DE4032598A1 - Verfahren und vorrichtung zum isolieren von polymeren, insbesondere kautschuken - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum isolieren von polymeren, insbesondere kautschukenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Isolieren von
Polymeren, insbesondere Kautschuken, aus ihren Lösungen durch Eindampfen,
wobei das fließfähige Ausgangsprodukt auf eine beheizte Fläche in filmartiger
Schicht aufgegeben wird und auf der beheizten Fläche ruht und eingedampft wird,
während diese Schicht wandert und anschließend abgestreift wird.
Im wesentlichen werden Polymere aus ihren Lösungen im Naßverfahren durch
Strippen, d. h. durch Wasserdampfdestillation, oder im Trockenverfahren durch
Eindampfen auf beheizten Flächen, z. B. in Dünnschichtverdampfern oder in
Schneckenmaschinen, gewonnen.
Im letztgenannten Fall ist das lösungsmittelfreie Polymer jedoch erheblichen
mechanischen Kräften und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt. Lediglich
stabile, schmelzebildende Polymere überstehen diese Aufarbeitung; schmelzebilden
de, aber empfindliche Polymere sowie nichtschmelzebildende Polymere, wie viele
Kautschuke, werden derartig geschädigt, daß eine auffällige Beeinträchtigung ihrer
Produkteigenschaften eintritt.
Wegen dieser Nachteile hat man anstelle der Aufarbeitung nicht filmbildender,
empfindlicher Polymere unterhalb ihres etwaigen Schmelzpunktes, wie z. B.
Kautschuk im Vakuum, das Naßverfahren angewendet. Eine trockene Aufbereitung
solcher Stoffe wurde bisher nicht durchgeführt.
Es besteht die Aufgabe, ein Verfahren zum Isolieren von Polymeren, insbesondere
Kautschuken, aus ihren Lösungen zu finden, welches ökonomisch und produktscho
nend ist, und zwar auch insbesondere für die Aufarbeitung nicht Filmbildender
Polymere unterhalb ihres Schmelzpunktes.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schicht nach Erreichen eines ge
wünschten Trocknungszustandes in Form eines zusammenhängenden Vlieses als
solches von der Fläche abgestreift, erfaßt, komprimiert und selbstabdichtend aus
dem Vakuumbereich ausgetragen wird.
Wesentlich ist hierbei, daß die Schicht in sich nicht bewegt wird, so daß jeglicher
Einfluß von Scherkräften vermieden wird. Lediglich beim Abstreifen wirkt
mechanische Kraft ein. Aber auch hier löst der Abstreifer die Schicht bzw. das
entstandene zusammenhängende, hautartige Vlies als Ganzes von der Fläche und
zerstört deshalb nicht ihr Gefüge. Da sich die Schicht in homogener Dicke auf eine
solche beheizte Fläche auftragen und auch wieder abnehmen läßt, sind auch keine
örtlichen Überhitzungen zu befürchten.
Das anschließende Zusammenraffen des Vlieses und Komprimieren zu einem Strang
ohne aktive weitere Wärmezufuhr stellt keine thermische Belastung für das Produkt
dar, und auch die dabei einwirkenden mechanischen Kräfte können wegen des
Wegfalls der thermischen Belastung das Produkt nicht mehr schädigen. Da die
beheizte Fläche bewegt wird, läßt sich das Verfahren kontinuierlich durchführen.
Vorzugsweise wird die Schicht in einer Dicke von 0,05 bis 8 mm auf die beheizte
Fläche aufgetragen.
In diesem Dickenbereich werden besonders gute Ergebnisse erzielt. Letztendlich
hängt aber die optimale Schichtdicke von mehreren Parametern ab, wie der
einwirkenden Temperatur, der Einwirkzeit, der Verdampfungsgeschwindigkeit des
Lösungsmittels, dem Vakuum.
Gemäß einer weiteren besonderen Durchführungsform des Verfahrens wird die
Schicht nach dem Abstreifen schneidzerkleinert.
Dadurch wird das Komprimieren des Stranges erleichtert und die selbstabdichtende
Wirkung vergrößert, weil der Schneckengang der Austragsvorrichtung besser gefüllt
wird.
Die neue Vorrichtung zum Isolieren von Polymeren, insbesondere Kautschuk, aus
Lösungen durch Eindampfen geht aus von einem Vakuumgehäuse mit einer schicht
bildenden Aufgabevorrichtung und einem einen Abstreifer aufweisenden Walzen
trockner, wobei sich das Vakuumgehäuse nach unten als Fallschacht verengt, dessen
Boden durch eine Schnecke gebildet ist, deren Einzugsöffnung sich unterhalb des
Walzentrockners mindestens annähernd über dessen Breite erstreckt.
Vorzugsweise findet ein Zweiwalzentrockner Anwendung.
Aber auch die Verwendung eines Einwalzentrockners ist ohne weiteres möglich.
Walzentrockner, welche im Vakuum arbeiten, sind an sich bekannt (Ullmann, 3.
Auflage, 1. Band, Chemischer Apparatebau und Verfahrenstechnik, 1951, S. 593,
Verlag Urban und Schwarzenberg, München und Berlin, bzw. 4. Auflage, Verfah
renstechnik 1, Seite 713). Solche Walzentrockner finden bisher Anwendung für die
Erzeugung rieselfähiger Schüttgüter, beispielsweise in der Lebensmitteltechnik und
Pharmazie, wobei der Produktaustrag aus dem Vakuumbereich durch getaktetes
Ausschleusen des Schüttgutes erfolgt. Das Arbeiten unter Vakuum wirkt sich dabei
energiesparend aus. Eingehend beschrieben und dargestellt ist ein solcher Trockner
in der Firmenschrift 115/6/84 "Vakuumanlagen" der Babcock-BSH
Aktiengesellschaft, D-4150 Krefeld 1.
Der Extruder ist in der Kautschuk- und Kunststoffverarbeitung ein häufig
gebrauchter Apparat. Er wird zur Mischungsherstellung, -verarbeitung und zur
Formgebung eingesetzt. Seine Anwendung als eine einem Vakuumwalzentrockner
nachgeordnete Austragsvorrichtung ist bisher nicht bekannt.
Es war auch nicht vorherzusehen, daß die neue Vorrichtung den Anforderungen
genügen würde. Jedoch hat sich überraschenderweise gezeigt, daß dadurch, daß man
die Schicht bis zur Form eines zusammenhängenden Vlieses oder Fells austrocknen
läßt, dieses in den Austragsextruder einziehen kann, ohne daß sich innerhalb des
Fallschachtes Anbackungen bilden. Die Verwendung eines Zweiwalzentrockners ist
besonders vorteilhaft, weil der Durchsatz größer ist. Damit das von der Walze
abgestreifte Vlies sich nicht durch Schwerkraft vorzeitig von der Walze ablöst und
abreißt, ist unterhalb des Abstreifers ein zu diesem Abstreifer Abstand aufweisendes
Abweisblech angeordnet.
Dabei wird das Vlies zwischen Leitblech und Abstreifer nach außen geführt und
wandert bogenförmig über die Oberkante des Abweisbleches nach unten in den
Fallschacht ab. Würde sich das Vlies durch Schwerkraft von der Walze ablösen,
würde es durch die Oberkante des Leitbleches abgestützt, so daß der Kontakt des
Vlieses mit der Heizfläche über die vorgesehene Strecke erhalten bleibt.
Vorzugsweise sind im Fallschacht Leitbleche angeordnet.
Diese begünstigen die Zuführung des hautartigen Vlieses zur Eintragsöffnung des
Austragsextruders.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform weist das Vakuumgehäuse
einen Isolationsmantel auf.
Dieser bezweckt durch entsprechende Temperierung, daß Lösungsmitteldämpfe
nicht an unerwünschten Stellen kondensieren und damit das erreichte Trocknungs
ergebnis wieder verschlechtern.
Vorzugsweise sind die Achse der Walze und die Achse des Austragsextruders
parallel angeordnet. Die Stirnwände des Vakuumgehäuses bzw. des Fallschachtes
verlaufen dabei bevorzugt senkrecht.
Durch die senkrechten Stirnwände wird die Berührung des nach Art eines
Vorhanges herabhängenden Vlieses mit diesen Stirnwänden vermieden.
Vorzugsweise sind im Austragsextruder im Bereich der Einzugsöffnung
Unterbrechungen des Schneckengewindes vorgesehen, in welche gehäuseseitig
befestigte Schneidwerkzeuge eingreifen.
Durch die Zerkleinerung des Vlieses erfolgt eine besonders gute Füllung der
Schneckengänge mit hohem Abdichtgrad zwischen dem im Vakuumgehäuse
herrschenden Unterdruck und der Außenatmosphäre.
Vorzugsweise ist der Austragsextruder gehäuseseitig mit Längsnuten ausgerüstet.
Diese verhindern ein Mitrotieren des eingezogenen Vlieses.
In der Zeichnung ist die neue Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels rein
schematisch dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Vorrichtung im Querschnitt und
Fig. 2 die Vorrichtung im Längsschnitt.
In einem Vakuumgehäuse 1 ist ein Zweiwalzentrockner 2 angeordnet, unterhalb
dessen das Vakuumgehäuse 1 einen sich zu einem Austragsextruder 3 hin ver
jüngenden Fallschacht 4 bildet. Der Zweiwalzentrockner 2 besitzt zwei parallel und
horizontal angeordnete, dampfbeheizte, gegensinnig rotierende Walzen 5, 6.
Oberhalb des Walzenspaltes 7 ist eine Aufgabevorrichtung 8 für Polymerlösung
angeordnet. Diese besteht aus einem oben und unten offenen Behälter 9, dessen
untere stirnseitigen Konturen 10 durch den Zwickel 11 des Walzenpaares 5, 6
begrenzt sind. Die Breite des Blechkastens 9 ist so gewählt, daß die auf die Walzen
5, 6 aufzutragenden Schichten 42, 43 wenige Zentimeter schmaler sind als die Breite
der Walzen 5, 6. Die parallel zu den Walzen 5, 6 verlaufenden Begrenzungen 12, 13
des Blechkastens 9 sind so gelegen, daß sie noch vor der höchsten Stelle der Walzen
5, 6 auf diesen aufsitzen. Der Blechkasten 9 sowie die einmündenden Zuführ
leitungen 14, 15 sind mit Temperiermänteln 16, 17 versehen, so daß mit Wasser
oder Kühlsole gekühlt werden kann. Neben der Lösungskühlung wird dadurch noch
erreicht, daß das Lösungsmittel an den kalten Stellen des Blechkastens 9 konden
siert, wodurch bereits gebildete Polymeranbackungen abgelöst und abgespült
werden. Der Walzenspalt 7 ist im Bereich von 0,1 bis 16 mm Stärke einstellbar.
Jeder Walze 5, 6 ist ein Abstreifer 18, 19 in Form eines Messers zugeordnet.
Unterhalb der Abstreifer 18, 19 sind mit einer Antihaftschicht beschichtete
Abweisbleche 20, 21 vorgesehen, über welche die getrockneten Polymerschichten in
Form eines herabfallenden Vorhanges 22, 23 nach unten geführt sind. Im Fall
schacht 4 gleiten die Vliese 22, 23 über weitere, mit Antihaftmasse beschichtete
Leitbleche 38, 39, 40, 41 herunter und gelangen in den Austragsextruder 3. Zum
Einziehen der Vliese 22, 23 besitzt der Austragsextruder 3 eine Einzugsöffnung 24,
deren Länge der Länge der Walzen 5, 6 in etwa entspricht. Die Welle 25 des
Extruders 3 ist mit Schneckenelementen 26 besetzt, zwischen denen Lücken 27
vorgesehen sind, in welche am Extrudergehäuse befestigte Schneidwerkzeuge 28
als Gegenschneide zum scharfkantigen Gewindeauslauf eingreifen. In Längsrichtung
des Austragsextruders 3 sind Nuten 29 vorgesehen, welche ein Mitrotieren des
Polymermaterials mit der Welle 25 verhindern. An die Einzugsöffnung 24 an
schließend weist der Extruder 3 einen geschlossenen Zylindermantel 44 auf, welcher
einen Kompressionsabschnitt 30 und einen im Durchmesser geringeren Abdicht
bereich 31 umschließt. Der Auslaß des Extruders 3 besteht aus einer Lochplatte 32.
Oben am Vakuumgehäuse 1 ist eine Ansaugleitung 33 angeordnet, welche über
einen Kühler 34 mit einer Saugpumpe 35 verbunden ist. Die Ansaugleitung 33
besitzt unterhalb des Kühlers 34 einen Sammler 36, an welchem eine Schleuse 37
angeschlossen ist. Der Fallschacht 4 besitzt einen Temperiermantel 45, der sich auch
über die senkrechten Stirnwände 46, 47 erstreckt.
Verwendet wird die Vorrichtung gemäß Zeichnung. Die Walzen 5 und 6 besitzen
eine wirksame Heizfläche von 0,3 m2 (Walzensegmente zwischen Auftragsstelle
und Abstreifstelle), auf welche mittels der Aufgabevorrichtung 8 eine chlor
benzolische Kautschuklösung mit 10 Gew.-% Feststoffanteil aufgetragen und
kontinuierlich getrocknet wird. Die Walzentemperatur beträgt 155°C. Der Druck im
Vakuumgehäuse 1 ist auf 30 mbar abs. eingestellt. Bei einem Dampfverbrauch von
2,8 kg Dampf pro kg Kautschuk wurde ein Durchsatz von 3,7 kg Festkautschuk pro
m2 Walzenfläche und Stunde erreicht.
Die Aufarbeitung mittels Wasserdampfdestillation ergab einen spezifischen
Dampfverbrauch von 28,1 kg Dampf pro kg Festkautschuk.
Verwendet wird die Vorrichtung gemäß Zeichnung. Sie wird unter den gleichen
Bedingungen wie gemäß Beispiel 1 betrieben. Es wird jedoch eine acetonische
Kautschuklösung mit 10 Gew.-% Feststoff eingesetzt. Bei einem Dampfverbrauch
von 2,1 kg pro kg Festkautschuk wurde ein Durchsatz von 9,7 kg Festkautschuk pro
m2 Walzenfläche und Stunde erzielt.
Die Aufarbeitung mittels Wasserdampfdestillation ergab einen spezifischen
Dampfverbrauch von 12,3 kg Dampf pro kg Festkautschuk.
Claims (11)
1. Verfahren zum Isolieren von Polymeren, insbesondere Kautschuken, aus
ihren Lösungen durch Eindampfen, wobei das fließfähige Ausgangsprodukt
auf eine beheizte Fläche (5, 6) in filmartiger Schicht (42, 43) aufgegeben
wird und auf der beheizten Fläche (5, 6) ruht und eingedampft wird, während
diese Schicht (42, 43) wandert und anschließend abgestreift wird, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schicht (42, 43) nach Erreichen eines gewünschten
Trocknungszustandes in Form eines zusammenhängenden Vlieses (22, 23)
als solches von der Fläche (5, 6) abgestreift, erfaßt, komprimiert und
selbstabdichtend aus dem Vakuumbereich (1) ausgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (42,
43) in einer Dicke von 0,05 bis 8 mm auf die Fläche (5, 6) aufgetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht
(42,43) nach dem Abstreifen schneidzerkleinert wird.
4. Vorrichtung zum Isolieren von Polymeren, insbesondere Kautschuken, aus
ihren Lösungen durch Eindampfen, bestehend aus einem Vakuumgehäuse (1)
mit einer schichtbildenden Aufgabevorrichtung (8) und einem einen
Abstreifer (18, 19) aufweisenden Walzentrockner (2), wobei sich das
Vakuumgehäuse (1) nach unten als Fallschacht (4) verengt, dessen Boden
durch eine Schnecke (3) gebildet ist, deren Einzugsöffnung (24) sich
unterhalb des Walzentrockners (2) mindestens annähernd über dessen Breite
erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (3) als
Austragsextruder (3) ausgebildet ist, welcher an die Einzugsöffnung (24)
anschließend einen durch einen geschlossenen Umfangszylinder (44)
bewirkten Kompressionsbereich (30) und Abdichtbereich (31) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Zweiwalzen
trockner (2).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Walze (5, 6) des Walzentrockners (2) ein unterhalb des Abstreifers (18, 19)
angeordnetes, zu diesem Abstreifer (18, 19) Abstand aufweisendes Abweis
blech (20, 21) zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im
Fallschacht (4) Leitbleche (38, 39, 40, 41) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Vakuumgehäuse (4) einen Isolationsmantel (45) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Achse der Walze (5, 6) und die Achse des Austragsextruders (3) parallel
angeordnet sind, und daß die Stirnwände (46, 47) des Vakuumgehäuses (1)
bzw. Fallschachtes (4) senkrecht verlaufen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
im Austragsextruder (3) im Bereich seiner Einzugsöffnung (24) Unterbre
chungen (27) der Schneckenelemente (26) vorgesehen sind, in welche
gehäuseseitig befestigte Schneidwerkzeuge (28) eingreifen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Austragsextruder (3) gehäuseseitig mit Längsnuten (29) ausgerüstet
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904032598 DE4032598C2 (de) | 1990-10-13 | 1990-10-13 | Verfahren und Vorrichtung zum Isolieren von Polymeren, insbesondere Kautschuken |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904032598 DE4032598C2 (de) | 1990-10-13 | 1990-10-13 | Verfahren und Vorrichtung zum Isolieren von Polymeren, insbesondere Kautschuken |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4032598A1 true DE4032598A1 (de) | 1992-04-16 |
DE4032598C2 DE4032598C2 (de) | 1994-03-17 |
Family
ID=6416259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904032598 Expired - Fee Related DE4032598C2 (de) | 1990-10-13 | 1990-10-13 | Verfahren und Vorrichtung zum Isolieren von Polymeren, insbesondere Kautschuken |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4032598C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6543618B1 (en) * | 1998-06-16 | 2003-04-08 | Technoplast 2000 Kkt | Process to recover raw rubber compound from semi-finished, reinforced, technical rubber products, especially hoses, before cross-linking, and equipment therefor |
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DE1645600B2 (de) * | 1965-12-13 | 1976-06-24 | Union Carbide Corp., New York, N.Y. (V.St.A.) | Verfahren zur abtrennung fluechtiger materialien aus fluessigen mischungen, die polymerisate und fluechtige bestandteile enthalten |
-
1990
- 1990-10-13 DE DE19904032598 patent/DE4032598C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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DE-Buch: Ullmanns Encyklopädie der Technischen Chemie, 3. Aufl., Bd. 1, München u. Berlin, Verlag Urban u. Schwarzenberg, 1951, S. 593 * |
DE-Firmenschrift 115/6/84, Vakuumanlagen, Fa. Babcock-BSH, Ag., D-4150 Krefeld 1, 1984 * |
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US6543618B1 (en) * | 1998-06-16 | 2003-04-08 | Technoplast 2000 Kkt | Process to recover raw rubber compound from semi-finished, reinforced, technical rubber products, especially hoses, before cross-linking, and equipment therefor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4032598C2 (de) | 1994-03-17 |
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