DE10357183A1

DE10357183A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Ausdampfen von Monomeren und anderen flüchtigen Bestandteilen aus Polymerschmelzen

Info

Publication number: DE10357183A1
Application number: DE10357183A
Authority: DE
Inventors: Uwe Hucks; Thomas Dr. König; Melanie Dr. Moethrath
Original assignee: Bayer MaterialScience AG
Current assignee: Covestro Deutschland AG
Priority date: 2003-12-06
Filing date: 2003-12-06
Publication date: 2005-06-30
Also published as: CN1914233A; US20050197489A1; WO2005054308A1; EP1692193A1; TWI354681B; CN1914233B; US7060788B2; KR101155256B1; KR20070000409A; JP2007513228A; TW200535165A

Abstract

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Ausdampfen flüchtiger Bestandteile wie Lösemittel oder Monomere aus Polymeren, die Verwendung dieser Vorrichtungen zum Ausdampfen flüchtiger Bestandteile aus Polymeren, Verfahren zum Ausdampfen flüchtiger Bestandteile aus Polymeren, die damit erhältlichen Polymere sowie Produkte aus diesen Polymeren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausdampfen flüchtiger Bestandteile wie Lösemittel oder Monomere aus Polymeren, die Verwendung dieser Vorrichtung zum Ausdampfen flüchtiger Bestandteile aus Polymeren, ein Verfahren zum Ausdampfen flüchtiger Bestandteile aus Polymeren, die damit erhältlichen Polymere sowie Produkte aus diesen Polymeren.
Das Entfernen von flüchtigen Bestandteilen aus Polymerschmelzen ist in der Regel einer der letzten Verfahrensschritte bei der Herstellung von Polymeren. Die zu entfernenden flüchtigen Bestandteile können Lösemittel sein, die für die Herstellung des Polymeren benutzt wurden oder Reste nicht umgesetzter Monomere nach abgeschlossenen Um- oder Veresterungen oder Polymerisationen sowie Abspaltprodukte aus Um- oder Veresterungen.
Unter flüchtigen Bestandteilen werden dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung alle flüchtigen Verunreinigungen wie Monomere, das sind alle Ausgangsstoffe, sowie flüchtige Komponenten aller Art wie z. B. Lösemittel, niedermolekulare Reaktionsprodukte, Abspaltprodukte aus der Reaktion, sowie Zersetzungs- und Spaltprodukte, die während der Reaktion entstehen, sowie auch alle Nebenverbindungen, die über die Einsatzstoffe eingetragen werden, verstanden. Unter niedermolekularen Reaktionsprodukten im Zusammenhang mit den Restmonomeren sind im weiteren Polykondensationsgrade bis 3 zu verstehen.
Das Entfernen solcher Bestandteile ist notwendig, da solche Begleitstoffe in der Regel zu Mängeln in den Materialeigenschaften wie Thermostabilität, Verarbeitbarkeit, Fließverhalten etc. führen. Derartige flüchtige Bestandteile können auch zu unerwünschten Geruchsbelästigungen führen und/oder gesundheitlich bedenklich sein.
Abhängig von der Viskosität der von den flüchtigen Bestandteilen zu befreienden Polymerschmelzen sind verschiedene Vorrichtungen bzw. Verfahren bekannt. Bekannte Vorrichtungen für diese Aufgabe sind bei Polymerschmelzen beispielsweise Dünnschichtverdampfer oder Filmtruder, Schneckenmaschinen, Strangverdampfer oder Rohrverdampfer.

Eine Entfernung von flüchtigen Bestandteilen auf chemischem Wege wird beispielsweise in der EP 0 768 337 A1 beschrieben. Die Entfernung erfolgt durch Zusatz von CH-aciden organischen Verbindungen. Die chemische Umwandlung von Restmonomeren führt gegebenenfalls zu Produkten mit unerwünschter ökologischer Relevanz, welche den Einsatz der Produkte in der Praxis deutlich erschwert. Auch ist dieses Verfahren nicht zur Entfernung von Restlösemittel verwendbar.

Unter den gleichen Mängeln leidet das Verfahren zur Reduzierung von Restmonomeren mit ungesättigten Fettsäuren nach der US 4 215 024 .

Ein anderes bekanntes Verfahren beschreibt die Reduzierung von Restmonomeren durch Behandlung der Formmassen mit Elektronenstrahlen, wie in der DE 2 843 292 A1 beschrieben. Das Verfahren ist jedoch im großtechnischen Maßstab viel zu aufwändig. Als ebenso aufwändig erweist sich ein in EP 0 798 314 A1 beschriebenes Verfahren zur Entfernung von Restflüchtigen durch Injektion von überkritischen Lösungsmitteln oder Gasen in die Polymerschmelze mit anschließender Entspannung.

Übliche und gängige Verfahren basieren auch auf der Entfernung von flüchtigen Bestandteilen mit Hilfe von mechanisch unterstützten Systemen. So werden Extruder, wie beispielsweise in US 4 423 960 , DE 2 721 848 C2 , EP 0 411 510 B1 oder in „Entgasen von Kunststoffen in mehrwelligen Schneckenmaschinen", Kunststoffe 71 (1981), Seiten 18–26, Entgasungszentrifugen ( US 4 940 472 ), Friktionskompaktierung ( EP 0 460 450 A2 ) oder Dünnschichtverdampfer ( DE 1 925 063 A1 oder EP 0 267 025 A1 ) verwendet. Diese Verfahren haben üblicherweise eine kurze Verweilzeit im Bereich von wenigen Minuten.

Alle oben genannten mechanisch unterstützten Verfahren weisen den Nachteil auf, dass schwere bewegte Teile in Geräten benötigt werden, die sich mit hohen Drehzahlen und Umlaufgeschwindigkeiten bewegen. Dies führt zu kostenintensiven, störungs- und verschleißanfälligen Apparaten oder Maschinen. Um eine hinreichende Entgasungseffektivität zu erreichen, ist eine häufige Umwälzung des Produktes erforderlich. Bei den kurzen Verweilzeiten sind hohe Temperaturen einerseits erforderlich, um die Diffusionskoeffizienten und die physikalischen Gleichgewichte der flüchtigen Komponenten zu günstigen Werten zu verschieben. Andererseits treten solche hohen Temperaturen unvermeidbar auf, da das häufige Umwälzen des Produktes zu hohem Energieeintrag führt. Dem Fachmann ist bekannt, dass durch hohe Temperaturen unerwünschte Reaktionen in Polymeren stark gefördert und beschleunigt werden. Das Ergebnis solcher Reaktionen sind unerwünschte Qualitätseinbußen wie beispielsweise Farbverschlechterungen und/oder Bildung von Gelkörpern, Partikeln oder Stippen sowie Verzweigerstrukturen oder auch Rückspaltung zu Monomeren. Die mechanische Energie wird meist aus elektrischer Energie erzeugt, was gegenüber dem Einsatz von Primärenergie zu höheren Kosten führt. Typische Energieeinträge solcher Verfahren liegen im Bereich von 0.05 bis 0.2 kWh/kg Produkt.

Weiterhin sind dem Fachmann sogenannte statische Entgasungsverfahren bekannt, die mechanische Energie nur über Pumpen, meist Zahnradpumpen, eintragen. Diese statischen Verfahren arbeiten so, dass eine Polymerschmelze, gegebenenfalls mit Zusatzstoffen, in einen Ent gasungsbehälter eingebracht wird, in der flüchtige Bestandteile verdampfen und gasförmig abgezogen werden. Derartige Verfahren sind oft mehrstufig.

Ein Beispiel für ein statisches Verfahren ist DE 10 031 766 A1 . Dort wird ein zweistufiges, kontinuierliches Verfahren zur Entgasung von Styrol-Copolymeren beschrieben, in dem in einer ersten Stufe in einem Rohrbündelwärmetauscher unter Verdampfung von flüchtigen Bestandteilen bei gleichzeitigem Energieeintrag die Konzentration von Polymer auf über 99,8 Gew.-% gebracht wird und in einer zweiten Stufe, einem Strangverdampfer, ohne Zwischenüberhitzung die Endkonzentration erreicht wird.

Ein Strangverdampfer arbeitet über die Ausbildung von in einem Schacht frei fallenden Schmelzesträngen, also ohne Zuführung mechanischer Energie. In dem Schacht werden die Stränge bei erhöhten Temperaturen in der Regel einem Vakuum ausgesetzt. Die Bauhöhen solcher Apparate sind begrenzt und damit auch die Verweilzeit, in der die Ausdampfung stattfinden kann. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens liegt in der sehr großen Anzahl an Bohrungen, die für ein gutes Entgasungsergebnis im Strangverdampfer benötigt wird. Die Durchmesser der Bohrungen liegen im unteren, einstelligen Millimeterbereich, die Anzahl liegt bei Durchsätzen von wenigen Tonnen pro Stunde im Bereich von zig- und hunderttausend Bohrungen. Das ist nachteilig. Bei der Vielzahl der Bohrungen ist zu befürchten, dass Verstopfungen sowie Störungen im Strömungsbild beim Austritt aus der Bohrung durch Stippen und Quellkörper auftreten können. Schließlich ist die Effektivität eines Strangverdampfers von der Stabilität der Stränge abhängig, die in komplexer Weise von der Rheologie des Produktes, den Strömungsverhältnissen im Gasraum des Strangverdampfers, der Geometrie, der Qualität der Bohrungen und der Temperatur abhängt. Konstante Verfahrensbedingungen sind also schwierig einzustellen und zu steuern.

Ein weiteres Beispiel für ein statisches Verfahren ist US 4 699 976 . Dort wird ein zweistufiges, kontinuierliches Verfahren zur Entgasung von kautschukhaltigen Styrolpolymeren beschrieben. Dieses Verfahren verwendet zwei Entgasungsstufen, die mit Rohrbündelwärmeübertragern ausgerüstet sind. In der ersten Stufe wird die Polymerlösung auf einen Restgehalt an flüchtigen Bestandteilen zwischen 3 % und 15 % aufkonzentriert. In der zweiten Stufe wird dann auf die gewünschte Endkonzentration eingedampft. Innerhalb der Rohre tritt dabei Aufschäumen auf. Dieses Verfahren ist jedoch nicht anwendbar, wenn die Konzentration an flüchtigen Bestandteilen so niedrig ist, dass die Polymerschmelze mangels entstehender Gasvolumina nicht aufschäumt.

In „Neue Mischverfahren mit geringem Energiebedarf für Polymerherstellung und -aufbereitung", Chemische Industrie (1985) 37 (7), Seiten 473 bis 476, wird ein statisches Verfahren beschrieben, in dem vor der letzten Stufe ein Schleppmittel mit dem Polymer vermischt wird, bevor das Produkt in die letzte Stufe, in einen Entgasungsbehälter, eingebracht wird. Als Schleppmittel werden, wie dem Fachmann vertraut ist, vor allem inerte Gase wie beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxid oder aber auch Wasser verwendet. In EP 0 027 700 A2 wird ein inertes Schleppmittel aus der Gruppe von Wasser, Stickstoff, Kohlendioxid oder Kohlenwasserstoffen mit eins bis vier Kohlenstoffatomen mit einer Polymerlösung gemischt und in eine Kammer geflasht. Beide vorgenannten Verfahren haben Nachteile. Inerte Gase verringern die Leistung der Kühler, in denen die flüchtigen Bestandteile kondensiert werden sollen und vergrößern das von dem Vakuumsystem zu fördernde Volumen, wodurch das Verfahren teurer wird. Der Einsatz von Wasser ist nachteilig, weil dadurch die Temperatur der Kondensatoren auf oberhalb 0°C beschränkt werden muss, um Einfrieren zu verhindern und dadurch die Leistung des Kondensationssystems eingeschränkt wird, was wiederum durch eine größere und teurere Vakuumanlage kompensiert werden muss. Auch kann Wasser mit verschiedenen Polymeren unter Abbau des Molekulargewichtes und Verschlechterung der Eigenschaften reagieren.

Die Konzentration an Restflüchtigen ist dann im thermodynamischen Gleichgewicht, wenn das Produkt bei idealem Stoffübergang mit dem Gas in der Ausdampfvorrichtung bei der gewählten Temperatur und dem gewählten Druck bei einer ausreichenden Verweilzeit im Gleichgewicht ist, das heißt, die Konzentration sich nicht mehr ändert. Veränderungen chemischer Natur durch thermische Prozesse, wie Rückspaltung, Zersetzung und ähnliches, können diese Aussage stark einschränken und sind in der Definition nicht berücksichtigt. Diese Definition ist dem Fachmann geläufig. Um in einer Vorrichtung überhaupt entgasen zu können, muss die Konzentration an Restflüchtigen im Produkt immer höher sein, als sie dem thermodynamischen Gleichgewicht entspricht. Ein Entgasungsapparat ist dann besonders gut, wenn die Konzentrationen der auszudampfenden Bestandteile in seinem Austritt möglichst nahe an dem thermodynamischen Gleichgewicht liegen, wobei aus physikalischen Gründen diese nicht unterschritten werden können.

Statische Verfahren der oben genannten Art haben nun den Nachteil, dass sie pro Stufe nur einen einzigen Entgasungsschritt zur Annäherung an das thermodynamische Gleichgewicht zulassen und ermöglichen, bevor das Produkt wieder aus der Stufe ausgetragen wird. Ist aus Gründen der Entgasungseffektivität in der einzelnen Stufe beispielsweise für die Konzentration einer flüchtigen Komponente nur eine Reduktion um den Faktor 3 gegenüber dem Eintrittswert möglich, die Aufgabe der Entgasung jedoch eine Reduktion um den Faktor 20 gegenüber dem Eintrittswert, so ist eine dreistufige Anlage erforderlich. Es ist klar, dass dieses kostenintensiv, sehr aufwändig und daher möglichst zu vermeiden ist.

Die genannten Vorrichtungen sind Apparate mit ausnahmslos kurzen Verweilzeiten. Die kurzen Verweilzeiten werden angestrebt, um die thermische Belastung für die Produkte zu reduzieren, weil dem Fachmann geläufig ist, dass thermische Belastungen zu unerwünschten Qualitätsein bußen wie beispielsweise Farbverschlechterungen und/oder zur Bildung von Partikeln oder Stippen durch Neben- und Zersetzungsreaktionen führen. Die kurzen Verweilzeiten beziehen sich nur auf die Zustände, in denen das Produkt hohe Oberflächen pro Masseneinheit in der Ausdampfvorrichtung hat, also nicht sogenannte Sümpfe, in denen das Produkt vor dem Austragen aus der Verdampfervorrichtung versammelt wird. Hier ist die Oberfläche pro Masseneinheit gering.

Um das Ziel, geringe Restgehalte von Lösemitteln oder Monomeren zu erreichen, werden bei den bekannten, mechanisch unterstützten Verfahren bzw. Vorrichtungen die Temperaturen hochgefahren, eine intensive Oberflächenerneuerung, meist durch hohen Energieeintrag, realisiert sowie beste Vakua angestrebt, um möglichst in kurzen Verweilzeiten effektiv ausdampfen zu können. Um bei geringen Verweilzeiten arbeiten zu können, müssen die wirksamen Parameter wie Temperatur, hoher mechanischer Energieeintrag für schnelle Oberflächenerneuerung und Vakua ausgereizt werden. Die Parameter Diffusion und Stoffübergang, die ebenfalls von großer Bedeutung sind, sind produktspezifische, physikalische, von der Temperatur abhängige Größen und nur in diesem Rahmen beeinflussbar.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren führen jedoch häufig als Folge hoher Produkttemperaturen zu partiellen Veränderungen der Produkte. Diese Veränderungen finden ihren Ausdruck beispielsweise in Farbverschlechterungen und Partikelbildung durch Neben- und Zersetzungsreaktionen. Die Bildung von Partikeln oder auch Stippen erfordert einen erhöhten Filtrieraufwand. Filteranlagen für viskose Produkte sind aufwändig und wegen hoher Druckgefälle schwierig zu betreiben. Oft werden die Temperaturen erhöht, um die Schmelzviskositäten der Produkte zu reduzieren und dadurch die Druckgefälle zu mindern. Die Temperaturerhöhung wirkt sich aber wiederum unvorteilhaft auf die Qualität der Produkte aus.

Es bestand somit, ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe, eine Vorrichtung verfügbar zu machen, welche die im Stand der Technik genannten Nachteile vermeidet und zu guten Ergebnissen bei der Ausdampfung flüchtiger Bestandteile und bei den Produktqualitäten führt.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass eine Vorrichtung aus rotierenden Ringlochscheiben in liegenden Zylindern keine Überhöhung der Produkttemperatur erfordert und die Ausdampfung der flüchtigen Bestandteile auf vergleichsweise mäßigem Temperaturniveau erfolgen kann. Überraschend zeigen sich trotz der dort höheren Verweilzeiten, dass die in diesem Apparat hergestellten Produkte eine gute Qualität haben. Es zeigte sich auch, dass es vorteilhaft und effektiv für das Ausdampfen ist, dass die Polymerschmelze über längere Zeit den Ausdampfbedingungen – Temperatur und Vakuum – ausgesetzt ist und in der Vorrichtung die Schmelze immer wieder aus dem Sumpf entnommen und somit ständig neue Oberflächen bildend, dem Vakuum ausgesetzt und eine Rückvermischung ausgedampfter mit noch nicht ausgedampfter Polymer schmelze vermieden wird. Die höheren Verweilzeiten erlauben niedrigere Temperaturen, was sich sehr produktschonend auswirkt. Weiter zeigt sich von besonderem Vorteil, das die Bewegung der Schmelze auch bei unterschiedlichen Durchsätzen durch die Drehzahl des Rotors, d.h. der Ringlochscheiben, von außen bestimmt und kontrolliert werden kann. Bei vielen anderen Vorrichtungen ändern sich bei wechselnden Durchsätzen die Strömungsprofile und Verweilzeiten und damit die Voraussetzungen für gleichbleibende Ergebnisse. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich eine Verweilzeitänderung als Folge wechselnder Durchsätze, die immer eine Auswirkung auf das Ausdampfergebnis hat, leicht durch eine Füllgrad- und Drehzahlanpassung korrigieren.

Besondere Vorteile der erfindungsgemäßen Ausdampfvorrichtung sind die kaskadierende Wirkung, die verlängerten Verweilzeiten, die dann auch geringere Temperaturen ermöglichen, die ständig erneuerten Oberflächen durch Rotation und dadurch die kontinuierliche Filmbildung und Reckung der Filme beim Ablaufen von den Scheiben, die möglichen hohen Durchsätze pro Zeiteinheit in der erfindungsgemäßen Ausdampfvorrichtung sowie die Unabhängigkeit von Strömungsprofilen, wie sie in anderen Abdampfanlagen besteht. Unter kaskadierende Wirkung wird verstanden, das aufgrund der Durchströmung des Apparates vom Ein- zum Austritt das von den Scheiben ablaufende Produkt mit eben dieser Strömung zum Austritt hin transportiert und nicht mit frisch zulaufendem Produkt vermischt wird. Vielmehr wird Schmelze, sich bereits teilweise dem Gleichgewicht angenähert hat, wieder durch die Scheiben mitgenommen und wieder entgast. Hierdurch entsteht die sog. kaskadierende Wirkung, die auch als eine Gliederung des Apparates in mehrere Stufen, ähnlich wie in einer Kolonne oder bei einer Rührbehälterkaskade verstanden werden kann. Die Oberflächenbildungsraten sind wegen der Kaskadierung denen anderer Ausdampfanlagen sehr weit überlegen. Weiter ist vorteilhaft, die Schmelzen bei geringen Förderdrucken in die Ausdampfvorrichtung einzubringen; diese sind z. B. bei Strangverdampferanlagen wegen der sehr vielen Düsen und der gleichmäßigen Verteilung über alle Düsen unvergleichlich höher. Ein weiterer Vorteil ist der geringe mechanische Energieeintrag als Folge geringer Drehzahlen, wodurch Produktstress durch erhöhte Temperaturen und erhöhtes Scherfeld ausgeschlossen wird. Die weitere Verarbeitung der monomerreduzierten Schmelzen kann ohne weitere Temperaturkorrektur, also bei schonenden Bedingungen, durchgeführt werden, ohne dass die Schmelzen wegen zu hoher Temperaturen, beispielsweise hinter Extrudern oder Dünnschichtverdampfern, für weitere Verfahrensoperationen abgekühlt werden müssen.

Die eingetragene Leistung bei einem derartigen Apparat kann sehr niedrig sein, im Bereich von 0.01 kWh/kg. Daher ist die Temperaturerhöhung, der das Produkt in diesem Apparat ausgesetzt wird, niedrig. Da die Innenfläche des Apparates, die für den Wärmeübergang zur Verfügung steht im Verhältnis zum Durchsatz sehr groß ist, ist jedoch auch eine Erwärmung oder gegebenenfalls Abkühlung des Produktes über die Wandtemperatur erreichbar.

Die große Verweilzeit und die gute Oberflächenerneuerung des Apparates macht es möglich, die Ausdampfleistung des Apparates in der Regel ohne Temperaturerhöhung zu erreichen.

Insbesondere besitzt diese Vorrichtung nicht den Nachteil der statischen Apparate, dass nur eine einzige Stufe zur Annäherung an das thermodynamische Gleichgewicht möglich ist. Daher kann dieser Apparat bei gleichem Prozessdruck deutlich niedrigere Gehalte an Restflüchtigen erreichen als statische Apparate.

Der Fachmann hätte nicht erwartet, das unter den Bedingungen verlängerter Verweilzeiten hervorragende Produktqualitäten zu erhalten sind.

Die Aufgabe wurde überraschenderweise durch eine Vorrichtung gelöst, die unter Schwerkrafteinwirkung ständig freie Filme bildet und eine hohe Filmbildungsrate hat. Das wird mit rotierenden Lochscheiben in Form von Kreisringen, die auf einer Mittelwelle, die bevorzugt aus einem gelochten Hohlzylinder besteht, befestigt sind, erreicht. Die Anordnung aus Mittelwelle und Kreisringen wird auch gemeinsam als Rotor bezeichnet.

Die Kreisringe sind so gelocht, dass das Verhältnis zwischen Gesamtfläche des Kreisringes zur von den Stegen zwischen den Löchern eingenommenen Fläche von 2,2 bis 6,5, bevorzugt von 2,5 bis 5 haben. Besonders günstig ist es, den äquivalenten Lochdurchmesser gemäß der Formel A = x(η2/(kg2m–5s–2))1/3 zu wählen. Der äquivalente Lochdurchmesser A ist hierbei definier als Durchmesser eines Kreises gleicher Fläche. Der dimensionslose Zahlenfaktor x kann zwischen 0,002 und 0,030, bevorzugt zwischen 0,004 und 0,016 variieren. η ist die kinematische Schmelzviskosität in Pas.

Die Drehzahl des Rotors ist günstigerweise zwischen 0,3 und 10 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt zwischen 0,5 und 5 Umdrehungen pro Minute, besonders bevorzugt zwischen 0,8 und 3 Umdrehungen pro Minute. Die Filmbildungsrate ist hierbei größer als 5 und bevorzugt größer als 10. Sie ist definiert als Verhältnis aus der Menge desjenigen Materials, das von der rotierenden Scheibe hochgezogen und in Form eines freien Filmes wieder nach unten abfließt, zur Gesamtmenge des Durchsatzes des Reaktors.

Die Löcher können in unterschiedlichen geometrischen Formen ausgebildet sein. Bevorzugt sind Löcher in der Form gleichseitiger, drehsymmetrischer n-Ecke, die konstante Stegbreiten der umgrenzenden Metallfläche zulassen, sowie Rechtecke.

An dem inneren und äußeren Rand der Ringscheiben kann von diesen Formen abgewichen werden, um den Rand kreisförmig gestalten zu können. Bei hohen Viskositäten wird der äquivalente Lochdurchmesser so groß, dass eine Aufteilung zwischen dem inneren und äußeren Rand durch Speichen erfolgen muss, gegebenenfalls noch unterteilt durch einen Mittelring. Die Begrenzungen dieser Löcher sind dann die Speichen bzw. Speichenabschnitte und Kreisringabschnitte.

Alle die Löcher umschließenden Metallflächen bzw. Stege sind vorteilhafterweise im Querschnitt Quadrate oder Rechtecke. Durch Wahl der Stegbreiten kann das Verhältnis der die Schmelze beim Auftauchen der Kreisringscheibe aus der Schmelze tragenden Fläche im Verhältnis zum umschließenden Loch optimal in Abhängigkeit der Schmelzeviskosität und sonstiger Eigenschaften der Schmelze abgestimmt werden. Bei einer Kreisringscheibe hat es sich als günstig erwiesen, alle die Löcher umschließenden Metallflächen bzw. Stege im Querschnitt von konstanter gleicher Abmessung zu wählen.

Erfindungsgemäß können die beschriebenen Vorrichtungen, die den oben gegebenen Voraussetzungen entsprechen, in verschiedener Form ausgeführt werden.

Eine bevorzugte Vorrichtung ist in „Polymerisieren im Ringscheibenreaktor", Kunststoffe 82 (1992) 1, Seite 17–20 unter dem Namen VSR beschrieben. Hierbei besteht der Rotor aus verschiedenen Rädern, die über zwei (Bild 2) bis vier (Bild 3 und 4) Speichen mit einer zentralen Welle verbunden sind.

Es wurde gefunden, dass eine besonders bevorzugte Vorrichtung für die Ausdampfung flüchtiger Bestandteile aus Polymerschmelzen ein horizontaler zylindrischer Behälter mit einer Rührvorrichtung, wie in der DE 44 47 422 C2 (Karl Fischer Industrieanlagen GmbH) Spalte 1, Zeile 63 bis Spalte 7, Zeile 39 beschrieben, ist.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen umfassen bevorzugt einen horizontalen Zylinder, in dem ein rotierender, angetriebener Rotor angebracht ist. Der Rotor besteht im wesentlichen aus gelochten Ringlochscheiben, die miteinander verbunden sind. Diese Verbindung kann aus einer zentralen Welle, aus außen liegenden Verbindungselementen oder einer Hohlwelle bestehen, die gelocht sein kann. Besonders bevorzugt wird die Ausführung mit einer gelochten Hohlwelle.

Der Außendurchmesser des Rotors ist so gewählt, dass er in den beheizbaren Außenzylinder passt, wobei des Länge zu Durchmesser Verhältnis des Außenzylinders bevorzugt zwischen 0,6 und 2,5, besonders bevorzugt zwischen 0,8 und 2 liegt.

Von Vorteil ist auch, den Rotor exzentrisch im Außenzylinder anzuordnen, so dass die sich bildenden Brüden durch einen vergrößerten Spalt im oberen Bereich der Vorrichtung abgeführt werden können. Das Mitschleppen von Polymerpartikeln in die Brüdenleitung und Vakuumanlagen wird durch diese Maßnahme entscheidend reduziert.

Von besonderem Vorteil in der besonders bevorzugten Ausführungsform ist die überaus steife Konstruktion und Ausbildung des die Lochscheiben tragenden Zylinders, der die Welle des Reaktors darstellt. Der Zylinder ist ebenfalls mit Öffnungen bzw. Löchern versehen, so dass die entstehenden Dämpfe ungehindert abströmen können. Die Art der Lagerung des Rotors erlaubt den Reaktor mit unterschiedlichen Temperaturen im Sumpfbereich und Brüdenbereich zu betreiben. Die Konstruktion erlaubt weiter, das Mitschleppen von höherviskosen Schmelzen beim Drehen des Rotors durch Einbau von Statoren, die zwischen die Scheiben hineinragen, zu begrenzen. Durch diese Maßnahme wird besonders bei höherviskosen Schmelzen das Verhältnis Schmelzeoberfläche zu Schmelzevolumen auf der Scheibe optimiert.

Für einen optimalen und damit ganz besonders bevorzugten Einsatz der in der DE 4 447 422 C2 dargestellten Vorrichtung für die Ausdampfung von Polymerschmelzen sind jedoch noch weitere Modifikationen gegenüber den in der genannten Anmeldung dargestellten Konstruktionen zweckmäßig.

So kann es sein, dass bei zu geringen Schmelzviskositäten eine unzureichende Benetzung der rotierenden Kreisscheibe gegeben ist. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dann am äußeren Umfang der Ringscheiben Schöpfelemente derart anzubringen, dass beim Aufsteigen der Schöpfelemente gezielt die Kreisscheibe kontinuierlich mit der Schmelze bespült wird.

Für das Ausdampfen von Polymerschmelzen mit höheren Viskositäten kann eine übermäßige Mitnahme von Produkt durch die rotierende Kreisscheibe zu unerwünschten Zuständen führen, wie z. B. Störungen bei der Filmbildung. Eine gegenüber der DE 4 447 422 C2 verbesserte Methode, dies zu verhindern, ist die Anbringung von waagerechten Abstreifbalken an den Statoren auf Höhe des Sumpfspiegels. Ein Zusammenlaufen der Schmelze hinter diesem Balken in Drehrichtung des Rotors wird damit vermieden. Diese Balken können direkt am Gehäuse angebracht sein oder durch gegebenenfalls zusätzliche Balken abgestützt werden, die ebenfalls an der Wand des Verdampfers befestigt sind. Eine förderaktive Ausführung der Abstreifbalken und/oder Stützbalken kann, wie in der DE 44 47 422 C2 beschrieben, hierfür gewählt werden. Sie ist für die Unterstützung des Schmelzetransports zum Verdampferaustritt hin von besonderer Bedeutung und vorteilhaft.

Vorteilhaft kann sein, den Brüden- bzw. Gasbereich und den darunter liegenden Schmelze- bzw. Sumpfbereich verschieden zu beheizen. So ist es vorteilhaft, den oberen Gasbereich weniger hoch als den Schmelzebereich darunter zu erwärmen. Mögliche Polymerfilme an den Wandungen im Gasbereiches verweilen lange und werden durch geringere Temperaturen weniger geschädigt.

Diese Maßnahme bewirkt höhere Laufzeiten der Verdampfer, weniger Stippenbildung durch vercrackte Produkte und bessere Farben der Endprodukte.

Die Prozesstemperaturen für die Entgasung müssen für verschiedene Polymere unterschiedlich gewählt werden. Sie sind im wesentlichen abhängig von der thermischen Stabilität des zu verarbeitenden Polymeren. Maßgebend hierfür ist auch der zu erreichende Restgehalt an auszudampfenden Bestandteilen. Die Drucke werden zwischen 0,01 bis 15 mbar, vorzugsweise 0,05 bis 10 mbar eingestellt und die mittleren Verweilzeiten betragen 10 bis 240 Minuten, vorzugsweise 15 bis 180 Minuten und besonders bevorzugt zwischen 20 und 60 Minuten.

Liegen die Temperaturen der Polymerschmelzen, die in die Verdampfervorrichtung eingetragen werden, merklich unter den gewünschten Betriebstemperaturen der Verdampfervorrichtung, kann es zweckmäßig sein, die Schmelze vor Eintritt durch für Polymerschmelzen geeignete Wärmetauscher aufzuheizen. Dadurch können die Temperaturdifferenzen zwischen Heizmittel und Produkt im Verdampfer abgesenkt werden, um eine Produktschädigung an den Wandungen zu vermeiden.

Erfindungsgemäß erfolgt der Eintritt des Produktes in den Verdampfer über ein Ventil mit automatischer Druckregelung in der Art, dass eine direkte Entspannung in den Produktraum an der Eintrittsseite des Verdampfers erfolgt. Durch das hohe Wärmepotential der direkten Umgebung werden Abkühleffekte vermieden, die Nachteile hinsichtlich von Partikelgehalten, beispielsweise kristalliner Art, haben können. Dazu wird das Produkteintrittsventil beispielsweise in der Stirnseite des Reaktors angebracht.

Vorteilhaft ist, die oben angeordneten Brüdenabgänge am Verdampfer in Drehrichtung des Rotors um 15° bis 60° aus der Senkrechten zu verlegen, um den Rückfluss von Schmelzen zu reduzieren.

Zur Herstellung und Fertigung der erfindungsgemäßen Verdampfervorrichtung können alle üblichen Werkstoffe, die keine direkte Produktschädigung bewirken, verwendet werden. Besonders geeignete Werkstoffe für die Behandlung von Polycarbonaten sind nicht rostende Stähle vom Typ Cr Ni (Mo) 18/10 wie z. B. 1.4571 oder 1. 4541 (Stahlschlüssel 2001, Verlag: Stahlschlüssel Wegst GmbH, Th.-Heuss-Straße 36, D-71672 Marbach) und Ni-Basislegierungen vom Typ C, wie z. B. 2.4605 oder 2.4610 (Stahlschlüssel 2001, Verlag: Stahlschlüssel Wegst GmbH, Th-Heuss-Straße 36, D-71672 Marbach). Die nicht rostenden Stähle werden bis zu Prozesstemperaturen von etwa 290°C und die Ni-Basislegierungen bei Prozesstemperaturen oberhalb von etwa 290°C benutzt. Bei der Behandlung von Styrol-Polymeren und Styrol-Copolymeren, beispielsweise mit Acrylnitril, ist ein chemietypischer Edelstahl, beispielsweise 1.4571 nach DIN oder 316 SS nach ASME, vorteilhaft für die Produktqualität.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Prinzip in Skizze 1 dargestellt und wird im folgenden beschrieben: Über eine Rohrleitung mit Regelventil (1) wird die Polymerschmelze an der Stirnseite des Verdampfers zu- und mittels einer Zahnradpumpe (2) an der Unterseite des Zylinders auf der gegenüberliegenden Seite abgeführt. Über den Brüdenstutzen (3) werden oben die verdampften flüchtigen Bestandteile abgezogen. Mit einer Welle (4) wird der Zylinder mit den aufgesetzten Ringscheiben (5) in Rotation versetzt. Durch an der Zylinderwand befestigte Statoren (6) wird die Polymerschmelze an den Ringscheiben ausgestrichen und eine Brückenbildung bei höheren Viskositäten zwischen den Ringscheiben verhindert. Die Höhe des Sumpfes wird mit einem Überlaufwehr, das ein Blech (7) ohne oder auch mit Durchbrechungen sein kann, einjustiert.

Zur Erzeugung des notwendigen Vakuums werden bevorzugt Strahler und Dampfstrahlpumpen eingesetzt, welche idealerweise mit system- und verfahrensinhärenten Stoffen betrieben werden. Es können jedoch auch die meist üblichen Flüssigkeitsringpumpen in Kombination mit Wälzkolbenpumpen zur Vakuumerzeugung eingesetzt werden. Vorteilhaft ist, die Flüssigkeitsringpumpen mit einem Stoff aus dem Prozess zu betreiben.

Gegenstand dieser Erfindung ist die Verwendung solcher Vorrichtungen zur Entfernung flüchtiger Komponenten aus Polymerschmelzen, insbesondere aus Schmelzen technischer Thermoplasten wie Polycarbonat, Polyester, Polyestercarbonate, Polyamide Polymethylmethacrylat, sowie Blends aus diesen Polymeren etc., besonders bevorzugt Polycarbonat, Polyester, Polyestercarbonate, sowie Blends aus diesen Polymeren, ganz besonders bevorzugt Polycarbonat.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Ausdampfvorrichtung in Verfahren zur Herstellung von Polymeren, die entsprechenden Verfahren sowie die monomerarmen Polymere, welche nach diesen Verfahren erhältlich sind und die aus diesen Polymeren hergestellten Produkte, insbesondere aus technischen Thermoplasten wie Polycarbonat, Polyester, Polyestercarbonate, Polyamide, Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Copolymere von Styrol und Acrylmonomeren wie Acrylnitril und/oder Methylmethacrylat, sowie Blends aus diesen Polymeren etc., besonders bevorzugt Polycarbonat, Polyester, Polyestercarbonate und Copolymere aus Styrol und Acrylnitril, sowie Blends aus diesen Polymeren, ganz besonders bevorzugt Polycarbonat.

Die auszudampfenden Polymerschmelzen können aus unterschiedlichen Verfahren wie Zweiphasengrenzflächenkondensationen, Schmelzeumesterungen, Festphasenkondensationen, Emulsionspolymerisationen, Massepolymerisationen u. a. stammen oder durch Aufschmelzen vorhandenen Polymermaterials erzeugt werden. Bezüglich der Art und Weise, in welcher Anlage und nach welcher Verfahrensweise der Prozess zur Polymerenherstellung ausgeführt wird, gibt es keine Limitierung und Einschränkung.

Die auszudampfende Polymerschmelze kann vor der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Inhibitoren versetzt werden. Unter Inhibitoren werden alle Verbindungen verstanden, die die Kinetik von chemischen Reaktionen entscheidend hemmen, so dass qualitätsmindernde Veränderungen im Polymeren vermieden werden. So ist deren Zusatz beispielsweise nach der Herstellung von Polymeren, die nach abgeschlossener Reaktion noch Monomere und Reaktionsprodukte enthalten, erforderlich, um die Gehalte von niedermolekularen Verbindungen durch thermische Verfahren zu reduzieren.

Als Inhibitoren sind für Polycarbonat, das nach dem Umesterungsverfahren hergestellt wurde, Säurekomponenten wie Lewis- oder Brönstedsäuren oder Ester starker Säuren geeignet. Der pKa-Wert der Säure sollte nicht größer als 5, bevorzugt kleiner 3 sein. Die Säurekomponenten bzw. deren Ester werden zugegeben, um die Reaktionsmischung zu deaktivieren, also die Reaktion im Idealfall vollständig zum Erliegen zu bringen.

Beispiele für geeignete Säurekomponenten sind: ortho-Phosphorsäure, phosphorige Säure, Pyrophosphorsäure, Hypophosphorsäure, Polyphosphorsäuren, Benzolphosphonsäure, Natriumdihydrogenphosphat, Borsäure, Arylboronsäuren, Salzsäure (Chlorwasserstoff), Schwefelsäure, Ascorbinsäure, Oxasäure, Benzoesäure, Salicylsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Adipinsäure, Zitronensäure, Benzolsulfonsäure, Toluolsulfonsäure, Dodekylbenzolsulfonsäure und alle sonstigen Phenyl-substituierten Benzolsulfonsäuren, Salpetersäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure, Stearinsäure und sonstige Fettsäuren, Säurechloride wie Chlorameisensäurephenylester, Stearinsäurechlorid, Acetoxy-BP-A, Benzoylchlorid sowie Ester, Halbester und verbrückte Ester der oben genannten Säuren wie beispielsweise Toluolsulfonsäureester, Phosphorsäureester, Phosphorigsäureester, Phosphonsäureester, Dimethylsulfat, Borsäureester, Arylboronsäureester und andere unter Wassereinfluss säuregenerierende Komponenten wie Tri-iso-octylphosphin, Ultranox 640 und BDP (Bisphenoldiphosphat-Oligomer).

Bevorzugt kommen dabei ortho-Phosphorsäure, phosphorige Säure, Pyrophosphorsäure, Hypophosphorsäure, Polyphosphorsäuren, Benzolphosphonsäure, Natriumdihydrogenphosphat, Borsäure, Arylboronsäuren, Benzoesäure, Salicylsäure, Benzolsulfonsäure, Toluolsulfonsäure, Dodekylbenzolsulfonsäure und alle sonstigen Phenyl-substituierten Benzolsulfonsäuren, Säurechloride wie Chlorameisensäurephenylester, Stearinsäurechlorid, Acetoxy-BP-A, Benzoylchlorid sowie Ester, Halbester und verbrückte Ester der oben genannten Säuren wie beispielsweise Toluolsulfonsäureester, Phosphorsäureester, Phosphorigsäureester, Phosphonsäureester, Borsäureester, Arylboronsäureester und andere unter Wassereinfluss säuregenerierende Komponenten wie Tri-iso-octylphosphin, Ultranox 640 und BDP in Frage.

Besonders bevorzugt kommen ortho-Phosphorsäure, Pyrophosphorsäure, Polyphosphorsäuren, Benzolphosphonsäure, Benzoesäure, Benzolsulfonsäure, Toluolsulfonsäure, Dodekylbenzolsulfonsäure und alle sonstigen Phenyl-substituierten Benzolsulfonsäuren sowie Ester, Halbester und verbrückte Ester der oben genannten Säuren wie beispielsweise Toluolsulfonsäureester, Phosphorsäureester, Phosphorigsäureester, Phosphonsäureester und andere unter Wassereinfluss säuregenerierende Komponenten wie Tri-iso-octylphosphin, Ultranox 640 und BDP in Frage.

Ganz besonders bevorzugt kommen ortho-Phosphorsäure, Pyrophosphorsäure, Benzolsulfonsäure, Toluolsulfonsäure, Dodekylbenzolsulfonsäure und alle sonstigen Phenyl-substituierten Benzolsulfonsäuren sowie Ester, Halbester und verbrückte Ester der oben genannten Säuren wie beispielsweise Toluolsulfonsäureester und Phosphorsäureester zum Einsatz.

Die Zudosierung der sauren Komponenten kann in fester, flüssiger oder gasförmiger Form erfolgen. In einer bevorzugten Verfahrensweise wird die saure Komponente kontinuierlich in den beispielsweise von den Monomeren zu befreienden Produktstrom im Herstellprozess direkt nach Erreichen des angestrebten Endmolekulargewichtes homogen zugemischt, um sofort danach mit der Verdampfung der Restmonomeren zu beginnen. In einer besonders bevorzugten Verfahrensweise wird eine Additivierung zur Verbesserung einzelner Produkteigenschaften hinter der Säuredosierung und der Ausdampfung vorgenommen und nicht mit dem Schritt der Ausdampfung zusammengefasst, weil oft Additive benutzt werden, die im Vakuum, das für die Ausdampfung unabdingbar ist, flüchtig sind und dann schlecht in den nötigen Konzentrationen im Polymer einzustellen sind.

Bevorzugt werden die sauren Komponenten in flüssiger Form zugegeben. Da die zu dosierenden Mengen sehr gering sind, werden vorzugsweise Lösungen der sauren Komponenten verwendet.

Geeignete Lösemittel sind solche, die den Prozess nicht stören, chemisch inert sind und schnell verdampfen.

Die erhaltenen Polymere können zur Veränderung von Eigenschaften mit den üblichen Additiven und Zusatzstoffen (z. B. Hilfs- und Verstärkungsstoffe) versehen werden. Der Zusatz von Additiven und Zuschlagsstoffen dient der Verlängerung der Nutzungsdauer (z. B. Hydrolyse- oder Abbaustabilisatoren), der Verbesserung der Farbstabilität (z. B. Thermo- und UV-Stabilisatoren), der Vereinfachung der Verarbeitung (z. B. Entformer, Fließhilfsmittel), der Verbesserung der Gebrauchseigenschaften (z. B. Antistatika), der Verbesserung des Flammschutzes, der Beeinflussung des optischen Eindrucks (z. B. organische Farbmittel, Pigmente) oder der Anpassung der Polymereigenschaften an bestimmte Belastungen (Schlagzähmodifikatoren, fein zerteilte Mineralien, Faserstoffe, Quarzmehl, Glas- und Kohlenstofffasern). Alles kann beliebig kombiniert werden, um die gewünschten Eigenschaften einzustellen und zu erreichen. Solche Zuschlagstoffe und Additive werden z. B. in "Plastics Additives", R. Gächter und H. Müller, Hanser Publishers 1983, in Additives for Plastics Handbook, John Murphy, Elsevier, Oxford 1999 oder in Plastics Additives Handbook Hans Zweifel, Hanser, München 2001 beschrieben.

Diese Additive und Zuschlagstoffe können einzeln oder in beliebigen Mischungen oder mehreren verschiedenen Mischungen der Polymerschmelze zugesetzt werden und zwar direkt bei der Isolierung des Polymeren oder aber nach Aufschmelzen von Granulat in einem sogenannten Compoundierungsschritt.

Dabei können die Additive und Zuschlagstoffe beziehungsweise deren Mischungen als Feststoff, also als Pulver, oder als Schmelze sowie auch in Form von Lösungen in geeigneten Lösemitteln der Polymerschmelze zugesetzt werden. Eine andere An der Dosierung ist die Verwendung von Masterbatches oder Mischungen von Masterbatches der Additive oder Additivmischungen.

Der Zusatz dieser Stoffe erfolgt vorzugsweise mit bekannten Dosieraggregaten zum fertigen Polymer, kann jedoch, je nach Erfordernissen, auch auf einer anderen Stufe im Herstellverfahren des Polymers erfolgen. Das Vermischen mit dem Polymeren erfolgt in hierfür bekannten Vorrichtungen wie z. B. Schnecken oder Statischen Mischern.

Bestimmung der genannten analytischen Kennzahlen:

Rel. Viskosität:

Die relative Viskosität wird als Quotient aus der Viskosität des Lösungsmittels und der Viskosität des in diesem Lösungsmittel gelösten Polymers bestimmt. Sie wird in Dichlormethan bei einer Konzentration von 5 g/l Lösung bei 25°C ermittelt.

Restmonomere:

Zur Bestimmung der Restmonomere wird die Probe in Dichlormethan gelöst und dann mit Aceton /Methanol ausgefällt. Nach Abtrennen des ausgefällten Polymers wird das Filtrat eingeengt. Die Quantifizierung der Restmonomere erfolgt durch Reverse-Phase-Chromatographie im Fließmittelgradienten 0,04 % Phosphorsäure – Acetonitril. Die Detektion erfolgt über UV.

YI:

Der Wert für YI wird nach ASTM E 313 an spritzgegossenen Proben einer Dicke von 4 nun bestimmt. Die Verspritzungstemperatur ist 300°C.

Die nachfolgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung illustrieren ohne sie jedoch einzuschränken:
Für alle Beispiele wird das gleiche Polycarbonat, hergestellt nach dem Umesterungsverfahren, eingesetzt. Die Daten sind in Tabelle 1 genannt. Um den Ausdampfeffekt überhaupt zu erreichen und vergleichen zu können, wird das Polycarbonatgranulat vor dem Einsatz mit einer solchen Menge 1 %-iger Phosphorsäure besprüht und im Taumeltrockner bei Raumtemperatur homogenisiert, dass die Konzentration an 100 %-iger Phosphorsäure bezogen auf das Polycarbonat 5 ppm beträgt.
Für alle Beispiele gilt weiter, dass das Granulat in einem Aufschmelzextruder (Typ ZSK 32 MC, Coperion Werner&Pfleiderer) bei 290°C mit 50 kg/h in die Schmelze überführt wird, um direkt danach in die Ausdampfvorrichtung eingespeist zu werden.
Beispiele
Beispiel 1:
Die im Aufschmelzextruder erzeugte Schmelze wird in eine Vorrichtung nach DE 4 447 422 C2 mit einem Rotordurchmesser von 620 mm und einem Verhältnis von Durchmesser zu Länge des Rotors von 0,8 wird bei einer Drehzahl von 1,3 Umdrehungen pro Minute bei 290°C und 1 mbar, absolut, betrieben. Der Füllgrad wird so einreguliert, dass sich eine mittlere Verweilzeit von 20 min ergibt. Die Schmelze wird mit einer Zahnradpumpe über eine Düse ausgetragen, zu Borsten geformt, abgekühlt und granuliert. Die erreichten Daten sind in Tabelle 1 dargestellt.
Vergleichsbeispiel 1:
Wie Beispiel 1, jedoch wird eine Vorrichtung nach DE 4 447 422 C2 mit einem Rotordurchmesser von 620 mm und einem Verhältnis von Durchmesser zu Länge des Rotors von 3 benutzt. Drehzahl, Druck und Temperatur sind wie in Beispiel 1. Die mittlere Verweilzeit beträgt jedoch von 90 min.
Vergleichsbeispiel 2:
Die im Aufschmelzextruder erzeugte Schmelze wird in eine Entgasungsschnecke vom Typ ZSK 40 der Firma Werner&Pfleiderer mit einem Wellendurchmesser von 40 mm und einem Verhältnis von Außen- zu Kerndurchmesser der Wellen von 1,55 gefördert. Die Entgasungsschnecke, die bei 300°C Wandtemperatur betrieben wird, besitzt zwei Entgasungszonen. Die erste Entgasungszone wird bei Atmosphärendruck betrieben. Vor der zweiten Entgasungszone werden 0,25 Masse % Stickstoff, bezogen auf die Schmelzemenge, eindosiert. Der Druck in der zweiten Entgasungszone beträgt 2 mbar, absolut. Die Schmelze wird über eine Düse ausgetragen, zu mehren Strängen geformt, abgekühlt und granuliert. Die erreichten Daten sind in Tabelle 1 dargestellt.
Vergleichsbeispiel 3:
Die im Aufschmelzextruder erzeugte Schmelze wird in einen Strangverdampfer, der auf 290°C beheizt ist und ein Vakuum von 1 mbar, absolut, hat, geleitet. Die Schmelze wird dabei über eine Düsenplatte mit 150 Bohrungen, die jeweils einen Durchmesser von 3 mm haben, auf Stränge verteilt, die in dem Behälter 3 m frei fallen. Die Schmelze läuft auf dem Boden zusammen und wird mit einer Zahnradpumpe über eine Düse ausgetragen, zu mehreren Strängen geformt, abgekühlt und granuliert. Die erreichten Daten sind in Tabelle 1 dargestellt.

Claims

Verfahren zum Ausdampfen von flüchtigen Bestandteilen aus Polymerschmelzen, dadurch gekennzeichnet, dass in der verwendeten Vorrichtung rotierende Lochscheiben in einem liegenden Zylinder zur ständigen Oberflächenerneuerung der auszudampfenden Schmelze benutzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis des Außenzylinders der verwendeten Vorrichtung zwischen 0,6 und 2,5 liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochscheiben eine konstante Lochgröße besitzen.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Lochscheiben Scheibenringe verwendet werden, die auf einer gelochten Hohlwelle angebracht sind.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder zwischen den Scheibenringen mit Statoren mit waagerechten Querbalken bestückt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Produkteintritt auf der einen Stirnseite des liegenden Zylinders erfolgt und das Produkt auf der anderen Seite des liegenden Zylinders unten entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brüden oben am Zylinder abgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochgrößen der kreisringförmigen Scheibenelemente durch die Formel
bestimmt sind, wobei x zwischen 2·10^–3 und 3·10^–2, bevorzugt zwischen 4·10^–3 und 1,6·10^–2 variiert.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisringscheiben ein Verhältnis zwischen Gesamtfläche des Kreisringes von den Stegen zwischen den Löchern eingenommenen Fläche von 2,2 bis 6,5, bevorzugt von 2,5 bis 5 haben.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Löcher der Kreisringscheibe umschließenden Metallflächen im Querschnitt Quadrate oder Rechtecke mit. konstanter Abmessung pro Scheibe sind.
Vorrichtung umfassend einen horizontalen Zylinder und einen Rotor aus kreisförmigen Lochscheiben, welche auf einem zweiten horizontalen, gelochten Hohlzylinder als Mittelwelle montiert sind, welcher in den Durchmesser des ersten Zylinders passt, wobei des Länge zu Durchmesser Verhältnis des ersten Zylinders zwischen 0,6 und 2,5 liegt.