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Vorrichtung zur Herstellung thermoplastischer polymerisierter Harze
Die
Erfindung l)ezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung voit thermoplastischen
polymerisierten Harzen, bei der während des Reaktionsvorgallgs ein Umrühren der
Stoffe erfolgt, um sie miteinander zu mischen und in Berührung zu bringen.
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IJei der Herstellung derartiger thermoplastischer Stoffe trifft man
auf folgende Schwierigkeiten. D die Polymerisationsreaktion im allgemeinen exotherni
isch und die polymerisierten Produkte schlechte Wärmeleiter sind, ist es zunächst
schwierig, eine gleichmäßige Temperatur bestimmter fli).he, wie dies der Vorgang
durchweg verlangt, aufrechtzuerhalten. Sodann halten die polymerisiertet 1 Produkte
die tlic eigung, sich l)eim Erwärmen zusammenzuballen. Solche Zusammenballungen
werden beim Polymerisierungsvorgang durch die dabei eintretende Temperaturerhöhung
verursacht.
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Nun ist es zwar zur Erlangung guter Temperaturbedingungen schon vorgeschlagen
worden, die Stoffe während der Polymerisation in Bewegung zu versetzen, aber die
in dieser Richtung bisher gemachten Versuche haben keine zufriedenstellenden Ergebnisse
gezeitigt. die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet es, das erforderliche Mischen
und Inberührungbringen der Stoffe unter Vermeidung der ollen angegel)enen Übelstände
zu gewährleisten.
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Bei der aus einem Gefäß mit Rührwerk bestehenden Vorrichtung gemäß
der Erfindung weist das
Rührwerk etwa in der Mitte des Gefäßes wirkende
Schaufeln auf, die mit Bezug auf die Drehrichtung und -ebene des Rührwerks so geneigt
sind, daß sie die im Gefäß befindlichen Stoffe zum Gefäßmantel hin bewegen. Hierdurch
kommen alle Bestandteile der Mischung nacheinander in Berührung mit der Wandung
des Polymerisationsgefäßes, so daß die durch die Polymerisationsreaktion frei werdende
\wärme von allen Bestandteilen gleichmäßig zerstreut und dadurch jede örtliche Überhitzung
vermieden wird.
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Durch die in dieser Hinsicht vorgenommenen Untersuchungen konnten
die folgenden Unterschiede zwischen den mit den gebräuchlichen Rührsystemen einerseits
und der vorliegenden Vorrichtung anderseits erzielten Ergebnissen festgestellt werden.
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Bei der Verwendung eines üblichen Rührwerks entstehen Krusten auf
den Wänden des Gefäßes und Klumpen auf dem Rührer selber, so daß es notwendig ist,
nachher diese Krusten und Klumpen zu zerreiben. Anderseits sind die Klumpen der
Sitz von örtlichen Überhitzungen, die den Verlauf der Polymerisation unregelmäßig
gestalten und zu Produkten führen, die hinsichtlich des Grades der Polymerisation
sehr heterogen sind und manchmal zersetzt oder sogar verbrannt werden.
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Demgegenüber ergibt sich bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die bemerkenswerte Tatsache, daß das erhaltene Produkt sich als ein Pulver darbietet,
welches keine Klumpen enthält und in bezug auf die Polymerisation vollkommen homogen
ist. Dieses Ergebnis wird sogar bei Polyvinylchlorid ohne Lösungs- und Verdünnungsmittel
erreicht.
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Dieser Erfolg ist offenbar dem Umstand zuzuschreiben, daß im Verlauf
der Reaktion alle Bestandteile der Stoffe nacheinander mit der Wandinnenseite des
Polymerisationsgefäßes in Berührung gebracht werden, wodurch ihre Reaktionswärme
abgeführt und die Temperatur im Gefäß durch die Stärke der Rührbewegung kontrolliert
wird.
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Außer den in der Mitte wirkenden Schaufeln besitzt das Rührwerk der
erfindungsgemäßen Vorrichtung nahe dem Gefäßmantel wirkende Schaufeln, die so gerichtet
sind, daß sie die Stoffe zur Gefäßmitte hin zurückbewegen, wodurch eine innige Mischung
der Stoffe sichergestellt wird. Die Umfangsgeschwindigkeit des Rührers richtet sich
dabei nach dem herzustellenden Produkt.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt Abb. I eine Vorderansicht eines in dem
Polymerisationsgefäß angebrachten Rührwerks, Abb. 2 eine Draufsicht des Rührwerks
und Abb. 3 eine Einzelansicht einer Außenschaufel.
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Das dargestellte Rührwerk besteht aus zwei Rahmen, einem inneren
Rahmen 1 und einem äußeren Rahmen 2, die mit ihren Ebenen senkrecht zueinander stehen
und auf einer mit Antrieb versehenen gemeinsamen Welle 3 sitzen. Der Innenrahmen
I besitzt an seinen Seiten Schaufeln 4, die so gerichtet sind, daß sie die Mischung,
in der sich das Rührwerk dreht, zum Umfang des Gehäuses hin bewegen. Der Außenrahmen
2 weist seinerseits Schaufeln 5 auf, die so gerichtet sind, daß sie die Mischung
zur Mitte hin zurückführen.
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Die Angriffsfläche jeder Schaufel bildet mit ihrer Angriffsrichtung
einen so kleinen, in der Praxis unter 350 liegenden Winkel, daß die mit den Schaufeln
in Berührung kommenden polymerisierten Stoffe von ihnen nicht zurückgehalten werden,
was sonst zur Folge haben würde, daß sie an der Bewegung der Mischung nicht teilnehmen
und auf eine dem guten Verlauf der Polymerisation abträgliche Temperatur steigen.
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Wie festgestellt werden konnte, lassen sich ausgezeichnete Ergebnisse
mit einer Größe des betreffenden Winkels von 300 erzielen.
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Der Außenrahmen des in dem Gefäß 6 sich drehenden Rührwerks ist so
bemessen, daß die Schaufeln 5 sich mit geringem Abstand von der Gefäßwand an dieser
vorbei bewegen. Anderseits verläuft, wie insbesondere aus Abb. 3 ersichtlich, die
äußere Fläche 5a dieser Schaufeln jeder Zeit parallel zu der Tangentenebene, welche
die Wand des Gefäßes im Punkt der Projektion der Mitte der Schaufelfläche auf diese
Wand berührt. Diese Anordnung verhütet, daß die Stoffe sich auf der Wand des Gefäßes
absetzen und zwischen ihr und dem Rührwerk gewalzt werden. Anstatt in dieser Parallellage
kann die Fläche 5a auch derart verlaufen, daß ihr im Sinne der Drehrichtung hinteres
Ende von der Wand weiter entfernt ist als ihr vorderes Ende. Durch diese Anordnung
läßt sich die gleiche Wirkung erzielen.
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Die Breite der Schaufeln richtet sich nach den zu behandelnden Stoffen
und muß genügend groß sein, um die Wirkung der Mischung mit Sicherheit herbeizuführen.
Diese Breite kann zwischen 1/15 und 1/7 des Durchmessers des Gefäßes liegen.
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Abweichend von der gezeigten Ausführung können natürlich Änderungen
hinsichtlich der Zahl, Anordnung und Form der Schaufeln vorgenommen werden.
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PATENTANSPROCHE: 1. Aus einem Gefäß mit Rührwerk bestehende Vorrichtung
zur Herstellung von thermoplastischen polymerisierten Harzen, insbesondere von Polyvinylchlorid,
dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerk (I bis 5) etwa in der Mitte des Gefäßes
wirkende Schaufeln (4) aufweist, die mit Bezug auf die Drehrichtung und -ebene des
Rührwerks so geneigt sind, daß sie die im Gefäß befindlichen Stoffe zum Gefäß mantel
hin bewegen.