DE1949489B2

DE1949489B2 - Verfahren und vorrichtung zum einmischen von zusatzstoffen in thermoplastische polymerisate unter gleichzeitigem entfernen fluechtiger anteile

Info

Publication number: DE1949489B2
Application number: DE19691949489
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.-Chem. 6710 Frankenthal; Jeckel Günter Dipl.-Ing. 6740 Landau; Reffert Rudi 6710 Frankenthal; Barowski Werner 6700 Ludwigshafen Wild
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1969-10-01
Filing date: 1969-10-01
Publication date: 1977-11-24
Also published as: BE756581A; DE1949489A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einmischen γ, von Zusatzstoffen in thermoplastische Polymerisate unter gleichzeitigem Entfernen flüchtiger Anteile gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Thermoplastische Polymerisate enthalten vom Her- ho stellungsverfahren her meist einen Anteil an flüchtigen Stoffen:

Bei Substanzpolymerisaten handelt es sich dabei um nicht umgesetzte Monomere, bei Lösungspolymerisaten zusätzlich um Lösungsmittel und bei Suspensionspo- bs lymerisaten um Reste der Flotte, d. h. hauptsächlich um Wasser. Solche flüchtigen Anteile beeinträchtigen die anwendungstechnischen Eigenschaften der fertigen Polymerisate; sie müssen daher in einem an die Polymerisation anschließenden Arbeitsgang entfernt werden. Dazu wird das Polymerisat aufgeschmolzen und werden die flüchtigen Anteile durch Verdampfen entfernt.

Andererseits ist es in den meisten Fällen erforderlich, thermoplastischen Polymerisaten Zusatzstoffe zuzugeben, die eine Einfärbung, Stabilisierung, Elastifizierung oder Weichmachung bewirken. Solche Zusatzstoffe sollen im Polymerisat sehr homogen verteilt sein. Das Einarbeiten der Zusatzstoffe wird üblicherweise in einem weiteren Arbeitsgang, so durchgeführt, daß der Hauptteil des Polymerisates in der Schmelze mit einem Konzentrat des Zusatzstoffes in einem geringeren Teil des Polymerisats, einem sog. »Batch« vermischt wird.

Beide Verfahrtnssiufen, das Entgasen und das Abmischen, müssen bei erhöhten Temperaturen und in einem Scherfeld durchgeführt werden. Diese Maßnahmen bewirken eine starke Beanspruchung des thermoplastischen Materials, was zu Abbau- und Zersetzungserscheinungen führen kann.

Es wurde daher schon versucht, beide Arbeitsgänge in einer Verfahrensstufe zusammenzufassen: In der deutschen Offenlegungsschrift 14 54 745 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichzeitigen Entgasen und Einfärben von Kunststoffschmelzen beschrieben. Die Vorrichtung besteht aus einem Extruder, welchem durch zwei hintereinander angeordnete Öffnungen zunächst Farbstoffbatch in die erste Öffnung und dann die Hauptmenge des Polymerisats in die zweite zugeführt wird. Nach dem Aufschmelzen und Vermischen der Schmelzen wird das Gemisch in einer Entgasungszone von den flüchtigen Anteilen befreit, welche durch eine weitere Öffnung gasförmig entweichen, und anschließend aus dem Extruder ausgetragen.

Dieses Verfahren ermöglicht eine Entgasung und Einfärbung auf schonende Weise, es hat jedoch den Nachteil, daß es nur eine begrenzte Durchsatzleistung hat. Diese Begrenzung rührt her

1. von der Neigung des thermoplastischen Materials zum Schäumen bei einem zu plötzlichen Druckabfall an der Entgasungsöffnung und

2. von der starken Abkühlung der Schmelze infolge des Verlustes der Verdampfungswärme beim Entgasen.

Beide Effekte bedingen eine Verringerung des Durchsatzes: Die Schmelze muß so langsam an die Entgasungsöffnung herangeführt werden, daß kein zu starkes Aufschäumen auftreten kann und sie muß nach dem Verlust der Verdampfungswärme in zeitraubender Weise wieder aufgeheizt werden, damit sie nicht zu zähflüssig wird.

In der US-PS 26 15 199 wird ein kontinuierlicher Schneckenknetmischer zum Verarbeiten von plastischen Massen unter gleichzeitigem Entfernen flüssiger bzw. flüchtiger Bestandteile beschrieben, der in seiner Arbeitsweise der in der DT-OS 14 54 745 beschriebenen Vorrichtung ähnlich ist. Dieser Schneckenknetmischer besteht aus einer mit zwei Schneckenwellen ausgestatteten Misch- und Knetzone zur Einspeisung und Plastifizierung des zu verarbeitenden Materials, wobei die Schneckenwellen im Bereich der Einspeisezone und Plastifizierzone räumlich miteinander verbunden und dazwischen im Bereich der Druckaufbauzone räumlich getrennt sind, einer Trocknungs- bzw. Entgasungszone sowie schließlich einer Austragszone. Mit dieser Vorrichtung sollen auch empfindliche plastische Massen bei wirtschaftlichem Durchsatz verarbeitet werden

können. Diese Vorrichtung ist aus den gleichen Gründen wie die aus der DT-OS 14 54 745 bekannte Vorrichtung in ihrer Durchsatzleistung begrenzt, wenn damit eine hinreichende und zufriedenstellende Entgasung der Produkte erzielt werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einmischen von Zusatzstoffen in Kunststoffe unter gleichzeitigem Entfernen von flüchtigen Bestandteilen zu entwickeln, welche in einfacher und schonender Weise bei großem Durchsatz an Kunststoff eine weitgehende Entgasung der Kunststoffe und homogene Vermischung der Zusatzstoffe ermöglichen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in die eine, erste Einspeisezone die Zusatzstoffe zusammen mit einem Teil des Polymerisats und in die andere, parallel zur ersten verlaufende, zweite Einspeisezone der Hauptteil des Polymerisats unter einem gleichen oder höheren Druck als der Dampfdruck der flüchtigen Anteile zugegeben wird, daß die flüchtigen Anteile in der zweiten Einspeisezone durch Druckminderung in der dem Produktfluß entgegengesetzten Richtung abgezogen werden und daß die Schmelzen in eine an die beiden getrennten Einspeisezonen anschließende, gemeinsame Homogenisierzone gefördert werden.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit zwei parallel zueinander, in teilweise voneinander getrennten Gehäuseräumen drehbar angeordneten Schnecken, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schnecken in den beiden voneinander getrennten Gehäuseräumen Einspeiseabschnitte (A₁, A2) aufweisen, deren einem Einspeiseabschnitt (A\) eine Zugabeöffnung für die Zusatzstoffe und eine geringe Teilmenge des Polymerisats und deren anderem Einspeiseabschnitt (A2) eine Zugabeöffnung für die Hauptmenge des Polymerisats und in der dem Produktfluß entgegengesetzten Richtung eine Entgasungsöffnung zugeordnet ist, und daß anschließend an die voneinander getrennten Einspeiseabschnitte (A\, A2) ein gemeinsamer Homogenisierabschnitt fß^ vorgesehen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Nachbehandlung der üblichen thermoplastischen Polymerisate, wie Polyvinylchlorid, Polyacetalen, Polyolefinen, Polyamiden, synthetischen Kautschuken, vorzugsweise jedoch von Styrolpolymerisaten, sofern diese Polymerisate flüchtige Anteile enthalten. Unter Styrolpolymerisaten sind dabei auch Copolymerisate des Styrols mit bis zu 50 Gew.-°/o an Comonomeren zu verstehen; beispielsweise mit Butadien, Acrylnitril, Maleinsäureanhydrid, oc-Methylstyrol, Methylmethacrylat, Acrylsäureestern.

Die Polymerisate können bis zu 60 Gew.-% an flüchtigen Anteilen enthalten. Auch bei einem Gehalt von mehr als 60% an flüchtigen Anteilen ist das Verfahren anwendbar, die Leistung der Anlage nimmt jedoch mit steigendem Gehalt an flüchtigen Anteilen "b. Trotzdem kann das Verfahren auch in diesem Bereich von Vorteil sein, weil die Entfernung solch großer Mengen an flüchtigen Anteilen mit anderen Verfahren Schwierigkeiten bereitet.

Von besonderem Vorteil ist das erfindungsgemäße Verfahren dann, wenn die Polymerisate mehr als ΊΟ Gew.-% flüchtiger Anteile enthalten, wenn es sich also um Lösungspolymerisate handelt, die von dem Herstellungsverfahren her noch größere Mengen Lösungsmittel und nicht umgesetzte Monomere enthalten.

Als Zusatzstoffe, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren den Polymerisaten zugemischt werden können, kommen unter anderem in Frage: Pigmente, ι Farbstoffe, Stabilisatoren, Weichmacher, Gleit- und Entformungsmittel, sowie elastifizierende Zusätze, wie Kautschuk.

Diese Stoffe werden zusammen mit einem Teil des Polymerisats (der zwischen 1 und 50 Gew.-%, bezogen

in auf die Gesamtmenge des Polymerisates, liegen kann) in die erste Einspeisezone zugegeben. Zusatzstoff und Polymerisat kann dabei getrennt zugegeben werden, vorteilhaft vermischt man jedoch den Zusatzstoff mit mindestens einem Teil des Polymerisats, stellt also einen

r> sogenannten »Batch« her.

Dieser Batch wird dann — gegebenenfalls zusammen mit weiterem Polymerisat — bevorzugt in fester Form als Granulat zugegeben; er kann jedoch auch vor der Zugabe gemahlen oder aufgeschmolzen werden.

2(i Die Hauptmenge des Polymerisats wird in die zweite Einspeisezone, bevorzugt als Schmelze, zugegeben, und zwar vorteilhaft so, wie sie direkt im Anschluß an den Polymerisationsvorgang anfällt. Sie kann jedoch auch als Granulat oder Pulver zugegeben werden, wobei

Ji dann besondere Dosiereinrichtungen vorzusehen sind.

Nach der Zugabe der Hauptmenge des Polymerisats muß dieses im Extruder auf eine Temperatur erhitzt werden, die oberhalb seines Erweichungspunktes liegt, so daß es im geschmolzenen Zustand vorliegt. Bei der Zugabe des flüchtige Anteile enthaltenden Polymerisats muß dafür gesorgt werden, daß der Druck oberhalb des jeweiligen Dampfdruckes der flüchtigen Anteile liegt, da diese sonst unter Aufschäumen des Polymerisats verdampfen würden, wodurch eine gleichmäßige Dosie-

r> rung erschwert wäre. Dieser Druck kann nach üblichen Methoden, beispielsweise auf einfache Art durch Förderung des Polymerisats über Stauelemente aufgebaut werden. Nach Eintritt in die zweite Einspeisezone wird nun dieser Druck in der dem Produktfluß

•ίο entgegengesetzten Richtung vermindert, so daß die flüchtigen Anteile verdampfen können. Die Druckverminderung kann entweder durch Entspannen auf Atmosphärendruck oder durch Anlegen von Unterdruck vorgenommen werden. Die flüchtigen Anteile

π können in der dem Produktfluß entgegengesetzten Richtung gasförmig abgezogen werden; zweckmäßigerweise werden sie jedoch kondensiert und flüssig abgezogen.

Die Schmelzen werden in den beiden Einspeisezonen

■ίο zunächst getrennt voneinander in Produktflußrichtung befördert. In der anschließenden, gemeinsamen Homogenisierzone werden die Schmelzen vereinigt und können sich vermischen. Schließlich wird die homogene Mischung, die vorzugsweise weniger als 1% flüchtige

•v» Anteile enthält, aus dem Extruder ausgepreßt.

Man kann das erfindungsgemäße Verfahren auch ir Extrudern mit mehr als zwei Schnecken durchführen beispielsweise dadurch, daß man in den beider Einspeisezonen mit je zwei Schneckenpaaren extru

ho diert, die zwar im gleichen Gehäuse, aber voneinandei getrennt angeordnet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eir gleichzeitiges Einmischen von Zusatzstoffen und Entfer nen flüchtiger Bestandteile bei der Nachbehandlung vor

μ ihermoplasüschen Polymerisaten bei hoher Durchsatz leistung. Die Leistungssteigerung gegenüber herkömm liehen Verfahren ist einmal dadurch bedingt, daß bein Entgasen kein störendes Aufschäumen mehr stattfindei

kann: Schmelze und Gas werden räumlich getrennt, wobei die Schmelze durch die Förderwirkung der Schnecke in Produktflußrichtung und die gasförmigen flüchtigen Bestandteile durch den Druckabfall zwischen Zugabeöffnung und Entgasungsöffnung entgegen der Produktflußrichtung abgeführt werden. Da der Hauptanteil der flüchtigen Bestandteile bereits in der Einspeisezone durch die Entgasungsöffnung abgeführt worden ist, tritt auch in den weiteren, den konventionellen Entgasungsvorrichtungen entsprechenden Entgasungsöffnungen kein Aufschäumen mehr ein.

Die Leistungssteigerung ist weiter durch die verbesserte Wärmezufuhr bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bedingt: Sofort nach Eintritt in den Extruder erfolgt die Verdampfung der flüchtigen Bestandteile. Die hierfür erforderliche Wärmemenge wird der Schmelze entzogen und diese wird dadurch abgekühlt. Es stellt sich hier ein starkes Temperaturgefälle zwischen Produkt und Extruderwand ein, welches den Wärmeübergang erleichtert, so daß eine größere Wärmemenge zugeführt werden kann. Darüber hinaus steigt auch gleich hinter der Einspeiseöffnung infolge Abkühlung die Viskosität der Schmelze an, so daß durch die erhöhte Scherbeanspruchung bei der Bewegung der Schnecke eine zusätzliche erwünschte Erwärmung der Schmelze durch Energieübertragung von der Schnecke hereintritt.

Ein mindestens zwei Schnecken enthaltender Extruder, wie er zur Durchführung des Verfahrens dienen kann, ist in Fig. 1 schematisch wiedergegeben. Die Schnecken laufen zunächst voneinander räumlich getrennt in zwei Einspeisezonen (A\) und (A₂) und dann in einer gemeinsamen Homogenisierzone (B), wobei in der ersten Einspeisezone (A\) eine Zugabeöffnung (1) für das Konzentrat der Zusatzstoffe in einem geringen Anteil des Polymerisats vorgesehen ist und in der zweiten Einspeisezone (A2) eine Zugabeöffnung (2) für die Hauptmenge des Polymerisats und in der dem Produktfluß entgegengesetzten Richtung eine Entgasungsöffnung (3) zum Abziehen der flüchtigen Anteile vorgesehen ist.

In der Homogenisierzone (B) können eine weitere Entgasungsöffnung (4) eine weitere Zugabeöffnung und (5) für weitere Zusatzstoffe bzw. zum Abziehen weiterer flüchtiger Anteile angebracht sein.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung besteht darin, daß der hinter der Zugabeöffnung (2) in der dem Produktfluß entgegengesetzten Richtung liegende Teil der zweiten Einspeisezone (A2) gekühlt wird und die zum Abziehen der kondensierten flüchtigen Anteile vorgesehene Entgasungsöffnung (3) als Abflußöffnung nach unten gerichtet ist.

Die Figuren sollen das Prinzip der Vorrichtung verdeutlichen:

Fig. 1 ze;™· im Blick von oben einen Längsschnitt durch den Extruder; die F i g. 2 bis 6 zeigen Querschnitte entlang der in Fig. 1 gezogenen Schnittlinien I-I bis V-V: In dem Extrudergehäuse (9) liegen die beiden Schnecken (6) und (7), welche durch einen Motor (8) gemeinsam angetrieben werden. Sie laufen zunächst getrennt durch die Zwischenwand (10) in zwei Einspeisezonen (A\) und (A₂) und dann in einer gemeinsamen Homogenisierzone (B). Dort fällt die Zwischenwand (10) entweder ganz weg oder sie ist zumindest so unterbrochen, daß ein Sloffaustausch stattfinden kann. Durch die Zugabeöffnung (I) in der ersten Einspeisezone (A\) wird das Konzentrat der Zusatzstoffe zugegeben, durch die ZugabeölTnung (2) in der zweiten Einspeisezone (Vt?) die Hauplmcnge des Polymerisats. Durch die Entgasungsöffnung (3) werden die flüchtigen Anteile abgezogen. Dies kann in gasförmigem Zustand erfolgen, wobei die Abzugsöff-■ > nung dann vorzugsweise oben angeordnet ist. Man kann die flüchtigen Anteile aber auch durch Kühlung des Bereiches zwischen der Zugabeöffnung (2) und der Entgasungsöffnung (3) kondensieren und dann als Flüssigkeit nach unten abziehen (s. Fig. 2). In der

in Homogenisierzone (B) können beliebig viele weitere Entgasungsöffnungen (4) und Zugabeöffnungen (5) angebracht sein, durch weiche eine nachträgliche Entgasung oder Zugabe weiterer Zusatzstoffe möglich ist. Durch den Werkzeugkopf (11) und das daran

η befestigte Austragswerkzeug wird das entgaste Material aus dem Extruder ausgepreßt.

Es spielt keine Rolle, in welcher Richtung die Schnecken sich drehen, die Drehung kann gleich- oder gegensinnig sein. Zur besseren Durchmischung können

.'!) an der Schnecke Stauelemente oder Knetscheiben eingebaut sein, welche den Stoffaustausch von einem Schneckenbereich zum anderen und zurück verstärken. Es ist auch möglich, den Durchmesser von Schneckengehäuse und Schnecke in der Homogenisierzone (B)

r> gegenüber den Einspeisezonen zu vergrößern, so daß in der Homogenisierzone die Schneckenflanken kämmend ineinandergreifen können.

Beispiel 1

si) Es wird in einem erfindungsgemäßen Doppelschnekkenextruder gemäß Fig. 1 gearbeitet. Der Extruder besitzt zwei gegenläufig drehende Schnecken mit 50,8 mm Stegdurchmesser. Die Zwischenwand (10), welche die Einspeisezonen (A]) und (A₂) des Extruder-

i"> gehäuses (9) trennt, hat in der Mitte eine Stärke von 4 mm. In der Homogenisierzone (B) ist zwischen den Stegen der Schnecken (6) und (7) ein Spalt von 4 mm Dicke. Die Entgasungsöffnung (3) ist entsprechend Fig.2 nach unten gerichtet und an einen Kühler zur

ίιι Kondensation der entweichenden Dämpfe angeschlossen. Zwei weitere Entgasungsöffnungen (4a) und (4b) sind über Rohrleitungen mit je einer Anlage zur Erzeugung von Unterdruck und zur Kondensation der abgezogenen Dämpfe verbunden. An die Zugabeöff-

■n nung (5) ist eine Dosierpumpe angeschlossen, um flüssigen Zusatzstoff einzuspeisen. Durch den Werkzeugkopf (11) und das daran befestigte Austragswerkzeug, das aus einer Lochplatte besteht, wird entgastes Material in Form von Strängen von dem Extruder

κι ausgepreßt. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Extruder auf ca. 260⁰C aufgeheizt. Die Schnecken werden mit 200 Umdrehungen pro Minute angetrieben. In die Zugabeöffnung (1) wird über Dosieraggregate rieselfähiges Styrolpolymerisat-Gra-

v> nulat (etwa 15% der Gesamtmenge) und Farbstoffkonzentrat in den Extruder eingegeben. Das Farbstoffkonzentrat besteht aus Styrolpolymerisat, in welches handelsübliche Farbstoffe in bestimmten Konzentrationen eingearbeitet sind. Es wird eine Mischung folgender

hü Mengen Farbstoffkonzentrat verwendet:

2,2 Teile 30%iger Titandioxid-batch
0,3 Teile 1 %iger Cadmopurrot-batch
0,4 Teile 0,005%iger Farbruß-batch

In die Zugabeöffnung (2) wird über eine Rohrleitung b9,4%igc Lösung eines thermoplastischen Siyrolpolymerisatcs in seinem Monomeren mii einer Tcmpcra-

\o

tür von I8O"C unter einem Druck von etwa b bar Überdruck eingepumpt. An den Entgasungsöffnungen (4) liegt ein Unterdruck von 73,33 nibar an, während die Dämpfe aus der Entgasungsöffnung (3) gegen Atmosphärendruck entweichen. In die Zugabeöffnung (5) wird hochsiedendes Mineralöl zur Verbesserung anwendungstechnischer Eigenschaften des Thermoplasten eindosiert. Die während des Verfahrensablaufs zu- und abgehenden Stoffmengen sowie der Restgehali an flüchtigen Anteilen sind in der Tabelle 1 aufgeführt. Der Restgchalt an flüchtigen Anteilen wurde dadurch bestimmt, daß 1,000 Gramm Kunslstoffgranulat in einer Trockenapparatur bei 1,333 mbar Unterdruck und 213°C 25 Minuten lang entgast wurde. Der Gewichtsverlust entspricht den flüchtigen Anteilen.

Vergleichsversuch A

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird durch diesen Vergleichsversuch deutlich. Die Betriebsdaten des Extruders und die zugeführten Stoffmengen entsprechen dem Beispiel 1. Die Entgasiingsölfnung (3) wird mit einem Ventil abgesperrt, damit dort keine monomeren Dämpfe entweichen können. Die Vorrichtung entspricht dann im Prinzip der in der DT-OS 14 54 745 beschriebenen. Bei gleicher Dosiermenge wie in Beispiel 1 tritt infolge Überlastung in den Entgasungsöffnungen (4) eine starke Schaumbildung auf; durch überschäumendes Material verstopfen die angeschlossenen Leitungen zur Vakuumanlage nach kurzer Zeit. Eine betriebssichere Entgasung ist unter diesen Bedingungen nichl gewährleistet. Die Untersuchung des Extruderaustrages ergibt einen hohen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, der über den Werten der Vcrgleiehsversuche liegt. Die Zahlenwerte sind in der Tabelle 1 aufgeführt.

Verglcichsversuch B

Um bei der im Verglcichsversuch A beschriebenen Vorrichtung eine betriebssichere Verfahrensweise zu erreichen, wurde der Durchsatz an Polymerisat-Lösung um etwa 40% herabgesetzt. Die Daten sind ebenfalls in der Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1

Beispiel/Vergleichsversuchc 1 A B

kg/h kg/h kg/h

Eintrittsöffnung	12 3 U 9,5 0,5	12 3 119,5 0,5	12 1,9 72,1 0,3
1 2 5
Austrittsöffnung	14,1 18,1 4,1 98,7	27,1 8,7 99,2	17,5 4,4 64,4
3 4a 46 U	0,4	1,0	0,4
% flüchtige Anteile im Polymerisat²)

Styrolpolymerisat-Granulat Farbstoff konzentrat¹) Polymerisat-Lösung, 69,4%ig hochsiedendes Mineralöl

Monomeren-Kondensat

elfenbeinfarbenes

Polymerisat

') Das Farbkonzentrat besteht aus Styrolpolymerisat, in das handelsübliche Farbstoffe in bestimmten Konzentrationen eingearbeitet sind- Es wird eine Mischung folgender Mengen Farbstoffkonzentrate verwendet:

2,2 Teile 30%iger Titandioxid-batch
0,3Teile l%iges Cadmopurrol-batch
0,4 Teile 0,005%igen Farbruß-batch

1,000 g Kunslstoffgranulat wird in einer Trockenapparatur bei 1,333 mbar Unterdruck 213"C 25 Minuten entgast. Der Gewichtsverlust entspricht den flüchtigen Anteilen.

und

Beispiel 2

Die Extrusion wird in einem Doppclschneekcn-Entgasungsextruder mit gegenläufigen, tangierenden Schnecken durchgeführt, entsprechend Fig. I, jedoch mit dem Unterschied, daß beide Schnecken über ihre Längen unterschiedliche Durchmesser — über die Schneckenstege gemessen — aufweisen: In den Einspeisezonen (A\) und (A₂) beträgt der Stegdurchmcsscr der Schnecken 48,8 mm, in der Homogenisierzone (B) 50,8 mm. Damit entfällt der Spalt zwischen den Schnecken in der Homogenisierzone (B) und die Schneckcnstcgc tangieren. Betrieben wird der beschriebene Extruder wie in Beispiel 1. Das Endprodukt weist den gleichen Gehalt an flüchtigen Anteilen auf, wie d in Beispiel 1 erhaltene.

Beispiel 3

Hier wird ein Doppclschncckcn-Emgasungsextrud mil nebeneinanderliegendcn. gleichsinnig drehende dicht kämmenden Schnecken mit 77,5 mm Stegdurc messer in der Homogenisierzone (B) verwendet. E Entgasungsöffnung (3) ist wie in F i g. 2 dargestellt, na unten gerichtet, während die Zugabcöffr.ungcn (1) u (2) nach oben gerichtet sind. Der Extruder wird bei ein Temperatur von 235"C mit 250 Umdrehungen ρ Minute angetrieben. Auf die Zugabeöffnung (2) ist ei Zellenradschleuse aufgesetzt, über die Polystyrol-Gi

709 547

nulat mit einem Gehalt an 4,3% monomeren! Styrol gleichmäßig eingegeben wird. In die Zugabeöffnung (1) wird eingefärbtes Polystyrol-Granulat und Farbstoffkonzentrat eindosiert. Das Farbstoffkonzenlrat besteht

1,4 Teilen 20%igcm Rotfarbstoff Λ 3,0 Teilen 5%igem Rotfarbstoff B

In der Tabelle 2 sind die Stoffmengen und das Entgasungsergebnis aufgeführt.

Tabelle 2	kg/h	Stoff

Eintrittsöffnung	80	Polystyrol
1	4,4	Farbstoffkonzentrat')
	120	Polystyrol mit
2		4,3% Styrol

Austrittsöffnung	4,7	monomeres Styrol
3	199,7	Polystyrol
11		rot eingefärbt
	i) Das Farbstoffkonzentrat'besteht	aus:

konzentrat besteht aus:

8 Teilen 30%igesTitiindioxid-bateh
4 Teilen 20%iges Ultramarinblau-batch
0,8 Teilen 20%iges Camopurgclb-batch
1,2 Teilen 1 %igen Farbruß

Man erhält ein homogen blaugefärbtes Copolymerisat. Die Ergebnisse der Entgasung und die Stoffmengen sind zusammen mit den Ergebnissen des folgenden in Beispiels 5 in der Tabelle 3 zusammengestellt.

Beispiel 5

Die Vorrichtung entspricht dem in Beispiel 4 beschriebenen Extruder. Ebenso ist die Beheizung und

ι ι Schneckendrehzahl gleich. Durch die Zugabeöffnung (2) wird 70%ige Lösung eines Styrolcopolymerisats in einem Gemisch seiner Monomeren und Äthylbenzol bei einer Temperatur von 170⁰C unter einem Druck von 3 bar Überdruck eingepumpt. Die Dämpfe entweichen

jo durch die Entgasungsöffnung (3). In die Zugabeöffnung (1) werden cingefärbtes Endprodukt, Farbstoffkonzentrat und pulverförmiger Pfropfkautschuk, der 3,2% Wasser enthält, eingegeben. Das Farbsloffkon/.entrat besteht aus:

1,4 Teilen 20%igcm Rotfarbstoff A 3,0 Teilen 5%igem Rotfarbstoff B

Beispiel 4

Ein Vierschnecken-Entgasungsextruder wird verwendet, welcher besteht aus zwei gleichsinnig drehenden, dicht kämmenden Schneckenpaaren, die zwar im gleichen Gehäuse, aber voneinander getrennt angeordnet sind. Die Schnecken haben einen Durchmesser von 83 mm über die Schneckenstege. Bei diesem Extruder ist die Homogenisierzone (B) in zwei Räume getrennt, in denen die Schnecken rotieren. Die Zwischenwand (10) erstreckt sich über den ganzen Bereich des Extruders, sie ist nur an zwei Stellen durchbrochen, an denen der Stoffaustausch zwischen den Räumen und dadurch die Stoffmischung stattfinden kann. Zur Durchführung des Verfahrens wird eine 60%ige Lösung von Styrolcopolymerisat in seinen Monomeren mit einer Temperatur von 169°C in die Zugabeöffnung (2) eingepumpt; die Monomerendämpfe entweichen gasförmig aus der Eutgasungsöffnung (3), die hier nach oben angeordnet ist. Der teilentgaste Produktstrom wird unter der Entgasungsöffnung (4a) weiter entgast und vermischt sich dort mit der farbigen Polymcrisatschmclze, die das zweite Schneckenpaar von der Zugabeöffnung (1) her aufgeschmolzen unter die Entgasungsöffnung (4ii) fördert. Eine weitere Vermischung und Entgasung erfolgt unter einer weiteren Entgasungsöffnung (4b). Die Zugabeöffnung (5) fehlt hier. Die Schnecken werden mit 165 Umdrehungen pro Minute angetrieben. Das Extrudergehäuse wird auf 27O"C beheizt. Das Farbstoff-18 Teilen 30%igemTitandioxid-batch
0,5 Teilen 20%igem Cadmopurgelb-batch

Die Restentgasung erfolgt über die evakuierten Entgasungsöffnungen (4). Man erhält einen homogen «ι weiß eingefärbten ABS-Kunststoff. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 enthalten.

Beispiel 6

Als erfindungsgemäße Vorrichtung wird ein Doppelii schnecken-Entgasungsextruder und werden Hilfseinrichtungen wie im Beispiel ! verwendet.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Extruder auf 150⁰C aufgeheizt und werden die Schnecken mit 150 Umdrehungen pro •in Minute angetrieben.

Durch die Zugabeöffnung (1) werden über Dosieraggregate Füllstoffkonzentrat in Schnitzelform und rieselfähige Zusatzstoffe in den Extruder eingegeben.

In die Zugabeöffnung (2) wird über eine Rohrleitung •r, 50%ige Lösung von hochmolekularem Polyisobutylen in Cyclohexan mit einer Temperatur von 150⁰C und einem Druck von 15 bar Überdruck eingepumpt.

Die Dämpfe aus der Entgasungsöffnung (3) entweichen aus dem Extruder gegen Atmosphärendruck zur ■>" Kondensationsanlage. An den Entgasungsöffnungen (4a; und (4b) liegen Unterdrucke von 133,32 bar bzw. 39,97 bar an. Die Zugabeöffnung (5) ist verschlossen und wird nicht benutzt. Die während des Vcrfahrensablaufs zu- und abgehenden Stoffmengen sowie der Restgchall ·">■> an flüchtigen Anteilen sind in der folgenden Tabelle4 aufgeführt.

Tabelle 3	Beispiele 4 kg/h	5 kg/h
	130 14 745	120 18,5 124 543
Eintrittsöffnung 1 2

Styrolpolymerisat
Farbstoffkonzentrat
Pfropfkautschuk-Pulver
Polymerisat-Lösung

\--;Φ^Λ

lortsct/iini!	Beispiele	Austrittsöffnung	92	kg/h	kg/h	Kondensat
	kg/h	3	160			Kondensat
	4,7	44	55	12	Kondensat
	4b	593	92		eingefärbtes Endprodukt
11	% flüchtige Anteile 0,45	18,5
im Polymerisat	640	6,1
	0,4

		120
		batch von 50% Aktivruß
		in hochmolekularem
		Polyisobutylen
		Polyäthylen, das 1,64%
	54	Phenylnathylamin
	5,9	enthält
	78,2	50% ige Lösung von
		hochmolekularem
	0,13	Polyisobutylen in
		Cyclohexan

		Cyclohexan
		Cyclohexan
		rußverstärkte Polyiso-
	butylen-Mischung


	1 Blatt Zeichnimuen
Tabelle 4

Eintrittsöffnung
1





2



Austrittsöffnung
3
4a + b
11

% flüchtige Anteile
im Polyisobutylen
Hierzu

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einmischen von Zusatzsi ^! nin thermoplastische Polymerisate unter gleich/ gern Entfernen flüchtiger Anteile durch Aufschmelzen, Fördern und Extrudieren der Polymerisate mit zwei Einspeisezonen und einer Homogenisierzone, d a durch gekennzeichnet, daß in die eine, erste Einspeisezone die Zusatzstoffe zusammen mit einem Teil des Polymerisats und in die andere, parallel zur ersten verlaufende, zweite Einspeisezone der Hauptteil des Polymerisats unter einem gleichen oder höheren Druck als der Dampfdruck der flüchtigen Anteile zugegeben wird, daß die flüchtigen Anteile in der zweiten Einspeisezone durch Druckminderung in der dem Produktfluß entgegengesetzten Richtung abgezogen werden und daß die Schmelzen in eine an die beiden getrennten Einspeisezonen anschließende, gemeinsame Homogenisierzone gefördert v/erden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mindestens zwei parallel zueinander, in teilweise voneinander getrennten Gehäuseräumen drehbar angeordneten Schnecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecken (6,7) in den beiden voneinander getrennten Gehäuseräumen Einspeiseabschnitte (A\, A2) aufweisen, deren einem Einspeiseabschnitt (A\) eine Zugabeöffnung (1) für die Zusatzstoffe und eine geringe Teilmenge des Polymerisats und deren anderem Einspeiseabschnitt (A2) eine Zugabeöffnung (2) für die Hauptmenge des Polymerisats und in der dem Produktfluß entgegengesetzten Richtung eine Entgasungsöffnung (3) zugeordnet ist, und daß anschließend an die voneinander getrennten Einspeiseabschnitte (A\, A2) ein gemeinsamer Homogenisierabschnitt (B) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Homogenisierabschnitt (B) eine weitere Zugabeöffnung (5) und eine weitere Entgasungsöffnung (4) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hinter der Zugabeöffnung (2) in der dem Produktfluß entgegengesetzten Richtung liegende Teil des Einspeiseabschnitts (A₂) für die Hauptmenge des Polymerisats kühlbar ist und die Entgasungsöffnung (3) als Abflußöffnung für die kondensierten flüchtigen Anteile nach unten gerichtet ist.