DE2653019A1

DE2653019A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbereiten von vinylchlorid-polymerisaten

Info

Publication number: DE2653019A1
Application number: DE19762653019
Authority: DE
Inventors: Erich Jauss; Ernst Maier
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1976-11-22
Filing date: 1976-11-22
Publication date: 1978-05-24
Also published as: BE861060A; IT1089401B; FR2371282A1; AT359741B; GB1588887A; ES464188A1; NL7712682A; ATA832277A; SE7713120L; CH630397A5

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Aufbereiten von Vinylchlorid-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von verarbeitungsfertigen, pulverförmigen Mischungen auf der Basis von Vinylchlorid-Polymerisaten mit im Vergleich zum eingesetzten Vinylchlorid-Polymerisat weitgehend reduziertem Gehalt an monomerem Vinylchlorid.

Die nach den bekannten technischen Verfahren, beispielsweise nach der Emulsions-, Suspensions- und Masse-Polymerisation, hergestellten Vinylchloridhomo- und Copolymerisate enthalten, je nach Herstellungsverfahren, mehr oder weniger große Mengen an Vinylchorid (VC). Bei den bekannten Verarbeitungsmethoden dieser Polymerisate durch thermoplastische Verformung zu Gebrauchsgegenständen, beispielsweise bei der Kalandrierung oder Extrusion, entweicht nur ein Teil des VC, sodaß die gefertigten Artikel, beispielsweise Folien oder Flaschen, noch einen relativ hohen Gehalt an monomerem VC aufweisen. In neuerer Zeit hat man festgestellt, daß monomeres VC nicht so ungefährlich ist, wie lange Zeit angenommen wurde, sodaß die Forderung besteht, aus den Polymerisaten auf der Basis von Vinylchlorid vor der Verarbeitung zu Gebrauchsgegenständen das monomere VC möglichst weitgehend zu entfernen, wobei im Falle der Verarbeitung zu Lebensmittel-Verpackungen der Gehalt an Rest-Vinylchlorid sogar weniger als 1 ppm (ppm = Teil pro Million) betragen sollte (vergl. H. Huber, Chemie-Ingenieur-Technik, 47. Jahrgang, 1975» Nr. 19, Seiten 803 bis 807).

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Es ist bekannt (vergl. oben zitierte Literaturstelle), daß bei einer gebräuchlichen Methode zur Herstellung von verarbeitungsfertigen, pulverförmigen Mischungen auf der Basis von VG-Polymerisaten, bei der pulverförmiges Vinylchlorid- | Polymerisat gemeinsam mit Verarbeitungshilfsstoffen in einem Schnellmischer (Mischer, dessen Rührwerkzeug mit einer Umfangsgeschwindigkeit von mehr als 10 m/sec, in der Regel 25 bis 40 m/sec läuft) bis zu einer Endtemperatur von etwa 130 bis 140° C gemischt wird (Heißmischen) und die pulverförmige Mischung anschließend in einem Kühlmischer (Mischer dessen Rührwerkzeug mit niedriger Umfangsgeschwindigkeit läuft) abgekühlt wird (Kühlmischen), die VC-Monomerengehalte des eingesetzten VC-Polymerisates beträchtlich reduziert werden. Dieser so reduzierte Gehalt an monomerem VC liegt jedoch, selbst wenn das eingesetzte Polymerisat nur noch VC-Mengen von 50 ppm und darunter enthält, in der Regel im Bereich von 10 ppm. Zwar läßt sich die Wirkung des Heißmischens noch etwas steigern, wenn der Mischvorgang im Schnellmischer (Heißmischer)^: bis auf Endtemperaturen von 150 bis l60° C weitergeführt wird und/oder wenn während des Mischens mit einem Inertgas gespült wird. Bei so hohen Temperaturen findet jedoch mit den üblichen Stabilisatormengen bereits eine thermische Uberbeanspruchung des VC-Polymerisates statt, die zur Folge hat, daß bei der Weiterverarbeitung der Mischung zu Formkörpern, beispielsweise bei der Kalandrierung zu Folien, die Formkörper nicht mehr die für die Verwendung erforderliche Stabilität gegen Einwirkung von Wärme bzw. Licht aufweisen und verschiedentlich gelbliche oder sogar bräunliche Farbtöne zeigen. Durch den Einsatz erhöhter Mengen an wirksamen Stabilisatoren kann die thermische Uberbeanspruchung zwar hintangehalten werden, jedoch führt diese Art des Vorgehens zu einer beträchtlichen Verteuerung des erzeugten Artikels.

Es hat sich gezeigt, daß bei der thermoplastischen Verformung zu Gebrauchsgegenständen, beispielsweise beim Extrudieren oder Kalandrieren, nur noch wenig VC ausgetrieben wird. Man ist

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deshalb darauf angewiesen, den Monomeren-Gehalt in der verarbeitungsfertigen Mischung soweit wie möglich zu reduzieren, um beispielsweise die geforderten Werte von unter 1 ppm für Lebensmittel-Verpackungen gewährleisten zu können.

Es ist daher versucht worden, die Wirkung des Heiß-Kühlmischens im Hinblick auf die Entfernung von monomerem VC zu erhöhen. Zu diesem Zweck wird dem Mischgut vor oder während des Heißmischens Wasser oder andere flüchtige Substanzen, wie beispielsweise niedere Alkohole, zugegeben (vergl. DT-OS 24 53 909 und DT-OS 26 12 096).

Die vorliegende Erfindung geht von der Feststellung aus, daß die VC-Entgasung zeit- und temperaturabhängig ist. In gebräuchlichen Schnellmischern wird die über das rotierende Werkzeug eingebrachte Energie (Friktionswärme), die zur Erwärmung des Mischgutes führt, nicht optimal zur Entgasung ausgenutzt, da sofort nach Erreichen der Mischungsendtemperatur das Mischgut möglichst rasch im Kühlmischer auf Raumtemperatur abgekühlt wird, um die Taktzeit des Heiß-Kühlmischprozesses möglichst kurz und folglich den Durchsatz (Kapazität) möglichst hoch zu halten. Längere Taktzeiten, insbesondere wenn auf hohe Endtemperaturen gemischt wird, würden nicht nur die Gefahr für eine thermische Schädigung des VC-Polymerisates erhöhen, sondern sie sind auch wegen der daraus folgenden Verlängerung der Mischzeit mit einem erheblichen Kapazitätsverlust (Durchsatzverlust) verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher,das bekannte Heiß-Kühlmischverfahren zur Herstellung von verarbeitungsfertigen, pulverförmigen Mischungen auf der Basis von VC-Polymerisäten dahingehend zu verbessern und eine Vorrichtung hierzu vorzuschlagen, daß die VC-Monomerengehalte der eingesetzten VC-PoIymerisate bis in den Bereich von 1 ppm und darunter reduziert werden können, wobei die Taktzeit gleich oder sogar kürzer ist und wobei die Zugabe von flüchtigen Substanzen zur Förderung der VC-Entgasung nicht notwendig ist.

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Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren zur Herstellung von verarbeitungsfertigen, pulverförmigen Mischungen auf der Basis von Vlnylchlorid-Polymerisäten mit im Vergleich zum eingesetzten Vinylchlorid-Polymerisat weitgehend reduziertem Gehalt an monomerem Vinylchlorid, bei dem pulverförmiges Vinylchlorid-Polymerisat gemeinsam mit Verarbeitungshilfsstoffen in mehreren nacheinander stehenden Mischern mit Rührwerkzeug gemischt wird, wobei die pulverförmige Mischung im 1. Mischer bis zu einer Endtemperatur von 70 bis 160° C erhitzt und im letzten Mischer auf Raumtemperatur abgekühlt wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach Erreichen der Endtemperatur die pulverförmige Mischung bei einer Temperatur von 70 bis l60° C weitergemischt und erst dann abgekühlt wird.

Das Weitermischen kann einmalig oder mehrmalig (in mehreren Stufen), d_#h. in einem oder mehreren Mischern, die nach dem ersten Mischer stehen, vorgenommen werden, wobei nach Beendigung des Mischens in einem Mischer das Mischgut in den nächststehenden Mischer entleert wird; vorteilhaft wird das Weitermischen in ein bis drei Mischern durchgeführt. Die Mischzeit in den einzelnen Stufen ist sehr variabel. Sie richtet sich einerseits nach der gewählten Taktzeit des Schnellmischers, andererseits auch nach dem angestrebten Rest-VC-Monomerengehalt der verarbeitungsfertigen Vinylchlorid-Polymerisatmischung und liegt im allgemeinen bei 3 bis 30 Minuten, vorzugsweise bei 5 bis 15 Minuten. (Die Mischzeit im ersten Mischer, in dem das Mischgut auf eine Endtemperatur von /Ο bis l60° C erhitzt wird, ergibt sich zwangsläufig aus der gewünschten Endtemperatur und der gewählten Umdrehungszahl des Mischwerkzeuges). Die Temperatur des Mischgutes während des Weitermischens liegt zweckmäßigerweise ebenso wie die Endtemperatur (im ersten Mischer) im Bereich von 70 bis 160° C. Unterhalb von 70° C verläuft nämlich die Entfernung des monomeren VC nur unvollständig und langsam und oberhalb 160° C tritt bereits eine so hohe thermische Beanspruchung auf, die eine unwirtschaftliche Stabilisierung des VC-Polymerisates erfordern würde. Bevorzugt be-

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trägt die Endteaperatur 90 bis 140° C. Das Weitermischen erfolgt ebenso vorzugsweise bei 90 bis 140° C, insbesondere
bei 100 bis 130° C, wobei die Mischguttemperatur (innerhalb einer Mischstufe) zweckmäßigerweise in etwa konstant gehalten wird.

Das Erhitzen des Mischgutes im ersten Mischer und während des Weitermischens kann durch indirekte Beheizung, beispielsweise mittels elektrischer Heizeinrichtung oder mittels flüssiger Heizmedien erfolgen. Sie kann auch durch direkte Erwärmung
des Mischgutes, nämlich mittels der durch das Rührwerkzeug
eingebrachten Rührenergie (Friktionswärme) erfolgen. Es können auch beide Erwärmungsarten kombiniert werden. Im ersten Mischer erfolgt das Erhitzen aui Endtemperatur vorzugsweise durch die mit dem Rührwerkzeug eingebrachte Friktionswärme. Während des Weitermischens wird im wesentlichen zweckmäßigerweise indirekt beheizt und daher das Rührwerkzeug langsam laufend eingestellt, weil sich dadurch das Konstanthalten der Temperatur des Mischgutes besser bewerkstelligen läßt. Vorzugsweise wird durch Beaufschlagung eines doppelwandig ausgebildeten Mischers mit einem flüssigen Heizmedium erwärmt, wobei die Umfangsgeschwindigkeit des Rührwerkzeuges 1/10 der des Schnellmischers beträgt und vorzugsweise im Bereich von 0,2 m/sec bis 1 m/sec liegt.

Die Wirkung der Entfernung von Monomeren im Ausgangs-VC-Polymerisat kann beim erfindungsgemäßen Verfahren noch dadurch verbessert werden, wenn während des Erhitzens auf Endtemperatur und während des Weitermischens ein Inertgas durch die Mischung geblasen oder das Mischgut unter vermindertem Druck gehalten wird. Ferner kann, gegebenenfalls in Kombination mit diesen Maßnahmen, dem Mischgut im ersten Mischer und/oder vor dem Weitermischen Wasser oder andere flüchtige Substanzen
(gemäß der DT-OS 24 53 909) in einer Menge von bis zu 10 Gew.-#, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf Mischgut, zugesetzt werden.

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Unter VC-Polymerisat sind zu verstehen ein oder mehrere Homo-, Pfropf- oder Copolymerisate des Vinylchlorids. Sie können nach kontinuierlichen oder Chargen-Polymerlsatlonsverfahren hergestellt werden, beispielsweise nach einem Emulsions-, Suspensions— oder Masse-Polymerlsationsverfahren. Zur Copolymerisation mit Vinylchlorid sind beispielsweise folgende Monomere geeignet: Olefine, wie Äthylen oder Propylen; Vinylester von geradkettigen oder verzweigten Carbonsäuren mit 2 bis 20» vorzugsweise 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Vinylacetat, -proplonat, -butyrat, -2-äthylhexoat, Vinylisotrldecansäureester; Vinylhalogenide, wie Vinylfluorid, Vinylidenfluorid, Vinylidenchlorid; Vinylather, Vinylpyridin, ungesättigte Säuren, wie Malein-, Fumar-, Acryl-, Methacrylsäure und deren Mono— oder Diester mit Mono— oder Dlalkoholen mit 1 bis IO Kohlenstoffatomen; Acrylnitril, Styrol. Zur Pfropfpolymerisation können beispielsweise elastomere Polymerisate verwendet werden, die durch Polymerisation von einem oder mehreren folgender Monomerer erhalten wurden: Diene, wie Butadien, Cyclopentadien; Olefine, wie Äthylen, Propylen; Styrol, ungesättigte Säuren, wie Acryl- oder Methacrylsäure, sowie deren Ester mit Mono- oder Dialfcoholen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen? Acrylnitril, Vinylverbindungen, wie Vinylester von geradkettigen oder verzweigten Carbonsäuren mit 2 bis 20, vorzugsweise 2 bis 4 Kohlenstoffatomen; Vinylhalogenide, wie Vinylchlorid, Vinylidenchlorid.

Nach der Polymerisation können den als wäßrige Dispersion oder Pulver anfallenden Polymerisaten weitere Stoffe zur Verbesserung der Eigenschaften der Polymerisate zugesetzt werden. Das VC-PoIymerlsat wird zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als weitgehend trockenes Pulver eingesetzt.

Dem VC-Polymerisat werden die Im Rahmen der Aufbereitung üblichen und zweckmäßigen Verarbeitungshilfsstoffe, wie Wärmestabilisatoren, Lichtstabilisatoren, Gleitmittel, Weichmacher, Füllstoffe, Pigmente, modifizierende Mittel, wie Mittel zur Verbesserung der Schlagzähigkeit, der optischen Qualität, der antistatischen oder antibeschlag-Eigenschaften, sowie der Flammfestigkeit zugegeben.

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ΛΌ

Als Wärme- bzw. Lichtstabilisatoren sind beispielsweise geeignet Mono- und Dialkylzinnverbindungen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, bei denen die restlichen Wertigkeiten des Zinns über Sauerstoff und/oder Schwefelatome mit weiteren Substituenten verbunden sind; Aminocrotonsäureester, Harnstoff und Thioharnstoffderivate, wie Monopheny!harnstoff und DIpheny!thioharnstoff; <£-Phenylindol, Salze der Erdalkalimetalle, sowie von Zink, Cadmium oder Blei mit aliphatischen Carbonsäuren oder Oxycarbonsäuren, mit gegebenenfalls alkylierten aromatischen Hydroxyverbindungen; basische und neutrale Bleisalze anorganischer Säuren, wie Schwefel- Phosphor- oder phosphorige Säure. Die Stabilisatoren werden in Mengen von 0,2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf Gesamtmischung eingesetzt, sie können auch in Mischung untereinander sowie mit Antioxydantien, wie alkylsubstituierte Hydroxy!verbindungen oder Organophosphorigsäureestern, beispielsweise Tris-(mon- bzw. die-)nonylphenylphosphite, eingesetzt werden. Zur Verbesserung der Lichtbeständigkeit können den Mischungen ultraviolettes Licht absorbierende Substanzen, wie Benzophenon- oder Benztriazol-Derivate zugegeben werden.

Als Gleitmittel können beispielsweise ein oder mehrere höhere aliphatische Carbonsäuren und Ocycarbonsäuren, sowie deren Ester und Amide, wie Stearinsäure, Montansäure, Glycerinmonooleat, Bis-stearoyl- bzw. Bis-palmitoyl-äthylendiamin, Montansäureester von Äthandiol oder 1,3-Butandiol; Fettalkohole mit mehr als 10 Kohlenstoffatomen, sowie deren Äther; niedermolekulare Polyolefine oder Hartparaffine, in Mengen von 0,1 bis 6 Gew.-?6, bezogen auf Gesamtmischung, verwendet werden. Als Weichmacher können beispielsweise ein oder mehrere Ester aromatischer oder aliphatischer Di- und Tricarbonsäuren, höherer Alkylsulfonsäuren und der Phosphorsäure, wie Dibutyl-di-2-äthylhexyl, Dicyclohexyl-, Didecyl-, Butylbenzyl-phthalat, Di-n-hexylacelat, Dibutylsebacat, Di-2-äthylhexyladipat, Acetyltributyl-, Acetyltri-2-äthylhexylcitrat, Alkylsulfosäureester des Phenols bzw. Iresols, Diphenyl-2-äthylhexyl-_t Trikresyl-phosphatf epoxydierte Soja- oder Rizinusöle, ferner polymere Weichmacher, bei-

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spielsweise Adipinsäurepolyester mit aliphatischen Diolen, deren freie Hydroxygruppen gegebenenfalls acetyliert sind, in Mengen von 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf Gesamtmischung, verwendet werden. Als Füllstoffe können beispielsweise ein oder mehrere anorganische Oxide, Carbonate oder Silikate, wie Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Calciumcarbonat, Aluminiumsilikat verwendet werden. Als Pigmente sind außer den obengenannten beispielsweise verwendbar Titandioxid, Zinkoxid, Zinksulfid, Bariumsulfat, Ruß sowie weitere hitzebeständige anorganische und organische Farbpigmente. Als modifizierende Mittel zur Verbesserung der Schlagzähigkeit sind beispielsweise verwendbar ein oder mehrere Polymerisate aus Dienen, wie Butadien, Cyclopentadien, mit Acryl- und Methacrylsäuren, deren Estern mit aliphatischen Alkoholen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie Butyl-2-Äthylhexylacrylat, Methylmethacrylat, deren Amiden, Nitrilen, wie Acrylnitril, sowie mit Styrol und substituierten Styrolen, ferner Polymerisate aus Olefinen, wie Äthylen, Propylen, gegebenenfalls in Mischung mit Vinylestern aliphatischer Alkohole, wie Vinylacetat, mit Vinyl-= halogeniden, wie Vinylchlorid oder Vinylidenchlorid, außerdem ait chlorierten Polyolefinen, wie Chlorpolyäthylen. Den Mischungen können ferner Mittel zur optischen Aufhellung, zur Verbesserung der antistatischen, sowie der antibeschlag-Eigenschaften, der Flammfestigkeit, sowie der Fließfähigkeit bei der thermoplastischen Weiterverarbeitung von Halbzeugen und zur Verbesserung weiterer Gebrauchseigenschaften zugegeben werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von verarbeitungsfertigen, pulverförmigen Mischungen auf der Basis von Vinylchlorid-Polymerisaten mit im Vergleich zum eingesetzten Vinylchlorid-Polymerisat weitgehend reduziertem Gehalt an monomerem Vinylchlorid besteht aus einem Mischer mit schnell laufendem Rührwerkzeug (Schnellmischer) zum Mischen und Erhitzen des pulverförmigen Vinylchlorid-Polymerisats und der Verarbeitungshilfsstoffe, aus einem nachgeschalteten Mischer mit langsam laufendem Hührworkzeutf (Kühlmischer) zum Abkühlen der erhitzttn MißchunK auf Haumttmperatur und iat dadurch gekennzeichnet, daß

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zwischen dem Schnellmischer und dem Kühlmischer mindestens

ein weiterer Mischer mit Rührwerkzeug (Tempermischer) angeordnet

Vorzugsweise sind zwischen dem Schnell- und dem Kühlmischer 1 bis 3 Tempermischer angeordnet. Der Rauminhalt Jedes Tempermischers ist zweckmäßigerweise größer als der des Sehnellmisehers (Heißmischer), vorzugsweise ist er um das 1,5 bis 3-fache größer. Auch der Kühlmischer hat gegenüber dem Heißmischer ein etwa 1,5 bis 3-faches Behältervolumen zum Erreichen einer optimalen Kühlfläche.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform besteht jeder Mischer aus einem stehenden, zylindrischen Behälter, der mit einem verschließbaren Deckel mit Entlüftung, mit einem verschließbaren Auslauf und mit bodenseitig angeordnetem Rührwerkzeug versehen ist und im Falle des Temper- und Kühlmischers doppelwandig ausgebildet ist.

Schnellmischer, Tempermischer und Kühlmischer sind vorteilhaft in einer Kaskade angeordnet, wobei der Schnellmischer räumlich am höchsten steht.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß Erfindung weisen mehrere bedeutende Vorteile auf. Das Verfahren und die Vorrichtung sind betrieblich einfach zu verifizieren, da in VC-Polymerisate verarbeitenden Betrieben häufig Heiß-Kühlmischaggregate vorhanden sind. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine besonders effektvolle Methode zur Entfernung von Monomeren, insbesondert von nonomerem VC- aus VC-Polymerisaten dar.

Anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform und in Verfahrensbeispielen wird nun die Erfindung näher erläutert und dabei die überraschend hohe Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgezeigt.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der der Schnellmischer 1 (Rauminhalt 4o Liter), der Tempermischer 2 (Rauminhalt 80 Liter) und der Kühlmischer 3

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(Rauminhalt 150 Liter) in Kaskadenform angeordnet sind. Alle drei Mischer sind mit einem Verschlußdeckel 4, 5, 6 mit Entlüftungseinrichtung 7, 8, 9 mit einem verschließbaren Auslaufstutzen 1Oj 11, 12 und mit bodenseitig angeordnetem Rührwerkzeug 13, 14, 15 versehen. Der Tempermischer 2 und der Kühlmischer 3 besitzen einen Doppelmantel 16, 17 zwecks Beaufschlagung mit einem flüssigen Heiz- bzw. Kühlmedium.

Verfahrensbeispiele

Das Aufbereiten der Ausgangsmischungen (Rezepturen) erfolgt mit dem oben beschriebenen Mischaggregat, wobei das Erhitzen des Mischgutes im Schnellmischer (Heißmischer) durch das schnell laufende (Umfangsgeschwindigkeit 55 m/sec) Rührwerkzeug, im zweiten Mischer durch Beaufschlagung mit einem flüssigen Heizmedium (Umfangsgeschwindigkeit des Rührwerkzeuges: 0,5 m/sec) und das Abkühlen des Mischgutes im Kühlmischer (Umfangsgeschwindigkeit des Rührwerkzeugs: 0,6 m/sec) durch Beaufschlagung mit einem flüssigen Kühlmedium vorgenommen wird. Um eine vom VC-Gehalt der Ausgangspolymerisate unabhängige, bsonders sichere und auch anschauliche Aussage über die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem bekannten Heiß-KUhlmisehen machen zu können, wird das nachstehend dargelegte Versuchsprogramm durchgeführt.

Rezeptur 1

100,0 Teile Vinylchlorid-Homopolymerisat, hergestellt nach dem Masse-Polymerisationsverfahren, K-Wert (nach DIN 53726, H. Fikentscher) im Bereich von 57 bis 67

1,5 Teile Di-n-octylzinnthioglykolsäureester 0,2 Teile Glycerinmonooleat/Glycerindioleat 0,1 Teil Montansäureester (Wachs E)

10 Proben der Rezeptur 1, die sich dadurch unterscheiden, daß das Masse-Polyvinylchlorid jeweils eine andere Menge an monomer em VC enthält (1. Probe 73 ppm, 2. Probe 24 ppm, 3. Probe

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19 ppm, 4. Probe 5 ppm, 5. Probe 13 ppm, 6. Probe 3 ppm,

7. Probe 27 ppm, 8. Probe 14 ppm, 9. Probe 9 ppm, 10. Probe

105 ppm) werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in

3-stufiger Ausführungsform und nach dem bekannten-Heiß-Kühl-

mischen (ein 2-stufiges Verfahren) aufbereitet.

Bei der erfindungsgemäßen Aufbereitung wird wie folgt behandelt:

1. Die Probe wird im 1. Mischer (Heißmischer) vorgelegt und auf eine Endtemperatur von 130° C gemischt, anschließend wird in den 2. Mischer abgelassen und bei 130° C, über die gleiche Zeit, die zum Erreichen der 130° C-Endtemperatur notwendig war weitergemischt und hierauf in die Kühlmischer abgelassen und auf 30° C abgekühlt.

2. Die Probe wird im 1. Mischer vorgelegt und auf eine Endtemperatur von 120° C gemischt, anschließend wird in den

2. Mischer abgelassen und bei 120° C, über die gleiche Zeit, die zum Erreichen der 120° C-Endtemperatur notwendig war, weitergemischt und hierauf in den Kühlmischer abgelassen und auf 30° C abgekühlt.

3. Die Probe wird im 1. Mischer vorgelegt und auf eine Endtemperatur von 100° C gemischt, anschließend wird in den 2. Mischer abgelassen und bei 100° C, über die gleiche Zeit, die zum Erreichen der 100° C-Endtemperatur notwendig war weitergemischt und hierauf in den Kühlmischer abgelassen und auf 30° C abgekühlt.

Bei der Aufbereitung nach dem bekannten Heiß-Kühlmischen wird wie folgt behandelt:

5. Die Probe wird im 1. Mischer vorgelegt und auf eine Endtemperatur von 130° C gemischt, anschließend wird in den Kühlmischer abgelassen und auf 30° C abgekühlt.

6. Die Probe wird im 1. Mischer vorgelegt und auf eine Endtemperatur von 120° C gemischt, anschließend wird in den Kühlmischer abgelassen und auf 30° C abgekühlt

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Rezeptur 2

100,0 Teile eines VC-Mischpolymerisates ait IO Gew.-% Vinylacetat als Comonomerem, hergestellt nach dem Suspensions-Polymerisationsverfahren, K-Wert60

10 Proben der Rezeptur 2, die sich dadurch unterscheiden, daß das VC-Vinylacetat-Copolymerisat jeweils eine andere Menge an monomerem VC enthält (1. Probe 20 ppm, 2. Probe 70 ppm,

3. Probe 10 ppm, 4. Probe 200 ppm, 5. Probe 150 ppm, 6. Probe 8 ppm, 7. Probe 5 ppm, 8, Probe 15 ppm, 9. Probe 3 ppm,

10. Probe 2 ppm) werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in 3-stufiger Ausführungsform und nach dem bekannten Heiß-

Kühlmischen (ein 2-stufiges Verfahren) aufbereitet:

Die Behandlung der 10 Proben erfolgt wie bei der Rezeptur

(Punkte 1 bis 6).

Die VC-BeStimmung erfolgt gaschromatographisch nach der "head-space-Methode" (Zeitschrift für Analytische Chemie

255/1971, Seiten 3^5 bis 350).

Das Ergebnis des Versuchsprogramms ist in Diagramm 1 mit der Ordinate Y und der Abszisse X zusammengefaßt:

VC-Konzentration der behandelten, Y _ gebrauchsfertigen Mischung ₁₀₀

VC-Konzentration des Ausgangspolymerisates

X = die Summenhäufigkeit in Prozent der Probenzahl (Fälle).

Diese Darstellungsweise wird deshalb gewählt, weil sie sich besonders gut eignet, eine Aussage über die Wahrscheinlichkeit zu treffen, mit der ein bestimmter VC-Endwert (VC-Wert der aufbereiteten Ausgangsmischung) erreicht wird; diese Darstellungsweise ist darüberhinaus anschaulich und läßt eine

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sichere Aussage zu, d.h. eine Aussage, die unabhängig ist vom VC-Gehalt des Ausgangs-Polymerisates.

In Tabelle 1 sind die Ergebnisse einiger Einzelversuche des Versuchsprogramms angeführt.

Aus dem Diagramm 1 und der Tabelle 1 geht die überraschend hohe Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens (dreistufig) verglichen mit dem bekannten Heiß-Kühlmischverfahren (zweistufig) deutlich hervor.

Die 100° C-Kurve (Diagramm 1) des erfindungsgemäßen Dreistufen-Verfahrens verläuft unterhalb der 120° C-Kurve des bekannten Zweistufen-Verfahrens; dies bedeutet, daß selbst bei der niedrigen Mischtemperatur von 100° C sowohl ein erheblicher Kapazitätsgewinn (Durchsatz der Mischanlage) als auch ein wesentlich niedrigerer VC-Endwert erzielt wird. Die 120° C-Kurve des Dreistufen-Verfahrens verläuft wiederum unter der 130° C-Kurve des zweistufigen Verfahrens. Auch hier ist ein beträchtlicher Leistungsgewinn bei gleichzeitig außerordentlich niedrige« VC-Endwert zu verzeichnen (vergl. auch Tabelle 1). Diese Wirkungen treten bei höheren Mischtemperaturen in noch stärkerem Maße ein (vergl. Diagramm 1, 130° C-Kurven, sowie Tabelle 1).

Aus dem Diagramm 1 ist beispielsweise ferner ersichtlich, daß mit dem zweistufigen Verfahren mit Endtemperatur 130° C (vergl. Diagramm 1: Kurve 130° C, 2-stufig) der VC-Gehalt im Ausgangspolymerisat nur in 50 % der Fälle auf 10 % des Ausgangsgehaltes reduziert wird, d.h. bei einem Ausgangswert an VC von beispielsweise 10 ppm wird also nur in 50 % der Fälle auf etwa 1 ppm reduziert. Beim erfindungsgemäßen Verfahren (vergl. Diagramm 1: Kurve 130° C, 3-stufig) hingegen wird der VC-Gehalt des Ausgangspolymerisates in 95 % aller Fälle auf 3 % des Ausgangsgehaltes reduziert, d.h. bei einem Ausgangswert an VC von beispielsweise 10 ppm wird in 95 % der Fälle auf etwa 0,3 ppm reduziert.

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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird demnach das Ausgangspolymerisat in unerwartet hohem Maße von monomeren! VC befreit. Diese Wirkung tritt überraschenderweise auch dann noch ein, wenn von -einem Polymerisat mit bereits niedrigem VC-Gehalt ausgegangen wird, sodaß in einem solchen Fall gebrauchsfertige Mischungen mit einem VC-Wert von sogar 0,1 ppm und darunter erhalten werden können.

Was das erfindungsgemäße Verfahren, verglichen mit dem bekannten Heiß-Kühlmischen ferner noch besonders auszeichnet ist, daß die extrem tiefen Werte an Rest-VC sogar bei einer niedrigeren Temperatur und mit einer kürzeren Taktzeit erreicht werden können, wobei die Gesamtverweilzeit, wenn überhaupt, nur unwesentlich verlängert ist. Wenn z.B. beim bekannten Heiß-Kühlmischen die Taktzeit 10 Minuten beträgt - das Mischgut also 10 Minuten im Heißmischer und 10 Minuten im Kühlmischer verweilt (Gesamtverweilzeit 20 Minuten) - so läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren (3-stufig) die Taktzeit ohne weiteres auf beispielsweise U Minuten verkürzen (Gesamtverweilzeit 24 Minuten), wobei zudem der Vorteil besteht, mit niedrigerer Endtemperatur arbeiten zu können und trotzdem der VC-Gehalt in der gebrauchsfertigen Mischung wesentlich tiefer liegt als beim bekannten Verfahren.

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TABELLE 1

Erster Mischer (Heizmischer)

Endtemperatur (⁰C)

Mischzeit

(Minuten)

Zweiter Mischer (Tempermischer)

Misch- Mischzeit temperatur

(Minuten) Dritter Mischer (Kühlmischer)

Temperatur

(⁰C)

Zeit (Minuten)

VC-Gehalt der Mischung nach dem Mischen

(ppm)

130 130

120 120

100 100

130 130

120 120

100 100

Rezeptur 1 - Dritte Probe (VC-Gehalt des Ausgangspolymerisates: 19 ppm)

13

11 11

7,5 7,5

Rezeptur

12 12

11 11

9 9

130

120

100

13

II

30

30
30

6 6

5 5

3 3

- Dritte Probe (VC-Gehalt des Ausgangspolymerisates: 20

130

120

100

12

11 30
30

30
30

6 6

5 5

3 3

0,3

1,5

1,5 2,7

5,0 11,0 ppm)

0,9

0,1 1,3

2,8 2,5

cn co ο

¹A-"

DIAGRAMM

Y 40-1

Y =

VC-Konzentration dor behandelten, qebrauchs^fortiqcn Mischunq

VC-Konzentration des Ausqanqspolvmerisats

Summenhaeuf iqVei t in Prozent dor Probenqenamtzahl -Faelle-

χ

120 C 2-stufig Stand der Technik

100 Γ 3-stufiq qemaess Erfindung

13Ο V 2-stufiq Stand der Technik

12Ο ⁰C 3-stufiq qemaess Erfindung

130 ⁰C 3-stufig qemaess Erfindung

AO 60 809821/04 0 95

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Claims

Patentansprüche:

X.j Verfahren zur Herstellung von verarbeitungsfertigen, pulverförmigen Mischungen auf der Basis von Vinylchlorid-Polymerisaten mit im Vergleich zum eingesetzten Vinylchlorid-Polymerisat weitgehend reduziertem Gehalt an monomerem Vinylchlorid, bei dem pulverförmiges Vinylchlorid-Polymerisat gemeinsam mit Verarbeitungshilfsstoffen in mehreren nacheinander stehenden Mischern mit Rührwerkzeug gemischt wird, wobei die pulverförmige Mischung im ersten Mischer bis'zu einer Endtemperatur von 70 bis 160° C erhitzt und im letzten Mischer auf Raumtemperatur abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen der Endtemperatur die pulverförmige Mischung bei einer Temperatur von 70 bis 16O° ß weitergemischt und erst dann abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Weitermischen in 1 bis 3 Mischern, die nach dem ersten Mischer stehen, erfolgt, wobei jeweils 3 bis 30 Minuten lang gemischt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu einer Endtemperatur von 90 bis l40° C erhitzt wird und das Weitermischen bei einer Temperatur von 100 bis 130° C erfolgt.

k. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen auf die Endtemperatur durch die mit dem Rührwerkzeug eingebrachte Friktionswärme erfolgt, wobei das Rührwerkzeug mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 20 bis 60 m/sec. läuft, und das Weitermischen 5 bis 15 Minuten lang erfolgt, wobei das Rührwerkzeug mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,2 bis 1 m/sec läuft und durch Beaufschlagung mit einem flüssigen Heizmedium die Temperatur während des Weitermischens gehalten wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Mischens auf Endtemperatur und während des Weitermischens ein Inertgas oder Luft durch die Mischung geblasen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Mischens auf Endtemperatur und während des Weitermischens die Mischung unter vermindertem Druck gehalten wird.

7. Vorrichtung zur Herstellung von verarbeitungsfertigen, pulverförmigen Mischungen auf der Basis von Vinylchlorid-Polymerisaten mit im Vergleich zum eingesetzten Vinylchlorid-Polymerisat weitgehend reduziertem Gehalt an monomerem Vinylchlorid, bestehend aus einem Mischer mit schnell laufendem Rührwerkzeug (Schnellmischer) zunMischen und Erhitzen des pulverförmigen Vinylchlorid-Polymerisates und der Verarbeitungshilfsstoffe, aus einem naehgeschalteten· Mischer mit langsam laufendem Rührwerkzeug (Kühlmischer) zum Abkühlen der erhitzten Mischung auf Raumtemperatur, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schnellmischer (1) und dea Kühlmischer (3) mindestens ein weiterer Mischer (2) (Tempermischer) mit Rührwerkzeug (14) angeordnet ist.

Θ. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schnellmischer (1) und dem Kühlmischer (3) ein bis drei Tempermischer (2) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mischer (1, 2, 3) aus einem stehenden, zylindrischen Behälter besteht, der mit einem verschließbaren Deckel (4, 5, 6) mit Entlüftung (7, 8, 9), mit einem verschließbaren Auslauf (10, 11, 12) und mit einem bodenseitig angeordneten Rührwerkzeug (13, 14, 15) versehen ist und der Tempermischer (2) und der Kühlmischer (3) doppelwandig ausgebildet sind.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Schnellmischer (1), Tempermischer (2) und Kühlmischer (3) in Form einer Kaskade angeordnet sind, wobei der Schnellmischer (1) räumlich am höchsteen steht.

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