DE19800591C2 - Verfahren zur Behandlung von Fluorpolymersuspensionen - Google Patents

Description

Bei der kontinuierlichen Aufarbeitung der Polymerisate treten oft Störungen bei der Abtrennung des Feststoffs von der Polymerisationsflotte auf, da die Polymerteilchen die Siebe mehr oder weniger verstopfen. Hierdurch werden die Vorteile des kontinuierlichen Betriebs drastisch reduziert, da es häufig zu Unterbrechungen des Abtrennprozesses kommt, weil die Siebe gereinigt oder ausgetauscht werden müssen. Man setzt deshalb parallele Siebeinrichtungen ein, die wechselweise betrieben und gereinigt werden. Dieses Vorgehen ist mit einem erheblichen Aufwand an Apparaten und Arbeit verbunden.

Apparate, die mit einem hohen Energieaufwand arbeiten, wie Taumel-Siebmaschinen, verhalten sich zwar hinsichtlich der Verklebung der Siebflächen relativ günstig, sind aber für die scherempfindlichen Fluorpolymeren, zum Beispiel nach dem Emulsionsverfahren erhaltene Fluorpolymere, nicht geeignet, da durch die mechanische Beanspruchung das poröse Produkt verdichtet wird und sich die Verarbeitungseigenschaften verschlechtern.

Ein weiterer Nachteil bekannter Siebkonstruktionen ist es, daß eine Verschmutzung des Siebgutes nicht ausgeschlossen werden kann. Dies ist besonders bei Fluorpolymeren ein entscheidender Nachteil, weil bei den erforderlichen hohen Verarbeitungstemperaturen organische Verunreinigungen dunkle bis schwarze Flecken verursachen und Fertigprodukte oft unbrauchbar machen oder eine Qualitätsminderung zur Folge haben.

Eine für beliebige Materialien geeignete Trennvorrichtung gemäß DE 43 35 401-A1 ist insbesondere zur Trennung von Abfallgemischen vorgesehen, wobei sortenreine Kunststoffmaterialien durch Auftrennung in flächenartige und räumliche Materialien von Bedeutung sind. Zur Trennung kommt es aber auf die unterschiedliche Größe der Materialien an.

Mit einer Vorrichtung zum Sieben einer Suspension können gemäß DE 35 40 591-A1 Suspensionen als solche von Verunreinigungen befreit werden. Eine Trennung in Fest- und Flüssiganteile ist jedoch nicht beschrieben.

Es wurde nun gefunden, daß die geschilderten Nachteile überwunden werden und Fluorpolymere schonend behandelt werden können, wenn man die Fluorpolymersuspension, vorzugsweise kontinuierlich, an der Stirnseite einer Trommel-Siebmaschine mit rotierender Siebtrommel zuführt, das Polymer in axialer Richtung durch die Siebtrommel fördert und das Polymer im hinteren Teil der Trommel austrägt. Erfindungsgemäß kann so schonend die Flüssigkeit aus einer Polymersuspension abgetrennt werden, wobei auch ein Feinkornanteil mit der Flüssigphase separiert werden kann, oder aber bei einer Trockensiebung eine effektive, aber schonende Siebwirkung erzielt werden. Die erforderliche Verweilzeit ist hierbei in weiten Grenzen leicht einstellbar und der Zulauf beziehungsweise die Zuführung des Polymers kann völlig unabhängig von der Umfangsgeschwindigkeit der Siebtrommel gehalten werden.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind im folgenden näher erläutert.

Vorteilhaft gibt man die Suspension auf die Trommel-Siebmaschine kontinuierlich auf und trennt in einem Durchlauf in der ersten Zone die Flotte mit einem Feinanteil ab, unterzieht gleichzeitig das Produkt mit einer geeigneten Flüssigkeit (zum Beispiel Wasser) einer Wäsche und befreit anschließend in einer weiteren Zone das Produkt vom Überkorn, das am Ende der Siebtrommel ausgetragen wird. In einer ähnlich aufgebauten Siebmaschine kann auch getrocknetes Polymerpulver einem Sieb- beziehungsweise Klassierungsvorgang unterzogen werden. Diese Siebvorrichtung wird bevorzugt in einem Korngrößenbereich von 100 bis 1500 µm, vorteilhaft von 200 bis 1100 µm, insbesondere von 300 bis 1000 µm, eingesetzt.

Die Siebtrommel des eingesetzten Apparats kann einseitig oder beidseitig gelagert sein, wobei die Achse je nach den Erfordernissen geneigt sein kann. Zwischen der Lagerung und der Siebtrommel kann eine oder zwei Spülkammern (bei einer beidseitigen Lagerung) angeordnet sein. Diese Spülkammer(n) wird (werden) gegen die Welle entweder mit einer berühungslosen Labyrinthdichtung oder mit geeigneten Lippenringen abgedichtet und vorzugsweise mit einem geeigneten Medium beaufschlagt. Eine beidseitige Lagerung kann insbesondere bei längeren Siebtrommeln zweckmäßig sein. Der Durchsatz kann durch die Drehzahl beziehungsweise die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel in an sich bekannter Weise geregelt werden, beispielsweise über ein Regelgetriebe. Durch eine variable Drehzahl, eine Veränderung der Siebneigung, durch entsprechende Einbauten und in Sonderfällen durch den Aufbau auf einem Rahmen mit Vibrator oder Unwuchtmotor ist eine leichte Anpassung an das Trennproblem möglich.

Die Suspensionen werden an der Stirnseite zugeführt und das feste Produkt oder die Produktfraktion(en) beziehungsweise die Flotte und/oder das Spülwasser über einen oder mehrere Auffangtrichter abgeführt, der (die) unter der Maschine angeordnet ist (sind).

Je nach Art des abzutrennenden Polymers, beziehungsweise der Flüssigphase oder des zu fraktionierenden Produkts, kann die Siebtrommel mit Spaltsieben oder anderen an sich bekannten Siebelementen wie Lochblechen oder Siebgeweben ausgerüstet werden, wobei auch eine Kombination unterschiedlich bestückter Zonen möglich ist. Die Spaltsiebe werden zweckmäßigerweise so eingebaut, daß sich die Spalten von innen nach außen erweitern. Durch die Rollbewegung des Siebgutes wird nicht nur eine Schädigung des empfindlichen Produktes vermieden, sondern die Rieselfähigkeit deutlich verbessert.

Vorteilhaft werden zur axialen Förderung - je nach den Anforderungen - als Leitorgane Leitbleche, Blechwendeln oder gewendelte Rundstäbe in die Siebtrommel eingebaut. Zweckmäßig weist auch die Achse der Siebtrommel eine mehr oder weniger starke Neigung auf. Hierdurch kann einerseits die Verweilzeit des Feststoffs in der Siebtrommel beeinflußt und andererseits der Transport gefördert und auf ein erforderliches Maß eingestellt werden.

Da eine Verlegung der Sieböffnungen mit dem leicht verformbaren Produkt zu einer entscheidenden Verminderung der Siebleistung führt, ist es vorteilhaft, die Siebflächen während der Rotation mit einem Fluid freizuspülen, vorzugsweise von außen. Zweckmäßigerweise erfolgt die Spülung im oberen Teil der Siebtrommel über die gesamte Länge.

Die bevorzugte Behandlung der Siebflächen während des Verfahrens mit dem Fluid kann absatzweise oder vorzugsweise kontinuierlich erfolgen. Als Fluide eignen sich gasförmige, dampfförmige oder flüssige Medien, beispielsweise Luft, Dampf oder Wasser, falls erforderlich nach Feinfiltrierung. Beim Einsatz von gasförmigen Fluiden werden diese zweckmäßig abgesaugt, um einen unerwünschten Druckaufbau zu vermeiden.

Das zur Reinigung der Siebflächen vorzugsweise eingesetzte Fluid wird über geeignete Vorrichtungen, die außerhalb der Siebtrommel angeordnet sind, zugeführt, beispielsweise durch Düsen wie Breitschlitzdüsen oder Rohre mit Bohrungen oder Längsschlitzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich nicht nur zur Abtrennung von Polymeren aus der Polymerisationsflotte, sondern auch für andere Behandlungen wie Waschvorgänge, Fraktionierungen beziehungsweise Klassierungen und zur Abtrennung von Grobgut von flüssigen oder festen Stoffen im gleichen Durchlauf. Das Verfahren arbeitet so schonend, daß auch scher- und druckempfindlichen Produkte wie die bekanntermaßen empfindlichen Polymeren behandelt werden können, die aus fluorierten Monomeren nach dem Emulsionsverfahren erhalten wurden, und zwar bevorzugt in einem Durchlauf.

Vorteilhaft wird die Apparatur in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht, so daß eine Verschmutzung hochwertiger Produkte durch die Umgebungsluft vermieden werden kann. Dadurch ist auch die Durchführung von Trennvorgängen im geschlossenen System, bei Bedarf auch unter Inertgas, möglich, so daß auch gefährliche, brennbare oder giftige Medien behandelt werden können. Zur einfachen Kontrolle oder für Reinigungszwecke kann das Gehäuse im Siebbereich mit schnell aufklappbaren Öffnungen ausgerüstet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, die Vorteile einer kontinuierlichen Polymerisation voll auszuspielen, da nicht nur Engpässe bei der Abtrennung des Polymers oder bei Waschvorgängen vermieden werden, sondern sogar noch eine erhebliche Steigerung des Durchsatzes bei geringem apparativem Aufwand möglich ist.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Behandelt wird eine Suspension, die durch Emulsionspolymerisation von Tetrafluorethylen und Koagulierung erhalten wird. Diese Suspension gelangt durch den zentrischen Einlauf an der Stirnplatte einer von zwei in axialer Richtung miteinander verbundenen Siebtrommeln, an deren Umfang im Siebgehäuse fest angeordnete Wasch- und Reinigungseinrichtungen in Form von Düsen und Rohren mit Längsschlitzen (Schlitzleisten) angebracht sind, die eine innige Produktwaschung mit Wasser als Fluid ermöglichen und auch die Siebgewebe von festsitzenden Produktkörnern befreien. Über aufklappbare Öffnungen ist ein Beobachten des Siebvorganges beziehungsweise eine visuelle Prüfung des Siebstandes möglich.

In der ersten Trommel wird das wäßrige Medium vom Feststoff getrennt und über einen Ablauftrichter zur Abwasserbehandlung geführt. Der Feststoff gelangt dann in die zweite Trommel, wo grobe Anteile (Überkorn) von der erwünschten Gutfraktion getrennt wird. Die Gutfraktion geht durch das zweite Sieb in den Produktablauf zur weiteren Aufarbeitung. Das Überkorn fällt am Ende der zweiten Siebtrommel in einen Überkorn-Sammeltrichter und wird von dort zur weiteren Aufarbeitung gefördert.

Um den Produkttransport zu gewährleisten, ist die Siebmaschine in der Neigung verstellbar und zusätzlich mit einer Innenwendel ausgestattet. Die Umfangsgeschwindigkeit (Drehzahl) der Siebtrommel ist stufenlos verstellbar und kann somit dem jeweiligen Produkt angepaßt werden.

Beispiel 2

In eine Siebtrommel, ausgerüstet mit einer Innenwendel aus Flachstahl und Schlitzleisten im Siebgehäuse, stufenlosem Antrieb und einstellbarer Neigung, wird über eine stirnseitige zentrale Öffnung ein vom Trockner kommendes Polytetrafluorethylen eingespeist. Die Partikel mit einem Durchmesser von unter 1000 µm passieren das Sieb und gelangen in die Abfüllung; Partikel mit größerem Durchmesser fallen am Ende der Siebtrommel in einen Überkorn-Sammeltrichter und werden einer weiteren Aufarbeitung zugeleitet. Als Fluid zur Freihaltung der Siebflächen dient Luft.

Claims (14)

1. Verfahren zur Behandlung von Fluorpolymersuspensionen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polymersuspension an der Stirnseite einer Trommel-Siebmaschine zuführt, die um eine im wesentlichen waagrechte Achse rotiert, das Polymer in axialer Richtung durch die Siebtrommel fördert und im hinteren Teil der Trommel austrägt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung kontinuierlich erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebflächen während des Verfahrens mit einem Fluid behandelt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid flüssig, dampfförmig oder gasförmig ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid Wasser ist.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel-Siebmaschine mit einem Spaltsieb ausgestattet ist.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Förderung mit einem Leitorgan erfolgt.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer aus einem wäßrigen Medium abgetrennt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die gefällte Suspension des Polymeren von dem wäßrigen Medium abtrennt.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polymer von einer Waschflotte abgetrennt wird.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer trocken gesiebt wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer eine Korngröße von 100 bis 1500 µm hat.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße 200 bis 1100 µm beträgt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer eine Korngröße von 300 bis 1000 µm hat.