DE60214522T2

DE60214522T2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Rühren und Verwendung zur kontinuierlichen Polykondensation von Polymerharz

Info

Publication number: DE60214522T2
Application number: DE2002614522
Authority: DE
Inventors: c/o Hitachi Naruyasu Okamoto; Hitachi Ltd. Seiji Motohiro; Hitachi Ltd. Susumu Harada; Hitachi Kasado Engineering Co. Ltd. Yukika Kudamatsu-shi Itou
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-10-22
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: DE60214522D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Rühren hoch viskoser Materialien, und insbesondere eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Rühren, die für eine kontinuierliche Polykondensation oder zum Rühren, Mischen oder Entgasen beispielsweise von Polykondensations-Gruppenpolymeren (Polymerharz), wie beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polycarbonat etc. geeignet ist, sowie ein Verfahren zur kontinuierlichen Polykondensation von Polymerharz.
Horizontale längliche zylindrische Vorrichtungen zum kontinuierlichen Rühren oder zur kontinuierlichen Behandlung (Polykondensation etc.) von Polyethylenterephthalat etc. sind bisher im US-Patent 4 776 703 (JP-A-62-112624), in JP-A-3-239727 oder im US-Patent 3 964 874 (JP-A-48-102894) offenbart.
Das US-Patent 4 776 703 offenbart eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von hoch viskosem Material und enthält: ein horizontales längliches zylindrisches Gefäß und zwei sich drehende Blattgruppen, die jeweils Stützrotoren enthalten, die jeweils an beiden Endwänden des Gefäßes vorgesehen sind, und mehrere rechtwinklige als Rahmen geformte Stangenelemente, die miteinander und mit den Stützrotoren verspannt sind, wobei die angrenzenden rechtwinkligen rahmenförmigen Stangenelemente miteinander unter einem vorgegebenen Phasenwinkel in Längsrichtung des Gefäßes verbunden sind und dadurch die zwei drehbaren Blattgruppen gegenläufig in Drehung versetzen, ohne dass reell eine Drehzentrumswelle zwischen den Stützrotoren der einzelnen drehbaren Blattgruppen gespannt ist.
US-Patent 3 964 874 offenbart eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Rühren eines viskosen Materials, die umfaßt: ein zylindrisches Gefäß, zwei Drehwellen, die im Gefäß parallel zueinander angeordnet sind, mehrere elliptische Plattenelemente, die als Rührblätter an der Drehwelle befestigt sind, und Schabplatten, die an den äußersten Enden der einzelnen elliptischen Plattenelemente befestigt sind, wobei die Schabplatten mit der gesamten Innenwand des Gefäßes in Schabkontakt stehen, wodurch der tote Raum an der Innenwandoberfläche verringert wird.
In der Vorrichtung von US-Patent 4 776 703 bestehen die zwei Drehblattgruppen jeweils aus den rechtwinkligen rahmenförmigen Stangenelementen, deren angrenzende Stangenelemente miteinander unter einem vorgegebenen Phasenwinkel befestigt und zwischen den Rotorwellen verspannt und somit zum Rühren und Mischen einer flüssigen Charge, die eine hohe Viskosität aufweist, beispielsweise etwa 1000 Pa·s oder darüber, mit einem kleineren Widerstand geeignet sind, aber bei einer flüssigen Charge mit einer niedrigeren Viskosität als etwa 1000 Pa·s gehen die rechtwinkligen rahmenförmigen Stangenelemente frei durch die flüssige Charge hindurch, ohne dass die Flüssigkeit effektiv nach oben geschabt wird, woraus folgt, daß die Verdampfung der flüchtigen Substanzen nicht gefördert wird und sich folglich die Verweilzeit verlängert.
Die Vorrichtung von US-Patent 3 964 874 ist zum Rühren und Mischen einer flüssigen Charge mit einer geringen Viskosität geeignet; aber bei einer flüssigen Charge mit einer höheren Viskosität als einigen Hundert Pa·s, neigt die stehende flüssige Charge mit hoher Viskosität, die sich an den Oberflächen der Drehwellen abgelagert hat, dazu, zusammen mit den Drehwellen drehen, sodaß die stehende flüssige Charge mit hoher Viskosität höchst gefährdet für eine Zerstörung durch Wärme etc. ist, was zu einer Qualitätsminderung des sich ergebenden flüssigen Produkts führen würde.
EP-A-1 002 820 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Rühren von Polycarbonat, bei dem das Gefäß, in dem das Polycarbonat gerührt wird, eine Reihe von Blatttrennplatten aufweist, wobei jede Trennwand ein offenes Zentrum aufweist. Die Trennplatten tragen Rührblätter und sind miteinander verbunden, sodaß die Trennplatten, und somit die Blätter, gedreht werden können, um das Polycarbonat zu rühren.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Rühren eines viskosen Materials anzugeben, die bei flüssigen Chargen im Bereich von niedriger bis hoher Viskosität verwendet werden kann, um ein sich ergebendes flüssiges Produkt einer guten Qualität zu erhalten, und ferner ein Verfahren zur kontinuierlichen Polykondensation von Polymerharz gemäß Anspruch 1 anzugeben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Rühren angegeben, die umfaßt: ein Gefäß und zwei Blattgruppen, die parallel zueinander entlang einer horizontalen Richtung im Gefäß vorgesehen und so ausgebildet sind, dass sie sich, bezogen aufeinander, in entgegengesetzten Richtungen drehen, wobei eine flüssige Charge, welche über einen Einlaß an einem Ende des Gefäßes zugeführt wird, durch die Drehung der zwei Blattgruppen in zueinander entgegengesetzten Richtungen gerührt, gemischt und durch das Gefäß bewegt wird, wobei die zwei Blattgruppen jeweils umfassen: eine erste Rotorwelle, die durch ein Lager an einem Ende des Gefäßes drehbar abgestützt ist, eine zweite Rotorwelle, die durch ein weiteres Lager am anderen Ende des Gefäßes drehbar abgestützt ist, ein erstes Stützelement, das an der ersten Rotorwelle nahe an einem Ende des Gefäßes und in demselben befestigt ist, ein zweites Stützelement, das an der zweiten Rotorwelle nahe am anderen Ende des Gefäßes und in demselben befestigt ist, Verbindungselemente, die zwischen dem ersten und dem zweiten Stützelement um eine imaginäre Drehachse der Blattgruppe verspannt sind, und mehrere plattenförmige Rührblätter, die an den Verbindungselementen befestigt sind, wobei die plattenförmigen Rührblätter zueinander parallel sind und jeweils ein Schabelement am Außenumfang aufweisen, welches sich in Längsrichtung zur imaginären Drehachse erstreckt, wobei die Verbindungselemente zur Ausbildung einer Lücke im Bereich um die imaginäre Drehachse herum radial von der imaginären Drehachse beabstandet sind, damit die flüssige Charge sich durch die Lücke in senkrechter und in axialer Richtung hindurchbewegen kann, und die plattenförmigen Rührblätter Paare plattenförmiger Elemente sind, und jedes Paar symmetrisch um die imaginäre Drehachse herum angeordnet und an den Verbindungselementen mehrstufig so befestigt ist, dass sich die Richtung der plattenförmigen Rührblätter sukzessive um einen Phasenwinkel von 90° in Längsrichtung der imaginären Drehachse ändert, wodurch die Schabelemente am Außenumfang der plattenförmigen Rührblätter in den zwei Blattgruppen eine ineinandergreifende Anordnung zwischen den Verbindungselementen jeder Blattgruppe bilden.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung ist die Verwendung der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt zur Erzielung einer kontinuierlichen Polykondensation von Polymerharz vorgeschlagen, bei der ein Polymerharz, das einen niedrigen Polymerisationsgrad aufweist, kontinuierlich vom Einlaß als flüssige Charge in das Gefäß zugeführt wird, wobei die Viskosität der flüssigen Charge wenige Pa·s oder darüber beträgt, die flüssige Charge durch die Drehung der zwei sich in entgegengesetzten Richtungen drehenden Blattgruppen gerührt wird, wodurch eine gute Oberflächenerneuerung und eine Verdampfung der flüchtigen Substanzen bewirkt wird, und die flüssige Charge zu einem Auslaß bewegt wird, wodurch der Polymerisationsgrad gemäß Anspruch 6 auf einige kPa·s erhöht wird.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Polymerharz mit einem niedrigen Polymerisationsgrad kontinuierlich vom Einlaß als flüssige Charge in das Gefäß der Vorrichtung zum kontinuierlichen Rühren geführt und durch Drehen der zwei Drehblattgruppen in zueinander entgegengesetzten Richtungen gerührt, während die flüssige Charge zum Auslaß hin bewegt wird, wodurch eine gute Oberflächenerneuerung stattfindet, um die flüchtigen Substanzen zu verdampfen und den Polymerisationsgrad zu steigern.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine teilweise abgeschnittene Draufsicht auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Rühren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine teilweise abgeschnittene Seitenansicht längs der Linie II-II von 1,
3 eine senkrechte Querschnittsansicht längs der Linie III-III von 2,
4 eine vergrößerte Ansicht von plattenförmigen Rührblättern gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Bezugsziffern in den obigen 1 bis 4 haben folgende Bedeutung: 1 – horizontales längliches zylindrisches Gefäß, 2 – Heizmantel für das Medium, 3a und 3c – erste Rotorwellen, 3b und 3d – zweite Rotorwellen, 4 – erste und zweite Stützelemente, 5 – stangenförmiges Verbindungselement, 6 – plattenförmiges Rührblatt, 6a und 6b – plattenförmiges Element, 7 – Schabelement, 8 – Lager, 10 – die eigentliche Rührvorrichtung, 11 – Einlaßdüse, 13 – Auslaßdüse, 13 – Heizmedium-Einlaßdüse, 14, Heizmedium-Auslaßdüse, 15 – Auslaßdüse für flüchtige Substanzen, 20 – Loch (Öffnung), 21 – Lücke (Raum).
Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind im folgenden unter Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben.
Wie in den 1 und 2 beschrieben, umfaßt die eigentliche Rührvorrichtung 10 ein horizontales längliches zylindrisches Gefäß 1 mit einem Querschnitt, wie in 3 gezeigt ist, welches in horizontaler Richtung der Vorrichtung 10 angeordnet ist, dessen Außenumfang mit einem Heizmantel für das Medium (Heizelement) 2 bedeckt ist, in den ein Heizmedium zur Erwärmung des Gefäßes 1 geleitet wird. Durch jede der beiden Enden in Längsrichtung des horizontalen länglichen zylindrischen Gefäßes 1 sind zwei Paare, die erste Rotorwelle 3a, die zweite Rotorwelle 3b und die erste Rotorwelle 3c und die zweite Rotorwelle 3d eingeführt, wobei jede durch das Lager 8 drehbar abgestützt ist, während die erste Rotorwelle 3a und die erste Rotorwelle 3c jeweils mit einem Drehantrieb verbunden sind, der außerhalb des Gefäßes 1 vorgesehen ist, so dass sie für eine synchronisierte Drehung in einander entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden können. Das erste und das zweite scheibenförmige Stützelement 4 sind an den ersten Rotorwellen 3a und 3c bzw. an den zweiten Rotorwellen 3b und 3d an Orten nahe den beiden Enden in Längsrichtung und innerhalb des Gefäßes befestigt. Die ersten scheibenförmigen Stützelemente 4 sind und die zweiten scheibenförmigen Stützelemente 4 sind miteinander durch stangenförmige Verbindungselemente 5 als Verstärkungselemente verbunden, d.h. in diesem Fall als Verbindungselemente, wobei die stangenförmigen Verbindungselemente 5, je nach ihrer Verspannungsposition, teilweise unterschiedliche Radien aufweisen können, aber insgesamt die Form einer Stange haben sollten. Die stangenförmigen Verbindungselemente 5 sind in radialer Richtung und an Zwischenpositionen vom Drehwellenzentrum entfernt angeordnet. Das heißt, die stangenförmigen Verbindungselemente 5 sind an Positionen um etwa die Hälfte des Abstands zwischen dem Drehwellenzentrum und dem spitzen Ende der Schabblätter 7 am äußersten Umfang und ferner an Positionen, die die plattenförmigen Elemente 6a und 6b, welche die plattenförmigen Rührblätter darstellen, und auch nicht die Schabelemente 7 der angrenzenden Blattgruppe behindern, parallel in horizontaler Richtung des Gefäßes 1 angeordnet.
Die Paare der plattenförmigen Elemente 6a und 6b sind jeweils unter einem Phasenwinkel von 180° durch zwei einander gegenüberliegende stangenförmige Verbindungselemente 5 der vier stangenförmigen Verbindungselemente 5 abgestützt, und die angrenzenden Paare der plattenförmigen Elemente 6a und 6b im Drehwellenzentrum sind gleichfalls durch die zwei einander gegenüberliegende stangenförmige Verbindungselemente 5 unter einem versetzten Phasenwinkel von 90°, bezogen auf die zwei ersten zwei Paare der plattenförmigen Elemente 6a und 6b, abgestützt. Die Schabelemente 7 sind jeweils an den oberen Enden der plattenförmigeren Elemente 6a und 6b befestigt.
Die bevorzugte Zwischenposition, an der die stangenförmigen Verbindungselemente 5 zwischen dem ersten und dem zweiten Stützelement verspannt sind, muß so angeordnet sein, dass der Radius vom Drehwellenzentrum gegenüber den Zentren jedes stangenförmigen Verbindungselements 5 in einem Bereich von etwa 0,3 bis 0,7 R gewählt werden kann, wobei R der Radius vom Drehwellenzentrum zum äußersten Umfang der Schabelemente 7 ist. Ist die Anzahl der stangenförmigen Verbindungselemente 5 größer als 4, kann der Durchmesser der stangenförmigen Verbindungselemente 5 als Verstärkungselemente kleiner sein, ohne dass die Gefahr besteht, daß sich die erforderliche Stärke verschlechtert, obschon sie von der Größe der Paare der plattenförmigen Elemente 6a und 6b abhängt, die die plattenförmigen Rührblätter darstellen. In der vorhergehenden Ausführungsform ist jedes plattenförmige Element durch zwei stangenförmige Verbindungselemente 5 abgestützt, und somit stützen insgesamt vier stangenförmige Verbindungselemente 5 jedes Paar der plattenförmigen Elemente ab, aber die Anzahl der stangenförmige Verbindungselemente 5 hängt von der Größe der Paare der plattenförmigen Elemente 6a und 6b ab, die die plattenförmigen Rührblätter darstellen, wie oben angegeben. Ein Paar der zwei stangenförmigen Verbindungselemente 5, die die plattenförmigen Elemente 6a und 6b abstützten, ist symmetrisch um das Drehwellenzentrum herum angeordnet. Mehrere Paare der etwa dreieckigen plattenförmigen Elemente 6a und 6b sind vorgesehen und an den stangenförmigen Verbindungselementen 5 in Richtung zum Drehwellenzentrum befestigt. Wie aus den 3 und 4 ersichtlich, sind die etwa dreieckigen plattenförmigen Elemente 6a und 6b, jedes mit einem schmalen scharfen spitzen Ende, zur gegenseitig ineinandergreifenden Anordnung zwischen den stangenförmigen Verbindungselementen 5 wirksam, die in den Zwischenpositionen angeordnet sind. Wenn die stangenförmigen Verbindungselemente 5 näher am äußersten Umfang der Schabelemente 7, beispielsweise bei etwa 0,7 R, vorgesehen sind, können sich die Außenprofile der plattenförmigen Elemente 6a und 6b an eine elliptische Form mit einem ausgedehnten Zentrum in radialer Richtung annähern.
Der Abstand in Richtung des Drehwellenzentrums der Paare der parallel angeordneten plattenförmigen Elemente 6a und 6b kann von der Einlaßseite zur Auslaßseite des Gefäßes 1 größer sein, wie in JP-A-3-239727 offenbart. Am äußersten Umfang jedes Paars der plattenförmigen Elemente 6a und 6b sind Schabelemente 7 (Schabplatten oder -stangen) vorgesehen, jedes im rechten Winkel zu den plattenförmigen Elementen 6a und 6b, wodurch plattenförmige Rührblätter (symmetrisch um das Drehwellenzentrum verteilt) gebildet werden, jedes aus einem Paar der plattenförmigen Elemente bestehend und eine Lücke 21 im Bereich des Drehwellenzentrums lassend, wodurch sich die flüssige Charge durch die Lücke in senkrechter und axialer Richtung bewegen kann, wie in 4 gezeigt ist bewegen kann. Es muß nicht betont werden, dass Schabplatten als die Schabelemente 7 eine größere Schabkraft haben. Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, haben die plattenförmigen Elemente 6a und 6b, die die plattenförmigen Rührblätter 6 bilden, jeweils ein elliptisches Loch 20, das eine Fläche aufweist, die groß genug ist, dass ein Teil der flüssigen Charge zu einem dünnen Film wird, wenn der Teil der flüssigen Charge, die durch die Schabelemente 7 nach oben geschabt wurde, nach unten fällt.
Wie in 3 gezeigt ist, sind die plattenförmigen Rührblätter 6, die aus solchen Paaren plattenförmiger Elemente 6a und 6b bestehen, an den stangenförmigen Verbindungselementen 6 stufenweise befestigt wobei sie sukzessive die Richtung unter einem Phasenwinkel von 90°, in axialer Richtung gesehen, ändern. Wenn die Rotorwellen 3a und 3c so synchronisiert sind, dass sie sich, bezogen aufeinander, in entgegengesetzte Richtungen drehen, sind die plattenförmigen Rührblätter 6 selbst, die in horizontaler Richtung des Gefäßes parallel angeordnet sind, um so den Rotorwellen 3a und 3c zu entsprechen, unter einem Phasenwinkel von 90°, bezogen aufeinander, angeordnet, wie in 3 gezeigt ist. Die Rotorwellen 3a, 3b und 3c, 3d sind so ausgeführt, dass sie sich in zueinander entgegengesetzten Richtungen drehen, so dass die zwei Sätze eines Paars plattenförmiger Rührblätter die flüssige Charge von der Innenseite im horizontalen länglichen zylindrischen Gefäß 1 der Rührvorrichtung 10 nach oben befördern können.
Wie oben beschrieben, sind die stangenförmigen Verbindungselemente 5 in radialer Richtung in Zwischenpositionen vorgesehen, wobei jedes stangenförmige Verbindungselement 5 eine geringere Zwischenumfangsgeschwindigkeit hat als die äußerste Umfangsgeschwindigkeit der Schabelemente 7 beträgt und, wie in den 3 und 4 gezeigt ist, die Elemente, die sich im Innenbereich befinden, der von den stangenförmigen Verbindungselementen 5 umschlossen ist, können entfallen, wodurch die Teile, die dafür verantwortlich sind, dass die flüssige Charge nicht mehr rotiert, sondern unbewegt ist, d.h., die Teile die im wesentlichen stehen, komplett beseitigt sind. Alle stangenförmigen Verbindungselemente 5 können sich mit einer Zwischenumfangsgeschwindigkeit drehen, wodurch der Widerstand gegenüber der flüssigen Charge verringert und ermöglicht wird, dass sich die Umdrehungsgeschwindigkeit der Drehblattgruppen, die mit den plattenförmigen Rührblättern 6, die die Schabelemente aufweisen, ausgestattet sind, in einem weiten Bereich von 0,5 bis 20 U/min ändert.
Am Boden oder an der Seitenwand an einem Ende des horizontalen länglichen zylindrischen Gefäßes 1 der Rührvorrichtung 10 ist eine Einlaßdüse 11 für die flüssige Charge vorgesehen, und eine Auslaßdüse 12 für das flüssige Produkt ist am anderen Ende am Boden vorgesehen. Eine Auslaßdüse 15 für flüchtige Substanzen ist oben am Gefäß vorgesehen. Die Bezugsziffern 13 und 14 bezeichnen eine Einlaßdüse und eine Auslaßdüse für das Heizmedium zum Heizmantel 2 für das Medium bzw. aus demselben heraus.
Durch eine synchronisierte Drehung der zwei Drehblattgruppen in eine zueinander entgegengesetzte Richtung, die umfassen: die erste Rotorwelle 3a, die zweite Rotorwelle 3b und die erste Rotorwelle 3c, die zweite Rotorwelle 3d, das erste und das zweite Stützelement 4, jedes am entsprechenden Ende der ersten und der zweiten Rotorwelle befestigt, mehrere stangenförmige Verbindungselemente 5, in radialer Richtung und an Zwischenpositionen verspannt, weit vom Drehwellenzentrum entfernt, aber innerhalb des äußersten Umfangs der Schabelemente 7 zwischen dem äußersten Umfang der Schabelemente 7 zwischen dem ersten und dem zweiten Stützelement 4 als Verstärkungselemente, und mehrere plattenförmige Rührblätter 6, parallel zueinander längs der stangenförmigen Verbindungselemente und an denselben befestigt angeordnet, die wie oben beschrieben, aufgebaut sind, wird von der Einlaßdüse 11 eine flüssige Charge in das Gefäß 1 der Rührvorrichtung 10 eingeführt und dahindurch in die Richtung zur Auslaßdüse 12 bewegt, während sie gerührt und gemischt wird, und, nach der erwünschten Polykondensationsreaktion, wird das sich ergebende flüssige Produkt kontinuierlich durch die Auslaßdüse 12 von der Rührvorrichtung 10 nach außen abgelassen, wo die flüssige Charge von Schabelementen 7, die an den spitzen Enden der Rührblätter 6 befestigt sind, nach oben geschabt wird und als dünner Film entlang den Oberflächen der plattenförmigen Elemente 6a und 6b nach unten wie oben beschrieben, damit sich die flüchtigen Stoffe aus der flüssigen Charge verflüchtigen. Es muß nicht ausdrücklich betont werden, dass die stangenförmigen Verbindungselemente 5 sich im obengenannten vorgegebenen Radius drehen, und somit auch die flüssige Charge als dünner Film an den Oberflächen der stangenförmigen Verbindungselemente 5 nach unten fließen gelassen wird, damit sich die flüchtigen Stoffe aus der flüssigen Charge verflüchtigen. Die Schabelemente 7 schaben an der inneren Wandoberfläche des Gefäßes 1 der Rührvorrichtung 10.
Wie oben bereits beschrieben, haben die zwei Drehblattgruppen kein reelles Drehwellenzentrum, verfügen aber im wesentlichen über ein solches, d.h. sie haben ein imaginäres Drehwellenzentrum. Im Raum des Drehwellenzentrums befinden sich weder stangenförmige Verbindungselemente 5 noch Teile der plattenförmigen Elemente 6a und 6b, die die Rührblätter darstellen. Infolgedessen läßt sich eine Ablagerung und ein Herumdrehen von stehender flüssiger Charge vermeiden, während die erforderlichen Bedingungen für das Rühren, Mischen, Entgasen und die Bewegung der flüssigen Charge aufrechterhalten werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben die etwa dreieckigen plattenförmigen Elemente 6a und 6b jeweils ein elliptisches Loch 20, wie in 4 gezeigt ist. Mit solchen etwa dreieckigen plattenförmigen Elementen 6a und 6b wird ein Teil der flüssigen Charge, die auf die Schabelemente 7 geschabt wurde, als dünner Film nach unten in den Bereich des Loches 20 (Öffnung) der etwa dreieckigen plattenförmigen Elemente 6a und 6b fallen oder tropfen gelassen, wodurch die Verdampfung der flüchtigen Substanzen noch wirksamer unterstützt wird. Das heißt, die flüssige Charge wird so dick auf die Oberflächen der plattenförmigen Elemente 6a und 6b aufgebracht, dass die Verdampfung der flüchtigen Substanzen nicht gefördert werden kann, die flüssige Charge wird aber im Bereich des Loches 20 (Öffnung) zu einem dünnen Film und tropft herunter, so dass die Verdampfung der flüchtigen Substanzen viel mehr gefördert wird.
Wenn in der vorliegenden Rührvorrichtung eine kontinuierliche Polykondensation von Polyethylenterephthalat etc. durchgeführt wird, wird in das Gefäß 1 der Rührvorrichtung 10 durch die Einlaßdüse 11 als flüssige Charge ein Zwischenpolymer mit einer Einlaßviskosität eingefüllt, die einige Pa·s bis zu einigen Dutzend Pa·s beträgt, und das Gefäß 1 wird durch ein Heizmedium, das in den Heizmantel für das Medium 2 (Heizgerät) eingeführt wurde, auf 260 bis 300°C erwärmt und durch eine Evakuierungseinrichtung, die mit einer Auslaßdüse 15 für flüchtige Substanzen verbunden ist, auf einem Druck von 0,01 bis 10 kPa gehalten. Zwei Drehblattgruppen mit Rührblättern, die horizontal parallel zueinander im Gefäß 1 angeordnet sind, werden in einer zueinander entgegengesetzten Richtung in einem Bereich von 0,5 bis 20 U/min. in Drehung versetzt, wodurch das zugeführte Zwischenpolymer gerührt wird und eine Oberflächenerneuerung stattfindet und, dementsprechend, die flüchtigen Substanzen, wie Ethylenglykol etc., aus dem Zwischenpolymer entfernt werden. Die Höhe des Pegels der flüssigen Charge beträgt etwa 1/5 bis 1 der Höhe H vom Boden des Gefäßes 1 bis zum Drehwellenzentrum. Während die flüssige Charge von der Einlaßdüse zur Auslaßdüse fließt, wird sie durch die Rührblätter 6 wiederholt gerührt und es findet eine Oberflächenerneuerung statt, wodurch die Polykondensation der flüssigen Charge realisiert wird und Polymere mit einer höheren Viskosität, beispielsweise von einigen Hundert bis ein paar Tausend Pa·s erhalten werden können. Das sich ergebende flüssige Produkt, das einen höheren Polymerisationsgrad und eine höhere Viskosität aufweist, wird aus der Auslaßdüse 12 von der Rührvorrichtung 10 nach außen abgelassen und zur Ausführung von Nachbehandlungsschritten, wie Schneiden von Schnitzeln etc., weiterbefördert. Die flüchtigen Substanzen, beispielsweise Ethylenglykol etc., die während der Polykondensation abgetrennt wurden, werden durch Auslaßdüsen 15 aus der Rührvorrichtung 10 ausgetragen.
Außer den auf Polyester basierenden Materialien, wie z.B. Polyethylenterephthalat, kann die vorliegende Erfindung auch zur Herstellung von Polymerharzen, wie z.B. Polyacetal, Polyamid, Polycarbonat etc. verwendet werden.
Die obengenannte Behandlung einer flüssigen Charge von einer Einlaßviskosität von einigen Dutzend Pa·s bis zur einer hohen Auslaßviskosität von etwa 1000 Pa·s oder die Behandlung einer flüssigen Charge von einer Einlaßviskosität von etwa 1000 Pa·s bis zu einer hohen Auslaßviskosität von etwa 10.000 Pa·s wurde getrennt durchgeführt, die vorliegende Erfindung gibt jedoch eine kontinuierliche Behandlung einer flüssigen Charge von einer niedrigen Einlaßviskosität von einigen Pa·s bis zu einem Polymerprodukt mit einer hohen Viskosität von einigen Zehntausend Pa·s ohne jegliche Qualitätsverminderung an. In der vorliegenden Erfindung kann bevorzugt eine Behandlung einer flüssigen Charge von einer Einlaßviskosität von etwa 100 Pa·s bis zur einer Auslaßviskosität von etwa 20.000 Pa·s durchgeführt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Stehen der flüssigen Charge infolge einer Ablagerung auf den Oberflächen der Drehwellen und ein Drehen von stehenden Polymerprodukten, die an den reellen Drehwellen in der herkömmlichen Rührvorrichtung eine Viskosität aufweisen, verhindert werden und eine Qualitätsverringerung infolge Aufblättern etc. kann ebenfalls verhindert werden, da der tote Raum in der Rührvorrichtung verkleinert ist. Somit können hochviskose Materialien in der vorliegenden Erfindung effektiv und kontinuierlich qualitativ hochwertig behandelt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine flüssige Charge in einem weiten Bereich von einer niedrigen Viskosität bis zu einer hohen Viskosität effektiv in einer Rührvorrichtung gerührt und gemischt werden.
In den obigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind 4 stangenförmige Verbindungselemente für eine Drehblattgruppe verwendet, es können aber auch 3 stangenförmige Verbindungselemente für eine Drehblattgruppe verwendet werden, wobei die plattenförmigen Elemente nacheinander an zwei der drei stangenförmigen Verbindungselemente unter einem Phasenwinkel von 120° befestigt sind. Das heißt, mindestens 3 stangenförmige Verbindungselemente können den erforderlichen Aufbau einer Drehblattgruppe darstellen und die Anzahl der stangenförmigen Verbindungselemente kann, wie es erforderlich ist, gewählt werden.
Den Fachleuten auf diesem Gebiet der Technik ist einleuchtend, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen, die oben beschrieben worden sind, beschränkt ist, und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen realisiert werden können, ohne dass vom Umfang der anliegenden Ansprüche, wie in der Beschreibung und den Zeichnungen interpretiert, abgewichen wird.

Claims

Vorrichtung zum kontinuierlichen Rühren, die umfaßt: – ein Gefäß (1) und – zwei Blattgruppen, die parallel zueinander in einer horizontalen Richtung im Gefäß (1) vorgesehen und so ausgebildet sind, dass sie sich bezogen aufeinander, in entgegengesetzten Richtungen drehen, wobei eine flüssige Charge, welche über einen Einlaß (11) an einem Ende des Gefäßes (1) zugeführt wird, durch die Drehung der zwei Blattgruppen in zueinander entgegengesetzten Richtungen gerührt, gemischt und durch das Gefäß (1) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Blattgruppen jeweils umfassen: – eine erste Rotorwelle (3a, 3c), die durch ein Lager (8) an einem Ende des Gefäßes (1) drehbar abgestützt ist, – eine zweite Rotorwelle (3b, 3d), die durch ein weiteres Lager (8) am anderen Ende des Gefäßes (1) drehbar abgestützt ist, – ein erstes Stützelement (4), das an der ersten Rotorwelle (3a, 3c) nahe an einem Ende des Gefäßes (1) und in demselben befestigt ist, – ein zweites Stützelement (4), das an der zweiten Rotorwelle (3b, 3d) nahe am anderen Ende des Gefäßes (1) und in demselben befestigt ist, – Verbindungselemente (5), die zwischen dem ersten (4) und dem zweiten Stützelement (4) um eine imaginäre Drehachse der Blattgruppe verspannt sind, und – mehrere plattenförmige Rührblätter (6), die an den Verbindungselementen (5) befestigt sind, wobei die plattenförmigen Rührblätter (6) zueinander parallel sind und jeweils ein Schabelement (7) am Außenumfang aufweisen, welches sich in Längsrichtung längs der imaginären Drehachse erstreckt, – wobei die Verbindungselemente (5) zur Ausbildung einer Lücke im Bereich um die imaginäre Drehachse herum radial von der imaginären Drehachse beabstandet sind, damit die flüssige Charge sich durch die Lücke in senkrechter Richtung und in axialer Richtung hindurchbewegen kann, und – die plattenförmigen Rührblätter (6) Paare plattenförmiger Elemente sind, und jedes Paar symmetrisch um die imaginäre Drehachse herum angeordnet und an den Verbindungselementen (5) mehrstufig so befestigt ist, dass sich die Richtung der plattenförmigen Rührblätter (6) sukzessive um einen Phasenwinkel von 90° in Längsrichtung der imaginären Drehachse ändert, – wodurch die Schabelemente (7) am Außenumfang der plattenförmigen Rührblätter (6) in den zwei Blattgruppen eine ineinandergreifende Anordnung zwischen den Verbindungselementen (5) jeder Blattgruppe bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Gefäß (1) einen horizontalen länglichen Zylinder darstellt, in dem sich der Einlaß (11) zur Zuführung der flüssigen Charge an einem Längsende desselben befindet, und der Zylinder auch einen Auslaß (13) zur Ausgabe der gerührten und gemischten flüssigen Charge am anderen Längsende desselben und einen Auslaß (15) oben am Gefäß für flüchtige Substanzen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die plattenförmigen Rührblätter (6) jeweils ein Loch aufweisen, um zu bewirken, dass die flüssige Charge beim Heruntertropfen zu einem dünnen Film wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die plattenförmigen Rührblätter (6) aus einem etwa dreieckigen plattenförmigen Element bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die radiale Beabstandung der Verbindungselemente (5) von der imaginären Drehachse zwischen 0,3 und 0,7 R beträgt, wobei R den radialen Abstand von der imaginären Drehachse zum äußersten Umfang eines Schabelements (7) bedeutet.
Verwendung der Vorrichtung von Anspruch 1 zur Erzielung einer kontinuierlichen Polykondensation von Polymerharz, wobei ein Polymerharz mit einem niedrigen Polymerisationsgrad kontinuierlich durch den Einlaß (11) als flüssige Charge in das Gefäß (1) zugeführt wird, und die Viskosität der flüssigen Charge wenige Pa·S oder darüber beträgt, die flüssige Charge durch die Drehung der zwei sich in entgegengesetzten Richtungen drehenden Blattgruppen gerührt wird, wodurch eine gute Oberflächenerneuerung und die Verdampfung der flüchtigen Substanzen bewirkt wird, und die flüssige Charge zu einem Auslaß (15) bewegt wird, wodurch der Polymerisationsgrad auf einige kPa·S erhöht wird.
Verwendung von Anspruch 6, wobei die plattenförmigen Rührblätter (6) mit einer Drehzahl im Bereich von 0,5 bis 20 Umdrehungen pro Minute gedreht werden.