DE1619731A1

DE1619731A1 - Vorrichtung zum Abtrennen fluechtiger Bestandteile aus Gemischen

Info

Publication number: DE1619731A1
Application number: DE1967P0042087
Authority: DE
Inventors: Bernard Foras
Original assignee: Plastugil
Current assignee: Plastugil
Priority date: 1966-05-06
Filing date: 1967-05-06
Publication date: 1971-03-18
Also published as: NL134945C; DE1619731B2; BE697977A; US3442065A; NL6706377A; FR1494773A; GB1133022A; ES340916A1; LU53601A1

Description

Patentanwälte . Ί O 1 Γ» r» *ϊ <t

Dr.-Ing. von Kreis!er Dr.-Ing. SchonwaSd ' P 1 97 3 1

Dr.-Ing. Th. Mayer Dr. Fues cc

Köln. Deichmannhaus ?°⁰

PLASTUGIL.,

53. rue de St-Cyr,. 69 LYOH, Frankreich,

Vorrichtung zum Abtrennen flüchtiger Bestandteile aus Gemischenο

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen flüchtiger Bestandteile aus dickflüssigen oder pastenförmigen Gemischen« beispielsweise aus plastischen, gummiartigen oder sehr viskosen Massen

Insbesondere betrifft si6 eine Vorrichtung zum Abtrennen vcn Monomeren. Zusatzstoffen oder Verunreinigungen aus Polymergemischen beim Austritt aus der Polymerisaticnsstufe. Derartige Vorrichtungen nennt man üblicherweise Abdampfvorrichtungen (devolatiliseurs)■„

Die derzeit bekannten Abdampfvorrichtungen bestehen aus einem beheizten Behälter, in dem sich eine oder mehrere Schnecken oder Walzen drehen= Der Behälter istmit einer Entspannungskammer verbunden., die einen Vakuumanschluß hat, durch den die flüchtigen Bestandteile entweichen können, Diese Vorrichtungen sind zwar

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wirksam., haben aber doch auch'erhebliche Maehteile, Die schwerer flüchtigen Bestandteile., die kondensieren und sich auf der feststehenden Wand der Entspannungs- kammer ansammeln, werden überhitzt und bilden Teer oder verkohlen=, Die hierbei entstehenden teer- oder kohlehaltigen Ablagerungen verunreinigen im" Laufe der Behandlung die Polymeren nach und nach und verfärben sie in unerwünschter Weise.

Diese Verunreinigung ist umso unangenehmer, jehöher der Prozentsatz der aus dem Polymeren abzutrennenden Bestandteile ist, Sie ist besonders lästig bei den neuen Polymerisations- oder Ccpolymerisaticnsverfahren; bei denen man den Umwandlungsgrad bewußt auf zwischen 4o und 8C$ liegende Werte begrenzt. Hierbei ist die Menge der flüchtigen Bestandteile natürlich sehr hoch und kann mehr als die Hälfte des erhaltenen Polymeri- ' saticnsgemisches betragen. Diese Verfahren sind äußerst interessant sowohl hinsieht lieh der Austeilte und des technischen Aufbaues _s als auch hinsichtlich der Qualität der erhaltenen Produkte _P die eine sehr dichte Zusammensetzungs- und Molekulargewiehtsverteil'jng haben» Doch kann das technische Interesse durch schädliche Verunreinigungen des Produkts in den späteren Stadien der Abtrennung flüchtiger Bestandteile beeinträchtigt werden,, wenn man die derzeit bekannten Abdampfvorrichtungen verwendet.

Es sind bereits verschiedene Versuche gemacht worden,, um die teerhaltigen Ablagerungen zu vermeiden und das Abdampfen ohne die Gefahr der Verunreinigung durchzuführen. So wurde empfohlen., die Abdampf kammer atäf

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eine -Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des polymerhaltigen Gemisches zu erhitzen_i5 um Ablagerungen zu vermeiden. Ferner wurde gefunden,, daß sich die gefärbten Ablagerungen in geringerem Maße auf Oberflächen aus Aluminium oder dessen Legierungen bilden= Damit ist aber keine vollständige Lösung des Problems zu erreichen, weil die abzudampfenden Stoffe in jedem Fall mit den feststehenden Wändenfder Afcdsmpfungskaninier in Berührung kommen und weil sowohl die flüchtigen. Bestandteile, als auch di-3 Polymerlsatirc-rrsschichten dazu neigen, an diesen Wänden zu haften und schließlich zu verkohlen oder Teer zu bilden-. Sie fallen dann in das Polymere zurück», das sie in störender Weise verunreinigen.

^TJm diese Verunreinigung .zu vermeiden.-: könnte man den Deckel der Abdampfkammer weglassen; so daß der Mantel des Verdampfers dann an die Schnecken oder Walzen angrenzt·» In diesem Fall wäre aber eine Expansicn der flüchtigen Bestandteile nicht mehr möglich und das Abdampfen kennte wegen der fehlenden Entspannungskaircner nicht mehr unter befriedigenden Bedingungen erfolgen~ - .

Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vorrichtung zum Abtrennen flüchtiger Bestandteile aus Gemischen, mit der die Gefahr einer-Verunreinigung des Gemisches praktisch vollstanig ausgeschaltet, gleichzeitig aber ein wirksames Abdampfen der abzutrennenden Bestandteile gewährleistet werden kann=

Diese Verrichtung besteht aus einem langgestreckten Behälter mit einer Abdamcpfkammer und im Behälter drehbar angeordneten Zylindern mit parallelen Achsen 105812/134 1

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und ist dadurch gekennzeichnet„ daß mindestens drei Zylinder,j von denen jeder zwei anere mit einem gewissen Arbeitsspiel berührt., die Atdampfkammer völlig einschließen, deren Längswände durch den der Behälterachse zugekehrten Teil der Seitenfläche jeden Zylinders, der zwischen den sich berührenden Mantellinien der beiden angrenzenden Zylinder liegt., gebildet werden.

Damit die Expansion des der Behandlung unterworfenen Gemisches völlig in der Abdampfkammer erfolgt» umschließt die Innenwand des Behälters den Rest der Seitenfläche jedes Zylinders»

"Auf diese Weise wird das Material bei seinem Eintritt in die Abdampfvorrichtung von den Zylindern erfaßt und in dünnen Schichten längs der beweglichen Wände verteilt. Es wird dann zu dem unter Vakuum gesetzten .-zentralen Baum geführt, dessen Volumen so bemessen - ist, daß das Material sich gut ausdehnen und die " flüchtigen Bestandteile durch Aufplatzen der Materialschicht gut freigeben kann,'Das Material wird dann, erneut im Kreislauf geführt, hierbei nochmals als dünne Schichten auf. den beweglichen Wänden verteilt und wiederum in den zentralen Raum überführt..

Bei der Vorrichtung gemäß.*der Erfindung sind alle Wände der Abdampfkammer beweglich und erneuern sich während der Drehung der Zylinder ständig, Alle Schichten, die mit den beweglichen Wänden in Berührung kcmmen. werden augenblicklich wieder mit dem ten an-= delten Material vereinigt und können somit weder Teer bilden noch verkohlen, ■

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Das. zu behandelnde Material wird den Zylindern durch an dem einen Ende des Behälters mündende Leitungen zugeführt und trott am anderen Ende in axialer Richtung durch den Zwischenraum aus.₅ der zwischen jedem Zylinder und der diesen umschließenden Behälterinnenwand ausgespart ist*

Die flüchtigen Bestandteile entweichen in Längsrichtung zum Behält er ende., an dem das behandelte Material abgeführt wirdv und nicht in Querrichtung,, wie beiden bekannten'Vorrichtungenο Man kann das Vakuum an der Austrittsleitung der flüchtigen Bestandteile anlegen,, um deren Abdämpfen zu begünstigen=,;

Die Zylinder können glatt sein oder Gewhde., Rippen oder Nute haben» Wenn sie glatt sind,, wird das Material lediglich in dünnen Schichten bewegt«. In den anderen Fällen greifen die Zylinder ineinander, wobei sie sich. längs ihrem ursprünglichen Durchmesser (diametre priraitif) mi^einem gewissen Spiel., das die Dicke der Schicht des behandelten Materials bestimmt _s bewegen«, Sie rufen somit ein zusätzliches Abscheren des Materials hervor und vergrößern die Behandlungsoberfläche des Materialsj. ohne daß die Abmessungen der Vorrichtung zunehmen» Selbstverständlich muß man mit der Vergrößerung des Volumens der Abdampfkammer die Anzahl der Zylinder und/oder ihren Durchmesser, vergrößern,,

Die äußere Hülle der Verrichtung für den Kreislauf eines wärmeaustauschenden Mediums _s das das Material auf die Arbeitstemperatur* bringt und auch die Wärmemengen abführt ₉ die durch Reibung und Kneten des Materials entstehen., doppelwandig ausgebildet sein«,

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Die Zylinder sind vorteilhaft hehl, um ebenfalls den Kreislauf des Wärmeaustauschmediums und eine wirksamere Temperatursteigerung des zu behandelnden Materials zu ermöglichen=

Mit dieser Vorrichtung können hohe Prozentsätze von 5C$ und mehr der flüchtigen Bestandteile abgetrennt werden... ohne daß .es zu einer Verunreinigung des behandelten Materials kommt ο Man kann hierdrueh auch eir.pfindliche thermoplastische Polymere nicht verfärbt erhalten,

Aus der nachstehenden Beschreibung ist zu erkennen,, daß die Abdampfkammer ein ausreichendes Volumen haben muß., damit das zu behandelnde Material sich stark ausdehnen kann= Dies ist möglich mit mindestens drei Zylindern., die in diesem Falle aber einen genügend großen Durchmesser haben müssen., damit die Abdampfkammer groß genug ist für die wirksame Behandlung des Materials=

Verzugsweise werden vier Zylinder oder eine nech größere Zahl von Zylindern verwendet ₉ die bei gleichem Gesamtvolumen die Schaffung einer Abdampfkammer mit einem viel größeren nutzbaren Volumen ermöglichen»

Der Durchmesser der Zylinder beeinflußt somit die Größe der Abdampfkammer„ Er beeinflußt jedoch nicht die Behandlung des Materials _s weil diese Verrichtung weder die Aufgabe einer Strangpresse noch eines Mischers hat» Die Zylinder haben konstante Steigung und konstantes Profil., so daß, nicht wie in einer

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Strangpresse eine Kompressicnszone und eine Knetzcne vorliegt, die sich aus der Steigung oder aus dem ■ Gewinde-profil der Schnee Ice ergeben» In der Vorrichtung gemäß der Erfindung '..tritt bei nicht glatten Zylindern außerdem ein Abscheren des Materials auf., das nicht mit einem Kneten zu verwechseln ist, .sowie ein Schub des Materials, der seinen raschen Durchgang durch die Vorrichtung begünstigt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung unterscheidet sich daher sehr wesentlich von den entgasenden Strangpressen mit mehreren der üblichen Förderschnecken\ und mit Vak"uiirnansehlüssen der Arbeitskammer/ die q\y;r zur Vorschubachse des Materials angeordnet sind unc^ lediglich dazu dienen, einige Prozente oder Spuren'" der im Produkt enthaltenen flüchtigen Bestandteile abzuführen, Die verschiedenen Formen dieser Strangpressen führen nicht zur Bildung eines einzigen zentralen Raumes zviisehen den Schnecken mit ausreichendem Volumen, um die zum vollständigen Abtrennen der flüchtigen Bestandteile erforderliche Ausdehnung des Materials zu ermöglichen,

Weitere Merkmale und. Vorteile ergeben sieh aus der nachstehenden Beschreibung einer beispielsv/eise Ausführung s form der Vorrichtung gemäß der Erfindung»

In der Zeichnung zeigt:

Fig, 1 einen Querschnitt nach der Linie 1-1 der Fig=

und . ^v

Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1-

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In der dargestellten Ausführungsform besteht die Vorrichtung aus einem zylindrischen Innenraum 1_<? der an seinen Enden durch Flansche 2 und j5 verschlossen ist.;, die am Innenraum~durch Bolzen oder andere Mittel befestigt sind, Der Innenraum 1 una aas Austrittsende der Vorrichtung bildende Plansch 3 sind vcn einem Mantel 4 umschlossen., der den Kreislauf eines wärmeaustauschenden Mediums ermöglicht» Dieses wird durch die Leitungen 5 zu- und durch die Leitungen 6 abgeführt. Im Inneren des Raumes 1 sind vier mit Gewinde versehene Zylinder 7 angeordnet^ deren Achsen zueinender und zur Achse X-X des Raumes 1 parallel sind. Die Zylinder sind in 6en Flanschen 2 und j gelagert und können durch eine beliebige,, in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung außerhalb des Flansches 2 in 'Drehung versetzt werden^ - . -

Diese Zylinder stehen miteinander in Eingriff und sind so angeordnet, daß jeder Zylinder mit seinem ursprünglichen Durchmesser zwei andere Zylinder berührtο Die Mantellinien., längs deren diese Berührung erfolgt., sind in Fig, -1 durch ihre Schnittpunkte A₅B,C.D mit der Ebene dieser Figur dargestellt ο Das Viereck A-B-C-D mit gekrümmten Seiten stellt den Querschnitt der Abdampfkammer 8 der Vorrichtung in einer Querebene dar» ' ■"..,. ^

Man sieht, daß die Kammer 8 von den Zylindern 7 völlig eingeschlossen ist. Ihre Längswände werden durch den ■ der Achse X-x zugekehrten Teil der Seitenfläche jeden Zylinders gebildet., der zwischen den sich berührenden Mantellinien liegt., Der Rest der Seitenfläche jedes Zylinders 7 wird von der Innenwand 9 des Raumes 1'

umschlossen, so daß die Kammer β ..der einzige Raum 10 9812/1341 ■

istj in dem ein Entspannen und Abdampfen der flüchtigen Bestandteile der behandelten Masse erfolgen kann=

Diese Masse wird durch die Leitungen 10 eingeführt., die an einem Ende in den Baum 1 in der Querrichtung eintreten und an den Mantellinien mit den Schnittpunkten 3 und D münden,

Die Masse verläßt den Raum 1 durch die öffnung, die im Plansch J> zwischen dem den Drehzapfen bildenden. Teil verringerten Querschnitts jedes Zylinders und dem Lager dieses Drehzapfens ausgespart ist«

Die flüchtigen Bestandteile treten durch eine axiale Bohrung 11 aus,, die in den Plansch J> in der Verlangerung der Kammer -8 gebohrt ist und an eine Vakuumquelle angeschlossen werden kann»

Diese Bohrung,11 ist umgeben von Abflußöffnungen für das von den flüchtigen Bestandteilen befreite Material»

Die Zylinder 7 sind in diesem Beispiel hohl; ihre innere Bohrung 12 wird von einem Wärmeaustauschmedium durchströmt „Dieses wird durch ein axiales Bohr Ip eingeführt und tritt äurch den Raum aus., der zwischen diesem Rohr und-der Innenwand des "Teils des Zylinders 7 mit verringertem Querschnittliegt, der im Plansch 2 gelagert ist.

Die Vfirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:

Das zu behandelnde Material-., das durch die Leitungen 10 in den Raum 1 -eungeführt wird., wird von den

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Zylindern 7 erfaßt und längs der beweglichen Künde der Zylinder regelmäßig und in dünnen Schichten verteilt. Das Material wird unter Schub zwischen diesen Zylindern und der Innenwand 9 bewegt und ständig in den mittleren Raum 8 übergeführt,, in dem es sich ausdehnt und sich ven seinen flüchtigen Bestandteilen befreite Das Material wird dann wieder erfaßt und erneut in Form dünner Schichten auf den beweglichen Wänden verteilt. Der Raum 8 erfüllt daher vollkommen seine Aufgabe als Abdampfkammer unter Ausschaltung der Gefahr von Ablagerungen des Materials auf den Wänden dieser Kammer _s die- sich dauernd erneuern,

Die flüchtigen Bestandteile, deren Freigabe wesentlich durch die Ausbreitung des Materials in Form dünner Schichten erleichtert wird., treten schließlich durch die Bohrung ll aus, die vorzugsweise unter Vakuum steht, Durch die Wärmeaustauschleitungen 5.6 und 13 kann im Inneren der Vorrichtung die Temperatur aufrecht erhalten v/erden., die für das Abdampfen am günstigsten istj entweder hinsichtlich der Wärmemengen- die zum Erhitzen des Materials dienen., oder hinsichtlich der Abführung der Wärme, die bei der Ausbreitung des Materials in dünnen Schichten auftritt. Das ven den ..· flüchtigen Beständteilen befreite Material, das in der Vorrichtung unter der gleichzeitigen Wirkung der kontinuierlichen Materialzufuhr und des Gewindes der Zylinder J vorrückt, wird schließlich durch den Flansch 3 abgeführt, Dieses Material ist nicht durch verkohlte Rückstände der flüchtigen Bestandteile verfärbt_3rtwie es bei Verwendung der bekannten Abdampfvorrichtungen'Ue^r-"Fall ist. Erfindungsgemäß ist es

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scmi.t möglich, praktisch unverfärbte. thermoplastische Polymere zu erhalten, selbst bei Polymerisaticnsgemischen. die einen hchen Anteil nicht umgesetzter Mcncmerer enthalten..

Selbstverständlich 1st es auch möglich, anstelle vcn-Zylindern, mit gleichem-Durchmesser vor allem bei glatten Zylindern auch solche unterschiedlichen Durchmessers zu verwenden.

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Claims

A η s ρ r ü c h e

1= Verrichtung zum Abtrennen auch großer Mengen flüchtiger Bestandteile aus Gemischen., insbesondere aus Polymerisationsgemischen ohne Verunreinigung des Materials'durch Zersetzungsprodukte- bestehend aus einem langgestreckten Behälter mit einer Abdampfkammer und im Behälter drehbar angeordneten Zylindern mit. parallelen Achsen, dadurch gekennzeichnet., daß mindestens drei Zylindern, von denen jeder zv;ei andere ijiit einem gewissen Arbeitsspiel berührt., die Abdampfkammer völlig einschließen., deren Längswände durch öeh der Behälterachse zugekehrten Teil der Seitenfläche jeden Zylinders, der zwischen den sich berührenden Mantellinien der beiden angrenzenden Zylinder liegt, gebildet werden. '

'2, Vorrichtung nach Anspruch »1., dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterinnenwand die'restliche Seitenfläche jeden Zylinders umschließt -

J5o Verrichtung nach Anspruch 1 oder 2_S dadurch gekennzeichnet., daß die Zylinder glatt ausgebildet sind,

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet„ daß die Zylinder ineinandergreifende Gewinde. Rippen oder Nute mit konstanter Steigung und Profil haben und sich längs ihrem ursprünglichen !Durchmesser mit einem .gewissen Spiel bewegen ο

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5» Vorrichtung nach einem oder mehreren der'""vorher- . gehenden Ansprüche., dadurch gekennzeichnet,;, daß die Abdampf kammer durch eine .Längsbohrung mit dem Be.hUlteräußeren in Verbindung steht und an eine Vakuumquelle anschlieißbar ist» . ■ ·

6. Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet., daß. die Längsbohrung axial gerichtet und von Austritts-Öffnungen für die von den flüchtigen Bestandteilen befreite Verbindung umgeben ist.

7= Vorrichtung nach einem, oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche« "dadurch gekennzeichnet., daß der . die Zylinder und die Abdampfkammer einschließende Behälter von einem im Abstand zur Behälteraußen-and angeordneten Mantel umgeben und der hierbei gebildete Raum vcn einem Viärmeaustausehenden Medium durchflossen ist.-· . ■'■-.-

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