DE1494349A1 - Verfahren zur Abtrennung eines amorphen Polymeren aus einer Loesung desselben - Google Patents

Description

URSPRÜNGLICHE ANMELDUNGSUNTERLAGEN . I/Q/Q/Q NEUES AKTENZEICHEN: P 14 94 349.8 ALTES AKTENZEICHEN: St 19 031 IVc/39b

3TAMICARB0N N.V., HEERLEN (die Niederlande)

Verfahren zur Abtrennung eines amorphen Polymeren aus einer Lösung desselben

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung eines amorphen Polymeren aus einer Lösung desselben, indem man die Lösung mit Wasser von solcher Temperatur und mit solchem Druck in Berührung bringt, dass das Lösungsmittel verdampft und anschlieseend das Polymere aus dem Wasser ausgeschieden wird.

Unter einem amorphen Polymeren sei in diesem Falle zu verstehen? ein völlig oder größtenteils amorpher Stoff, der beim Eindampfen einer Lösung desselben zur Bildung klebriger Folien neigt, wie z.B. Polyisopren, Polybutadien, Polyisobutylen, Styrolbutadien-Mischpolymerisate usw., oder Gemische derselben, welche Stoffe unter Umständen halogeniert oder auf andere Weise modifiziert sein können. In der Praxis erhält man meistens Lösungen, die J5 bis 30 Gew.-Ji des Polymeren enthalten.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Abtrennen von Mischpolymerisaten von Äthylen mit Propylen oder Butylen-1 und unter

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Umständen einem Diolefin.

Wie aus der deutschen Patentschrift 732.514 (Siehe vor allem Seite 3, Spalte 2, Zeilen 102-108) bekannt ist, lässt sich ein Polymeres aus einer Lösung desselben ausscheiden, indem man die Lösung mit Wasser von solcher Temperatur und mit solchem Druck in Berührung bringt, dass das Lösungsmittel verdampft. Man erhält in diesem Falle eine Suspension des Polymeren in heissem Wasser. '

Von diesem Verfahren sind mancherlei AusfUhrungsformen bekannt, die alle dies gemein haben, dass man sich (Siehe insbesondere die französische Patentschrift I.186.962, Absatz 4 und die belgische Patentschrift 558.227, Seite 20) oberflächenaktiver Stoffe bedient, die polymere Lösung (Siehe vor allem die französische Patentschrift 1.206.175* Zusammenfassung B 1 und die belgische Patentschrift 557-454, Anspruch 6) als eine wässerige Emulsion in die Verdampfungszone eintreten lässt, die polymere Lösung (Siehe insbesondere die französische Patentschrift 1„206.175, Seite 3, Absatz 2 und 3) über eine Zerstäubungsvorrichtung in die Verdampfungszone leitet oder einen gelösten, alkalischen Stoff (Siehe vor allem die französische Patentschrift 1.206.175» Zusammenfassung Al) der Verdampfungszone zuleitet. Bekanntlich (Siehe belgische Patentschrift 558.227, insbesondere Bild 6) kann man die Lösung auch zuerst zerstäuben in einem kegelförmigen Raum, dessen Wand durch verhältnismässig kaltes, tangential in diesen Raum eintretendes Wasser benetzt wird. Die Zerstäubung erfolgt

' Dies wird auch für Rthylen-Propylen-Copolymere in der niederländischen Patentanmeldung I83.373 (Siehe Spalte 2, Zeile 35-38 und Spalte 6, Zeile 71 bis Spalte 7, Zeile 6) beschrieben.

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unter solchem Gasdruck, dass dabei noch keine Verdampfung auftritt. Die aus der Spitze des kegelförmigen Raumes austretende Dispersion gerät anschliessend in die eigentliche Verdampfungszone» Dieses Verfahren weist u.a. den Nachteil auf, dass sich der anzuwendende Zerstäuber leicht verstopft.

Anmelderin hat feststellen können, dass man beim Durchführen obengenannter Verfahren in einer oder mehreren Stufen bei Anwendung oberflächenaktiver Stoffe, wie Fettsäuren, fettsaure Salze, Octylalkohol, Dodecylbenzyldimethylamnoniumchlorid, Sorbitolmonolaurat, synthetische Seifen, "Lissapol" (Warenzeichen), Carboxymethylcellulose, Olycerinmonostearat, "Kolophonium" (Warenzeichen) "Tensophen" (,Warenzeichen), "Ultra Wet DS" (Warenzeichen) und/oder "Dermaceen NP 7710" (Warenzeichen), eventuell in Kombination mit Antischaummitteln, zwar in Wasser suspendierte polymere Krumen erhält, dass aber die Verdampfung des Lösungsmittels und die gleichzeitige Bildung polymerer Krumen nicht Überwacht werden können, was zur Folge hat, dass sich beim Durchfuhren des Verfahrens in grossem Massstab Konglomerate solcher polymeren Krumen bilden, die sich an dem Rührer oder der Wand festsetzen oder zu schwimmen anfangen. Ausserdem ist die Anwendung oberflächenaktiver Stoffe verhältnismässig kostspielig und meistens unerwünscht, weil diese Stoffe die Eigenschaften des nach Vulkanisierung erhaltenen Produktes ungünstig beeinflussen können.

Zweck der Erfindung ist, ein Verfahren zu verschaffen, mit dessen Hilfe das Lösungsmittel auf eine Weise verdampft wird, die sich besser überwachen lässt. Insbesondere wird ein Verfahren bezweckt, bei dem der Gebrauch oberflächenaktiver Stoffe überflüssig ist. Auch wird ein Verfahren bezweckt, das nicht notwendigerweise zu der Bildung

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polymerer Krumen fUhrt, bei dem m?n aber das Elastomere auf Wunsch auch in Form von Fäden oder Folien erhalten kann. Gemäss einer anderen bevorzugten AusfUhrungsform erhält man ein Verfahren, das sich mit minimalem Dampfverbrauch durchführen lässt. Andere Vorteile der Erfindung werden nachher erörtert.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Abtrennung eines amorphen Polymeren aus einer Lösung desselben, indem man die Lösung in Berührung bringt mit Wasser von solcher Temperatur und mit solchem Druck, dass das Lösungsmittel verdampft und anschliessend das Polymere aus dem Wasser ausgeschieden wird, wird dadurch gekennzeichnet, dass man das Wasser unter solchem Druck in einen Rotationsraum presst, dass es darin eine Rotationsströmung durchläuft, während man die Lösung in oder in der Nähe der Achse der Rotationsströmung in den Rotationsraum eintreten lässt.

Untereinem Rotationsraum soll in diesem Falle ein rotationssymmetrischer Raum verstanden werden, der mindestens mit einem oder mehreren, vorzugsweise tangential gerichteten Zuflussrohren und mit einem oder mehreren, parallel zu der Raumachse und vorzugsweise zentral angeordneten Zu- und Abflussrohren versehen ist.

Der rotationssymmetrische Raum kann z.B. die Form eines Kegels oder Zylinders aufweisen.

Vorzugsweise besteht der Rotationsraum aus einem an zwei Seiten rechteckig abgestumpften Zylinder, in den tangential eine Wasserzufuhrleitung mündet. Die eine Seite des Zylinders ist mit einer Wand versehen, in die das Zufuhrrohr für die polymere Lösung mündet, während sich die andere abgestumpfte Seite des Zylinders an einen konischen Teil anschliesst, der sieh wieder an die Spitze der zentralen Abfuhröffnung anschliesst.

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Verwendet man einen aus Glaswänden bestehenden Rotationsraum, so wird man meistens sehen, dass sich die polymere Lösung durch den Kern der Rotationsströmung in Richtung auf die Abflussöffnung bewegt. Der aus dem Lösungsmittel gebildete Dampf sammelt sich im Kern der Rotationsströmung an. Die als ein Strahl eintretende, polymere Lösung geht dadurch schnell in einen äusserst dünnwandigen Schlauch über, wodurch das Lösungsmittel rasch aus dem Polymeren verdampfen kann. Falls die Menge an verdampftem Lösungsmittel sehr gross ist, sind an der Aussenseite des gebildeten, polymeren Schlauches auch Dampfblasen zu sehen.

Es ist vorteilhaft, den inrlrtneren des Polymeren Schlauches befindlichen Dampf zentral abzuführen. Dazu lässt man die polymere Lösung von oben nach unten durch ein Zufuhrrohr in den Rotationsraum eintreten, während man durch ein in diesem Zufuhrrohr befindliches, koaxiales Rohr den sich um die Achse der Zyklonströmung befindenden Dampf wenigstens zum Teile von unten nach oben abfuhrt.

Man kann den vom Lösungsmittel herrührenden Dampf Jedoch auch zusammen mit dem Wasser und der völlig oder teilweise eingedampften, polymeren Lösung durch das Zentralrohr aus dem Rotationsraum abfuhrenο

Was die durch dieses Zentralrohr aus dem Rotationsraum austretenden Stoffe betrifft, hier kann man im Prinzip auf zwei Weisen verfahren. Man kann diese Stoffe in der Weise, z.B. durch oder über ein Wasserbad, hinwegleiten, dass der polymere Schlauch nicht zerbricht. Diesen Schlauch kann man anschliessend aufrollen oder z.B. zusammen mit anderen Schläuchen zu einer Folie zusammenpressen.

Das zweite Verfahren besteht hierin, dass man die aus dem

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Abflussrohr austretenden Stoffe während ihrer Rotation an eine Wand oder Wassermenge anprallen lässt und zwar in der Weise, dass sich äusserst dünne, polymere Häutchen bilden, aus denen Krumen entstehen. Diese Krumen heften sich nicht mehr an eine benetzte, glatte Wand und lassen sich ohne Schwierigkeiten weiterverarbeiten.

Vorzugsweise wird das erflndungsgemässe Verfahren derart ausgeführt, dass man die aus dem Rotationsraum hinausströmenden Stoffe oben in eine Säule leitet, während man an einer tieferen Stelle Dampf in die Säule eintreten lässt, und oben aus der Säule ein Gemisch aus Wasserdampf und Lösungsmitteldampf abführt. ' Diese Ausführungsform weist den grossen Vorteil auf, dass das Lösungsmittel mit einem minimalen Dampfverbrauch verdampft werden kann. Denn, während man unten in der Säule eine Temperatur von z.B. 100 ⁰C aufrechterhält, wodurch die letzten Spuren des Lösungsmittels verdampft werden, kann man dafür sorgen, dass oben in der Säule eine verhältnismässig niedrige Temperatur, z.B. nur wenige Grade über dem Siedepunkt des Lösungsmittels oder eines azeotropischen Gemisches des Lösungsmittels mit Wasser, herrscht, wodurch das oben aus der Säule austretende Dampfgemisch infolge der verhältnismässig niedrigen Waaserdampfspannung grossenteils aus Lösungsmitteldampf besteht.

Die Erfindung wird an Hand beiliegender Zeichnung näher erläutert. Hierin stellen die Fig. 1,2 und 3 schematisch einige Vorrichtungen dar, die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens Anwendung finden können.

Die polymeren Häutchen, strömen mit dem Wasser an der Wand hinunter und werden dabei weiter von Lösungsmittel befreit.

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In Flg. 1 1st 1 ein Rotationsraumj der mit einem zentralen Zuflussrohr 2 versehen 1st« durch das man die einzudampfende Lösung des Polymeren in z.B. η-Heptan In den Rotationsraum eintreten lässt. Ober eine tangential In den Rotatlonsraum 1 mundende Zuflussleitung kann heisees Wasser, z.B. mit einer Temperatur von 75-100 °C, eintreten. Die sohon weitgehend eingedampfte, polymere Lösung, die im Rotatlonsraum die'Form eines äusserst dünnwandigen Schlauches erhalten hat, tritt Jetzt durch die zentrale Abflussleitung 4 in die Leitung 5, in der der zu kleinen Teilchen zerbrochene, dünnwandige Schlauch vom Wasser mitgefUhrt wird. Die Leitung 5 ist mit einer Dampfabzugsleitung 6 ausgestattet, durch die ein Gemisch aus Lösungsmittel- und Wasserdampf abgeführt werden kann, und ferner mit einer Zuflussleitung 7» durch die man Dampf zuleiten kann/ damit die letzten Spuren des Lösungsmittels entfernt werden und zugleich die zum Verdampfen des Lösungsmittels erforderliche Wärmemenge dem Wasser zugehen kann. Über das vertikale Rohr 8 und das als Wasserverschluss vorgesehene, gekrümmte Ende 9 gerät das Wasser mit den polymeren Teilchen Jetzt auf das Fordersieb 10. Das Wasser wird grösstenteils in Behälter 11 aufgefangen, aus dem es über eine Leitung 12 und eine Pumpe 13 der Leitung 3 wieder zugeführt wird. Die nassen, polymeren Krumen werden in Behälter 14 gesammelt und können anschliessend leicht getrocknet werden.

Flg. 2 stellt einert Rptationsraum 21 dar, der mit einer tangentialen Wasserzuflussleltung 22, einer zentralen Abflussleitung 23, einer Zufuhrleitung für die einzudampfende Lösung 24 und einer darin befindlichen, koaxialen Abzugsleitung 25, durch die der sich um die Achse des Rotationsraums ansammelnde Dampf, wenigstens

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teilweise, sofort abgeführt werden kann, versehen ist. Diese Leitung kann sich gegebenenfalls bis an der Abflussöffnung 23 vorüber erstrecken. In Fig. 3 stellt 31 einen Rotationsraum dar, der mit einer Zuflussleitung 32» durch die man die einzudampfende Lösung hindurchleiten kann, einer tangential in den Rotationsraum mündenden Wasserzuflussleitung 32 und einer zentralen Ablassöffnung 34 versehen ist. Der Rotationsraum befindet sich in einer Säule 35* in der der aus der Öffnung JA austretende, polymere Schlauch zu einem weiten, besonders dünnen Hautohen auseinandergezogen wird, das anschliessend zerreisst und fadenförmige oder krUmelige Teilchen bildet. Die Säule 35 1st mit einer Dampfzufuhrleitung 36 und einer Dampfabfuhrleitung 37 ausgestattet. Die aus der Säule 35 hinausströmenden, polymeren Teilehen geraten zusammen mit dem Wasser in den mit einem siebförmigen Boden versehenen Behälter 38, in dem sich die nassen polymeren Krumen ansammeln, während das Wasser, eventuell nach Zusatz frischen Wassers, über Behälter 39 und Pumpe 40 der Leitung 33 wieder zugeführt werden kann.

Mit Hilfe letzterer Vorrichtung wurden durch Anwendung eines Rotationsraums mit einem Durchmesser von nur 4,5 cm und einer Höhe der .Säule von 3 m täglich leicht 2000 Liter einer etwa 10 Gew.-#-igen Lösung eines Äthylen-Propylen-Mischpolymerisats in n-Heptan zu Teilchen eingedampft, die vollständig von Lösungsmittel befreit waren oder wenigstens zu weniger als 1 Gew.-# aus Lösungsmittel bestanden und ohne Schwierigkeiten weiterverarbeitet werden konnten. Weil die Temperatur in der Dampf abfuhrleitung 37 nur 70-75 ⁰C betrug, war der ' Dampfverbrauch sehr gering (^etwa 0,2 kg Dampf Je Liter einzudampfende Lösung, von der nur 0,05 kg Dampf überdestillierte. Das Polymere

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heftete sich an keiner einzigen Stelle an die Wand. Dies kam daher, dass die kritische Phase., in der die polymeren Teilchen in unregelmässiger Form zusammenkleben und sich an die Wand heften, sehr schnell durchschritten wurde.

Die optimalen Abmessungen des Rotationsraums können in Jedem vorkommenden Fall leicht von einem Fachmann bestimmt werden. Sie werden u.a. durch die Viskosität der Lösung bedingt. So wird man gewöhnlich den Durchmesser des Zufuhrrohrs 32 grosser wählen müssen, Je nachdem die Viskosität grosser ist. Die Länge·des zylindrischen Teiles des Rotationsrauras wird man gewöhnlich 0,5- bis 8-mal grosser wählen als dessen Durchmesser. "'" " ^

Auf vielerlei Weisen kann man von den obenumschriebenen Ausfuhrungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens abweichen. Man kann z.B,, wenn man Krumen bilden will, die polymere Lösung, innig mit Wasser vermischt, in den Rotationsraum leiten. Auch kann man z.B. oben in der in Fig. 3 gezeichneten Säule 35 statt eines einzigen auch mehrere Rotationsräume anbringen. Ferner kann man, wie oben schon erwähnt, den im Rotationsraum gebildeten, dünnwandigen Schlauch in der Weise weiterleiten, dass dieser nicht zerbricht. Auf Wunsch lässt sich, insbesondere im letzteren Falle, ein Teil des Wassers tangential abführen, so dass der gebildete, dünnwandige Schlauch dann zusammen mit nur einem Teil des Wassers durch die Zentralabflussöffnung abgeht. Auch liegt die Möglichkeit vor, die auf dem Wasser schwimmenden Krumen zu einem porösen Strang zu vereinen und auf diese Weise durch einer Wringer zu führen. Man kann ferner bei der Herstellung elastomerer Krumen die den Rotationsraum verlassenden Stoffe auf mancherlei Weisen weiterverarbeiten, man kann z.B. die erhaltene wässerige, polymere

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Dispersion mit Hilfe eines Zyklons konzentrieren. Auoh kann man oberflächenaktive Stoffe beigeben; allerdings ist hier zu erwähnen, dass einer der wichtigen Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens darin besteht, dass dies überflüssig ist.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1„ Verfahren zur Abtrennung eines amorphen Polymeren aus einer Lösung desselben, indem man die Lösung mit Wasser von solcher Temperatur und mit solchem Druck in Berührung bringt, dass das Lösungsmittel verdampft und ansohliessend das Polymere aus dem Wasser ausgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass man das Wasser unter solchem Druck durch einen Rotationsraum presst, dass es darin eine Rotationsströmung durchläuft, während man die Lösung in oder in der Nähe der Achse der Rotationsströmung in den Rotationsraum eintreten lässt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die aus dem Rotationaraum hinausströmenden Stoffe oben in eine Säule leitet, während man an einer tieferen Stelle Dampf in die Säule eintreten lässt und oben aus der Säule ein Gemisch aus Wasserdampf und Lösungsmitteldampf abfuhrt.

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3. 3. Krumen oder Folien, erhalten nach dem Verfahren gemäse den Ansprüchen 1-2.
4. 4. Gebildete Gegenstände, erhalten auf Basis der Krumen oder Folien gemäss Anspruch J.

   5· Verfahren zur Abtrennung eines amorphen Polymeren aus einer Lösung desselben, wie dies im wesentlichen im Texte beschrieben und an Hand der Zeichnung erläutert wurde.

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