NL1017951C2 - Inrichting en werkwijze voor het continu verwerken van thermoplastische kunststofmassa's en additieven. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Inrichting en werkwijze voor het continu verwerken van thermoplastische kunststofmassa's en additieven.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een 5 inrichting voor het continu verwerken van thermoplastische kunststofmassa's waarbij de inrichting is voorzien van een orgaan voor het aan de inrichting toevoeren van de kunststofmassa en een of meer poorten voor het aan de inrichting toevoeren van additieven, welke additieven zich bevinden in voorraadhouders. De onderhavige uitvinding 10 heeft verder betrekking op een werkwijze voor het continu verwerken van een thermoplastische kunststofmassa in een inrichting waarbij de kunststofmassa via een toevoerorgaan en additieven, afkomstig van voorraadhouders, via een of meer poorten aan de inrichting worden toegevoerd.

15 Uit het Amerikaans octrooischrift 5.766.522 is een methode voor het bereiden van poedercoatings bekend waarbij een stroom van een vaste poedercoatingprecursor in een continue extruder in contact wordt gebracht met een procesmedium om de viscositeit van de eerstgenoemde stroom volgens effectieve wijze te reduceren waardoor de continue 20 extrusie hiervan bij een lagere temperatuur kan worden uitgevoerd. Als geschikt procesmedium wordt een vloeistof toegepast, gekozen uit de groep van superkritische vloeistoffen en vloeibaar gemaakte gassen. Geen enkele informatie met betrekking tot het continu in de gewenste mate kleuren van thermoplastische materialen is hierin geopenbaard.

25 Uit het artikel "Farbe beim Aufbereiten von Kunststoffen automatisiert messen und korrigieren", Kunststoffe 80, (1990), 7 is een methode bekend voor het onder toepassing van poedervormige pigmentmassa's kleuren van kunststoffen waarbij het verkregen gekleurde materiaal tot granulaat wordt verwerkt, het granulaat door middel van spuitgieten tot 30 testplaatjes wordt verder verwerkt waarna de testplaatjes aan een kwaliteitscontrole worden onderworpen. In deze methode is het echter niet 101795* 2 mogelijk om de kleurinstelling on-line uit te voeren. Daarnaast worden volgens dit artikel de polymeren en de pigmentconcentraten eerst voorgemengd waarna het mengsel als geheel wordt geëxtrudeerd, welke handeling in de praktijk echter een homogene en reproduceerbare 5 kleurinstelling lastig maakt.

Uit de Franse octrooiaanvrage 1.478.165 is een extruder bekend voor het verwerken van thermoplastische kunststoffen, waarbij toevoerlei dingen voor het aanvoeren van toevoegingen uitmonden, in de transportrichting gezien, achter de toevoerzone in het extruderkanaal. 10 Als toevoegingen zijn slechts vaste stoffen, zoals stabilisatoren of weekmakers, genoemd.

De in de aanhef vermelde inrichting is op zich bekend uit de Europese octrooiaanvrage 0 709 175 waarbij aan een dubbel schroefextruder, waarin plastische kunststofmassa's worden 15 verwerkt, additieven, zoals kleurmiddelen, op een zodanige positie aan de extruder worden toegevoerd dat de additieven eerst aan het ene uiteinde van de extruder worden gemengd en vervolgens door de roterende schroef in de richting van de dosering van kunststofmassa, die halverwege de extruder plaatsvindt, worden getransporteerd, waarna de beide 20 bestanddelen innig worden gemengd en naar het andere uiteinde van de extruder worden verplaatst. Het aldus toevoeren van additieven zou een gelijkmatige vermenging met de als granulaat toegevoerde kunststofmassa waarborgen. Uit de praktijk is echter gebleken dat een dergelijke opstelling onvoldoende voldoet aan de eisen die vandaag de dag worden 25 gesteld aan de volledige menging van additieven en kunststofmassa. De onder toepassing van een dergelijke opstelling verkregen producten vertonen gebieden of strepen die een onvoldoende menging van kunststofmassa en additieven laten zien. Een dergelijke, onvoldoende menging leidt tot een vermindering van de gewenste eigenschappen, in het 30 bijzonder indien bijvoorbeeld vlamvertragende middelen als additieven worden toegepast. Daarnaast zal bij pigmenten een inhomogeen gekleurd 1 01 79 51 3 eindproduct worden verkregen, hetgeen de commerciële waarde hiervan aanzienlijk verslechtert.

Het doel van de onderhavige uitvinding is aldus het verschaffen van een inrichting en een werkwijze voor het continu 5 verwerken van thermoplastische kunststofmassa1s en additieven waarbij de hiervoor genoemde problemen volgens de stand van de techniek niet optreden.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een inrichting en een werkwijze voor het continu 10 verwerken van thermoplastische kunststofmassa's en additieven waarbij sprake is van een korte omstel tijd indien de verwerking van andere additieven is gewenst.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een inrichting en een werkwijze voor het continu 15 verwerken van thermoplastische kunststofmassa‘s waarbij van de voor de huidige opstellingen toegepaste reinigingstijd ten gevolge van het wisselen van additieven kan worden afgezien.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een inrichting en een werkwijze voor het continu 20 verwerken van thermoplastische kunststofmassa's en additieven waarbij volgens een vooraf ingestelde receptuur een product met nauwkeurig gedefinieerde parameters, zoals kleur, kleursterkte, viscositeit, reologie en compatibiliteit met pigmentpasta's, wordt verkregen dat aan de beoogde receptuur voldoet en een homogeen karakter van 25 uitgangsmateriaal en additieven bezit.

De werkwijze zoals vermeld in de aanhef wordt gekenmerkt doordat als additieven een of meer vloeibare concentraatsamenstellingen worden toegepast, waarbij de doseereenheden in verbinding staan met een elektronische regel eenheid die een geheugeninformatiesysteem, middelen 30 voor het invoeren van datagegevens en middelen voor het bewerken hiervan omvat, waarbij in de elektronische regeleenheid een aantal datagegevens, 1 01 79 51 4 die de gewenste receptuur van kunststofmassa en additieven omvatten, wordt ingevoerd waarna vervolgens een bewerking van deze datagegevens door de elektronische regel eenheid wordt uitgevoerd en signalen worden afgegeven aan de respectieve doseereenheden voor het nauwkeurig via de 5 poorten aan de inrichting toevoeren van een of meer vloeibare concentraatsamenstel1ingen ter verkrijging van de beoogde samenstelling van kunststofmassa en vloeibare concentraatsamenstelling(en).

Een dergelijke werkwijze maakt het aldus mogelijk dat de tot de gewenste receptuur behorende datagegevens worden ingevoerd in de 10 elektronische regel eenheid waarna een bewerking hierop wordt uitgevoerd en de respectieve doseereenheden zodanig worden aangestuurd dat aldus het afzonderlijk toevoeren van een of meer vloeibare concentraat-samenstellingen aan de inrichting nauwkeurig plaatsvindt. Ten gevolge hiervan zal een samenstelling van kunststofmassa en een of meer vloeibare 15 concentraatsamenstel1ingen worden verkregen die aan de beoogde samenstelling, zoals ingevoerd in de elektronische regeleenheid, zal voldoen. Als vloeibare concentraatsamenstelling verdienen afzonderlijke kleurmiddelen bevattende concentraatsamenstel!ingen de voorkeur.

In een bijzondere uitvoeringsvorm zal het de voorkeur 20 verdienen dat de elektronische regeleenheid zodanig is geconstrueerd dat de gebruiker onder meer de volgende basisgegevens zal invoeren, te weten het type kunststofmassa, de opbrengst van het gewenste product en de gewenste kleur van het product, waarna wordt vastgesteld welke additieven of vloeibare concentraatsamenstel1ingen met welke opbrengst per 25 tijdseenheid zullen moeten worden toegevoerd aan de inrichting. Het geheugen!nformatiesysteem omvat daarvoor onder andere gegevens met betrekking tot type kunststofmassa en receptuur van additieven, waarbij voor het kleuren coloristische waarden van de kunststofmassa zijn ingevoerd. De elektronische regeleenheid verschaft de gebruiker verder de 30 mogelijkheid van productiemanagementtool.

Het verdient de voorkeur dat elke doseereenheid van elke 1 01 7951 5 poort afzonderlijk wordt aangestuurd door de signalen afkomstig van de elektronische regel eenheid zodat bij complexe recepturen de beoogde samenstelling van kunststofmassa en een of meer vloeibare concentraatsamenstel1ingen is gewaarborgd.

5 Om de omstel tijd zo kort mogelijk te houden en de hoeveelheid afval bij wisseling van vloeibare concentraatsamenstel1ing te reduceren verdient het de voorkeur dat de vloeibare concentraatsamenstel1ingen stroomafwaarts ten opzichte van de dosering van de thermoplastische kunststofmassa aan de inrichting worden 10 toegevoerd, waarbij met name als additieven een of meer vloeibare concentraatsamenstel1ingen worden toegepast. Een vloeibare concentraatsamenstelling verdient met name de voorkeur omdat de menging met de kunststofmassa efficiënt is zodat een lager percentage dan bij granulaatachtige concentraten kan worden toegepast. Bovendien kunnen de 15 afzonderlijke bestanddelen van de vloeibare concentraatsamenstel!ing nauwkeurig worden gedoseerd zodat een concentraat met een bekende en homogene samenstelling wordt verkregen. Daarnaast moet de reologie van de concentraatsamenstelling zodanig worden ingesteld dat deze goed is te doseren waarbij echter ook de opslagstabiliteit een rol speelt, bij 20 voorkeur van ongeveer 12 maanden.

Een de voorkeur verdienende vloeibare concentraatsamenstelling omvat: A) 10-97 gewichtsprocent drager, omvattende Al) weekmaker, en/of 25 A2) een organisch resinmateriaal, en/of A3) ether- en/of esterverbindingen van monoalcoholen, polyolen en/of polyetherpolyolen.

B) 0,1-30 gewichtsprocent oppervlakte actief middel, C) 3-90 gewichtsprocent kleurmiddel of additief, 30 waarbij alle gewichtspercentages zijn gebaseerd op de ui tei ndelijke concentraatsamenstelling.

1 01 7951 6

Als bestanddeel A) wordt bij voorkeur een niet-waterige drager toegepast.

Als bestanddeel B) wordt bij voorkeur een oppervlakte actieve stof toegepast die een dispersie van bestanddeel C) kan vormen, 5 waarbij bestanddeel B) wordt gekozen uit de groep bestaande uit niet- ionische, kationische, anionische of amfotere oppervlakte actieve middelen, of een combinatie hiervan.

Als bestanddeel C) wordt bij voorkeur een kleurmiddel van het anorganische type toegepast, gekozen uit de groep bestaande uit 10 titaandioxide, roet, ijzeroxide, zinkchromaat, cadmiumsulfiden, chroomoxiden, kobaltpigment, nikkeltitanaat, bismuthvanadaat, natrium-aluminiumsilicaatcomplexen, metaal schilfers, of een combinatie hiervan, of een kleurmiddel van het organische type, gekozen uit de groep bestaande uit azo- en diazopigmenten, ftalocyaninen, 15 chinacridonpigmenten, quinophthalone, diketopyrrolopyrrole, peryleenpigmenten, isoindolinon, antrachinon-verbindingen, thioindigo, oplosmiddelkleurmiddel en, of een combinatie hiervan. De keuze van de pigmenten zal onder meer worden bepaald door de compatibiliteit met de thermplastische kunststofmassa, de behoefte aan een zodanige 20 coloristische keuze dat een minimum aantal pigmenten nodig is om het totale spectrum af te dekken, de mate van "lichtvastheid" en de kosten van het gebruik van pigmenten.

Als bestanddeel C) wordt verder bij voorkeur een additief gekozen uit de groep bestaande uit ÜV-stabilisatiemiddelen, 25 antioxidanten, vlamvertragende middelen, blaasmiddelen, antistatische middelen, smeermiddelen, middelen ter verbetering van de slagsterkte, matrijsloslaatmiddelen, vulmiddelen of versterkingsmaterial en, of een combinatie hiervan.

Het verdient verder de voorkeur dat de hiervoorgenoemde 30 vloeibare concentraatsamenstelling wordt verkregen door bestanddeel B) toe te voegen aan bestanddeel A) bij een temperatuur lager dan 80 ‘C, 101 73 51 7 waarna het aldus verkregen mengsel krachtig wordt geroerd ter verkrijging van een homogene samenstelling, waarna bestanddeel C) geleidelijk onder roeren hieraan wordt toegevoegd en het geheel tenslotte onder hoge snelheid en afschuifkrachten wordt gedispergeerd tot de vloeibare 5 concentraatsamenstel1ing als een stabiele dispersie is verkregen.

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting zoals vermeld in de aanhef, gekenmerkt doordat de additieven vloeibare concentraatsamenstellingen zijn, waarbij de doseereenheden in verbinding staan met een elektronische regeleenheid, welke regeleenheid 10 een geheugen-informatiesysteem, middelen voor het invoeren van datagegevens en middelen voor het bewerken hiervan omvat, waarbij de elektronische regeleenheid na bewerking van de ingevoerde datagegevens een of meer signalen afgeeft aan de respectieve doseereenheden voor het nauwkeurig via de poorten aan de inrichting toevoeren van additieven.

15 Onder toepassing van de onderhavige inrichting is het aldus mogelijk om in de elektronische regeleenheid datagegevens met betrekking tot de gewenste receptuur in te voeren waarna de elektronische regeleenheid een bewerking uitvoert op basis van het in de regeleenheid aanwezige geheugeninformatiesysteem zodat aan de inrichting zeer 20 nauwkeurig een hoeveelheid additieven wordt toegevoerd ter verkrijging van de beoogde samenstelling en menging van kunststofmassa en additieven. Door het toepassen van een elektronische regeleenheid kan bovendien zeer nauwkeurig de exacte hoeveelheid additieven aan de inrichting worden toegevoerd zodat er geen sprake zal zijn van een onderdosering, welke 25 onderdosering in de praktijk steeds leidde tot een eindproduct met een niet-exact gewenste samenstelling. Doordat bovendien het toevoeren van additieven aan de inrichting nauwkeurig kan worden ingesteld, is er tevens sprake van een geringe hoeveelheid restproducten indien de inrichting van de ene receptuur wordt omgeschakeld naar de andere 30 receptuur.

In de onderhavige inrichting verdient het met name de 1 01 79 51 8 voorkeur dat elke doseereenheid van elke poort afzonderlijk is aangestuurd door de signalen afkomstig van de elektronische regeleenheid. Een dergelijke wijze van aansturen maakt het mogelijk dat aan de inrichting verschillende additieven onder toepassing van verschillende 5 hoeveelheden/snelheden worden toegevoerd zodat complexe samenstellingen kunnen worden samengesteld waarbij de gewenste nauwkeurigheid is gewaarborgd.

Het verdient met name de voorkeur dat in de onderhavige inrichting de poorten voor het toevoeren van additieven zich 10 stroomafwaarts bevinden ten opzichte van de dosering van de thermoplastische kunststofmassa aan de inrichting. Een dergelijke lokatie van de poorten is met name gewenst om de omstel tijd en het afval bij wisseling van additieven zo gering mogelijk te houden waarbij echter de exacte positie van de poorten zodanig moet worden gekozen dat het mengen 15 van additieven met de kunststofmassa nog steeds homogeen en reproduceerbaar is.

Voor het nauwkeurig en storingsvrij aan de inrichting toevoeren van additieven wordt bij voorkeur gebruikgemaakt van additieven in de vloeibare vorm onder toepassing van een plunjerpomp of tandwiel pomp 20 als doseereenheid.

Als geschikte inrichting kan een extruder of spuitgietmachine worden genoemd.

Volgens de onderhavige uitvinding is het bovendien mogelijk dat de toevoer van additieven aan de inrichting plaatsvindt onder 25 gebruikmaking van een of meer gemeenschappelijke poorten waarbij de gemeenschappelijke poort een aantal afzonderlijke poorten omvat waarin zich de respectieve doseereenheden bevinden. In een dergelijke uitvoeringsvorm ondervinden de additieven een zekere voormenging waarna het geheel via een gemeenschappelijke poort aan de inrichting wordt 30 toegevoerd. Een dergelijke uitvoeringsvorm verdient met name de voorkeur indien een of meer additieven zonder beperkingen met elkaar kunnen worden 1 01 7951 9 gemengd zodat het aantal poorten voor het aan de inrichting toevoeren van additieven is beperkt.

5 1 01 79 51

Claims (16)

1. Werkwijze voor het continu verwerken van thermoplastische kunststofmassa's in een inrichting waarbij de kunststofmassa's via een 5 toevoerorgaan en een of meer additieven via één of meer poorten die een of meer doseereenheden omvatten, aan de inrichting worden toegevoerd, met het kenmerk, dat als additieven een of meer vloeibare concentraatsamenstellingen worden toegepast, waarbij de doseereenheden in verbinding staan met een elektronische regel eenheid die een 10 geheugeninformatiesysteem, middelen voor het invoeren van datagegevens en middelen voor het bewerken hiervan omvat, waarbij in de elektronische regeleenheid een aantal datagegevens, die de gewenste receptuur van kunststofmassa en additieven omvatten, wordt ingevoerd waarna vervolgens een bewerking van deze datagegevens door de elektronische regeleenheid 15 wordt uitgevoerd en signalen worden afgegeven aan de respectieve doseereenheden voor het nauwkeurig via de poorten aan de inrichting toevoeren van een of meer vloeibare concentraatsamenstellingen ter verkrijging van de beoogde samenstelling van kunststofmassa en vloeibare concentraatsamenstel 1i ng(en).

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat elke doseereenheid van elke poort afzonderlijk wordt aangestuurd door de signalen afkomstig van de elektronische regeleenheid.

3. Werkwijze volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat de vloeibare concentraatsamenstellingen stroomafwaarts ten opzichte van de 25 dosering van de thermoplastische kunststofmassa aan de inrichting worden toegevoerd.

4. Werkwijze volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat als vloeibare concentraatsamenstel1ing een afzonderlijke kleurmiddelen bevattende concentraatsamenstel1ing wordt 30 toegepast.

5 A2) een organisch resinmateriaal, en/of A3) ether-en/of esterverbindingen van monoalcoholen, polyolen en/of polyetherpolyolen, B) 0,1-30 gewichtsprocent oppervlakte actief middel, C) 3-90 gewichtsprocent kleurmiddel of additief, 10 waarbij alle gewichtspercentages zijn gebaseerd op de ui tei ndeli jke concentraatsamenstel ling.

5. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-4, met 1 01 79 51 het kenmerk, dat elke afzonderlijke vloeibare concentraatsamenstelling omvat: A) 10-97 gewichtsprocent drager, omvattende Al) weekmaker, en/of

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat als bestanddeel A) een niet-waterige drager wordt toegepast.

7. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat als 15 bestanddeel B) een oppervlakte actieve stof die een dispersie van bestanddeel C) kan vormen, wordt toegepast, waarbij bestanddeel B) wordt gekozen uit de groep bestaande uit niet-ionische, kationische, anionische of amfotere oppervlakte actieve middelen.

8. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat als 20 bestanddeel C) een kleurmiddel van het anorganische type, gekozen uit de groep bestaande uit titaandioxide, roet, ijzeroxide, zinkchromaat, cadmiumsulfiden, chroomoxiden, kobaltpigment, nikkeltitanaat, bismuth-vanadaat, natriumaluminiumsilicaatcomplexen, metaal schilfers, of een combinatie hiervan, of een kleurmiddel van het organische type, gekozen 25 uit de groep bestaande uit azo- en diazopigmenten, ftalocyaninen, chinacridonpigmenten, quinophthalone, diketopyrrolopyrrole, peryleen-pigmenten, isoindolinon, > antrachinon-verbindingen, thioindigo, oplosmiddel kleurmiddel en, of een combinatie hiervan, worden toegepast.

9. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat als 30 bestanddeel C) een additief wordt gekozen uit de groep bestaande uit UV- stabilisatiemiddelen, antioxidanten, vlamvertragende middelen, blaas- 1017951 middelen, anti statische middelen, smeermiddelen, middelen ter verbetering van de slagsterkte, matrijsloslaatmiddelen, vulmiddelen of versterkings-materialen, of een combinatie hiervan.

10. Werkwijze voor het bereiden van een vloeibare 5 concentraatsamenstel1ing zoals omschreven in een of meer van de conclusies 5-9, met het kenmerk, dat bestanddeel B) wordt toegevoegd aan bestanddeel A) bij een temperatuur lager dan 80 °C waarna het verkregen mengsel krachtig wordt geroerd ter verkrijging van een homogene samenstelling, waarna bestanddeel C) geleidelijk onder roeren hieraan 10 wordt toegevoegd en het geheel tenslotte onder hoge snelheid en afschuifkrachten wordt gedispergeerd tot de vloeibare concentraatsamenstel1ing als een stabiele dispersie is verkregen.

11. Inrichting voor het continu verwerken van thermoplastische kunststofmassa's waarbij de inrichting is voorzien van een orgaan voor 15 het aan de inrichting toevoeren van de kunststofmassa en één of meer poorten, die een of meer doseereenheden omvatten, voor het aan de inrichting toevoeren van additieven, welke additieven zich bevinden in afzonderlijke voorraadhouders, met het kenmerk, dat de additieven vloeibare concentraatsamenstel 1 ingen zijn, waarbij de doseereenheden in 20 verbinding staan met een elektronische regel eenheid, welke regel eenheid een geheugeninformatiesysteem, middelen voor het invoeren van datagegevens en middelen voor het bewerken hiervan omvat, waarbij de elektronische regel eenheid na bewerking van de ingevoerde datagegevens een of meer signalen afgeeft aan de respectieve doseereenheden voor het 25 nauwkeurig via de poorten aan de inrichting toevoeren van additieven.

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat elke doseereenheid van elke poort afzonderlijk is aangestuurd door de signalen afkomstig van de elektronische regeleenheid.

13. Inrichting volgens conclusies 11-12, met het kenmerk, dat 30 de poorten voor het toevoeren van additieven zich stroomafwaarts bevinden ten opzichte van de dosering van de thermoplastische kunststofmassa aan 1 01 79 51 de inrichting.

14. Inrichting volgens conclusies 11-13, met het kenmerk, dat het aan de inrichting toevoeren van additieven plaatsvindt in de vloeibare vorm onder gebruikmaking van een plunjerpomp of tandwiel pomp 5 als doseereenheid.

15. Inrichting volgens conclusies 11-14, met het kenmerk, dat de inrichting een extruder of spuitgietmachine is.

16. Inrichting volgens conclusies 11-15, met het kenmerk, dat de toevoer van additieven aan de inrichting plaatsvindt onder 10 gebruikmaking van een of meer gemeenschappelijke poorten waarbij de gemeenschappelijke poort een aantal afzonderlijke poorten omvat waarin zich de doseereenheden bevinden. ί 0 1 / & 'i'