DE1595834A1 - Polymerisationsapparatur - Google Patents

Description

Beschreibung zu der Patentanmeldung der Firma

ICI Fibres Limited, Pontypool, Monmouthshire, Großbritannien

betreffend

Polymerisationsapparatur Priorität: 19.3.1965 - Großbritannien

Die Erfindung bezieht sich auf eine Polymerisationsapparatur zum kontinuierlichen Herstellen von Polyamiden mit hohem Molekulargewicht und betrifft insbesondere einen Separator für fadenartige (piped) Ströme eines geschmolzenen Polyamids, das mit Dampf vermischt ist.

Bei der Herateilung von Polyamiden in einem kontinuierlichen Verfahren kommt es nicht selten vor, daß das ein hohes Molekulargewicht aufweisende Polyamid in geschmolzener Form mit Dampf vorliegt, und es ist erforderlich, den Dampf von der Mischung abzutrennen, wenn diese au3 einem Rohr oder dergleichen austritt. Dampf kann z.B. von der Feuchtigkeit herrühren, die ursprünglich in den Monomer—Ausgang3materialien enthalten ist, oder

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kann auch chemisch durch die Polymerisationsreaktion erzeugt sein oder aber als nicht oxydierendes gasförmiges Medium eingeführt worden sein. Das mit Dampf vermischte Polyamid tritt mit hoher Geschwindigkeit aus dem Rohr aus. Es ist möglich, die Polyamid-Dampfnischung mittels dieses Rohres in einen beheizten, gelüfteten Kessel zu leiten, an dessen Boden sich das geschmolzene Polyamid sammelt, das nach Bedarf entfernt wird, während der Dampf durch die Entlüftung fortgeführt wird. Praktisch wird jedoch wegen der hohen Austrittsgeschwindigkeit des Polyamids und des Dampfes aus dem offenen Ende des Rohres unvermeidbar ein Teil des Polyamids an die Wände des Gefäßes gespritzt, so daß dieses mit einem dünnen Film bedeckt wird. Obgleich erwartet werden müßte, daß dieser Polyamidfilm, da er eine Temperatur oberhalb seines Schmelzpunktes hat, ständig nach unten in den Polyamidsurapf rinnt, hat sich in der Praxis doch herausgestellt, daß der Film dazu neigt, sich anzusammeln, jedenfalls für eine genügend lange Zeit, so daß eine unerwünscht hohe Zersetzung des Polyamids auftritt. Es ist daher wichtig, eine Trennung des aus dem Rohr austretenden Dampfes und Polyamids durchzuführen, die so vollständig und gleichmäßig wie möglich ist, so daß das Polyamid ruhig in den Polyamidsumpf läuft, während der Dampf oben abzieht und ein Bedecken der Wände des Gefäßes mit Polyamid erheblich reduziert ist. Die Trennung wird durch einen Separator ausgeführt, der an dem Ende des die Polyamid-Dampfmischung führenden Rohres angebracht ist, und der die verschiedensten Formen aufweiten kann, vorzugsweise jedoch eine Expansionsleitung umfaßt, go daß die Geschwindigkeit der Mischung verringert wird.

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Der Separator kann z.B. ein gerades Rohr mit ständig zunehmendem Durchmesser bilden, d.h. einen engen Kegel, wie er in der britischen Patentt?chrift Nr. 977 854 beschrieben ist. Der Separator kann beispielsweise auch die Form einer Auslaßvorrichtung haben, mit einer Expansionsleitung, die mit zunehmender Querschnittsfläche in die Seite eines im wesentlichen vertikalen Gefäßes übergeht, welches eine oder mehrere Löcher am Boden und an dem belüfteten Deckel an einer Stelle oberhalb des Teiles des' Gefäßes, der geschmolzenes Polyamid enthalten soll, jft enthält, bis es durch den perforierten Boden abläuft, wobei die Achse der Expansionsleitung in einem Winkel von 60 bis zur Vertikalen an der Stelle, wo sie in das Gefäß eintritt, verläuft, wobei der oberhalb der Eintrittstelle des Expansionsrohres liegende Teil eine Querschnittsfläche gleich oder größer der größten Querschnittsfleiche der Expansionsleitung aufweist. Die Expansionsleitung bildet vorzugsweise ein Rohr von kreisförmigem Querschnitt mit zunehmendem Durchmesser in Richtung auf die Eintrittstelle in das Gefäß, welches selbst ein Rohr von

kreisförmigem Querschnitt bildet, das im wesentlichen recht~ ^ winklig zur Expansionsleitung an dessen Eintrittstelle liegt, am unteren Ende durch einen perforierten Eoden abgeschlossen ist und einen Durchmesser gleich oder größer dem größten Durchmesser der Expansionsleitung aufweist. Derartige Auslaßvorrichtungen sind in der britischen Patentanmeldung Nr. 40 541/62 beschrieben.

Fs hat sich heriu.--gestallt, daß die V.'irkung des bekannten Separators sich b-atrüchtlioh ν erb rs?;, ο-on läßt, wenn in wesentlichen

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die gesamte innere Oberfläche mit einem Oberzug aus einem Polyorganosiloxan überzogen wird. Eine beträchtliche Verbesserung läßt sich jedoch bereits erreichen, falle wenigstens die letzte Hälfte des Separators in dieser Weise überzogen ist, d.h. die in der Aueflußöffnung für das geschmolzene Polyamid mündende IiSIfte.

Demgemäß umfaßt der Separator für Mischungen aus einem geschmolzenen Polyamid und Dampf, die aus einem Rohr einer kontinuierlichen Polymerisationsapparatur ausfließen, eine Auslaßvorrichtung an dem Rohr mit einer Expansionsleitung, die eine Querschnittsflciche von wachsender Größe in Flußrichtung aufweist, wobei wenigstens die letzte Hälfte der Auslaßvorrichtung, die an die Auslaßöffnung angrenzt, innen mit einem Überzug aus einem Polyorganosiloxan versehen ist.

Vorzugsweise wird dia gesamte Innenfläche der Auslaßvorrichtung mit einem Polyorganosi.1 oxan überzogen.

Beispiele für verwendbare Polysiloxane sind: Polydimethylsiloxan, Polymathylphenylsiloxan, Polyäthylphenyleiloxan, PolyäthylchlorphenyIsiloxan und Polydiphenylsiloxan, wobei die bezeichneten Substituentengruppen die Teile R und R in der Polysiloxanstrukturformel -Si (R, P. ) -0 ersetzen. Lösungen vieler Polysiloxane in organischen Lösungsmitteln werden unter Codenummern und -ierf!' ox alien im H^ntf-sl vertrieben.

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Z.B.: Siliconverbindung R.206 der Imperial Chemical Industries Limited.

Siliconlack M.S. 200 der Midland Silicones Limited (Polydimethyl-Siloxan).

Die Siloxane werden in üblicher Weise auf die Oberfläche der Auslaßvorrichtung in Form einer Lösung in einem organischen Lösungsmittel aufgebracht, das sodann verdampft wird. Als Lösungsmittel kann z.B, Benzol, Toluol, Äther oder Azeton ^ verwendet werden. Der feste Film aus Polysiloxan wird sodann erhitzt (gehärtet), so daß eine chemische Vernetzung auftritt und der Film einen höheren Schmelzpunkt annimmt und ohne Zersetzung schwierig oder gar nicht zu lösen ist.

D©:;· Separator kann aus irgendeinem üblichen Metall hergestellt wenden, etwa aus rostfreiem Stahl,

Die Erfindung ist im folgenden anhand einiger Beispiele er-

beschiciebsjfio m

Beispiel 1

Eine kontinuierliche Polyvaerisationsapparatur umfaßt ein gewickeltes Rchi¹ ".u-u :?οε I frei era Stahl von 88 m LSnge, das sins konisch ge Zt-pukc. Aus laß vor richtung aufweist. Der InnendurchiviG^sor dis spulynförmig gewickelten Rohres steigt von 5 mm am Eingang axt Γ /1 min am Ausgang an, an dem der konische Separator uufjv.hptvi:]. ': si:. Letzterer cjntspricht einem Kegel Hit öinom Ufim.'i-.y;.;;*-;':'m' v-or-, 15° und ifst an seiner Innenseite

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mit einem Polysiloxan überzogen. Der Oberzug wurde durch Benetzen der Innenfläche des Kegels mit der Siliconverbindung R.206 hergestellt, der dann getrocknet und schließlich zwei Stunden lang bei 28 5° C erhitzt wurde, um den Oberzug auszuhärten.

Diese Vorrichtung wurde auf eine Polymerisationstemperatur von 293° C erhitzt und sodann eine wässrige Lösung von PoIyhexamethylendianoniumadipat mit 2 % Rußgehalt hindurchgepumpt, wobei geschmolzenes Polyhexamethylenadipamid und Dampf aus dem nach unten zeigenden konischen Separator austraten. Das Polyamid hatte einen Polymerisationsgrad von 89. Nach einer kontinuierlichen Polymerisationsbetriebsdauer von drei Wochen hatte sich noch kein Gel, d.h. zersetztes Polyamid, an der Innenwand des konischen Separators abgesetzt.

Läßt man hingegen den Polysiloxanüberzug fort, ao sammelt sich an der Innenseite der unteren Hälfte des konischen Separators eine Schicht zersetzten Polyamids von etwa 8 mm Dicke an, von der Tropfen herabhängen.

Beispiel 2

An ein spulenförmig gcwundancs Rohr gemSS Beispiel-1 ist anstelle der konischen Ausl.?.ßvorrichtung ein Separator nach der britischen Patentanmeldung Nr. UO 5U1/62 angebracht, der innen vollkomman mit Polyoiloxan überzogen ist durch Aufbringen der Siliconverbindung R.205 in der bei Beispiel 1 beschriebenen Ueise.

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Mit dieser Vorrichtung wurde Polyhexamethylenadipamid mit einem Gehalt von 0,3 % Titanat Ctitania) und einem Polyiterieationagrad von 110 mit einer Geschwindigkeit von 3,77 kgn pro Stunde erzeugt. Am Ende von sechs Wochen wies die Apparatur ledig-

lieh geringe Mengen zersetzten Polyamids auf.

Wenn die Auelaßvorrichtung nicht axt einem PolyailoxanOberzug beschichtet war, trat ein dicker Niederschlag zersetzten Polymere im Laufe von sechs Wochen auf.

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Separator für Mischungen aus einen geschmolzenen Polyamid und Dampf, die aus einem Rohr einer kontinuierlichen Polynerisationsapparatur ausfließen, welche eine Auslaßvorriohtung für das Rohr mit einer Expansionsleitung unfaßt, die «ine Querschnitte fläche von wachsender Größe in Flußrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens die hintere Halfte der Auslaßvorrichtung, die an die AualaßOffnung angrenzt, innen mit einem überzug aus eines Polyorganosiloxan verschen ist.

2. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Innenseite der Auslaßvorrichtung mit einen Polyorganosiloxan beschichtet ist.

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