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"Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kondensationsharzen"
Die vorliegende Frfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für bestimmte
Kondensationsharze, und zwar mit Kolophonium modifizierte Phenolharze, Maleinatharze
und ölmodifizierte Alkydharze. Diese Harze werden in der Praxis in zwei Stufen hergestellt
oder sind, wie die Maleinatharze, zweistufig herstellbar.
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Es ist eine Anzahl von Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung
von Kunstharzen vorgeschlagen worden. So hat man ölmodifizierte Alkydharze fortlaufend
in der Weise hergestellt, daß man das Oel mit einem Oemisch aus mehrwertigem Alkohol
und mehrwertiger Carbqnsäure kontinuierlich in ein Reaktionsgefäß einfUhrte, das
ein auf Reaktionstemperatur befindliches Vorkondensat der Reaktionsteilnehmer (Halbester)
enthielt, und dieses gegebenenfalls kontinuierlich oder diskontinuierlich in einem
anderen Reaktionsgefäß umsetzte. Als Reaktionsgefäße dienten hierbei gebräuchliche
Kessel. Ferner hat man Polymere und Kondensationsprodukte hergestellt, indem man
die Ausgangsstoffe kontinuierlich in dünner Filmschicht durch eine mit Ftlllkörpern
gefUllte, von außen auf Reaktionstemperatur erhitzte Säule leitete. Die entstehenden
Nebenprodukte wurden durch ein im Gegenstrom durch die Säule geleitetes inertes,
bei der'Reaktionstemperatur nicht kondensierbares Gas entfernt. In einer solchen
Vorrichtung ist jedoch ein schneller Wechsel der Rezeptur wegen der langwierigen
und umständlichen
Reinigung nicht möglich.
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Gemäß der Erfindung lassen sich nun die genannten Kunstharze in einfacher
Weise kontinuierlich herstellen, indem man das Reaktionsgemisch in der zweiten Stufe
in Form einer dUnnen Schicht nicht Uber Füllkörper, sondern mit Hilfe von Wischerelementen
wendelförmig längs einer oder mehrerer erhitzter zylindrischer Säulen fUhrt und
die sich bildenden Harze schließlich entfernt und die gebildeten flUchtigen Reaktionsprodukte
getrennt abführt. Dabei bedient man sich einer, z.B. der als nRotafilm-DUnnschichtvcordampfer"
bekannten Vorrichtung. Diese Vorrichtung ist zwar auch schon rUr einfache chemische
Reaktionen in Betracht gezogen worden; ihre Eignung fUr die Herstellung der erfindungsgemäß
in Frage kommenden Harze, die unter schwierigen Bedingungen hergestellt werden,
ist Jedoch nocht nicht erkannt worden.
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Die Tatsache, daß in einer solchen Vorrichtung das Reaktionsgemisch
in großer Oberfläche und dUnner Schicht vorliegt, ermöglicht es, daß die gebildeten
flUchtigen Reaktionsprodukte, vor allem Wasser, schnell entweichen und an einer
zweckmäßig nahebei befindlichen KUhifläche kondensiert und von dieser abgeleitet
werden können. Die fUr die zweite Stufe benötigten Zwischenprodukte können ebenfalls
kontinuierlich oder in an sich bekannter Weise diskontinuierlich hergestellt werden.
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Bei kontinuierlicher Herstellung ist es vorteilhaft, die erfindungsgemäß
vorgeschlagene Arbeitsweise analog anzuwenden. Ein Fließschema fUr diese AusfUhrungsform
ist in der Abbildung wiedergegeben.
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Die Wischer sind zweckmäßig aus geeigneten Kunststoffen, wie Polytetrafluoräthylen,
gefertigt. Sie sind mit Schlitzen versehen, durch die das Reaktionsgemisoh hindurchtritt,
80 daß es von Jedem Wischer nur ein kurzes StUck weiterbefördert wird. Sie bewirken
daher eine gute Durchmischung und bringen Jeweils andere Teile des Gutes an die
Oberfläche. Dieses hat
also stets eine große Oberfläche, was die
Kondensation sehr begUnstigt. Im ganzen gesehen, fördern die Wischer das gebildete
harzartige Produkt wendelförmig entlang der Reaktionsfläche nach unten. Am Boden
des Gefäßes wird es dann abgeleitet, gegebenenfalls nachdem kurz vor der Ableitungsstelle
eine geeignete Menge eines Lösungsmittels, z.B. durch Düsen, eingeführt wurde. Die
Verweilzeit des Gemisches an der Reaktionsfläch kann weitgehend durch die Geschwindigkeit
und den Neigungswinkel der Wischer bzw. der Schlitze, der meistens zwischen 30 und
600 liegt, variiert werden, ferner durch die Dimensionierung des Reaktors und auch
durch den Zusatz von Mitteln, die die Viskosität des Reaktionsproduktes beeinflussen,
vorzugsweise vermindern. Als solche kommen z.B. hochsiedende Kohlenwasserstoffe
in Betracht.
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Die Kennzahlen des Endproduktes bleiben bei gleichmäßiger Dosierung
konstant, so daß stets ein Produkt gleichbleibender Qualität erhalten wird. Die
Ausgangsstoffe werden zweckmäßig in vorgemischter Form eindosiert, können aber auch
gegebenenfalls getrennt auf die Reaktionsfläche gebracht und dort vermischt werden.
Da die Dosierung der Ausgangsstoffe nach Belieben geändert werden kann, können ohne
weiteres auch die Kennzahlen der Reaktionsprodukte beeinflußt werden.
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Wie bereits angedeutet wurde, können im Reaktionsgefäß bei geeigneter
Größe auch mehrere Reaktions- und KUhlflächenelemente angeordnet sein. Dabei empfiehlt
es sich, an den verschiedenen Reaktionsflächen mit verschiedenen Neigungswinkeln
und verschiedenen Geschwindigkeiten der Wischer zu arbeiten, um möglichst eine'einheitliche
Verweilzeit der Reaktionsteilnehmer bei der Reaktionstemperatur im Reaktionsgefäß
zu bewirken und damit auch
ein möglichst einheitliches Produkt zu
erhalten. Im Hinblick auf die dadurch verursachten Probleme ist Jedoch die Verwendung
von Reaktoren mit nur einer Reaktionsfläche bevorzugt.
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Die Reaktion kann also infolge automatischer Dosierung der Ausgangsstoffe
und automatischer Entfernung der gebildeten Reaktionsprodukte nach Belieben gesteuert
werden. Sie kann ferner unter normalen Druckverhältnissen, und wenn es zweckmäßig
erscheint, auch bei erhöhtem oder vor allem vermindertem Druck durchgefUhrt werden.
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Das vorliegende Verfahren hat im Vergleich zu bekannten, diskontinuierlich
arbeitenden Anlagen erhebliche Vorteile.
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Die Um- bzw. Veresterungsreaktion verläuft bei gleicher Temperatur
schneller und gleichmäßiger. Arbeitet man im Vakuum, so liegen die Reaktionstemperaturen
entsprechend niedriger. Durch die in der Reaktioss zone befindliche kleine Masse
wird nicht nur die Wärmezu- und-abführung erleichtert, sondern auch die Sicherheit
wesentlich vergrößert Außerdem bietet sich bei der Herstellung von Hartharztypen
noch der Vorteil, daß die Fertigware anschließend kontinuierlich pastilliert bzw.
granuliert werden kann. Dadurch kann auch das Abpacken erheblich erleichtert und
ebenfalls kontinuierlich gestaltet werden, wodurch eine weitere Einsparung an Arbeitskräften
erreicht werden kann.
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Das vorliegende Verfahren kann z.B. gemäß dem in der Abbildung wiedergegebenen
Fließschema, das sich auf eine Herstellung von ölmodifizierten Alkydharzen bezieht,
ausgefUhrt werden. Dabei werden das Oel und der Alkohol im gewünsohten
Verhältnis
Uber einen, gegebenenfalls mit Rührer versehenen beliebig ausgebildeten Vormischer
"a" dem Reaktor I zugefUhrt.
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Der Reaktor ist in an sich bekannter Weise gestaltet und besteht aus
einem zylindrischen Rohr, auf dessen Innenfläche ein rotierendes Wischersystem angeordnet
ist. Die Wischer sind so konstruiert und haben einen solchen Neigungswinkel, daß
eine intensive Durchmischung, eine gute Verteilung und die gewUnschte wendelförmige
Führung des Films nach unten bewirkt wird. Die Beheizung der äußeren Reaktorfläche
erfolgt zweckmäßig Uber einen Außenmantel, die etwaiger innerer Reaktorflächen von
innen, Das Zulaufprodukt vom Vormischer halt wird oberhalb des Heizmantels H in
den Reaktor eingeführt und durch einen einseitig bei L gelagerten Rotor R, dessen
Geschwindigkeit regelbar ist, und die Wischer W gleichmäßig Uber die Reaktionsfläche
F verteilt. Der hierbei entstehende dUnne Flussigkeitsfilm gestattet infolge der
leichten Entfernung flüchtiger Nebenprodukte eine besonders starke Beschleunigung
der Reaktion. Der Kühler K ist im Reaktorraum eingebaut. Das während der Reaktion
entstehende Wasser kondensiert somit direkt im Reaktor und wird gesondert Uber eine
Vorlage 1,b'1 abgezogen. Der Rückstand, in diesem Falle Teilester, wird> zweckmäßig
über eine Sammelrinne S, die sich am unteren Teil des Reaktors befindet, zur Zwischenvorlage
"c" geführt, wo er auch gekühlt oder weiter aufgeheizt werden kann. Der vom Reaktor
I abgeleitete Teilester wird nun im Vormischer "d", dessen Temperatur regelbar ist,
mit einer mehrbasischen Säure und gegebenenfalls einem Katalysator versetzt. Das
Gemisch wird dem Reaktor II zugeführt, der in der hier beschriebenen Ausführungsform
in Aufbau und Arbeitsweise dem Reaktor I gleich ist. Die anfallenden Nebenprodukte
kondensieren wieder wie im Reaktor I innerhalb der Säule und gehen zur gleichen
oder einer anderen Vorlage b". Eine Kontrolle des Endproduktes ist mittels eines
im Auslaurstutzen A eingebauten kontinuierlich arbeitenden Zlaiigkeitsmessers möglich.
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Sofern die Herstellung von Lösungen der Reakionsprodukte gewUnscht
wird, gibt man das Harz in einen Kessel "e" und vermischt es hier mit geeigneten
Lösemitteln. Sofern aber lösungsmittelfreie Hartharze hergestellt werden sollen,
was von der Art der Ausgangsmaterialien abhängt, können die geschmolzenen Reaktionsprodukte
noch kontinuierlich in einer Pastilliereinrichtung "f" - vorzugsweise ohne Zusatz
von Pastillierhilfsmitteln - staubfrei in Pastillenform Ubergeführt, zweckmäßig
Uber ein Kühlband "g"geleitet und danach abgepackt werden.