DE60306949T2

DE60306949T2 - Verfahren und vorrichtung zum entgasen eines polymers

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Publication number: DE60306949T2
Application number: DE60306949T
Authority: DE
Inventors: Jean-Marc Galewski; Hugues Goujon; Nathalie Ville
Original assignee: Ineos Europe Ltd
Current assignee: PetroIneos Europe Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2003-08-14
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2023-08-15
Also published as: ES2268473T3; EP1556418A1; EA007457B1; EA200500305A1; US7268206B2; AU2003259327A1; DE60306949D1; CA2494693A1; FR2843966A1; US20050240003A1; CA2494693C; CN1678641A; WO2004020482A1; CN1302020C; ATE333473T1; EP1556418B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Entgasen eines Polymers, insbesondere um restliche flüchtige Verbindungen, die in einem thermoplastischen Polymer enthalten sind, zu entfernen.
In einem Verfahren zur Herstellung eines Polymers sollte die Polymerisationsreaktion in der Theorie vollständig sein und das gesamte Monomer zu Polymer umwandeln. In der Realität ist eine Polymerisationsreaktion niemals vollständig, insbesondere in einem Lösungs- oder Massepolymerisationsverfahren, insbesondere wegen der Erhöhung der Viskosität des Polymerisationsmediums während der Reaktion. Daher enthält in der Praxis das erhaltene Polymer im allgemeinen restliche flüchtige Verbindungen, wie nicht umgesetztes Monomer, ein oder mehrere Lösungsmittel, die zugegeben worden sind oder sich während der Reaktion bildeten, und Oligomere, die während der Reaktion gebildet wurden. Diese Produkte sind im Vergleich zu dem Polymer, das nicht flüchtig ist, im wesentlichen flüchtige Verbindungen. Ferner ist bekannt, daß diese restlichen flüchtigen Verbindungen unerwünschte Nebenwirkungen auf die Qualität des Polymers haben, wie zum Beispiel die physikalischen und mechanischen Eigenschaften und die toxikologischen Merkmale des Polymers, insbesondere bei Nahrungsmittelverpackungsanwendungen.
Es bestand lange der Bedarf nach der Entwicklung leistungsstärkerer und effektiverer Verfahren zur Entfernung der restlichen flüchtigen Verbindungen, die in Polymeren enthalten sind, insbesondere wegen der immer strikteren toxikologischen Richtlinien. Diese Verfahren bestehen im allgemeinen aus einem Polymerentgasungsvorgang, genannt „Entfernen der flüchtigen Bestandteile". Die Entgasung wird im allgemeinen so durchgeführt, daß das heiße Polymer, insbesondere in Form einer Lösung oder Schmelze, vermindertem Druck, bevorzugt einem Druck unter Atmosphärendruck (oder subatmosphärischem Druck) in einer oder mehreren Abscheidekammern, (auch „Entspanner" oder „Entgaser" genannt), die in Reihe angeordnet sind und unter aufeinanderfolgenden höheren Vakuumniveaus stehen, ausgesetzt wird. Genauer gesagt, kann das Polymer in einer Abscheidekammer in Form einer Schmelze extrudiert und geteilt werden, zum Beispiel in Form von „fallenden Strängen", um so die Abtrennung der restlichen flüchtigen Verbindungen aus dem Polymer zu erleichtern, das so befreit von diesen Verbindungen gewonnen wird. Solche Entgasungsverfahren werden zum Beispiel in den US-Patenten US 2 970 089 , US 3 853 672 , US 3 928 300 , US 4 294 652 , US 4 383 972 , US 5 453 158 , US 5 540 813 und US 5 874 525 beschrieben.
Bekanntermaßen sind über viele Jahre Verbesserungen an solchen Entgasungsverfahren vorgenommen worden, insbesondere durch die Zugabe eines inerten und flüchtigen Mittels zu dem Polymer. Dieses Mittel ist allgemein unter dem Ausdruck „Schäumungsmittel", „Treibmittel" oder „Abziehhilfsmittel" oder anders als „die Entgasung förderndes Fluid" oder „Entgasungshilfsmittel" bekannt. Unter diesen Bedingungen besteht die Entgasung des Polymers im allgemeinen aus der Aufblähung des Gemisches, das aus dieser Zugabe resultiert, wenn es heiß ist und einen verminderten Druck aufweist, in einer Abscheidekammer wie der oben beschriebenen. Durch diese Aufblähung bildet das Schäumungsmittel eine große Anzahl von Blasen in der Polymerschmelze, und das Abziehen der restlichen flüchtigen Verbindungen, die in dem Polymer enthalten sind, durch Diffusion wird durch die deutliche Vergrößerung der Oberfläche der resultierenden Schaummasse erleichtert. Die am häufigsten verwendeten Schäumungsmittel sind die, die in den US-Patenten US 3 668 161 , US 3 773 740 , US 4 195 169 , US 4 537 954 , US 5 350 813 , US 5 380 822 und US 6 410 683 beschrieben werden. Diese sind im allgemeinen unter normalen Umständen flüssige Fluids, und unter Entgasungsbedingungen ohne weiteres flüchtig, zum Beispiel Wasser, Alkohole oder Ketone oder eine Lösung aus Kohlendioxid in Wasser. Die US-Patente US 5 691 445 und US 5 861 474 haben vorgeschlagen, diese herkömmlichen Schäumungsmittel durch ein superkritisches Fluid zu ersetzen, das unter den Injektionsbedingungen normalerweise gasförmig ist, das jedoch dank hoher Drücke, die während der Injektion angelegt werden, in dem Polymer in Lösung gehalten wird. Daher ist beispielsweise vorgeschlagen worden, Stickstoff, Kohlendioxid und Alkane, insbesondere C₄- bis C₆-Alkane zu verwenden.
In allen Fällen sind nur wenige Details über die Art, wie das Schäumungsmittel zu dem Polymer gegeben wird, angegeben, außer hinsichtlich der Tatsache, daß allgemein empfohlen wird, die Zugabe vorzunehmen und dann das resultierende Gemisch einem statischen Mixer, der nach der Abscheidekammer angeordnet ist, zuzuführen. Im allgemeinen wird angenommen, daß der statische Mixer das Schäumungsmittel durch die gesamte Polymermasse dispergiert. Es ist jedoch nur wenig über die Art, wie das Schäumungsmittel tatsächlich in die Polymermasse gemischt und darin dispergiert wird, beschrieben. Die relativ hohe Temperatur und der hohe Druck, die in dem Verfahren vor der Entgasung eingesetzt werden, und das Vakuum und die hohe Temperatur, die während der Entgasung in der Abscheidekammer eingesetzt werden, vermeiden im allgemeinen direkte Beobachtungen des Gemisches und der Dispersion des Schäumungsmittels in dem Polymer, die Teilung des Schäumungsmittels in relativ feine flüssige Teilchen (oder Tröpfchen) in dem Polymer und die vorherige Aufblähung des Polymers, zum Beispiel in dem statischen Mixer.
US-Patent US 6 124 426 (äquivalent zur europäischen Patentanmeldung EP 905 149 A ) schlägt die Injektion eines Schäumungsmittels wie Wasser, eines Alkohols oder eines Ketons in eine Polymerschmelze unter Verwendung einer Düse, die in entgegengesetzter Richtung zum Fluß des Polymers gerichtet ist, vor, wobei so die Mischleistung eines statischen Mixers, der nach dem Zugabepunkt des Schäumungsmittels plaziert ist, verbessert wird. Eine Spritzdüse wird im allgemeinen als eine Leitung definiert, die eine Verengung umfaßt, wodurch ein Fluid, dessen Druck beim Verlassen der Düse fällt, beschleunigt und ausgerichtet wird. In dem US-Patent wird spezifiziert, daß eine Düse, die in entgegengesetzter Richtung ausgerichtet ist, das heißt, in Richtung des Flusses des Polymers, das Schäumungsmittel an einem Punkt in dem statischen Mixer konzentrieren wird und daß dies zu einem nicht einheitlichen Mischen, einer Verringerung der Leistung des Mixers und schließlich einer weniger effektiven Entgasung des Polymers führen wird.
Die europäische Patentanmeldung EP 1 084 739 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Entgasung von Polymeren, insbesondere zur Entfernung flüchtiger Verunreinigungen aus thermoplastischen Polymeren. Das Verfahren umfaßt das Füllen eines Abziehmittels in ein geschmolzenes Polymer beim Einlaß eines statischen Mixers über eine Pumpe und eine Einspritzvorrichtung. Die europäische Patentanmeldung sagt jedoch nichts über die Einspritzvorrichtung und wie das Abziehmittel in das geschmolzene Polymer gefüllt wird.
US-Patent US 3 644 296 offenbart ein Verfahren zur Hochmolekulargewichtspolymerisation von Lactamen. Das Verfahren umfaßt (i) das Mischen eines ersten Teils an Lactammonomeren mit einem Katalysator zur Bereitstellung einer ersten Komponente, (ii) das Mischen eines zweiten Teils an Lactammonomeren mit einem Polymerisationsbeschleunigungspromotor zur Bereitstellung einer zweiten Komponente, (iii) das Mischen der ersten und der zweiten Komponente in flüssigem Zustand und (iv) die Einführung des resultierenden Gemisches in eine Polymerisationszone. Das US-Patent offenbart jedoch weder ein Verfahren noch eine Vorrichtung zur Entgasung eines Polymers und genauer gesagt zur Entfernung restlicher flüchtiger Verbindungen, die in einem Polymer nach einer Polymerisation enthalten sind. Es offenbart nicht die Zugabe eines Schäumungsmittels zu einem geschmolzenen Polymer.
US-Patent US 4 233 269 offenbart einen Strömungsverteiler zum Mischen und Verteilen von Gas und Flüssigkeit quer über ein Reaktorgefäß mit einer Aufwärtsströmung. In dem Reaktorgefäß werden Gase und Flüssigkeiten kontaktiert, damit eine gewünschte chemische Reaktion stattfindet, z. B. beim Hydrofining von Ölen, Hydrokracken von Kohlenwasserstoffen in leichtere Verbindungen, Hydrieren von Olefinen und aromatischen Verbindungen und Oxidation von Olefinen zu Aldehyden. Das US-Patent beschreibt jedoch weder ein Verfahren noch eine Vorrichtung zur Entgasung eines Polymers. Insbesondere beschreibt es nicht die Zugabe einer Flüssigkeit zu einer anderen Flüssigkeit. Ferner offenbart es weder einen statischen Mixer noch eine Abscheidekammer bei vermindertem Druck zur Trennung einer Polymerschmelze von restlichen flüchtigen Verbindungen.
US-Patent US 6 419 386 schlägt eine statische Mischvorrichtung vor, die zwei laminare statische Mixer in Reihe mit einem Querschnitt, der in Flußrichtung eines hochviskosen Hauptproduktes, das mit einem niedrigviskosen Additiv gemischt werden soll, größer wird, umfaßt. Die Vorrichtung umfaßt ferner ein Gerät zum Einspritzen des Additivs in das Hauptprodukt. Das Gerät umfaßt eine Platte mit einer konvergenten Öffnung, durch die das Hauptprodukt und das Additiv laufen, wobei die Öffnung vor oder am Einlaß des ersten und zweiten statischen Mixers plaziert ist. Es umfaßt auch eine Leitung zum Einspritzen des Additivs (die am Ende mit einer Düse ausgestattet ist), in einer Linie mit der Öffnung und ausgerichtet in Flußrichtung des Hauptproduktes. Die Düse umfaßt einen zentralen Speisungskanal, der auf der Achse der Öffnung in der Platte heraustritt. Es ist spezifiziert, daß die vorgeschlagene Vorrichtung zum Mischen eines viskosen Produktes, wie eines Polystyrols, mit einem viel weniger viskosen Additiv, wie einem Mineralöl oder einem Paraffinöl, das in Polystyrol löslich ist, geeignet ist. Das Additiv kann in anderen Fällen ein Gas wie Stickstoff, Kohlendioxid oder Dampf sein. Es wird jedoch nicht angegeben, ob die Vorrichtung, und insbesondere das Einspritzgerät, für die Zugabe eines Schäumungsmittels zu einem Polymer und das Mischen darin während eines Entgasungsvorganges geeignet ist.
Es ist jedoch versucht worden, das in US-Patent US 6 419 386 beschriebene Einspritzgerät zum Zwecke der Zugabe eines Schäumungsmittels, wie Wasser, in ein geschmolzenes Polymer, das kontinuierlich in einem Massepolymerisationsverfahren hergestellt wurde, wie Polystyrol, am Einlaß eines statischen Mixers, der vor einer Abscheidekammer zur Entgasung des Polymers plaziert ist, zu verwenden. Dann wurden „Klopf"- oder „Hämmer"-Phänomene beobachtet, die von einer merklichen Vibration in dem Mixer mit Auswirkungen auf die Abscheidekammer begleitet waren. Das Ausmaß dieser Phänomene war so, daß die Anlage hätte beschädigt und ihre Sicherheit gefährdet werden können. Diese Phänomene treten insbesondere während Veränderungen bei der Herstellung des Polystyrols auf, zum Beispiel einer Verringerung der stündlichen Produktionsrate und/oder einer Erhöhung der durchschnittlichen Molekularmasse des Polymers. Nach intensiver Forschung ist herausgefunden worden, daß diese Klopfphänomene „Kavitations"-Phänomenen zugeschrieben werden können, die in der Masse des Polymerschmelzenflusses durch den statischen Mixer auftreten. Solche Phänomene können durch das Wasser verursacht werden, das in das Polymer eingespritzt wird und sich nur schwer darin verteilt. Insbesondere die Verringerung des Drucks unter den Dampfdruck des Wassers kann zur plötzlichen Verdampfung des Wassers und zur Bildung großer Wasserdampfkammern führen. Diese Gaskammern sind durch Instabilität aufgrund der Tatsache, daß die anschließende leichte Veränderung der Temperatur und des Drucks dazu führen kann, daß das Wasser plötzlich wieder kondensiert, gekennzeichnet.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist speziell die Korrektur dieser Mängel und die Ermöglichung einer effektiveren Entgasung von Polymeren, insbesondere, wenn herkömmliche Schäumungsmittel verwendet werden, genauer gesagt, flüssige Fluids, die in diesen Polymeren ohne weiteres flüchtig und im allgemeinen unlöslich sind. Einer der Vorteile herkömmlicher Schäumungsmittel geht aus der Tatsache hervor, daß sie in flüssiger Form eingespritzt werden und daß die kleinen eingeführten Mengen leichter zu kontrollieren sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich zuerst auf ein Verfahren zum Abziehen restlicher flüchtiger Verbindungen, die in einem thermoplastischen Polymer enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritt umfaßt:

(1) Bilden des Polymers in Form einer Schmelze, die als Hauptstrom fließt;
(2) Bilden eines Schäumungsmittels in Form eines oder mehrerer sekundärer Flüssigkeitsströme;
(3) Zugabe des/der sekundären Flüssigkeitsstroms/-ströme zu dem Hauptstrom durch Sprühen, um so jeden sekundären Flüssigkeitsstrom in mehrere fraktionelle Ströme zu teilen und so eine Polymerschmelze/Schäumungsmittel-Vormischung zu bilden;
(4) Einführung der Vormischung in einen statischen Mixer, dann in eine Abscheidekammer bei vermindertem Druck, um so die Polymerschmelze von den restlichen flüchtigen Verbindungen und dem Schäumungsmittel zu trennen; und Abziehen der so von den restlichen flüchtigen Verbindungen und dem Schäumungsmittel befreiten Polymerschmelze aus der Abscheidekammer.

1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Entgasung eines thermoplastischen Polymers, durch die das Verfahren der Erfindung ausgeführt werden kann.
Die 2, 3 und 4 zeigen schematisch mehrere Ausführungsformen des Sprühgeräts, das in der Vorrichtung, gezeigt in 1, installiert werden kann.
5 zeigt schematisch eine Sprühdüse, die in den Gräten, die in den 2, 3 und 4 gezeigt sind, verwendet werden kann.
Das thermoplastische Polymer, das in dem Verfahren der Erfindung verwendet wird, kann ein thermoplastisches Homo- oder Copolymer oder eine Mischung aus zwei oder mehr thermoplastischen (Co-)Polymeren, insbesondere ausgewählt aus Olefinpolymeren, besonders Polyalpha-olefinen) wie Polyethylen niederer Dichte (LDPE), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), lineares Polyethylen niederer Dichte (LLDPE), einem Copolymer von Ethylen mit mindestens einem alpha-Olefin, zum Beispiel einem C₃- bis C₈-alpha-Olefin, Polypropylen, Polybuten, Polyisobuten, oder eine Mischung aus einem Polyethylen mit einem Poly(alpha-olefin) sein. Die thermoplastischen (Co-)Polymere können auch aus Vinylpolymeren, insbesondere aromatischen Vinylpolymeren wie Polystyrol, Polyalpha-methylstyrol), einem hochschlagfesten Polystyrol (HIPS), insbesondere einem, das durch das Pfropfen eines natürlichen oder synthetischen Kautschuks modifiziert wurde, wie Polybutadien oder Polyisopren, einem Styrol/Acrylnitril-Copolymer (SAN), einem Styrol/Maleinsäureanhydrid-Copolymer (SMA), einem Acrylnitril/Butadien/Styrol-Terpolymer (ABS), einem Styrol/Acrylsäure-Copolymer, einem Styrol/Methylmethacrylat-Copolymer und Polyvinylchlorid ausgewählt werden. Die thermoplastischen (Co-)Polymere können auch aus Polycarbonaten, Polyamiden, Polyestern, Polysiloxanen und synthetischen Kautschuken wie einem Polybutadien, einem Polyisopren, einem Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR) und einem Ethylen-Propylen-Dienkautschuk (EPDM) ausgewählt werden. Bevorzugt wird ein thermoplastisches (Co)Polymer aus Olefinpolymeren und Vinyl-aromatischen Polymeren, wie den oben genannten, und insbesondere aus Styrol(co-)polymeren wie Polystyrol und hochschlagfestem Polystyrol (HIPS) ausgewählt. In der vorliegenden Beschreibung bedeutet der Ausdruck „Polymer" sowohl Homopolymer oder Copolymer als auch eine Mischung aus zwei oder mehr (Co-)Polymeren.
In dem Verfahren der Erfindung können die restlichen flüchtigen Verbindungen, die in den Polymeren enthalten sind, im allgemeinen ein oder mehrere restliche Monomere, ein oder mehrere organische Lösungsmittel, die zugegeben worden sind, oder sich während der Herstellung der Polymere bildeten, insbesondere aliphatische Kohlenwasser stoffe wie Hexan, Heptan, Octan oder Decan, aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Xylol, Cumen oder andere Alkylbenzole, halogenierte Kohlenwasserstoffe, halogenierte aromatische Kohlenwasserstoffe, Nitrilverbindungen, Aminverbindungen und ebenso Oligomere, die während der Herstellung der Polymere erzeugt wurden, sein. Insbesondere sind die restlichen flüchtigen Verbindungen, die am Ende der Herstellung von Styrolpolymeren zu finden sind, im wesentlichen restliches Styrol, Kohlenwasserstoffverunreinigungen, die im allgemeinen das Monomer begleiten, ähnlich inerten Lösungsmitteln mit einem niedrigen Siedepunkt wie Ethylbenzol, Cumen, n-Propylbenzol, Methylcyclohexan und Ethyltoluol und Styrololigomere wie Styroldimere und -trimere. Diese restlichen flüchtigen Verbindungen sind in den Polymeren nach der Polymerisation zu finden. Im allgemeinen kann der restliche Monomergehalt, zum Beispiel der restliche Styrolgehalt, um 0,5 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 10 Gew.- % in bezug auf das Polymer betragen.
Ein einleitender Entgasungsschritt kann an dem Polymer vorgenommen werden, indem die Polymerschmelze vermindertem Druck unterzogen wird, um so einen wesentlichen Teil der restlichen flüchtigen Verbindungen zu entfernen, bevor das Verfahren der Erfindung durchgeführt wird. Das aus diesem einleitenden Schritt resultierende Polymer kann einen restlichen Monomergehalt, zum Beispiel restlichen Styrolgehalt, um 500 bis 5000, bevorzugt 1000 bis 3000, Gewichtsteilen pro Million (ppm) in bezug auf das Polymer aufweisen.
Das Verfahren der Erfindung umfaßt einen Schritt, in dem das Polymer, das die restlichen flüchtig Verbindungen, wie oben beschrieben, enthält, als eine Schmelze gebildet wird. Im allgemeinen wird das Polymer auf eine Temperatur über der Glasübergangstemperatur Tg (gemessen gemäß dem ASTM E 1356-98-Verfahren) des Polymers und bevorzugt unter der Zersetzungstemperatur des Polymers erwärmt. Das Polymer kann auf eine ausreichend hohe Temperatur, und günstigerweise die Tg des Polymers, erwärmt werden, damit die Viskosität des Polymers nicht zu hoch ist, damit das Polymer relativ leicht fließen kann und damit die Entgasung erleichtert wird. So kann das Polymer auf eine Temperatur größer als (Tg + 30 °C), bevorzugt größer als (Tg + 50 °C), insbesondere größer als (Tg + 90 °C) erwärmt werden. Die Polymerschmelze kann aus dem Schmelzen des Polymers, zum Beispiel in einem Extruder resultieren. Bevorzugt kann sie direkt aus der Herstellung des Polymers hervorgehen, insbesondere wenn das Polymer unter Verwendung eines Lösungs-, oder bevorzugt eines Massepolymerisationsverfahrens hergestellt wird. Daher wird, wenn ein Styrolpolymer unter Verwendung eines Massepolymerisationsverfahrens hergestellt wird, das Polymer im allgemeinen nach der Polymerisation in Form einer Schmelze bei einer Temperatur im Bereich von 130 bis 200 °C, bevorzugt 150 bis 190 °C erhalten. Die Polymerschmelze wird dann bevorzugt auf eine geeignete Temperatur zur Entgasung des Polymers, zum Beispiel eine Temperatur im Bereich von 180 bis 300 °C, bevorzugt 200 bis 280 °C, insbesondere 220 bis 260 °C, vorerwärmt. Das Vorerwärmen kann in einem Wärmetauscher, zum Beispiel eine Art statischem Mixer, durchgeführt werden. Ferner wird die Polymerschmelze bevorzugt einem vorherigen Entgasungsvorgang in einer Abscheidekammer bei einer Temperatur, die im Bereich von 180 bis 300 °C, bevorzugt 200 bis 280 °C, insbesondere 220 bis 260 °C, liegen kann und bei einem vermindertem Druck, zum Beispiel einem Druck unter Atmosphärendruck, bevorzugt einem absoluten Druck im Bereich von 5 × 10² bis 5 × 10⁴ Pa, insbesondere 10³ bis 10⁴ Pa, unterzogen. Im allgemeinen besteht der Sinn des vorherigen Entgasungsvorganges darin, einen wesentlichen Teil der restlichen flüchtigen Verbindungen vor der Entgasung gemäß der Erfindung, die unter Verwendung eines Schäumungsmittels durchgeführt wird, aus dem Polymer zu entfernen, wodurch eine Optimierung der Entfernung der restlichen flüchtigen Verbindungen möglich ist, bis ein Polymer mit sehr geringen Gehalten an diesen Verbindungen erhalten wird.
Die Polymerschmelze wird in dem Verfahren der Erfindung in Form eines Hauptstroms, bevorzugt kontinuierlich, zum Beispiel unter Verwendung einer Zahnradpumpe eingesetzt.
Das Verfahren der Erfindung umfaßt ebenso einen Schritt, in dem ein Schäumungsmittel in Form von zumindest einem sekundären Flüssigkeitsstrom gebildet wird. Das Schäumungsmittel kann bevorzugt aus Fluids ausgewählt werden, die unter normalen Bedingungen flüssig und auch ohne weiteres flüchtig sind, insbesondere unter den Entgasungsbedingungen, genauer gesagt, den Aufblähbedingungen unter vermindertem Druck. Ferner kann das Schäumungsmittel in der Polymerschmelze unlöslich (oder unmischbar) oder im wesentlichen unlöslich sein. Das Schäumungsmittel kann aus Wasser, Alkoholen, insbesondere C₁- bis C₁₀-, bevorzugt C₁- bis C₅-, Alkoholen, Ketonen, insbesondere C₃- bis C₁₀-, bevorzugt C₃- bis C₅-, Ketonen, einer wässerigen Kohlendioxidlösung und Gemischen aus zwei oder mehr dieser Produkte ausgewählt werden. Bevorzugt wird das Schäumungsmittel aus Wasser, Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, Aceton, einer 0,1 bis 10gew.-%igen, bevorzugt 0,5 bis 5gew.-%igen, insbesondere 0,5 bis 1,5gew.-%igen, Kohlendioxidlösung, (basierend auf dem Gesamtgewicht der Lösung) und einem Gemisch aus zwei oder mehr dieser Produkte ausgewählt. Die Menge an Schäumungsmittel, die dem Polymer zugegeben wird, kann 0,1 bis 8 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 3 Gew.-% in Bezug auf das Polymer betragen.
Das Schäumungsmittel wird in dem Verfahren der Erfindung in Form eines oder mehrerer sekundärer Flüssigkeitsströme, bevorzugt kontinuierlich unter Verwendung von beispielsweise einer oder mehrerer Pumpen eingesetzt.
Das Verfahren der Erfindung umfaßt auch einen Schritt, in dem der/die sekundäre(n) Flüssigkeitsstrom/ströme bevorzugt kontinuierlich zu dem Hauptstrom durch Sprühen zugegeben wird/werden, um so jeden sekundären Flüssigkeitsstrom in mehrere fraktionelle Ströme zu teilen. Der Ausdruck „Sprühen des sekundären Flüssigkeitsstrom" soll im allgemeinen jedes Mittel zur Teilung oder Fragmentierung des sekundären Flüssigkeitsstroms in mehrere fraktionelle Ströme, insbesondere in mindestens zwei oder bevorzugt mindestens drei oder insbesondere mindestens vier fraktionelle Ströme, zum Beispiel in eine Vielzahl fraktioneller Ströme im Bereich von 2 bis 20, bevorzugt 3 bis 15, insbesondere 4 bis 12, bedeuten. Durch diese Teilung oder Fragmentierung in mehrere fraktionelle Ströme können die oben erwähnten „Klopf"-Phänomene vermindert oder sogar ausgeräumt und gleichzeitig die Effektivität des Entgasungsverfahrens deutlich verbessert werden. Eine der beobachteten Verbesserungen des Verfahrens kann zum Beispiel sein, daß es möglich ist, die Entgasungstemperatur zu verringern und/oder das Vakuum in der Abscheidekammer zu verringern (das heißt, den subatmosphärischen Druck zu erhöhen), während die Entfernung einer konstanten Menge flüchtiger Verbindungen fortgesetzt wird. Alternativ kann der Gehalt an restlichen flüchtigen Verbindungen in dem Polymer insbesondere im Vergleich zu bekannten früheren Verfahren wesentlich verringert werden. Eine andere beobachtete Verbesserung kann auch sein, daß die Menge an Schäumungsmittel, das bei der Entgasung verwendet wird, verringert werden kann, während die Entfernung einer konstanten Menge an restlichen flüchtigen Verbindungen fortgesetzt wird. Solch eine Verringerung der Menge an Schäumungsmittel macht die Durchführung der nachfolgenden Vorgänge der Trennung, Kondensation und Rückgewinnung der restlichen flüchtigen Verbindungen und insbesondere des restlichen Monomers leichter. Das so rückgewonnene restliche Monomer kann vorteilhafrerweise wieder der Polymerisation zugeführt werden, um Polymer herzustellen. Beispielsweise können aufgrund der Erwärmungs-, Kühl- und/oder Energiemittel, die in diesen Trennungs-, Kondensations- und Rückgewinnungsvorgängen eingesetzt werden, beträchtliche Verringerungen der Kosten erreicht werden.
Das Sprühen des sekundären Flüssigkeitsstroms in den Hauptstrom wird so durchgeführt, daß der sekundäre Flüssigkeitsstrom in mehrere fraktionelle Ströme, oder genauer gesagt, in mehrere Flüssigkeitsstrahle, geteilt wird, die so in den Hauptstrom eindringen können und dann selbst verringert oder leichter in kleine flüssige Teilchen oder Tröpfchen unterteilt werden können. Das Sprühen wird bevorzugt so durchgeführt, daß die fraktionellen Ströme recht winklig zur Richtung des Hauptstroms oder in einem rechten, spitzen oder Nullwinkel hierzu, bevorzugt einem spitzen Winkel oder einem Nullwinkel, das heißt in eine Richtung mit einer Nicht-Null-Komponente in Richtung des Hauptstroms, ausgerichtet sind. Insbesondere kann einer der fraktionellen Ströme so ausgewählt werden, daß er in einer Richtung, äquivalent zur Richtung des Hauptstroms oder im wesentlichen in dieser Richtung, ausgerichtet ist, während mindestens einer der anderen fraktionellen Ströme in eine Richtung ausgerichtet ist, die einen Winkel größer als 20° und kleiner als oder gleich 90°, bevorzugt einen Winkel größer als 20° und kleiner als 90°, zum Beispiel einen Winkel im Bereich von 30 bis 80°, insbesondere 45 bis 75°, der Richtung des Hauptstroms ausmacht. Der Ausdruck „Richtung, im wesentlichen in Richtung des Hauptstroms" soll eine Richtung bedeuten, die in einem Winkel von ± 20°, bevorzugt ± 10°, zu der Richtung des Stroms steht.
Wenn das Schäumungsmittel in Form von zwei oder mehr sekundären Flüssigkeitsströmen verwendet wird, werden letztere bevorzugt gleichzeitig durch Sprühen in den Hauptstrom und insbesondere in einer der oben beschriebenen bevorzugten Formen eingeführt.
Durch ein solches Sprühen kann eine Vormischung gebildet werden, in der die Polymerschmelze mit dem so zuvor geteilten oder fragmentierten Schäumungsmittel vorgemischt werden. Diese Vormischung wird insbesondere vor oder kurz vor dem Moment, wenn sie in den statischen Mixer eingeführt wird, erzeugt.
Die Temperatur und der Druck der/des sekundären Flüssigkeitsströme/-stroms sind insbesondere so, daß das Schäumungsmittel in dem Moment, wenn es dem Hauptstrom zugegeben wird, in flüssiger Form vorliegt. Genauer gesagt, kann können der/die sekundäre(n) Flüssigkeitsstrom/-ströme bei einer Temperatur gleich oder bevorzugt kleiner als der des Hauptstroms, zum Beispiel bei einer Temperatur im Bereich von Raumtemperatur (zum Beispiel 20 °C) bis zu 200 °C oder bevorzugt bis zu 150 °C, und bei einem Druck größer als dem des Hauptstroms, zum Beispiel 0,2 bis 3 MPa, bevorzugt 0,3 bis 2 MPa, größer als dem des Hauptstroms vorliegen.
Zum Zeitpunkt der Zugabe der/des sekundären Flüssigkeitsströme/-stroms in den Hauptstrom kann der Hauptstrom bei derselben oder ungefähr derselben Temperatur wie der der Polymerschmelze, insbesondere bei einer Temperatur wie oben angezeigt, insbesondere im Moment der Vorerwärmung, vorliegen. Zu diesem Zeitpunkt der Zugabe kann der Hauptstrom bei einem absoluten Druck, ausgewählt im Bereich von 1 bis 12 MPa, bevorzugt 1,5 bis 10 MPa, insbesondere 2 bis 8 MPa vorliegen.
Gemäß einer bevorzugten Version kann es von Vorteil sein, den/die sekundären Flüssigkeitsstrom/-ströme dem Hauptstrom in dem Moment zuzugeben, wenn letzterer einer Einengung unterzogen wird, oder genauer gesagt, einem Doppelvorgang, umfassend in Flußrichtung des Hauptstroms, nacheinander eine Dekompressionsphase, gefolgt von einer Kompressionsphase. Die Einengung kann durch einen Widerstand (oder eine Verengung) des Hauptstroms, erzeugt beispielsweise durch eine Stauscheibe oder ein „Venturi"-Gerät, erhalten werden. Die Einengung kann in Richtung des Hauptstroms nacheinander einen vorgelagerten oder konvergenten Abschnitt, gefolgt von einem nachgelagerten oder divergenten Abschnitt umfassen, wobei der der Einengung nächste Teil zwischen dem konvergenten Abschnitt und dem divergenten Abschnitt angeordnet ist, das heißt, zwischen der Dekompressionsphase und der Kompressionsphase. Es ist herausgefunden worden, daß die Vormischung wesentlich verbessert wird, wenn die Zugabe des/der sekundären Flüssigkeitsstroms/-ströme (s) während der Einengung des Hauptstroms und stärker bevorzugt während der Dekompressionsphase oder während der Kompressionsphase oder anderswo zwischen diesen beiden Phasen durchgeführt wird. Die besten Ergebnisse wurden erhalten, wenn die Zugabe zwischen der Dekompressions- und der Kompressionsphase oder bevorzugt während der Kompressionsphase des Hauptstroms durchgeführt wird. Tatsächlich ist beo bachtet worden, daß eine solche Zugabe das Sprühen, insbesondere die Teilung des Schäumungsmittels in fraktionelle Ströme verbessert, und anschließend die Entgasung des Polymers erleichtert.
Die Einengung kann so eingesetzt werden, daß während der Dekompressionsphase der Hauptstrom einem Druckabfall im Bereich von 0,2 bis 2 MPa, bevorzugt 0,3 bis 1,2 MPa, unterliegt, und daß danach während der Kompressionsphase dieser einer Erhöhung des Druckes unterliegt, wobei das Ausmaß der Erhöhung im allgemeinen kleiner ist als das des Abfalls, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 1 MPa, bevorzugt 0,1 bis 0,5 MPa. Die Einengung des Hauptstroms kann daher einen Gesamtdruckverlust im Bereich von 0,1 bis 1 MPa, bevorzugt 0,2 bis 0,7 MPa verursachen.
Erfolgt die Einengung des Hauptstroms durch die Anbringung eines konvergenten Abschnittes bzw. eines divergenten Abschnittes an den Durchgang des Stroms, ist es nicht nur vorteilhaft, den/die sekundären flüssigen Strom/Ströme zwischen der Dekompressions- und der Kompressionsphase oder bevorzugt während der Kompressionsphase des Hauptstroms einzuführen, sondern es ist ferner besonders empfehlenswert, mindestens einen der fraktionellen Ströme parallel oder ungefähr parallel zur Ebene des divergenten Abschnittes auszurichten. Der Ausdruck „ungefähr parallel zu der Ebene des divergenten Abschnittes" soll eine Richtung bedeuten, die in einem Winkel von ± 20°, bevorzugt ± 10° oder sogar ± 5°, zu der Ebene des divergenten Abschnittes steht.
Ferner ist zu empfehlen, daß mindestens einer der anderen fraktionellen Ströme gleichzeitig in einer äquivalenten Richtung zu der Richtung des Hauptstroms oder im wesentlichen in dieser Richtung ausgerichtet ist. Der Ausdruck „Richtung, im wesentlichen in Richtung des Hauptstroms" soll eine Richtung bedeuten, die in einem Winkel von ± 20°, bevorzugt ± 10°, zu der Richtung des Stroms steht.
Überdies ist herausgefunden worden, daß die Bildung der Vormischung unter den Bedingungen der Erfindung die Vorgänge, die in dem statischen Mixer und in der Abscheidekammer durchgeführt werden, dann erleichtert, so daß das Verfahren der Entgasung des Polymers insgesamt merklich verbessert wird.
Insbesondere umfaßt das Verfahren der Erfindung dann die Einführung der Vormischung in einen statischen Mixer, wobei die Einführung bevorzugt kontinuierlich durchgeführt wird. Der statische Mixer kann ein linearer oder herkömmlicher statischer Mixer, zum Beispiel ein statischer Mixer vom SMX-Typ, verkauft von Sulzer Chemtech oder Koch Glitsch, oder ein anderer herkömmlicher statischer Mixer, verkauft von Kenics, Toray oder Ross, sein. Es ist ebenso möglich, einen statischen Mixer, wie in den japanischen Patentanmeldungen JP 62-191274 oder JP 57-15258, in der britischen Patentanmeldung GB 2010 739 oder in dem französischen Patent FR 2 223 073 beschrieben, zu verwenden. Es ist auch möglich, einen statischen Mixer, wie in US-Patent US 6 419 386 beschrieben, zu verwenden, insbesondere einen, der zum Mischen von Produkten mit sehr unterschiedlicher Viskosität geeignet ist: genauer gesagt umfaßt es zwei statische Mixer in Reihe, die jeweils einen anderen Querschnitt haben. Das Verfahren der Erfindung hat jedoch den Vorteil, daß es einen herkömmlicheren statischen Mixer verwenden kann, wie einen der oben genannten.
Der statische Mixer kann unter Bedingungen arbeiten, bei denen die Scherrate im Bereich von 1 bis 200 s^–1, insbesondere 1 bis 10 s^–1, liegt. Die Temperatur des statischen Mixers kann dieselbe wie der Abscheidekammer sein. Sie kann genauer gesagt im Bereich von 180 bis 300 °C, bevorzugt 200 bis 280 °C, insbesondere 210 bis 260 °C oder 220 bis 245 °C, ausgewählt werden. Durch das Verfahren der Erfindung kann die Temperatur des statischen Mixers vorteilhafterweise zum Beispiel um mindestens 10 oder 15 °C im Vergleich zu der, die für gewöhnlich während dieses Schrittes verwendet wird, verringert werden, ohne dabei die Homogenisierung des Mischens zu beeinträchtigen und ohne die Dispersion des Schäumungsmittels in dem Polymer einzuschränken. Der Druck am Einlaß des statischen Mixers kann im Bereich von 1 bis 12 MPa, bevorzugt 1,5 bis 10 MPa, insbesondere 2 bis 8 MPa, ausgewählt werden. Der Druck am Auslaß des statischen Mixers kann derselbe oder ungefähr derselbe wie der der Abscheidekammer sein. Gemäß dem Verfahren der Erfindung kann der statische Mixer insbesondere die Vormischung homogenisieren und das Schäumungsmittel weiter dispergieren und in extrem feine flüssige Teilchen oder Tröpfchen teilen, so daß das resultierende Mischen so optimiert wird, daß es danach günstig aufgebläht und entgast werden kann. Die mittlere Verweilzeit der Polymerschmelze und des Schäumungsmittels in dem statischen Mixer kann im Bereich von 0,5 bis 20 Minuten, bevorzugt 0,5 bis 10 Minuten, insbesondere 1 bis 5 Minuten, liegen. Vorteilhafterweise kann sie im Vergleich zu denen, die in herkömmlichen Polymerentgasungsverfahren bekannt sind, verringert werden.
Das Verfahren der Erfindung umfaßt dann die Einführung des Gemisches in eine Abscheidekammer, wobei diese Einführung bevorzugt kontinuierlich durchgeführt wird. Die Abscheidekammer kann eine derer, die in dem Polymerentgasungsverfahren beschrieben wurden, sein. Insbesondere kann eine Abscheidekammer verwendet werden, bei der das Gemisch in Form einer geteilten Masse, zum Beispiel in Form von fallenden Strängen, extrudiert wird. Der absolute Druck, der in der Abscheidekammer angelegt wird, wird bevorzugt so ausgewählt, daß das Gemisch durch die Verdampfung des Schäumungsmittels aufgebläht werden kann. Insbesondere kann ein subatmosphärischer Druck (das heißt ein Druck unter Atmosphärendruck), der im Bereich von 10² bis 10⁴ Pa, bevorzugt 10² bis 5 × 10³ Pa, insbesondere 5 × 10² bis 5 × 10³ Pa, ausgewählt wird, verwendet werden. Der subatmosphärische Druck, der in der Abscheidekammer eingesetzt wird, kann vorteilhafterweise größer sein, zum Beispiel um einen Faktor von mindestens 2, als der, der normalerweise während dieses Schrittes verwendet wird, ohne dabei die Effektivität der Entgasung zu beeinträchtigen. Die Temperatur der Abscheidekammer wird bevorzugt so ausgewählt, daß das Gemisch aufgebläht und das Polymer in der Schmelze, insbesondere in einer relativ flüssigen Form, gehalten werden kann und ohne das es wesentlich abgebaut oder zersetzt wird. Die Temperatur kann im Bereich von 180 bis 300 °C, bevorzugt 200 bis 280 °C, insbesondere 210 bis 260 °C oder 220 bis 245 °C ausgewählt werden. Durch Verfahren der Erfindung kann die Temperatur der Abscheidekammer vorteilhafterweise um mindestens 10 oder 20 °C im Vergleich zu der, die normalerweise während dieses Schrittes verwendet wird, verringert werden, ohne dabei die Effektivität der Entgasung zu beeinträchtigen. Solch eine Verringerung der Temperatur ist ferner besonders nutzbringend, da es möglich ist, jegliche thermische Depolymerisation des Polymers zu verringern und insbesondere den Gehalt an restlichem Monomer in dem Polymer zu verringern.
Durch die Abscheidekammer ist es daher möglich, daß die restlichen flüchtigen Verbindungen und das Schäumungsmittel aus der Polymerschmelze getrennt werden können. Insbesondere der restliche Monomergehalt, zum Beispiel der restliche Styrolgehalt, des gemäß der Erfindung entgasten Polymers kann gleich oder kleiner als 250 ppm sein, und bevorzugt im Bereich von 50 bis 250 ppm, insbesondere 50 bis 200 ppm.
Das Polymer, das so im wesentlichen von den restlichen flüchtigen Verbindungen und dem Schäumungsmittel befreit wurde, wird aus der Abscheidekammer, bevorzugt kontinuierlich, insbesondere durch eine Zahnradpumpe, abgezogen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Entfernung restlicher flüchtiger Verbindungen, die in einem thermoplastischen Polymer enthalten sind, insbesondere durch die Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie:

– eine Polymerschmelzeneinspeisungsleitung;
– eine Zufuhrkammer, in die die Einspeisungsleitung läuft und durch die die Polymerschmelze als ein Hauptstrom fließt;
– eine oder mehrere Leitungen zur Zugabe eines Schäumungsmittels, das als einer oder mehrere sekundäre Flüssigkeitsströme fließt, wobei die Leitung(en) in die Zufuhrkammer läuft/laufen und an ihrem/ihren Ende(n) ein Sprühgerät aufweist/aufweisen, mit dem jeder Flüssigkeitsstrom in mehrere fraktionelle Ströme geteilt werden kann;
– einen statischen Mixer mit einem Einlaß, der mit der Zufuhrkammer verbunden ist, und einen Auslaß, und
– eine Abscheidekammer zur Trennung der Polymerschmelze von den restlichen flüchtigen Verbindungen und von dem Schäumungsmittel umfaßt, wobei die Kammer mit dem Auslaß des statischen Mixers verbunden ist und mit einer Leitung zum Abzug der so getrennten Polymerschmelze und mit einer Leitung zur Extraktion der restlichen flüchtigen Verbindungen und des Schäumungsmittels ausgestattet ist.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt eine Zufuhrkammer, in die eine Leitung zur Einspeisung der Polymerschmelze, die insbesondere die zu entfernenden restlichen flüchtigen Verbindungen enthält, läuft, und durch die die Polymerschmelze als ein Hauptstrom fließt. In die Zufuhrkammer laufen eine oder mehrere Leitungen für die Zugabe eines Schäumungsmittels, das als einer oder mehrere sekundäre Flüssigkeitsströme fließt. Die Vorrichtung umfaßt auch einen statischen Mixer mit einem Einlaß, der insbesondere direkt oder indirekt mit der Zufuhrkammer verbunden ist, und einen Auslaß, der insbesondere direkt oder indirekt mit einer Abscheidekammer verbunden ist. Das thermoplastische Polymer und das Schäumungsmittel können insbesondere die oben beschriebenen sein.
Die Zufuhrkammer kann irgendeine Form haben. Insbesondere kann sie in Form einer Leitung oder eines Rohrs vorliegen, genauer gesagt, einer Leitung, die die Polymerschmelzeneinspeisungsleitung ausdehnt, oder auch eine Kammer nahe (oder neben) dem Einlaß des statischen Mixers, und bevorzugt plaziert auf der Längsachse des statischen Mixers. Die Zufuhrkammer kann insbesondere so gestaltet sein, daß sie den relativ hohen Drücken und Temperaturen, wie den oben angezeigten, standhält.
Die zusätzliche(n) Leitung(en) läuft/laufen in die Zufuhrkammer und weist/weisen an ihrem/ihren Ende(n) ein Sprühgerät zur Teilung jedes sekundären Flüssigkeitsstroms in mehrere fraktionelle Ströme auf, insbesondere um so in der Zufuhrkammer eine Vormischung aus der Polymerschmelze mit dem so vorher geteilten oder vorher fragmentierten Schäumungsmittel zu bilden. Die Teilung des sekundären Flüssigkeitsstroms in mehrere fraktionelle Ströme wurde oben ausführlich beschrieben. Das Sprühgerät kann irgendein System sein, mit dem eine flüssige Masse mechanisch geteilt werden kann. Genauer gesagt, kann es aus Sprühern, Zerstäubern, Eindampfern oder Vernebelungsgeräten ausgewählt werden. Es kann insbesondere aus einer geschlossenen Düse bestehen, die am Ende der Zufuhrleitung plaziert und mit mehreren Öffnungen durchlöchert ist, deren Anzahl gleich der Anzahl zu bildender fraktioneller Ströme ist, genauer gesagt, mindestens 2, bevorzugt mindestens 3 oder 4, pro Düse, zum Beispiel eine Anzahl im Bereich von 2 bis 20, bevorzugt 3 bis 15, insbesondere 4 bis 12 pro Düse beträgt. Diese Düse kann irgendeine Form haben und vorzugsweise eine Form einer geschlossenen Hülle, durchlöchert mit Öffnungen, die eine offene Grundfläche, insbesondere ein nahe dem Ende der Zufuhrleitung aufweist. Die Düse kann genauer gesagt die Form einer zylindrischen Hülle aufweisen, insbesondere einer zylinderförmigen Drehhülle, wie ein hohler Pfropfen, dessen eine Grundfläche geschlossen und die andere Grundfläche offen und insbesondere nahe dem Ende der Zufuhrleitung ist, wobei sowohl die Hülle als auch die geschlossene Grundfläche mit Öffnungen durchlöchert sind. Die Düse (oder genauer gesagt, ihre Hülle) kann eine Wand aufweisen, so daß jede durchlöcherte Öffnung aus einem Kanal, bevorzugt gerade, besteht, der direkt durch die Wand läuft. Die Öffnung oder der Querschnitt des Kanals ist im allgemeinen kreisförmig und kann einen Durchmesser im Bereich von 0,1 bis 10 mm, bevorzugt 0,5 bis 5 mm, zum Beispiel 1 bis 3 mm haben. Die Düse weist insbesondere Öffnungen (oder genauer gesagt, Kanäle, die durch die Wand der Düse laufen) auf, die so ausgerichtet sind, daß die resultierenden fraktionellen Ströme in eine Richtung zeigen, die zur Richtung des Hauptstroms, der durch die Zufuhr kammer fließt, in einem rechten, spitzen oder Nullwinkel, bevorzugt einem spitzen oder Nullwinkel, steht, das heißt, in eine Richtung mit einer Nullkomponente, die entlang der Richtung des Stroms zeigt. Genauer gesagt, kann eine Düse ausgewählt werden, bei der mindestens eine der Öffnungen (oder einer der Kanäle) so ausgerichtet ist, das der resultierende fraktionelle Strom in eine Richtung, äquivalent zu der Richtung des Hauptstroms, der durch die Zufuhrkammer fließt, oder im wesentlichen in diese Richtung ausgerichtet ist, während mindestens eine der anderen Öffnungen (oder der anderen Kanäle) so ausgerichtet ist, daß der resultierende fraktionelle Strom in eine Richtung, die in einem Winkel von mehr als 20° und weniger als oder gleich 90°, bevorzugt einem Winkel größer als 20° und kleiner als 90°, zum Beispiel einem Winkel im Bereich von 30 bis 80°, insbesondere 45 bis 75°, zu der Richtung des Hauptstroms steht, ausgerichtet ist. Der Ausdruck „Richtung, im wesentlichen in Richtung des Hauptstroms" soll eine Richtung bedeuten, die in einem Winkel von ± 20°, bevorzugt ± 10°, zu der Richtung des Stroms steht. Die Öffnungen oder Kanäle, die in eine Richtung, äquivalent zu der Richtung des Hauptstroms, oder im wesentlichen in diese Richtung ausgerichtet sind, können denselben oder einen anderen Durchmesser als den der unterschiedlich ausgerichteten Öffnungen oder Kanäle haben: bevorzugt können sie einen größeren Durchmesser, zum Beispiel 1,2 bis 4 Mal, bevorzugt 1,5 bis 3 Mal, größer als der der unterschiedlich ausgerichteten Öffnungen oder Kanäle haben.
Gemäß einer bevorzugten Variante wird das Sprühgerät in der Zufuhrkammer plaziert, die eine Einengungszone (oder Widerstand oder Verengung) aufweist, so daß der Hauptstrom einer Einengung, wie oben beschrieben, unterliegt. Die Einengungszone kann in Flußrichtung des Hauptstroms nacheinander einen vorgelagerten oder konvergenten Abschnitt und einen nachgelagerten oder divergenten Abschnitt umfassen, wobei der engste Teil der Zone zwischen den beiden Abschnitten angeordnet ist. Das Sprühgerät kann an jedem Punkt in der Einengungszone, zum Beispiel in den vorgelagerten oder konvergenten Abschnitt oder in dem nachgelagerten oder divergenten Abschnitt, oder auch in dem engsten Teil der Zone, das heißt angeordnet zwischen den beiden Abschnitten, plaziert werden. Es ist anzumerken, daß die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn das Sprühgerät in dem engsten Teil der Einengungszone oder bevorzugt in dem nachgelagerten oder divergenten Abschnitt der Zone angeordnet ist. Die Ebene des divergenten Abschnittes kann in einem spitzen Winkel (A) oder rechten Winkel, genauer gesagt, einem Winkel von größer als 20° und kleiner als oder gleich 90°, bevorzugt einem Winkel größer als 20° und kleiner als 90°, zum Beispiel einem Winkel im Bereich von 30 bis 80°, insbesondere 45 bis 75°, zu der Richtung des Hauptstroms, der durch die Zufuhrkammer fließt, stehen, wohingegen die Ebene des konvergenten Abschnitts in einem stumpfen Winkel (B) oder rechten Winkel, genauer gesagt, einem Winkel von größer als oder gleich 90° und kleiner als 160°, bevorzugt einem Winkel von größer als 90° und weniger als 160°, zum Beispiel im Bereich von 100° bis 150°, insbesondere 105 bis 135°, zu der Richtung des Hauptstroms steht. Die Winkel (A) und (B) sind insbesondere in 3 gezeigt. Die Einengungszone kann zum Beispiel aus einer Stauscheibe oder einem „Venturi"-Gerät bestehen. Der engste Teil der Einengungszone kann einer großen Verringerung der Querschnittsfläche für den Fluß des Hauptstroms in der Zufuhrkammer entsprechen: die Fläche kann um einen Faktor von mindestens 2, bevorzugt mindestens 5, insbesondere mindestens 10, zum Beispiel um einen Faktor im Bereich von 2 bis 150, bevorzugt 5 bis 120, insbesondere 10 bis 80, verringert werden.
Wenn das Sprühgerät in dem engsten Teil der Einengungszone oder bevorzugt in dem nachgelagerten oder divergenten Abschnitt dieser Zone angeordnet ist, kann eine Sprühdüse ausgewählt werden, bei der mindestens eine der Öffnungen (oder Kanäle, die durch die Wand der Düse laufen) so ausgerichtet ist, daß der resultierende fraktionelle Strom parallel oder ungefähr parallel zu der Ebene des nachgelagerten oder divergenten Abschnitts ausgerichtet ist. Der Ausdruck „Richtung, ungefähr parallel zu der Ebene des nachgelagerten oder divergenten Abschnitts" soll eine Richtung bedeuten, die in einem Winkel von ± 10°, bevorzugt ± 5°, zu der Ebene des Abschnitts steht. Ferner kann minde stens eine der anderen Öffnungen (oder anderen Kanäle) so ausgerichtet sein, daß der resultierende fraktionelle Strom in eine Richtung, äquivalent zur Richtung des Hauptstroms, der durch die Zufuhrkammer läuft, oder im wesentlichen in diese Richtung ausgerichtet ist. Der Ausdruck „Richtung, im wesentlichen in Richtung des Hauptstroms" kann eine Richtung bedeuten, die in einem Winkel von ± 20°, bevorzugt ± 10°, zur Richtung des Stroms steht.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt ferner einen statischen Mixer mit einem Einlaß und einem Auslaß, und insbesondere einer Längsachse. Die Zufuhrkammer ist direkt oder indirekt mit dem statischen Mixer verbunden. Die Zufuhrkammer befindet sich bevorzugt nahe (oder neben) dem Einlaß des statischen Mixers und ist insbesondere auf der Längsachse des statischen Mixers plaziert. Der statische Mixer kann ein linearer statischer Mixer sein und aus herkömmlichen statischen Mixern, wie oben beschrieben, die insbesondere statische, möglicherweise Heiz- oder Kühl-, Mischelemente umfassen, ausgewählt werden.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt auch eine Abscheidekammer, die mit dem Auslaß des statischen Mixers verbunden ist. Die Abscheidekammer kann aus den Abscheidekammern, die in den Polymerentgasungsverfahren verwendet werden, wie den oben genannten Abscheidekammern, ausgewählt werden. Sie ist im allgemeinen mit einem Extrusionsgerät zum Teilen des Gemisches, das den statischen Mixer, zum Beispiel in Form von „fallenden Strängen" verläßt, ausgestattet. Die Funktion der Abscheidekammer ist die Trennung des Polymers von den restlichen flüchtigen Verbindungen und von dem Schäumungsmittel. Sie ist mit einer Leitung für die Extraktion der restlichen flüchtigen Komponenten und des Schäumungsmittels ausgestattet. Die Extraktionsleitung kann den oberen Teil der Abscheidekammer verlassen und mit einer Vakuumpumpe verbunden werden. Die Abscheidekammer ist auch mit einer Leitung für den Abzug der so von den restlichen flüchtigen Verbindungen und dem Schäumungsmittel befreiten Polymerschmelze ausgestattet. Die Abzugsleitung kann mit einer Zahnradpumpe ausgestattet sein.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung in einem Verfahren zur Entgasung eines thermoplastischen Polymers. Das Verfahren kann die oben beschriebenen Schritte umfassen.
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Entgasung eines thermoplastischen Polymers, durch die das Verfahren der Erfindung ausgeführt werden kann. Die Vorrichtung umfaßt eine Polymerschmelzeneinspeisungsleitung (1), ausgestattet mit einer Zahnradpumpe (2). Die Leitung (1) läuft in eine Zufuhrkammer (3), durch die die Polymerschmelze als ein Hauptstrom fließt. Eine Leitung (4) zur Zugabe eines Schäumungsmittels, das als ein sekundärer Flüssigkeitsstrom fließt, tritt in die Kammer (3) ein, und hat an einem ihrer Enden ein Sprühgerät (5) zur Teilung des sekundären Flüssigkeitsstroms in mehrere (in 1, in drei) fraktionelle Ströme (6) und (6'). Die Vorrichtung umfaßt einen statischen Mixer (7) mit einem Einlaß (8) und einem Auslaß (9). Der Einlaß (8) ist mit der Zufuhrkammer (3) über eine Leitung (10) verbunden. Der Auslaß (9) ist mit einer Abscheidekammer (11) über eine Leitung (12) verbunden, wobei die Leitung (12) in den oberen Teil (13) der Abscheidekammer eintritt und an seinem Ende ein Hilfsmittel (14) zum Teilen und Extrudieren des Polymerschmelze/Schäumungsmittel-Gemisches aufweist. Der obere Teil (13) der Abscheidekammer ist mit einer Leitung (15) zur Extraktion der restlichen flüchtigen Verbindungen und des Schäumungsmittels verbunden. Die Leitung (15) ist mit einer Vakuumpumpe (16) verbunden. Der untere Teil (17) der Abscheidekammer (11) ist mit einer Leitung (18) zum Abzug der Polymerschmelze, die von den restlichen flüchtigen Verbindungen und dem Schäumungsmittel befreit wurde, verbunden. Die Leitung (18) ist mit einer Zahnradpumpe (19) verbunden.
2 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform des Sprühgeräts, das in der Vorrichtung, gezeigt in 1, verwendet werden kann. Die Elemente in 2, die mit denen, die in 1 gezeigt sind, identisch sind, sind durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Eine Polymerschmelzeneinspeisungsleitung (1) läuft in eine Zufuhrkammer (3), durch die die Polymerschmelze als ein Hauptstrom (20) fließt. Die Zufuhrkammer (3) hat die Form einer Leitung mit demselben Querschnitt wie die Einspeisungsleitung (1) und ist als Fortsetzung zu der letzteren angeordnet. Eine Leitung (4) zur Zugabe von Schäumungsmittel, das als ein sekundärer Flüssigkeitsstrom (21) fließt, hat an ihrem Ende ein Sprühgerät (5) zur Teilung des sekundären Flüssigkeitsstroms (21) in mehrere (in 2 in drei) fraktionelle Ströme (6) und (6'). Der fraktionelle Strom (6') ist in eine Richtung, äquivalent zur Richtung des Hauptstroms (20), ausgerichtet, wohingegen die anderen beiden fraktionellen Ströme (6) in eine Richtung, die in einem Winkel von 60° zu der Richtung des Hauptstrom steht, ausgerichtet sind. Die Zufuhrkammer (3) ist direkt mit dem Einlaß (8) eines statischen Mixers (7), wie dem, der in 1 gezeigt ist, verbunden.
3 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform eines Sprühgeräts, das in der Vorrichtung, die in 1 gezeigt ist, verwendet werden kann. Die Elemente von 1, die mit denen, die in den 1 oder 2 gezeigt sind, identisch sind, sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Polymerschmelzeneinspeisungsleitung (1) läuft in eine Zufuhrkammer (3), durch die die Polymerschmelze als ein Hauptstrom (20) fließt. Eine Leitung (4) zur Zugabe von Schäumungsmittel, das als ein sekundärer Flüssigkeitsstrom (21) fließt, tritt in die Zufuhrkammer (3) ein. Die Leitung (4) hat an ihrem Ende ein Sprühgerät (5) zur Teilung des sekundären Flüssigkeitsstrom (21) in mehrere (in 3 in drei) fraktionelle Ströme (6) und (6'). Die Zufuhrkammer (3) weist eine Einengung (22) auf, die einen vorgelagerten oder konvergenten Abschnitt (23) und einen nachgelagerten oder divergenten Abschnitt (24) umfaßt. Die Ebene des vorgelagerten oder konvergenten Abschnitts und die des nachgelagerten oder divergenten Abschnitts steht in einem Winkel (B) von 120° bzw. einem Winkel (A) von 60° zu der Richtung des Hauptstroms (20). Das Sprühgerät (5) befindet sich in dem nachgelagerten oder divergenten Abschnitt (24) der Einengung. Im Ergebnis ist der fraktionelle Strom (6') aus dem Sprühgerät (5) in eine Richtung, äquivalent (oder parallel) zu der Richtung des Hauptstroms (20) ausgerichtet, wohingegen die anderen beiden fraktionellen Ströme (6) in eine Richtung parallel zu der Ebene des nachgelagerten oder divergenten Abschnitts (24) der Einengung ausgerichtet sind, das heißt, in eine Richtung, die in einem Winkel von 60° zu der Richtung des Hauptstroms steht. Die Zufuhrkammer (3) läuft direkt in den Einlaß (8) eines statischen Mixers (7), wie in 1 gezeigt. Die Zufuhrkammer (3) hat denselben Querschnitt wie der statische Mixer (7).
4 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform eines Sprühgeräts, das in der Vorrichtung, die in 1 gezeigt ist, verwendet werden kann. Die Elemente aus 4, die mit denen, die in den 1, 2 oder 3 gezeigt sind, identisch sind, sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Das Gerät aus 4 ist mit dem, das in 3 gezeigt ist, identisch, außer daß es zwei Leitungen (4) zur Zugabe eines Schäumungsmittels anstelle einer Leitung umfaßt. So fließt das Schäumungsmittel als zwei sekundäre Flüssigkeitsströme (21). Jede Leitung (4) hat an ihrem Ende ein Sprühgerät (5) zur Teilung jedes sekundären Flüssigkeitsstroms (21) in mehrere (in 4 in drei) fraktionelle Ströme (6) und (6'). Die Zufuhrkammer (3) hat eine Einengung (22), die einen vorgelagerten oder konvergenten Abschnitt (23) und einen nachgelagerten oder divergenten Abschnitt (24) umfaßt. Die Ebene des vorgelagerten oder konvergenten Abschnitts (23) und die des nachgelagerten oder divergenten Abschnitts (24) stehen in einem Winkel (B) von 120° bzw. einem Winkel (A) von 60° (wobei diese Winkel nicht in 4 gezeigt sind) zu der Richtung des Hauptstroms (20). Die Sprühgeräte (5) befinden sich in dem nachgelagerten oder divergenten Abschnitt (24) der Einengung. Im Ergebnis ist der fraktionelle Strom (6') aus jedem Sprühgerät in eine Richtung, äquivalent (oder parallel) zu der Richtung des Hauptstroms (20), ausgerichtet, wohingegen die anderen beiden fraktionellen Ströme (6) in eine Richtung, parallel zu der Ebene des nachgelagerten oder divergenten Abschnitts (24) der Einengung, ausgerichtet sind, das heißt, in eine Richtung, die in einem Winkel von 60° zu der Richtung des Hauptstroms steht. Die Zufuhrkammer (3) läuft direkt in den Einlaß (8) des statischen Mixers (7), wie in 1 gezeigt. Die Zufuhrkammer (3) hat denselben Querschnitt wie der statische Mixer (7).
5 zeigt schematisch eine Sprühdüse, die in einem der Geräte, die in den 2, 3 oder 4 gezeigt sind, verwendet werden kann. Die Elemente aus 5, die mit denen, die in den 2, 3 oder 4 gezeigt sind, identisch sind, sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Eine Leitung (4) zur Zugabe eines Schäumungsmittels, das als ein sekundärer Flüssigkeitsstrom (21) fließt, tritt in eine Zufuhrkammer (3) (in 5 nicht gezeigt) ein, durch die die Polymerschmelze als ein Hauptstrom (20) fließt. Die Leitung (4) ist an ihrem Ende mit einem Sprühgerät (5) ausgestattet, das eine Düse in Form eines zylindrischen hohlen Pfropfens mit einer geschlossenen und einer offenen Grundfläche und nahe dem Ende der Leitung (4) bildet. Die Düse wird genauer gesagt von einer zylindrischen Hülle (25) mit einer Drehachse (26) parallel zum Hauptstrom (20), einer offenen Grundfläche (27) nahe dem Ende der Leitung (4) und einer geschlossenen Grundfläche (28) gebildet. Die zylindrische Hülle (25) und die geschlossene Grundfläche (28) sind mit zwei zylindrischen Kanälen (29) bzw. einem zylindrischen Kanal (30) durchlöchert, so daß der sekundäre Flüssigkeitsstrom (21) in mehrere (in 5 in drei) fraktionelle Ströme (6) und (6') geteilt wird. Die zylindrischen Kanäle (29) sind so ausgerichtet, daß ihre Achse (übereinstimmend mit der Richtung der fraktionellen Ströme) in einem Winkel von 60° zu der Richtung des Hauptstroms (20) steht. Der zylindrische Kanal (30) ist so ausgerichtet, daß seine Achse (übereinstimmend mit der Richtung des fraktionellen Stroms (6')) mit der Richtung des Hauptstroms (20) identisch (oder parallel) ist.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung.
Beispiel 1
Ein hochschlagfestes Polystyrol (HIPS), nachstehend „das Polymer" genannt, wurde kontinuierlich entgast. Das Polymer wurde durch das Pfropfen eines Polystyrols auf ein Polybutadien modifiziert und durch ein kontinuierliches Massepolymerisationsverfahren hergestellt. Das Polymer enthielt 94,5 Gew.-% Polystyrol und 5,5 Gew.-% Polybutadien. Es hatte ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 210 000 Dalton und einen Gehalt an restlichem Styrol von 1700 ppm.
Die Entgasung wurde kontinuierlich in einer Vorrichtung wie in 1 gezeigt durchgeführt. Das Polymer wurde in Form einer Schmelze, die kontinuierlich als ein Hauptstrom mit einer Flußrate von 7000 kg/h, bei einer Temperatur von 238 °C und einem absoluten Druck von 2,5 MPa, in einer Einspeisungsleitung (1), die mit einer Zahnradpumpe (2) ausgestattet ist, fließt, verwendet. Die Polymerschmelze speiste eine Zufuhrkammer (3), durch die die Polymerschmelze als ein Hauptstrom (20) floß. Zwei Wasserzufuhrleitungen (4), wie in 4 gezeigt, traten in die Zufuhrkammer (3) ein, wobei in den Leitungen Wasser, erhitzt auf 150 °C und bei einem Druck von 3,5 MPa als zwei sekundäre Flüssigkeitsströme (21) floß. Jede Leitung (4) war an ihrem Ende mit einem Sprühgerät (5) ausgestattet, das mit dem in 5 gezeigten identisch war, außer daß die Anzahl zylindrischer Kanäle (29) 4 statt 2 betrug. So war die Düse (5), die das Sprühgerät bildet, mit vier zylindrischen Kanälen (29), 1 mm im Durchmesser, und einem zylindrischen Kanal (30), 2 mm im Durchmesser, mit den in 5 gezeigten Richtungen und Winkeln durchlöchert. Daraus folgt, daß jeder sekundäre Flüssigkeitsstrom (21) in fünf fraktionelle Ströme (6) und (6') geteilt wird. Der Gesamtdruckverlust, der von dem Sprühgerät erzeugt wurde, betrug 0,5 MPa. Das Wasser floß kontinuierlich über die beiden Leitungen (4) und das Sprühgerät (5) in die Zufuhrkammer (3), mit einer Gesamtmenge, äquivalent zu 1,5 Gew.-% in bezug auf das Polymer. Die Zufuhrkammer (3) wies eine Einengungszone (22), wie in 4 gezeigt, mit einem kon vergenten Abschnitt (23) und einem divergenten Abschnitt (24) auf, die in einem Winkel (B) von 120° bzw. einem Winkel (A) von 60° zu der Richtung des Hauptstroms (20) steht.
Die Vormischung, die aus der Zugabe von Wasser zu der Polymerschmelze resultiert, floß dann kontinuierlich direkt in den Einlaß (8) eines statischen Mixers (7) vom Typ SMX^®, verkauft von Koch Glitsch (Schweiz), bei einer Temperatur von 235 °C und bei einem absoluten Druck von 2,5 MPa. Die mittlere Verweilzeit des Polymer/Wassergemisches in dem statischen Mixer (7) betrug 3 Minuten. Am Auslaß (9) des statischen Mixers (7) wurde ein Polymerschmelze/Wassergemisch bei einer Temperatur von 230 °C und bei einem absoluten Druck von 3,5 × 10³ Pa erhalten.
Das Gemisch wurde dann kontinuierlich in eine Abscheidekammer (11) über eine Leitung (12) eingeführt, wobei die Leitung in die Kammer eintrat und an ihrem Ende ein Hilfsmittel zur Extrusion und Teilung (14), das im oberen Teil (13) der Abscheidekammer (11) plaziert war, aufwies. Die Abscheidekammer (11) wurde auf eine Temperatur von 225 °C bei einem absoluten Druck von 3,5 × 10³ Pa erwärmt. Die restlichen flüchtigen Verbindungen, wie das restliche Styrol, und das Wasser wurden aus der Polymerschmelze getrennt und kontinuierlich aus der Abscheidekammer (11) über eine Extraktionsleitung (15), die mit einer Vakuumpumpe (16) verbunden ist, abgezogen. Die Polymerschmelze, die so von den restlichen flüchtigen Verbindungen und dem Wasser befreit wurde, wurde kontinuierlich bei 235 °C aus der Abscheidekammer (11) über eine Abzugsleitung (18), die mit einer Zahnradpumpe (19) ausgestattet ist, abgezogen. Der Gehalt an restlichem Styrol des so abgezogenen Polymers betrug 150 ppm.
Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)
Hier war das Verfahren genau das gleiche wie in Beispiel 1, außer daß das Wasser in die Zufuhrkammer (3) über die Zufuhrleitungen (4) eingeführt wurde, die nicht das Sprühgerät (5) an ihrem Ende aufwiesen.
Unter diesen Bedingungen wurden „Klopf"-, insbesondere „Hämmer"-Phänomene im ganzen statischen Mixer (7) und direkt in der Abscheidekammer (11) beobachtet. Überdies hatte das Polymer, das über die Abzugsleitung (18) abgezogen wurde, einen restlichen Styrolgehalt von 250 ppm. Diese „Klopf"-Phänomene gefährdeten die Entgasungsanlage, so daß das Entgasungsverfahren aus Sicherheitsgründen schnell gestoppt werden mußte.

Claims

Verfahren zum Abziehen restlicher flüchtiger Verbindungen, die in einem thermoplastischen Polymer enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte umfaßt: (1) Bilden des Polymers in Form einer Schmelze, die als Hauptstrom fließt; (2) Bilden eines Schäumungsmittels in Form eines oder mehrerer sekundärer Flüssigkeitsströme; (3) Zugabe des/der sekundären Flüssigkeitsstroms/-ströme zu dem Hauptstrom durch Sprühen, um so jeden sekundären Flüssigkeitsstrom in mehrere fraktionelle Ströme zu teilen und so eine Polymerschmelze/Schäumungsmittel-Vormischung zu bilden; (4) Einführung der Vormischung in einen statischen Mixer, dann in eine Abscheidekammer bei vermindertem Druck, um so die Polymerschmelze von den restlichen flüchtigen Verbindungen und dem Schäumungsmittel zu trennen; und (5) Abziehen der so von den restlichen flüchtigen Verbindungen und dem Schäumungsmittel befreiten Polymerschmelze aus der Abscheidekammer.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer aus Olefinpolymeren und aromatischen Vinylpolymeren, bevorzugt aus Styrol(co-)polymeren ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schäumungsmittel aus Wasser, Alkoholen, insbesondere C₁- bis C₁₀-Alkoholen, Ketonen, insbesondere C₃- bis C₁₀-Ketonen, einer wässerigen Kohlendioxidlösung und Gemischen aus zwei oder mehr dieser Produkte ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder sekundäre Flüssigkeitsstrom durch Sprühen in mindestens zwei, bevorzugt in mindestens drei, insbesondere in mindestens vier fraktionelle Ströme geteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die fraktionellen Ströme in eine Richtung, die in einem rechten, spitzen oder Nullwinkel, bevorzugt einem spitzen. oder Nullwinkel, zu der Richtung des Hauptstroms steht, ausgerichtet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der fraktionellen Ströme in eine Richtung, äquivalent zu der Richtung des Hauptstroms oder im wesentlichen in dieser Richtung, ausgerichtet ist, während mindestens einer der anderen fraktionellen Ströme in eine Richtung, die in einem Winkel von größer als 20° und weniger als oder gleich 90°, bevorzugt einem Winkel größer als 20° und kleiner als 90°, insbesondere einem Winkel im Bereich von 30 bis 80°, zu der Richtung des Hauptstroms steht, ausgerichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der/die sekundäre(n) Flüssigkeitsstrom/-ströme dem Hauptstrom in dem Moment zugegeben wird/werden, wenn letzterer einer Einengung unterliegt, die insbesondere nacheinander in Flußrichtung des Hauptstroms eine Dekornpressionsphase, gefolgt von einer Kompressionsphase umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der/die sekundäre(n) Flüssigkeitsstrom/-ströme dem Hauptstrom zwischen der Dekompressions- und der Kompressionsphase oder bevorzugt während der Kompressionsphase zugegeben wird/werden.
Vorrichtung zur Entfernung restlicher flüchtiger Verbindungen, die in einem thermoplastischen Polymer enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie: – eine Polymerschmelzeneinspeisungsleitung; – eine Zufuhrkammer, in die die Einspeisungsleitung läuft und durch die die Polymerschmelze als ein Hauptstrom fließt; – eine oder mehrere Leitungen zur Zugabe eines Schäumungsmittels, das als einer oder mehrere sekundäre Flüssigkeitsströme fließt, wobei die Leitung(en) in die Zufuhrkammer läuft/laufen und an ihrem/ihren Ende(n) ein Sprühgerät aufweist/aufweisen, mit dem jeder Flüssigkeitsstrom in mehrere fraktionelle Ströme geteilt werden kann; – einen statischen Mixer mit einem Einlaß, der mit der Zufuhrkammer verbunden ist, und einen Auslaß, und – eine Abscheidekammer zur Trennung der Polymerschmelze von den restlichen flüchtigen Verbindungen und von dem Schäumungsmittel umfaßt, wobei die Kammer mit dem Auslaß des statischen Mixers verbunden ist und mit einer Leitung zum Abzug der so getrennten Polymerschmelze und mit einer Leitung zur Extraktion der restlichen flüchtigen Verbindungen und des Schäumungsmittels ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprühgerät aus einer geschlossenen Düse besteht, die am Ende der Zufuhrleitung plaziert und mit mehreren Öffnungen durchlöchert ist, deren Anzahl äquivalent zu der Anzahl zu bildender fraktioneller Ströme ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl an Öffnungen pro Düse mindestens 2, bevorzugt mindestens 3, insbesondere mindestens 4, beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen so ausgerichtet sind, daß die resultierenden fraktionellen Ströme entlang einer Richtung, die in einem rechten, spitzen oder Nullwinkel, bevorzugt einem spitzen oder Nullwinkel, zu der Richtung des Hauptstroms, der durch die Zufuhrkammer fließt, steht, gerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Öffnungen so ausgerichtet ist, daß der resultierende fraktionelle Strom in eine Richtung, äquivalent zu der Richtung des Hauptstroms, der durch die Zufuhrkammer fließt, oder im wesentlichen in diese Richtung ausgerichtet ist, während mindestens eine der anderen Öffnungen so ausgerichtet ist, daß der resultierende fraktionelle Strom in eine Richtung, die in einem Winkel von größer als 20° und kleiner als oder gleich 90°, bevorzugt einem Winkel größer als 20° und kleiner als 90°, insbesondere einem Winkel im Bereich von 30 bis 80°, zu der Richtung des Hauptstroms steht, ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrkammer eine Einengungszone nacheinander mit einem vorgelagerten oder konvergenten Abschnitt und einem nachgelagerten oder divergenten Abschnitt insbesondere in Flußrichtung des Hauptstroms umfaßt, wobei sich der engste Teil der Zone zwischen den beiden Abschnitten befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Einengungsgerät in dem engsten Teil der Einengungszone oder bevorzugt in dem nachgelagerten oder divergenten Abschnitt der Zone plaziert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zufuhrkammer nahe dem Einlaß des statischen Mixers befindet.