膨化颗粒的制备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于由含推进剂的聚合物熔体制备膨化颗粒的方法，所述方法包含以下步骤：a)将含推进剂的聚合物熔体压制通过控温在150℃至280℃之间的孔板进入造粒室中，b)使用切割装置将压制通过控温孔板的聚合物熔体粉碎成单个的膨胀颗粒，c)使用流体料流从造粒室中排出颗粒，其中推进剂包含CO2或N2或CO2和N2的结合，且使控温在10℃至60℃之间且压力高于环境压力0.7巴至20巴的流体流过造粒室，并且其中造粒室中的流体的压力和温度以及孔板的温度选择成使流体中的颗粒在压力下通过它们含有的推进剂以能够产生具有密闭表皮的膨化颗粒的方式膨胀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膨化颗粒的制备本专利技术涉及一种由含发泡剂的聚合物熔体制备膨化颗粒的方法。热塑性聚合物，特别是热塑性聚氨酯(TPU)的膨化颗粒具有弹性和摩擦特性并由此用于广泛的各种应用中。热塑性聚氨酯的膨化颗粒的用途实例包括可重复使用的体操垫、防身器、汽车建筑中的装饰元件、声音和振动吸收器、包装或鞋底。颗粒部分的高弹性和良好的均匀性对所有这些领域具有决定性的重要意义。发泡材料，特别是含珠粒泡沫的发泡材料早就已知且广泛地记载于在文献中，例如在Ullmann’s“EnzyklopadiedertechnischemChemie”第4版，第20卷，第416页及随后各页中。WO2007/082838公开了一种制备含发泡剂的膨胀型热塑性聚氨酯的方法。该方法的第一步包括将热塑性聚氨酯挤压成颗粒。颗粒在第二步中在压力下在水悬浮液中用发泡剂漫渍并在第三步中膨胀。在该方法的其他实施方案中，热塑性聚氨酯与发泡剂一起在挤出机中熔融，熔体在不使用防发泡装置的情况下造粒。挥发性有机化合物在挤出生产中用作发泡剂。使用挤出法制备TPU的膨化颗粒允许连续化生产并因此允许各种硬度的快速加工以及其他性质之间的快速转换，例如所制备的膨化颗粒的颜色。然而，通过挤出直接制备膨化颗粒存在的问题在于，珠粒膨胀但在该过程中没有形成连续的表皮且膨化珠粒塌缩，使其不可能制备低堆积密度的珠粒。同样不利的是所用的发泡剂易燃并因此由于一直存在爆炸的风险而难以处理。另外，制备的膨化颗粒不得不进行储存直到所用的易燃的发泡剂在它们可运出之前挥发完。本专利技术的一个目的是提供一种由含发泡剂的聚合物熔体制备膨化颗粒的方法，所述膨化颗粒的确具有连续的表皮，没有现有技术中已知的缺点。我们发现这个目的通过一种由含发泡剂的聚合物熔体制备膨化颗粒的方法而实现，所述方法包含以下步骤：a)将含发泡剂的聚合物熔体压制通过控温在150℃至280之间的孔盘并进入造粒室，b)使用切割装置将压制通过控温的孔盘的聚合物熔体粉碎成单个的膨化颗粒，c)使用液体料流将颗粒从造粒室中排出，其中发泡剂包含CO2或N2或CO2和N2的结合且造粒室中有控温在10℃至60℃之间且压力高于环境压力0.7巴至20巴的液体料流穿过，造粒室中的液体的压力和温度以及孔盘的温度选择成使得颗粒在加压液体中通过它们含有的发泡剂而膨胀以制备具有连续表层的膨化颗粒。在本方法的步骤a)中，将聚合物熔融、与发泡剂以及任选地其他掺合剂混合、然后强行通过孔盘。该步骤通常使用挤出机和/或熔体泵来完成。当使用挤出机，例如双螺杆挤出机时，聚合物首先进行塑炼并任选地与助剂混合。在混合过程中，挤出机中的材料沿着控温的孔盘的方向输送。如果发泡剂没有从一开始与混合物一起引入至挤出机，则它可在聚合物在挤出机中运动一部分距离后加入聚合物中。发泡剂和聚合物随着它们在挤出机中经过剩余的距离而变得混合。在该过程中，熔体达到随后造粒所要求的温度。通过孔盘压制熔体所要求的压力可例如通过熔体泵施加。造粒所要求的压力和熔体所要求的温度取决于所用的聚合物以及所用的助剂和所用的发泡剂，并且还取决于组分之间的混合比例。聚合物熔体通过控温的孔盘进入造粒室。控温的液体料流穿过造粒室，其压力高于环境压力0.7巴至20巴。在造粒室中，强行通过控温的孔盘的聚合物成形为线，切割装置将其粉碎成单个的膨胀颗粒。切割装置可具体为例如快速转动的叶片。所得的颗粒的形状取决于孔盘中开口的形状和尺寸以及熔体强行通过孔盘中的孔所施加的压力和切割装置的转速。优选强制压力(forcingpressure)、切割装置的转速和孔盘中孔的尺寸选择成使颗粒的形状基本上为球形。在本方法最后的一步中，颗粒通过流过造粒室的控温的液体从造粒室中排出。控温的液体的压力和温度选择成使聚合物线/颗粒通过它们所含有的发泡剂以受控制的方式膨胀并在颗粒的表面形成连续的表皮。颗粒与控温的液体一起流入干燥器中，其中颗粒与液体分离。最终的膨化颗粒在容器中收集，而液体进行过滤并经由泵返回造粒室。在液体的温度处于控制下的加压液体中的造粒避免了含发泡剂的聚合物熔体经受不会形成连续表皮的不受控膨胀。所述珠粒最初具有低堆积密度，但各自很快会再次塌缩。结果将成为高堆积密度和低弹性的不均匀珠粒。本专利技术的方法以受控制的方式减慢颗粒的膨胀以制备具有连续的表皮并在内部具有多孔结构的结构化颗粒，其中孔尺寸在表面低并朝向中心增加。在中心的孔的尺寸小于250μm，优选小于100μm。膨化颗粒的堆积密度的范围通常为30g/l至250g/l且优选80g/l至120g/l。颗粒膨胀通过控制造粒室中控温的液体的压力和温度以及通过控制孔盘的温度来控制。当颗粒过快和/或以不受控方式进行膨胀时，意味着没有形成连续的表层，造粒室中的液体的压力升高并且造粒室中的控温的液体的温度降低。围绕着颗粒的控温液体的压力增加抵消了发泡剂的膨胀作用并抑制了颗粒的膨胀。造粒室中的控温液体的温度降低导致更厚的珠粒的表皮并因此提供更大的膨胀阻力。当相对于所用的发泡剂，控温的液体的压力过高且温度过低时，颗粒的膨胀可能会过度受阻甚至完全停止，从而制备的颗粒的堆积密度过大。在这种情况下，降低在造粒室中的控温的液体的压力和/或提高控温的液体的温度。当流过造粒室的控温的液体中的压力在0.7巴和20巴之间时，膨化颗粒优选由含发泡剂的聚合物来制备。液体中的压力更优选在5和15巴之间且甚至更优选在10和15巴之间。作为调节造粒室中的控温的液体的压力和/或温度的补充或替代，颗粒的膨胀还可受控温的孔盘的温度的影响。降低控温的孔盘的温度具有由聚合物熔体更快速地向环境释放热量的作用。这促进了连续的表皮的形成，其是稳定的泡沫颗粒的先决条件。如果控温的孔盘的温度和/或造粒室中的液体的温度太低，则聚合物熔体会在开始充分膨胀之前过快冷却并固化。通过它所含有的发泡剂的颗粒的膨胀严重受阻以致形成具有过高堆积密度的颗粒。因此，在这种情况下，提高造粒室中的控温的液体的温度和/或控温的孔盘的温度。造粒中的液体的温度优选在10℃和60℃之间，以便颗粒可经受受控制的膨胀，其中形成连续的泡沫表皮。液体的温度优选在25℃和45℃之间。控温的孔盘的温度优选在150℃和280℃之间，更优选在220℃和260℃之间且甚至更优选在245℃和255℃之间。孔盘部分上过高的温度导致在珠粒的表面上形成薄的表皮且导致随后表面塌缩。孔盘部分上过低的温度降低膨胀的程度并导致在珠粒上形成厚的未发泡的表面。本专利技术的方法提供热塑性弹性体、嵌段共聚物结构的热塑性弹性体、聚醚酰胺、聚醚酯、聚酯或聚氨酯的膨化颗粒。优选制备热塑性聚氨酯的膨化颗粒。当使用热塑性聚氨酯时，热塑性聚氨酯可为本领域的技术人员已知的任何想要的热塑性聚氨酯。热塑性聚氨酯及其制备方法已有广泛的记载，例如在GerhardW.Becker和DietrichBraun，Kunststoffhandbuch，卷7，“Polyurethane”，CarlHanserVerlag，Munich，Vienna，1993中。在一个优选实施方案中，热塑性聚氨酯通过反应异氰酸酯与优选具有0.5kg/mol至10kg/mol的分子量的对异氰酸酯呈反应性的化合物和任选地优选具有0.05kg/mol至0.5kg/mol的分子量的扩链剂来制备。在其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由含发泡剂的聚合物熔体制备膨化颗粒的方法，所述方法包含以下步骤：a)将含发泡剂的聚合物熔体压制通过控温在150℃至280之间的孔盘(18)并进入造粒室(26)，b)使用切割装置(20)将压制通过孔盘(18)的聚合物熔体粉碎成单个的膨胀颗粒，c)使用液体料流(36)从造粒室(26)中排出颗粒，其中发泡剂包含CO2或N2或CO2和N2的结合且造粒室(26)中有控温在10℃至60℃之间且压力高于环境压力0.7巴至20巴的液体的料流穿过，造粒室(26)中的液体的压力和温度以及孔盘(18)的温度选择成使颗粒在加压液体中通过它们含有的发泡剂而膨胀以制备具有连续表皮的膨化颗粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.13 EP 12164076.71.一种由含发泡剂且含有热塑性聚氨酯的聚合物熔体制备膨化颗粒的方法，所述方法包含以下步骤：a)将含发泡剂的聚合物熔体压制通过控温在150℃至280之间的孔盘(18)并进入造粒室(26)，b)使用切割装置(20)将压制通过孔盘(18)的聚合物熔体粉碎成单个的膨胀颗粒，c)使用液体料流(36)从造粒室(26)中排出颗粒，其中发泡剂包含CO2或N2或CO2和N2的结合且造粒室(26)中有控温在10℃至60℃之间且压力高于环境压力0.7巴至20巴的液体的料流穿过，造粒室(26)中的液体的压力和温度以及孔盘(18)的温度控制成使颗粒在加压液体中通过它们含有的发泡剂而膨胀以制备具有连续表皮的膨化颗粒，其中当颗粒经受不形成连续表皮的不受控膨胀时，降低造粒室(26)中的液体的温度，且当颗粒不...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·鲁多夫，R·克鲁斯特曼，T·卡明斯基，B·鲁赫斯，J·阿利亚斯，B·施米德，P·古特曼，K·哈恩，F·普里索克，E·马腾，C·达斯赫雷恩，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE