DE102014004222A1 - Method for carrying out mechanical, chemical and / or thermal processes - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen Prozessen in einem Produkt, das sich in einem Gehäuse (1) mit Misch-/Knet-/Putz- bzw. Transportelementen (6) an zumindest einer Welle (4, 5) befindet und über diese Elemente (6) von einem Einlass (2) zu einem Austrag (10) transportiert wird, soll der Austrag (10) in Transportrichtung (x) an das Gehäuse (1) anschliessen und eine variable bzw. veränderbare Einstellung des Querschnitts des Gehäuses (1) im Bereich des Übergangs zwischen Gehäuse (1) und Austrag (10) durchgeführt werden, nach DE 10 2013 100 182.3. Dabei wird die Polymerisation durch Zugabe von Additiven bzw. Initiatoren, die vor der Dosierung in das Gehäuse (1) in das Produkt eingemischt werden, gestartet. Das Produkt durchläuft in dem Gehäuse (1) eine viskose Phase bis zur festen Phase vor dem Austrag.In a method for the continuous implementation of mechanical, chemical and / or thermal processes in a product, which in a housing (1) with mixing / kneading / cleaning or transport elements (6) on at least one shaft (4, 5 ) and is transported via these elements (6) from an inlet (2) to a discharge (10), the discharge (10) in the transport direction (x) to the housing (1) connect and a variable or changeable setting of Cross-section of the housing (1) in the region of the transition between the housing (1) and discharge (10) are performed, according to DE 10 2013 100 182.3. The polymerization is started by addition of additives or initiators, which are mixed into the product before metering into the housing (1). The product passes through a viscous phase in the housing (1) to the solid phase before discharge.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen Prozessen in einem Produkt nach Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a method for carrying out mechanical, chemical and / or thermal processes in a product according to the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Derartige Vorrichtungen werden auch als Mischkneter bezeichnet. Sie dienen sehr vielfältigen Zwecken. Als erstes ist das Eindampfen mit Lösungsmittelrückgewinnung zu erwähnen, welches chargenweise oder kontinuierlich und oft auch unter Vakuum erfolgt. Hierdurch werden beispielsweise Destillationsrückstände und insbesondere Toluoldiisocyanate behandelt, aber auch Produktionsrückstände mit toxischen oder hochsiedenden Lösungsmitteln aus der Chemie und Pharmaproduktion, Waschlösungen und Lack-Schlämme, Polymerlösungen, Elastomerlösungen aus der Lösemittelpolymerisation, Klebstoffe und Dichtmassen.Such devices are also referred to as mixing kneader. They serve very diverse purposes. First of all mention should be made of evaporation with solvent recovery, which is carried out batchwise or continuously and often under vacuum. As a result, for example, distillation residues and in particular toluene diisocyanates are treated, but also production residues with toxic or high-boiling solvents from chemistry and pharmaceutical production, washing solutions and paint sludge, polymer solutions, elastomer solutions from the solvent, adhesives and sealants.
Mit den Apparaten wird ferner eine kontinuierliche oder chargenweise Kontakttrocknung, Wasser- und/oder lösemittelfeuchter Produkte, oftmals ebenfalls unter Vakuum, durchgeführt. Die Anwendung ist vor allem gedacht für Pigmente, Farbstoffe, Feinchemikalien, Additive, wie Salze, Oxyde, Hydroxyde, Antioxidantien, temperaturempfindliche Pharma- und Vitaminprodukte, Wirkstoffe, Polymere, synthetische Kautschuke, Polymersuspensionen, Latex, Hydrogele, Wachse, Pestizide und Rückstände aus der chemischen oder pharmazeutischen Produktion, wie Salze, Katalysatoren, Schlacken, Ablaugen gedacht. Anwendung finden diese Verfahren auch in der Lebensmittelproduktion, beispielsweise bei der Herstellung und/oder Behandlung von Blockmilch, Zuckeraustauschstoffen, Stärkederivaten, Alginaten, zur Behandlung von Industrieschlämmen, Ölschlämmen, Bioschlämmen, Papierschlämmen, Lackschlämmen und allgemein zur Behandlung von klebrigen, krustenden zähpastösen Produkte, Abfallprodukten und Zellulosederivaten.With the apparatuses is also a continuous or batchwise contact drying, water and / or solvent-moist products, often also under vacuum, performed. The application is intended primarily for pigments, dyes, fine chemicals, additives such as salts, oxides, hydroxides, antioxidants, temperature-sensitive pharmaceutical and vitamin products, active ingredients, polymers, synthetic rubbers, polymer suspensions, latex, hydrogels, waxes, pesticides and residues from the chemical or pharmaceutical production, such as salts, catalysts, slags, waste liquors. These processes are also used in food production, for example in the production and / or treatment of block milk, sugar substitutes, starch derivatives, alginates, for the treatment of industrial sludges, oil sludges, biosludge, paper sludge, paint sludge and generally for the treatment of sticky, crusty viscose products, waste products and cellulose derivatives.
In einem Mischkneter kann eine Polykondensationsreaktion, meist kontinuierlich und meist in der Schmelze, stattfinden und wird vor allem verwendet bei der Behandlung von Polyamiden, Polyester, Polyacetaten, Polyimiden, Thermoplaste, Elastomere, Silikone, Harnstoffharze, Phenolharze, Detergentien und Düngemittel. Zum Beispiel findet sie Anwendung auf Polymerschmelzen nach einer Massepolymerisation auf Derivate der Methacrylsäure.In a Mischkneter a polycondensation reaction, usually continuously and usually in the melt, take place and is mainly used in the treatment of polyamides, polyesters, polyacetates, polyimides, thermoplastics, elastomers, silicones, urea resins, phenolic resins, detergents and fertilizers. For example, it has application to polymer melts after bulk polymerization to derivatives of methacrylic acid.
Stattfinden kann auch eine Polymerisationsreaktion, ebenfalls meist kontinuierlich. Dies wird angewendet auf Polyacrylate, Hydrogele, Polyole, thermoplastische Polymere, Elastomere, syndiotaktisches Polystyrol und Polyacrylamide.It is also possible to carry out a polymerization reaction, likewise usually continuously. This is applied to polyacrylates, hydrogels, polyols, thermoplastic polymers, elastomers, syndiotactic polystyrene and polyacrylamides.
In Mischknetern kann ein Entgasen und/oder Devolatilisieren stattfinden. Angewendet wird dies auf Polymerschmelzen, nach (Co-)Polymerisation von Monomer(en), nach Kondensation von Polyester oder Polyamidschmelzen, auf Spinnlösungen für synthetische Fasern und auf Polymer- oder Elastomergranulate bzw. -pulver im festen Zustand.In mixing kneaders, degassing and / or devolatilization may take place. This is applied to polymer melts, after (co) polymerization of monomer (s), after condensation of polyester or polyamide melts, on spinning solutions for synthetic fibers and on polymer or elastomer granules or powder in the solid state.
Ganz allgemein können im Mischkneter feste, flüssige oder mehrphasige Reaktionen stattfinden. Dies gilt vor allem für Backreaktionen, bei der Behandlung von Flusssäure, Stearaten, Cyaniden, Polyphosphaten, Cyanursäuren, Zellulosederivaten, -ester, -äther, Polyacetalharzen, Sulfanilsäuren, Cu-Phthalocyaninen, Stärkederivaten, Ammoniumpolyphosphaten, Sulfonaten, Pestiziden und Düngemittel.In general, solid, liquid or multiphase reactions can take place in the mixing kneader. This is especially true for baking reactions, in the treatment of hydrofluoric acid, stearates, cyanides, polyphosphates, cyanuric acids, cellulose derivatives, esters, ethers, polyacetal resins, sulphanilic acids, copper phthalocyanines, starch derivatives, ammonium polyphosphates, sulfonates, pesticides and fertilizers.
Des Weiteren können Reaktionen fest-/gasförmig (z. B. Karboxylierung) oder flüssig-/gasförmig stattfinden. Angewendet wird dies bei der Behandlung von Acetaten, Aciden, Kolbe-Schmitt-Reaktionen, z. B. BON, Na-Salicylaten, Parahydroxibenzoaten und Pharmaprodukten.Furthermore, reactions can take place solid / gaseous (for example carboxylation) or liquid / gaseous. This is used in the treatment of acetates, acids, Kolbe-Schmitt reactions, eg. B. BON, Na salicylates, Parahydroxibenzoaten and pharmaceutical products.
Reaktionen flüssig/flüssig erfolgen bei Neutralisationsreaktionen und Umesterungsreaktionen.Reactions liquid / liquid occur in neutralization reactions and transesterification reactions.
Ein Lösen und/oder Entgasen in derartigen Mischknetern findet bei Spinnlösungen für synthetische Fasern, Polyamiden, Polyester und Zellulosen statt.Dissolving and / or degassing in such mixing kneaders takes place in spinning solutions for synthetic fibers, polyamides, polyesters and celluloses.
Ein sogenanntes Flushen findet bei der Behandlung bzw. Herstellung von Pigmenten statt.A so-called Flushing takes place in the treatment or production of pigments.
Eine Solid-State-Nachkondensation findet bei der Herstellung bzw. Behandlung von Polyester, Polycarbonaten und Polyamiden statt, ein kontinuierliches Anmaischen z. B. bei der Behandlung von Fasern, z. B. Zellulosefasern mit Lösungsmitteln, eine Kristallisation aus der Schmelze oder aus Lösungen bei der Behandlung von Salzen, Feinchemikalien, Polyolen, Alkoholaten, ein Compoundieren, Mischen (kontinuierlich und/oder chargenweise) bei Polymeren-Mischungen, Silikonmassen, Dichtmassen, Flugasche, ein Koagulieren (insbesondere kontinuierlich) bei der Behandlung von Polymersuspensionen.A solid state postcondensation takes place in the preparation or treatment of polyester, polycarbonates and polyamides, a continuous Anmaischen z. As in the treatment of fibers, for. As cellulose fibers with solvents, crystallization from the melt or from solutions in the treatment of salts, fine chemicals, polyols, alcoholates, a compounding, mixing (continuous and / or batchwise) in the case of polymer mixtures, silicone compositions, sealants, fly ash, coagulation (in particular continuously) in the treatment of polymer suspensions.
In einem Mischkneter können auch multifunktionale Prozesse kombiniert werden, beispielsweise Erhitzen, Trocknen, Schmelzen, Kristallisieren, Mischen, Entgasen, Reagieren – dies alles kontinuierlich oder chargenweise. Hergestellt bzw. behandelt werden dadurch Polymere, Elastomere, anorganische Produkte, Rückstände, Pharmaprodukte, Lebensmittelprodukte, Druckfarben.In a mixing kneader also multifunctional processes can be combined, for example heating, drying, melting, crystallizing, mixing, degassing, reacting - all this continuously or in batches. This produces and / or treats polymers, elastomers, inorganic products, residues, pharmaceutical products, food products, printing inks.
In Mischknetern kann auch eine Vakuumsublimation/Desublimation stattfinden, wodurch chemische Vorprodukte, z. B. Anthrachinon, Metallchloride, Ferrozene, Jod, metallorganische Verbindungen usw. gereinigt werden. Ferner können pharmazeutische Zwischenprodukte hergestellt werden.In Mischknetern can also take place vacuum sublimation / desublimation, whereby chemical precursors, eg. As anthraquinone, metal chlorides, ferrocenes, iodine, organometallic compounds, etc. are purified. Furthermore, pharmaceutical intermediates can be prepared.
Eine kontinuierliche Trägergas-Desublimation findet z. B. bei organischen Zwischenprodukten, z. B. Anthrachinon und Feinchemikalien statt.A continuous carrier gas desublimation z. B. in organic intermediates, eg. As anthraquinone and fine chemicals instead.
Im Wesentlichen werden einwellige und zweiwellige Mischkneter unterschieden. Ein einwelliger Mischkneter ist beispielsweise aus der
Eine mehrwellige Misch- und Knetmaschine wird in der
Diese bekannten zweiwelligen Mischkneter haben den Nachteil, dass sie aufgrund des achtförmigen Gehäusequerschnitts im Bereich der Verbindung der beiden Wellengehäuse eine Schwachstelle aufweisen. In diesem Bereich entstehen bei der Verarbeitung zäher Produkte und/oder bei Prozessen, die unter Druck ablaufen, hohe Spannungen, die nur durch aufwendige konstruktive Massnahmen beherrscht werden können.These known two-shaft mixing kneaders have the disadvantage that they have a weak point due to the eight-shaped housing cross section in the region of the connection of the two shaft housing. In this area, the processing of tough products and / or processes that take place under pressure, high voltages that can be controlled only by complex design measures.
Ein Mischkneter der oben genannten Art ist beispielsweise aus der
Ferner ist aus der
Aufgabe task
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Füllgrad des Produktes zwischen Einlass und Austrag besser zu kontrollieren.The object of the present invention is to better control the degree of filling of the product between inlet and outlet.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1.To achieve the object, the features of the characterizing part of
Die vorliegende Erfindung findet bevorzugt bei zweiwelligen Maschinen Anwendung. Vom Erfindungsgedanken ist aber auch erfasst, dass die Erfindung bei einwelligen oder mehrwelligen Maschinenanwendung findet. Die Füllmenge selbst kann durch Wagezellen kontrolliert werden, die vorliegende Erfindung bezieht sich vor allem auf die Kontrolle des Füllgrades.The present invention is preferably used in twin-shaft machines. However, it is also covered by the concept of the invention that the invention finds use in single-shaft or multi-shaft machine applications. The filling itself can be controlled by weighing cells, the present invention relates primarily to the control of the degree of filling.
Vorgesehen ist hierfür eine Stauplatte, die einen freien Querschnitt des Gehäuses bzw. eines Durchlasses je nach Anforderung des Produktes verengt oder erweitert. Hierdurch kann die Verweilzeit und vor allem der Füllgrad und damit auch der Durchsatz des Produktes durch das Gehäuse verändert werden, wobei natürlich in diesem Zusammenhang auch die Bearbeitung des Produktes beeinflusst wird (z. B. Granulometrie).Provided for this purpose is a baffle plate, which narrows or widens a free cross-section of the housing or a passage depending on the requirements of the product. In this way, the residence time and above all the degree of filling and thus also the throughput of the product can be changed by the housing, whereby of course the processing of the product is also influenced in this context (eg granulometry).
Beispielsweise bei der Polymerisation wird ein Monomer in den Mischkneter eingegeben und bearbeitet. Die Eingabe kann in einem flüssigen Aggregatzustand erfolgen. Bei der Bearbeitung geht das Produkt infolge der Verdampfung von Lösungsmittel oder dergleichen in einen viskosen Aggregatzustand über und kann letztendlich sogar granuliert werden. Dabei kann es passieren, dass die viskose bzw. pastöse Phase immer weiter in Richtung Wehr wandert und es dann auch zu einer Blockade des Durchlasses kommen kann. Durch die Einstellung des Wehrs bzw. des Durchlasses kann die räumliche Anordnung dieser pastösen Phase in dem Mischkneter bestimmt und begrenzt werden. Dies dient auch der Sicherheit des Betriebs des Mischkneters. Insbesondere auch bei klebrigen Rezepturen hat sich dieses verstellbarer Wehr als ausserordentlich wertvoll herausgestellt. Hier sind auch wesentlich weniger Vernetzer notwendig.For example, in the polymerization, a monomer is charged in the mixing kneader and processed. The input can be made in a liquid state of aggregation. During processing, the product becomes viscous due to evaporation of solvent or the like, and eventually may even be granulated. It can happen that the viscous or pasty phase moves ever further towards the weir and then it can also lead to a blockage of the passage. By adjusting the weir or the passage, the spatial arrangement of this pasty phase can be determined and limited in the mixing kneader. This also serves the safety of the operation of the mixing kneader. Especially with sticky formulations, this adjustable weir has proven to be extremely valuable. Here are also much less crosslinkers necessary.
Bevorzugt befindet sich diese lageveränderbare Stauplatte im Bereich zwischen Gehäuse und Übergang zum Austrag, jedoch soll vom Erfindungsgedanken auch eine andere Positionierung im Gehäuse umfasst sein.Preferably, this position-variable baffle plate is located in the region between the housing and the transition to the discharge, however, the invention is also intended to encompass a different positioning in the housing.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel soll der Stauplatte noch ein feststehendes Wehr zugeordnet werden, wobei die Stauplatte entlang diesem Wehr geführt werden kann. Das Wehr selbst verengt natürlich schon den Gehäusequerschnitt, lässt aber noch einen Durchlass für das Produkt offen. Dieser Durchlass kann dann in seinem Querschnitt durch die lageveränderbare Stauplatte verändert werden.In a preferred embodiment, the baffle plate is still to be assigned a fixed weir, wherein the baffle plate can be guided along this weir. Of course, the weir itself already narrows the housing cross-section, but still leaves a passage for the product open. This passage can then be changed in its cross section through the variable position baffle plate.
Ein weiterer Gedanke der Erfindung bezieht sich darauf, dass die Wellen nicht nur das Gehäuse selbst durchziehen, sondern auch einen anschliessenden Austrag, wobei auf der Welle auch im Bereich des Austrags zusätzliche Transportelement, die ggf. das Produkt auch nochmals bearbeiten können, vorgesehen sind. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können dabei Transportelemente vorgesehen werden, die das Produkt nach unten in den Austrag drücken und/oder Elemente, die das Produkt rückfördern. Hierdurch wird eine Verstopfung in dem Austrag mit Sicherheit vermieden.Another idea of the invention relates to the fact that the waves not only pull through the housing itself, but also a subsequent discharge, wherein on the shaft in the region of the discharge additional transport element, which may optionally edit the product again, are provided. In a preferred embodiment, transport elements may be provided which push the product down into the discharge and / or elements which return the product. As a result, a blockage in the discharge is avoided with certainty.
Ein weiterer Gedanke der vorliegenden Erfindung bezieht sich darauf, dass die Welle selbst in zumindest zwei Temperierzonen aufgeteilt wird, die mit einem Temperiermedium beaufschlagt sind. Dabei kann das Temperiermedium unterschiedlich temperiert sein, so dass in einem Bereich eher ein Aufheizen des Produktes und in einem anderen Bereich eher ein Abkühlen des Produktes erfolgt.Another idea of the present invention relates to the fact that the shaft itself is divided into at least two tempering zones, which are acted upon by a tempering medium. In this case, the temperature control can be tempered differently, so that in one area rather a heating of the product and in another area is rather a cooling of the product.
Ferner ist vorgesehen, dass dem Austrag ein eigener Brüdenabzug zugeordnet wird. Dies hat den Vorteil, dass das Produkt im Austrag selbst noch von Brüden umfangen ist, was quasi eine Schmierung des Produktes bewirkt, so dass ein Anhaften an den Wänden des Austrags vermieden wird.It is further provided that the discharge is assigned a separate vapor withdrawal. This has the advantage that the product in the discharge itself is still surrounded by vapors, which causes quasi a lubrication of the product, so that adhesion to the walls of the discharge is avoided.
Die Abwesenheit von irgend einem Dom/Stutzen zwischen Einlass und Austrag erlaubt die Möglichkeit, die Maschine mit einem kontrollierten hohen Füllgrad zu fahren. Dies ist vor allem dann wichtig, um mögliche Klumpen zu verkleinern. Diese Fahrweise gilt „Lump free Prozess”.The absence of any dome / neck between inlet and outlet allows the possibility of driving the machine with a controlled high degree of filling. This is especially important in order to reduce possible clumps. This driving style is "lump free process".
Das Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung soll vor allem zur Herstellung von sogenannten Superabsorbern angewendet werden. Superabsorber sind Polymere, die ein Vielfaches ihres Eigengewichts an Flüssigkeit aufnehmen können. Im vorliegenden Fall sollen sie speziell und bevorzugt aus Acrylsäure und Natriumacrylat durch Homo- und Copolymerisationen hergestellt werden, wobei zusätzlich Wasser in dem in die Vorrichtung eingebrachten Produkt enthalten ist. Nach der Polymerisation erfolgt in der Regel eine Trocknung, eine Mahlung, Sichtung, Oberflächenbeschichtung und ein anschliessendes Absacken.The method and the device according to the invention should be used above all for the production of so-called superabsorbers. Superabsorbents are polymers that are many times their own weight can absorb liquid. In the present case, they are to be prepared especially and preferably from acrylic acid and sodium acrylate by homo- and copolymerization, in which case water is additionally present in the product introduced into the device. After the polymerization, as a rule, drying, milling, sifting, surface coating and subsequent sagging occur.
Gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in dem Gehäuse eine Homo- und/oder Copolymerisation von Polymeren aus Monomeren durchgeführt, welche zu gelartigen Produkten führen, wobei die Polymermatrix ein Zerteilen des Polymeres unter Einwirkung von Scherung zulässt und somit sich die entstehenden Partikeln als Schüttung verhalten.According to one embodiment of the present invention, a homo- and / or copolymerization of polymers of monomers is carried out in the housing, which lead to gel-like products, wherein the polymer matrix allows a division of the polymer under the action of shear and thus behave the resulting particles as a bed ,
Beispiele hierfür sind Polymere aus den Monomeren Acrylsäure, Natriumacrylat, Acrylamide, Polyvinylalkohole und biologisch abbaubare Stoffe wie Cellulose, Cellulosederivate, Polysaccharide und Polyasparagin. Diese und weitere Beispiele sind dem Fachmann aus der Referenz Buchholz (Edition 1998) geläufig.Examples include polymers of the monomers acrylic acid, sodium acrylate, acrylamides, polyvinyl alcohols and biodegradable substances such as cellulose, cellulose derivatives, polysaccharides and polyasparagine. These and other examples are familiar to those skilled in the reference Buchholz (Edition 1998).
Die Polymerisation beginnt mit dem Einbringen des Monomer in bevorzugt einen Mischkneter der oben genannten Art. Dieser Mischkneter soll bevorzugt ein Längen/Durchmesser – Verhältnis von 1–6 aufweisen. Bevorzugt handelt es sich um einen zweiwelligen Mischkneter mit einem horizontal liegenden Gehäuse und einem Drehzahlverhältnis der Wellen von 1:1. Dank axial versetzt angeordneten Misch-/Knet-/Putz- und Transportelementen (kurz Knetelemente) auf den Wellen wird das Gehäuse zu 100% gereinigt. Die Wellen und das Gehäuse und bevorzugt ebenso auch Scheibenelemente als Teile der Knetelemente auf den Wellen sollen temperierbar sein.The polymerization begins with the introduction of the monomer into preferably a mixing kneader of the abovementioned type. This mixing kneader should preferably have a length / diameter ratio of 1-6. It is preferably a two-shaft mixing kneader with a horizontal housing and a speed ratio of the waves of 1: 1. Thanks to axially offset mixing / kneading / cleaning and transport elements (short kneading elements) on the shafts, the housing is cleaned to 100%. The shafts and the housing and preferably also disc elements as parts of the kneading elements on the shafts should be tempered.
Vor dem Einbringen in den Mischkneter erfolgt eine Zugabe von Additiven, insbesondere von Initiatoren, welche den Polymerisationsvorgang starten. Im Kneter durchläuft das Produkt eine viskose Phase und geht dann in eine feste Phase über. Dies erfolgt bevorzugt nach 50% und insbesondere nach 50–80% der Verfahrensraumlänge in dem Gehäuse.Before being introduced into the mixing kneader, additives, in particular initiators, which start the polymerization process, are added. In the kneader, the product passes through a viscous phase and then goes into a solid phase. This is preferably done after 50% and in particular after 50-80% of the process space length in the housing.
Bei einem Mischkneter ist vor allem hervorzuheben, dass ein durchgängiger Produktraum von dem Eintrag bis zum Austrag vorhanden ist, aber auch, im Gegensatz zu einem Extruder, ein durchgängiger Gasraum. Dies bedeutet, dass der Gehäuseraum oberhalb des mit Produkt gefüllten Raumes zwischen Eintrag und Austrag zur Aufnahme von Verdampfungsbestandteilen, insbesondere von Lösungsmitteln, offen ist. Im vorliegenden Fall wird ein Füllgrad insbesondere auf 40–100% eingestellt. Bei Letzterem wäre allerdings kein freier Gasraum mehr vorhanden, was in seltenen Fällen vorkommt.In a mixing kneader, it should be emphasized above all that a continuous product space from the entry to the discharge is present, but also, in contrast to an extruder, a continuous gas space. This means that the housing space above the product-filled space between entry and discharge for receiving evaporation components, in particular of solvents, is open. In the present case, a degree of filling is set in particular to 40-100%. In the latter, however, no free gas space would be available, which occurs in rare cases.
Durch den Wärmeeintrag durch den Kontakt mit den beheizbaren Flächen, aber auch durch den Wärmeeintrag infolge der mechanischen Scherung zwischen dem Produkt und den bewegten Knetelementen innerhalb des Gehäuses des Mischkneters erfolgt ein starkes Aufheizen des Produktes, dass kontrolliert werden sollte, damit das Produkt nicht geschädigt wird. Dies geschieht vor allem durch eine Verdampfungskühlung, wodurch in gewissem Umfange auch eine Vortrocknung erfolgen kann.Due to the heat input by the contact with the heated surfaces, but also by the heat input due to the mechanical shear between the product and the moving kneading elements within the housing of the mixing kneader, a strong heating of the product that should be controlled so that the product is not damaged , This is done mainly by evaporative cooling, which can be done to a certain extent, a pre-drying.
Gemäss der vorliegenden Erfindung befindet sich gegen Ende des Gehäuses ein Hindernis, insbesondere eine Stauplatte. Im Bereich vor der Stauplatte wird das während des Verfahrens aus dem Produkt hergestellte Polymer zerkleinert und insbesondere granuliert. Dies geschieht bevorzugt schon bei einem Übergang der viskosen Phase in die feste Phase, wenn das Polymer gelartig wird. Vorteilhafterweise weisen die oben erwähnten Knetelemente und insbesondere darauf angeordnete Knetbarren einen Winkel auf, mit dem das Gel geschnitten wird. Hierdurch wird der Granuliervorgang wesentlich erleichtert und verbessert.According to the present invention, there is an obstacle towards the end of the housing, in particular a baffle plate. In the area in front of the baffle plate, the polymer produced from the product during the process is comminuted and in particular granulated. This is preferably done already at a transition of the viscous phase in the solid phase, when the polymer becomes gel-like. Advantageously, the above-mentioned kneading elements and in particular kneading bars arranged thereon have an angle at which the gel is cut. As a result, the granulation is much easier and improved.
Die Anordnung der Stauplatte soll so ausgestaltet werden, dass die Polymerpartikel gleichmässig verteilt werden und grosse Agglomerate zu feinen Partikeln zerkleinert werden. Dabei ist der Zerteilungsmechanismus vor der Stauplatte so geartet, dass, bedingt durch die hydrostatische Höhe, welche in der Schüttung vor der Stauplatte vorliegt und der durch das Festbett laufenden Knetbarren und deren Interaktion, die Partikelagglomerate zerteilt werden und durch die Art der Zerteilung Unterkorn vermieden wird. Dabei kann die Partikelgrössenverteilung durch eine Variation der Drehzahl der Wellen eingestellt werden. Ebenfalls erfolgt eine Einstellung durch die gewählte Höhe der Stauplatte in dem Gehäuse.The arrangement of the baffle plate should be designed so that the polymer particles are evenly distributed and large agglomerates are crushed to fine particles. In this case, the dewatering mechanism in front of the baffle plate is such that, due to the hydrostatic height, which is present in the bed before the baffle plate and running through the fixed bed kneading bar and their interaction, the particle agglomerates are divided and by the type of fragmentation undersize is avoided , In this case, the particle size distribution can be adjusted by a variation of the rotational speed of the waves. Also, adjustment is made by the selected height of the baffle plate in the housing.
Die Stauplatte ist so einstellbar, dass bevorzugt im Bereich des Eingriffs von Knetelemente beider Wellen ausgetragen wird.The baffle plate is adjustable so that is preferably discharged in the area of engagement of kneading elements of both waves.
Das granulierte Polymer wird über die Stauplatte gefördert und gelangt anschliessend in einen bevorzugt vertikalen Austragsschacht und zu den Folgeaggregaten für die Behandlung des Produktes. Dabei sollen nach der Stauplatte auf der Welle Reinigungsorgane angebracht sein, die einen Verschluss des Austrags verhindern.The granulated polymer is conveyed through the baffle plate and then passes into a preferably vertical discharge chute and to the following units for the treatment of the product. there should be attached after the baffle plate on the shaft cleaning members that prevent a closure of the discharge.
Durch die Art der im Kneter entstandenen Partikeln mit einer homogenen Partikelverteilung kann eine konvektive nachgeschaltete Trocknung mit deutlich reduzierten, bis zu 10%, teilweise bis zu 20–30%, weniger Trocknungsleistung erfolgen.Due to the nature of the particles formed in the kneader with a homogeneous particle distribution, a convective downstream drying with significantly reduced, up to 10%, sometimes up to 20-30%, less drying performance.
Ebenfalls durch die Art der im Kneter entstandenen Partikeln mit einer homogenen Partikelverteilung entsteht in der Trocknung nachgeschalteten Mahlung und Sichtung deutlich weniger Unterkorn, bezogen auf die eingesetzte Acrylsäuremenge, nämlich kleiner 10% bis zu kleiner 5% weniger Unterkorn.Also due to the nature of the particles produced in the kneader with a homogeneous particle distribution results in the drying downstream grinding and sighting significantly less undersize, based on the amount of acrylic acid used, namely less than 10% to less than 5% less undersize.
Ebenfalls durch die Art der im Kneter entstandenen Partikel mit einer homogenen Partikelverteilung können diese in einer effektiven Weise nach benetzt werden. Auch hier kann eine nachfolgende Trocknung mit weniger Trocknungsleistung erfolgen.Also due to the nature of the particles formed in the kneader with a homogeneous particle distribution, they can be wetted in an effective manner. Again, a subsequent drying can be done with less drying power.
Insgesamt entsteht durch die Art der im Kneter entstandenen Partikeln mit einer homogenen Partikelverteilung ein Produkt von wesentlich höherer Qualität.Overall, due to the nature of the particles formed in the kneader with a homogeneous particle distribution, a product of significantly higher quality is produced.
Figurenbeschreibungfigure description
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing; this shows in
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung P zur Durchführung von mechanischen, chemischen und/oder thermischen Prozessen weist ein Gehäuse
Das Gehäuse selbst ist von zwei Wellen
An das Gehäuse
Ein Transportbarren
Im unteren Bereich des Austrags
Auf den Austrag
Beim Übergang zwischen Gehäuse
Seitlich an dem Gehäuse ist ferner eine Eintragsdoppelschnecke (EDS)
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Ein beliebiges Produkt, bei dem in der Vorrichtung P mechanische, chemische und/oder thermische Prozesse durchgeführt werden sollen, wird in den Einlass
Any product in which mechanical, chemical and / or thermal processes are to be carried out in the device P is introduced into the
Im Bereich der ersten Zone der Welle vor der Wand
Infolge des Wehrs
Danach gelangt das Produkt in den Austrag
In den
Gemäss
Gemäss
Gemäss
Die Abwesenheit von irgendeinem Dom/Stutzen zwischen Einlass und Austrag bietet die Möglichkeit, einen kontrollierten hohen Füllgrad zu fahren. Das ist vor allem interessant, um mögliche Klumpen zu zerkleinern. Diese Fahrweise wird auch als „lump free process” bezeichnet. Bezugszeichenliste
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 19940521 A1 [0020] DE 19940521 A1 [0020]
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