DE19517680A1 - Verfahren zur Reduzierung der Schaumentwicklung - Google Patents
Verfahren zur Reduzierung der SchaumentwicklungInfo
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Description
Das Verfahren findet Anwendung bei der Entfernung von
restlichen Monomerbestandteilen aus durch Polymerisation in
wäßriger Phase hergestelltem Carboxyllatex.
Das Vorhandensein und die Entstehung von unerwünschten
Schäumen bei der Behandlung und Weiterverarbeitung flüssiger
Polymersuspensionen oder -dispersionen hat zu den
unterschiedlichsten Lösungswegen geführt.
Soweit eine Schaumunterdrückung durch den Zusatz von
Chemikalien erfolgt, ist dies mit dem Nachteil
verbunden, daß das Polymere entweder in seinen Eigenschaften
nachteilig beeinflußt wird oder nachträglich sehr aufwendige
Verfahren zur Entfernung dieser Mittel anzuwenden sind.
Solche Chemikalien sind insbesondere Silicone, Mineral- und
Pflanzenöle, etoxilierte Fettsäuren und Alkohole. Zur
Verringerung der Schaumentwicklung bei Verfahren zur
Entfernung von Restmonomeren aus Suspensions- oder
Emulsionspolymeren ist ein Verfahren bekannt, bei welchem das
in Wasser vorliegende Polymere mittels einer Düse in einen
Raum mit Unterdruck eingedüst, an der Behälterwandung zurück
in einen Sumpf abläuft und im Kreislauf gefahren wird (DE 24
35 704). Es ist aber auch ein Verfahren zur Verringerung des
gebildeten Schaumes bei einem Ausdampfprozeß bekannt, welches
mindestens eine Verfahrensflüssigkeit auf die Schaumober
fläche in Form von Flüssigkeitsstrahlen oder -tröpfchen
aufgibt (DE-OS 34 43 652). Die verwendete Verfahrensflüs
sigkeit wird dabei im Kreislauf gefahren. Solche Verfahren
sind für Carboxyllatex nicht anwendbar, da bei ihrer
Anwendung Nachteile entstehen.
Die Verdüsung des Latex in einen freien Raum und das Ablaufen
an einer Behälterwand führen bei Carboxyllatex dazu, daß
infolge der mechanischen Belastung an der Düse, aber
insbesondere an den Behälterwänden, Koagulate und Ausschei
dungen entstehen, da auf Grund der Stoffeigenschaften
eine sehr gute Haftfähigkeit an Oberflächen vorliegt.
Außerdem wird beim Ablaufen des Latex, der auch nach dem
Verdüsen als Schaum in besonders kleinen, mechanisch stabilen
Blasen vorliegt, keine weitere Schaumzerstörung bewirkt. Das
Besprühen der Schaumoberfläche mit der Verdüsungsflüssigkeit
hat den Nachteil, daß eine größere Anzahl von Düsen
notwendig wird, die über einen zusätzlichen Düsenkreislauf
mit der Verfahrensflüssigkeit versorgt werden müssen. Damit
erhöht sich der technische Aufwand und es entstehen
zusätzliche Flächen und Räume an denen sich Koagulate und
Ablagerungen bilden können. Um eine Schaumzerstörung zu
erreichen ist es außerdem notwendig, einen hohen
Kreislaufstrom zu realisieren, wodurch der Latex
einer mehrfachen Belastung ausgesetzt ist. Außerdem besteht
immer die Gefahr, daß durch den Düsenstrahl die Schaumbildung
nicht gestört, sondern gefördert wird. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß die Sprühtropfen eine Mindestenergie
besitzen müssen, um Schaumblasen einer bestimmten Größe
zerstören zu können, wodurch die schaumhemmende Wirkung
entsteht. Gleichzeitig verschiebt sich das Tropfenspektrum zu
kleinen, mechanisch stabilen Blasen, die aber das gleiche
oder ein größeres Schaumvolumen einnehmen können, da der
Zerstörungsprozeß (Besprühen) nicht mehr ausreichend ist.
Auch sind sehr unterschiedliche mechanische Vorrichtungen
vorgeschlagen worden, welche zur Zerstörung eines bereits
entstandenen Schaumes eingesetzt werden. Die mechanische
Schaumzerstörung erfordert es, daß örtlich hohe Scherkräfte
in das Stoffsystem eingetragen werden müssen, so daß
zusätzlich erhebliche Antriebsleistungen erforderlich sind
und überwiegend im Stoffsystem in Wärme umgesetzt werden,
welche zusätzlich als thermische Belastung auftritt, die zu
einer erhöhten Koagulatbildung führen kann. Um die
Schaumzerstörung zu erreichen ist es erforderlich, daß der
Latex speziell gestaltete Räume durchläuft. Dort besteht die
erhöhte Gefahr, daß der Latex koaguliert und die Vorrichtung
dadurch unwirksam wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schaumanfall
bei der Entfernung der restlichen Monomeren aus Carboxyllatex
zu verringern, ohne dabei die thermische Stabilität des
Carboxyllatex während der Behandlung zu beeinflussen. Die
Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem flüssigen Carboxyllatex
nach der Polymerisation, jedoch vor der Entfernung der
restlichen Monomeren Ammoniakwasser in einer solchen Menge
zugesetzt wird, um einen pH-Wert zwischen 5,0 und 6,8
einzustellen. Daran anschließend erfolgt der Strippvorgang
mit Wasserdampf im Temperaturbereich zwischen 60°C und
75°C. Nach Beendigung des Ausstrippen der restlichen
Monomeren aus dem Carboxyllatex wird diesem nochmals
Ammoniakwasser bis zum Erreichen eines pH-Wertes zwischen 8
und 10 zugesetzt. Die Zugabe von Ammoniakwasser ist
notwendig, um dem Latex die für die weitere Verarbeitung
notwendige mechanische Stabilität zu verleihen, da die in das
Polymere eingebaute Carbonsäure wesentlich die günstigen
Hafteigenschaften des Polymeren mitbestimmt.
Der pH-Wert des Latex wird daher
mit Ammoniakwasser auf einen solchen pH-Wert angehoben, der
eine der Belastung angepaßte Stabilität ermöglicht.
Gleichzeitig wird dadurch erreicht, daß eine chemische
beständige Bindung des Ammoniaks als Ammoniumion vorliegt.
Dadurch wird verhindert, daß bei der thermischen Behandlung
Ammoniak ausgast. Da das Gas direkt in der emulgatorhaltigen
Dispersion entsteht, bilden sich sehr kleine Blasen, deren
Zerstörung einen sehr hohen Energieeintrag erfordern würde,
so daß der Latex koaguliert. Das bei der Ausgasung des
Ammoniaks entstehende Volumen ist bereits so groß, daß die
Behältervolumina für die Entmonomerisierung unwirtschaftlich
groß oder den Einsatz zusätzlicher Entschäumer erfordern
würde. Da durch die Einstellung des pH-Wertes auf einen
Bereich von pH = 5,0 bis pH = 6,8 erreicht wird, daß der
pH-Wert durch die Entmonomerisierung nicht absinkt, muß die
für die Erreichung der Endqualität des Latex notwendige
Dosiermenge des Ammoniakwassers nicht zusätzlich nachdosiert
werden, wie es der Fall ist, wenn der Latex vor der
Entmonomerisierung mit der Gesamtmenge des Ammoniakwassers
auf einen pH-Wert 8-10 eingestellt wird. Zusätzlich bewirkt
die verminderte Schaummenge eine Verringerung der für die
Entmonomerisierung erforderlichen Zeit, da die Schaumphase
einen zusätzlichen Transportwiderstand für das aus dem
Polymeren zu entfernende Monomere darstellt, da der
Stofftransport über die Gasblasen in der Flüssigphase
erfolgt.
Die Erfindung wird nachfolgend an Beispielen erläutert:
In einem Rührbehälter mit einem Fassungsvermögen von 10 m³
werden 7 m³ SBR Latex eingefüllt, der einen Gehalt an
gebundenen Styrol von 70% aufweist. Der Restmonomergehalt
für Styrol beträgt 850 ppm. Dieser Latex wird bei laufendem
Rührer mit 25%igen Ammoniakwasser versetzt. Die Zugabe des
Ammoniakwassers wird über eine pH-Wert-Messung so einge
stellt, daß der pH-Wert des Latex einen Wert von pH = 6,4
aufweist. Unter ständigem Rühren wird der Latex nach der
Zugabe des Ammoniakwassers mit Wasserdampf bei einer
Temperatur von 68°C gestrippt. Über die gesamte
Entmonomerisierungsdauer, besonders deutlich in der
Entmonomerisierungsphase, in der der Restmonomergehalt hoch
ist, wird ein geringeres Aufschäumen des Latex beobachtet.
Der Restmonomergehalt von 50 ppm, bei dem die
Entmonomerisierung beendet ist, wird bei einer verkürzten
Behandlungsdauer erreicht. Danach wird der Latex auf eine
Temperatur unter 50°C abgekühlt und durch Zugabe weiteren
Ammoniakwassers auf einen pH-Wert von 8,5 eingestellt.
In einem Rührbehälter mit einem Fassungsvermögen von 10 m³
werden 7 m³ SBR Latex eingefüllt, der einen Gehalt an
gebundenen Styrol von 50% aufweist. Der Restmonomerengehalt
für Styrol beträgt 450 ppm. Dieser Latex wird bei laufendem
Rührer mit 25%igen Ammoniakwasser versetzt. Die Zugabe des
Ammoniakwassers wird über eine pH-Wert-Messung so einge
stellt, daß der pH-Wert des Latex einen Wert von pH 5,2
aufweist. Unter ständigem Rühren wird der Latex nach der
Zugabe des Ammoniakwassers mit Wasserdampf bei einer
Temperatur von 68°C gestrippt. Über die gesamte
Entmonomerisierungsdauer, besonders deutlich in der
Entmonomerisierungsphase, in der der Restmonomergehalt hoch
ist, wird ein geringeres Aufschäumen des Latex beobachtet.
Der Restmonomergehalt von 50 ppm, bei dem die Entmonomeri
sierung beendet ist, wird bei einer verkürzten Behandlungs
dauer erreicht. Danach wird der Latex auf eine Temperatur
unter 50°C abgekühlt und durch Zugabe weiteren Ammoniak
wassers auf einen pH-Wert von 9,8 eingestellt.
Claims (1)
- Verfahren zur Reduzierung der Schaumentwicklung bei der Entfernung der restlichen Monomeren Butadien, Styren und/oder Acrylnitril aus dem durch Polymerisation in der wäßrigen Phase hergestellten Carboxyllatex, wobei dieser ohne Zusatz von Ammoniakwasser einen pH-Wert zwischen 2 und 3 aufweist und übli che Stabilisatoren und Emulgatoren enthält, mittels eines Strippvorganges durch Einleiten von Wasserdampf in den flüssigen Carboxyllatex, dadurch gekennzeichnet, daß
- - der pH-Wert des flüssigen Carboxyllatex vor der Entfernung der restlichen Monomeren durch Zusatz von Ammoniakwasser auf einen Wert zwischen 5,0 und 6,8 eingestellt,
- - der Strippvorgang mit Wasserdampf im Temperaturbereich zwischen 60°C und 75°C durchgeführt
- - und nach der Entfernung der restlichen Monomeren dem Carboxyl latex weiterhin Ammoniakwasser bis zum Erreichen eines pH-Wertes zwischen 8 und 10 zugesetzt wird.
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