DE2518492B2

DE2518492B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten von Polyvinylchlorid

Info

Publication number: DE2518492B2
Application number: DE19752518492
Authority: DE
Inventors: Friedrich Horst 5840 Schwerte Papenmeier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-04-25
Filing date: 1975-04-25
Publication date: 1980-04-17
Also published as: FR2308482A1; FR2308482B1; DE2518492A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I. Ein solches Verfahren ist aus der Zeitschrift »Modern Plastics International«, April 1975, Seite 22, bekannt. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Bei den zur Zeit bekannten Schnelimischverfahren 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 363⁰K und 413" K liegt, gebracht. Es ist auch üblich, flüssige Komponenten erst dann in den Mischer einzugeben, wenn in ihm eine Temperatur zwischen 333⁰K und 353° K erreicht ist, und dann die Aufheizung im Mischer fortzusetzen.

PVC wird durch Polymerisation des Vinylchloridj (VC) hergestellt. Da die Geschwindigkeit jeder chemi-■i sehen Reaktion von der jeweiligen Konzentration der beteiligten Stoffe abhängig ist, wird die Polymerisation des VC zu PVC gegen Ende der Reaktion immer langsamer. Man müßte daher im Prinzip unendlich lang warten, bis auch der letzte Rest VC polymerisiert ist.

ι» Deshalb bricht man die Reaktion je nach Verfahren dann ab, wenn etwa 90% des VC polymerisiert sind. Es bleibt daher im PVC-Korn ein Rest von monomeren VC-Gas übrig. Obgleich aus wirtschaftlichen Gründen eine möglichst vollständige Rückgewinnung dieser

ι · VC-Gase angestrebt wird, ist es bisher nicht befriedigend gelungen, diese VC-Gasreste aus dem PVC-Korn vollständig zu entfernen.

Bei der Aufbereitung von PVC-Massen unter Wärmeeinfluß, beispielsweise beim Zumischen von Zuschlagstoffen, Agglomerieren des pulverförmigen 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.

Bei dem eingangs genannten bekannten Verfahren wird zum Aufbereiten von PVC durch Zumischen von Zuschlagstoffen ein geschlossener Behälter verwendet, in den vom Boden her Luft eingeblasen wird, die am Deckel des Behälters abgesaugt und gefiltert wird, bevor sie ins Freie entweicht. Das sich unter dem Deckel des Mischbehälters sammelnde VC-Gas wird dabei mit hinweggeblasen. Die Installationskosten einer solchen Anlage sind recht beachtlich, was sich besonders ungünstig dann auswirkt, wenn in einem Industriebetrieb an mehreren Plätzen solche Aufbereitungsanlagen installiert sind.
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 dem PVC-Korn herausdiffundieren, wobei von Einfluß ist, wie groß der Diffusionsweg und wie hoch die Umgebungstemperatur ist. Auch ist bekannt, daß die Diffusionsgeschwindigkeit vom Partialdruckgefällc des diffundierenden Gases abhängt. Es hat sich herausgestellt, daß trotz der Aufheizung des PVC-Korns während der Verarbeitung 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, alkoholische Getränke in PVC-Flaschcn zu verpacken. Aus den vorgenannten Gründen besteht daher der Wunsch nach einer hohen Freiheit von VC-Rcstgasanteilen im PVC.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß die Entfernung von VC-Gasresten aus dem PVC-Korn weitgehend vollständig und wirtschaftlich durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs I gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und der Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Entgasung während der üblichen Verarbeitung des PVC-Pulvers. beisoielsweise 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 A^rt 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 Hiife 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 mil Kühlluft begünstigt das Entfernen von Gashüllcn, 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 beispielsweise das Friktionswärme erzeugende Werkzeug mit überhöhter Geschwindigkeit umlaufen, wobei gleichzeitig Kühlluft in das PVC-Pulver 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.

Es sei uetont, 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 eire zentrale Entgasungsanlage vorsehen, was den apparativen Aufwand entsprechend vermindert. Da das PVC-Korn aus der Entgasungsan.age in schon vorgeheiztem Zustand abgegeben wird, braucht in einer nachgeschalteten Verarbeitungsmaschine, beispielsweise einer Heizkühlmischer-Anlage dem PVC-Korn nicht mehr so viel Wärme zugeführt zu werden. Diese Maschinen können daher leichter und gegebenenfalls in ihren Abmessungen kleiner ausgeführt werden.

Bei Wärmezufuhr über die Behälterwandung ist die Verwendung einer Ii. genden 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.

Um die Energiebilanz möglichst günstig zu halten, läßt man das entgaste PVC zweckmäßigerweise nicht

lu 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

ιϊ 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 w. nieden werden.

Nachfolgend soii die Erfindung uni~r Bezugnahme auf die Zeichnungen durch von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäGen Verfahrens näher erläutert werden. Es zeigt

F i ρ I schematisch einen Entgasungsmischer mit einem Vorratsbehälter, die an eine Mischerkombination angeschlossen sind;

F i g. 2 schematisch eine Ausführung der Vorrichtung mit zwei Entgasungsmischern.

jo In Fig. 1 ist ein Entgasungsmischer 1 dargestellt,der als eine um eine horizontale Achse rotierende heizbare Trommel ausgebildet ist, die mit einem Einfülltrichter 2 und einem Auslaß 3 versehen ist. Eingangs- und ausgangsseitige Drehkupplungen 4 stellen die Verbin-

J5 dung 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 evakuiert werden kann. Die Auslaßleitung 8 der Trommel ist mit einem wärmeisolierten Vorratsbehälter 10 verbunden, der gegebenenfai j zusätzlich so weit beheizt ist, daß er die Temperatur, die dem PVC-Korn im Entgasungsmischer 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 des Vorratsbehälters 10 sehr erleichtert ist. Dieser Vorratsbehälter 10 kann auch ständig rotierend betrieben werden, wodurch das PVC in jedem Falle gut rieselfähig gehalten wird.

Vr"7< Vorratsbehälter 10 führt eine Verbindungsleitung Il zu einer üblichen Heiz-Kühlmischerkombination, bestehend am einem Heizmischer 14 und einem Kühlmischer 15, in der das PVC-Korn weiterverarbeitet wird. Im vorliegenden Fall ist vorgesehen, daß am Auslaß des Vorratsbehälters 10 eine Verzweigung 12 vorgesehen ist, so daß über weitere Verbindungsleitun-

W) gen 13 weitere Mischerkombinationen angeschlossen werden können.

Im Betrieb wird mittels des Einfülll.-ichters 2 bei geöffnetem Schieber 6 PVC-Pulver in den Entgasungsmischer I eingefüllt, in dem es durch Rotation der

h5 Trommel und untei Wärmezuführung auf eine Temperatur knapp unterhalb der Erweichungstemperatur erwärmt wird. Nach dem Einfüllen des PVC Pulvers werden die Schieber 6 und 9 verschlossen mhJ die

Säugpumpe 7 wird in I litigkeit gesetzt, die die bei der Erwärmung des PVC-Pulvers freiwerdenden VC-Gasrcste absaugt und über einen Kamin 16 vom Arbeitsplatz entfernt. E^c sei betont, daß in den Kamin 16 eine Abscheideeinrichtung, ein Filter od. dgl., eingebaut sein kann. Wird durch Messung festgestellt, daß der VC-Gehalt einen vorgegebenen unteren Grenzwert unterschritten hat, dann wird der Schieber 9 geöffnet und durch gegensinnigen Umlauf fördert die im kegelförmigen Auslaß 3 vorhandene Schnecke 17 das entgaste PVC-Korn durch die Atislaßleitung 8 in den Vorratsbehälter 10, von welchem es für die weitere Verarbeitung bereitgehalten wird.

Die Anordnung nach F i g. 2 enthält zwei identisch aufgebaute Entgasungsmischer I und Γ. die an einen gemeinsamen Einfülltrichter 2 angeschlossen sind und deren Ausgänge in einen gemeinsamen Verteiler 12 münden, !n der F.iniHßlci'.un¹⁷ 5, 5'. die ^von deni Einfülltrichter 2 zu ilen Entgasungsmischern 1 und 1' führt, ist eine Umschaltklappe 20 angeordnet; eine vergleichbare Klappe 18 befindet sich in der zum Verteiler 12 führenden Auslaßleitung 8, 8'. Für beide F.ntgasungsmischer 1 und Γ ist eine gemeinsame Absaugeinrichtung 7 vorgesehen, die mit den Einlaufseiten der Trommeln über ein Umschaltventil 19 verbunden ist.

Bei dieser Anordnung werden die Entgasungsmischer 1 und Γ wechselweise als Entgasungs- und als Vorratstrommel betneben. Während beispielsweise in dem Mischer 1 gerade ein Entgasungsvorgang stattfindet (der eine gewisse /eil dauert), wird in dem /weilen Mischer Γ entgastes PV( Korn bereitgehalten und von ihm auf Abruf abgegeben, lias Umschaltventil 19 legt dabei den Mischer I an die Absaugcinrichtting 7. die Schieber 6 und 9 sind geschlossen, die Klappen 20 und 18 zum Mischer Γ freigeschaltet (gezeichneter Zustand).

Ist der Mischer Γ entleert, werden die Klappen 20 und 18 umgelegt, Bei geschlossenem Schieber 9' und geöffnetem Schieber 6' kann nun der Mischer Γ mit PVC Pulver frisch gefüllt werden. Danach wird auch der Schieber 6' geschlossen. Das PVC-Pulvcr in dem Mischer I' steht nun zur Entgasung bereit.

Die Entgasung in dem Mischer I wurde inzwischen abgeschlossen. Das Ventil 19 wird umgelegt und die Entgasung des Inhalts des Mischers Γ aufgenommen. In dem ersten Mischer 1 steht nun das entgaste PVC Pulver zum Ablassen bereit. Die Mischerheiziing wird iliihiM ;iiifrr<-htprh:illrn grgrhrncnfalk mil vrrnuiiderter Leistung, um ein Abkühlen des PVC-Pulvers zu verhindern. Fm 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 wirkendf-n Vorratsbehälters zwischen die Entgasungsmischer und die Weiterverarbeitungsmaschinen von Vorteil ist.

Hierzu 2 Rinn Z^

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufbereiten von Polyvinylchlorid, bei dem pulverförmiges Polyvinylchlorid, insbesondere unter Zumischen von Zusatzstoffen erwärmt, verdichtet und agglomeriert und dabei von überschüssigen Resten monomeren Vinylchlorid-Gases befreit wird, dadurch gekennzeichnet, daß das pulverförmige Polyvinylchlorid zum Befreien von den Vinylchlorid-Gasen zunächst in reinem Zustand auf eine Temperatur unterhalb seiner Erweichungstemperatur erwärmt und erst nach der Entgasung der weiteren Verarbeitung unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des pulverförmigen Polyvinylchlorids durch Steuerung von in das Pulver eingebrachter Friktionswärme eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß iii das PuiyviiV/ichiuriu-Puiver eine Wärmekapazität eingebracht wird, die eine Überschreitung der Erweichungstemperatur bewirken würde, und daß die Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Polyvinylchlorid-Pulvers durch gesteuerte Kühlluftzufuhr eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens während der Entgasung atmosphärischer Unterdruck angewendet wi'-j.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprücne I bis 4 mit einem Heizmischer und einer Absat'qeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mit dtm Heizmischer (14) mindestens ein diesem vorgeordneter, beheizbarer und an die Absaugeinrichtung (7) anschließbarer Entgasungsmischer (1; V) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Entgasungsmischer(l; 1') gasdicht verschließbar ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Entgasungsmischer (1; I') und dem Heizmischer (14) ein wärmeisolierter, gegebenenfalls beheizter Vorratsbehälter (10) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Entgasungsmischer (Ij V) vorgesehen sind, deren Ausgänge parallelgeschaltet sind.