DE2518492A1

DE2518492A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten von polyvinylchlorid

Info

Publication number: DE2518492A1
Application number: DE19752518492
Authority: DE
Inventors: Friedrich Horst Papenmeier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-04-25
Filing date: 1975-04-25
Publication date: 1976-11-04
Also published as: FR2308482A1; DE2518492B2; FR2308482B1

Description

PATENTANWÄLTE

B MÜNCHEN 22 - W1DENMAYERSTRASSE 4Θ 1 BERLIN-DAHLEM 33 . PODBIELSKIALLEE β8

BERLIN: DIPL.-ING. R. MÜLLER-BÖRNER MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-H. WEY

26 755

Friedricli Horst Papenmeier 584 Schwerte

Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten von

Polyvinylchlorid

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbereiten von Polyvinylchlorid unter Anwendung von Wärme, insbesondere Zumischen von Zuschlagstoffen, Agglomerieren des pulverf örmigen PVC und Extrudieren, Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Bei den zur Zeit bekannten Schnellmischverfahren zur Herstellung von Polyvinylchlorid (PVC)-Mischungen werden alle Komponenten gleichzeitig in den Mischer gegeben und in drei bis sechs Minuten auf die gewünschte Mischguttemperatur, die zwischen 90° C und i40° C liegt, gebracht. Es ist auch üblich, flüssige Komponenten erst dann in den Mischer einzugeben, wenn

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BERLIN: TELEFON (O3O) 831 2088 MÜNCHEN: TELEFON (O8O) 22β6ββ

KABEL: PROPINDUS · TELEX Ot a*OB7 KABEL: PROPINDUS · TELEX OO 243**

in ihm eine Temperatur zwischen 6Q° C und 80 C erreicht ist, und dann die Aufheizung im Mischer fortzusetzen,,

PVC wird durch Polymerisation des Vinylchlorids (VC) hergestellt. Die Geschwindigkeit jeder chemischen Reaktion ist abhängig von der jeweiligen Konzentration der beteiligten Stoffe. Daher wird auch die Polymerisation des VC zu PVC gegen Ende der Reaktion immer langsamer, da die Konzentration des monomeren VC in der Reaktionsmasse immer mehr abnimmt. Man müsste daher im Prinzip unendlich lange warten, bis auch der letzte Rest VC polymerisiert ist. Deshalb bricht man die Reaktion je nach Verfahren dann ab, wenn ca. 9-0 $ des VC polymerisiert sind. Es bleibt daher im PVC-Korn ein Rest monomeren VC-Gases übrig. Obgleich aus wirtschaftlichen Gründen eine möglichst vollständige Rückgewinnung dieser VC-Gase angestrebt wird, ist es bisher nicht befriedigend gelungen, dieses überschüssige VC-Gas aus dem PVC—Korn restlos zu entfernen.

Bei der Aufbereitung von PVC-Massen unter Wärmeeinfluss, beispielsweise beim Zumischen von Zuschlagstoffen, Agglomerieren des pulverf örmigen PVC und Extrudieren werden daher aus dem PVC-Korn immer noch VC-Restgasanteile freigesetzt.Es ist inzwischen bekannt, dass VC gesundheitsschädigend ist. Es besteht daher die Forderung, das Freiwerden von VC-Gasen am Arbeitsplatz während der Verarbeitung von PVC zu verhindern.

Eine Abhilfemöglichkeit hierzu wäre, die Aufbereitungsanlagen gasdicht auszuführen und das bei der Verarbeitung des PVC-Pulvers freiwerdende VC-Gas abzusaugen. Dies würde bei den vorhandenen offenen Anlagen erhebliche Umbaukosten erfordern, ganz abgesehen davon, dass nicht alle bestehenden Anlagen für einen derartigen Umbau geeignet sind.

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Es ist aus der Broschüre "VC/PVC: Massnahmen zum Gesundheitsschutz", die vom Verband Kunststofferzeugende Industrie herausgegeben worden ist, bekannt, dass die VC-Restgase allmählich von selbst aus dein PVC-Korn herausdiffundieren, wobei von Einfluss ist, wie gross der Diffusionsweg und wie hoch die Umgebungstemperatur ist» Auch ist bekannt, dass die Diffusionsgeschwindigkeit vom Partialdruckgefälle des diffundierenden Gases abhängt. Es hat sich herausgestellt, dass trotz der Aufheizung des PVC-Koms während der Verarbeitung, beispielsweise beim Zumischen von Zuschlagstoffen, Agglomerieren des PVC-Pulvers und Extrudieren, im fertigen Produkt noch immer beachtliche VC-Gasreste enthalten sind, die nur sehr langsam herausdiffundieren» Aus diesem Grunde ist es in den USA beispielsweise verboten worden, alkoholische Getränke in PVC-Flaschen zu verpacken.

Aus den genannten Gründen besteht daher der Wunsch nach einer hohen Freiheit von VC-Restgasanteilen im PVC. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass der VC-Restgasgehalt in PVC-Gegenständen, dessen Rohstoff nach dem erfindungsgemässen Verfahren bearbeitet wurde, so gering wie möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das PVC-Pulver zunächst auf eine Temperatur unterhalb seiner Erweichungstemperatur aufgeheizt und bei dieser Temperatur von überschüssigen Resten monomeren Vinylchloridgases befreit und erst dann der weiteren Verarbeitung zugeführt, insbesondere weiter aufgeheizt wird.

Der Erfindung liegt nämlich die Erkenntnis zugrunde, dass die Entgasung während der üblichen Verarbeitung des PVC-Pulvers,

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beispielsweise beim Zumischen von Zuschlagstoffen oder beim
Agglomerieren stark negativ beeinflusst wird. Dies hat seine Ursache darin, dass das PVC-Korn von den Zuschlagstoffen
ganz oder teilweise abgeschlossen wird bzw. durch die Agglomeratbildung der Diffusionsweg sehr lang wird. Die Erfindung beschreitet daher den Weg, vor der eigentlichen Verarbeitung üblicher Art die Entgasung durchzuführen, da sie an einem
PVC-Korn vollzogen werden kann, das noch klein und ungestört ist. Da bekanntermassen eine Temperatursteigerung die Diffusionsgeschwindigkeit vergrössert, wird die Entgasung des
PVC-Korns bei erhöhten Temperaturen vollzogen. Um jedoch ein Agglomerieren des PVC-Korns zu vermeiden, ist die Temperatur erfindungsgemäss niedriger als die Erweichungstemperatur,
vorzugsweise liegt sie knapp unterhalb der Erweichungstemperatur.

Die die Entgasung begünstigende Wärme wird in das PVC-Pulver vorzugsweise von der Behälterwandung, die in einer der bekannten Arten beheizt ist, eingebracht. Sie kann aber auch
mittels Friktion mit Hilfe eines umlaufenden Werkzeugs eingebracht werden, dessen Drehzahl in Abhängigkeit von der Temperatur des PVC-Pulvers einstellbar ist. Man kann die Wärme mit einer Wärmekapazität einbringen, die ohne Kühlmassnahmen zu
einer Überhitzung, d.h. Agglomerierung des PVC-Pulvers führen würde und durch geregelte Kühlluftzuführung die Temperatur
des PVC-Pulvers auf einen Wert unterhalb seiner Erweichungstemperatur einregeln. Die Spülung mit Kühlluft begünstigt
das Entfernen von Gashüllen, die sich um die einzelnen PVC-Körner ausbilden. Auch hat eine derart gross gewählte Wärmekapazität den Vorteil, dass eine sehr schnelle Aufheizung
des PVC-Pulvers erreicht wird. In der Praxis kann beispiels weise das Friktionswärme erzeugende Werkzeug mit überhöhter

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Geschwindigkeit unilaufen, wobei gleichzeitig Kühlluft in das PVC-PuIver eingeblasen wird, um eine Überhitzung zu vermeiden, Auch eine Geschwindigkeitsregelung des Werkzeugantriebs in Abhängigkeit von der Temperatur des PVC-Kornes ist vorteilhaft. Sie kann beispielsweise so wirken, dass die Drehzahl des Werkzeugs bei noch kaltem Pulver sehr hoch ist, um eine möglichst schnelle Aufheizung zu erreichen, um sich dann auf einen Normalwert einzustellen, wenn die maximal zulässige Entgasungstemperatur erreicht ist»

Bei Wärmezufuhr iibei^ die Behälterwandung ist die Verwendung einer liegenden Trommel besonders günstig, da mit ihrer Hilfe eine besonders satte Anlage an die Wandung, Auflockerung und Umschichtung des PVC-Kornes erreicht werden kann. Diese Trommel kann periodisch mit einer solchen Drehzahl betrieben werden, dass das PVC-Korn allseitig satt an der Wandung anliegt, sowie zum Zwecke des Umschichtens und der Auflockerung unter diese kritische Drehzahl abgebremst und dann wieder beschleunigt werden.

Es sei betont, dass die Anwendung von Unterdruck vorteilhaft ist, da sie in bekannter Weise die Entgasung fördert.

Obgleich an sich die VC-Entgasung in einem Mischer üblicher Bauart, der mit einer Absauganlage ausgestattet ist, durchgeführt werden kann, ist es vorteilhaft, die Entgasung in einer eigens dafür vorgesehenen Vorrichtung durchzuführen, da wegen der mit ihr erzielten weitgehenden Gasfreiheit des PVC-Pulvers die für die weitere Verarbeitung bestimmten Mischer unverändert bleiben können. Man kann dann für eine Vielzahl von Mischern eine zentrale Entgasungsanlage vorsehen, was den apparativen Aufwand entsprechend vermindert. Da das PVC-Korn aus der Entgasungsanlage in schon vorgeheiztem Zustand abgegeben wird, braucht in einer nachgeschalteten Verarbeitungsmaschine, beispielsweise einem

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Mischer oder einem Extruder, dem PVC-Kom nicht mehr so viel ^ärme zugeführt zu werden. Diese Maschinen können daher leichter und gegebenenfalls in ihren Abmessungen kleiner ausgeführt werden. Bei der Zugabe fester und flüssiger Zuschlagstoffe zum PVC-Kom ist es dabei günstig, zunächst die festen Zuschlagstoffe zuzugeben, da hierdurch die Temperatur auf einen zur Zugabe der flüssigen Zuschlagstoffe günstigeren ¥ert herabgesetzt wird.

Um die Energiebilanz möglichst günstig zu halten, lässt man das entgaste PVC zweckmässigerweise nicht abkühlen, sondern lagert es, sofern es nicht sofort weiterverarbeitet wird, wärmeisoliert. Ein ganz wesentlicher Vorteil, den das erfindungsgemässe Verfahren nebenbei noch mit sich bringt, liegt darin, dass das PVC-Korn nicht nur von überschüssigem VC-Gas befreit wird, sondern dass auch eine effektive Trocknung erzielt wird. Das in der erfindungsgemässen Weise vorbehandelte PVC-Korn dampft beim nachfolgenden Verarbeiten kaum noch Wasser ab, so dass die üblicherweise auftretenden KondenswasserabScheidungen an den Mischbehälterdeckeln vermieden werden.

Nachfolgend sollen an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemässe Vorrichtung mit einem Vorratsbehälter, die an eine Mischerkombination angeschlossen sind;

Fig«, 2 schematisch eine erfindungsgemässe Vorrichtung in Zwillings ausführung.

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In Fig. 1 ist eine um eine horizontale Achse rotierende heizbare Trommel 1 dargestellt, die mit einem Einfülltrichter 2 und einem Auslass 3 versehen ist. Eingangsund ausgangsseitige Drehkupplungen h stellen die Verbindung zu den Anschlussleitungen her. Die Einlassleitung 5 ist mittels eines Schiebers 6 verschliessbar. An die Einlassleitung 5 ist eine Saugpumpe 7 angeschlossen, mit deren Hilfe die Trommel 1 evakuiert werden kann. Die Auslassleitung 8 der Trommel 1 ist mit einem wärmeisolierten Vorratsbehälter 10 verbunden, der gegebenenfalls zusätzlich so weit beheizt ist, dass er die Temperatur, die dem PVC-Korn in der Trommel 1 vermittelt worden ist, aufrechterhält. In der Auslassleitung 8 ist ein Schieber 9 vorgesehen, mit dessen Hilfe die Auslassleitung 8 verschlossen werden kann·

Der Vorratsbehälter 10 ist als geneigte, drehbare Trommel ausgeführt., wodurch zum einen ein Zusammenbacken des entgasten PVC-Kornes vermieden und zum anderen die" Entleerbarkeit dee Vorratsbehälters 10 sehr erleichtert ist. Dieser Vorratsbehälter 10 kann auch ständig rotierend betrieben werden, wodurch das PVC in jedem Falle gut rieselfähig gehalten wird.

Vom Vorratsbehälter 10 führt eine Verbindungsleitung 11 zu einer üblichen Heiz-Kühlmischerkombination, bestehend aus einem Heizmischer lh und einem Kühlmischer 15t ^ⁿ der das PVC-Korn weiterverarbeitet wird. Im vorliegenden Fall ist vorgesehen, dass am Auslass des Vorratsbehältere 10 eine Verzweigung 12 vorgesehen ist, so dass über weitere Verbindungsleitungen 13 weitere Mischerkombinationen oder andersartige Verarbeitungseinrichtungen angeschlossen werden können·

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Im Betrieb vird mittels des Einfülltrichters 2 bei geöffnetem Schieber 6 PVC-Pulver in die Heiztrommel 1 eingefüllt, in der es durch Rotation der Trommel und unter Wärmezuführung auf eine Temperatur knapp unterhalb der Erweichungstemperatur erwärmt wird. Nach dem Einfüllen des PVC-Pulvers werden die Schieber 6 und 9 verschlossen und die Saugpumpe wird in Tätigkeit gesetzt, die die bei der Erwärmung des PVC-Pulvers freiwerdenden VC-G-asreste absaugt und über einen Kamin 16 vom Arbeitsplatz entfernt. Es sei betont, dass in den Kamin 16 eine Abscheideeinrichtung, ein Filter od.dgl., eingebaut sein kann. Wird durch Messung festgestellt_β dass der VC-Gehalt einen vorgegebenen unteren Grenzwert unterschritten hat, dann wird der Schieber 9 geöffnet und durch gegensinnigen Umlauf fordert die im kegelförmigen Auslass 3 vorhandene Schnecke 17 das entgaste PVC-Korn durch die Auslassleitung 8 in den Vorratsbehälter 10, von welchem es für die weitere Verarbeitung bereitgehalten wird.

Die Anordnung nach Fig. 2 enthält zwei identisch aufgebaute Heiztrommeln 1 und 1 *, die an eine gemeinsame Beschickungseinrichtung 2 angeschlossen sind und deren Ausgänge in einen gemeinsamen Verteiler 12 münden,' In der Einlassleitung, die von der Beschickungseinrichtung 2 zu den Heiztrommeln 1 und I¹ führt, ist eine Umschaltklappe 17 angeordnet;eine vergleichbare Klappe 18 befindet sich in der zum Verteiler 12 führenden Auslassleitung, Für beide Trommeln 1 und 1 * ist eine gemeinsame Absaugeinrichtung 7 vorgesehen, die mit den Einlaufselten der Trommeln über ein Umschaltventil 19 verbunden ist ο

Bei dieser Anordnung werden die Heiztrommeln 1 und 1 * wechsel· weise als Entgasungs- und als Vorratβtrommel betrieben« Während beispielsweise in der Trommel 1 gerade ein Entgasungs-

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Vorgang stattfindet (der eine gewisse Zeit dauert), wird in der zweiten Trommel 1' entgastes PVC-Korn bereitgehalten und von ihr auf Abruf abgegeben. Das Umschaltventil 19 legt dabei die Trommel 1 an die Absaugeinrichtung 7» die Schieber 6 und 9 sind geschlossen, die Klappen 17 und 18 zur Trommel 1' freigeschaltet (gezeichneter Zustand)«

Ist die Trommel 1¹ entleert, werden die Klappen 17 und 18 umgelegt. Bei geschlossenem Schieber 9¹ und geöffnetem Schieber 6' kann nun die Trommel 1' mit PVC-Pulver frisch gefüllt werden. Danach wird auch der Schieber 6· geschlossen. Das PVC-Pulver in der Trommel 1' steht nun zur Entgasung bereit.

Die Entfettung in der Trommel 1 wurde inzwischen abgeschlossen. Das Ventil 19 wird umgelegt und die Entgasung des Inhalts der Trommel 1· aufgenommen. In der ersten Trommel 1 steht nun das entgaste PVC-Pulver zum Ablassen bereit. Die Trommelheizung wird dabei aufrechterhalten, gegebenenfalls mit verminderter Leistung, um ein Abkühlen des PVC-Pulvers zu verhindern. Ein Weiterdrehen der Trommel hält das Pulver locker.

Bei dieser Ausführungsform kann auf einen eigenen Vorratsbehälter, der den Trommeln nachgeschaltet wäre, verzichtet werden. Es sei jedoch betont, dass zur Bereitstellung grosser, aber nur stossweise benötigter Mengen die Zwischenschaltung eines solchen, als Puffer wirkenden Vorratsbehälters zwischen die Heiztrommeln und die Weiterverarbeitungsmaschinen von Vorteil ist.

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Claims

Ansprüche

1, Verfahren zum Aufbereiten von Polyvinylchlorid (PVC) unter Anwendung von Wärme, insbesondere Zumischen von Zuschlagstoffen, Agglomerieren des pulverförmigen PVC und Extrudieren, dadurch gekennzeichnet, dass das PVC-Pulver zunächst auf eine Temperatur unterhalb seiner Erweichungstemperatur aufgeheizt und bei dieser Temperatur von überschüssigen Resten monomeren Vinylchlorid (ve)-Gases befreit und_verst dann der weiteren Verarbeitung zugeführt, insbesondere weiter aufgeheizt wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das PVC-Pulver nach der VC-Entgasung ohne Zwischenabkühlung weiterverarbeitet wird«

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem feste und flüssige Zuschlagstoffe dem PVC-Pulver zugegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die festen und unmittelbar danach die flüssigen Zuschlagstoffe zugegeben werden,

4« Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ¥ärme mittels Friktion mit Hilfe eines Mischwerkzeugs in das PVC-Pulver gebracht wird, dessen Drehzahl in Abhängigkeit von der Temperatur des PVC-Pulvers einstellbar ist_o

5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ¥ärme in das PVC-Pulver mit einer Wärmekapazität eingebracht wird, die ohne

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Kühlmassnalimen zu einer Agglomerierung des PVC-Pulvers führen würde, und dass durch geregelte Kühlluftzuführung die Temperatur des PVC-Pulvers auf einen Wert unterhalb seiner Erweichungstemperatur eingestellt wird«

6, Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anwendung von atmosphärischem Unterdruck wenigstens während der Entgasung«

7« Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Entgasung und Zumischung bzw« Agglomeration in Verschiedenen Mischbehältern durchgeführt werden«

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentraler Heizmischer (i) zum Entgasen des PVC-Pulvers vorgesehen ist, der mit wenigstens einer zweiten Bearbeitungsmaschine (14) verbunden ist«

9« Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet« da·· der Heizmischer (1) gasdicht verschliessbar ausgeführt und mit einer Unterdruckquelle (7) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Heizmischer (1) und di· zweite Bearbeitungsmaschine (1*0 ein wärmeisolierter« gegebenenfalls beheizter Vorratsbehälter (1O) eingeschaltet ist«

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Entgasungebehälter (1,1 ·) vorgesehen sind, deren Ausgänge parallelgeschaltet sind«

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