleichen Extruder bei einem Temperaturprogramm von 20, 20, 155, 195, 180, 1800C, bei einer Drehzahl von 20 U/Min, und einer Ausstoßleistung von 20 kg/Std. zu einem Band gefahren und zu einer Platte gepreßt.
Polyäthylen σΒ120
(Zugfestig
keit kp/cm2)
0R120
(Reißfestig
keit kp/cm2)
OR120
(Reiß
dehnung %)
vor Spritzung
nach Spritzung
32
32
140
145
910
934

Claims (2)

1 2 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Patentansprüche: Verfahren zu: finden, das es ermöglicht, diese hochmolekularen Polyolefine auch auf Einschnecken-Ex-
1. Verfahren zum Plastifizieren von gefülltem trudern zu verarbeiten. Diese Aufgabe wird nach der oder ungefülltem, hochmolekularem Polyäthylen 5 Erfindung dadurch gelöst, daß man das aufgegebene bzw. Polypropylen mit viskosimetrisch bestimmten Polyäthylen bzw. Polypropylen in einem Einschnecken-Molgewichten oberhalb 200 000, bei dem das Extruder der Einwirkung einer ein langsam ansteigen-Material der Füllzone einer Schneckenpresse auf- des Kompressionsverhältnis unterhalb 1: 3 aufweisengegeben und anschließend aufgeschmolzen wird, den Extruderschnecke aussetzt und es dabei durch dadurch gekennzeichnet, daß man io Kühlung der Extruderschnecke und/oder des Schnekdas aufgegebene Polyäthylen bzw. Polypropylen in kenzylinders im Bereich der Füllzone sowie in den an einem Einschnecken-Extruder der Einwirkung einer die Füllzorie angrenzenden Bereichen unterhalb des ein langsam ansteigendes Kompressionsverhältnis Erweichungspunktes hält.
unterhalb 1: 3 aufweisenden Extruderschnecke aus- Durch die Temperaturführung nach der Erfindung
setzt und es dabei durch Kühlung der Extruder- 15 verhindert man nicht nur jeglichen thermischen Abbau
schnecke und/oder des Schneckenzylinders im Be- des hochmolekularen Polyolefins, sondern erreicht
reich der Füllzone sowie in den an die Füllzone an- auch die Abführung der Reibungswärme, so daß kein
grenzenden Bereichen unterhalb des Erweichungs- Aufschmelzen und Sintern des Polyolefins im Bereich
punktes hält. der ersten zwei Zylinderzonen eintritt und der erforder-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ao liehe Druck für das Fördern der sehr zähen Massen zeichnet, daß man die aufgegebene Polyäthylen- erreicht wird.
bzw. Polypropylenmasse während des Durchgangs Die Temperaturen der Erweichungszone liegen in
durch den Extruder entlüftet. der für Polyäthylen und Polypropylen üblichen Größenordnung von etwa 170 bis 250°, insbesondere zwischen
25 180 bis 200°.
Durch Rückstauen der Masse mittels eingebauter
Lochscheiben oder Siebplatten erreicht man in bekannter Weise ein Entlüften der geförderten Masse
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Plastifi- während des Durchgangs durch die Extruderschnecke,
zieren von gefülltem oder ungefülltem, hochmole- 30 das durch Anlegen eines Vakuums in entsprechenden
kularem Polyäthylen bzw. Polypropylen mit viskosi- Bereichen des Schneckenzylinders noch unterstützt
metrisch bestimmten Molgewichten oberhalb 200 000, werden kann.
bei dem das Material der Füllzone einer Schnecken- Das Kompressionsverhältnis der Extruderschnecken
presse aufgegeben und anschließend aufgeschmolzen wird zweckmäßig niedrig gewählt, z. B. unterhalb
wird. . 35 1: 2,0.
Niedermolekulare Polyolefine können ohne weiteres BeisDiel 1
in Einschnecken-Extrudern mit Formwerkzeugen sowie in Einschnecken-Extrudern, die Spritzgußmaschi- Auf einen Einschnecken-Extruder mit 60 mm Schneknen vorgeschaltet sind, verarbeitet werden. Poly- kendurchmesser, einer Schneckenlänge von 20 D und äthylene mit ηΤεα-Werten im Bereich von 2 bis 4 können 40 einem Kompressionsverhältnis von 1: 2 wurde ein hierin noch gut verarbeitet werden (Zeitschrift: »Kunst- Polyäthylengranulat mit einem Molgewicht von etwa stoffe«, 1955, S. 589 sowie »Kunststoff-Extrudertechnik« 500 000 (RSV-Wert 12) aufgegeben,
von Dr. Ing. Gerh. Schenkel, Carl Hanser-Ver- Das aufgegebene Material wurde bei einer Tempelag München, 1963, S. 240). raturführung in den vier Heizzonen des Zylinders von
Hochmolekulare Polyäthylene und Polypropylene 45 20,125,160,180, 190° C und einer Schneckendrehzahl
mit viskosimetrisch bestimmten. Molgewichten ober- von 50 U/Min, mit einer Ausstoßleistung von 22 kg/Std.
halb 100 000 konnten bisher auf Grund ihres Schmelz- plastifiziert und durch ein Bandwerkzeug mit einer
Verhaltens nicht auf derartigen Einschnecken-Extru- Düsenabmessung von 70 · 2 mm ausgestoßen,
dem sondern nur mit Hilfe von Doppelschnecken-Ex- Bei 60 U/Min, steigt der Ausstoß auf 30 kg/Std.
trudern verarbeitet werden. 50 Das geformte Band war gut durchplastifiziert und
Bisher wurde versucht, bei hochmolekularen Kunst- ohne molekularen Abbau,
stoffen die Temperatur sehr weit zu erhöhen, um eine . .
ausreichende Plastifizierung zu gewährleisten. Dabei Beispiel /
findet jedoch ein sehr starker molekularer Abbau statt. Ein Einschnecken-Extruder mit einem Schnecken-
Nach der USA.-Patentschrift 2 449 355 kann man 55 durchmesser von 60 mm und einer Schneckenlänge von
durch Kühlen des Extruders im Bereich der Füllzone 15 D sowie einem Kompressionsverhältnis von 1: 2,8
den thermischen Abbau des Molekulargewichts von wurde mit stabilisiertem Polyäthylenpulver mit einem
Kunststoffen herabsetzen. Es ist weiterhin bekannt, viskosimetrisch festgestellten Molekulargewicht von
daß für die Verarbeitung von Polyäthylen lange Zylin- etwa 500 000 beschickt.
derausführungen erwünscht sind, da hierdurch die 60 Die Temperatur in den vier aufeinanderfolgenden Temperaturkontrolle im Schmelzbereich erleichtert Heizzonen betrug 20, 40,175,195° C. Hinter der Heizwerden kann (Zeitschrift: »Kunststoffe«, 1957, S. 436). zone IV war eine Lochscheibe mit 3 mm Loch-Durch-
Da hochmolekulare Polyolefine, insbesondere hoch- messer eingebaut, woran sich das Bandwerkzeug mit
molekulare Polyäthylene gegenüber niedermolekularen einer Düsenabmessung von 70 · 2 mm anschloß,
wesentlich bessere Eigenschaften, z. B. höhere mecha- 65 Die Ausstoßleistung betrug bei einer Drehzahl von
nische Werte, bessere Füllbarkeit usw. aufweisen, war 20 U/Min. 8 kg/Std. und bei einer Drehzahl von
es wünschenswert, diesen eine breite Anwendungs- 34 U/Min. 18 kg/Std.
möglichkeit zu verschaffen. Das extrudierte Material war gut aufgeschmolzen.
DE19651454865 1965-02-13 1965-02-13 Verfahren zum plastifizieren von hochmolekularem polyaethylen bzw. polypropylen in einer einwelligen schneckenpresse Pending DE1454865B2 (de)

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DER0039902 1965-02-13

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DE1454865A1 DE1454865A1 (de) 1969-02-27
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DE19651454865 Pending DE1454865B2 (de) 1965-02-13 1965-02-13 Verfahren zum plastifizieren von hochmolekularem polyaethylen bzw. polypropylen in einer einwelligen schneckenpresse

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2449489A1 (de) * 1974-10-19 1976-04-29 Bayer Ag Verfahren und vorrichtung zur herstellung von auf enddichte vorplastizierten werkstoffen aus hoch molekularen pulverfoermigen fertigmischungen
DE2616666A1 (de) * 1976-04-15 1978-03-02 Bayer Ag Verdichten von pulverfoermigen kautschukmischungen
CH612375A5 (de) * 1977-03-29 1979-07-31 Maillefer Sa
ZA813915B (en) * 1980-06-25 1982-06-30 Hoechst Co American Injection molding and extrusion of ultra-high molecular weight polyethylene

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