GNEUSS, Detlef (Schützenstrasse 77, Bad Oeynhausen, 32549, DE)
Patentansprüche
1. Verfahren zur Beeinflussung der Schmelzeeigenschaften von Kunststoffschmelzen in einem Extruder mit mindestens einem im überdruck arbeitenden Expansionsbereich, dadurch gekennzeichnet, dass ein gasförmiges Medium in den Expansionsbereich injiziert und großflächig an die Schmelze angekoppelt wird und dass das gasförmige Medium und / oder die Länge des Expansionsbereichs und / oder der Massestrom der Schmelze im Expansionsbereich derartig beeinflusst werden, dass die gewünschten Schmelzeeigenschaften vorgebbare Sollwerte erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussung des gasförmigen Mediums in seiner Art und / oder in seinem Druck und / oder in seiner Konzentration und /oder in seiner Einwirkzeit und / oder seiner Einwirklänge erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck > 1 bar und / oder die Einwirkzeit > 3 Sekunden beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Strom des gasförmigen Mediums kleinste Flüssigkeits- und / oder Festpartikel enthalten sind.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Schmelzeeigenschaften wie Viskosität und / oder Farbe und / oder Geruch einstellbar sind.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzeeigenschaften gemessen werden und im Zuge einer Regelung über die Beeinflussung des gasförmigen Mediums und / oder der Länge des Expansionsbereichs und / oder des Massestroms der Schmelze im Expansionsbereich vorgebbare Sollwerte erreicht werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzeeigenschaften wie Viskosität und / oder Farbe und / oder Geruch gemessen werden. |
Verfahren zur Beeinflussung der Schmelzeigenschaften
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der Schmelzeeigenschaften von Kunststoffschmelzen in einem Extruder mit mindestens einem im überdruck arbeitenden Expansionsbereich.
In Extrudern können hochreine Kunststoffe verarbeitet werden. Hier garantieren bereits die Rohstoffe für bestimmte Schmelzeigenschaften. Durch Zumischen von Medien zum Kunststoffgranulat lassen sich die Schmelzeeigenschaften beeinflussen. Auch bei Verwendung von recyceltem Granulat lassen sich die Schmelzeeigenschaften auf diese Art bedingt beeinflussen.
Die Schmelzeeigenschaften von Kunststoffschmelzen werden dabei dadurch verändert, dass dem Granulat entsprechende chemische Materialien hinzugefügt werden, die dann bei Erwärmung und Aufschmelzung in die Schmelze eingearbeitet werden und hier z.B. schäumen oder die Farbe oder den Geruch der Kunststoffschmelze verändern. Auf diesem Wege lässt sich jedoch kaum ein homogenes Einarbeiten der Einzubringenden Substanzen erreichen. Hinzu kommt, dass ein exaktes Bemessen der einzubringenden Subtanzen äußerst aufwendig ist, so dass ein einfaches Beeinflussen der Schmelzeeigenschaften auf kostengünstige Weise nicht möglich ist.
Die DE 198 54 689 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbereitung eines thermoplastischen Polykondensats, bei dem zur Beeinflussung der Schmelzeeigenschaften durch einen an einen Extruder angelegten Unterdruck eine Endgasung und/oder Trocknung des Polykondensats erreicht wird. Um die Endgasung bzw. Trocknung des Polykondensats noch zu verbessern kann dem
im Unterdruckbereich gefahrenen Extruder ein Inertgas zugeben werden, welches im thermodynamischen Gleichgewicht die Absenkung des Partialdrucks der zu entgasenden niedermolikularen Bestandteile bewirkt. Das Intergas wird der PoIy- kondensatschmelze mit gegenüber dem Unterdruck erhöhtem Druck zusetzt und bewirkt ein Aufschäumen des Polykondensats, wodurch sich dessen Oberfläche vergrößert, so dass im vorherrschenden Vakuum die unerwünschten niedermolikularen Bestandteile leichter aus der großen Fläche entgasen. Dabei wird darauf geachtet, dass das Inertgas die Eigenschaften des Polykondensats nicht verändert. Weiterreichende Beeinflussungen der Schmelzeeigenschaften sind hier jedoch nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Schmelzeigenschaften von Kunststoffschmelzen vorgebbar zu beeinflussen, wobei Substanzen möglichst kostengünstig, einfach und exakt dosiert in die Kunststoffschmelze eingebracht und in diese homogen eingearbeitet werden sollen.
Dazu wird vorgeschlagen, dass ein gasförmiges Medium in den Expansionsbereich injiziert und großflächig an die Schmelze angekoppelt wird, und dass das gasförmige Medium und / oder die Länge des Expansionsbereichs und / oder der Massestrom der Schmelze im Expansionsbereich derart beeinflusst werden, dass die gewünschten Schmelzeeigenschaften vorgebbare Sollwerte erreichen.
Grundsätzlich ist es zwar bekannt, Schmelzeeigenschaften durch injizieren von gasförmigen Medien einzustellen, in Extrudern konnte die Einstellung der Schmelzeigenschaften jedoch wegen der verhältnismäßig hohen Vorschubgeschwindigkeiten der Schmelze im Extruder bisher nicht bewirkt werden. Erst dadurch, dass das gasförmige Medium großflächig an die Schmelze herangeführt wird, hat sich entgegen der bisher geübten Praxis herausgestellt, dass eine befriedigende Einstellbarkeit der Schmelzeeigenschaften durch die Beeinflussung des gasförmigen Mediums möglich ist.
Es hat sich gezeigt, dass sich durch eine Beeinflussung des gasförmigen Mediums über seine Art und / oder seinen Druck z. B. > 1 bar und / oder über seine Konzentration und / oder über die Zeit z. B. > 3 Sekunden die Schmelzeeigenschaften auch im Extrusionsprozess auf gewünschte Werte einstellen lassen. Dazu müssen neben einer großflächigen Expansionszone auch bestimmte Zeiten überschritten oder Drücke je nach Anwendung über- bzw. unterschritten werden. Speziell zur Verlängerung der Zeit, insbesondere die Möglichkeit diese variabel zu gestalten bedurfte es entsprechender verfahrenstechnischer Weiterentwicklungen. Dazu gehört auch die Möglichkeit, die Einwirklänge des Expansionsbereichs variabel zu gestalten und / oder den Massestrom der Schmelze im Expansionsteil bei vorzugsweise konstanter Schneckendrehzahl zu verändern.
Von Vorteil ist, wenn im Strom des gasförmigen Mediums kleinste Flüssigkeitsund / oder Festpartikel enthalten sind, über welche die Schmelzeeigenschaften noch weitergehender beeinflusst werden können.
Durch die Beeinflussung des gasförmigen Mediums und / oder der Länge des Expansionsbereichs und / oder des Massestroms der Schmelze in Expansionsbereich lassen sich dabei Schmelzeeigenschaften wie Viskosität und / oder Farbe und / oder Geruch, aber auch andere Schmelzeigenschaften wesentlich beeinflussen. Insbesondere können beispielsweise geschäumte oder speziell duftende Kunststoffe erstellt werden.
Von besonderem Vorteil ist, wenn die Schmelzeeigenschaften z. B. online gemessen werden und im Zuge einer Regelung über die Beeinflussung des gasförmigen Mediums und / oder der Länge des Expansionsbereichs und / oder des Massestroms der Schmelze im Expansionsbereich vorgebbare Sollwerte erreicht werden.
Für die Messung der Schmelzeeigenschaften hat sich insbesondere die Onlinemessung bewährt. Hier könnten Werte wie die Viskosität und / oder die Farbe und / oder der Geruch der Schmelze online gemessen werden.