RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 186148 (21 ) Numer zgłoszenia: 343897 (22) Data zgłoszenia: 05.05.1998 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 05.05.1998, PCT/EP98/02648 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 19.11.1998, W098/51467, PCT Gazette nr 46/98 (13) B1 (51) IntCl7 B29C 44/50 B29C 47/40 B29C 67/20 ( 5 4 ) Sposób wytwarzania poliestru spienionego, szczególnie spienionego poli(tereftalanu etylenu) (30) Pierwszeństwo: 09.05.1997,IT,T097A000394 (73) Uprawniony z patentu: B.C. FOAM S.R.L., Volpiano, IT (43) Zgłoszenie ogłoszono: 10.09.2001 BUP 18/01 (72) Twórcy wynalazku: Renato Crana, Torino, IT (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.10.2003 WUP 10/03 (74) Pełnomocnik: Szlagowska-Kiszko Teresa, POLSERVICE PL 186148 B1 (57)1. Sposób wytwarzania poliestru spienionego, szczególnie spienionego poli(tereftałanu etylenu) PET, na drodze wytłaczania z wytłaczarki dwuślimakowej surowca poliestrowego, którego lepkość istotna wynosi co najmniej 0,8 dl/g, wraz z dodanym środkiem porotwórczym, znamienny tym, że wytłaczarka dwuślimakowa (14) wyposażona jest w dwa zazębiające się wzajemnie ślimaki (26), których stosunek odstępu osiowego do średnicy wynosi od 0,6 do 0,8 i które obracają się wspólnie przy prędkości obrotowej w zakresie od 15 obr/min do 40 obr/min. FIG. 2
Sposób wytwarzania poliestru spienionego, szczególnie spienionego poli(tereftalanu etylenu) Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania poliestru spienionego, szczególnie spienionego poli(tereftalanu etylenu) PET, na drodze wytłaczania z wytłaczarki dwuślimakowej surowca poliestrowego, którego lepkość istotna wynosi co najmniej 0,8 dl/g, wraz z dodanym środkiem porotwórczym, znamienny tym, że wytłaczarka dwuślimakowa (14) wyposażona jest w dwa zazębiające się wzajemnie ślimaki (26), których stosunek odstępu osiowego do średnicy wynosi od 0,6 do 0,8 i które obracają się wspólnie przy prędkości obrotowej w zakresie od 15 obr/min do 40 obr/min. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek odstępu osiowego ślimaków (26) do ich średnicy zawiera się w granicach od 0,69 do 0,78. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosunek długości ślimaków (26) do ich średnicy zawiera się w granicach od 20 do 26. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytłaczarka dwuślimakowa (14) zawiera w kolejności strefę (18) ładowania i stapiania w której poliester utrzymuje się w temperaturze od 280 C do 310 C i w której umieszczone są ślimaki (26) oraz strefę (20) chłodzenia i homogenizacji, w której poliester utrzymuje się w temperaturze od 220 C do 280 C. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że strefa (20) chłodzenia i homogenizacji zawiera statyczny wymiennik ciepła (22) i homogenizator (24). 6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienny tym, że każdy ze ślimaków (26) składa się z trzech sekcji przenoszących (28a), (28b) i (28c), oddzielonych od siebie przez dwie sekcje mieszające w odwrotnym kierunku, (30a) i (30b). 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że żywicę poliestrową ładuje się do pierwszej sekcji przenoszącej (28a), podczas gdy środek porotwórczy ładuje się do drugiej sekcji przenoszącej (28b). 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że poliester wraz z dodanym środkiem porotwórczym wytłacza się przez dyszę (32) umieszczoną na wylocie wytłaczarki dwuślimakowej (14), przy czym dysza (32) posiada dwa umieszczone naprzeciw siebie występy (34) o profilu prostoliniowym, ułożone poprzecznie do kierunku wytłaczania, wyznaczające prostokątny otwór wytłaczania, który kształtuje wytłaczany produkt w postać arkusza, o gęstości od 40 kg/m3 do 200 kg/m3. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że występy (34) posiadają w kierunku równoległym do kierunku wytłaczania, profil z wypukłością (36) umieszczoną naprzeciwko odpowiedniej wypukłości (36) przeciwległego występu (34), łączący się z krawędzią wylotową (38). 10. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że wytłoczony produkt w postaci arkusza poddaje się obróbce poprzez przepuszczenie przez urządzenie kalibrujące (40), umożliwiające regulowanie jego grubości. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że urządzenie kalibrujące (40) składa się z pary pasów (42) obracających się w zamkniętych pętlach i posiadających umieszczone naprzeciwko siebie poszczególne boki, które definiują odstęp ustawianej wysokości, przez który przemieszcza się produkt. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że pasy (42) wykonane są z wełny szklanej w osłonie z polimeru fluorowanego. 13. Sposób według zastrz. 1 albo 4, albo 8, znamienny tym, że żywicę poliestrową o lepkości istotnej wynoszącej co najmniej 0,8 dl/g otrzymuje się w wyniku polikondensacji aromatycznego kwasu dikarboksylowego, takiego jak kwas tereftalowy, kwas izoftalowy lub kwas nafitalenodikarboksylowy, z takim diolem jak glikol etylenowy, glikol tetrametylenowy, cykloheksylodikarbinol lub 1,4-butanodiol.
186 148 3 14. Sposób według zastrz. 1 albo 4, albo 8, znamienny tym, że środek porotwórczy wybrany jest z grupy obejmującej gazy obojętne, węglowodory alifatyczne, cykliczne węglowodory alifatyczne i węglowodory aromatyczne oraz węglowodory częściowo lub całkowicie chlorowcowane. 15. Sposób według zastrz. 1 albo 4, albo 8, znamienny tym, że czas przebywania żywicy w wytłaczarce dwuślimakowej (14) zawiera się w granicach od 15 minut do 30 minut. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania poliestru spienionego, szczególnie spienionego poli(tereftalanu etylenu) (PET), do produkcji takich wyrobów jak na przykład płyty, arkusze i rury, które można stosować szczególnie w budownictwie i w dziedzinie opakowań. Z opisu zgłoszenia międzynarodowego WO-9312164 znany jest sposób wytwarzania poliestru spienionego, zwłaszcza poli(tereftalanu) etylenu PET, przez wytłaczanie z wytłaczarki dwuślimakowej surowca poliestrowego o lepkości istotnej wynoszącej, co najmniej 0,80 dl/g wraz z dodanym środkiem porotwórczym. Z brytyjskiego opisu patentowego GB-1231535 znany jest sposób wytwarzania spienionej żywicy z zastosowaniem typowej wytłaczarki dwuślimakowej. Opis patentowy Stanów Zjednoczonej Ameryki US 4892164 ujawnia urządzenie zawierające podobny układ wytłaczarek z pierwszą wytłaczarką dwuślimakową i drugą wytłaczarką chłodzącą, ustawionymi szeregowo. Zadanie rozwiązywane przez wynalazek polega na opracowaniu sposobu wytwarzania spienionego poliestru, w którym lepkość istotna spienionego poliestru pozostaje w zasadzie niezmieniona w stosunku do lepkości istotnej surowca. Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu wyżej wymienionego rodzaju, który umożliwia wytwarzanie produktu spienionego o właściwościach odpowiednich dla określonych powyżej zastosowań. Wymaga to w szczególności otrzymania produktu końcowego 0 gęstości wynoszącej co najmniej 40 kg/m3, o jednorodnej strukturze komórkowej zawierającej bardzo małe komórki i nie ulegającego degradacji powodującej obniżenie masy cząsteczkowej i lepkości w stosunku do produktu wyjściowego, co może być spowodowane na przykład ewentualnymi reakcjami hydrolizy. Sposób wytwarzania poliestru spienionego, szczególnie spienionego poli(tereftalanu etylenu) (PET), na drodze wytłaczania z wytłaczarki dwuślimakowej surowca poliestrowego, którego lepkość istotna wynosi co najmniej 0,8 dl/g, wraz z dodanym środkiem porotwórczym, odznacza się według wynalazku tym, że wytłaczarka dwuślimakowa wyposażona jest w dwa zazębiające się wzajemnie ślimaki, których stosunek odstępu osiowego do średnicy wynosi od 0,6 do 0,8 i które obracają się wspólnie przy prędkości obrotowej w zakresie od 15 obr/min do 40 obr/min. Korzystnie, stosunek odstępu osiowego ślimaków do ich średnicy zawiera się w granicach od 0,69 do 0,78. Korzystnie, stosunek długości ślimaków do ich średnicy zawiera się w granicach od 20 do 26. Korzystnie, wytłaczarka dwuślimakowa zawiera w kolejności strefę ładowania i stapiania w której poliester utrzymuje się w temperaturze od 280 C do 310 C i w której umieszczone są ślimaki oraz strefę chłodzenia i homogenizacji, w której poliester utrzymuje się w temperaturze od 220 C do 280 C. Korzystnie, strefa chłodzenia i homogenizacji zawiera statyczny wymiennik ciepła 1 homogenizator. Korzystnie, każdy ze ślimaków składa się z trzech sekcji przenoszących, oddzielonych od siebie przez dwie sekcje mieszające w odwrotnym kierunku. Korzystnie, żywicę poliestrową ładuje się do pierwszej sekcji przenoszącej, podczas gdy środek porotwórczy ładuje się do drugiej sekcji przenoszącej.
4 186148 Korzystnie, poliester wraz z dodanym środkiem porotwórczym wytłacza się przez dyszę umieszczoną na wylocie wytłaczarki dwuślimakowej, przy czym dysza posiada dwa umieszczone naprzeciw siebie występy o profilu prostoliniowym, ułożone poprzecznie do kierunku wytłaczania, wyznaczające prostokątny otwór wytłaczania, przez który kształtuje się wytłaczany produkt w postać arkusza, o gęstości od 40 kg/m3 do 200 kg/m3. Korzystnie, występy posiadają w kierunku równoległym do kierunku wytłaczania, profil z wypukłością umieszczoną naprzeciwko odpowiedniej wypukłości przeciwległego występu, łączący się z krawędzią wylotową. Korzystnie, wytłoczony produkt w postaci arkusza poddaje się obróbce poprzez przepuszczenie przez urządzenie kalibrujące, umożliwiające regulowanie jego grubości. Korzystnie, urządzenie kalibrujące składa się z pary pasów obracających się w zamkniętych pętlach i posiadających umieszczone naprzeciwko siebie poszczególne boki, które definiują odstęp ustawianej wysokości, przez który przemieszcza się produkt. Korzystnie, pasy wykonane są z wełny szklanej w osłonie z polimeru fluorowanego. Korzystnie, żywicę poliestrową o lepkości istotnej wynoszącej co najmniej 0,8 dl/g otrzymuje się w wyniku polikondensacji aromatycznego kwasu dikarboksylowego, takiego jak kwas tereftalowy, kwas izoftalowy lub kwas naftalenodikarboksylowy, z takim diolem jak glikol etylenowy, glikol tetrametylenowy, cykloheksylodikarbinol lub 1,4-butanodiol. Korzystnie, środek porotwórczy wybrany jest z grupy obejmującej gazy obojętne, węglowodory alifatyczne, cykliczne węglowodory alifatyczne i węglowodory aromatyczne oraz węglowodory częściowo lub całkowicie chlorowcowane. Korzystnie, czas przebywania żywicy w wytłaczarce dwuślimakowej zawiera się w granicach od 15 minut do 30 minut. Dalsze korzyści i właściwości obecnego wynalazku staną się widoczne na podstawie poniższego, szczegółowego opisu, stanowiącego w całości przykład nie ograniczający wynalazku, z odniesieniem do załączonego rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok z boku urządzenia do realizacji sposobu według wynalazku, fig. 2 - powiększony przekrój elementu wytłaczarki, stanowiącej część składową urządzenia do realizacji sposobu według wynalazku oraz fig. 3 - powiększony przekrój dyszy wytłaczarki, stanowiącej część składową urządzenia do realizacji sposobu według wynalazku. Urządzenie do wytwarzania poliestru spienionego (fig. 1), składa się z suszami 10 surowca poliestrowego i przenośnika 12 dla doprowadzenia surowca do wytłaczarki dwuślimakowej 14. Zarówno suszarnia 10 jak i przenośnik 12 są znane i dlatego w niniejszym opisie nie zostaną omówione szczegółowo. Wytłaczarka dwuślimakowa 14 posiada kadłub cylindryczny 16 zawierający komorę wewnętrzną w której można wyróżnić, kolejno, strefę 18 ładowania i stapiania poliestru oraz strefę 20 chłodzenia i homogenizacji, zawierającą statyczny wymiennik ciepła 22 i homogenizator 24. W strefie 18 ładowania i stapiania, kadłub posiada otwory (nie pokazane na rysunkach) przeznaczone do wprowadzania surowca poliestrowego i środka porotwórczego. W komorze strefy 18 ładowania umieszczone są dwa zazębiające się i wspólnie obracające się ślimaki 26, o stosunku odstępu osiowego (to znaczy odległości pomiędzy odpowiednimi liniami środkowymi) do średnicy wynoszącym od 0,6 do 0,8, korzystnie od 0,69 do 0,78 i o stosunku długości do średnicy wynoszącym od 20 do 26. Ślimaki 26 mają osie, usytuowane równolegle względem siebie, przy czym dla jasności rysunku na fig. 2 pokazano tylko jeden ze ślimaków 26. Każdy ślimak 26 (fig. 2) składa się z trzech sekcji przenoszących 28a, 28b i 28c oddzielonych od siebie przez dwie sekcje 30a i 3Ob mieszające w odwrotnym kierunku. Na wylocie strefy chłodzącej i homogenizującej 20 wytłaczarki dwuślimakowej 14 umieszczona jest dysza 32 (fig. 3), która posiada dwa licowane występy 34 o profilu prostoliniowym, ułożone poprzecznie do kierunku wytłaczania, tak aby definiowały prostokątny otwór wytłaczania, co powoduje tworzenie się wytłaczanego produktu w postaci arkusza. Ponadto, występy 34 posiadają w kierunku równoległym do kierunku wytłaczania, profil z wypukło-
186 148 5 ścią 36 umieszczony naprzeciwko odpowiedniej wypukłości 36 przeciwległego występu 34, łączącą się z krawędzią wylotową 38. Za dyszą 32 (fig. 1) znajduje się urządzenie kalibrujące do kalibrowania grubości produktu wytłaczanego, składające się z pary pasów 42 obracających się w zamkniętych pętlach i posiadających umieszczone naprzeciwko siebie poszczególne boki, które definiują odstęp ustawianej wysokości, przez który przemieszcza się produkt. Korzystnie, pasy 42 wykonane są z wełny szklanej w osłonie z polimeru fluorowanego i mogą mieć regulowaną temperaturę. Za urządzeniem kalibrującym 40, umieszczony jest w znany sposób samotok w postaci stołu rolkowego 44, na którym przemieszczający się wytłoczony produkt można oziębić, za nim znajduje się urządzenie tnące 46 oraz różne narzędzia wykańczające i obróbcze 48 dla przechowywania pociętego, wytłoczonego produktu. Działanie opisanego powyżej urządzenia jest następujące: Surowiec poliestrowy, którego lepkość istotna wynosi co najmniej 0,8 dl/g, korzystnie co najmniej 0,9 dj/g, jest przenoszony z suszami 10 za pomocą przenośnika 12 do strefy 18 ładowania wytłaczarki dwuślimakowej 14, przy pierwszej sekcji przenoszącej 28a ślimaków 26. Korzystnie, surowiec poliestrowy otrzymuje się w wyniku polikondensacji aromatycznego kwasu dikarboksylowego, takiego jak kwas tereftalowy, kwas izoftalowy lub kwas naftalenodikarboksylowy, z takim diolem jak glikol etylenowy, glikol tetrametylenowy, cykloheksylodikarbinol lub 1,4-butanodiol, w obecności różnych możliwych dodatków znanych w tej dziedzinie (przedłużaczy łańcucha, stabilizatorów, zarodków krystalizacji i środków nadających właściwości ognioodporne). Korzystnym surowcem poliestrowym jest szczególnie PET. Lepkość istotną należy oznaczać zgodnie z normą ASTM D 4603-86, stosując roztwory zawierające 0,5 g poliestru granulowanego w 100 ml mieszaniny fenolu i tetrachloroetanu w stosunku wagowym 60:40 i w temperaturze 25 C. Środek porotwórczy podaje się przy drugiej sekcji przenoszącej 28b ślimaków 26. Ten ostatni środek może być dowolnym z powszechnie używanych do wytwarzania spienionych materiałów z tworzyw sztucznych. Może być na przykład wybrany z grupy obejmującej gazy obojętne (szczególnie dwutlenek węgla i azot), węglowodory alifatyczne, cykliczne węglowodory alifatyczne i węglowodory aromatyczne oraz węglowodory częściowo lub całkowicie chlorowcowane (CFC, HCFC i HF A). Temperatura poliestru wraz z dodanym środkiem porotwórczym, wynosi w strefie ładowania i stapiania w granicach od 280 C do 310 C, podczas gdy w strefie chłodzenia i homogenizacji wynosi w granicach od 220 C do 280 C. Ślimaki 26 są dostosowane do względnie niskich prędkości obrotowych w zakresie od 15 obr/min do 40 obr/min. Po okresie przebywania w wytłaczarce wynoszącym od 15 do 30 minut, poliester wraz z dodanym środkiem porotwórczym wytłacza się przez otwór w dyszy 32, w postaci produktu arkuszowego, którego gęstość zawiera się w granicach od 40 kg/m3 do 200 kg/m, a lepkość istotna pozostaje w zasadzie niezmieniona w stosunku do surowca. Te właściwości są optymalne z uwagi na przewidywane zastosowania wytłaczanego produktu i uzyskuje się je szczególnie dzięki kształtowi ślimaków i sposobowi ich obracania, co pozwala na uniknięcie szkodliwych naprężeń w stopie, które mogą pogorszyć jego fizyczne i chemiczne właściwości. Grubość wytłaczanego produktu można następnie regulować do żądanej wielkości, po jego przejściu przez urządzenie kalibrujące 40. Następnie, wytłoczony produkt przemieszczający się na stole rolkowym chłodzi się, aż uzyska się taką konsystencję, która pozwala na dalsze manipulowanie tym produktem bez obawy jego uszkodzenia. I tak, można go przycinać do żądanych wymiarów za pomocą urządzenia tnącego 46 i w końcu poddać obróbce wykończeniowej i przygotować do magazynowania i transportu z zastosowaniem różnych narzędzi wykańczających i obróbczych 48. Oczywiście, podstawy wynalazku pozostają niezmienne a szczegóły budowy urządzeń i odmian sposobu można zmieniać w szerokim zakresie, w stosunku do tego co zostało opisane i zilustrowane na rysunku, bez przekroczenia zakresu obecnego wynalazku.
FIG. 3 186 148
FIG. 2 186 148
186 148 FIG. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.