DE10050023A1

DE10050023A1 - Mischvorrichtung und Verfahren zur Herstellung von thermoplastisch verarbeitbaren Formmassen, insbesondere Additivbatches

Info

Publication number: DE10050023A1
Application number: DE10050023A
Authority: DE
Inventors: Norbert Guentherberg; Juergen Hofmann; Elmar Mailahn; Hilmar Ohlig
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2002-04-11
Also published as: MXPA03002246A; ATE285885T1; US6945687B2; KR20030034250A; EP1328394A1; ES2232672T3; EP1328394B1; WO2002028618A1; JP2004510600A; US20030183979A1; DE50104988D1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung, mindestens bestehend aus einer Schneckenmaschine S1 und einer Schneckenmaschine S2, wobei S1 wenigstens in der Plastifizier- und Homogenisierzone mit Heizeinrichtungen versehen ist und wobei die Austrittsöffnung von S2 in der Plastifizier- oder Homogenisierzone von S1 mit dem Schneckenzylinder von S1 verbunden ist, wobei wesentlich ist, daß die Verbindung von S1 und S2 durch eine Verbindungsvorrichtung erfolgt, die mit einer bis zur Innenwandung des Schneckenzylinders von S1 wirkenden Kühleinrichtung versehen ist, und die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung thermoplastisch verarbeitbarer Formmassen, insbesondere Additivbatches, aus mindestens einer thermoplastischen Komponente K1 und mindestens einer Komponente K2, wobei die Schmelz- oder Zersetzungstemperatur T¶S¶K2 von K2 mindestens ca. 50 DEG C niedriger ist als die Temperatur T¶W¶K1, die den Warmformbereich von K1 nach unten begrenzt, wobei K2 zum überwiegenden Anteil erst nach dem Kontakt mit K1 schmilzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung minde stens bestehend aus einer Schneckenmaschine S1 und einer Schnec kenmaschine S2, wobei S1 wenigstens in der Plastifizier- und Homogenisierzone mit Heizeinrichtungen versehen ist und wobei die Austrittsöffnung von S2 in der Plastifizier- oder Homogeni sierzone von S1 mit dem Schneckenzylinder von S1 verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von S1 und S2 durch eine Verbindungsvorrichtung erfolgt, die mit einer bis zur Innen wandung des Schneckenzylinders von S1 wirkenden Kühleinrichtung versehen ist.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der Mischvorrichtung zur Herstellung thermoplastisch verarbeitbarer Formmassen, insbesondere sogenannter "Additivbatches".

Des weiteren betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung thermoplastisch verarbeitbarer Formmassen, insbesondere Additiv batches, aus mindestens einer thermoplastischen Komponente K1 und mindestens einer Komponente K2, wobei die Schmelz- oder Zerset zungstemperatur T_S ^K2 von K2 mindestens ca. 50°C niedriger ist als die Temperatur T_W ^K1, die den Warmformbereich von K1 nach unten begrenzt, welche sich dadurch auszeichnen, daß K2 zum überwiegen den Anteil erst nach dem Kontakt mit K1 schmilzt.

Außerdem betrifft die Erfindung nach dem erfindungsgemäßen Ver fahren herstellbare thermoplastisch verarbeitbare Formmassen, insbesondere Additivbatches, deren Verwendung für die Herstellung von Folien, Fasern oder Formkörpern sowie die Folien, Fasern oder Formkörper daraus, sowie die Verwendung von Additivbatches zur Herstellung von thermoplastisch verarbeitbaren Formmassen.

Organische Polymere, beispielsweise Thermoplaste, werden in der Regel im Verlauf mindestens einer Verarbeitungsstufe mit Additi ven versehen. Bei diesen Additiven handelt es sich beispielsweise um Stabilisatoren gegen oxidativen Abbau, der durch Licht oder wärme initiiert sein kann, um Säurefänger, die durch Katalysator rückstände hervorgerufene Säurerückstände neutralisieren, um Farbstoffe, Flammschutzmittel, Gleitmittel, Antistatika oder der gleichen.

Um den oftmals nachteiligen Umgang mit reinen Additiven bei der Additivierung von thermoplastisch verarbeitbaren Polymeren zu vermeiden, werden oftmals sogenannte "Additivbatches" eingesetzt. Bei diesen Additivbatches handelt es sich um spezielle Formmas sen, bei denen die benötigten Additive in einer Matrix aus bei spielsweise thermoplastischem Polymer eingebettet sind, wobei jedoch der Additivgehalt im Vergleich zu üblichen additivierten Formmassen deutlich höher liegt. Durch Zugabe entsprechender Men gen eines Additivbatches zu einem beispielsweise nicht-additi vierten Thermoplasten werden dann Formmassen mit üblichen Addi tivgehalten hergestellt.

Die üblicherweise zur Herstellung von additivierten thermopla stisch verarbeitbaren Formmassen oder Additivbatches geeigneten Mischvorrichtungen und Verfahren sind dem Fachmann bekannt (siehe beispielsweise Saechtling, Kunststoff-Taschenbuch, Hanser Verlag, München, Wien, Ausgabe 26, 1995, Seiten 191 bis 246).

Die genannten Additive liegen bei Raumtemperatur meist in Pulver form oder flüssig vor. Der Einsatz dieser Additive in Pulverform ist bei der Einarbeitung in die thermoplastisch verarbeitbare Komponente unter Verwendung der bekannten Mischvorrichtungen und Verfahren mit Nachteilen verbunden.

Es bilden sich beispielsweise Stäube, die unter Umständen gesund heitsschädlich sein können oder Staubexplosionen verursachen kön nen.

Grundsätzlich kann die Einarbeitung von pulverförmigen Additiven in thermoplastisch verarbeitbare Komponenten, insbesondere zur Herstellung von Additivbatches, auch problematisch sein, wenn der Schmelzpunkt mindestens einer Additivkomponente weit unterhalb, beispielsweise 50°C unterhalb, der Temperatur liegt, die den Warm formbereich der Thermoplastmatrix nach unten begrenzt, beispiels weise ca. 110°C. Allgemein können schon Additive mit einem Schmelzpunkt von ca. 150°C kritisch sein, wenn die Temperatur, die den Warmformbereich der Thermoplastmatrix nach unten begrenzt, entsprechend hoch ist, beispielsweise ca. 200°C. Besonders proble matisch ist die Einarbeitung, wenn der Schmelzpunkt eines Addi tivs ca. 50 bis 350°C unter der Verarbeitungstemperatur der ther moplastisch verarbeitbaren Komponente liegt. Beispielsweise ist die Einarbeitung besonders kritisch, wenn der Schmelzpunkt des Additivs im Bereich oder nur wenig oberhalb der Umgebungstempera tur der Verarbeitungsmaschinen liegen, beispielsweise zwischen ca. Raumtemperatur und 60°C. Die Probleme, die in diesen Fällen auftreten können, sind: ein vorzeitiges Aufschmelzen des Additivs schon in dessen Dosiervorrichtung, wodurch beispielsweise ein zum Einarbeiten mit einem Extruder nötiger Druckaufbau nicht mehr er reicht werden kann; die Bildung von Verklebungen und Verbackungen des Additivs; ungleichmäßige oder falsche Dosierung des Additivs; nicht-homogene Verteilung des Additivs in der thermoplastisch verarbeitbaren Komponente beispielsweise aufgrund großer Viskosi tätsunterschiede zwischen thermoplastischer Komponente und als niederviskoser Schmelze vorliegendem Additiv; Zersetzung oder Verfärbung des Additivs in festem oder geschmolzenem Zustand auf grund zu hoher thermischer Belastung, oftmals unter Einwirkung von Luftsauerstoff.

Eine Möglichkeit der Einarbeitung solcher Additivkomponenten in die Thermoplastmatrix ist die Flüssigdosierung des Additivs bei einer Temperatur oberhalb dessen Schmelztemperatur. Dieses Vorge hen setzt jedoch die thermische Beständigkeit des Additivs ober halb seiner Schmelztemperatur voraus. Ist diese Beständigkeit nicht ausreichend gegeben, können beispielsweise Zersetzung des Additivs und Verfärbung der thermoplastisch verarbeitbaren Form massen die Folge sein. Außerdem ist man bei einer Flüssigdosie rung auf den Einsatz einer zwangsfördernden Pumpe als Dosiervor richtung beschränkt, da beispielsweise mit einem Extruder kein zur Dosierung nötiger Druckaufbau mehr erreichbar ist.

EP 565 184 A1 beschreibt Verfahren, in denen mittels Feststoffmi schern bzw. Extrudern mehrere Additivkomponenten zu granularen Kompaktaten geformt werden, welche dann in thermoplastische Poly mere eingearbeitet werden können. Diese rein durch mechanischen Druck auf die Pulverkomponenten hergestellten Kompaktate sind meist wenig beständig gegen mechanischen Abrieb, weshalb die Ge fahr der Staubbildung nicht ausgeschlossen werden kann. Außerdem neigen solche Kompaktate besonders bei warmer Umgebungstemperatur zur Verklebung und Verbackung, wenn sie niedrigschmelzende Kompo nenten enthalten.

WO 98/13412 und EP-A 534 235 offenbaren jeweils Mischvorrichtun gen, die aus einem Haupt- und einem Seitenextruder bestehen, und die zur Herstellung von schlagzäh modifizierten Thermoplasten ausgehend von mindestens einer wasserhaltigen Komponente verwen det werden. Solche Vorrichtungen haben für die Herstellung von Additivbatches, bei denen als Additiv mindestens eine Komponente eingesetzt wird, deren Schmelztemperatur weit unterhalb der Tem peratur liegt, die den Warmformbereich der Thermoplastmatrix nach unten begrenzt, oder deren Schmelzpunkt im Bereich oder nur wenig oberhalb der Umgebungstemperatur der Verarbeitungsmaschinen liegt, beispielsweise zwischen ca. Raumtemperatur und 60°C, den Nachteil, daß es im Bereich der Eindosierung von Additiv in die Thermoplastmatrix zu Verklebungen und ungleichmäßigen Dosierungen kommen kann. Es können in diesen Fällen keine homogenen thermo plastisch verarbeitbaren Formmassen erhalten werden.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Vorrichtun gen und Verfahren zur Herstellung homogener thermoplastisch ver arbeitbarer Formmassen, insbesondere Additivbatches, aus minde stens einer thermoplastischen Komponente und mindestens einer weiteren Komponente zur Verfügung zu stellen, wobei die Schmelz- oder Zersetzungstemperatur der weiteren Komponente weit unterhalb beispielsweise ca. 50°C unterhalb, der Temperatur liegt, die den Warmformbereich der thermoplastischen Komponente nach unten be grenzt, beispielsweise ca. 110°C, bzw. die Schmelz- oder Zerset zungstemperatur der weiteren Komponente ca. 50 bis 350°C unter der Verarbeitungstemperatur der thermoplastischen Komponente liegt, bzw. die Schmelz- oder Zersetzungstemperatur der weiteren Kompo nente im Bereich oder nur wenig oberhalb der Umgebungstemperatur der Verarbeitungsmaschinen liegt, beispielsweise zwischen ca. Raumtemperatur und 60°C, bei denen die oben genannten Probleme nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird von den eingangs definierten Mischvorrichtun gen und Verfahren, die im folgenden näher beschrieben sind, erfüllt.

Die erfindungsgemäße Mischvorrichtung besteht mindestens aus ei ner Schneckenmaschine S1 und einer Schneckenmaschine S2. Prinzi piell kann die Mischvorrichtung auch aus mehr als den genannten Schneckenmaschinen aufgebaut sein.

Unter Schneckenmaschinen sind generell alle Apparate zu verste hen, die mit schnecken-, schrauben- oder wendelartigen Förderein richtungen oder mit diesen Fördereinrichtungen gleichwirkenden Fördereinrichtungen versehenen sind, und die zur Verarbeitung von festen, plastisch verformbaren oder flüssigen Stoffen geeignet sind. Beispielsweise sind als Schneckenmaschinen Schneckenkneter, Plastifikatoren, Ko-Kneter, Knetmischer, Scherwalzenextruder oder Schneckenextruder geeignet. Schneckenextruder sind bevorzugt, Doppelschneckenextruder sind besonders bevorzugt. Geeignete Schneckenmaschinen sind beispielsweise in Saechtling, Kunststoff- Taschenbuch, Hanser Verlag, München, Wien, Ausgabe 26, 1995, Sei ten 191 bis 246, beschrieben.

Schneckenmaschinen weisen üblicherweise Abschnitte unterschiedli cher Funktion, sogenannte "Zonen" auf. Die unterschiedlichen Zonen der Schneckenmaschinen sind nicht notwendigerweise iden tisch mit den einzelnen Bauteilen wie Gehäuseteilen oder Schnec kensegmenten, aus denen die Schneckenmaschinen, beispielsweise Extruder, montiert sind. Eine Zone besteht in der Regel aus meh reren Bauteilen. Die einzelnen Zonen können je nach Funktion unterschiedliche räumliche Ausdehnungen, beispielsweise unter schiedliche Längen oder Volumina, haben.

Üblicherweise weisen Schneckenmaschinen eine oder mehrere der im folgenden beschriebenen Zonen auf. Darüberhinaus können Schnec kenmaschinen aber auch Zonen aufweisen, deren Funktion im folgen den nicht explizit beschrieben wird.

Unter Dosierzone ist der Abschnitt einer Schneckenmaschine zu verstehen, in der eine oder mehrere Komponenten, beispielsweise ein thermoplastisch verarbeitbares Polymer, der Schneckenmaschine zugeführt wird. Diese Zuführung kann mit einer Dosiereinrichtung erfolgen, die beispielsweise aus einer obenliegenden Öffnung in der Schneckenmaschine mit aufgesetztem Trichter besteht, so daß die zu dosierende Komponente durch Schwerkraft in die Schnecken maschine gelangt. Die Dosiereinrichtung kann aber auch beispiels weise aus einer Förderschnecke oder einem Extruder bestehen, durch die die zu dosierende Komponente durch die Dosieröffnung der Schneckenmaschine gedrückt wird. Geeignete Extruder für Do sierzwecke sind beispielsweise Zweischneckenextruder mit kämmen den, gegenläufigen Schnecken. Für flüssige Komponenten sind auch Pumpen als Dosiereinrichtung geeignet. Die Dosiereinrichtungen arbeiten meist automatisch. Enthält die Dosierzone mehrere Do sieröffnungen, so können diese z. B. hintereinander entlang einer gedachten Achse in Längsrichtung der Schneckenmaschine, kreisför mig entlang des Umfanges der Schneckenmaschine oder entlang einer imaginären Helix um die Schneckenmaschine herum angeordnet sein.

Unter Plastifizierzone ist der Abschnitt einer Schneckenmaschine zu verstehen, in dem eine Komponente in einen warmformbaren, meist schmelzflüssigen oder plastisch verformbaren, Zustand gebracht wird. In der Regel wird dies durch Beheizen oder mecha nisch eingebrachte Energie erreicht. Zum Einbringen mechanischer Energie kommen als Plastifizierungselemente die dem Fachmann geläufigen Bauteile in Betracht, beispielsweise Schneckenelemente mit geringer Steigung in Förderrichtung, Knetblöcke mit schmalen oder breiten, fördernden oder nichtfördernden Knetscheiben, Schneckenelemente mit einer Steigung entgegen der Förderrichtung, oder eine Kombination solcher Elemente. Die Auswahl der Plastifi zierungselemente in der Plastifizierzone richtet sich hinsicht lich ihrer Art, Anzahl und Dimensionierung nach den Komponenten der Polymermischung, insbesondere nach der Viskosität und Erwei chungstemperatur sowie der Mischbarkeit der Komponenten.

Unter Homogenisierzone ist der Abschnitt einer Schneckenmaschine zu verstehen, in dem eine oder mehrere Komponenten, von denen mindestens eine im warmformbaren Zustand ist, homogenisiert wer den. Diese Homogenisierung erfolgt meist durch Mischen, Kneten oder Scheren. Geeignete Misch-, Knet- und Scherelemente sind bei spielsweise die bereits als Plastifizierungselemente beschriebe nen Mittel.

Unter Ausstoßzone ist der Abschnitt einer Schneckenmaschine zu verstehen, in dem der Austrag der thermoplastisch verarbeitbaren Formmasse, beispielsweise des Additivbatches, aus der Schnecken maschine vorbereitet und durch die Austrittsöffnung durchgeführt wird. Die Ausstoßzone besteht meist aus einer Förderschnecke und einem geschlossenen Gehäuseteil, das mit einer definierten Aus trittsöffnung abgeschlossen ist.

Bevorzugt wird als Austrittsöffnung ein Düsenkopf verwendet, der beispielsweise als Düsenplatte oder Düsenleiste ausgebildet ist, wobei die Düsen kreisförmig (Lochdüsenplatte), schlitzförmig oder in anderer Weise gestaltet sein können. Das im Falle einer Düsen platte als Strang ausgetragene Produkt wird wie üblich, z. B. in Wasser abgekühlt und granuliert. Speziell bei Verwendung einer Schlitzdüse ist Würfelgranulierung möglich.

In einer besonderen Ausführungsform wird statt der oben beschrie benen Düsenleiste mit der sonst üblichen Kombination aus Stran gabzug, Wasserbad und Granulator ein besonderer Düsenkopf mit anschließender Unterwassergranulierung eingesetzt. Hierbei tritt das flüssige oder plastische Material durch eine Düsenplatte mit bevorzugt kreisförmig angeordneten runden Bohrungen, wird unter Wasser von rotierenden Messern abgetrennt und unter Wasser abge kühlt, wobei das Material zu mehr oder weniger runden, perlförmi gen Körnern erstarrt. Bei der Anordnung der Bohrungen sind jedoch auch andere als kreisförmige Anordnungen und andere als runde Lochformen gebräuchlich.

In einer weiteren Ausführungsform wird statt des Austrags über Düsenleiste, Wasserbadkühlung und Granulierung ein Heißabschlags verfahren eingesetzt, wobei das aus dem Düsenkopf austretende flüssige oder plastische Material nicht durch Flüssigkeit ge kühlt, sondern nach Austritt aus dem Düsenkopf nach kurzer Luft kühlung noch im heißen Zustand zerkleinert (granuliert) wird. Das entstehende Granulat wird danach weiter gekühlt oder kühlt bei der Weiterverarbeitung ab, sofern dies notwendig ist.

Additivbatches werden bevorzugt als Granulat hergestellt. Sofern die thermoplastisch verarbeitbare Formmasse kein Additivbatch ist, sondern in diesem Verarbeitungsstadium bereits alle Zusätze und Additive in der für die gewünschte Endanwendung geeigneten Menge enthält, ist auch die Weiterverarbeitung im heißen Zustand oder die Direktextrusion von Platten, Folien, Rohren und Profilen vorteilhaft.

In einer weiteren besonderen Ausführungsform ist die Ausstoßzone mit einer Vorrichtung zur Filtration des aus der Schneckenma schine austretenden flüssigen oder plastischen Materials verse hen, die sich vor dem Düsenkopf befindet. Derartige Vorrichtungen zur kontinuierlichen Schmelzefiltration sind dem Fachmann bekannt und handelsüblich. Man kann, falls notwendig, zwischen Ausstoß zone und Schmelzefiltration ein Förderorgan installieren, bei spielsweise eine Schmelzepumpe oder einen Schneckenförderer, um in der Schmelze den zum Passieren der Filtereinheit notwendigen Druck aufzubauen.

Das aus der Filtrationsvorrichtung austretende flüssige oder pla stische Material wird granuliert bzw. auf andere Art weiterverar beitet, wie es bereits beschrieben wurde.

Eine Schneckenmaschine kann darüberhinaus weitere Zonen enthal ten, beispielsweise Entlüftungs- oder Entgasungszonen zum Abfüh ren gasförmiger Bestandteile oder Abquetsch- und Entwässerungszo nen zum Abtrennen und Austragen flüssiger Bestandteil, bei denen es sich um Wasser, aber auch um andere Stoffe handeln kann. Ent gasungs-, Abquetsch- und Entwässerungszonen sowie deren appara tive Ausführung und Anordnung sind in WO 98/13412 beschrieben, weshalb bezüglich dieser Merkmale ausdrücklich auf die genannte Schrift verwiesen wird.

Ein Abschnitt einer Schneckenmaschine kann auch zwei oder mehr der genannten Zonen vereinigen. Wird beispielsweise in die Homo genisierzone eines Extruders ein weiterer Stoff zudosiert, so fungiert die Homogenisierzone gleichzeitig als Dosierzone. In analoger Weise können die anderen der genannten Zonen in einem Abschnitt der Schneckenmaschine gleichzeitig realisiert sein.

Die einzelnen Zonen können räumlich voneinander klar abgrenzbar sein oder kontinuierlich ineinander übergehen. So ist beispiels weise bei einem Extruder der Übergang von der Plastifizierzone in die Homogenisierzone räumlich nicht immer klar abgrenzbar. Es findet oftmals ein kontinuierlicher Übergang zwischen den beiden Zonen statt.

Wie allgemein bekannt ist, können die verschiedenen Zonen einer Schneckenmaschine, beispielsweise eines Extruders, individuell geheizt oder gekühlt werden, um entlang der Förderrichtung ein optimales Temperaturprofil einzustellen. Geeignete Heiz- und Küh leinrichtungen sind dem Fachmann bekannt. Beispielhaft seien als Heizeinrichtungen genannt: Direktbefeuerung, elektrische Heizbän der, von wärmeübertragenden Medien wie Wasser, Silikonölen, Pa raffinen oder ähnlichen zur Wärmeübertragung geeigneten organi schen Verbindungen, anorganischen Salzschmelzen wie beispiels weise Natriumnitrat-/Kaliumnitratmischungen oder niedrig schmel zenden Metallegierungen oder auch Gasen, beispielsweise Wasser dampf, durchströmte Heizrohre oder Heizmäntel. Elektrische Behei zung oder durchströmte Heizmäntel oder -rohre sind bevorzugt.

Beispiele für geeignete Kühleinrichtungen sind: Luftkühlung, Pel tierelemente, von zur Wärmeabführung geeigneten Medien wie Was ser, Salzlösungen, Solen oder tiefschmelzenden organischen Ver bindungen durchströmte Kühlrohre oder Kühlmäntel. Durchströmte Kühlrohre oder Kühlmäntel sind bevorzugt.

Die im Einzelfall zu wählenden Temperaturen und räumlichen Abmes sungen der einzelnen Zonen unterscheiden sich in Abhängigkeit der chemischen und physikalischen Eigenschaften der Komponenten und deren Mengenverhältnissen.

Die Schneckenmaschine S1 weist erfindungsgemäß mindestens eine Dosierzone, mindestens eine Plastifizierzone und mindestens eine Homogenisierzone auf.

Die Schneckenmaschine S1 ist wenigstens in der Plastifizier- und Homogenisierzone mit Heizeinrichtungen versehenen. Auch andere Zonen von S1, beispielsweise Dosier-, Ausstoß- oder Entgasungszo nen können beheizt sein. Bevorzugt ist die Ausstoßzone mit einer Heizeinrichtung versehen. Zonen von S1, die nicht Plastifizier- oder Homogenisierzone sind, können auch mit Kühleinrichtungen versehen sein. Bevorzugt ist die Dosierzone von S1 mit einer Kühleinrichtung versehen.

Die Schneckenmaschine S2 besitzt üblicherweise mindestens eine Dosierzone. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dosier zone von S2 mit einer Entgasungsöffnung versehen.

Die Schneckenmaschine S2 kann mit oder ohne Heiz- oder Kühlein richtungen ausgeführt sein. Bevorzugt ist S2 in einer, mehreren oder allen Zonen mit einer Kühlvorrichtung versehen.

Bei der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung ist die Austrittsöff nung von S2 in der Plastifizier- oder Homogenisierzone von S1 mit dem Schneckenzylinder von S1 verbunden. Bevorzugt erfolgt die Verbindung in der Homogenisierzone von S1. Wesentlich ist, daß die Verbindung von S1 und S2 durch eine Verbindungsvorrichtung erfolgt, die mit einer bis zur Innenwandung des Schneckenzylin ders von S1 wirkenden Kühleinrichtung versehen ist.

Unter Schneckenzylinder ist der Raum innerhalb der Schneckenma schine zu verstehen, in dem die Schneckenelemente rotieren, be ziehungsweise in dem das zu verarbeitende Material transportiert wird. Die Innenwandung des Schneckenzylinders ist die Wandung des Gehäuses der Schneckenmaschine, die mit dem zu verarbeitenden Ma terial in Kontakt steht.

Bei der Verbindungsvorrichtung kann es sich um ein separates Bau teil, beispielsweise einen Übergabestutzen, handeln. Im Sinne der Erfindung sind unter dem Begriff "Verbindungsvorrichtung" aber auch an S1 fest angebrachte Vorrichtungen, beispielsweise Flan sche oder Schraubverbindungen, zu verstehen, an die S2 direkt angeschlossen werden kann. In diesen Fällen sind die an S1 fest angebrachten Verbindungsvorrichtungen und/oder die Schneckenma schine S2 selbst mit einer Kühleinrichtung versehen, die bis zur Innenwandung des Schneckenzylinders von S1 wirkt, beispielsweise einem ganz- oder teilgekühltem Gehäuseschuß.

Für die Kühlung der Verbindungsvorrichtung sind ebenfalls die genannten Kühleinrichtungen geeignet.

Die Temperatur von S1, mit Ausnahme der Dosierzone von S1, wählt man in der Regel so, daß sie deutlich oberhalb der Temperatur liegt, die den Warmformbereich der in S1 zu verarbeitenden ther moplastisch verformbaren Komponente nach unten begrenzt. In der Regel bedeutet dies, daß die Temperatur von S1, mit Ausnahme der Dosierzone von S1, gleich oder höher ist als die Erweichungstem peratur des zu verarbeitenden Thermoplasten. Bevorzugt wählt man dabei Temperaturen von mindestens 50°C, besonders bevorzugt minde stens 60°0C, oberhalb der Erweichungstemperatur. Diese und die im folgenden genannten Temperaturangaben für Schneckenmaschinen beziehen sich jeweils auf die Temperatur, die die einsatzstoff- oder produktberührenden Teile der Schneckenmaschine, beispiels weise die Innenwandung des Schneckenzylinders eines Extruders, haben. Die Obergrenze des Temperaturbereiches richtet sich nach der Beschaffenheit der eingesetzten thermoplastisch verarbeitba ren Komponenten sowie optional weiterer vorhandener Komponenten. Man bevorzugt dabei Temperaturen, bei denen keine Schädigung der Komponenten auftritt. Im allgemeinen wählt man Temperaturen im Bereich von 150°C bis 400°C, bevorzugt 160°C bis 350°C. Die Dosier zone von S1 wird in der Regel bei einer Temperatur gehalten, die unter der Schmelz- oder Erweichungstemperatur der dosierten Stoffe liegt, um ein Anbacken in dieser Zone zu verhindern.

Die Temperatur der Schneckenmaschine S2 und/oder der Verbindungs vorrichtung wählt man üblicherweise so, daß die Ausstoßtemperatur der in S2 verarbeiteten Komponenten so niedrig ist, daß diese Komponenten zum überwiegenden Anteil in fester Form aus S2 ausge stoßen werden. Dabei führt man S2 im allgemeinen keine Wärme von außen zu, sondern kühlt vorzugsweise nach an sich bekannten oder den genannten Methoden derart, daß der Schneckenzylinder von S2 und/oder die Verbindungsvorrichtung unter die Schmelztemperatur der zu dosierenden Komponente abgekühlt werden, beispielsweise auf Raumtemperatur.

Eine wesentliche Eigenschaft der erfindungsgemäßen Mischvorrich tung ist, daß die Verbindung von S1 und S2 durch eine Verbin dungsvorrichtung erfolgt, die mit einer bis zur Innenwandung des Schneckenzylinders von S1 wirkenden Kühleinrichtung versehen ist. Erfindungsgemäß ist die Verbindungsvorrichtung ca. 50°C bis 350°C kälter als die Innenwandung des Schneckenzylinders von S1 im Bereich der Verbindungsstelle. Beispielsweise weist die Verbin dungsvorrichtung eine Temperatur von nicht mehr als ca. 60°C, bevorzugt nicht mehr als 50°C, besonders bevorzugt nicht mehr als 30°C auf, während die Innenwandung des Schneckenzylinders von S1 im Bereich der Verbindungsstelle eine Temperatur von mehr als ca. 110°C, bevorzugt mehr als 130°C, besonders bevorzugt mehr als 150°C aufweist. Die im Einzelfall zu wählenden Temperaturen rich ten sich nach den zu mischenden Komponenten K1 und K2.

Weiterhin ist eine wesentliche Eigenschaft der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung, daß S2 eine Schnecke besitzt, die im Übergang von S2 zu S1 einen Druck aufbaut, der genügend hoch ist, um gegen den Druck von S1 zu fördern. So kann beispielsweise die Schnecke von S2 im Übergang von S2 zu S1 eingängig und/oder mit enger wer denden Schneckengängen versehen sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden als Schneckenmaschi nen S1 ein sogenannter Hauptextruder und als Schneckenmaschine S2 ein sogenannter Seitenextruder eingesetzt.

Die erfindungsgemäße Anordnung jedes einzelnen Extruders kann kostensparend unter Hilfenahme von marktüblichen Extruderbautei len nach dem Baukastenprinzip aufgebaut werden. Solche Bauteile sind in Form unterschiedlich ausgestalteter Schnecken- und zuge hörigen Gehäuseabschnitten, sogenannten "Schüssen", verfügbar und ermöglichen eine genaue Anpassung des Extruders an das spezielle Konfektionierungsproblem.

Als Haupt- und/oder Seitenextruder kann man Einschneckenextruder oder Doppelschneckenextruder, die gleichsinnig drehend und inein andergreifend, als auch gegenläufig kämmend sowie nicht kämmend sein können, verwenden. Bevorzugt werden als Haupt- und/oder Sei tenextruder Doppelschneckenextruder eingesetzt. Besonders bevor zugt sind gleichsinnig drehende, kämmende Doppelschneckenextru der.

Im Bereich der Dosierzonen und - sofern vorhanden - in Entlüf tungs- oder Entgasungszonen sind die Extruderschnecken des Haupt- und/oder Seitenextruders in der Regel als normal-fördernde Schnecken ausgebildet. Der Seitenextruder ist bevorzugt in allen Zonen mit normal-fördernden Schnecken ausgerüstet. Normalför dernde Schnecken im Sinne dieser Anmeldung bestehen überwiegend aus Elementen mit "Erdmenger"-Profil (vollständig selbstreini gend), Schubkantenelementen, Elementen mit Trapezprofil, Elemen ten mit Rechteckprofil oder Kombination dieser Elemente. Die Ent gasungsöffnungen vorhandener Entgasungszonen kann man im Bedarfs fall auch mit den in der Praxis üblichen Stopfschnecken versehen, jedoch ist dies in der Regel nicht notwendig.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Hauptextruder ein in der Plastifizier- und Homogenisierzone überwiegend mit Knet-, Misch- und Scherelementen versehener Schneckenextruder. Die ent sprechenden Knet-, Misch- und Scherelemente wählt man je nach dem rheologischen Verhalten der thermoplastischen und anderen Kompo nenten. Geeignete Misch-, Knet und Scherelemente wurden bereits beschrieben.

Es können Haupt- und/oder Seitenextruder mit Schnecken mit klei ner, mittlerer oder großer Gangtiefe (sog. "tiefgeschnittene Schnecken") verwendet werden. Die Gangtiefe der einzusetzenden Schnecken ist maschinentypabhängig. Der jeweils einzusetzende Ma schinentyp richtet sich nach der jeweiligen Aufgabe.

Die Gangzahl der Schnecken des Haupt- und/oder Seitenextruders kann variieren. Bevorzugt werden für den Seitenextruder im Über gang zum Hauptextruder eingängige Schnecken eingesetzt. Ansonsten werden zweigängige Schnecken bevorzugt verwendet. Jedoch können auch Schnecken mit anderen Gangzahlen, beispielsweise eingängige oder dreigängige, eingesetzt werden, oder solche Schnecken, die Abschnitte mit unterschiedlichen Gangzahlen aufweisen.

Die Schneckendrehzahlen des Haupt- und/oder Seitenextruders kön nen innerhalb eines weiten Bereiches variieren. Bevorzugt werden relativ hohe Drehzahlen verwendet. Geeignete Drehzahlen der Schnecken des Haupt- und/oder Seitenextruders liegen unabhängig voneinander im Bereich von 50 bis 1200 U/min^-1, bevorzugt von 100 bis 1000 U/min^-1, besonders bevorzugt 400 bis 900 U/min^-1.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße Mischvorrichtung aus einem Haupt- und einem Seitenextruder, wobei der Hauptextruder eine mittels Wasserkühlung auf ca. Raumtempera tur gekühlte Dosierzone und auf 150°C bis 400°C beheizte Plastifi zier-, Homogenisier und Ausstoßzonen aufweist und mit einer mit 50 U/min bis 1200 U/min gleichsinnig rotierenden Doppelschnecke bestückt ist. Die Doppelschnecke des Hauptextruders ist zweigän gig ausgeführt und in der Dosier- und Ausstoßzone mit normalför dernden, in der Plastifizier- und Homogenisierzone mit Misch-, Knet- und/oder Scherelementen versehen. Bevorzugt im Bereich der Homogenisierzone des Hauptextruders ist ein Seitenextruder mit seiner Austrittsöffnung an den Schneckenzylinder des Hauptextru ders angeschlossen. Die Verbindung des Seitenextruders und des Hauptextruders erfolgt durch einen Übergabestutzen, der mit einer bis zur Innenwandung des Schneckenzylinders des Hauptextruders wirkenden Wasserkühlung versehen ist, so daß der Übergabestutzen im Bereich der Verbindungsstelle zum Hauptextruder 50°C bis 350°C kälter ist als die Innenwandung des Schneckenzylinders des Haupt extruders im Bereich der Verbindungsstelle. Der Seitenextruder ist bevorzugt vollständig wassergekühlt, beispielsweise auf Raum temperatur. Der Seitenextruder ist vorteilhaft mit einer mit 50 U/min bis 1200 U/min gleichsinnig rotierenden Doppelschnecke bestückt, die im Übergang vom Seiten- zum Hauptextruder einen Druck aufbaut, der genügend hoch ist, um gegen den Schmelzedruck des Hauptextruders zu fördern. Bevorzugt ist die Doppelschnecke des Seitenextruders im Übergang zum Hauptextruder eingängig, in den anderen Bereichen zweigängig, ausgeführt und mit normalför dernden Schneckenelementen versehen.

Die erfindungsgemäßen Mischvorrichtungen sind zur Herstellung thermoplastisch verarbeitbarer Formmassen, insbesondere sogenann ter Additivbatches, geeignet. Sie sind besonders gut zur Herstel lung thermoplastisch verarbeitbarer Formmassen, insbesondere Additivbatches, aus mindestens einer thermoplastischen Komponente K1 und mindestens einer Komponente K2 geeignet, wobei die Schmelz- oder Zersetzungstemperatur T_S ^K2 der Komponente K2 weit unterhalb, beispielsweise ca. 50°C unterhalb, der Temperatur T_W ^K1 liegt, die den Warmformbereich der thermoplastischen Komponente nach unten begrenzt, beispielsweise ca. 110°C, bzw. wobei T_S ^K2 ca. 50 bis 350°C unter der Verarbeitungstemperatur von K1 liegt, bzw. wobei T_S ^K2 im Bereich oder nur wenig oberhalb der Umgebungstempe ratur der Verarbeitungsmaschinen liegt, beispielsweise zwischen ca. Raumtemperatur und 60°C.

Im folgenden werden die erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstel lung thermoplastisch verarbeitbarer Formmassen, insbesondere Ad ditivbatches, aus mindestens einer thermoplastischen Komponente K1 und mindestens einer Komponente K2 beschrieben, wobei die Schmelz- oder Zersetzungstemperatur T_S ^K2 der Komponente K2 weit unterhalb, beispielsweise ca. 50°C unterhalb, der Temperatur T_W ^K1 liegt, die den Warmformbereich der thermoplastischen Komponente nach unten begrenzt, beispielsweise ca. 110°C, bzw. wobei T_S ^K2 ca. 50 bis 350°C unter der Verarbeitungstemperatur von K1 liegt, bzw. wobei T_S ^K2 im Bereich oder nur wenig oberhalb der Umgebungstempe ratur der Verarbeitungsmaschinen liegt, beispielsweise zwischen ca. Raumtemperatur und 60°C. Bei den erfindungsgemäßen Verfahren wird K1 auf eine Temperatur größer als T_W ^K1 erwärmt, die Kompo nente K2 mittels einer auf eine Temperatur kleiner als T_S ^K2 gekühlten Dosiervorrichtung zudosiert, eine Vermischung der Kom ponenten K1 und K2 durchgeführt und die erhaltene thermoplastisch verarbeitbare Formmasse bzw. der Additivbatch nach einem optional durchführbaren Formgebungsprozeß wieder auf eine Temperatur klei ner als T_W ^K1 abgekühlt, wobei wesentlich ist, daß K2 zum überwie genden Anteil erst nach dem Kontakt mit K2 schmilzt.

Als thermoplastische Komponente K1 sind prinzipiell alle thermo plastisch verarbeitbaren Stoffe geeignet.

Beispielhaft seien amorphe oder teilkristalline thermoplastische Polymere genannt, u. a. auch Polyolefine wie Polyethylen niedriger oder hoher Dichte, Polypropylen, Polyolefino- oder -blockpoly mere, Polyolefinwachse, Polycarbonate, Polyalkylenterephthalate wie Polybutylenterephthalat und Polyethylenterephthalat, biolo gisch abbaubare Polymere, beispielsweise Polylactid, Polycapro lacton oder aliphatisch-aromatische Copolyester aus beispiels weise Terephthalsäure, Adipinsäure und Butandiol, Polyoxymethy len, Polymethylmethacrylat, Polyphenylensulfid, Polysulfone, Polyethersulfone, Polyketone und Polyamide sowie Mischungen die ser Thermoplasten. Außerdem können auch thermoplastische Elasto mere wie thermoplastisches Polyurethan (TPU) als Komponente K1 verwendet werden.

Im allgemeinen sind amorphe Polymere bevorzugt. Beispielhaft seien genannt: Polymethylmethacrylat; Copolymere aus Methylmeth acrylat und homologe C₂-C₈-Alkylester der (Meth)acrylsäure; Copo lymere aus Styrol und Acrylnitril (SAN-Polymere) sowie aus Styrol und Methylmethacrylat, Maleinsäureanhydrid, α-Methylstyrol, ker nalkylierten und kernchlorierten Styrolen sowie Butadien, bei spielsweise Styrol-Butadien-Copolymere oder Styrol-Butadien- Blockcopolymere; Polystyrol; Polyvinylchlorid; Copolymere von Vinylchlorid mit Vinylidenchlorid, Propylen und Vinylestern; bevorzugt sind Polymethylmethacrylat und SAN-Polymere sowie Poly styrol und dessen Copolymere.

Ebenso kann man als Komponente K1 Copolymere auf Basis von Sty rol/Maleinsäureanhydrid, Styrol/imidiertem Maleinsäureanhydrid, Styrol/Maleinsäureanhydrid/imidiertem Maleinsäureanhydrid, Sty rol/Methylmethacrylat/imidiertem Maleinsäureanhydrid, Styrol/ Methylmethacrylat, Styrol/Methylmethacrylat/Maleinsäureanhydrid, Methylmethacrylat/imidiertem Maleinsäureanhydrid, Styrol/imidier tem Methylmethacrylat, imidiertem Polymethylmethacrylat oder Mischungen dieser Polymere verwenden.

Bei allen genannten thermoplastischen Komponenten K1 kann das Styrol ganz oder teilweise durch α-Methylstyrol, oder durch ker nalkylierte Styrole, oder durch Acrylnitril ersetzt sein. Von den zuletzt genannten Komponenten K1 sind solche auf Basis von α-Me thylstyrol/Acrylnitril, Styrol/Maleinsäureanhydrid, Styrol/Me thylmethacrylat und Copolymere mit imidiertem Maleinsäureanhydrid bevorzugt.

K1 kann auch ein Gemisch mehrerer thermoplastisch verarbeitbarer Stoffe sein. K1 kann auch ein Gemisch aus mindestens einem ther moplastisch verarbeitbarem Stoff und einem oder mehreren Stoffen sein, die als solche nicht thermoplastisch verarbeitbar sind, wenn das Gemisch all dieser Stoffe thermoplastisch verarbeitbar ist.

So werden beispielsweise bei der Herstellung von Arzneimitteln, Pflanzenbehandlungsmitteln, Futtermitteln und/oder Nahrungsmit teln durch Schmelzextrusion als polymere Bindemittel Polymere, Copolymere, Cellulosederivate, Saccharose, Stärke, Stärkederi vate, modifizierte Stärke oder Mischungen der genannten Stoff gruppen als Komponente K1 eingesetzt, beispielsweise Polyvinyl pyrrolidon (PVP), Copolymerisate von N-Vinylpyrrolidon (NVP) und Vinylacetat oder Vinylpropionat, Copolymerisate von Vinylacetat und Crotonsäure, teilverseiftes Polyvinylacetat, Polyvinylalko hol, Polyhydroxyalkylacrylate, Polyhydroxyalkylmethacrylate, Polyacrylate und Polymethacrylate (Eudragit-Typen), Copolymeri sate von Methylmethacrylat und Acrylsäure, Polyacrylamide, Poly ethylenglykole, Polyvinylformamid (gegebenenfalls partiell oder vollständig hydrolysiert), wasserquellbare Polyurethane mit einer Glasübergangstemperatur Tg < 20°C, Celluloseester, Celluloseether, insbesondere Methylcellulose und Ethylcellulose, Hydroxyalkylcel lulosen, insbesondere Hydroxypropylcellulose, Hydroxyalkyl-Alkyl cellulosen, insbesondere Hydroxypropyl-Ethylcellulose, Cellulo sephthalate, insbesondere Celluloseacetatphthalat und Hydroxypro pylmethylcellulosephthalat, und Mannane, insbesondere Galactoman nane. Davon sind Polyvinylpyrrolidon, Copolymerisate von N-Vinyl pyrrolidon und Vinylestern, Polyhydroxyalkylacrylate, Polyhydro xyalkylmethacrylate, Polyacrylate, Polymethacrylate, Alkylcellu losen und Hydroxyalkylcellulosen besonders bevorzugt.

Das polymere Bindemittel erweicht oder schmilzt in der Gesamtmi schung aller Komponenten üblicherweise unter 180°C, vorzugsweise unter 130°C, wobei sich ein plastisches Gemisch bildet. Erforder lichenfalls wird die Erweichungs- oder Schmelztemperatur durch übliche, beispielsweise pharmakologisch akzeptable weichmachende Hilfsstoffe herabgesetzt. In diese als polymere Bindemittel wir kende Komponente K1 werden beispielsweise niedrigschmelzende oder thermisch empfindliche Wirkstoffe, beispielsweise pharmazeutische Wirkstoffe, Enzyme oder Vitamine eingearbeitet.

Die Herstellung der genannten Komponenten K1 ist dem Fachmann bekannt oder kann nach an sich bekannten Methoden erfolgen.

Der sogenannte Warmformbereich eines thermoplastischen Stoffes ist der Temperaturbereich, innerhalb dessen eine thermoplastische Verarbeitung möglich ist. Im Idealfall kann für die Temperatur, die den Warmformbereich nach unten begrenzt eine exakt definierte Temperatur angegeben werden (beispielsweise die Schmelztemperatur einer Verbindung). Meist ist der Warmformbereich jedoch nicht durch exakt definierte Temperaturgrenzen charakterisierbar. Viel mehr ist beispielsweise beim Erwärmen eines Thermoplasten ein kontinuierlicher Übergang vom festen in den plastischen, d. h. warm-verformbaren, Zustand zu beobachten. Im Sinne der Erfindung ist unter der Temperatur T_W ^K1, die den Warmformbereich von K1 nach unten begrenzt, die Temperatur oder der Temperaturbereich zu ver stehen, innerhalb dessen der Übergang vom beispielsweise festen, nicht-warmformbaren in den plastischen Warmformbereich stattfin det. Nach oben wird der Warmformbereich eines thermoplasischen Stoff es meist durch die Temperatur begrenzt, bei der noch keine nennenswerte Zersetzung, Abbau, Verfärbung o. ä. zu beobachten sind. Auch hier ist es meist nicht möglich, eine exakte Tempera tur anzugeben; vielmehr gibt es Temperaturbereiche innerhalb derer eine Warmverformbarkeit, beispielsweise jeweils in Abhän gigkeit von mechanischer Belastung oder Verarbeitungszeit, gerade noch möglich ist, ohne daß negative Effekte aufgrund der Tempera tur zu beobachten sind.

So liegt beispielsweise die Temperatur T_W ^K1 bei teilkristallinen Thermoplasten in der Nähe der Schmelztemperatur der Kristallite. Beispielsweise liegt die Schmelztemperatur der Kristallite von Polyethylen hoher Dichte bei ca. 130 bis 146°C, der Warmformbe reich für Polyethylen hoher Dichte liegt üblicherweise im Bereich von ca. 120 bis 300°C. Für weitere Beispiele dieser Art wird auf Franck/Biederbick, Kunststoff-Kompendium, Vogel Buchverlag Würz burg, 2. Auflage 1988, Seiten 252-256, verwiesen.

Bei amorphen Thermoplasten liegt im allgemeinen die Temperatur T_W ^K1 wenig oberhalb deren Glasübergangstemperatur T_g. Beispiels weise liegt die Glasübergangstemperatur von Styrol-Acrylnitril- Copolymeren (SAN) bei ca. 106°C, der Warmformbereich für SAN liegt üblicherweise im Bereich von ca. 110 bis <300°C. Für weitere Bei spiele dieser Art wird auf Franck/Biederbick, Kunststoff-Kompen dium, Vogel Buchverlag Würzburg, 2. Auflage 1988, Seiten 263-266, verwiesen.

Als Komponente K2 sind beispielsweise die bei der Polymerverar beitung üblichen Additive und Hilfsmittel geeignet, deren Tempe ratur T_S ^K2 weit unterhalb, beispielsweise ca. 50°C unterhalb, der Temperatur T_W ^K1 liegt, die den Warmformbereich der thermoplasti schen Komponente nach unten begrenzt, beispielsweise ca. 110°C, bzw. deren Temperatur T_S ^K2 ca. 50 bis 350°C unter der Verarbei tungstemperatur von K1 liegt, bzw. deren Temperatur T_S ^K2 im Be reich oder nur wenig oberhalb der Umgebungstemperatur der Verar beitungsmaschinen liegt, beispielsweise zwischen ca. Raumtempera tur und 60°C. Auch Mischungen mehrerer dieser Stoffe sind geeig net.

Als Komponente K2 sind beispielsweise Verbindungen geeignet, die den folgenden Verbindungsklassen angehören:

- primäre Antioxidantien, wie sterisch gehinderte Phenole;
- sekundäre Antioxidantien, wie Phosphite, Phosphonite, Thioester;
- organische oder anorganische Säurefänger;
- Lichtschutz-Additive, wie UV-Absorber und sterisch gehinderte Amine.

Gebräuchliche primäre Antioxidantien sind beispielsweise sterisch gehinderte Phenole, wie Tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphe nyl)propionyloxymethyl]methan sowohl in amorpher als auch kri stalliner Form, Octadecyl-3-(3',5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphe nyl)propionat, 1,3,5-Tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)isocya nurat, (1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyben zyl)benzol) und butylierte Reaktionsprodukte aus p-Kresol und Dicyclopentadien.

Als amorphes Tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propio nyloxymethyl]methan sei beispielsweise das Produkt der Fa. EniChem Synthesis mit dem Handelsnamen Anox 20 AM genannt.

Als kristallines Tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)pro pionyloxymethyl]methan sei beispielsweise das Produkt der Fa. EniChem Synthesis mit dem Handelsnamen Anox 20 oder Irganox 1010 der Fa. Ciba-Geigy genannt.

Ein Octadecyl-3-(3',5'-di-t-butyl-4'-hydroxyphenyl)propionat, welches eingesetzt werden kann, ist beispielsweise das Verkaufs produkt Anox PP18 der Fa. EniChem Synthesis oder Irganox 1076 der Fa. Ciba-Geigy.

Ein 1,3,5-Tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)isocyanurat, wel ches eingesetzt werden kann, ist beispielsweise das Verkaufspro dukt Anox 1C-14 der Fa. EniChem Synthesis.

Ein (1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyben zyl)benzol, welches eingesetzt werde kann, ist beispielsweise Irganox 1330 der Fa. Ciba-Geigy.

Ein butyliertes Reaktionsprodukt aus p-Kresol und Dicyclopenta dien mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 600-700 g/mol, welches eingesetzt werden kann, ist beispielsweise Wingstay L der Fa. Goodyear Tire & Rubber Company.

Gebräuchliche sekundäre Antioxidantien sind beispielsweise Tris(2,4-di-t-butyl-phenyl)phosphit, Bis-(2,4-di-t-butyl-phe nyl)-pentaerythrityl-diphosphit und Tetrakis-(2,4-di-t-butyl-phe nyl)-4,4'-biphenylylendiphosphonit.

Ein Tris(2,4-di-t-butyl-phenyl)phosphit, welches eingesetzt wer den kann, ist beispielsweise das Verkaufsprodukt Alkanox 240 der Fa. EniChem Synthesis oder Irgafos 168 der Fa. Ciba-Geigy.

Ein Bis-(2,4-di-t-butyl-phenyl)-pentaerythrityl-diphosphit, wel ches eingesetzt werden kann, ist beispielsweise das Verkaufspro dukt Ultranox 626 der Fa. General Electric.

Ein Tetrakis-(2,4-di-t-butyl-phenyl)-4,4'-biphenylylendiphospho nit, welches eingesetzt werden kann, ist beispielsweise das Ver kaufsprodukt Sandostab PEPQ der Fa. Sandoz.

Gebräuchliche Thioester sind beispielsweise Dilaury-3,3'-thiodi propionat (Irganox PS 800 von Fa. Ciba-Geigy) und Distearylthio dipropionat (DSTP, Irganox PS 802 von Fa. Ciba-Geigy).

Gebräuchliche Säurefänger sind zum Beispiel Stearate, insbeson dere des Calciums, Zinks, Magnesiums oder Aluminiums; Oxide, ins besondere Zinkoxid oder Magnesiumoxid oder Titanoxid; syntheti sche oder natürliche Carbonate, beispielsweise Calciumcarbonat oder Hydrotalcit.

Die genannten Verbindungen sind dem Fachmann bekannt und frei verkäuflich. So kann beispielsweise Hydrotalcit, eine Verbindung der Formel Mg₆Al₂(OH)₁₆(CO₃).4H₂O, von Fa. Kyowa unter dem Handels namen DHT4A bezogen werden.

Gebräuchliche Lichtschutz-Additive sind beispielsweise 2(2'-Hy droxy-3'-t-butyl-5'-methylphenyl)-5-chlorobenzotriazol und 2-Hy droxy-4-octylbenzophenon.

Ein 2(2'-Hydroxy-3'-t-butyl-5'methylphenyl)-5-chlorobenzotriazol, welches eingesetzt werden kann, ist beispielsweise Uvazol 236 der Fa. EniChem Synthesis oder Tinuvin 326 der Fa. Ciba-Geigy.

Als 2-Hydroxy-4-octyloxybenzophenon ist Chimassorb 81 der Fa. Ciba-Geigy einsetzbar.

Andere gebräuchliche Lichtschutz-Additive sind sterisch gehin derte Additive wie Bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacat und Poly-(N-β-hydroxyethyl)-2,2,6,6-tetramethyl-4-hydroxy-piperi dyl-succinat.

Als Bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacat kann Uvaseb 770 der Fa. EniChem Synthesis oder Tinuvin 770 der Fa. Ciba-Geigy eingesetzt werden.

Als Poly-(N-β-hydroxyethyl)-2,2,6,6-tetramethyl-4-hydroxy-piperi dyl-succinat ist Tinuvin 622 der Fa. Ciba-Geigy einsetzbar.

Bei K2 kann es sich aber auch beispielsweise um Wachse, Oligomere oder Polymere, wie zum Beispiel Ethylen-Propylen-Dien-Monomer- Kautschuke (EPDM) oder Styrol-Butadien-Blockcopolymere, handeln, sofern deren Temperatur T_S ^K2 weit unterhalb, beispielsweise ca. 50°C unterhalb, der Temperatur T_W ^K1 liegt, die den Warmformbereich der thermoplastischen Komponente nach unten begrenzt, beispiels weise ca. 110°C, bzw. deren Temperatur T_S ^K2 ca. 50 bis 350°C unter der Verarbeitungstemperatur von K1 liegt, bzw. deren Temperatur T_S ^K2 im Bereich oder nur wenig oberhalb der Umgebungstemperatur der Verarbeitungsmaschinen liegt, beispielsweise zwischen ca. Raumtemperatur und 60°C.

Bei K2 kann es sich aber beispielsweise auch um niedrigschmel zende oder thermisch empfindliche Wirkstoffe, beispielsweise pharmazeutische Wirkstoffe, Enzyme oder Vitamine handeln, die beispielsweise in die bereits beschriebene, als polymere Binde mittel wirkende Komponente K1 eingearbeitet und durch Schmel zextrusion zu Tabletten oder ähnlichen Darreichungsformen weiter verarbeitet werden können.

Die genannten Komponenten K2 weisen in der Regel eine definierte Schmelztemperatur T_S ^K2 auf. Es ist jedoch auch möglich, besonders wenn K2 eine Mischung mehrerer Stoffe ist, daß anstelle einer definierten Schmelztemperatur ein Temperaturbereich existiert, innerhalb dessen beim Erwärmen von K2 ein Übergang von der festen Phase in eine flüssige, plastische, verformbare, viskose oder fließfähige Phase erfolgt. In diesen Fällen ist erfindungsgemäß unter T_S ^K2 der Temperaturbereich zu verstehen, innerhalb dessen der genannte Übergang stattfindet. Bei Mischungen verschiedener Stoffe entspricht T_S ^K2 oft dem Schmelzpunkt der niedrigstschmel zenden Verbindung.

Es ist auch möglich, daß T_S ^K2 nicht die Schmelztemperatur der Kom ponente K2 ist, sondern die Temperatur, bei der die thermische Zersetzung der Komponente K2 so groß wird, daß ihre Funktion beeinträchtigt wird, beispielsweise bei pharmazeutischen Wirk stoffen, oder die erfindungsgemäßen Additivbatches oder thermo plastisch verarbeitbaren Formmassen in ihrer Qualität negativ beeinflußt werden, beispielsweise durch Verfärbung.

Bei den erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von thermo plastischen Formmassen können in der Regel 80 bis 99,99 Gew.-% K1 und 0,01 bis 20 Gew.-% K2, bevorzugt 90 bis 99,99 Gew.-% K1 und 0,01 bis 10 Gew.-% K2, besonders bevorzugt 95 bis 99,9 Gew.-% K1 und 0,1 bis 5 Gew.-% K2 und insbesondere 97 bis 99,9 Gew.-% K1 und 0,1 bis 3 Gew.-% K2 eingesetzt werden, wobei die Gew.-% jeweils auf die Gesamtmasse von K1 und K2 bezogen sind.

Falls die erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Addi tivbatches eingesetzt werden, liegen die Gehalte an K2 in der Re gel deutlich höher. Für die Herstellung von Additivbatches werden üblicherweise 30 bis 99 Gew.-% K1 und 1 bis 70 Gew.-% K2, bevor zugt 40 bis 99 Gew.-% K1 und 1 bis 60 Gew.-% K2, besonders bevor zugt 50 bis 98 Gew.-% K1 und 2 bis 50 Gew.-% K2 und insbesondere 55 bis 95 Gew.-% K1 und 5 bis 45 Gew.-% K2 eingesetzt, wobei die Gew.-% jeweils auf die Gesamtmasse von K1 und K2 bezogen sind.

Weiterhin können bei den erfindungsgemäßen Verfahren, bevorzugt bei den erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von thermo plastischen Formmassen, die Komponenten K1 und/oder K2 bei der Polymerverarbeitung übliche Additive und Hilfsmittel oder aber auch Elastomere, beispielsweise Schlagzähmodifier, enthalten, die nicht unter die Definition von K2 fallen. Additivbatches werden in der Regel nicht mit weiteren Additiven, die nicht unter die Definition von K2 fallen, versehen. Dies erübrigt sich meist des halb, da bei der Herstellung einer thermoplastischen Formmasse unter Verwendung von Additivbatches in diesem Verarbeitungs schritt ggf. gewünschte weitere Additive eingearbeitet werden können. Aus diesem Grund enthalten Additivbatches selbst bei spielsweise nur dann weitere Additive, die nicht unter die Defi nition von K2 fallen, wenn die Additivbatches selbst z. B. gegen UV-Licht oder Temperatureinflüsse stabilisiert werden müssen.

In den nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten thermo plastischen Formmassen beträgt der Anteil an Additiven und Hilfs mitteln, die nicht unter die Definition von K2 fallen, bezogen auf die Gesamtheit aller eingesetzten Stoffe, in der Regel von 0 bis zu 60, vorzugsweise bis zu 30 Gew.-%. Die jeweils tatsäch lich eingesetzte Menge an Additiven oder Hilfsmitteln ist stark abhängig von Art und Funktion des Additivs oder Hilfsmittels.

Übliche Additive und Hilfsmittel, die nicht unter die Definition von K2 fallen, können beispielsweise Stabilisatoren und Oxidati onsverzögerer, Mittel gegen Wärmezersetzung und Zersetzung durch ultraviolettes Licht, Gleit- und Entformungsmittel, Farbstoffe, Pigmente, Weichmacher, Antistatika, Flammschutzmittel sowie fa ser- oder teilchenförmige Füll- bzw. Verstärkungsstoffe sein, deren Schmelztemperatur T_S nicht um die bei der Definition von K2 genannten Beträge unter T_W ^K1 liegen. Im folgenden werden beispiel haft einige dieser Additive und Hilfsmittel genannt.

Oxidationsverzögerer und Wärmestabilisatoren, die im erfindungs gemäßen Verfahren, bevorzugt zur Herstellung thermoplastisch ver arbeitbarer Formmassen, zugesetzt werden können, sind z. B. ste risch gehinderte Phenole, Hydrochinone, Phosphite und Abkömmlinge und substituierte Vertreter dieser Gruppe und Mischungen dieser Verbindungen, vorzugsweise in Mengen bis zu 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Komponenten der erfindungsgemäßen Form massen.

Beispiele für UV-Stabilisatoren sind substituierte Resorcine, Sa licylate, Benzotriazole und Benzophenone, die man im allgemeinen in Mengen bis zu 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Komponenten der erfindungsgemäßen Formmassen, einsetzen kann. Gleit- und Entformungsmittel, die man in der Regel bis zu 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht aller Komponenten der erfindungsgemäßen Formmassen, den Polymeren zusetzen kann, sind beispielsweise Stearinsäure, Stearylalkohol, Stearinsäurealkyl ester und -amide sowie Ester des Pentaerythrits mit langkettigen Fettsäuren. Geeignete Farbstoffe sind organische Farbstoffe wie Anthrachinonrot, organische Pigmente und Lacke wie Phthalocyanin blau, anorganische Pigmente wie Titandioxid und Cadmiumsulfid. Als Weichmacher seien Dioctylphthalat, Dibenzylphthalat und Butylbenzylphthalat genannt.

Als Flammschutzmittel kann man die üblichen Präparate oder Kom binationen davon einsetzen wie roten Phosphor, Phosphor-Verbin dungen wie die Ester der Phosphorsäure, der phosphorigen Säure, von Phosphon- und Phosphinsäure sowie tertiäre Phosphine und Phosphinoxide, beispielsweise Triphenylphosphinoxid, halogenierte organische und anorganische Verbindungen wie Tetrabrom-bisphenol- A-polycarbonat, Metalloxide wie Antimontrioxid, Fluor-Verbindun gen wie Polytetrafluorethylen sowie weitere an sich bekannte Flammschutzmittel.

Als verstärkend wirkende Füllstoffe seien beispielsweise Kalium titanat-Whisker, Kohlenstoff- und vorzugsweise Glasfasern ge nannt. Die verwendeten Glasfasern können aus E-, A- oder C-Glas sein und sind vorzugsweise mit einer Schlichte und einem Haftver mittler ausgerüstet. Ihr Durchmesser beträgt in der Regel 5 bis 100 µm, bevorzugt 6 bis 20 µm. Nach ihrer Einarbeitung weisen die faserförmigen Füllstoffe vorzugsweise eine mittlere Länge von 0,05 bis 10 mm, insbesondere 0,1 bis 6 mm, besonders bevorzugt 0,3 bis 6 mm, auf. Man kann aber auch Endlosfasern (rovings) ver wenden.

Andere geeignete Füllstoffe sind beispielsweise Glaskugeln, Wol lastonit, Calciumcarbonat, Quarzmehl, Silicium- und Bornitrid, Mineralfasern, Aluminiumoxidfasern und Glimmer. Ferner seien Metallflocken (z. B. Aluminiumflocken K 102 der Fa. Transmet. Corp.), Metallpulver, Metallfasern, metallbeschichtete Füllstoffe (z. B. nickelbeschichtete Glasfasern) sowie andere Zuschlagstoffe, die elektromagnetische Wellen abschirmen können, genannt, wobei die Aluminiumflocken K 102 der Fa. Transmet. Corp. bevorzugt sind. Besonders bevorzugt sind Mischungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumflocken, Kohlenstoffasern, Leitfä higkeitsruß und nickelbeschichteten C-Glasfasern.

Als Schlagzähmodifier kann man beispielsweise elastische Polymere wie Naturkautschuk, Polybutadien, Ethylen-Propylen-Kautschuke, Polyorganosiloxane ("Siliconkautschuke"), Polyisopren, Copolymere aus Butadien, Styrol und Acrylnitril, Polyethylacrylat, Polybuty lacrylat, Polyethylhexylacrylat sowie Copolymere von Acrylestern mit Butadien oder Acrylaten, Styrol, Acrylnitril und Vinylethern einsetzen.

Die Herstellung solcher Schlagzähmodifier ist dem Fachmann bekannt.

Den Anteil an Schlagzähmodifier bezogen auf das Gesamtgewicht aller Komponenten der erfindungsgemäßen Formmassen wählt man in der Regel im Bereich von 5 bis 95, bevorzugt von 10 bis 50 Gew.-%.

Je nach Wahl der Komponente K1, d. h. abhängig von der Temperatur T_W ^K1 der jeweils eingesetzten thermoplastischen Komponente, kann ein bestimmtes Additiv entweder unter die Definition von K2 fal len (beispielsweise wenn das Additiv einen Schmelzpunkt von 60°C und K1 eine Erweichungstemperatur von 150°C hat) oder auch nicht (beispielsweise wenn das gleiche Additiv einen Schmelzpunkt von 60°C und K1 eine Erweichungstemperatur von 70°C hat).

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich thermoplastisch verarbeitbare Formmassen, insbesondere Additivbatches, aus K1 und K2 herstellen, wobei T_S ^K2 weit unterhalb, beispielsweise ca. 50°C unterhalb, der Temperatur T_W ^K1 liegt, die den Warmformbereich der thermoplastischen Komponente nach unten begrenzt, beispielsweise ca. 110°C, bzw. wobei T_S ^K2 ca. 50 bis 350°C unter der Verarbei tungstemperatur von K1 liegt, bzw. wobei T_S ^K2 im Bereich oder nur wenig oberhalb der Umgebungstemperatur der Verarbeitungsmaschinen liegt, beispielsweise zwischen ca. Raumtemperatur und 60°C.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird K1 auf eine Temperatur größer als T_W ^K1 erwärmt, die Komponente K2 mittels einer auf eine Temperatur kleiner als T_S ^K2 gekühlten Dosiervorrichtung zudosiert, eine Vermischung der Komponenten K1 und K2 durchgeführt und die erhaltene thermoplastisch verarbeitbare Formmasse bzw. der Addi tivbatch nach einem optional durchführbaren Formgebungsprozeß wieder auf eine Temperatur kleiner als T_W ^K1 abgekühlt, wobei wesentlich ist, daß K2 zum überwiegenden Anteil erst nach dem Kontakt mit K1 schmilzt.

Geeignete Dosiervorrichtungen und Kühlvorrichtungen für K2 sowie geeignete Mischvorrichtungen und Formgebungsvorrichtungen für die Formmassen aus K1 und K2 wurden bereits bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Mischvorrichtungen genannt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ver fahren werden die thermoplastisch verarbeitbaren Formmassen bzw. die Additivbatches aus K1 und K2 unter Verwendung der beschriebe nen erfindungsgemäßen Mischvorrichtungen hergestellt.

Besonders bevorzugt sind Verfahren, bei denen die Komponente K1 in einer Schneckenmaschine S1 in eine plastisch verformbare oder schmelzflüssige Form gebracht wird und die Komponente K2 mit Hilfe der Schneckenmaschine S2 in überwiegend fester Form in die plastisch verformbare oder flüssige Komponente K1 dosiert wird. In S1 wird dabei die Mischung der Komponenten durchgeführt, gefolgt von einem optionalen Formgebungsprozeß wie beschrieben. Mögliche Ausführungsformen der Schneckenmaschinen wurden be schrieben.

Bei einem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren wird K1 in die Dosierzone eines Hauptextruders dosiert, wobei der Hauptextruder eine mittels Wasserkühlung auf ca. Raumtemperatur gekühlte Do sierzone und auf 150°C bis 400°C beheizte Plastifizier-, Homogeni sier- und Ausstoßzonen aufweist und mit einer mit 50 U/min bis 1200 U/min gleichsinnig rotierenden Doppelschnecke bestückt ist. Die Doppelschnecke des Hauptextruders ist zweigängig ausgeführt und in der Dosier- und Ausstoßzone mit normal-fördernden, in der Plastifizier- und Homogenisierzone mit Misch-, Knet- oder Scher elementen versehen. Bevorzugt im Bereich der Homogenisierzone des Hauptextruders ist ein Seitenextruder mit seiner Austrittsöffnung an den Schneckenzylinder des Hauptextruders angeschlossen. In die Dosierzone des Seitenextruders wird K2 dosiert. Die Verbindung des Seitenextruders und des Hauptextruders erfolgt durch einen Übergabestutzen, der mit einer bis zur Innenwandung des Schnec kenzylinders des Hauptextruders wirkenden Wasserkühlung versehen ist, so daß der Übergabestutzen 50°C bis 350°C kälter ist als die Innenwandung des Schneckenzylinders des Hauptextruders im Bereich der Verbindungsstelle, d. h., daß der Übergabestutzen so kalt ist, daß K2 zum überwiegenden Anteil erst nach dem Kontakt mit K1 schmilzt. Der Seitenextruder ist bevorzugt vollständig wasserge kühlt, beispielsweise auf Raumtemperatur. Der Seitenextruder ist vorteilhaft mit einer mit 50 U/min bis 1200 U/min gleichsinnig rotierenden Doppelschnecke bestückt. Bevorzugt ist die Doppel schnecke des Seitenextruders im Übergang zum Hauptextruder ein gängig, in den anderen Bereichen zweigängig, ausgeführt und mit normal-fördernden Schneckenelementen versehenen, so daß im Über gang vom Seiten- zum Hauptextruder ein Druck aufgebaut wird, der genügend hoch ist, um gegen den Druck des Hauptextruders zu för dern. Das Verfahren ist so ausgeführt, daß K2 im wesentlichen in fester Form in die aufgeschmolzene bzw. erweichte Komponente K1 eingebracht wird, d. h. der überwiegende Anteil von K2 schmilzt bzw. erweicht erst nach dem Kontakt mit K1. Nach Mischung der Komponenten K1 und K2 wird die thermoplastisch verarbeitbare Formmasse durch die Austrittsöffnung des Hauptextruders ausgesto ßen, gegebenenfalls einem Formgebungsprozeß unterzogen, bevorzugt wird granuliert, und abgekühlt.

In einer Abwandlung dieser Ausführungsformen können den Komponen ten K1 und/oder K2 auch die genannten bei der Polymerverarbeitung üblichen Additive oder Hilfsmittel oder beispielsweise Elastomere zugegeben werden, die nicht unter die Definition von K2 fallen, oder die genannten Additive oder Hilfsmittel oder Elastomere ge trennt dosiert werden. Auch K1 und K2 können an mehr als einer Dosierstelle zugegeben werden, wie bei der Beschreibung der er findungsgemäßen Mischvorrichtung dargelegt.

Bevorzugt werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Additivbat ches hergestellt.

In diesem Fall besteht die Polymermatrix K1 üblicherweise aus dem gleichen Material wie der zu additivierende Thermoplast oder ist mit diesem zumindest verträglich. Beispielsweise können Stabili satoren K2 für zu stabilisierende Acrylnitril-Butadien-Styrol- (ABS), Acrylester-Styrol-Acrylnitril- (ASA) oder Styrol-Acrylni tril-Copolymere (SAN) sinnvollerweise in SAN-Copolymer eingear beitet werden. Soll Polystyrol (PS) oder dessen Blends additi viert werden, eignet sich als Polymermatrix K1 für den Additiv batch PS.

Der Gewichtsanteil der Additive an den Additivbatches richtet sich nach der Art der Stoffe und der gewünschten Anwendung; er kann beispielsweise bei Pigmenten bis zu 60 Gew.-%, bezogen auf die Summe der Gewichte von Polymermatrix K1 und Additiv, betra gen. Werden niedrigschmelzende Additive K2 verwendet, insbeson dere Additive, deren Schmelztemperatur nur wenig über Raumtempe ratur liegt, beträgt der Gewichtsanteil dieser Additive K2 am Additivbatch meist bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Summe der Ge wichte von Polymermatrix K1 und Additiv K2. Meist richtet sich der Gewichtsanteil von K2 nach der Aufnahmefähigkeit des Matrix materials K1; der erhaltene Additivbatch muß noch verarbeitbar sein.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Mischvorrichtungen und/oder Ver fahren sind homogene thermoplastisch verarbeitbare Formmassen, insbesondere Additivbatches, aus mindestens einer thermoplasti schen Komponente K1 und mindestens einer weiteren Komponente K2 herstellbar, wobei die Schmelz- oder Zersetzungstemperatur T_S ^K2 der weiteren Komponente weit unterhalb, beispielsweise ca. 50°C unterhalb, der Temperatur T_W ^K1 liegt, die den Warmformbereich der thermoplastischen Komponente nach unten begrenzt, beispielsweise ca. 110°C, bzw. wobei T_S ^K2 ca. 50 bis 350°C unter der Verarbei tungstemperatur von K1 liegt, bzw. wobei T_S ^K2 im Bereich oder nur wenig oberhalb der Umgebungstemperatur der Verarbeitungsmaschinen liegt, beispielsweise zwischen ca. Raumtemperatur und 60°C, ohne daß aufgrund vorzeitigen Aufschmelzens von K2 Probleme bezüglich Verklebung oder Verbackung bei der Dosierung, bezüglich des zum Dosieren von K2 nötigen Druckaufbaus, bezüglich der Vermischung der einzelnen Komponenten oder bezüglich Zersetzung oder Verfär bung von K2 auftreten, oder Inhomogenitäten in den erfindungsge mäßen thermoplastisch verarbeitbaren Formmassen, insbesondere den Additivbatches, auftreten.

Die erfindungsgemäßen Additivbatches sind hervorragend zur Addi tivierung, und damit zur Herstellung homogener thermoplastisch verarbeitbarer Formmassen, geeignet.

Die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Formmassen und/oder der erfindungsgemäßen Additivbatches hergestellten Folien, Fasern oder Formkörper zeichnen sich durch eine. sehr gute Homogenität aus.

Beispiele Untersuchungsmethoden

Die Viskositätszahl (VZ [ml/g]) des SAN wurde nach DIN 53 726 an 0,5 gew-%iger Lösung in Dimethylformamid bei 25°C bestimmt.

Die Fließfähigkeit (MVI [ml/10 min]) des SAN wurde nach ISO 1133 B bei 220°C und einer Belastung von 10 kg bestimmt.

Die Schmelztemperaturen der Additive wurden anhand von DSC-Mes sungen bei einer Aufheiz- bzw. Abkühlrate von 20 K/min während des ersten Abkühlzyklus bestimmt (Verbindung A3) oder den Her stellerangaben entnommen (Verbindung A2).

Einsatzstoffe Komponente K1

A1) SAN aus 73 Gew.-% Styrol und 27 Gew.-% Acrylnitril mit einer Viskositätszahl VZ von 65 ml/g und einer Fließfähigkeit MVR von 52 ml/10 min. T_W ^K1 für dieses Polymer ist ca. 130°C, die übliche Verarbeitungstempe ratur für dieses Polymer beträgt ca. 160-300°C.

Komponente K2

A2) Dilauryl-3,3'-thiodipropionat (Irganox PS 800 von Ciba-Geigy) mit einem Schmelzbereich von 38-40°C.

Weiteres Additiv

A3) 1,1,3-Tri(2'-methyl-4'-hydroxy-5'-tert.-butylphenyl)butan (Lowinox CA von Great Lakes Inc.) mit einer Schmelztemperatur von 181°C.

Mischvorrichtung Hauptextruder B1)

Es wurde ein Zweischneckenextruder ZSK 40 der Fa. Werner und Pfleiderer, bestehend aus 8 Gehäuseschüssen (die Zählung der Gehäuseschüsse beginnt bei 1, der Dosierzone, und setzt sich in Förderrichtung bis 8, der Ausstoßzone, fort) und einem dazu gehö renden Schneckenpaar, verwendet. Der Außendurchmesser der Schnec ken betrug 40 mm, die Gehäuseschußlänge jeweils 140 mm. In den auf ca. 28°C wassergekühlten Gehäuseschuß 1, der mit einer oben liegenden Dosieröffnung versehen war, wurde A1 und A3 dosiert. Die Gehäuseschüsse 2 bis 8 wurden auf 160 bis 180°C beheizt. Gehäuseschuß 4 war mit einer seitlichen Anschlußöffnung für einen Seitenextruder B2) versehen. Die Schnecken waren in den Gehäuse schüssen 1 und 2 mit neutral-fördernden Elementen, im Gehäuse schuß 3 mit neutral-fördernden Elementen und Knetblöcken und in den Gehäuseschüssen 4 bis 8 mit Zahnmischelementen sowie fördern den und nichtfördernden Knetblöcken versehen. Die Drehzahl der gleichläufig rotierenden, zweigängig ausgeführten Doppelschnecke betrug 440 U/min. Der Austrag erfolgte über eine Düsenplatte.

Seitenextruder B2)

Es wurde ein Zweischneckenextruder ZSK 25 der Fa. Werner und Pfleiderer, bestehend aus 6 Gehäuseschüssen (die Zählung der Gehäuseschüsse beginnt bei 1, der Entlüftungszone, und setzt sich in Förderrichtung bis 6, der Verbindung zum Hauptextruder, fort) und einem dazu gehörenden Schneckenpaar, verwendet. Der Außen durchmesser der Schnecken betrug 25 mm, die Gehäuseschußlänge je weils 100 mm. Die Gehäuseschüsse 1 bis 6 wurden mit Wasser auf ca. 28°C gekühlt. Gehäuseschuß 1 besaß eine oben-liegende Entlüf tungsöffnung. An Gehäuseschuß 2 war seitlich ein Zweischneckenbe schicker zur Dosierung von A2 angebracht. Gehäuseschuß 6 mündete in einen mit Wasser auf 28°C gekühlten Übergabestutzen. Dieser Übergabestutzen war an Gehäuseschuß 4 des Hauptextruders B1) an geschlossen. Die Schnecken des Seitenextruders waren in allen Gehäuseschüssen und im Übergabestutzen mit neutral-fördernden Elementen versehen und in den Gehäuseschüssen 1 bis 5 zweigängig, im Gehäuseschuß 6 und im Übergabestutzen eingängig ausgeführt. Die Drehzahl der gleichläufig rotierenden Doppelschnecke betrug 490 U/min.

In der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung bestehend aus Hauptex truder B1) und mittels Übergabestutzen mit diesem verbundenen Seitenextruder B2) konnten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren folgende Durchsätze (jeweils in kg/h) erreicht werden:

In allen Versuchen wurden glatte, optisch homogene (bestimmt durch Lichtmikroskopie bei 266-facher Vergrößerung), abziehbare Stränge erhalten.

Vergleichsbeispiel

Versuch V1: Wie bei Versuch 1 des oben angeführten erfindungsge mäßen Beispiels, jedoch ohne Kühlung des Übergabestutzens, wurde Versuch V1 durchgeführt. Es konnte nur eine unzureichende Mi schung der Komponenten erreicht werden. Aus der Düse des Hauptex truders trat nicht eingemischte Komponente A2 aus. Der erhaltene Strang war inhomogen. Das Produkt ließ sich nicht granulieren.

Die Beispiele belegen, daß sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Mischvorrichtungen und/oder Verfahren homogene Additivbatches aus einer thermoplastischen Komponente, einer hochschmelzenden Addi tivkomponente und einer weiteren Komponente K2 herstellen lassen, wobei die Schmelz- oder Zersetzungstemperatur der weiteren Kompo nente weit unterhalb der Temperatur liegt, die den Warmformbe reich der thermoplastischen Komponente nach unten begrenzt, ohne daß aufgrund vorzeitigen Aufschmelzens von K2 Probleme bezüglich Verklebung oder Verbackung bei der Dosierung, bezüglich des zum Dosieren von K2 nötigen Druckaufbaus, bezüglich der Vermischung der einzelnen Komponenten oder bezüglich Zersetzung oder Verfär bung von K2 auftraten, oder Inhomogenitäten in den erfindungsge mäßen Additivbatches auftraten.

Die erhaltenen Additivbatches waren homogen und ohne Staub-, Ver backungs-, Verklebungs- oder Abriebsbildung zur Additivierung von Polymeren einsetzbar.

Claims

1. Mischvorrichtung mindestens bestehend aus einer Schnecken maschine S1 und einer Schneckenmaschine S2, wobei S1 wenig stens in der Plastifizier- und Homogenisierzone mit Heizein richtungen versehen ist und wobei die Austrittsöffnung von S2 in der Plastifizier- oder Homogenisierzone von S1 mit dem Schneckenzylinder von S1 verbunden ist, dadurch gekennzeich net, daß die Verbindung von S1 und S2 durch eine Verbindungs vorrichtung erfolgt, die mit einer bis zur Innenwandung des Schneckenzylinders von S1 wirkenden Kühleinrichtung versehen ist.

2. Mischvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung ca. 50°C bis 350°C kälter ist als die Innenwandung des Schneckenzylinders von S1 im Bereich der Verbindungsstelle.

3. Mischvorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verbindungsvorrichtung eine Temperatur von nicht mehr als ca. 60°C aufweist, und die Innenwandung des Schneckenzylinders von S1 im Bereich der Verbindungsstelle eine Temperatur von mehr als ca. 110°C aufweist.

4. Mischvorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schnecke von S2 im Übergang von S2 zu S1 einen genügend hohen Druck aufbauen kann, um gegen den Druck von S1 zu fördern.

5. Verwendung einer Mischvorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 zur Herstellung thermoplastisch verarbeitbarer Form massen.

6. Verwendung gemäß Anspruch 5, zur Herstellung von Additivbat ches.

7. Verfahren zur Herstellung thermoplastisch verarbeitbarer Formmassen aus mindestens einer thermoplastischen Komponente K1 und mindestens einer Komponente K2, wobei die Schmelz- oder Zersetzungstemperatur T_S ^K2 von K2 mindestens ca. 50°C niedriger ist als die Temperatur T_W ^K1, die den Warmformbereich von K1 nach unten begrenzt, bei dem K1 auf eine Temperatur größer als T_W ^K1 erwärmt wird, die Komponente K2 mittels einer auf eine Temperatur kleiner als T_S ^K2 gekühlten Dosiervorrich tung zudosiert wird, eine Vermischung der Komponenten K1 und K2 erfolgt und die erhaltene thermoplastisch verarbeitbare Formmasse nach einem optional durchführbaren Formgebungspro zeß wieder auf eine Temperatur kleiner als T_W ^K1 abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß K2 zum überwiegenden Anteil erst nach dem Kontakt mit K1 schmilzt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem T_S ^K2 ca. 50 bis 350°C unter der Verarbeitungstemperatur von K1 liegt.

9. Verfahren nach Ansprüchen 7 bis 8, bei dem die Schmelz- oder Zersetzungstemperatur T_S ^K2 von K2 nicht mehr als ca. 60°C be trägt, und die Temperatur T_W ^K1, die den Warmformbereich von K1 nach unten begrenzt, mehr als ca. 110°C beträgt.

10. Verfahren nach Ansprüchen 7 bis 9, zur Herstellung von Addi tivbatches.

11. Verfahren nach Ansprüchen 7 bis 10, bei dem in einer Misch vorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 4 die Komponente K1 in einer Schneckenmaschine S1 auf eine Temperatur größer als T_W ^K1 erwärmt wird und die Komponente K2 mit Hilfe der Schneckenma schine S2 in die Komponente K1 dosiert wird.

12. Thermoplastisch verarbeitbare Formmassen herstellbar durch Verwendung einer Mischvorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 und/oder nach Verfahren gemäß den Ansprüchen 7 bis 11.

13. Additivbatches herstellbar durch Verwendung einer Mischvor richtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 und/oder nach Verfahren gemäß den Ansprüchen 7 bis 11.

14. Verwendung von Additivbatches gemäß Anspruch 13 zur Herstel lung von thermoplastisch verarbeitbaren Formmassen.

15. Verwendung thermoplastisch verarbeitbarer Formmassen gemäß Ansprüchen 12 oder 14 für die Herstellung von Folien, Fasern oder Formkörpern.

16. Folien, Fasern oder Formkörper herstellbar aus thermopla stisch verarbeitbaren Formmassen gemäß Ansprüchen 12 oder 14.