DE19517680C2 - Verfahren zur Reduzierung der Schaumentwicklung - Google Patents

Description

Das Verfahren findet Anwendung bei der Entfernung von restlichen Monomerbe­ standteilen aus durch Polymerisation in wäßriger Phase hergestelltem Carb­ oxyllatex.

Das Vorhandensein und die Entstehung von unerwünschten Schäumen bei der Behandlung und Weiterverarbeitung flüssiger Polymersuspensionen oder -dis­ persionen 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 Eigen­ schaften nachteilig beeinflußt wird oder nachträglich sehr aufwendige Verfahren zur Entfernung dieser Mittel anzuwenden sind.

Solche Chemikalien sind insbesondere Silicone, Mineral- und Pflanzenöle, ethoxilierte Fettsäuren und Alkohole. So werden bei einem Verfahren (EP 00 15 467 B1) zur Entfernung von Restmonomeren aus einem ABS-Polymerisat dem Latexgemisch unmittelbar während der Wasserdampfdestillation Elektrolyten zu­ gesetzt. Zielstellung dabei ist eine verstärkte Latexkoagulation zur effizienteren Abtrennung der nicht umgesetzten Monomeren.

Nach JP 58-103506 A wird einem Acrylnitril-Latex eine Lauge zugesetzt wodurch enthaltenes Monomeres in die wäßrige Phase überführt wird. Gleichfalls ist dabei auch mit einer Koagulation des Latex zu rechnen.

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-AS 24 35 704). Es ist aber auch ein Verfahren zur Verringerung des gebildeten Schaumes bei einem Ausdampfprozeß bekannt, welches mindestens eine Verfahrensflüssigkeit auf die Schaumoberflä­ che in Form von Flüssigkeitsstrahlen oder -tröpfchen aufgibt (DE-OS 34 43 652).

Die verwendete Verfahrensflüssigkeit wird dabei im Kreislauf gefahren. Solche Verfahren sind für Carboxyllatex nicht anwendbar, da bei ihrer Anwendung Nach­ teile entstehen. Die Verdüsung des Latex in einen freien Raum und das Ablaufen an einer Behälterwand führen bei Carboxyllatex dazu, daß infolge der mechani­ schen Belastung an der Düse, aber insbesondere an den Behälterwänden, Koa­ gulate und Ausscheidungen 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, me­ chanisch 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 er­ höht 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 Kreis­ laufstrom zu realisieren, wodurch der Latex einer mehrfachen Belastung ausge­ setzt ist. Außerdem besteht immer die Gefahr, daß durch den Düsenstrahl die Schaumbildung nicht gestört, sondern gefördert wird. Dies ist darauf zurückzufüh­ ren, daß die Sprühtropfen eine Mindestenergie besitzen müssen, um Schaumbla­ sen einer bestimmten Größe zerstören zu können, wodurch die schaumhem­ mende 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 Vorrich­ tungen 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 gestal­ tete 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 ther­ mische Stabilität des Carboxyllatex während der Behandlung zu beeinflussen. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem flüssigen Carboxyllatex nach der Po­ lymerisation, jedoch vor der Entfernung der restlichen Monomeren Ammoniak­ wasser in einer solchen Menge zugesetzt wird, um einen pH-Wert zwischen 5,0 und 6,8 einzustellen. Daran anschließend erfolgt der Strippvorgang mit Wasser­ dampf im Temperaturbereich zwischen 60°C und 75°C. Nach Beendigung des Ausstrippen der restlichen Monomeren aus dem Carboxyllatex wird diesem noch­ mals 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 Hafteigen­ schaften 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. Gleich­ zeitig wird dadurch erreicht, daß eine chemische beständige Bindung des Am­ moniaks als Ammoniumion vorliegt. Dadurch wird verhindert, daß bei der thermi­ schen Behandlung Ammoniak ausgast. Da das Gas direkt in der emulgatorhalti­ gen 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 Ein­ satz 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 zu­ sätzlich nachdosiert werden, wie es der Fall ist, wenn der Latex vor der Entmo­ nomerisierung mit der Gesamtmenge des Ammoniakwassers auf einen pH-Wert 8-10 eingestellt wird. Zusätzlich bewirkt die verminderte Schaummenge eine Ver­ ringerung der für die Entmonomerisierung erforderlichen Zeit, da die Schaum­ phase 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:

Beispiel 1

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 laufen­ dem Rührer mit 25%igem Ammoniakwasser versetzt. Die Zugabe des Ammo­ niakwassers wird über eine pH-Wert-Messung so eingestellt, 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 Tem­ peratur von 68°C gestrippt. Über die gesamte Entmonomerisierungsdauer, be­ sonders deutlich in der Entmonomerisierungsphase, in der der Restmonomerge­ halt 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 Ammo­ niakwassers auf einen pH-Wert von 8,5 eingestellt.

Beispiel 2

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 Restmonomergehalt für Styrol beträgt 450 ppm. Dieser Latex wird bei laufen­ dem Rührer mit 25%igem Ammoniakwasser versetzt. Die Zugabe des Ammo­ niakwassers wird über eine pH-Wert-Messung so eingestellt, daß der pH-Wert des Latex einen Wert von pH 5,2 aufweist. Unter ständigem Rühren wird der La­ tex 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 Restmonomer­ gehalt 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 Ammoniak­ wassers auf einen pH-Wert von 9,8 eingestellt.

Claims (1)

1. Verfahren zur Reduzierung der Schaumentwicklung bei der Entfernung der Rest­ monomeren Butadien, Styrol und/oder Acrylnitril aus einem durch Polymerisation in der wäßrigen Phase hergestellten, ohne Ammoniakwasserzusatz einen pH-Wert zwischen 2 und 3 aufweisenden und übliche Stabilisatoren und Emulgatoren enthaltenden Carboxyllatex mittels eines Strippvorganges durch Einleiten von Wasserdampf in den flüssigen Carboxyllatex, dadurch gekennzeichnet, daß

   • - der pH-Wert des flüssigen Carboxyllatex vor der Entfernung der Restmonome­ ren 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 Restmonomeren dem Carboxyllatex weiteres Am­ moniakwasser bis zum Erreichen eines pH-Wertes zwischen 8 und 10 zugesetzt wird.