DE3439010A1

DE3439010A1 - Verfahren zur herstellung lagerfaehiger kautschukkruemel

Info

Publication number: DE3439010A1
Application number: DE19843439010
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. 5090 Leverkusen Casper; Dieter Dr. Baytown Tex. Grenner; Egbert 4047 Dormagen Stich
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1984-10-25
Filing date: 1984-10-25
Publication date: 1986-04-30
Also published as: GB2166141B; FR2572412A1; GB2166141A; GB8526159D0; FR2572412B1; JPS61101503A

Description

BAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, Bayerwerk

KonzernVerwaltung RP

Patentabteilung Jo/li-c 2 3.10. 84

Verfahren zur Herstellung lagerfähiger Kautschukkrümel

Die Erfindung betrifft die Herstellung lagerfähiger Kautschukkrümel mit Hilfe der Schneckenentwässerung feuchter Kautschukpartikel, einer Nachbehandlung zur Verhinderung des Zusammenbackens der Kautschukpartikel und einer Endtrocknung„

Kautschuke werden üblicherweise als Ballen oder, insbesondere bei Polychloropren, als Chips gehandelt. Beide Darreichungsformen haben Nachteile, da zur Verarbeitung des Kautschuks beispielsweise zu Gummiartikeln oder Lösungsklebstoffen aus diesen Darreichungsformen erhebliche Zeit und Energie unter Einsatz aufwendiger Vorrichtungen verbraucht wird.

Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, Kautschuken eine andere, leichter zu verarbeitende Lieferform zu geben. So werden z.B. Kautschuk, aus denen Klebstofflösungen hergestellt werden, wie bestimmte Polychloroprene, in Form von Granulaten, die sich mit höherer

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Geschwindigkeit auflösen lassen, gehandelt. Diese Granulate werden in speziellen Granulatoren durch nachträgliche Zerkleinerung des Kautschuks hergestellt, was zusätzliche Aufwendung nötig macht.

Bei anderen Kautschuken, die z.B. zu Gummiartikeln weiterverarbeitet werden, hat man versucht, diese in Pulver- oder Krümelform herzustellen.

Diese Versuche, beispielsweise nach dem in der US-PS 3 323 222 offenbarten Prinzip, bei dem ein großer Teil der Feuchtigkeit durch Scherkräfte mechanisch entfernt, die Kautschukmasse mit verringerter Feuchte unter Anwendung erhöhter Drücke durch eine Lochscheibe in einen Raum erniedrigten Druckes gepreßt und an der Lochscheibe z.B. durch ein umlaufendes Messer in kleine Partikel geschnitten wird, wobei diese Partikel anschließend auf einem Fließbetttrockner getrocknet werden, ergaben keine befriedigenden Resultate, da bei der Schlußtrocknung auf dem Fließbetttrockner die Kautschukpartikel infolge der erhöhten Temperatur sich nach und nach zusammenballten und schließlich eine zusammenhängende Masse ergaben, die zu Ballen oder durch Extrusion und Schneiden zu Chips verarbeitet werden mußte. Darüberhinaus war zur Erzielung einer vollständigen Trocknung des zusammengeballten Materials eine Verlängerung der Trocknungszeit und/oder eine weitere Erhöhung der Trocknungstemperatur erforderlich, was zu einer weiteren thermischen Belastung und damit Schädigung des Kautschuks führte.

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- 2 - V-

Eine Senkung der Temperatur auf dem Fließbetttrockner, wodurch das Zusammenbacken der Krümel erschwert worden wäre, konnte das Problem nicht lösen, da dann die Trocknung unvollständig geblieben oder zur vollständigen Trocknung unvertretbar lange Trocknungszeiten erforderlich gewesen wären.

Aufgabe der Erfindung war daher, ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung lagerfähiger Kautschukkrümel zu finden.

Diese Aufgabe wurde überraschend dadurch gelöst, daß der durch Schneckenentwässerung und Schneckentrocknung erhaltene Kautschukstrang zerkleinert und in dem Zeitintervall zwischen Schneckentrocknung und anschließender Schlußtrocknung bei erhöhter Temperatur mit einem anorganischen oder organischen Puderungsmittel oder einer Pudermittelmischung .beaufschlagt wurde.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung lagerstabiler Kautschukkrümel durch Scheckenentwässerung, Schneckentrocknung, Zerkleinerung des Kautschukstranges und Schlußtrocknung bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschukkrümel im Zeitintervall zwischen Schneckentrocknung und Schlußtrocknung mit einem organischen oder anorganischen Puderungsmittel oder einer Pudermittelmischung beaufschlagt werden.

Die so hergestellten Kautschukkrümel haben einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,5 bis 10 mm. Sie sind frei fließend und backen auch nach längerer Lagerung unter-

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halb 4O⁰C nicht zusammen. Ihr Feuchtigkeitsgehalt beträgt weniger als 0,5 Gew.-%.

Geeignete Vorrichtungen für die Schneckenentwässerung sind beispielsweise rückwärts entwässernde, nach dem Expeller-Prinzip arbeitende Ein- oder Zweiwellen-Entwässerungsschnecken oder nach dem Seiher-Prinzip arbeitende Entwässerungsschnecken.

Für die Schneckentrocknung eignet sich eine nach dem Expander-Prinzip arbeitende Trocknungsschnecke oder eine indirekt oder direkt beheizbare übliche Entgasungsschnecke .

Die Zerkleinerung des Kautschukstranges kann mit üblichen rotierenden Messern oder rotierenden Messerwalzen vorgenommen werden.

Die Schlußtrocknung wird zweckmäßigerweise in einem üblichen Trocknungsaggregat, beispielsweise einem Kontaktoder Stromtrockner, einem Wendelschwingförderer oder einem Fließbetttrockner durchgeführt.

Nach der Schlußtrocknung werden die Partikel abgekühlt und verpackt, gegebenenfalls werden sie vor dem Abkühlen noch nachgepudert.

Die Puderung findet vorzugsweise in der für die Schneckentrocknung vorgesehenen Vorrichtung statt, wobei eine elegante Lösung vorsieht, daß das Pudermittel mittels eines Luftstromes, der zur Förderung der Krümel aus der

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Trockenschnecke bzw. Schnittbereich benutzt wird, über eine Injektordüse aus dem Pudervorratsbehälter angesaugt wird, wobei die gewünschte Menge mit Hilfe eines Ventils eingestellt werden kann.

Dabei ist wesentlich, daß das geförderte Pudermittel möglichst schnell und vollständig auf die Oberfläche der Kautschukkrümel aufzieht und dort haften bleibt, ohne daß es zu stark ins Innere der Kautschukpartikel eindringt und dadurch seine Puderwirkung verliert.

0 Wesentliche Parameter zur Einstellung einer optimalen Puderwirkung sind

die Art des Pudermittels,

die Pudermenge im Verhältnis zur Kautschukmenge,

die Temperaturen der Kautschukkrümel unmittelbar vor der Puderung,

- die Geschwindigkeit und Temperatur des Luftstromes.

Bei der Benutzung einer nach dem Expander-Prinzip arbeitenden Trocknungsschneke hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, durch eine oder mehrere öffnungen im Mittelteil der Schnecke ein Intergas, z.B. Stickstoff, Kohlendioxid, Luft, Argon oder Helium, unter Anwendung des erforderlichen Drucks einzudosieren, das sich im

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Kautschuk löst und bei der Expansionstrocknung wieder ent weicht und damit einen porösen Kautschukstrang erzeugt, der, in kleine Partikel geschnitten, sich leichter trocknen läßt als ein kompakter Kautschukstrang.

Vor dem Eintrag in die Entwässerungsschnecke hat der Kautschuk eine Feuchte von 30 bis 70 Gew.-%, vor dem Eintrag in die Schneckentrocknung eine Feuchte von 5 bis 20 Gew.-%, danach eine Feuchte von 0,5 bis 5 Gew.-%, die in der Schlußtrocknung auf 0,1 bis 0,8 Gew.-% reduziert wird, jeweils bezogen auf Kautschuktrockensubstanz .

Im Anschluß an die Endtrocknung kann vor oder nach Abkühlung der vorgepuderten Partikel eine Nachpuderung mit dem gleichen oder einem anderen Pudermittel durchgeführt werden, wenn eine weitere Verbesserung der Lagerfähigkeit erforderlich ist.

Geeignete anorganische Puderungsmittel sind z. B. Talkum, Kreide, Aluminiumoxid, Kieselsäure, Silikate, Magnesiumoxid und Zinkoxid, deren mittlerer Teilchengrößendurchmesser 0,1 bis 500 μπι beträgt.

Geeignete organische Puderungsmittel sind z. B. feingemahlene Polymere wie Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Styrol-Acrylnitril-Copolymerisate, PoIymethylmethacrylat und Polycarbonat.

Geeignete Puderungsmittel sind ferner Mischungen aus den aufgeführten anorganischen und organischen Mitteln.

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Vorzugsweise nimmt man als Puderungsmittel solche Chemikalien aus der vorstehenden Aufzählung, die ohnehin Bestandteil von Lösungsklebstoff- oder Kautschukrezepturen sind.

Die aufzubringende Pudermittelmenge richtet sich nach der Art des Kautschuks sowie nach der Größe der Kautschukpartikel: je niedrigviskoser bzw. weicher der Kautschuk ist, umso mehr Pudermittel ist erforderlich, um ein Zusammenbacken beim Lagern in handelsüblichen Transportbehältern bzw. in Lagerbehältern zu vermeiden. Je geringer die Partikelgröße der Kautschukkrümel ist, umso mehr Pudermittel wird benötigt. Darüber hinaus beeinflussen Art des Pudermittels und Größe der Pudermittelpartikel die erforderliche Pudermittelmenge. Die insgesamt aufgebrachte Pudermittelmenge kann zwischen 0,5 und 15 Gew.-%, bezogen auf Kautschukfeststoff, betragen. Vorzugsweise setzt man zur Puderung 1 bis 8 Gew.-%, zur Nachpuderung 0 bis 10 Gew.-% ein.

Die optimalen Größen aller wesentlichen Parameter innerhalb der Erfindung können durch wenige Versuche ohne Schwierigkeit ermittel werden.

Alle synthetischen Kautschuke sowie Naturkautschuk, die in Schneckenmaschinen getrocknet werden können, lassen sich auf die beschriebene Weise in lagerfähige Kautschukkrümel überführen. Das Verfahren ist insbesondere auf Nitrilkautsch.uk, Chloroprenkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, EP(D)M-Kautschuk, Acrylatkautschuk, Polybutadien sowie synthetisches Polyisopren anwendbar.

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-s -

Beispiele

I Beschreibung der Versuchsanlage

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde eine Anlage benutzt, die aus folgenden Einzelvorrichtungen bestand:

Zur Vorentwässerung eine Einwellen-Expellerschnecke mit einer 3,5-Zoll-Scherstiftschnecke mit Rückentwässerungsnuten im Gehäusemantel, 36 zylindrischen Scherstiften, in Vierergruppen in gleichen Abständen entlang der Schneckenwellen angeordnet (Durchmesser der Scherstifte: 16,5 mm), einer indirekten 3-Zonen-Mantelkühlung bzw. -Heizung, einer Lochplatte am Schneckenaustritt mit 12 kreisförmigen öffnungen von 5 mm Durchmesser und gegebenenfalls einer Waschwasserinjektion über eine zusätzliche Bohrung im Gehäusemantel, geeignet zur Zufuhr von 10 - 100 l/h Waschwasser.

II Zur Vortrocknung eine Einwellen-Expanderschnecke in Form einer 3,5-Zoll-Scherstiftschnecke mit

20 Rückentwässerungsnuten im Gehäusemantel,

44 Scherstiften (Vierkant 12 χ 12 mm) äquidistant in Vierergruppen entlang der Schneckenwelle angeordnet, einer 2-Zonen-Mantelkühlung bzw. -Heizung, einer Lochplatte als Schneckenaustritt mit 37 kreisförmigen öffnungen von 4 mm Durchmesser, gegebenenfalls einer Wasserinjektion über zusätzliche

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-Af -

Bohrungen im Gehäusemantel, geeignet zur Zufuhr von 1 bis 25 l/h Wasser und einer Inertgas-Injektion über zusätzliche Bohrungen im Gehäusemantel, geeignet zur Zufuhr von 0,1 bis 1 kg/h Inertgas.

III Eine Schneidevorrichtung mit einem rotierenden Spiralmesser mit vier oder acht Spiralzügen, direkt hinter der Austrittsöffnung der Expanderschnecke angeordnet, mit einer Drehzahl von 1000 bis 3000 UpM, einem Gehäuse mit Zu- und Abgang für die Zuführung der gegebenenfalls vorgeheizten Förderluft, die das Pudermittel transportiert, bzw. zur Abführung der gepuderten Kautschukkrümel aus dem Schnittbereich.

IV Ein Zyklon zur Trennung von Förderluft und Feststoff.

V Ein Fließbetttrockner zur Endtrocknung mit den Abmessungen 2,8 κ 0,6 m und

VI Ein Wendelschwingförderer zur Abkühlung und gegebenenfalls Nachpuderung der Krümel mit einem

20 Durchmesser von 0,6 m und 8 Wendelzügen.

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-XJ-

II Durchführung der Versuche

Die jweils untersuchten Kautschuke wurden der Vorentwässerungsschnecke in Form wasserfeuchter Stücke (Abmessen etwa 3x5x8 cm) kontinuierlich zugeführt und nach dem Durchlaufen der verschiedenen Vorrichtungen in 25 kg-Säcke abgepackt. Jeweils 4 Säcke wurden aufeinander ge stapelt, bei 25⁰C 14 Tage gelagert und danach der jeweils unterste Sack hinsichtlich Verbackungen und Rieselfähigkeit der Kautschukkrümel beurteilt.

In der nachfolgenden Tabelle sind Angaben zur Durchführung der Beispiele und zur Beurteilung der Fließfähigkeit der Kautschukkrümel gemacht.

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Tabelle; Versuchsbedingungen und Prüfergebnisse

Bei- Produkt Pro- Druck/Ttenp./Feuchte spiel dukt- Ausgang Entwässe-Nr. durch- rungsschnecke satz

kg/h bar ⁰C %

Druck/Ttenp./Feuchte Pude- Nach- End- Asche- Verhal- Zustand Krüirel-Ausgang Vortrock- rung pude- feuch- gehalt ten auf nach größe nungsschnecke rung te dem Lage-

Fließbett rung

bar ⁰C % um

CR1

6)

Il

90

150 150

60

90
90

70
70

5,4

9,3 9,0

80

105 103

0,5

1,9 2,0

7 7

0,1 2,6

freiflie- riesel- 4-9 ßend fähig

0,5 1,2

3,8 0,2

Fell

9)

6)

CR2

Il

²⁾

91
120 120

60
102 102

60
80
80

6,1 10,5 10,3

87 129 128

0,7 2,3 2,5

7 7

0,1 0,5 1,4

2,2 3,4 0,2

fr.fl.

It

Fell

r.f.

It

7
8
9
10

6)

CR3

Il
Il

³>

87 100 100 100

48 70 70 70

65
78 78 78

8,3 10,6 10,4 10,7

97 117 117 117

0,7 2,4 2,3 2,6

7 7

7 7 8

0,1 0,5 0,5 1,5

2,0 2,6 2,9 0,1

fr.fl.

Il Il

Fell

r.f.

Il

9)

11 12 13

6)

NBR

Il

*

120 120 120

80
80 80

75 75 75

13,4 12,9 13,2

112 112 112

1,9 2,1 2,0

7 7

7 8

0,3 0,4 1,8

5,3 6,5 0,4

fr.fl.

Il

Fell

r.f.

9)

Tabelle; Versuchsbedingungen und Prüfergebnisse (Fortsetzung)

£ Nr.

Bei- Produkt Pro- Druck/Temp. /Feuchte spiel dukt- Ausgang Entwässe-

durch- rungsschnecke

satz

kg/h bar

Druck/Temp. /Feuchte Pude- Nach- End- Asche- Vernal- Zustand KrümelAusgang Vortrock- rung pude- feuch- gehalt ten auf nach größe nungsschnecke rung te dem Lage

Fließbett rung

bar ⁰C % mm ■

14	BR '	110	68	73	14,0	64	105	2,4	7	7	0,2	13,3	fr.fl.	r	.f.
15	Il	110	68	73	13,8	64	105	2,3	8	-	0,3	9,2	Il	Il
16	Il	110	68	73	14,1	64	105	2,1	8	8	0,4	14,2	Il	It
17	Il	110	68	73	14,2	64	105	2,5	8	7	0,4	13,8	Il	Il
18 ⁶⁾	Il	110	68	73	13,9	64	105	2,4	_	_	1,6	0,1	Fell	_	9)

1) CR1: Copolymer aus 2-Chloropren und 2,3-Dichlorbutadien (ca. 5 Teile); Mooney-Viskosität: 48;

Polymerisationstemperatur 45⁰C; langsam kristallisierend

2) CR2: Polychloropren; Mooneyviskosität: 105; Polymerisationstemperatur 10⁰C, schnell kristallisierend

3) CR3: Copolymer aus Chloropren, Dichlorbutadien und Schwefel; Mooney-Viskosität 45;

4) MBR: Poly-(Butadien/Acrylnitril); 34 % Acrylnitril; Mooney-Viskosität 45

5) BR: Polybutadien; Ziegler-Lösungspolymerisat; Mooney-Viskosität 50

6) Vergleichsbeispiel ohne Puderung bzw. Nachpuderung

7) Talkum

8) Hochdisperse Kieselsäure (z.B. Wessalon, Fa. Degussa)

9) Prüfung der lagerfähigkeit nicht möglich, da Krümel vorher auf dem Fließbett verklumpten.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung lagerfähiger Kautschukkrümel durch Schneckenentwässerung, Schneckentrocknung,. Zerkleinerung des Kautschukstranges und Schlußtrocknung bei erhöhten Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschukkrümel im Zeitintervall zwischen Expansionstrocknung und Schlußtrocknung mit einem organischen oder anorganischen Puderungsmittel oder einer Pudermittelmischung beaufschlagt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pudermittelmenge 0,5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf Kautschuktrockensubstanz beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuk folgende Feuchtigkeitswerte hat: 30 bis 70 Gew.-% vor dem Eintrag in die Entwässerungsschnecke, 5 bis 20 Gew.-% vor dem Eintrag in die Expansionstrocknung, 0,5 bis 5 Gew.-% nach der Expansionstrocknung und 0,1 bis 0,8 Gew.-% nach der Schlußtrocknung, jeweils bezogen auf Kautschuktrockensubstanz.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kautschukkrümel nach der Schlußtrocknung nachgepudert werden.

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